SU993991A1

SU993991A1 - Apparatus for averaging liquid dispersions

Info

Publication number: SU993991A1
Application number: SU813240890A
Authority: SU
Inventors: Геннадий Степанович Федоров; Вадим Валентинович Бурец; Анатолий Алексеевич Полевич
Original assignee: Могилевский технологический институт
Priority date: 1981-01-23
Filing date: 1981-01-23
Publication date: 1983-02-07

Description

1 . ; Изобретение относитс к устройствам дл механического перемешивани жидких дисперсий и может быть использован во всех отрасл х промышленности дл получени однородных суспензий и эмульсий, а более конкретно - в ка ,честве танка дл хранени и нормализации молока, производства кисломолочных продуктов. Известна лопастна мешалка, состо ща из ступицы, наклонных допастей, установленных под одинаковымуглом к оси вращени м иалки и имеющих акод ные и выходные кромки СО. Недостатками такой мешалки вл ютс слабое перемешивание нижних И верх них слоев жидкости вследствие низкой циркул ционной производительности в вертикальной плоскости; трудность организации процесса перемешивани в больших объемах, что св зано с резко прогрессирующим возрастаммем мощности , затрачиваемой на перемешивание, с ростом диаметра аппарата. Известен аппарат дл проведени реаку4 й между газом и жидкостью, содержащий пр моугольный сосуд, разделенный перегородкой по крайней мере на две сообщающиес камеры, у противоположных оснований которых размещены горизонтальные роторы, снабженные разбрызгивател ми, привод роторов, при этом в камерах размещены направл ющие пластины, а в перегородках выполнены отверсти дл прохода жидкое 1 2 Принудительна циркул ци жидкости между сообщающимис камерами осуществл етс преимущественно в горизонтальной плоскости за счет насосного эффекта роторов, поэтому в качестве аппарата дл эффективного усреднени дисперсий он не может быть использован , так как интенсивность усреднени жидких дисперсий (суспензий, эмульсий ) целиком и полностью определ етс аксиальными составл ющими скорое39 тей потоков жидкости, т.е. циркул цией в вертикальной плоскости. Известно устройство дл смешени сыпучих материалов, содержащее по крайней мере две сообщающиес конические обечайки, направленные большими основани ми в одну сторону, пр этом в каждой обечайке установле на винтова мешалка планетарного типа З Основным недостатком этого устрой ства вл етс наличие принудительной циркул ции только в одном направлении (снизу вверх), в то времп как обратна циркул ци осуществл етс только под действием силы т жести. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату вл етс аппарат дл усреднени суспензий, содержащий корпус, выполненный из нескольких сопр женных между собой обечаек, образующих сообщающиес камеры, в каждой из которых установлены на валу мешалки С . Усреднение суспензий в аппарате достигаетс за счет создани между обечайками радиальных встречно направленных потоков жидкости, которые при столкновении между собой взаимно гас тс . Недостатком такого аппарата вл етс трудность получени гомогенных жидких дисперсий (суспензий, эмульсий ) вследствие практический полного отсутстви в сопр женных обечайках аксиальных потоков жидкости, так как при суспензировании дисперсна фаза, как правило, находитс в низу аппарата , а при эмульгировани - в верху Известно, что получение устойчивой двухфазной системы жидкость - твердо тело, жидкость - жидкость с равномер но распределенной дисперсной фазой в объеме аппарата решающим образом зависит от величины аксиальных составл ющих скоростей потоков жидкости, тогда как в указанном аппарате создаютс преимущественно радиальные потоки жидкости. Целью изобретени вл етс интенсификаци процесса за счет создани аксиальных противоположных направленных потоков жидкости. Цель достигаетс тем, что в аппарате дл усреднени жидких дисперсий содержащем вертикальный корпус, выполненный из нескольких сопр женных между собой обечаек с установленными в них мешалками, соединенными с приводными валами, обечайки выполнены в форме усеченных конусов, направленных меньшими основани ми в разные стороны , а мешалки размещены у больших оснований конусов. Сечение каждой обечайки может имепу форму витка спирали Архимеда, при этом начала заходов спиралей соседних обечаек смещены относительно друг друга на 1 80 , спИрали большего и меньшего оснований одной и той же обечайки имеют противоположное направление, а мешалки размещены у больших оснований конусов. Конусна форма обечаек позвол ет наиболее полно достичь цель, сто щую перед любыми механическими перемешивающими устройствами, обеспечить рае-. номерное распределение дисперсной фазы и вводимой извне энергии в объеме всего аппарата. В данном аппарате энерги центробежного пол вращающейс жидкости используемой дл создани в конических обечайках аксиальных, противоположно направленных (в сто-, рону больших оснований конусов7 потоков жидкости. Так как мощность центробежного пол (центробежного давлени ) пр мо пропорциональна радиусу вращени , то вращающа с жидкость интенсивно перетекает из обечайки с большим поперечным сечением (ионы большего центробежного давлени ) в смежную обечайку с меньшим поперечным сечением (зону меньшего центробежного давлени ) и вследствие сплошности (неразрывности) движущейс жидкости вдоль каждой обечайки возникают мощные противоположно направленные аксиальные потоки, эффективно взмучивающие осадок со дна аппарата, либо обеспечивающие равномерное распределение эмуль гирующей жидкости по всему объему аппарата. Второй вариант аппарата отличаетс от первого тем, что в нем практически весь скоростной напор вращающейс жидкости расходуетс на увеличение аксиальной скорости потока. На фиг.1 показан предлагаемый аппарат дл усреднени жидких дисперсий , продольный разрез; на фиг.2 сечение А-А на фиг.1; на фиг.3 - конструктивна схема аппарата, вариант; на ,, 5 - сечени Б-Б и В-В соответственно на фиг.