SU1685480A1

SU1685480A1 - Vibrational mass exchanging apparatus

Info

Publication number: SU1685480A1
Application number: SU894747639A
Authority: SU
Inventors: Александр Сергеевич Марков
Original assignee: Воронежский технологический институт
Priority date: 1989-10-11
Filing date: 1989-10-11
Publication date: 1991-10-23

Abstract

Изобретение относитс к аппаратам дл массообменных процессов. Цель изобретени - интенсификаци массообмена путем регулировани амплитуды осевых колебаний вертикальной штанги без остановки работы аппарата. Вибрационный мэссообменный аппарат содержит вертикальный цилиндрический корпус с патрубками дл ввода и вывода фаз. По оси корпуса расположена вертикальна штанга 6 с перемешивающими элементами, котора имеет возможность совершать возвратно-посту- па .ельноз движение в направлении оси корпуса . Вибропривод вертикальной штанги включает приводной вал 8, цилиндрическую втулку 9, шарнирно размещенную в обойме 10 шатуна 11. Втулка 9 выполнена с внутренним отверстием, большим, чем диаметр приводного вала.8, и св зана посредством шарнирных г г 14, 15 с крестовиной 16, жестко укрепленной на приводном валу. Между цилиндрической атулкой и приводным валом в направлении смещени втулки установлены пружины 17, 18, работающие на сжатие. Шатун 11 шарнирно св зан с вертикальной штангой 6, на которой установлена пружина 21, одним концом закрепленна на втулке 22, свободно перемещающейс по штанге. Втулка 22 шарнирно св зана с подвижной частью винтовой пары 23, неподвижна часть которой жестко закреплена на крышке корпуса аппарата. 2 ил. СП сThe invention relates to apparatus for mass transfer processes. The purpose of the invention is to intensify mass transfer by adjusting the amplitude of the axial oscillations of the vertical rod without stopping the operation of the apparatus. The vibratory mass exchange apparatus contains a vertical cylindrical body with connections for the input and output of phases. A vertical bar 6 with mixing elements is located along the axis of the body, which has the ability to perform reciprocating movement in the direction of the axis of the body. The vibrodrive of the vertical rod includes a drive shaft 8, a cylindrical sleeve 9 pivotally housed in the casing 10 of the connecting rod 11. The sleeve 9 is made with an internal bore larger than the diameter of the drive shaft.8, and is connected by means of the hinge g 14, 15 to the crosspiece 16, rigidly mounted on the drive shaft. Between the cylindrical atlas and the drive shaft in the direction of displacement of the sleeve, springs 17, 18 are installed, working in compression. A connecting rod 11 is pivotally connected to a vertical rod 6, on which a spring 21 is mounted, at one end fixed to a sleeve 22, freely moving along the rod. The sleeve 22 is pivotally connected to the movable part of the screw pair 23, the fixed part of which is rigidly fixed to the cover of the apparatus casing. 2 Il. THX

Description

Изобретение относитс к аппаратам дл массообменных процессов и может быть использовано, например, дл перемешивани , растворени ,эмульгировани , выщелачивани в различных отрасл х промышленности.The invention relates to apparatus for mass transfer processes and can be used, for example, for mixing, dissolving, emulsifying, leaching in various industries.

Цель изобретени - интенсификаци массообмена путем изменени амплитуды осевых колебаний вертикальной штанги без остановки работы аппарата.The purpose of the invention is to intensify mass transfer by changing the amplitude of the axial oscillations of the vertical bar without stopping the operation of the apparatus.

На фиг.1 изображен вибрационный мас- сообменный аппарат, общий вид; на фиг.2 - исполнительный механизм вибропривода в одном из рабочих положений, общий вид.Figure 1 shows the vibration mass-changing apparatus, a general view; figure 2 - the actuator vibrating in one of the working positions, a General view.

Вибрационный массообменный аппарат содержит вертикальный цилиндрический корпус 1 с патрубками 2, 3 дл ввода фаз и 4, 5 дл их вывода. По оси корпуса расположена вертикальна штанга 6 с перемешивающими элементами 7, котора имеет возможность совершать возвратно-поступательное движение в направлении оси корпуса . Вибропривод вертикальной штанги включает приводной вал 8, цилиндрическую втулку 9. шарнирно размещенную в обойме 10 шатуна 11. Цилиндрическа втулка 9 выполнена с внутренним отверстием, большим , чем диаметр приводного вала 8, и снабжена диаметрально противоположными стойками 12, 13, концы которых св заны посредством шарнирных т г 14, 15с крестовиной 16, жестко укрепленной на приводСThe vibratory mass transfer apparatus comprises a vertical cylindrical body 1 with nozzles 2, 3 for inputting phases and 4, 5 for outputting them. A vertical rod 6 is arranged along the axis of the housing with mixing elements 7, which has the ability to reciprocate in the direction of the axis of the housing. The vibrodrive of the vertical rod includes a drive shaft 8, a cylindrical sleeve 9. Hingedly placed in the crankcase 10 of the connecting rod 11. The cylindrical sleeve 9 is made with an internal bore larger than the diameter of the drive shaft 8, and is equipped with diametrically opposed racks 12, 13, the ends of which are connected by hinge joints 14, 15c with a crosspiece 16, rigidly fixed on the drive

