Способ перемешивания веществ иустройство для его осуществления

 

ОП ИСАН

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистииеских

Республик

007 (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 0604,78 (21) 2593846/23-26 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет 5> < К„з

В 01 F 11/00

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий

Опубликовано 230181.Бюллетень М 3 (53) УДК 621. 929. 7 (088. 8) Дата опубликования описания 230181 (72) Автор изобретения

И. А. Левин

Государственный союзный завод по механической и химической очистке котлоагрегатов (71) 3 а яв итель (54) СПОСОБ ПЕРЕМЕШИВАНИЯ ВЕЩЕСТВ И УСТРОЙСТВО

ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Изобретение предназначено для перемешивания жидких смесей, суспензий и сыпучих материалов и может быть использовано, например в химической, пищевой, фармацевтической и других отраслях промышленности.

Известен способ перемешивания веществ путем воздействия на них ударными импульсами, направленными навстречу друг другу. Этот способ осуществляется в устройстве, содержащем горизонтальную емкость с мешалкой, установленной с возможностью возвратнопоступательного движения, механизмы перемещения мешалки, закрепленные сна-15 ружи на торцовых поверхностях ем= кости (1 ).

Недостатки этого технического решения заключаются в невысокой эффективности процесса.

Цель изобретения — интенсификация процесса перемешивания и снижение затрат мощности.

Поставленная цель достигается тем, что на перемешиваемые вещества одновременно с каждым ударным импульсом дополнительно воздействуют перпендикулярно направленными импульсами.

При этом длительность ударного импульса составляет 10 -10 с, а отно-30 шение длительности паузы между ударными и" пульсами к длительности ударного импульса равно 10-1000..

Устройство для осуществления предлагаемого способа снабжено электроразрядным источником тока, а емкость фланцами из электропроводного материала и дополнительно закрепленными на них электромагнитными индукторами вихревых токов, размещенными снаружи по образующей емкости, соединенными последовательно и подключенными к электроразрядному источнику тока.

Кроме того, емкость снабжена направляющими,закрепленными на ее внутренней поверхности, а мешалка выполнена в виде перфорированной пластины и установлена в направляющих.

Механизм перемещения мешалки выполнен в виде электромагнитного индуктора вихревых токов, подключенного к электроразрядному источнику тока.

Пример. Проводят перемешивание трех ингредиентов (цемента, пес-.

Ка и щебня) в весовом соотношении

1:1:1. Для выбора режима перемешива" ния и оценки роли порядка загрузки ингредиентов готовят навески по

797750

3 кг каждого компонента и послойно ,загружают в емкость..

Устройство подключают к питающей сети переменного трехфазного тока с напряжением 380/220 В.

Затраченная

Исходное размещение ингредиентов

Количество имДлительность льность ь- паузы, с энергия на перемешивание, Вт.ч пульсов до достижения равномерного перемешива ния, ед перемешивания мин щ/п/ц щ/п/ц щ/п/ц щ/и/ц ш/n/ö п/ц/щ п/щ/ц

v,/щ/и ц/и/щ щ/и/ц щ/и/ц щ/и/ц щ/и/ц

1 1000

2 1500

8450

2934

70,42

670

523

5,68

4 3000

5 2000

6 2000

? 2000

69

0,42

125

0,33

69

0,42

0,50

0,33

0,42

60

8 2000

9 2000

10 1500

11 2000

12 2000

13 2000

69

30

0 25

1,33

140

340

378

2,83

42

0,25

83

0,50

Ингредиенты размещаются послойно, в по Опыты 1-4 различаются величиной. напряжения источника тока. С ростом этого напряжения количество импуль- 40 сов до достижения равномерности перемешивания и его длительность падают, но затрачиваемая энергия снижается только до определенной минимальной величины (опыт 3), а затем снова 45 возрастает. Исходя из этого, далее испытания ведут в режиме опыта 3.

Опыты 3 и 5-9 различаются очередностью загрузки смешиваемых ингредиентов (щебня, песка, цемента). Количество импульсов и другие параметры колеблются незначительно в пределах средних значений и позволяют сделать вывод о независимости длительности перемешивания ot исходного раз-. мещения смешиваемых ингредиентов.

Опыты 10 и 2, а также 11 и 3 различаются величинами емкости источника тока..Результаты свидетельствуют о невыгодности отклонений от оптимальных параметров, найденных в опыте 3. ф0

Опыты 12 и 13 повторяют условия опыта 3 и поставлены с целью провер-.. ки стабильности получаемых результатов. Как видно, обнаруживается небольшой разброс в показателях,что Я

2500 0,0010

2500 0,0010

2500 0,0010

2500 О,ОО10

2500 0,0010

2500 0,0010

2500 0,0010

2500 0,0010

2500 0,0010

5000 0,0050

2000 0,0008

2500 0 0010

2500 0,0010

0,49901

0,4990

0,4990

0,4990

0,4990

0,4990 0,4990

0,4990

0,4990

0,8850

0,4992

0,4990

0,4990

Оценку равномерности перемешивания осуществляют визуально путем опускания зонда.

