Резонансный аппарат для обработки суспензий

лебаний инее й частиэксей секГ; ЛоТакое ет подсех секеского ой отский ю Ав нижнер, раздеКомитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам ОПИСАНИЕК ПАТЕНТУ(71) Ленинградский технологический ьестимЛенсовета(54) РЕЗОНАНСНЫЙ АППАРАТ ДПЯ ОББОТКИ СУСПЕНЗИЙ(57) Аппарат состоит из сообщакхцихсячасти резонансных и пульсационных кам Оу) Ю (и) 2064317 СС 1(51) В 91 Р 11 ОБРЕТЕН ленных на секции. За счет генератора ко возникают резонансные колебания жидкост переток из одной секции в другую. В веруне секции снабжены эксцентриковыми узлами, центриситеты которых каждой последующ ции смещены относительно предыдущей н равный 2 П/и, где и - количество секций. расположение эксцентриков позволяет за сч держания одинакового давления газа во в циях устранить оюжные системы автомати управления и настройки на резонанс квжд дельной секции. 4 иаИзобретение относится к устройствам для проведения процессов в системах жидкость - твердое и может быть использовано в химической, химико-фармацевтической, биотехнологической, нефтехимической и .других отраслях промышленности для перемешивания, растворения, выщелачивания и экстракции,тельных воздействиях на перфорированные диски и динамическими нагрузками на корпус аппарата и фундамент из-за неуравновешенности колеблющихся масс,Известен также пульсационный резонансный аппарат прототип), содержащий пульсационную и резонансную камеры, сообщающиеся между собой в нижней части,При наличии упругого элемента (газовой подушки) в резонансной камере и сое 40 45 динении верхней части пульсационной камеры с генератором колебаний создаются условия для организации резонансных колебательных воздействий, что позволяет снизить энергозатраты и обеспечить возвратно-поступательное движение твердой фазы в донной части, Однако отсутствие направленной циркуляции жидкости в обьеме аппарата и протока жидкости через твердые частицы, несмотря на высокую локальную турбулентность, не создает усло 50 55 вий для обмена жидкостными слоямимежду зонами и выравнивания концентрации целевого компонента в нем, что сниИзвестен аппарат для обработки сус пензий с механическим перемешивающим устзойством, установленном на вертикальном валу, При вращении перемешивающего устройства создаются направленные циркуляционные токи жидкости, увлекающие с собой и твердые частицы, Однако мощное динамическое воздействие испытывает лишь та часть циркуляционных потоков.ко-. торая находится в непосредственной близо-г. сти от перемешивающего устройства. 20 Неравномерность воздействия на твердую Фазу приводит к дисперсии времени пребывания твердых частиц в различных зонах аппарата и дисперсии времени их обработки, что снижает их эффективность и повыша ет энергозатраты.Известен также аппарат для обработки суспензий с колебательным воздействием на перфорированные диски, установленные в смесительной камере и создающие направ- З 0 ленное восходящее движение жидкости в ней, Циркуляционным потоком жидкости увлекаются и твердые частицы, чем обеспечивается перемешивание суспензий. Однако работа таких устройств сопровождается по- З 5 вышенными энергозатратами при колебажает его эффективность. Выполнение аппарата односекционным, содержащим однупульсационную и одну резонансную камеры, не позволяет уравновесить динамические нагрузки на фундамент, чтосвидетельствует о невысокой надежностиработы аппарата.Цельо изобретения является повышение эффективности и надежности работыаппарата,Поставленная цель достигается тем, чторезонансный аппарат для обработки суспенэий содержит сообщающиеся е нижнейчасти резонансную и пульсационную камеры, эксцентриковые узлы для связи с генератором колебаний, технологическиештуцеры для подвода исходных компонентов и вь 1 вода готового продукта. Согласноизобретению в резонансной и пульсационной камерах установлены разделительныеэлементы с образованием ячеек и четногоколичества секций, причем резонансныеячейки предыдущей секции соединены спульсационными ячейками последующейсекции каналами, имеющими направляющие элементы которые могут быть размещены на одностороннем их конце и, есликаналы размещены попарно, то на противоположных их концах), а в верхней частипульсационные и резонансные ячейки всехсекций в верхней части сообщены междусобой при смещении эксцентриситетов эксцентриковых узлов каждой последующейсекции относительно предыдущей на угОл,равный 2 /и, где и - количество секций.Признак - в резонансной и пульсационной камерах установлены разделительныеэлементы с образованием ячеек и четного количества секций, является новым и неизвестным издругихтехнических решений. ПризнакИ - резонансные ячейки предыдущей секциисоединены с пульсационными ячейками последующей секции каналами, также являетсяновым и неизвестным из других техническийрешений.