Резонансный смеситель

(ю) КЦ (и) (ЯЦ 5 В 01 Р 11 О ЗОБРЕТЕ ПАТЕН Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам(71) Ленинградский технологический институтимЛенсовета(57) Сущность изобретения: в емкости резонансного смесителя установлены центральная труба смесительное устройство с штоком, соединенным с генератором ки ебаний. Центральная труба выполнена с переточными отверстиями, а в верхней части заглушена и подсоединена к регулятору давления вместе с размещенной на упругих опорах емкостью, к днищу которой прикреплен динамический компенсатор. Смесительное устройство закреплено на штоке через упругий элемент. Повышение эффективности работы, устройства достигается за счет организации резонансного режима и регулирования объема газовых полостей в центральной трубе и в емкости. 1 ил.Изобретение относится к устройствамдля проведения процессов в системах жидкость-жидкость и жидкость- твердое и можетбыть использовано в химической, химикофармацевтической, бйотехнологической,нефтехимической и других промышленностях для перемешивания, растворения, выщелачивания и экстракции,Известен смеситель с механическим перемешивающим устройством, установленном на вертикальном валу. При вращенииперемешивающего устройства создаютсянаправленные циркуляционные токи жидкости, увлекающие с собой и твердые частицы, Однако мощное динамическое 15воздействие испытывает лишь та часть циркуляционных потоков, которая находится внепосредственной близости от перемешивающего устройства, Иэ-за неравномерности диссипации мощности в объеме 20аппарата происходит дисперсия временипребывания и обработки компонентов.в егоразличных зонах, что снижает эффективность и повышает энергозатраты.Известен также резонансный смеситель, содержащий емкость с размещеннымв ее полости резонатором в виде упругогоэлемента в нижней части и генератор колебаний, соединенный с ее верхней частью,Несмотря на высокую локальную турбулен- З 0тность, возникающую в таком аппарате приколебательном воздействии на жидкость,имеет место слабое перемешивание жидкостной среды, поскольку возникающие дина-,мические напоры не используются для ее Э 5циркуляции. При отсутствии циркуляциижидкостй в аппарате не происходит перемешивания, что в значительной степени ухудшает условия массо- и теплообмена.Известен также смеситель", содержащий емкость, внутри которой установленыциркуляционная труба и смесительное устройство с штоком, соединенным с генератором колебаний. Направленное движениежидкости в центральной трубе создается 45смесительным устройством, выполненнымв виде перфорированных дисков и действующим при возвратно-поступательном движении подобно вибрационной мешалке,Однако работа таких устройств из-за отсутствия резонатора не может осуществлятьсяв регулируемом резонансном режиме, чтоснижает его эффективность и сопровождается динамическими нагрузками на корпусаппарата и фундамент из-за неуравновешенности колеблющихся масс, что понижа- ф,гт его надежность,Целью изобретения является повышение эффективности и надежности работысмесителя,Поставленная цель достигается тем, что резонансный смеслтель содержит емкость и установленные внутри ее центральную трубу и смесительное устройство с штоком, соединенным с генератором колебаний, регулятор давления и динамический компенсатор,Согласно изобретению центральная труба снабжена переточными отверстиями, в верхней части заглушена и подсоединена к регулятору давления вместе с размещенной на упругих опорах емкостью, к днищу которой прикреплен динамический компенсатор, причем смесительное устройствЬ закреплено на штоке через упругий элемент.Повышение эффективности достигается за счет организации резонансного режима с воэможностью регулирования его параметров за счет создания в заглушенной в верхней части циркуля цион ной трубе замкнутой вверху полости, играющей роль упругого элемента (резонатора), и подсоединения этой полости и верхней части емкости к регулятору давления, позволяющего изменять объемы газовых полостей в центральной трубе и в самой емкости.При наличии смесительного элемента в центральной трубе с переточными отверстиями и работе его в резонансных условиях обеспечивается сочетание мощного пульсацион ного воздействия на жидкостную всреду с ее циркуляцией в объеме аппарата. Интенсивность циркуля ции и степен ь турбулизации жидкости при прочих адекватных известному решению характеристиках (геометрических параметрах смесительного устройства, амплитуде колебаний штока, расстоянии центральной трубы от дна емкости) зависят от объемов газовых полостей в центральной трубе и емкости, формы пере- точных отверстий. Форма переточных отверстий возможна цилиндрическая, но предпочтительнее коническая, обращенная вершиной в кольцевую зону емкости, благодаря чему создается дополнительный капор аналогично вибрационной мешалке,Надежность работы аппарата обеспечивается упругим соединением смесительного устройства с штоком за счет снижения динамической нагрузки на шток и, следовательно на корпус аппарата и фундамент при запуске аппарата и в процессе его работы, Помимо