0000

ел ьeat

0000

оabout

ном валу 8. Шарнирные т ги 14, 15 позвол ют цилиндрической втулке 9 эксцентрично смещатьс относительно приводного вала 8. Между цилиндрической втулкой 9 и приводным валом 8 в направлении смещени в гулки установлены пружины 17,18, работающие на сжатие. Шатун 11 шарнирно св зан с вертикальной штангой 6, Приводной вал 8 установлен в подшипники, которые размещены на раме 19,жесткоукрепленной на крышке 20 корпуса аппарата. На вертикальной штанге б установлена пружина 21, один конец которой жестко св зан со штангой , а другой - с втулкой 22, свободно установленной на штант, Втулка 22 шарнирно св зана с подвижной частью винтовой пары 23, неподвижна часть которой жестко закреплена на крышке 20 корпуса armapaia.A shaft shaft 8. The hinges 14, 15 allow the cylindrical sleeve 9 to eccentrically shift relative to the drive shaft 8. Compressions 17.18 are mounted between the cylindrical sleeve 9 and the drive shaft 8 in the direction of the offset. The connecting rod 11 is pivotally connected with the vertical bar 6, the drive shaft 8 is mounted in bearings, which are placed on the frame 19 rigidly mounted on the cover 20 of the apparatus body. A spring 21 is mounted on the vertical bar b, one end of which is rigidly connected to the bar and the other to a bushing 22 freely mounted on the bar. Bushing 22 is pivotally connected to the movable part of the screw pair 23, the fixed part of which is rigidly fixed on the housing cover 20 armapaia.

Вибрационный массообмеипый аппарат работает следующим образом.Vibrating mass machine operates as follows.

Сверху в корпус 1 по патрубку 2 подаетс т жела фаза, а снизу по патрубку 3 - легка (жидка ) фаза, котора , поднима сь по аппарату, распредел етс между перемешивающими элементами 7. Отвод легкой фазы осуществл етс по патрубку А. а т желой - по патрубку 5. После начала подачи фаз включаетс приводной вал 8 вибропривода . Затем вращением подвижной части винтовой пары 23 пружина 21 посредством втулки 22 поджимаетс (раст гиваетс ) относительно вертикальной штанги 6. Через шатун 11 и его обойму 10 пружина 21 передает давление на цилиндрическую втулку G. При любом угле поворота приводного вала 8 с крестовиной 16 шарнирные т ги 14, 15 допускают эксцентричное смещение цилиндрической втулки 9 перпендикул рно оси приводного вала 8. Лини смещени проходит под углом 45° к крестовине 16. Составл юща силы давлени , действующей на цилиндрическую втулку 9, направлена вдоль пружин 17 18 и периодически мен етс по величине, будучи пропорциональной синусу угла поворота приводного вала 8. Под действием составл ющей цилиндрическа вгулкз 9, преодолева упругость пружин 17, 18, также периодически вместе с обоймой 10 мен ет эксцентриситет относительно оси приводного вала 8. Таким образом, цилиндрическа втулка 9 по отношению к шатуну 11 вл етс эксцентриком с переменным эксцентриситетом. Значение эксцентриситета пропорционально силе давлени обоймы 10 шатуна и синусу угла поворота приводного вала 8. UJaiyn 11, будучи шарнирно св занным с вертикальной штангой 6, сообщает ей колебательное движение за счет изменени эксцентриситета цилиндрической втулки 9 и угла поворотаA heavy phase is fed from above into the housing 1 through the pipe 2, and a light (liquid) phase from the bottom through the pipe 3, which, rising on the apparatus, is distributed between the mixing elements 7. The light phase is retracted through the pipe A. - through pipe 5. After the beginning of the phase supply, the drive shaft 8 of the vibrating drive is turned on. Then, by rotating the movable part of the screw pair 23, the spring 21, by means of the sleeve 22, presses (stretches) relative to the vertical rod 6. Through the connecting rod 11 and its holder 10, the spring 21 transfers pressure to the cylindrical sleeve G. At any angle of rotation of the drive shaft 8 with the cross piece 16 14, 15 allow eccentric displacement of the cylindrical sleeve 9 perpendicular to the axis of the drive shaft 8. The displacement line runs at an angle of 45 ° to the crosspiece 16. The component of the pressure force acting on the cylindrical sleeve 9 is directed along the spring 17 17 and periodically varies in size, being proportional to the sine of the angle of rotation of the drive shaft 8. Under the action of the cylindrical component 9, overcoming the elasticity of the springs 17, 18, also periodically together with the holder 10 changes the eccentricity relative to the axis of the drive shaft 8. Thus, the cylindrical sleeve 9 with respect to the connecting rod 11 is an eccentric with a variable eccentricity. The value of the eccentricity is proportional to the pressure force of the connecting rod casing 10 and the sine of the angle of rotation of the drive shaft 8. UJaiyn 11, being pivotally connected to the vertical rod 6, informs it of an oscillatory motion by changing the eccentricity of the cylindrical sleeve 9 and the angle of rotation