Признаквыполняет известную функцию, заключающуюся в устранении поперечных волн и уменьшении массыколеблющейся жидкости, однако совместнос признаками ИНЧ позволяет получить положительный эффект, указанный в цели изобретения, - повышение эффективности инадежности работы аппарата.Повышение надежности обеспечивается секционированием резонансной и пульсационной камер с четким количествомсекций, при котором происходит динамическое уравновешивание колеблющихся в секциях масс жидкостной среды и снятиединамической нагрузки на Фундамент засчет уравновешивания опрокидывающих моментов в парных секциях.Повышение эффективности достигается сочетанием секционирования резонансной и пульсационной камер и организацией перетока жидкостной среды из секции в секцию по каналам, направленное движение которому задается направляющими элементами; установленными:а - на одностороннем конце этих каналов, чем создаются условия для организации работы аппарата по принципу вытеснительного типа. В результате происходит выравнивание концентрации реагентов в объеме всего аппарата, При размещении каналов в верхней части ячеек осуществляется переток преимущественно одной жидкости, в нижней части - жидкости вместе с твердыми частицами. Следует отметить, что при колебательных воздействиях направленное движение жидкости создается с помощью направляющих элементов, пропускающих жидкость в одну половину периода и препятствующих ее перемещению в обратном направлении в другую половину периода;б - каналы размещены попарно и снабжены направляющими элементами на противоположных их концах. (Направляющиеэлементы могут быть выполнены в виде обратных, лепестковых и других подобных клапанов, клапанов с зернистым слоем или элементов с нелинейным гидравлическим сопротивлением).При попарном размещении каналов с установленными в них на противоположных концах направляющими элементами создается противоточное движение жидкости по каналам, поскольку в один полупериод происходит переток жидкости по одному из каналов в одном направлении, во втором полупериоде - переток в обратном направлении по другому каналу. В этом случае реализуется противоточная схема работыаппарата относительно твердой и жидкойфаэ, Схемы направлений .потоков могутбыть разными, например, по нижним кана-. лам перемещается жидкость с твердой фазы из первой секции в последующие, а по верхним каналам - жидкость из последней секции в предыдущие (или в обратном порядке), То есть, в этом случае реализуется схема работы аппарата по принципу идеального смешения по жидкой фазе, благодаря чему повышается эффективность работы аппарата.Признак 1 - пульсационные и резонансные ячейки всех секций в верхней части сообщены между собой - является новым и51015 20 25 неизвестным из других технических решений.При сообщении газовых полостей, находящихся в верхней части пульсационных и резонансных ячеек, происходит выравнивание давления газа, что создает условия для одновременной настройки всех секций на резонанс, благодаря чему повышается эффективность и надежность работы аппарата,Признак 1 Ч - эксцентриситеты эксцентриковых узлов каждой последующейсекции смещены относительно предыдущей на угол, равный 2 л/и, где и - количество секций, является новым и неизвестным из других технических решений, При относительйом сдвиге фаз между секциями на 2 т/и происходит сложение неуравновешенных центробежных сил, возникающих в данной части каждой секции, таким образом, что происходит уменьшение суммарной динамической нагрузки, приводящее к снижению коэффициента динамичности (фиг, 4),КД Д/ ср 30 35 40 45 50 55 где Ед-сул 1 марная динамическая нагрузка, Н;Гср - средняя суммарная статическая нагрузка, Н;Гцб 1 - центробежная сила, возникающая в первой и третьей секциях, Н;Гцбг - центробежная сила, возникающая во второй и четвертой секциях при сдвиге эксцентриковых кулачков на угол /2 отйосительно 1 и 3 секций (для и = 4), Н.При наличии и секций и сдвиге эксцентриситетов эксцентриковых узлов в каждой последующей секции относительно предыдущей на угол 2 тг(и произойдет снижение суммарной динамической нагрузки на корпус аппарата и коэффициента динамичности, благодаря чему повысится надежность работы аппарата,Изобретение поясняется чертежом, на котором представлены схемы аппаратов в виде секций из 0-образных ячеек (см, фиг. 1) и секций, скомпонованных из однотипных элементов, помещенных в емкость (см, фиг.2), с одинарными каналами, и секций с парными каналами (см. фиг, 3),Пульсационный резонансный аппарат для обработки суспензий (фиг. 1) содержит секции из 0-образных элементов 1. имеющих пульсационные 2 и резонансные 3 ячейки, каналы 4, соединяющие, резонансные ячейки предыдущей секции с пульсационными ячейками последующей секции, Каналы 4 снабжены обратными клапанами 5 на10 15 20 30 35 40 45 50 55 зом,одностороннем их конце, пропускающимикидкость в одном направлении. Пульсационные и резонансные ячейки имеют газовыеподушки б, Пульсационные ячейки в верхней части подсоединены к генератору 13,колебаний через сильфоны 7 (мембраны,поршни) и зксцентриковые втулки 8 и эксцентриковый вал 9 для передачи колебательных воздействий на жидкость,смещенные в каждой последующей секциина угол 2 л /и,, Аппарат снабжен технологическимиштуцерами 10 и 11 для ввода исходных компонентов и 12-для вывода готового продукта.