RU2578153C1

RU2578153C1 - Agitator

Info

Publication number: RU2578153C1
Application number: RU2014140880/05A
Authority: RU
Inventors: Вячеслав Николаевич Сидоров; Сергей Николаевич Черпицкий
Priority date: 2014-10-09
Filing date: 2014-10-09
Publication date: 2016-03-20

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: agitator contains a casing with installed in it diffuser with through holes in middle part, inside it the shaft is installed with possibility of rotation and with secured on it reflector and suction elements in top and bottom cylindrical necks of the diffuser, the diffuser diameter in middle part is larger than diameter of its necks, the diffuser generatrix in its middle part is regular trapezium, cylindrical-cone surfaces of the diffuser are made with through holes, total area of them is lesser than total area of the top and bottom necks.

EFFECT: effective agitation of low viscous suspensions and emulsions in axisymmetric tanks.

1 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам для перемешивания маловязких суспензий и эмульсий в осесимметричных емкостях.The invention relates to devices for mixing low-viscosity suspensions and emulsions in axisymmetric containers.

Известны пропеллерные мешалки с диффузорами (Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. М.: Химия, 1971. - 784 с.), содержащие корпус с размещенным в нем диффузором, внутри которого установлен с возможностью вращения вал с закрепленными на нем всасывающими элементами. Основным недостатком данной мешалки является то, что она не обеспечивает эффективного перемешивания и теплообмена, что затрудняет проведение технологических процессов в заданных условиях.Known propeller mixers with diffusers (Kasatkin A.G. The main processes and apparatuses of chemical technology. M: Chemistry, 1971. - 784 p.), Containing a housing with a diffuser placed inside it, inside which a shaft with a shaft mounted on it is mounted with rotation suction elements. The main disadvantage of this mixer is that it does not provide efficient mixing and heat transfer, which makes it difficult to carry out technological processes under given conditions.

Наиболее близким по конструктивному исполнению к предлагаемому изобретению является перемешивающее устройство Максимова Н.П. (Авторское свидетельство СССР №850193, 1981), прототип, содержащее корпус с размещенным в нем диффузором со сквозными отверстиями в средней части, внутри которого установлен с возможностью вращения вал с закрепленными на нем отражателем и всасывающими элементами, смонтированными в верхней и нижней цилиндрических горловинах диффузора. Основным недостатком данного перемешивающего устройства является то, что активной зоной перемешивания является только его центральная часть, а ее периферия выполняет, в основном, только транспортные функции.The closest in design to the proposed invention is a mixing device Maksimova N.P. (USSR Author's Certificate No. 850193, 1981), a prototype comprising a housing with a diffuser housed in it with through holes in the middle part, inside of which a shaft is mounted for rotation with a reflector mounted on it and suction elements mounted in the upper and lower cylindrical necks of the diffuser . The main disadvantage of this mixing device is that the active zone of mixing is only its central part, and its periphery performs mainly only transport functions.

Задачей предлагаемого изобретения является устранение указанных недостатков, повышение эффективности процессов перемешивания и диспергирования жидких материалов в осесимметричных емкостях.The task of the invention is to remedy these disadvantages, increase the efficiency of the processes of mixing and dispersion of liquid materials in axisymmetric containers.

Решение указанной задачи достигается тем, что диаметр диффузора в средней части больше диаметра его горловин, образующая диффузора в средней его части представляет собой правильную трапецию, цилиндрическо-конические поверхности диффузора выполнены со сквозными отверстиями, суммарная площадь которых меньше суммарной площади верхней и нижней горловин.The solution to this problem is achieved by the fact that the diameter of the diffuser in the middle part is larger than the diameter of its necks, the diffuser forming in its middle part is a regular trapezoid, the cylindrical-conical surfaces of the diffuser are made with through holes, the total area of which is less than the total area of the upper and lower necks.

На фиг. 1 изображен общий вид перемешивающего устройства.In FIG. 1 shows a general view of a mixing device.

Перемешивающее устройство содержит корпус 1 с крышкой 2 и теплообменной рубашкой 3. На крышке корпуса установлен привод 4 перемешивающего устройства с валом 5. На валу 5 закреплены всасывающие пропеллеры 6, 7 и перфорированный отражатель 8. Между внутренней стенкой корпуса 1 и валом 5 смонтирован перфорированный цилиндрическо-конический диффузор 9. Всасывающие пропеллеры 6, 7 размещены в верхней 10 и нижней 11 цилиндрических горловинах диффузора. Диаметр цилиндрической части диффузора больше диаметра его горловин 10, 11. Образующая диффузора представляет собой правильную трапецию. Суммарная площадь отверстий в цилиндрическо-конической части диффузора меньше суммарной площади верхней и его нижней горловин. Диффузор установлен в корпусе с помощью кронштейнов 12. Корпус перемешивающего устройства снабжен загрузочным 13 и разгрузочным 14 патрубками, патрубками для ввода 15 и вывода 16 теплоносителя.The mixing device comprises a housing 1 with a cover 2 and a heat transfer jacket 3. A mixing device drive 4 with a shaft 5 is mounted on the housing cover. Suction propellers 6, 7 and a perforated reflector 8 are fixed to the shaft 5. Between the inner wall of the housing 1 and the shaft 5, a perforated cylinder is mounted -conic diffuser 9. Suction propellers 6, 7 are located in the upper 10 and lower 11 cylindrical necks of the diffuser. The diameter of the cylindrical part of the diffuser is larger than the diameter of its necks 10, 11. The generatrix of the diffuser is a regular trapezoid. The total area of the holes in the cylindrical-conical part of the diffuser is less than the total area of the upper and lower mouths. The diffuser is installed in the housing using the brackets 12. The housing of the mixing device is equipped with loading 13 and unloading 14 pipes, pipes for input 15 and output 16 of the coolant.