приводного вала 8. Чем сильнее поджата или раст нута пружина 21 подвижной частью винтовой пары 23, тем больше эксцентриситет втулки 9 и амплитуда колебанийdrive shaft 8. The stronger the spring 21 is pressed or stretched by the movable part of the screw pair 23, the greater the eccentricity of the sleeve 9 and the amplitude of oscillation

вертикальной штанги 6. Значение амплитуды колебаний, завис щее от механических параметров всей колебательной системы аппарата и обрабатываемых фаз, целиком определ етс величиной статического сжа0 тип или раст жени пружины 21 винтовой парой 23.vertical bar 6. The value of the amplitude of oscillations, which depends on the mechanical parameters of the entire oscillatory system of the apparatus and the phases being processed, is entirely determined by the value of static compression type or extension of the spring 21 by the screw pair 23.

Вертикальна штанга 6 с перемешивающими элементами 7 имеет значительную инертную массу, поэтому дл снижени ди5 намических нагрузок на вибропривод в период его запуска, необходимо винтовой парой23 установить цилиндрической втулке 9 нулевой эксцентриситет перед включением приводного вала 8. И только после запу0 ска вибропривода увеличивать амплитуду колебаний до требуемого значени .The vertical bar 6 with mixing elements 7 has a significant inertial mass, therefore, to reduce the dynamic loads on the vibratory actuator during its launch, it is necessary to set the helical pair 23 to the cylindrical sleeve 9 to have zero eccentricity before switching on the drive shaft 8. And only after starting the vibrating actuator, increase the oscillation amplitude to required value.

Перемешивающие элементы 7, будучи перфорированными, в процессе колебательного движени возбуждают в дисперс5 ной среде множество затопленных турбулентных струй. Они вызывают активное дробление и перемешивание фаз, что увеличивает поверхность их контакта и уменьшает диффузионное сопротивление,The mixing elements 7, being perforated, in the process of oscillatory motion excite a multitude of submerged turbulent jets in a dispersive medium. They cause active crushing and mixing of the phases, which increases the surface of their contact and reduces the diffusion resistance,

0 При рациональном выборе амплитуды колебаний , настройка которой производитс без остановки работы аппарата, эги процессы протекают быстрее и о более полном обье- ме. В результате увеличиваетс скорость0 With a rational choice of the amplitude of oscillations, the tuning of which is performed without stopping the operation of the apparatus, these processes proceed faster and on a more complete volume. As a result, the speed increases.

5 прохождени тепло- и массообменных процессов , а также химических превращений, что ведет к снижению энергозатрат на получение конечного продукта.5 the passage of heat and mass transfer processes, as well as chemical transformations, which leads to a decrease in energy consumption for obtaining the final product.

Вибрационный массообменный аппа0 рат прост по конструкции. Дл изготовлени привода аппарата не требуетс специального машиностроительного оборудовани . С учетом технологических возможностей по сравнению с известными аппаратами, допу5 скаюа ими регулирование амплитуды при работающем виброприводе, он отличаетс меньшей металле- и энергоемкостью и простотой обслуживани . Детали вибропривода имеют только шарнирные соединени ,Vibration mass transfer apparatus is simple in design. To manufacture the drive of the apparatus, no special engineering equipment is required. Taking into account the technological capabilities in comparison with the known devices, allowing them to control the amplitude when the vibration actuator is running, it is characterized by less metal and energy consumption and ease of maintenance. Vibrating drive components have only swivels,

40 поэтому в целом аппарат надежен и износостоек в работе. Аппарат эффективен дл осуществлени и интенсификации многих технологических процессов, в гом числе выщелачивани , цементации, сорбцкюнных и40 therefore, in general, the device is reliable and wear-resistant in operation. The apparatus is effective for carrying out and intensifying many technological processes, including the leaching, cementation, sorption, and

55 экстракционных процессов, процессов взаимодействи жидкостей и суспензий с газами .55 extraction processes, processes of interaction of liquids and suspensions with gases.

Claims

Vibration mass transfer apparatus comprising a vertical cylindrical body with a lid, a vertical bar with mixing elements mounted for cyclically moving along its axis, nozzles for feeding and outputting light and heavy phases, an eccentric vibrodrive of the vertical bar, characterized by , in order to intensify mass transfer by changing the amplitude of the axial oscillations of the vertical rod without stopping the operation of the apparatus, the apparatus is equipped with a screw pair and a spring, one end connected to the vertical rod, and the other of

means of a sleeve mounted on a vertical rod with the possibility of vertical movement, with a movable part of a screw pair, the fixed part of which is fixed on the housing cover, while the vibrodrive is made in the form of a cylindrical sleeve that is concentrically mounted outside the drive shaft and provided with diametrically opposed stand-. CMI, connected by means of hinge joints with a cross, attached to the drive shaft, and springs connected to the drive shaft.

ten

J Figure 1

Editor V.Danko

10 9 13

Fig 2 Proofreader T.Paly