Аппарат для смешивания

ОБРЕ ЕЛЬСТВУ Н У 2432336, ании ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЭОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬПЪЮ ОПИСАНИЕ ИЗ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТ(71) Институт ядерной энергетикАН БССР(56) 1, Патент Франциикл. В 01 Р 3/12, 1980.2. Заявка Великобрит119 2026881, кл. В 1 С, 1980.3. Заявка ФРГ У 3039342,кл. В 04 С 7/00, 1982,(54)(57) АППАРАТ ДЛЯ СМЕШИВАНИЯтвердого материала с жидкостью,содержащий вертикальный цилиндрический корпус с днищем и открытымверхним торцом, тороидальную цИлиндрическую обечайку с кольцевымднищем и крышкой, коаксиальноустановленную снаружи корпуса и охватывающую его верхний открытый торец, бункер для твердого материала, соосно размещенный над корпусом, цилиндрический загрузочный патрубок, проходящий через крышку и соединяющий бункер с внутренней полостью корпуса, затвор, помещенный в загрузочный патрубок под бункером, и трубопроводы ввода и вывода жидкости и суспензии, тангенциально соединенные с нижними частями корпуса и обечайки соответственно, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью интенсификации процесса путем дополнительной закрутки смешиваемых компонентов, он снабжен цилиндроконическим отражателем, установленным на днище внутри корпуса по его оси, криволинейными пластинами, закрепленными в виде многозаходной спирали на наружной поверхности отражателя, и наклонными лопатками, установленными под углом 60-70 на внутренней пооверхности корпуса и обечайки.1099988 т т 1 Изобретение относится к химической промышленности, а именно к аппаратам для смешивания.Известен аппарат для смешивания/ порошкообразных или зернистых материалов, включающий бункер, нилин-. дрическую камеру смешения, устройства ввода и вывода перемешивяемого материала, распределительное устрой 10 ство и сопла для подачи жидкой сре-. дыНедостатками данного аппарата являются большие габариты и значительные гидравлические потери при обеспечении высокого качества смешения.Известен аппарат для смешивания ТВЕрдЫХ ЧаСтИц, ВК;11 От 1 ЯЮШцт 1 буНКОВ для засыпки сыпучего Вещества, но ронку для напоЛнения компонентами камеру переметпивания В которой ус ТЯНОВЛЕНЫ ВЯЛЫ С ЛОттЯТКЯ П 1 ,1 ОЕ;тег" ВУаР - ПРИЕМНИК ГОМОГЕП 11 От 1 СМЕси 21,В указанном аппарате смешивятошееустройство имеет вряшающиеся В противоположных направлениях вялы, накоторых расположены лопатки под различными углами относительно Валов ьпараллельно им. Применение вращающихся ВЯЛОВ с лопаткс 1 ми Обеспечиваетзначительное уменьшение габаритоваппарата,Недостатки данного аппаратазначительный износ лопаток и высокие энергетические затраты ня перемешивание.Наиболее близким к предлагаемому ЯВЛЯЕТСЯ аППаРат ДЛЯ СМЕП 1":тВЯПИ ПОД воздействием центробежных силвкттмчающий корпус., кольцевые Внутреннюю и наружную камеры смешения патрубки ввода и вывода среды, устройство подачи твердых частиц "3 .В дапном аппарате патрубок Ввода жидкой среды тангенттиально связан с внутренней камерой смешения, в результате чего поступающая жидкость приобретает тянгенциальное движение.Недостатками известного аппарата являются большие знергозатряты и наличие вторичного контура переметпивания. Цель изобретения - интенси 1 рикация процесса путем дополнительной закрутки сметпиваемых компонентов.Поставленная цель достигается тем, что аппарат для смешиванияТВЕРДОГО МатЕРЦЯт 1 Я С жЦДКОСтЬЮ, СО держатпий вертикальный цилиндрический корпус с днищем и открытым верхним торцом, тороидальную цилиндрическую обечайку с кольцевым днищеми крьппкой, .коаксиально установленнуюсттаружц корпуса и охватывающуюего верхний открытый торец, бункердля твердого материала, соосно размещенньгй 11 ац корпусом, цилиндрический загрузочный патрубок, проходящий через крышку и соединяющий бункер с внутренней полостью корпуса,затвор, помещенный в загрузочныйпятрубок под бункером, и трубопроВоды ввода и вывода жидкости и суспенэцц, тянгенциально соединенные с:; т;1 тЕГ 1 ЛЕНттт,т:,11 т В ДИДЕ МНОГОЗаХОДнойт спирали пя наружной поверх 1 ости Отражателя, и наклонными ло 1 татха.Пт УС ГЯНОВПЕННЬР 41 ПОД УГЛОМт;С .70" на Внугренней поверхностиКОРПУтЯ И ООЕЧЯИКИ.Пя т-,.Нг. изображен прецлагаемыйаппарат, .продольный разрез, натттттт,т - ссттентте,А А нЯ фиг в 1 Апгтярат для смептиван 11 я твердого .ЯТЕРИ; Пат. С:И 1 ДКОСТЬВ СОДЕРжИт ВЕР- т 11 каттьньй цилиндрический корпус 12 и откр 111 тым верхним тор.,но"., гороидяльную цилиндрическую об чайку 3 с кольцевым днищем 4 РЫП:Кой .т т КОЯКСИаЛЬНО УСтаНОВЛЕН- .,к) снаружи корттуся 1 и ОхВятыВя 10 тло его герхтптй открытый торец, бункер о для твердого материала соосно разметценный над корпусом 1, ци - линдрический загрузочный патрубок 7, проходящийерез крышку 5 и соединяющий бункер 6 с внутренней подсетью корпуса затвор 8, помещенный в зя.: рузочный патрубок 7 гтод бункером 6, трубопроводы 9 и 10 Ввода и вывода жидкосги и суспензии, тя 1;генциат 11.;но соединенные с нижними частями корпуса 1 и обечайки 3 соответственно, цилиндри:1 еский отража- тель 11, установленный на днище 4 внутри корпусе 1 по его оси, криволинейные пластины 12, закрепленные В Виде многозаходной спирали на нару.;:.;ной поверхности отражателя 11, и наклонные лопатки 13 установленные под углом 60-70- на Внутрен 1099988ней поверхности корпуса 1 и обечайки 3.