Устройство для перемешивания жидкостей работает следующим образом.A device for mixing liquids is as follows.

За счет вращения всасывающих пропеллеров 6, 7 подлежащая перемешиванию жидкость движется внутри диффузора 9 встречными вращающимися потоками, которые ударяются в верхнюю и нижнюю поверхности отражателя 8 и внутреннюю поверхность диффузора 9. На выходе из отверстий скорость потоков жидкости возрастает, и они ударяются между собой и о жидкость, находящуюся в межтрубном пространстве. Совокупность таких воздействий (удар, кавитация) на жидкость (дисперсию или эмульсию) приводит к интенсивному диспергированию и смешению компонентов с образованием гомогенной структуры. Далее часть жидкости движется в межтрубном пространстве вверх, другая часть - вниз. За счет этого осуществляется принудительная циркуляция жидкости.Due to the rotation of the suction propellers 6, 7, the liquid to be mixed moves inside the diffuser 9 with counter rotating flows that hit the upper and lower surfaces of the reflector 8 and the inner surface of the diffuser 9. At the outlet from the holes, the velocity of the fluid flows increases, and they hit each other and fluid located in the annulus. The combination of such effects (shock, cavitation) on a liquid (dispersion or emulsion) leads to intense dispersion and mixing of the components with the formation of a homogeneous structure. Further, part of the fluid moves up in the annulus, the other part - down. Due to this, forced fluid circulation is carried out.

Такая организация движения потоков жидкости обеспечивает эффективное радиальное и осевое ее перемешивание.This organization of the movement of fluid flows provides effective radial and axial mixing.

Применение предлагаемого устройства позволит эффективно перемешивать маловязкие суспензии и эмульсии в осесимметричных емкостях.The application of the proposed device will effectively mix low-viscosity suspensions and emulsions in axisymmetric containers.

Предварительные испытания по эффективности работы перемешивающего устройства проведены при приготовлении водной суспензии (водоэмульсионной краски) на основе двуокиси титана (марки Sum TITAN R-204) с размером частиц, не превышающих 5 мкм, и кальцита (марки RM-5) с размером частиц, не превышающих 30 мкм, для трех соотношений площадей отверстий перфорации и горловин диффузора.Preliminary tests on the efficiency of the mixing device were carried out in the preparation of an aqueous suspension (water-based paint) based on titanium dioxide (Sum TITAN R-204 brand) with a particle size not exceeding 5 microns, and calcite (RM-5 brand) with a particle size not exceeding 30 microns, for three ratios of areas of perforation holes and diffuser mouths.

Перемешивающее устройство выполнено в соответствии с фиг. 1 и имело следующие технические характеристики:The mixing device is in accordance with FIG. 1 and had the following specifications:

Внутренний диаметр корпусаCase inner diameter 0,55 м0.55 m Высота корпусаCase height 0,72 м0.72 m Диаметр цилиндрической части диффузораDiameter of the cylindrical part of the diffuser 0,2 м0.2 m Высота цилиндрической части диффузораThe height of the cylindrical part of the diffuser 0,1 м0.1 m Уклон конуса конической части диффузораSlope of the cone of the conical part of the diffuser 45°45 ° Диаметр горловин диффузораDiameter of diffuser neck 0,1 м0.1 m Суммарная площадь отверстий диффузораThe total area of the holes of the diffuser 1,3×10⁴ мм² 1.3 × 10 ⁴ mm ² 1,2×10⁴ мм² 1.2 × 10 ⁴ mm ² 1,1×10⁴ мм² 1.1 × 10 ⁴ mm ² Число отверстий диффузораNumber of diffuser holes 19001900 18001800 16001600

Соотношение площадей отверстий перфорации и горловин диффузораThe ratio of the area of the holes of the perforation and the neck of the diffuser

1:1,1;1: 1.1;

1:1,2;1: 1.2;

1:1,3.1: 1.3.

Мощность приводаDrive power 7,5 кВт7.5 kW Объем загрузки корпусаCase loading volume 0,12 м0.12 m Частота вращения валаShaft speed 0…1500 об/мин0 ... 1500 rpm

Диффузор для опытов использовался с цилиндрическими отверстиями или квадратными, выполненными с использованием сетки 6 меш (по стандарту BSS).The diffuser for the experiments was used with cylindrical or square holes made using a 6 mesh mesh (according to the BSS standard).

Установлено, что достижение заданного качества водоэмульсионной краски (коэффициента неоднородности, степени дезагрегации вторичных структур частиц красителей) в предлагаемом техническом решении происходит в два, три раза быстрей, чем в аналоге и прототипе при равных энергетических затратах.It is established that the achievement of the specified quality of water-based emulsion paint (heterogeneity coefficient, degree of disaggregation of secondary structures of dye particles) in the proposed technical solution occurs two, three times faster than in the analogue and prototype with equal energy costs.

Указанные преимущества предлагаемого устройства для перемешивания жидкостей, по сравнению с известными, обеспечиваются новой совокупностью конструктивных элементов.These advantages of the proposed device for mixing liquids, in comparison with the known, are provided by a new set of structural elements.

Claims

A mixing device comprising a housing with a diffuser housed in it with through holes in the middle part, inside which a shaft is mounted for rotation with a reflector mounted on it and suction elements mounted in the upper and lower cylindrical mouths of the diffuser, characterized in that the diameter of the diffuser is in the middle parts larger than the diameter of its necks, the diffuser forming in its middle part is a regular trapezoid, the cylindrical-conical surfaces of the diffuser are made with oznymi holes whose total area is smaller than the total area of the upper and lower necks.