Что такое и как работает перемешивающее устройство?

Перемешивающее устройство с соосными пропеллерными мешалками противоположного вращения

Автор: К.В. Ефанов (ООО «Гагарин-инжиниринг»).

Опубликовано в журнале Химическая техника №6/2018

В работе [1] отмечается, что при перемешивании жидкой среды в аппарате лопастной мешалкой в компонентах скорости потоков преобладает радиальная составляющая, и процесс перемешивания интенсифицируют путем увеличения осевой составляющей скорости за счет установки отражательных перегородок. Согласно теории идеального пропеллера, снижение КПД пропеллера в потоке жидкости происходит вследствие потерь при закручивании потока за пропеллером и при трении на лопастях. Соосная комбинация исключает закручивание потока, тем самым уменьшает воронку и приближает узел мешалок по эффективности к идеальному пропеллеру. Работа такого перемешивающего устройства будет более устойчивой за счет снижения гироскопического и реактивного моментов до нулевых значений.

Конструктивное оформление соосной схемы не вызывает сложностей компоновки привода передачи крутящего момента к мешалкам противоположного вращения. Конструкция привода аналогична стойкам приводов каталожных вертикальных аппаратов ЛенНИИхиммаша [2]. Отличие состоит в интегрированном в конструкцию стойки привода планетарном редукторе, раздающем крутящий момент на коаксиальные валы мешалок (рис. 1).

Рис. 1. Схема конструкции перемешивающего устройства

Для анализа конструкции и оценки КПД рассматриваемого перемешивающего устройства с соосными пропеллерными мешалками, могут быть применены результаты анализа взаимодействия лопасти со средой, полученные для гребных и воздушных винтов. За счет геометрической идентичности лопасти мешалок и винтов имеют близкие гидродинамические свойства, отличие состоит в наличии коаксиально мешалке корпуса аппарата. На основании этой идентичности и возможности применения теории идеального пропеллера в обоих случаях результаты для гребных и воздушных винтов корректны и для пропеллерных мешалок, но с учетом указанного ограничения.

Для гребных винтов в работе [3] приведено сравнение КПД соосных схем одинакового и противоположного вращения с одиночными винтами приведена следующая последовательность по снижению КПД винтов: соосные винты противоположного вращения, соосные винты одинакового вращения, одиночный винт. При этом мощность привода для всех вариантов винтов предполагается одинаковой.

Для воздушных винтов в работе [4] сравнивались КПД соосных винтов противоположного вращения с КПД двух винтов из этой комбинации по отдельности и с КПД одиночного винта такой же мощности и одинаковым суммарным числом лопастей. Отмечается, что КПД соосных винтов выше, чем КПД сравниваемых вариантов при условии высокой частоты вращения. Последнее условие объясняется тем, что с понижением окружных потерь возрастают осевые потери, для максимального индуктивного КПД требуется высокая частота вращения. Также отмечено, что тяга соосных винтов выше тяги одиночных винтов, соответствующих заданной мощности.

Перемешивающие устройства с пропеллерными мешалками для жидких сред работают при числах оборотов до 1500 об/мин [5], то есть являются высокооборотными устройствами. В связи с этим приведенные выше результаты сравнения КПД для соосных и одиночных винтов будут верны и для пропеллерных мешалок.

В работе [6] отмечено, что для воздушных винтов применение соосной комбинации целесообразно, начиная с числа лопастей от пяти и больше и коэффициентом покрытия лопастей от 0,4, а максимальная ширина лопасти не должна превышать 10% диаметра винта во избежание ухудшения аэродинамических качеств работы и для уменьшения массы. Таким образом, для мешалок с числом лопастей более пяти и высокой мощностью перемешивания целесообразно применять соосную комбинацию.

В работе [7] указано, что расстояние между осями соосных винтов с их разнесением в пределах диаметра винта не будет оказывать влияния на потери КПД тандема. Учитывая это, по расположению узла соосных мешалок в аппарате можно получить как конструкцию с взаимным упиранием втулок мешалок через подшипник (рис. 2), что соответствует положению мешалки однорядного устройства, так и конструкцию с разнесенными на валу мешалками, что соответствует положению мешалок двухрядного устройства. В результате этого на компоновку соосного устройства не накладывается ограничение, установленное для устройств с одиночными мешалками и состоящее в переходе от однорядного устройства к двухрядному при отношении высоты столба жидкости в аппарате к его диаметру при значении более 1,3 [8].

Рис. 2. Узел соосных мешалок на коаксиальных валах

Таким образом, перемешивающее устройство с соосными пропеллерными мешалками противоположного вращения имеет существенные преимущества перед одно- и двухрядными перемешивающими устройствами с пропеллерными мешалками, при этом конструктивное оформление является вполне приемлемым. Процессы перемешивания с данным типом устройств рекомендуются к дальнейшему расчету методом конечных элементов, а сами устройства – к внедрению в конструкции аппаратов.

РАЗДЕЛ 6
ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ, ТИПОВЫЕ И МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ПРОЦЕССЫ И АППАРАТЫ

Под ред. д.т.н. проф. Г.М. Островского,
д.т.н. проф. И.В. Доманского

6.1. Аппараты с перемешивающими устройствами

Основные обозначения

Ваш обозреватель не поддерживает встроенные рамки или он не настроен на их отображение.

Критерии подобия:

— число Рейнольдса центробежное

— число Рейнольдса

— число Рейнольдса для минимальных турбулентных образований

— коэффициент мощности

— коэффициент расхода

— число Пекле диффузионное

— число Пекле тепловое

— число Нуссельта

— число Прандтля

— число Шмидта

Fo = –0,43ln(1 – h ) — критерий Фурье

Аппараты с перемешивающими устройствами применяются при проведении большого количества технологических процессов. Например, реакторы для проведения химических реакций в гомогенных (в частности, реакции полимеризации) и в гетерогенных средах. К последним можно отнести огромное многообразие процессов — газо-жидкостные и химические реакции на твердых катализаторах, в экстракторах, абсорберах, кристаллизаторах и др.

Столь широкое распространение аппаратов с перемешивающими устройствами связано с тем, что перемешивание способствует:

увеличению скоростей в пристенных слоях жидкости, и следовательно, интенсификации теплообмена, взвешиванию частиц твердой фазы с днища аппарата и устранению различных отложений на его стенках;

росту скоростей сдвига в жидкости и, следовательно, улучшению условий диспергирования газа или несмешивающейся со сплошной фазой жидкости, увеличению межфазной площади поверхности и интенсивности массообмена между сплошной и дисперсной фазами;

росту циркуляционных потоков и, как следствие, выравниванию концентраций растворенного вещества или дисперсной фазы во всем объеме аппарата.

