RU174991U1 - TURBINE DISK MIXER - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к устройствам для перемешивания и измельчения гетерогенных систем жидкость-жидкость, жидкость-твердые дисперсные частицы за счет высокоинтенсивного силового воздействия, обусловленного высоким градиентом скорости, возникающим в зазоре между вращающимися и неподвижными перфорированными дисками. Задачей полезной модели является создание нового устройства - турбинного дискового смесителя с достижением технического результата: снижение энергозатрат за счет использования кинетической и потенциальной энергии входного потока обрабатываемых сред для привода рабочих органов перемешивающего устройства. Турбинный дисковый смеситель содержит загрузочный и разгрузочный патрубки, цилиндрический корпус, в объеме которого жестко зафиксированы перфорированные диски, между которыми расположен аналогичный по конструкции перфорированный диск, закрепленный на вращающемся роторе, причем на верхнем конце ротора расположено лопастное колесо, приводимое во вращение за счет кинетической и потенциальной энергии потока обрабатываемой среды, поступающей по касательной к лопастному колесу через входной патрубок, при этом угловая скорость вращения определяется перепадом давления на входе и выходе из смесителя и конструктивными параметрами.The utility model relates to devices for mixing and grinding heterogeneous liquid-liquid, liquid-solid dispersed particles due to high-intensity force due to the high velocity gradient that arises in the gap between rotating and stationary perforated disks. The objective of the utility model is to create a new device - a turbine disk mixer with the achievement of a technical result: reducing energy consumption by using the kinetic and potential energy of the input stream of the processed media to drive the working bodies of the mixing device. The turbine disk mixer contains loading and unloading nozzles, a cylindrical body, in the volume of which perforated disks are rigidly fixed, between which there is a similar perforated disk design, mounted on a rotating rotor, and on the upper end of the rotor there is a blade wheel, driven by a kinetic and potential energy of the medium flow entering tangentially to the impeller through the inlet pipe, while the angular velocity of rotation predelyaetsya pressure difference at the inlet and outlet of the mixer and the design parameters.

Description

Полезная модель относится к устройствам для перемешивания гетерогенных систем жидкость-жидкость, жидкость-твердые частицы за счет высокоинтенсивного силового воздействия, обусловленного высоким градиентом скоростей обрабатываемой смеси.The utility model relates to devices for mixing heterogeneous liquid-liquid, liquid-solid particles due to high-intensity force due to the high gradient of the speeds of the processed mixture.

Известно устройство для перемешивания жидких смесей, состоящее из загрузочного и разгрузочного патрубков, привода, неподвижного цилиндрического корпуса, в объеме которого жестко зафиксированы перфорированные диски, расположенные поочередно с аналогичными по конструкции перфорированными дисками, закрепленными на вращающемся роторе [патент РФ № 59441, кл. В02С 7/08, Роторный дезинтегратор-смеситель/Шулаев Н.С., Бикбулатов И.Х., Иванов С.П., Николаев Е.А., Боев Е.В., Боев А.В.; заявлено 14.08.2006; опубликовано 27.12.2006].A device for mixing liquid mixtures is known, consisting of loading and unloading nozzles, a drive, a fixed cylindrical body, in the volume of which perforated disks are rigidly fixed, located alternately with similar perforated disks mounted on a rotating rotor [RF patent No. 59441, cl. В02С 7/08, Rotary disintegrator-mixer / Shulaev N.S., Bikbulatov I.Kh., Ivanov S.P., Nikolaev E.A., Boev E.V., Boev A.V .; claimed 08/14/2006; published on December 27, 2006].

Недостатком данного роторного дезинтегратора-смесителя является относительно низкая эффективность процессов измельчения и перемешивания гетерогенных систем жидкость-жидкость, жидкость-твердые частицы и необходимость подачи сырья под давлением (отсутствие насосного эффекта).The disadvantage of this rotary disintegrator-mixer is the relatively low efficiency of the grinding and mixing processes of heterogeneous liquid-liquid, liquid-solid particles systems and the need to supply raw materials under pressure (lack of pumping effect).