Пульсационный резонансный аппаратдля обработки суспензий (фиг. 2) выполнениз секций в виде однотипных злемвнтов,образующих пульсационные 2 и резонанстные 3 ячейки, помещенные в емкость 1. Резонансные ячейки прпедыдущей секциисоединены с пульсационными ячейками последующей секции парными каналами 4 собратными клапанами, обеспечивающимипротивоточное движение жидкости в каналах.Газовые полости пульсационных камер2 через поршни 5 (сильфоны, мембраны) иштоки б подсоединены к генератору колебаний 7. Аппарат снабжен технологическимиштуцерами 8 и 9 для загрузки исходных компонентов и 10 - для выгрузки готового продукта,Пульсационный резонансный аппаратдля обработки суспензий (фиг. 3) содержитсекции из О-образных элементов 1, имеющих пульсацианные 2 и резонансные 3 ячейки, соединенные парными каланами 4 и 5так, что каждая резонансная ячейка предыдущЕй секции сообщается с пульсационной ячейкой последующей секции. Каналы 4и 5 сиабжены на противоположных концахобратными клапанами б и 7, Пульсационныеи резонансные камеры имеют в верхней части газовые полости 8 и 9, соответственнополости 8 пульсационных камер подсоединены к генератору колебаний через сильфоны 10 (мембраны, поршни) иэксцентриковые кулачки 12, Аппарат снабжен технологическими штуцерами 14 и 15для загрузки исходных компонентов и 16для вывода готового продукта,Газовые полости 8 и 9 сообщены междусобой через газопровод 17, перекрываемыйрегулятором 18 и соединенным с нагнетательной линией компрессора (на схеме непоказан). Аппаоаты работают следующим обраПосле заполнения аппаратов исходными компонентами через технологические штуцеры, их герметизации. устанавливают необходлмую частоту резонансных колебаний. Пои резонансных колебательных воздействиях на жидкость под действием возникающего динамического напора происходит переток жидкости иэ одной секции в другую: по каналам 4 (фиг, 1 - 3),иэ начальной секции в последующие вместе с твердыми частицами в один полупериод и из последней секции в начальную по каналам 5 в другой полупериод (фиг. 2 и 3). Готовый продукт выводится через техиологические штуцер ы.Частота резонансных колебанил регулируется изменением давления газа в газовых полостях - нагнетаииам газа в систему или его сбросом через регулятор 18 (фиг, 3), Благодаря организации паретокэ жидкости из секции в секцию происходит выравнивание концентрации целевого компонента, в аппарате ликвидируются застойные зоны, организуется работа аппарата в непрерывном режиме, что в значительной степени повышает его эффективность,ЯСекционироваиием резонансных и пульсационных камер достигается рассредоточение колеблюгцейся массы жидкости и снижение динамической нагрузки на фундамент, чему еще в большей степени способствует смещение эксцентриковых кулачков соседних секций. Повышение надежности работы аппарата обеспечивается не только этими факторами, но и устойчивой работой аппаоата в резонансном режиме при сообщении между собой в верхней части резонансных и пульсационных ячеек всех секций, поскольку подсоедлнение к газопроводу всех ячеек позволяет легко выводить систему на резонансный режим колебаний жидкости в трубах за счет регулирования коэффициента жесткости сжатого газа в резонансных камерах путем изменения его давления.Примеры конкретного выполнения.П р и м е р 1, Аппарат по фиг. 1 выполнен из четырех 0-образных труб дламетром 0,038 м и высотой 1,5 м, в которых резонансная камера каждой предыдущей секции соединена с,пульса цион ной камерой последующей секции двумя переточными каналами диаметром 0,02 м, размещенными на расстоянии 1 м друг от друга и 0,3 м от низа колена. На переточиых каналах со стороны пульсационных камер установлены обратные клапаны. Растворение в воде поваренной соли с концентрацией 0,2 по массе при Х = 5 Гц, А: - . 0,008 м сопровождается скоростью процесса Лгпт== 1,5 10,2004317 Корректор М.Куль едактор Т,Никольс писное Заказ 336 Тираж Под НПО "Поиск" Роспатента3035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 роизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 1 Составитель Техред М,М Островск ентал