6.1.1. Конструкции аппаратов с перемешивающими устройствами

Традиционный вид аппаратов с перемешивающими устройствами [1–4] — вертикальный цилиндрический сосуд, ось симметрии которого совпадает с осью вращения мешалки (рис. 6.1.1.1). Перемешивающее устройство 9 приводится во вращение при помощи электродвигателя с понижающим частоту вращения вала редуктором (мотором-редуктором) 1, установленного на крышке аппарата посредством стойки 2. Уплотнение вала 4 осуществляется с помощью сальниковых, манжетных или торцевых уплотнений, а также гидрозатворов 3. Для подвода или отвода теплоты корпус аппарата 5 снабжается рубашкой 7, для увеличения теплообменной поверхности внутри аппарата могут быть размещены также змеевики. Аппарат устанавливается на лапах 6. На внутренней поверхности корпуса могут быть установлены отражательные перегородки 8, которые снижают окружную скорость перемешиваемой жидкости (уменьшается глубина воронки на поверхности), одновременно существенно повышая потребляемую мощность при той же частоте вращения и, следовательно, интенсивность процессов переноса в жидкости.

При перемешивании токсичных, взрыво- и пожароопасных веществ при повышенных давлениях в качестве привода используются экранированные электродвигатели. Между ротором и статором таких двигателей расположена гильза, герметично отделяющая обмотки статора от полости ротора, соединенной с внутренним пространством аппарата. Аппараты с экранированными электродвигателями имеют высокие частоты вращения вала (1500 или 3000 об/мин), поэтому оборудуются мешалками небольшого диаметра. Корпус аппарата обычно имеет вытянутую форму, внутри корпуса устанавливается направляющая циркуляционная труба (рис. 6.1.1.2).

Для аппаратов с соотношением высоты слоя жидкости к диаметру H : D > 2 устанавливаются многорядные перемешивающие устройства (рис. 6.1.1.3). Это позволяет обеспечить равномерность интенсивности перемешивания в объеме аппарата и сократить суммарный расход энергии на перемешивание.

Рис. 6.1.1.1. Схема аппарата с мешалкой:
1 — привод аппарата; 2 — стойка привода;
3 — уплотнение вала; 4 — вал мешалки; 5 — корпус;
6 — опора аппарата (лапы); 7 — рубашка;
8 — отражательная перегородка;
9 — мешалка; 10 — труба передавливания

При перемешивании больших объемов жидкости, когда требуется применение длинных валов, целесообразно применение аппаратов с прецессирующей мешалкой (рис. 6.1.1.4). Вал мешалки 2 соединяется с валом привода с помощью шарнира Гука 5. В режиме перемешивания, помимо вращения вокруг собственной оси с угловой скоростью w , вал мешалки совершает также прецессионное движение относительно оси приводного вала, находясь в отклоненном от вертикальной оси на угол d положении. Таким образом, быстроходными мешалками относительно небольших диаметров удается активно перемешивать большие объемы жидкости.

Рис. 6.1.1.2. Схема аппарата с циркуляционной трубой и экранированным электродвигателем:
1 — корпус; 2 — циркуляционная труба; 3 — мешалка;
4 — экранированный электродвигатель

Рис. 6.1.1.3. Схема аппарата с многорядным перемешивающим устройством

Рис. 6.1.1.4. Аппарат с прецессирующей мешалкой:
1 — корпус; 2 — вал; 3 — мешалка;
4 — привод аппарата; 5 — шарнир Гука

Типы перемешивающих устройств. Большинство задач перемешивания может быть решено применением перемешивающего устройства из ряда, приведенного на рис. 6.1.1.5–6.1.1.10.

Каждый тип мешалки имеет характерную область применения и диапазон геометрических соотношений.

Для перемешивания высоковязких сред при ламинарном режиме их течения применяются ленточные, шнековые и скребковые мешалки (рис. 6.1.1.5). Шнековые мешалки могут применяться в сочетании с направляющей трубой. Скребковые мешалки применяются для интенсификации теплообмена. Скребки закрепляют на штангах мешалки шарнирно, они прижимаются к стенке аппарата либо гидродинамической силой сопротивления, возникающей при обтекании скребка жидкостью, либо специальными пружинами. Скребки могут устанавливаться и на ленточных мешалках.

Для перемешивания сред малой и средней вязкости при турбулентном режиме их течения применяются мешалки, схемы которых приведены на рис. 6.1.1.6–6.1.1.10. По величине отношения радиусов аппарата R и мешалки r0

(6.1.1.1)

эти перемешивающие устройства можно разделить на две группы. Якорные и рамные мешалки (рис. 6.1.1.6) применяются при значениях ; их применяют для перемешивания жидкостей повышенной вязкости, особенно в случаях подвода или отвода теплоты через рубашку, а также при перемешивании суспензий, частицы которых обладают склонностью налипать на стенки.

Рис. 6.1.1.5. Мешалки для перемешивания вязких сред:
а) ленточная; б) ленточная со скребками; в) скребковая; г) шнековая с направляющей трубой;
1 — штанга; 2 — лопасть; 3 — скребок; 4 — направляющая труба

Перемешивающее устройство

Владельцы патента RU 2339439:

Изобретение относится к устройствам для смешивания различных сред, в частности к вращающимся в неподвижных резервуарах рабочим органам смесителей трехфазных смесей. Рабочий орган содержит втулку с установленными на равном расстоянии от ее торцов и закрепленными на ней двумя жесткими дисками, входящими в прорези крестообразно расположенных несущих фигурных лопаток и служащими для фиксации их в вертикальной плоскости. Для повышения жесткости наружные торцы несущих фигурных лопаток соединены между собой наружными бандажными кольцами, при этом несущие фигурные лопатки неподвижно закреплены на втулке и имеют симметрично расположенные посадочные площадки, на которых закреплены внутренние бандажные кольца. В месте расположения среднего наружного бандажного кольца несущие фигурные лопатки соединены неподвижно бандажными дугами, между внутренними и наружными бандажными кольцами и бандажными дугами закреплены радиальные лопатки прямоугольной формы. Технический результат состоит в интенсификации процесса перемешивания. 4 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к технологическим процессам, а именно к устройствам для осуществления смешивания различных сред, в частности к вращающимся в неподвижных резервуарах рабочим органам смесителей трехфазных смесей.

Известно перемешивающее устройство, включающее опорную раму, корпус с загрузочным и разгрузочным отверстиями, вал с лопастями в форме клина или лемеха со стержневым основанием (патент Японии №62-31605, МКИ 7 В01F 7/00, 7/04, опубл. 09.07.1987).

Недостатком этого изобретения является большая площадь лобового сопротивления лопасти, смесь начинает уплотняться, что снижает подвижность частиц и приводит к неравномерности распределения компонентов в смеси.

Известно перемешивающее устройство, содержащее вал и закрепленный на одном его конце рабочий орган, имеющий лопатки (Патент РФ №2069087, кл. В01F 7/00, опубл. 1996).