Аппарат работает следующим образом.Поток жидкости под давленкем через тангенциально установленный трубопровод 9 поступает во внутреннюю полость корпуса 1, приобретает тангенциальное ускорение и закручивается.,Из бункера 6 в корпус 1 через 10 патрубок 7 подаются твердые частицы. Плавно стекая по магистральным каналам, образованным криволинейными пластинами 12, установленными на наружной поверхности цилиндроконичес- . 5 кого отражателя 11, они подхватываются потоком жидкости и закручиваются вместе с ним. Количество подаваемых частиц регулируется затвором 8. Внутри обечайки 3 перемешивание осуществляется также за счеттурбулизации потока, создаваемойлопатками 13, установленными подуглом 60-70, Закрученный поток жидкости твердых частиц по мере 25поступления жидкой среды через трубопровод 9 ввода поднимается в верхнюю часть корпуса 1 и поступает внаружную обечайку 3, где осуществляется дальнейшее более полное перемешивание за счет дополнительнойтурбулизации, создаваемой лопатками 13. Полученная гомогенная смесьвыводится через трубопровод 10 вывода, тангенциально связанный с наружной обечайкой 3 для гашения тангенциального импульса твердых частиц.В прототипе требуемое качествоперемешивания достигается за счет 4многократной циркуляции перемешиваемых материалов по вторичному контуру перемешивания и больших окружныхскоростей жидкости. Большие массогабаритные характеристики аппаратадля смешивания и значительные энер-.гетические затраты на смешение резко сужают область использования установки,Высокие скорости вращения жид кости необходимы для вовлечения максимального количества сыпучего материала, подаваемого в приосевую зону, в процесс перемешивания.Однако какими бы высокими не были скорости жид кости на периферии,на оси аппарата скорость всегда равна нулю, поэтому часть материала всегда исключена из процесса перемешивания, Этим и обь-, ясняется создание вторичного контура перемешивания.С целью обеспечения равномерного перемешивания всей массы частиц, вводимых вдоль оси, в центральной зоне устанавливается цилиндроконический отражатель. При его установке (и без него, как в прототипе) количество движения, приобретенное при вертикальном движении материала под действием силы тяжести, компенсируется при ударе частиц о дно аппарата, что приводит к его быстрой эрозии.С целью устранения ударов частиц о дно и обеспечения предварительной закрутки частиц в направлении движения жидкости на поверхности цилиндроконического тела вращения закрепляются изогнутые пластины, которые образуют многозаходную спираль. При движении частиц по каналам, образованным изогнутыми пластинами, обеспечивается переход потенциальной энергии, которой обладают материалы в бункере, в кинематическую энергию вращения. Это позволяет снизить скорость вращения жидкости на входе в камеру смешения.Для формирования потенциального вихря необходимо часть тела вращения у основания выполнить цилиндрическим. Высота цилиндрической части должна быть не меньше 1,2 высоты направляющего аппарата.Дальнейшее снижение скорости вращения жидкости при сохранении качества перемешивания достигается за счет установки на внутренних поверхностях камер смешения наклонных пластин. При обтекании таких пластин за каждой из них образуется вихрь, который перемещается в окружном направлении, вовлекая смешиваемые материалы в дополнительное вихревое движение. Поскольку образовавшиеся вихри затухают достаточно быстро на длине участка окружности порядка 12-14, оптимальное число пластин составляет величину в пределах 8-12. Как показали экспериментальные Исследования, проведенные на аппарат диаметром 600 мм, высотой 600 мм с центральным цилиндроконическим те- лом вращения с диаметром у основания 260 мм, оптимальный угол наклона109йластин к радиусу окружности, проведенному из основания пластины во центр, лежит в пределах 60-70 . При углах наклона свыше 70 отклонение потока от окружности и размер вихрей за пластинами оказываются столь. малыми, что практически не влияют на качество перемешивания. При углах менее 60 происходит отрыв потока от пластины с .образованием кавитационной 1 О полости, т,е. происходит как бы снижение объема для перемешивания. Таким образом, только при углах между пластиной и радиусом в пределах 609988 670 перемешивание становится на порядок вышечем без пластин.Высокое качество смешения достигается при отсутствии вторичного контура перемешивания и при снижении окружной скорости жидкости на входе с 12 до 6 м/с, Снижение скорости в два раза обеспечивает уменьшение гидравлических потерь на закрутку потока в 4 раза, соответственно эксплуатационные расходы на смешение снижаются на 15-203, Устранение вторичного контура снижает капитальные расходы на 307,1099988 Составитель Техред Л.Ми едактор В. Ковт Закаэ 4458/7 ал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектна Тираж 576 ВНИИПИ Государстве по делам иэобрет 13035, Москва, Ж-З 5, Тарасовш КорректорЛ.Вень Подписноеного комитета СССРний и открытийРаушская наб., д. 4