Наиболее близким техническим решением к предлагаемой полезной модели (прототипом) является роторный измельчающий смеситель, содержащий загрузочный и разгрузочный патрубки, привод, неподвижный цилиндрический корпус, в объеме которого жестко зафиксированы перфорированные диски, между которыми расположен аналогичный по конструкции перфорированный диск, закрепленный на вращающемся роторе, при этом на нижней поверхности верхнего неподвижного диска, на верхней поверхности нижнего неподвижного диска и на обеих поверхностях подвижного диска приварены зубья, наклоненные под углом к поверхности диска и содержащие прорези на подвижном и неподвижных дисках [патент РФ № 161841, кл. В02С 7/08, Роторный измельчающий смеситель/Лапонов СВ., Шулаев Н.С, Ибрагимов И.Г., Иванов С.П., Бондарь К.Е., заявлено 20.11.2015; опубликовано 10.05.2016].The closest technical solution to the proposed utility model (prototype) is a rotary grinding mixer containing loading and unloading nozzles, a drive, a fixed cylindrical body, in the volume of which perforated disks are rigidly fixed, between which there is a similar perforated disk design, mounted on a rotating rotor, while on the lower surface of the upper fixed disk, on the upper surface of the lower fixed disk and on both surfaces of the movable teeth welded at an angle to the surface of the disk and containing slots on the movable and fixed disks [RF patent No. 161841, cl. В02С 7/08, Rotary grinding mixer / Laponov SV., Shulaev N.S., Ibragimov I.G., Ivanov S.P., Bondar K.E., claimed 20.11.2015; published on 05/10/2016].

Недостатком данного роторного измельчающего смесителя является относительно высокие энергозатраты для создания эмульсионных сред с необходимой степенью однородности.The disadvantage of this rotary grinding mixer is the relatively high energy consumption for creating emulsion environments with the required degree of homogeneity.

Задачей полезной модели является создание нового устройства - турбинного дискового смесителя с достижением технического результата: снижение энергозатрат за счет использования кинетической и потенциальной энергии входного потока обрабатываемых сред для привода рабочих органов, перемешивающего устройства.The objective of the utility model is to create a new device - a turbine disk mixer with the achievement of a technical result: reducing energy consumption by using the kinetic and potential energy of the input stream of the processed media to drive the working bodies, the mixing device.

Указанная задача решается тем, что турбинный дисковый смеситель содержит загрузочный и разгрузочные патрубки, цилиндрический корпус, в объеме которого жестко зафиксированы перфорированные диски, между которыми расположен аналогичный по конструкции перфорированный диск, закрепленный на валу, при этом на верхнем конце вала расположено лопастное колесо, приводимое в движение засчет кинетической и потенциальной энергии потока, поступающего через тангенциальный входной патрубок и подаваемого к лопастному колесу перпендикулярно плоскостям лопаток.This problem is solved in that the turbine disk mixer contains loading and unloading nozzles, a cylindrical body, in the volume of which perforated disks are rigidly fixed, between which there is a similar perforated disk, fixed on the shaft, with an impeller driven on the upper end of the shaft into motion due to the kinetic and potential energy of the flow entering through the tangential inlet pipe and supplied to the impeller perpendicular to the plane tam blades.

При этом часть энергии потока расходуется на вращение ротора, угловая скорость которого определяется перепадом давления на входе и выходе аппарата АР и конструктивными параметрамиIn this case, part of the flow energy is spent on the rotation of the rotor, the angular velocity of which is determined by the pressure drop at the inlet and outlet of the AR apparatus and design parameters

где μ - коэффициент динамической вязкости смеси;where μ is the dynamic viscosity coefficient of the mixture;

ω - угловая скорость вала ротора;ω is the angular velocity of the rotor shaft;

R - радиус аппарата;R is the radius of the apparatus;

d - величина зазора между дисками;d is the gap between the disks;

k - число зазоров между вращающимися и неподвижными дисками;k is the number of gaps between the rotating and fixed disks;

ρ - плотность среды;ρ is the density of the medium;

G - объемный расход среды;G is the volumetric flow rate of the medium;

D_вx, D_выx - диаметр входного и выходного патрубков аппарата.D _in , D _out - the diameter of the inlet and outlet nozzles of the apparatus.