Недостатком данного устройства является низкая степень перемешивания. Задачей изобретения является повышение интенсификации процесса перемешивания.

Это достигается тем, что в перемешивающем устройстве, содержащем вал и закрепленный на одном его конце рабочий орган, имеющий лопатки, рабочий орган содержит втулку с установленными на равном расстоянии от ее торцов и закрепленными на ней двумя жесткими дисками, входящими в прорези крестообразно расположенных несущих фигурных лопаток и служащими для фиксации их в вертикальной плоскости, для повышения жесткости наружные торцы несущих фигурных лопаток соединены между собой наружными бандажными кольцами, при этом несущие фигурные лопатки неподвижно закреплены на втулке и имеют симметрично расположенные посадочные площадки, на которых закреплены внутренние бандажные кольца, в месте расположения среднего наружного бандажного кольца несущие фигурные лопатки соединены неподвижно бандажными дугами, между внутренними и наружными бандажными кольцами и бандажными дугами закреплены лопатки прямоугольной формы, расположенные радиально и равномерно по две лопатки между несущими фигурными лопатками.

Кроме того, перемешивающее устройство выполнено с соотношением размеров

где D – диаметр емкости,

d – диаметр рабочего органа,

Н – уровень рабочей смеси,

h – расстояние от днища емкости до нижнего торца перемешивающего устройства,

b – вертикальный размер рабочего органа,

а – ширина прямоугольных лопаток, равная расстоянию от наружных торцов до посадочных площадок несущих фигурных лопаток.

Кроме того, несущие фигурные лопатки, высота которых равна вертикальному размеру рабочего органа, соединены между собой тремя наружными бандажными кольцами.

Кроме того, внутренние бандажные кольца и бандажные дуги расположены на одинаковом расстоянии от наружных торцов несущих фигурных лопаток, равном ширине прямоугольных лопаток. Кроме того, лопатки прямоугольной формы закреплены при помощи сварки.

Изобретение поясняется чертежами.

Фиг.1 – расположение устройства для перемешивания в емкости.

Фиг.2 – общий вид перемешивающего устройства.

Фиг.3 – вид перемешивающего устройства в аксонометрии.

Фиг.4 – сечение горизонтальной плоскостью устройства для перемешивания.

Фиг.5 – несущая фигурная лопатка.

Перемешивающее устройство 1, установленное в емкости 2, вертикальный размер которой равен Н, диаметр D, уровень рабочей смеси 3 в емкости 1 равен Н, содержит рабочий вал 4, на одном конце которого неподвижно закреплен рабочий орган диаметром d с вертикальным размером b, содержащий втулку 5 с установленными на равном расстоянии от ее торцов и закрепленными на ней двумя жесткими дисками 6, входящими в прорези 7 крестообразно расположенных несущих фигурных лопаток 8, высота b которых равна вертикальному размеру рабочего органа и они закреплены неподвижно на втулке 5, таким образом, что несущие фигурные лопатки 8 выступают над торцами втулки на высоту, равную b/3, при этом жесткие диски 6 служат для фиксации несущих фигурных лопаток 8 в вертикальной плоскости, для повышения жесткости наружные торцы несущих фигурных лопаток 8 соединены между собой наружными бандажными кольцами 9, например, в количестве трех штук. Несущие фигурные лопатки 8 имеют симметрично расположенные посадочные площадки 10, расположенные на расстоянии а от наружных торцов и на которых закреплены внутренние бандажные кольца 11, в месте расположения среднего наружного бандажного кольца 9 несущие фигурные лопатки 8 соединены неподвижно бандажными дугами 12, расположенными также на расстоянии а от наружных торцов несущих фигурных лопаток 8, между внутренними и наружными бандажными кольцами 9 и 12, и бандажными дугами 9 закреплены при помощи сварки лопатки 13 прямоугольной формы, расположенные радиально и равномерно по две лопатки между несущими фигурными лопатками 8, при этом ширина прямоугольной лопатки (размер меньшей стороны лопатки) также равна а. Нижний торец 14 перемешивающего устройства 1 расположен на расстоянии h от днища емкости 2. Лучшие результаты перемешивания получены в емкостях с соотношением размеров H/D=1,7 и уровне рабочей смеси 3 в емкости 1, равном H, обеспечивающим 80% загрузку рабочей смесью, при этом соотношения размеров равны:

Перемешивающее устройство работает следующим образом.

Включают привод вращения вала 4 (на чертежах не показан), и перемешивающее устройство 1 начинает вращаться с заданной скоростью, при этом потоки смеси попадают на несущие фигурные лопатки 8, на лопатки 13 прямоугольной формы, жесткие диски 6, происходит перемешивание рабочей смеси в горизонтальной и вертикальной плоскостях, что позволяет повысить степень перемешивания. Несущие фигурные лопатки 8, наружные бандажные кольца 9, внутренние бандажные кольца 11, бандажные дуги 12 и жесткие диски 6 при вращении перемешивающего устройства уменьшают колебания и прогиб вала 4, что особенно актуально при консольно расположенной мешалке.

1. Перемешивающее устройство, содержащее вал и закрепленный на одном его конце рабочий орган, имеющий лопатки, отличающееся тем, что рабочий орган содержит втулку с установленными на равном расстоянии от ее торцов и закрепленными на ней двумя жесткими дисками, входящими в прорези крестообразно расположенных несущих фигурных лопаток и служащими для фиксации их в вертикальной плоскости, для повышения жесткости наружные торцы несущих фигурных лопаток соединены между собой наружными бандажными кольцами, при этом несущие фигурные лопатки неподвижно закреплены на втулке и имеют симметрично расположенные посадочные площадки, на которых закреплены внутренние бандажные кольца, в месте расположения среднего наружного бандажного кольца несущие фигурные лопатки соединены неподвижно бандажными дугами, между внутренними и наружными бандажными кольцами и бандажными дугами закреплены лопатки прямоугольной формы, расположенные радиально и равномерно по две лопатки между несущими фигурными лопатками.

2. Перемешивающее устройство по п.1, отличающееся тем, что оно выполнено с соотношением размеров

где D – диаметр емкости,

d – диаметр наружных бандажных колец,

Н – уровень рабочей смеси,

h – расстояние от днища емкости до нижнего торца перемешивающего устройства,

b – вертикальный размер рабочего органа,

а – ширина прямоугольных лопаток, равная расстоянию от наружных торцов до посадочных площадок несущих фигурных лопаток.

3. Перемешивающее устройство по п.1, отличающееся тем, что несущие фигурные лопатки, высота которых равна вертикальному размеру рабочего органа, соединены между собой тремя наружными бандажными кольцами.