этого в аппарате предусмотрен динамический компенсатар, установленный на ее днище снаружи емкости, выполненный в виде пружины определенной жесткости С грузом определенной массы, устраняющий циклическую нагрузку системы на фундамент, Установка емкости на упругих опорах позволяет резко снизить2004316 5 10 15 20 25 30 35 40 тарелками эа 2 ч 4550 55 нагрузку системы "упругие опоры - аппарат с жидкостью" на фундамент при выводе на заданную частоту колебаний за счет уравновешивания вертикальной составляющей центробежных сил путем подбора соотношения жесткости упругих опор и массы системы в зависимости от частоты собственных колебаний жидкости в аппарате. Компенсация горизонтальных составляющих происходит за счет осевой симметрии аппарата. Аппарат становится надежнее в эксплуатации и не требует мощных фундаментов. На чертеже представлена схема аппарата.Аппарат содержит емкость 1 с внутренней циркуляционной трубой 2, имеющей вверху заглушку 3 и переточные патрубки 10 коноидальной формы, Внутри центральной трубы 2 установлено на штоке 9 через пружины 7 смесительное устройство (перфорированный диск) 8. Пружины 7 прикреплены с обеих сторон диска одним концом к нему, а другим - к штоку 9, позволяя ему упруго перемещаться относительно штока 9. Шток 9 установлен в направляющих, соединен с генератором колебаний(на фиг, не показан) и может совершать возвратно-поступательные движения. Верхние полости центральной трубы 2 и емкости 1 (камера 4) подсоединены через патрубки 6 и 5 соответственно к регулятору давления, С целью ликвидации застойных зон в донной части емкости предусмотрен обтекатель 11. Снизу емкости на пружине 12 подвешен груз 13, Емкость 1 установлена на опорах 15 с пружинами 14;Смеситель работает следующим образом. После заполнения аппарата суспензией, включении генератора колебаний возвратно-поступательное движение от него передается смесительному устройству 8 через шток 9 и пружины 7, Изменением давления в газовых полостях над жидкостью в центральной трубе 2 и емкости 1 через патрубки 6 и 5 управляют резонансными колебаниями жидкости в аппарате, За счет нелинейности сопротивлений перфораций в смесительном устройстве 8 и переточных патрубках 10 возникае циркуляционное перемешивание в аппарате, Мощные колебательные воздействия на суспенэию Формула изобретения РЕЗОНАНСНЫЙ СМЕСИТЕЛЬ, содержащий емкость и установленные в ней центральную трубу и смесительное устройство с пружиной и штоком, соединенным с обеспечивают взвешивание твердой фазы, интенсифицируют локальный массоперенос, а циркуляционные токи способствуют качественному макроперемешиванию в обьеме аппарата.Мягкие опорные пружины 14 предотвращают передачу вибраций на фундамент при запуске, а динамический компенсатор из пружины 12 и груза 13 полностью уравновешивают вертикальную составляющую центробежных сил при резонансном режи- ме колебаний.П р и м е р, Резонансный смеситель, инеющий диаметры соответственно емкости 1 - 0,6 м, циркуляционной трубы 2 - 0,3 м, перфорированного диска 8 - 0,25 м с отверстиями 0,1 м при угле конусности 90 О, ббращенном вершиной вверх, и патрубков 10 - 0,01 м с углом конусности 90 в количестве 12 шт, выполнен высотой 2 м при размещении нижнего среза циркуляционной трубы отднища на расстоянии 0,3 м. При резонансной частоте колебаний 1 = 3 Гц и амплитуде колебаний штока А 0,01 м амплитуда колебаний жидкости достигает 0,1 м, а взвешивание частиц золотосодержащей руды (р 8000 кг/мз, ссср0,1 мм) происходит за 40 - 60 с,При использовании динамического компенсатора, содержащего груз массой 4 кг на пружине с коэффициентом жесткости 400 Н/м, и четырех опорных пружин 14 суммарной жесткостью 1000 Н/м обеспечивается полная компенсация колебаний корпуса, в результате чего сила, действующая на фундамент, имеет только статическую составляющую.Извлечение золота из золотосодержащей руды, осуществляемое методом цианирования, со степенью извлечения до 507 ь достигается в таком смесителе в течение 1 ч,.а в известном аппарате с вибрационными Таким образом использование предлагаемого решения позволяет более чем в два раза повысить эффективность и надежностьработы аппарата. 56) Стренк Ф, Перемешивание и аппаратыс мешалками. Л,: Химия, 1975.Авторское свидетельство СССРМ 701652, кл. В 01 Р 11/04, 1990.Авторское свидетельство СССРМ 1247072, кл. В 01 Р 11/00, 1985. генератором колебаний, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности и надежности в работе, он снабжен регулятором давления, динамическим компенсатором и упругими опорами, при этом центральная труба выполнена с пере2004316 Составитель Г,ОльшанскаяТехред М.Моргентал кова едак рректор М,Куль аказ 3 Тираж одписное НПО "Поиск" Роспатента3035, Москва, Ж, Раушская наб., 4 роизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гаглрн,л, 1 (точными отверстиями, в верхней части заглушена и подсоединена к регулятору давления вместе с размещенной на упругих опорах емкостью, к днищу которой прикреплен динамический комп енсатор, причем смесительное устройство закреплено на штоке через упругий элемент.