Мешалка

ло делам изооретеиий и открытийОпубликовано 15.12.81. Бюллетень46Дата опубликования описания 17. 12.81 В. Н, Баринов, В. И, Коссовский, Ю. М. Пр селков,Р. В. Сидоров и Д. С. СкворцовщэВсесоюзный научно-исследовательский институт по креплениюскважин и буровым растворам(541 МЕШАЛКА Изобретение относится к перемешивающим устройствам для приготовления смесей типа жидкость - жидкость, жидкость - порошкообраэный материал, в частности суспензий и эмульсий и может быть использовано в различных областях химической, микробиологической, пищевой промышленности, в частносттт, в нефтяной промышленности и газовой для приготовления буровых растворов при бурении скважин.Известна турбинная мешалка, содержап,ая ступицу, элемент для крепления лопастей, выполненный в виде разделительного диска, лопасти, расположенные по периферии диска, конические покровные диски, закрепленные на этих лопастях, и дополнительные лопасти, установленные наклонно по обе стороны разделительного диска 111 .Недостатком этой мешалки является то, что перемешивание жидкости иэ зоны дад диском в зону под диском и обратно происходит случайным образом,и -поэтому требуется длительное время для получения раствора (смеси) с заданной степенью однородности, это и обусловливает низкую интенсивность и эффективность работы мешалки..Цель изобретения - увеличение интенсивности и эффективности работы мешалки за счет более совершенной организации потоков жидкости в емкости с мешалкой.Эта цель достигается тем, что элемент для крепления лопастей выполнен в виде кольца, отношение внутреннего диаметра к наружному диаметру мешалки составляет 0,3-0,9, дополнительные лопасти установлены внутри кольца и прикреплены одним концом к ступице, а другим к кольцу, причем угол наклона дополнительных лопастей к торцовой плоскости кольца составляет 15-45На фиг. 1 схематично изображена предлагаемая мешалка, вид сверху; на фиг. 2 - то же, разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - упрощенная схема потоков1При вращении мешалки лопасти 3 от брасывают жидкость в радиальном на 1 нравлении к стенкам емкости (фиг.З), 20 У стенок часть жидкости поднимается выше уровня кольца 2, другая опускается ниже уровня кольца и поступаетк ступицемешалки, замыкая контур циркуляции. Лопасти 4 засасывают раствор 5 из объема, расположенного под плоскостью кольца и выбрасывают его в осевом найравлении в область выше плоскости кольца, где он встречается с нисходящим потоком контура, циркуля ции. В результате в зоне выше кольца происходит интенсивное перемешивание жидкости. Далее поток вдоль стенок, сосуда опускается на дно емкости. Проходя плоскость кольца, этот поток пересе.кается с потоком, создаваемым лопастями 3, интенсивно перемешивается с ним и поступает к ступице мешалки, увеличивая скорость нисходящего потока, где и замыкается контур циркуляции. В результате при работе мешалки происходит быстрое и качественное перемешивание всего объема раствора в емкости, ликвидируются застойные зоны, улучшаются условия для подъема осев шего материала со дна емкости, и,.как следствие, сокращается время, затрачиваемое на приготовление растворов, улучшается их качество и поэтому повьппается интенсивность и эффектив 50 ность работы мешалки. Как показали исследования мешалки, при отношении внутреннего диаметра Оь к окружному диаметру Он кольца меньше 0,3 в емкости превалируют потоки жидкости, создаваемые лопастямк 3, и влияние потока от лопастей 4 становится несущественным, при отно 55 3 88907 жидкости при работе мешалки в емкости; на фиг, 4 и 5 - графики зависимости удельных затрат энергии от соотношения= - ф - и от А - угла наВнклона дополнительных лопастей.