4. Перемешивающее устройство по п.1, отличающееся тем, что внутренние бандажные кольца и бандажные дуги расположены на одинаковом расстоянии от наружных торцов несущих фигурных лопаток, равном ширине прямоугольных лопаток.

5. Перемешивающее устройство по п.1, отличающееся тем, что лопатки прямоугольной формы закреплены при помощи сварки.

ПЕРЕМЕШИВАЮЩИЕ УСТРОЙСТВА

В химической технологии перемешивание применяют для улучшения тепло – и массообмена, получения равномерных смесей нескольких жидкостей, жидкости и твердого тела, жидкости и газа. Хотя основной задачей перемешивания в большинстве случаев является равномерное распределение вещества или температуры в перемешиваемом объеме, иногда задача перемешивания заключается в создании высоких скоростей среды около теплообменных поверхностей с целью интенсификации теплообмена.

Способы перемешивания. Известны несколько видов перемешивания:

Барботажное перемешивание осуществляется путем барботажа инертного газа или газообразных веществ через жидкость.

Циркуляционное перемешивание происходит за счет больших скоростей движения (насосом). Это перемешивание целесообразно применять в том случае, когда имеется необходимость отвода тепла через развитую поверхность теплообмена, т.е. через выносной теплообменник.

Механическое перемешивание в жидкой среде, а также в пастообразных и вязких материалах осуществляется с помощью мешалок, которые по конструктивной форме, в зависимости от устройства лопастей, разделяются на: 1) лопастные; 2) листовые; 3) якорные; 4) рамные;5) турбинные; 6) пропеллерные; 7) специальные.

Все они состоят из трех основных частей: вала, на котором закреплена мешалка; мешалки, являющейся рабочим элементом; и привода, с помощью которого вал приводится в движение за счет механической энергии.

В зависимости от числа оборотов мешалки условно делят на тихоходные и быстро

ходные. К тихоходным относят лопастные, рамные, якорные и листовые, имеющие скорость более 80 – 100 об/мин. К быстроходным – турбинные и пропеллерные.

При выборе типа мешалки и ее параметров учитывают требования технологического процесса, свойства жидкости, наличие осадков, форму аппарата и другие факторы. К сожалению, отсутствуют единые критерии для выбора мешалки. Обычно при этом руководствуются производственным опытом или лабораторными исследованиями. В некоторой степени можно предложить следующие рекомендации.

Лопастные мешалки (рис. 13.9) применяются при перемешивании жидких неодно-

родных систем с вязкостью до 15 Па∙с и имеющих плотность до 2000 кг/м 3 .

Рис. 13.9. Основные части мешалок: 1 – вал, 2 – втулка, 3 – лопастьОсновные соотношения размеров для аппаратов с плоским днищем dм = 0,7D, h = 0,1dм, hм = 0,14dм. По данным НИИХИММАШ (Харьков) рекомендуются следующие предельные значения окружных скоростей конца лопасти мешалки в зависимости от вязкости среды:
Вязкость среды, Па с0,00140-8080-150
Окружная скорость, м/с3,0 – 2,02,5 – 1,51,5 – 1,0

При высоте сосуда, превышающей диаметр, или при перемешивании вязкой жидкости устанавливают несколько пар лопастей по высоте вала. При перемешивании очень вязких жидкостей на стенках сосуда устанавливают радиально расположенные перегородки, над которыми проходят лопасти мешалки. При этом поток дробится и повышается эффективность работы мешалки. Максимальный эффект турбулизации потока достигается при применении 4-х перегородок высотой (0,11 – 0,13)∙D, где D – диаметр аппарата. Перегородки препятствуют образованию центральной воронки, а также увлечению жидкости вращающимися лопастями, что может привести и к прекращению эффекта перемешивания. Установка слишком длинных лопастей нерациональна, так как с возрастанием линейных размеров лопасти быстро растет потребляемая мощность.

Нормализованные диаметры мешалок от 700 до 2100 мм. Недостатки таких мешалок – малая интенсивность перемешивания и отсутствие значительных вертикальных потоков, вследствие чего их не рекомендуется применять для взмучивания тяжелых осадков и работы с расслаивающимися жидкостями. Достоинство мешалок – они просты по конструкции, обеспечивают удовлетворительное перемешивание при работе с вязкими жидкостями, могут применяться в аппаратах значительного объема.

Рамные мешалки. Они представляют собой комбинацию лопастных мешалок с вертикальными и наклонными лопастями. Внешний вид таких мешалок показан на рис. 13.10.

Рис. 13.10. Рамные мешалки Рис. 13.11. Якорные мешалки

Эти мешалки применяются в тех же случаях, что и лопастные, а также при перемешивании значительных объемов вязких материалов. Нормализованные диаметры мешалок до 2520 мм. Эти мешалки используют в реакторах с большой емкостью (до 100 м 3 ).

Якорные мешалки. Они по своей форме соответствуют сосуду, в котором они работают. Расстояние между лопастью и стенкой реактора обычно выбирают в пределах 25 – 140 мм. На рис. 13.11 представлены конструкции якорных мешалок. Якорные мешалки предназначены для перемешивания жидкостей вязкостью

300 Па∙с и выше, особенно при нагревании среды через стенку реактора. Вследствие небольшого зазора между лопастью и стенкой сосуда возникает сильное турбулентное движение, препятствующее выпадению на стенках осадка и перегреву среды. НИИХИММАШ рекомендует для якорных мешалок те же скорости, что и для лопастных. Следует отметить, что при перемешивании очень вязких жидкостей якорные мешалки снабжаются дополнительными вертикальными лопастями – пальцами.

Листовые мешалки. Их применяют сравнительно редко, в основном для маловязких жидкостей, при интенсификации теплообмена, взвешивании твердого вещества. Конструкция мешалки приведена на рис. 13.12.

Рис. 13.12. Листовая мешалка Рис. 13.13. Пропеллерные мешалки

Пропеллерные мешалки (рис. 13.13). Они представляют собой обычный гребной винт с числом лопастей от двух до четырех. При работе мешалки осуществляется интенсивная циркуляция жидкости с сильным вихреобразованием. Их рекомендуют использовать для перемешивания сред вязкостью до 2 Па∙с и плотностью до 2000 кг/м 3 .

Окружную скорость мешалки рекомендуется выбирать в пределах 1,6 – 4,8 м/с. Чтобы избежать образования воронки, вал мешалки смещают по отношению к оси аппарата на величину до 0,25 мм, либо устанавливают его с наклоном 10 – 20° к оси сосуда.

Для трудно смешиваемых вязких жидкостей применяются мешалки, состоящие из 2-х пропеллеров, установленных на одном валу. Оба пропеллера толкают жидкость в одну сторону или навстречу друг другу. Нормализованные диаметры мешалок – от 300 до 700 мм.

Турбинные мешалки. Как уже отмечалось ранее, они относятся к быстроходным мешалкам. На рис. 13.14 приведены конструкции турбинных мешалок.

