Мешалка

 

Изобретение относится к химическому машиностроению, в частности к смесителям для суспензий с высокой концентрацией образующей осадок твердой фазы. Цель изобретения - повышение надежности, уменьшение мощности привода и повышение качества перемешивания при разном уровне суспензии Мешалка выполнена в виде вертикального цилиндра с лопастями 3, подвешенными на шарнирах 4 в его прорезях 2. Новым является смещение точек подвеса лопастей относительно их центра тяжести к оси цилиндра, выполнение верхних граней и прорезей под углом 20 - 40° друг к другу. 1 з.п.ф-лы, 3 ил., 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5115 В 01 F 7/18

ГОСУДАРСТВЕ ННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ4ЕТЕЛЬСТВУ (21) 4693132/26 (22) 16,05.89 (46) 15.05.91. Бюл. М18 (71) Днепропетровский химико-технологический институт и Гурьевский химический завод им.50-летия Октябрьской революции (72) В.В,Балашов, В.И.Конрвалов, О.Н.Лавриненко, А.А.Смирнов и Е.И.Стоян (53) 66.063 (088.8) (56) Заявка ФРГ М 3544497, кл. В 01 F 7/16.

1986., (54) МЕШАЛКА (57) Изобретение относится к химическому машиностроению, в частности к смесителям

„„БЫ„„164854О А1 для суспензий с высокои концентрацией образующей осадок -.âåðäîé фазы. Цель изобретения — повышение надежности, уменьшение мощности привода и повышение качества перемешивания при разном уровне суспензии. Мешалка выполнена в виде вертикального цилиндра с лопастями

3, подвешенными на шарнирах 4 в его прорезях 2. Новым является смещение точек подвеса лопастей относительно их центра тяжести к оси цилиндра, выполнение верхних граней и прорезей под углом

20 — 40 друг к другу. i з.п.ф-лы, 3 ил., t табл.

1648540

10

20

35

45

55

Изобретение относится к химическому машиностроению, в частности к реакторам или смесителям для получения или использования суспенэий и емкостям для хранения суспензий с большой концентрацией твердой фазы.

Цель изобретения — повышение надежности и уменьшение необходимой мощности привода при работе с суспензией, имеющей высокую концентрацию оседающих твердых частиц, путем задержки откидывания лопастей мешалки после пуска и оперемсения их складывания после выключения двигателя.

На фиг.1 изображена мешалка в нерабочем состоянии (при отсутствии вращения вала), осевое сечение; на фиг,2 — диаграмма сил, действующих на лопасть при начале ее откидывания или окончании опускания; на фиг,З вЂ” мешалка в рабочем состоянии (при номинальной частоте вращения вала), осевое сечение.

Мешалка состоит из цилиндра 1 с продольными прорезями 2 (фиг.2), в которых находятся лопасти 3, подвешенные на шарнирах 4. Между верхней гранью лопасти и верхней грайью прорези имеется угол а, что позволяет лопастям поворачиваться на этот угол вокруг шарнира 4. Это приводит к тому, что откидывание лопастей начинается не одновременно с вращением вала, а с некоторой задержкой, что дает возможность двигателю начать выход на режим при минимальном сопротивлении мешалки, При выключении двигателя возвращение лопастей в первоначальное сложенное состояние происходит раньше, чем полная остановка вала. Это способствует тому, что они полностью входят в прорези цилиндра раньше, чем начинается заметное оседание наиболее тяжелой и крупной фракций твердых частиц, Таким образом, предотвращается возможность заклинивания лопастей в неполностью сложенном состоянии и. соответственно, повышается надежность последуЮщего запуска мешалки в слое осадка, Крометого, выполнение верхних граней лопастей и прорезей подуглом 20 — 40 друг к другу ограничивает этой величиной угол поворота лопастей, вследствие чего в рабочем положении они выступают из цилиндра на большей части его высоты, чем достигается распределение коэффициента сопротивления мешалки по высоте цилиндра и повышение качества перемешивания суспензии при разном ее уровне в пределах высоты мешалки.

При включении двигателя и возрастании частоты вращения мешалки на лопасть начинает действовать центробежная сила

Гц (фиг.2), приложенная в центре тяжести

ЦТ, Пока сила Гц мала, лопасти не откидываются и вращение мешалки происходит с малым моментом сопротивления, равным моменту сдвига окружающего вещества на наружной поверхности мешалки. Это позволяет легко запустить мешалку, даже полностью погруженную в слой осадки твердых частиц, При таком запуске суспендированное состояние этих частиц наступает сначала в их вертикальном цилиндрическом слое, начинающемся у поверхности мешалки.