З; на фиг.6 - аксонометрическое изображение корпуса аппарата, вариант; на фиг.7 - конструктивна схема горизонтальной компоновки аппарата из трех конических обечаек; на фиг.8 - сечение Г-Г на s фиг,7; на фиг.9 - конструктивна схема вертикальной компоновки аппарата из четырех конических обечаек. one . ; The invention relates to devices for the mechanical mixing of liquid dispersions and can be used in all industries to obtain homogeneous suspensions and emulsions, and more specifically as a tank for storing and normalizing milk, the production of fermented milk products. A blade mixer is known, consisting of a hub, inclined dopasts, mounted under the same angle to the axis of rotation and having axial and output edges. The disadvantages of such a mixer are the weak mixing of the lower and upper fluid layers due to the low circulating capacity in the vertical plane; the difficulty of organizing the mixing process in large volumes, which is associated with a sharply progressive increase in the power required for mixing, with an increase in the diameter of the apparatus. A device for conducting a reaction between a gas and a liquid is known, comprising a rectangular vessel divided by a septum into at least two communicating chambers, at the opposite bases of which horizontal rotors are placed, equipped with sprinklers, driving the rotors, while in the chambers guide plates are placed, and in the partitions there are holes for the passage of liquid. 1 2 Forced circulation of fluid between the connected chambers is carried out mainly in the horizontal plane by pumping About the effect of rotors, therefore, it cannot be used as an apparatus for effective averaging of dispersions, since the intensity of averaging of liquid dispersions (suspensions, emulsions) is entirely and completely determined by the axial components of the speeds of the flow of liquid, i.e. circulation in a vertical plane. A device for mixing bulk materials is known, which contains at least two communicating conical shells, directed by large bases in one direction, and is installed in a screw mixer on a planetary type screw stirrer. The main disadvantage of this device is the presence of forced circulation in only one direction (from bottom to top), while the reverse circulation is carried out only under the action of gravity. The closest to the invention to the technical essence and the achieved result is an apparatus for averaging suspensions, comprising a body made of several adjoining shells forming communicating chambers, each of which is mounted on the shaft of the agitator C. The averaging of suspensions in the apparatus is achieved by creating between the shells radial oppositely directed fluid flows, which, when colliding with each other, are mutually quenched. The disadvantage of such an apparatus is the difficulty of obtaining homogeneous liquid dispersions (suspensions, emulsions) due to the almost complete absence of axial fluid flows in adjacent shells, since the dispersed phase is usually at the bottom of the apparatus during suspension, and when emulsified at the top that the preparation of a stable two-phase liquid – solid system, a liquid – liquid with a uniformly distributed dispersed phase in the apparatus’s volume crucially depends on the size of the axial components fluid flow rates, whereas in the said apparatus mainly radial fluid flows are created. The aim of the invention is to intensify the process by creating axial opposite directional fluid flows. The goal is achieved by the fact that in an apparatus for averaging liquid dispersions containing a vertical body made of several shells adjoining each other with agitators installed in them connected to the drive shafts, the shells are made in the form of truncated cones directed by smaller bases in different directions, and agitators are placed at large bases of cones. The cross section of each shell may have the form of a spiral of Archimedes, with the beginning of the spirals of neighboring shells shifted relative to each other by 1 80, spiling larger and smaller bases of the same shell have the opposite direction, and the agitators are placed at large bases of cones. The conical shape of the shells makes it possible to most fully achieve the goal facing any mechanical mixing devices, to ensure that it is possible to do it. the number distribution of the dispersed phase and the energy input from outside in the volume of the entire apparatus. In this apparatus, the energy of the centrifugal field of the rotating fluid used to create axial, oppositely directed (to the large bases of cones 7 fluids) in conical shells. Since the power of the centrifugal field (centrifugal pressure) is directly proportional to the radius of rotation, the rotating fluid is intense flows from the shell with a large cross section (ions of greater centrifugal pressure) into the adjacent shell with a smaller cross section (zone of lower centrifugal pressure) and after Due to the continuity (continuity) of the moving fluid, powerful oppositely directed axial flows arise along each shell, effectively agitating sediment from the bottom of the apparatus, or ensuring uniform distribution of the emulsifying fluid throughout the apparatus. The second variant of the apparatus differs from the first in that it has almost the entire velocity The rotating liquid head is expended to increase the axial flow rate. Figure 1 shows the proposed apparatus for averaging liquid dispersions, the longitudinal the first section; in Fig.2, section A-A in Fig.1; figure 3 is a structural diagram of the apparatus, an option; on ,, 5 - sections bb and bb respectively on fig.Z; figure 6 is an axonometric image of the device, option; figure 7 is a structural diagram of the horizontal layout of the apparatus of the three conical shells; on Fig - section GG on s of Fig, 7; figure 9 is a structural diagram of the vertical layout of the apparatus of the four conical shells.