Эти мешалки работают по принципу центробежного насоса, т.е. всасывают жидкость в середину и за счет центробежной силы отбрасывают ее к периферии. Их делают открытыми и закрытыми. Закрытые мало отличаются по конструкции от колеса центробежного насоса и подразделяются, в свою очередь, на мешалки одно-

Рис. 13.14. Турбинные мешалки откры того (а) и закрытого (б) типастороннего и двустороннего всасывания. Открытая мешалка представляет диск с радиально расположенными лопатками. Они более просты по конструкции и поэтому чаще применяются в технике. Турбинные мешалки обеспечивают весьма интенсивное перемешивание. Их рекомендуют применять для интен-

сивного перемешивания жидкостей вязкостью до 45 Па∙с и плотностью до 2000 кг/м 3 . Окружная скорость концов лопастей – 2÷7 м/с, причем скорость мешалок с диаметром до 300 мм берется болъшей, чем при диаметре свыше 300 мм. Ниже приведена зависимость окружной скорости турбинной мешалки от вязкости среды:

Вязкость среды, Па∙с0,001 – 55 – 1515 – 25
Окружная скорость, м/с7 – 4,24,2 – 3,43,4 – 2,3

Не рекомендуется их использовать в реакторах большой емкости. В аппаратах с турбинными мешалками обязательна установка отражательных перегородок. При отсутствии такой перегородки образуется глубокая воронка, иногда доходящая до основания мешалки и перемешивание резко ухудшается (обычно устанавливают четыре перегородки).

Конструирование и изготовление мешалок. Мешалки изготавливают из различных металлических и неметаллических материалов, обладающих достаточной механической прочностью. Наиболее распространены сварные перемешивающие устройства, выполненные из легированной стали. Мешалки сложной конструкции отливают из чугуна. В простейших конструкциях лопасти приваривают непосредственно к валу. Однако, как правило, рабочие элементы крепятся на валу с помощью разъемных соединений.

Обычно к ступице приваривают лопасти. Ступица крепится на валу с помощью шпонки и стопорных устройств, препятствующих осевому смещению. В случае установки мешалки в середине вала ее закрепляют стопорным винтом, как показано на рис. 13.15,а, при установке на конце вала – концевой гайкой (рис. 13.15,б).

Рис. 13.15. Крепление мешалок к ступице: а – стопорным винтом; б – торцевой гайкойПри конструировании мешалок необходимо учитывать условия их монтажа. Мешалки небольших аппаратов (диаметр 1200 мм и менее) обычно собирают совместно с крышкой и вместе с ней устанавливают в реактор. Мешалки для крупногабаритных аппаратов целесообразно делать разъемными из частей таких размеров, ко-

которые можно пронести через лаз аппрата. Это дает возможность разбирать ме-

шалку при ремонтных и монтажных работах, не снимая крышку и привод.

В цельносварных аппаратах мешалка обязательно должна быть разборной.

Необходимо иметь в виду, что резьбовые соединения внутри химических реакторов работают в очень тяжелых условиях. Резьба легко загрязняется и корродирует даже при действии слабых агрессивных сред. Поэтому во многих случаях части мешалок изготавливают из нержавеющей стали.

Открытые турбинные мешалки выполняют сварными. Лопасти приваривают к диску, который, в свою очередь, сварен со ступицей. Применение полимерных материалов для мешалок ограничено их низкой механической прочностью. Более распространены стальные мешалки, защищенные антикоррозионными покрытиями, или комбинированные из стального вала и неметаллических лопастей.

Несколько слов о мешалках специальных типов. К ним относятся импеллерные мешалки, которые применяют для обеспечения хорошего контакта газа с жидкостью при одновременном интенсивном перемешивании. Вал мешалки помещен внутри трубы, по которой подается воздух под небольшим избыточным давлением. На мешалке имеется ряд лопастей, а на конце трубы установлен статор с лопастями. Наличие двух рядов лопастей – подвижного и неподвижного – обеспечивает хорошее перемешивание жидкости и газа.

Приводы мешалок. Быстроходные мешалки при 400 – 500 об/мин и выше соединяются с электродвигателем через клиноременную передачу, а в некоторых случаях могут быть установлены и на одном валу с электродвигателем. Однако обычно привод осуществляется от электродвигателя через редуктор. Приводы мешалок могут быть с конической, червячной, цилиндрической или планетарной передачей. Конические и червячные приводы имеют горизонтальный быстроходный вал, соединенный с электродвигателем через муфту или клиноременную передачу. Конические и особенно червячные приводы до недавнего времени широко применялись для аппаратов с мешалками.

В настоящее время выпускают планетарные приводы. Они компактны, надежны в работе, имеют высокий КПД и работают в значительном диапазоне частоты вращения и мощностей. Но эти приводы не дают возможности изменять частоту вращения мешалки во время работы, что является существенным их недостатком.

Изменение числа оборотов мешалки необходимо во многих случаях: при изменении консистенции перемешиваемой массы, при отработке нового, еще неизученного процесса, а также, когда режим перемешивания должен меняться во времени. Приводы мешалок во взрывоопасных цехах снабжают взрывобезопасными электродвигателями. В помещениях, содержащих особо взрывоопасные вещества, установка электродвигателей иногда вообще исключается. Двигатель приходится выносить в соседнее взрывобезопасное помещение, передача осуществляется с помощью горизонтального вала, проходящего через стену, разделяющую помещения. Вал в стене уплотняют сальниками. Приводы мешалок устанавливают на стойку, которую, в свою очередь, крепят к аппарату, для чего к его крышке приваривают толстые пластины. Стойки делают чугунными или стальными, сварными.

Для улучшения работы вала мешалки устанавливают концевой подшипник (подпятник) или промежуточные подшипники в верхней части вала мешалки.

С точки зрения распределения нагрузок наиболее рациональны приводы с концевыми подшипниками, однако во многих случаях из-за коррозионного или абразивного действия среды их нельзя использовать. В полимерной среде – также нельзя устанавливать подшипники.

Крутильные колебания вызывают износ подшипников и воздействуют на сальник. Концевой подшипник устраняет крутильные колебания, улучшая работу сальника и подшипников. Его применение необходимо при большой длине или высокой частоте вращения.

Расчет мешалок. Заключается в определении потребляемой мощности, выборе двигателя, прочностном расчете мешалки и вала. Мощность, потребляемая мешалкой, Вт:

где КN – критерий мощности, величина которого выбирается по соответствующим таблицам и номограммам в зависимости от типа мешалки и числа Рейнольдса;

ρ – плотность жидкости, кг/м 3 ; n – частота вращения мешалки, с -1 ; dм – диаметр мешалки, м.