Когда равнодействующая F центробежной силы и силы веса G поворачивается от вертикали настолько, что ее продолжение оказывается ближе к валу, чем точка вращения О (центр шарнира 4), начинается поворот (откидывание) лопасти 3 и по мере нарастания частоты вращения вала она выходит из прорези 2, Выходя постепенно в слой уже суспендированных частиц, лопасть не дает резкого увеличения сопротивления и потребляемая двигателем мощность нарастает плавно. При таком запуске наибольший потребляемый пусковой момент не превышает момента сопротивления на режиме, в то время как для мешалки неизменяемой геометрии он будет значительно больше. Когда угол поворота лопасти достигает величины а (фиг.3), верхние лопасти и прорези сходятся и поворот лопасти вокруг шарнира 4 прекращается, не изменяясь далее от частоты вращения вала, При таком положении лопасть контактирует с суспензией в широком диапазоне изменения высоты ее слоя — практически от верха до низа цилиндра мешалки, При включении двигателя возвращение лопастей 3 в исходное (сложенное) состояние происходит раньше, чем прекращение вращения цилиндра Ф мешалки вследствие указан ного соотношения между центробежной силой Fu и силой веса G действующими на лопасти. При этом лопасть 3 занимает свое место в прорези 2 до того, как наиболее тяжелые и крупные твердые частицы осядут из суспензии и заилят нижнюю часть прорези. Этим обеспечиваются полное возвращение лопастей в исходное положение при выключении и надежность последующего запуска мешалки

Пример. Цилиндр имеет диаметр 43 мм, высоту 71 мм, две лопасти шириной 12 мм, угол откидывания которых составляет

30О, а смещение точек подвеса к валу 2 мм. от середины. Мешалка вращается с частотой

720 об/мин в сосуде диаметром 218 мм с полусферическим днищем и отстоит от днища на 9 мм. Слой осадка глины из суспензии ев с водой составляет 73 мм (при отстаивании

1648540

П обы

0,586

0,6

0,586

0,615

0,586

0,558 более 12 ч) при общей высоте суспензии 135 мм, Измерения пускового момента (no повороту сосуда) дают следующие результаты: вращение мешалки начинается плавно сразу после включения двигателя, момент также растет плавно с некоторой задержкой на величину порядка-0,104 Н м и последующим увеличением до 0,0256 Н м в хорошо размешанной суспензии при номинальной частоте вращения вала.

Для определения равномерности размешивания суспензии при изменении ее уровня вследствие слива берутся пробы из сливного трубопровода. Значения относительной высоты осадка в них Л Н после отстаивания в течение 1 ч при изменениях объема суспензии между пробами 0,81 л (первая проба взята через 0,2 л после начала слива) приведены в таблице.

Как следует из таблицы, концентрация твердых частиц достаточно равномерна, отличие между наибольшим и наименьшим значениями около 10ф,.

После остановки мешалки складывание лопастей происходит полностью, и последующие запуски после отстаивания суспензии

1 — 24 ч проходят нормально, с одинаковым характером и величинами моментов.

Для сравнения проведен эксперимент с мешалкой типа турбинной с диском и тремя короткими прямыми лопатками при диаметре 69 мм. Пусковой момент в этом случае составил 0,587 Н м. что в 2,5 раза больше номинального (0,235 Н м).

Таким образом, за счет повышения надежности запуска мешалки в слое осадка. представляющего собой катализатор для реакций полимериэации, только на одном реакторе для его приготовления емкостью1 м можно за год сэкономить (в результате отсутствия потерь продукта при незапуске мешалки) около 1000 кг катализатора.

10 Формула изобретения

1. Мешалка, выполненная в виде вращающегося вертикального цилиндра с шарнирно подвешенными в его продольных

15 прорезях лопастями, расположенными в плоскости оси цилиндра, о т л и ч а ю щ а яс я тем, что. с целью повышения надежности и уменьшения необходимой установленной мощности привода при работе с суспен20 зией, имеющей высокую концентрацию оседающих твердых частиц, путем задержки откидывания лопастей после пуска и опережения их складывания после выключения двигателя, точки подвеса лопастей смеще25 ны по отношению к их центрам тяжести в сторону оси цилиндра.

2. Мешалка поп.1, отл и ч а ю ща я с я тем, что, с целью повышения качества перемешивания суспензии при изменении ее

30 уровня в пределах всей высоты мешалки путем ограничения угла откидывания лопастей, верхние грани лопастей и верхние грани прорезей выполнены под углом 20 — 40 друг к другу

Iuz8

Составитель Н. Федорова

Редактор И. Горная Техред М.Моргентал Корректор В.Гирняк

Заказ 1479 Тираж 410 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r, Ужгород, ул.Гагарина, 101