На фигуре показан турбинный дисковый смеситель.The figure shows a turbine disk mixer.

Турбинный дисковый смеситель содержит загрузочный патрубок 1 с тангенциальным вводом среды и разгрузочный патрубок 2, цилиндрический корпус 3, в объеме которого жестко зафиксированы перфорированные диски 4,5 и аналогичный по конструкции перфорированный диск 6, закрепленный на вращающемся роторе 7, приводимом во вращение потоком жидкости, поступающим через входной патрубок 1 с тангенциальным входом и вращающим лопастное колесо 8, закрепленное на верхнем конце ротора 7, при этом мощность, затрачиваемая на перемешивание (N), определяется по формулеThe turbine disk mixer contains a loading nozzle 1 with a tangential inlet of the medium and an unloading nozzle 2, a cylindrical body 3, in the volume of which perforated disks 4,5 and a similar perforated disk 6 are fixed in design, mounted on a rotating rotor 7, driven into rotation by a fluid stream, coming through the inlet pipe 1 with a tangential inlet and rotating the impeller 8, mounted on the upper end of the rotor 7, while the power spent on mixing (N) is determined by mule

Турбинный дисковый смеситель работает следующим образом.Turbine disk mixer operates as follows.

Под действием массовых сил или давления, создаваемого насосом, обрабатываемая среда поступает в смеситель через входной патрубок с тангенциальным вводом, приводя в движение ротор 7, обрабатываемая среда, перемещаясь к разгрузочному патрубку 2, подвергается интенсивному механическому воздействию за счет высокого градиента скорости смеси в зазорах между движущимися и неподвижными дисками. Необходимая скорость вращения ротора определяется исходя из расхода и давления входного потока.Under the action of mass forces or pressure created by the pump, the medium being processed enters the mixer through the inlet pipe with a tangential input, driving the rotor 7, the medium being processed, moving to the discharge pipe 2, is subjected to intense mechanical stress due to the high gradient of the mixture velocity in the gaps between moving and motionless disks. The required rotor speed is determined based on the flow rate and pressure of the input stream.

К основным преимуществам предлагаемой конструкции турбинного дискового смесителя относятся следующие:The main advantages of the proposed design of a turbine disk mixer include the following:

отсутствие внешнего приводного устройства, что значительно упрощает конструкцию аппарата.the absence of an external drive device, which greatly simplifies the design of the apparatus.

использование энергии поступающей в аппарат смеси для процессов смешения и измельчения.use of the energy of the mixture entering the apparatus for mixing and grinding processes.

Полезная модель соответствует критерию "промышленная применимость" и может быть использована в химической, пищевой и лакокрасочной промышленности для перемешивания и измельчения гетерогенных систем жидкость-жидкость, жидкость-твердые дисперсные частицы.The utility model meets the criterion of "industrial applicability" and can be used in the chemical, food and paint industry for mixing and grinding heterogeneous liquid-liquid, liquid-solid dispersed particles.

Claims (1)

Турбинный дисковый смеситель, содержащий загрузочный и разгрузочный патрубки, цилиндрический корпус, в объеме которого жестко зафиксированы перфорированные диски, между которыми расположен аналогичный по конструкции перфорированный диск, закрепленный на вращающемся роторе, отличающийся тем, что на верхнем конце вала ротора расположено лопастное колесо, приводимое во вращение за счет кинетической и потенциальной энергии потока обрабатываемой среды, поступающей по касательной к лопастному колесу через входной патрубок.A turbine disk mixer comprising loading and unloading nozzles, a cylindrical body, in the volume of which perforated disks are rigidly fixed, between which a similar perforated disk is mounted, mounted on a rotating rotor, characterized in that the impeller is driven on the upper end of the rotor shaft rotation due to the kinetic and potential energy of the processed medium flow tangentially to the impeller through the inlet pipe.

Images