Мощность двигателя определяют из соотношения

где N – мощность, потребляемая мешалкой, кВт;Nc – потери на трение в сальни-

ке, кВт; η – КПД привода.

По величине Nдв подбирают привод. Мощность, расходуемая на трение в сальнике для уплотнения с мягкой набивкой

где f – коэффициент трения вала по мягкой набивке, равный 0,2;dм – диаметр вала, м; n – частота вращения мешалки; l – длина набивки, м; р – рабочее давление в аппарате, Па.

Лопасти мешалки рассчитывают на изгиб. Для лопастей прямоугольной формы равнодействующая сил сопротивления приложена в точке, расстояние которой от оси

r = 3(R 4 – r 4 )/4(R 3 – r 3 ),

где R – радиус лопасти, м; r – радиус ступицы, м.

Величина равнодействующей силы

где Мкр – крутящий момент на валу; z – число лопастей на валу.

Рис. 13.16. К расчету лопасти мешалкиДля наклонной лопасти (рис. 13.16) сила Р, действующая перпендикулярно плоскости лопасти, равна P1 = P/cosα, где α – угол наклона лопасти. Изгибающий момент определяется уравнением

Момент сопротивления лопасти определяют из условия прочности

Отсюда толщина лопасти

где b – ширина лопасти мешалки.

Имеется нормаль НИИХИММАШ для расчета мешалок на прочность.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: Для студентов недели бывают четные, нечетные и зачетные. 9788 – | 7606 – или читать все.

Что такое и как работает перемешивающее устройство?

ГОСУДАРСТВЕHHЫЙ СТАНДАРТ СОЮ3А ССР

УСТРОЙСТВА ПЕРЕМЕШИВАЮЩИЕ ДЛЯ ЖИДКИХ НЕОДНОРОДНЫХ СРЕД

Термины и определения

Mixing devices for liquid compositions. Terms and definitions

Дата введения 1978-07-01

РАЗРАБОТАН Ленинградским научно-исследовательским и конструкторским институтом химического машиностроения (ЛенНИИхиммаш)

Директор Н.Н.Логинов

Руководитель темы и исполнитель О.М.Здасюк

Всесоюзным научно-исследовательским институтом технической информации, классификации и кодирования (ВНИИКИ)

Зам. директора по научной работе А.А.Саков

Руководитель темы Л.М.Каплун

Исполнитель В.С.Богачева

ВНЕСЕН Министерством химического и нефтяного машиностроения

Член Коллегии А.М.Васильев

ПОДГОТОВЛЕН К УТВЕРЖДЕНИЮ Всесоюзным научно-исследовательским институтом технической информации, классификации и кодирования (ВНИИКИ)

Директор М.А.Довбенко

УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Государственного комитета стандартов Совета Министров СССР от 20 июня 1977 г. N 1522

ВНЕСЕНО Изменение N 1, принятое и введенное в действие с 01.01.80 Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 11.10.79 N 3906

Изменение N 1 внесено юридическим бюро “Кодекс” по тексту ИУС N 11 1979 год

Настоящий стандарт устанавливает применяемые в науке, технике и производстве термины и определения в области перемешивающих устройств для жидких неоднородных сред.

Термины и определения, установленные настоящим стандартом, обязательны для применения в документации всех видов, научно-технической, учебной и справочной литературе.

Приведенные определения можно, при необходимости, изменять по форме изложения, не допуская нарушения границ понятий.

Для каждого понятия установлен один стандартизованный термин. Применение терминов-синонимов стандартизованного термина запрещается. Недопустимые к применению термины-синонимы приведены в стандарте в качестве справочных и обозначены “Ндп”.

Для ряда терминов вместо словесных определений приведены графические изображения мешалок.

В стандарте в качестве справочных приведены иностранные эквиваленты ряда стандартизованных терминов на немецком (D), английском (Е) и французском (F) языках.

В обязательном приложении приведены правила построения наименований аппаратов с перемешивающими устройствами.

В стандарте приведены алфавитные указатели содержащихся в нем терминов на русском языке и их иностранных эквивалентов.

Стандартизованные термины набраны полужирным шрифтом, недопустимые синонимы – курсивом.

1. Перемешивающее устройство

D. Mischvorrichtung

E. Mixing device

Устройство для перемешивания жидких неоднородных сред

Примечание. Под жидкой неоднородной средой понимается жидкая однокомпонентная или многокомпонентная среда с неравномерной концентрацией и (или) температурой, или жидкая неоднородная система по ГОСТ 16887-71, далее – жидкая среда

Перемешивающее устройство, создающее движение жидкой среды посредством механического воздействия

3. Циркуляционное перемешивающее устройство

D. Kreislaufmischvorrichtung

E. Circulating mixing device

F. Agitateur circulation

Перемешивающее устройство, создающее движение жидкой среды по замкнутому контуру посредством насоса

4. Струйное перемешивающее устройство

D. Strahlmischvorrichtung

E. Jet mixing device

F. Agitateur jecteur

Перемешивающее устройство, создающее движение жидкой среды посредством затопленной струи, вытекающей из сопла

5. Пульсационно-струйное
перемешивающее устройство

D. Pulsationstrahlmischvorrichtung

E. Pulsating jet mixing device

F. Agitateur jecteur pulsatoire

Струйное перемешивающее устройство с пульсирующей струей

6. Барботажное перемешивающее устройство

D. Begasungsmishvorrichtung

Перемешивающее устройство, создающее движение жидкой среды посредством барботируемого потока дисперсной газовой фазы

7. Газлифтное перемешивающее устройство

D. Gasliftmischvorrichtung

E. Gas-lift mixing device

F. Agitateur par gas-lift

Перемешивающее устройство, создающее движение жидкой среды по замкнутому контуру посредством барботируемого потока дисперсной газовой фазы

8. Электромагнитное перемешивающее устройство

D. Elektromagnetische Mischvorrichtung

E. Electromagnetic mixing device

F. Agitateur electromagnetique

Перемешивающее устройство, создающее движение жидкой среды посредством электромагнитного поля

9. Магнитно-вихревое
перемешивающее устройство

Перемешивающее устройство, создающее движение жидкой среды посредством действия ферромагнитных частиц, движущихся в электромагнитном поле

Перемешивающее устройство, в котором приводным двигателем является электродвигатель

Электроприводное перемешивающее устройство, у которого полость статора электродвигателя изолирована от ротора экранирующей гильзой

12. Автономно-контурное
перемешивающее устройство

Экранированное перемешивающее устройство с автономным контуром смазки подшипниковых опор и охлаждения электродвигателя

13. Гидроприводное перемешивающее устройство

D. mit Hydraulikmotor

E. Hydraulic-operated mixing device

F. Agitateur moteur hydraulique

Перемешивающее устройство, в котором приводом является гидромотор

Перемешивающее устройство, в котором приводным двигателем является пневмодвигатель

Перемешивающее устройство, перемещаемое при эксплуатации

16. Переносное перемешивающее устройство

Перемешивающее устройство с быстросъемным устройством для крепления

Механическое перемешивающее устройство с простым вращательным движением мешалки

18. Планетарное перемешивающее устройство

D.