Мешалка содержит ступицу 1,элемент для крепления лопастей 2, выполненный в виде кольца, лопасти 3, закрепленные на кольце, дополнительные Задиальные лопасти 4, установленные внутри кольца и закрепленные одним концом на ступице, а другим на кольце под углом 4 = 15-45 к торцовой плоскости кольца.Устройство работает следующим образом. 6 4шении Оь к Он больше 0,9 превалируют потоки, создаваемые лопастями 4,а влияние потока от лопастей 3 становится несущественным, при углахнаклонадополнительных лопастей 4меньше 15 О и больше 45 влияние создаваемого ими потока становится несущественным, Все это приводит к одному результату - перемешивание раствора (смеси) происходит не во всемобъеме емкости, появляются застойныезоны, жидкости перемешиваются не интенсивно, и, как следствие, снижается эффективность работы мешалки.Для обеспечения высокой интенсивности и эффективности работы мешалки в конкретных условиях выбираютсяопределенные соотношения диаметровСпи О 1 и уголиз указанного диапазона их значений, Эти значения выбираются в зависимости от свойств компонентов перемешиваемой смеси (вязкости, плотности, физического состояния),размеров емкости и места вводакомпонентов,Получить подобные потоки жидкостив емкости и подобную высокую интенсивность и эффективность работы известных мешалок путем установки двухили нескольких мешалок на одном ва-.лу невозможно иэ-за сплошного разделительного диска, присущего всем известным турбинным мешалкам.Сравнение эффективности работы мешалки производится по удельным затратам энергии на перемешивание бурового раствора до заданной степени однородности. В интервале 0,3 ф 4- 40,9Эни диапазоне углов установки дойолнительных лопастей 15-45 экспериментально обнаружено наличие экстремумана кривой зависимости удельных за- .трат энергии на перемешивание единицы объема бурового раствора.ОбПри отношении Ь = - ( 0,3 и ЬОн= - ) 0,9;( 5 и45 удельОва оОнные затраты энергии выше, чем у турбинной мешалки равного диаметра спредлагаемой при работе в одной итой же емкости в подобных гидродинамических режимах,ОаПри отношении Ь =Оно Нр= 30 - = 1 у предлагаемой мешалкиВудельные затраты энергии в два разаниже, чем у турбинной мешалки равного5 8890 диаметра, работающей в подобном гидро- динамическом режиме.На фиг. 4 и 5 показана зависимость удельных затрат энергии от отношения Ь= - нотОв 5ОнСплошные линии приведены для отношений -р = 1 (Нр - высоты раствораВв емкости, В - ширина емкости), штри фНрховые - для - = 1,5, штрих пунктирНрные для -= 0,5.ВДанная мешалка увеличивает интен ф сивность и эффективность процесса .перемешивания растворов (смесей) за счет более совершенной организации потоков жидкости,в емкости, т.е. создания во.всем объеме аппарата прямотоЧ- И ных, противоточных и перекрестно-точных потоков жидкости, что ликвидирует застойные зоны, улучшает условия для поднятия осевшего материала со дна емкости, сокращает затраты времени И и энергии на приготовление растворов(смесей) и улучшает их качество.Формула изобретенияМешалка, содержащая ступицу, элемент для крепления лопастей, лопасти,закрепленные на этом элементе, допол"нительные лопасти, о т л и ч а ю щ ая с я тем, что, с целью повышенияэффективности работы мешалки путемсоздания прямоточных, противоточныхи перекрестно-точных потоков во всемобъеме перемешиваемой в емкости жидкости, элемент для крепления лопастей выполнен в виде кольца, отношение внутреннего диаметра которого кнаружному диаметру мешалки составляет 0,3-0,9, ее дополнительные лопасти установлены внутри кольца и прикреплены одним концом к ступице, аОдругим - к кольцу под углом 15-45к плоскости кольца,Источники информации.принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР9 648249, кл. В 01 Г 5/16, 30.08.74.Заказ 108 О/3 Тираж 581ВНИИПИ Государственного к по делам изобретени 113035, Иилиал ПНП Подписноетета СССРкрытий