Аппарат дл усреднени жидких дисперсий содержит вертикальный корпус, ю выполненный из нескольких сопр женных между собой конических обечаек 1, обращенных меньшими основани ми в разные стороныt внутри которых на валах 2 у больших оснований размеце- is ны мешалки 3. Снаружи аппарат снабжен теплообменной рубашкой Ц. Штуцера 5 и 6 служат соответственно дл ввода и вывода продукта, а штуцера 7 и 8 - дл подвода и отвода тепло 20 (хладб)агента.The apparatus for averaging liquid dispersions contains a vertical body, made of several conical shells 1 adjoining each other, facing smaller bases in opposite directions inside of which agitators 3 are spaced out on shafts 3 at large bases. Fittings 5 and 6 serve respectively for input and output of the product, and fitting 7 and 8 for the supply and removal of heat 20 (chlad) agent.

Отличие аппарата по варианту состоит в том, что сечение каждой обечайки имеет форму витка спирали Архимеда , при этом начала заходов 9, Ю 2s спиралей соседних обечаек смецены относительно друг друга на 180 и спирали большего и меньшего оснований одной и той же обечайки имеют противоположное направление.зоThe difference in the apparatus is that the cross section of each shell has the shape of an Archimedes spiral, with the beginnings of approaches 9, 10s of spirals of adjacent sides of the shell are 180 and the spirals of the larger and smaller bases of the same shell have the opposite direction. zo

Принцип работы аппарата по ббоим вариантам одинаков и заключаетс в ледующем. The principle of operation of the machine in the fight modes is the same and is in the following.

При включении.мешалок 3 во встречом направлении жидкость в обечайках 1 вовлекаетс во врёщательное движение . Так как обечайки t выполнены в орме конусов, то в большем поперечном сечении развиваетс большее центробежное давление, и жидкость в месте сопр жени Ьбечаек перетекает в смежную обечайку 1 меньшего поперечного сечени , т.е. в область меньшего центробежного давлени . Вследствие сплошности Движущейс жидкости вдоль обечаек 1 в. сторону их больших оснований ,образуетс мощный циркул ционный поток, обеспечивающий интенсивное усреднение любых жидких дисперсийWhen the agitators 3 are turned on, in the opposite direction, the liquid in the shells 1 is involved in the propulsive motion. Since the shells t are made in the form of cones, a greater centrifugal pressure develops in a larger cross section, and the fluid at the interface of the chain flows into the adjacent shell 1 of a smaller cross section, i.e. in the region of lower centrifugal pressure. Due to the continuity of the moving fluid along the shells 1 in. side of their large bases, a powerful circulation flow is formed, providing intensive averaging of any liquid dispersions

в объеме каждой обечайки и в аппарате в целом.in the volume of each shell and in the apparatus as a whole.

Использование предложенного аппарат а вместо вертикальных танков дл хранени молока вместимостью 6000 л , позволит снизить потери жира в резултате отстаивани молока, уменьшить расход энергии на перемешивание. Условно годовой эконсжический эффект отиспользовани одного аппарата со Ставл ет около 12 тыс. руб.Using the proposed apparatus, instead of vertical tanks for storing milk with a capacity of 6000 liters, will reduce fat loss as a result of milk settling, reduce energy consumption for mixing. Conventionally, the annual promotional effect from the use of a single apparatus is about 12 thousand rubles.

Claims

Invention Formula

T. Apparatus for averaging liquid dispersions; containing a vertical body, made of several adjacent shells with mounted agitators connected to the drive shafts, which, in order to intensify the process by creating axial oppositely directed liquid flows, the shells are made in the shape of truncated cones, directed by smaller bases in different directions, and the mixers are displaced at the large bases of the cones,

2, The apparatus according to claim 1, from which the cross-section of each shell has the shape of a spiral of Archimedes, with the beginning of the spirals of adjacent shells shifted relative to each other by 180 °, the spirals of the larger and smaller bases of the same shell have the opposite direction, and the agitators are placed at the large bases of the cone.

Sources of information taken into account in the examination

1, USSR USSR Copyright Certificate, cl. On 01 F 7/18, 1978.

2, the Federal Republic of Germany patent Vf 1202252, cl. 12 e V01, 1966.

3, Patent of France G 1157359, cl. In 01 F, 1958.

k. USSR author's certificate H-676310. cl. On 01 F 7/16, 1977.

in-in

fug.Z

Fug, d