E. Planetary mixing device

F. Agitateur planetarie

Механическое перемешивающее устройство с планетарным движением мешалки

Механическое перемешивающее устройство с прецессионным движением мешалки

Механическое перемешивающее устройство с вибрационным движением мешалки

Движущийся рабочий орган механического перемешивающего устройства, осуществляющий непосредственное воздействие на жидкую среду

Что такое и как работает перемешивающее устройство?

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к устройству для перемешивания и способу перемешивания жидкостей и/или пастообразных масс, в частности жидкостей, относящихся к пищевой промышленности.

В пищевой промышленности устройства для перемешивания, в числе прочих, используются в процессе производства напитков. В большинстве своем напитки состоят из нескольких ингредиентов, по меньшей мере, из концентрата и воды, например, из плодово-ягодного сиропа и воды. Немаловажным является заключительный технологический этап производства, проводимый для достижения однородности конечного продукта. Проведение указанного этапа также необходимо перед отправкой потребителю конечного продукта, который после изготовления хранился в течение некоторого времени. Поскольку смешанные ингредиенты имеют разную вязкость и разный удельный вес, в процессе хранения может нарушиться однородность продукта. Бутилирование конечного продукта без проведения какой-либо обработки может привести к тому, что дозы продукта будут иметь разный вкус, консистенцию и т.д., следовательно, необходимо восстановление однородности жидкости. Восстановление однородности жидкости достигается при помощи перемешивающих устройств, обеспечивающих повторное перемешивание жидкости. Обычно, жидкости хранятся в больших контейнерах емкостью 500 или 1000 литров. Такие контейнеры, как правило, изготавливают из пластического материала, формируя их как единое целое.

Для перемешивания или смешивания жидкостей обычно используется вращаемый мотором стержень, на котором смонтирована по меньшей мере одна пара лопастей типа пропеллера. Недостатком таких известных устройств является то, что лопасти «хлопают» при вращении, когда уровень продукта в контейнере опускается по существу до плоскости вращения лопастей и, следовательно, загоняют воздух в продукт, что является нежелательным и опять же может привести к неоднородности продукта.

Задачей изобретения является усовершенствование устройства для перемешивания и разработка способа перемешивания с использованием такого устройства, позволяющим исключить указанный недостаток.

Указанная задача, а также дополнительные задачи, которые будут ясны из дальнейшего описания, решаются в перемешивающем устройстве, предназначенном для перемешивания жидкости и/или пастообразной массы в контейнере и содержащем привод и введенные в контейнер средства перемешивания. Средства перемешивания содержат по меньшей мере две лопасти, соединенные с приводом вращения посредством соединительного элемента. Соединительный элемент содержит по меньшей мере одну втулку, в которой подвижно установлен первый конец каждой лопасти. При вращении соединительного элемента установленные во втулке лопасти способны разводиться под действием центробежной силы.

Способ перемешивания жидкости и/или пастообразной массы в контейнере при использовании указанного перемешивающего устройства включает в себя следующие этапы, на которых:

– располагают перемешивающее устройство над отверстием контейнера таким образом, чтобы лопасти средств перемешивания свисали над отверстием контейнера,

– вводят средства перемешивания в контейнер через отверстие,

– включают привод, обеспечивающий вращение соединительного элемента со свисающими лопастями,

– увеличивают скорость вращения, в результате чего установленные во втулке лопасти начинают разводиться под действием возрастающей центробежной силы,

– стабилизируют скорость вращения, когда лопасти достигли заданного угла отклонения относительно оси вращения.

Преимуществом такого перемешивающего устройства и описанного выше способа перемешивания является то, что лопасти всегда отклонены под определенным углом относительно оси вращения, благодаря чему они погружаются, по меньшей мере частично, в жидкость независимо от уровня жидкости в контейнере. Другими словами, лопасти всегда находятся в наклонном положении относительно поверхности жидкости. Это происходит из-за того, что собственная сила тяжести не позволяет лопастям подняться до плоскости поверхности жидкости. К тому же, от вязкости жидкости и/или требований перемешивания зависит ограничение максимальной скорости вращения лопастей и, таким образом, также ограничивается высота подъема лопастей.

Изобретение поясняется чертежами.

Краткое описание чертежей

На фиг.1 показано перемешивающее устройство согласно одному из вариантов осуществления изобретения в нерабочем положении;

на фиг.2 – перемешивающее устройство, приведенное во вращение.

На фиг.1 показано перемешивающее устройство 1 согласно одному из вариантов осуществления изобретения в нерабочем положении. Когда устройство для перемешивания находится в нерабочем положении, отсутствует какое-либо вращение. Перемешивающее устройство 1 содержит привод 5, такой как мотор, опорную плиту 7, соединительный элемент 3, обеспечивающий соединение мотора привода 5 со средствами перемешивания, и дополнительные перемешивающие средства 8 и 9. Средства перемешивания, вводимые внутрь контейнера 10 с жидкостью, содержат две лопасти 2, которые установлены во втулке 4 соединительного элемента 3. Втулка 4, показанная схематично, может представлять собой резьбовую деталь и т.п., посредством которой к соединительному элементу 3 легко подсоединяются лопасти 2. Предпочтительно мотор расположен вне контейнера, однако он может быть расположен и внутри него полностью или частично.

Лопасти 2 имеют форму уголка, однако они могут иметь другую конфигурацию и/или размер. Указанные лопасти 2, в частности, можно заменить на лопасти другой конфигурации и/или размера, благодаря чему перемешивающее устройство становится более гибким относительно применения в контейнерах разного размера.

На втором конце по меньшей мере одной из лопастей 2 могут быть закреплены средства 8, 9 перемешивания жидкость. Как правило, они содержат по меньшей мере одно боковое звено 8, имеющее свободный конец, и/или по меньшей мере одно центральное звено 9, соединяющее вторые концы двух лопастей, свободно провисая между ними. В показанном на фиг.1 варианте осуществления изобретения средства перемешивания содержат два боковых звена 8 и одно центральное звено 9. При наличии более двух лопастей 2, например трех, центральное звено 9 может быть закреплено между каждыми двумя лопастями 2, благодаря чему повышается эффект перемешивания вблизи дна контейнера 10. Все звенья 8, 9 изготовлены из подходящего материала, предпочтительно из металла или пластического материала, который выбирают в зависимости от плотности и/или вязкости жидкости и который является, предпочтительно, более мягким по сравнению с материалом контейнера 10. Это позволяет избежать возникновения царапин на дне контейнера 10. Как показано на фиг.1, центральное звено 9 соединяет вторые концы лопастей 2, свободно провисая между ними, что позволяет лопастям разводиться во время вращения. Устройство содержит также стопор 12, назначение которого будет объяснено более подробно со ссылкой на фиг.2. Следует отметить, что на лопастях 2 могут быть закреплены другие средства перемешивания жидкости, например, ленты и т.д.

На фиг.2 показано перемешивающее устройство, приведенное во вращение. Для упрощения чертежа контейнер 10, изображенный на фиг.1, не показан. Единственным отличием показанного на фиг.2 варианта осуществления изобретения по сравнению с показанным на фиг.1 вариантом является наличие дополнительных крыльев 6 на лопастях 2. Крылья 6 расположены в продольном направлении лопастей 2. На каждой из лопастей размещено по одному крылу 6, однако на каждой из них может быть размещено более двух крыльев 6. Крылья 6, в частности, можно заменить на крылья другой конфигурации и/или размера. Наличие крыльев является предпочтительным для повышения эффекта перемешивания жидкости. Конфигурацию и/или размер крыльев подбирают, например, в зависимости от вязкости жидкости, требуемой скорости вращения и мощности мотора 5, используемого в устройстве 1 для перемешивания.

Перемешивающее устройство работает следующим образом.

На первом этапе перемешивающее устройство 1 располагают над отверстием контейнера 10 так, чтобы лопасти 2 средств перемешивания свободно свисали над этим отверстием.

Затем средства перемешивания опускают в контейнер 10 через отверстие. На данном этапе становится очевидным особое преимущество перемешивающего устройства, которое обеспечивается использованием опорной плиты 7. В связи с тем, что отверстие контейнера, как правило, имеет относительно небольшой размер, приблизительно 15 см, при введении средств перемешивания в контейнер 10 необходимо очень точно манипулировать перемешивающим устройством 1, чтобы не допустить повреждения отверстия или лопастей 2. В частности, за счет того, что мотор 5 и средства перемешивания закреплены на опорной плите типа несущей платформы, устройство 1 можно легко установить в рабочее положение и обратно, в частности, используя устройство для подачи платформ.

На третьем этапе запускают мотор привода 5, который приводит в действие соединительный элемент 3, обеспечивающий вращение свободно свисающих лопастей 2. Направление вращения показано стрелкой А.

На четвертом этапе скорость вращения соединительного элемента увеличивают, в результате чего, возрастает центробежная сила, и лопасти 2, установленные во втулке 4, начинают разводиться. Направление разведения лопастей показано стрелками В.

На пятом этапе, когда лопасти 2 достигли заданного угла а отклонения относительно оси 11 вращения, скорость вращения стабилизируют.

Недостатком известных перемешивающих устройств является то, что лопасти 2 не могут быть опущены до дна контейнера 10, в связи с конфигурацией дна контейнера. Как правило, контейнеры на дне имеют ребра жесткости, а также разнообразные выступы, вследствие чего необходимо позиционировать лопасти так, чтобы исключить их соприкосновение с указанными выступами. В результате эффект перемешивания продукта в донной части контейнера ухудшается.

Согласно предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения используются средства 8, 9 перемешивания, упомянутые при описании фиг.1, которые позволяют решить указанную проблему. При увеличении скорости вращения лопастей 2 дополнительные средства 8, 9 перемешивания жидкости также подвергаются воздействию центробежной силы, в результате чего боковые звенья 8 поднимаются, как показано стрелками С, а центральное звено 9 вытягивается при подъеме лопастей 2, как показано стрелкой D. Выше уже упоминалось, что центральное звено 9, закрепленное на вторых концах лопастей 2, должно провисать, чтобы лопасти 2 имели возможность подниматься во время вращения. От степени провисания центрального звена может зависеть максимальный угол а отклонения лопастей 2. Таким образом, длина центрального звена должна быть, по меньшей мере, равна расстоянию между вторыми концами лопастей 2, при максимальном угле а их отклонения. Предпочтительно, длина центрального звена 9 превышает указанное расстояние, благодаря чему эффект перемешивания усиливается. Когда устройство для перемешивания имеет указанную конструкцию, центральное звено 9 ограничивает максимальный угол а отклонения лопастей и тем самым выполняет функцию средств безопасности, предотвращая повреждение стенок контейнера и/или лопастей 2, если случайно была задана очень большая скорость вращения лопастей 2, и вращающиеся лопасти 2 могли бы достичь стенок контейнера.

В частности, можно корректировать длину лопастей 2. Указанные лопасти, в частности, сформированы из по меньшей мере двух частей, которые могут быть раздвинуты и сдвинуты вместе. Корректировка длины лопастей является целесообразной, поскольку дает возможность использовать перемешивающее устройство в контейнерах разных размеров. Например, если ширина контейнера 10 больше его глубины, лопасти 2 можно укоротить, приспосабливая их к глубине контейнера 10, благодаря чему можно увеличить скорость вращения, поскольку лопасти 2 никогда не коснутся стенок контейнера 10. Если глубина контейнера 10 больше его ширины, лопасти 2 можно удлинить, чтобы они достигали донной области контейнера 10, однако в этом случае максимальная скорость вращения должна быть ограничена.

Ограничение скорости вращения, которая обычно составляет около 40 об/мин, может быть осуществлено разными способами, например, как уже упоминалось, методом подбора соответствующей длины центрального звена 9. Помимо этого, а также при отсутствии в средствах перемешивания центрального звена 9 соединительный элемент 3 может содержать по меньшей мере один стопор 12, обеспечивающий ограничение максимального угла а отклонения лопастей 2. В процессе увеличения скорости вращения соединительного элемента лопасти 2 поднимаются и, в конечном счете, упираются в стопор 12, не имея возможности подниматься дальше. В частности, стопор 12 может быть выполнен, например, сдвижным, благодаря чему максимальный угол а отклонения лопастей может корректироваться. Угол α отклонения также можно корректировать, изменяя скорость вращения соединительного элемента 3.

Другим способом ограничения скорости вращения является регулировка скорости вращения мотора посредством контроллера. Этот метод известен, в связи с чем его подробное описание опущено.

Перемешивающее устройство 1 обеспечивает полное перемешивание жидкостей, благодаря чему достигается высокое качество конечного продукта. К тому же, устройство является гибким в применении, поскольку может использоваться в контейнерах разных размеров. В указанном устройстве предусмотрена корректировка множества параметров, обеспечивающая достижение оптимальной конфигурации устройства для перемешивания конкретных жидкостей.

Изобретение описано на примере предпочтительных вариантов его осуществления, которые не являются ограничивающими, и, безусловно, на практике могут применяться другие варианты его осуществления без выхода объема изобретения, определенного его формулой.

Читайте также:  Популярные виды электротоваров
Ссылка на основную публикацию