Условия и результаты проведенных опЫтов сведены в таблице. следовательности,укаэанной в таблице можно объяснить влиянием случайных факторов, неточностью визуальных оценок достигнутой равномерности и др.

Следствием проведенных опытов с учетом типа перемешиваемых веществ и является выбор длительности ударного импульса в пределах 10 - 10 с, а отношения длительности паузы между импульсами к длительности импульса в пределах 10-1000.

На фиг.1 представлено устройство для осуществления предлагаемого способа, обвей вид; на фиг.2 — устройство, вид сверху; на фиг.3 — разрез

A-A на фиг.1; на фиг. 4 — электросхема подключения индукторов.

Устройство для перемешивания веществ содержит емкость 1 с крышкой

2, через которую осуществляют загрузку веществ. На внутренней поверхности емкости закреплены направляющие

3, в которых установлена мешалка 4, выполненная в виде перфорированной пластины. С наружной стороны емкости установлены фланцы 5,на которых закреплены последовательно соединенные между собой электропроводом электромагнитные индукторы вихревых

797750

Устройство работает в импульсном режиме. Длительность импульса определяется временем существования и взаимодействия тока в обмотке индуктора и наведенного тока в стенках емкости и может регулироваться временем разряда конденсатора. От длительности импульса зависит амплитуда импульса (мощность импульса).Амплитуда импульса должна быть достаточной для того, чтобы осуществить быстрое перемещение мешалки к противоположной стенке емкости и интенсивно подбросить перемешиваемое вещество, но при этом напряжения, возникающие в стенках емкости, не должны превышать их циклической прочности.учи.тывая, что современные конструкции имеют частоту собственных колебаний не менее 30 Гц, длительность импульса должна составлять 10 -10 с.

Период повторения импульсов должен быть не менее, чем период собственных колебаний конструкций. Поэтому после окончания импульса должна следовать пауз а, имеющая длительность больше чем импульс.

С целью понижения средней потребляемой мощности желательно длительность паузы иметь возможно большей.

Исходя из этого, длительность паузы между импульсами должна быть в 101000 раз больше длительности импульса. Меньшая длительность паузы энергЕ- тически невыгбдна, так как происходит накопление энергии, расходуемой затем на последующий импульс. Большая длительность пауз приведет к неоправтоков б. Емкость 1 при помощи ложементов 7 установлена на основании станины 8. Станина имеет две вертикальные стенки 9 и 10, при этом стенка 9 неподвижно закреплена на основании станины, а стенка 10 — с возможностью продольного перемещения. На стенках станины у торцовых поверхностей емкости установлены электромагнитные индукторы вихревых токов 11 и 12, каждый из которых через свой тиристор 13 и 14 подсоединены к элект- роразрядному источнику 15 тока, содержащему повышающий трансформатор

16, выпрямитель 17 и накопитель электроэнергии, например, конденсатор 18.

Индукторы б через общий тиристор 19 также подсоединены к источнику 15 тока.

Управляющие электроды тиристоров

13, 14 и 19 подсоединены к программному коммутатору 20. Для исключения соударения емкости 1 с индукторами 11 2О и 12 на вертикальных стенках станины имеются амортизирующие прокладки 21.

Целесообразно днище, крышку и фланцы емкости выполнять из материала с высокой электропроводностью, например меди. Однако они могут быть выполнены и из диэлектрического материала. В этом случае на поверхностях емкости, контактирующих с индукторами, необходимо закрепить электропроводные пластины, например из меди (на чертеже не показаны) .

Устройство работает следующим образом.

Емкость 1 располагают вертикально и через крышку 2 загружают в нее вещества, которые необходимо смешать.

При этом мешалка оказывается лежащей на днище емкости. После загрузки емкость закрывают и устанавливают на ложементы 7 вплотную к стенке 9 ста- 40 нины так, чтобы днище емкости 1 контактировало с установленным на ней индуктором 11 (или между ними бып минимально возможный зазор). Подвижную стенку 10 подвигают вплотную к, 45 крышке 2 емкости, обеспечивая контакт индуктора 12 и крышки емкости,и закрепляют в этом положении.Осуществля ют соединение электропроводов и вклю-. чают устройство.

Программный коммутатор 20 одновременно открывает тиристоры 13.и 19 и конденсатор 18 разряжается на индук- торы 11 и б. Импульс тока, проходя но виткам индуктора 11, создает вблизи него импульс переменного магнитного поля, которое наводит в электропроводном материале днища емкости 1 вихревые токи. Взаимодействие основного тока в индукторе и вихревого тока приводит к резкому отталкиванию Щ днища емкости от жестко закрепленного индуктора 11. Имеет место бесконтактный импульсный удар в днище емкости.

Днище передает ударный импульс мешалке 4, которая с большой скоростью у перемещается в сторону крышки 2 увле кая за собой часть перемешиваемого вещества. Другая часть вещества проникает в отверстия мешалки, перемещается в сторону днища. Скорость мешалки может достигать 30 м/с.

Одновременно с импульсным удар— ным воздействием на днище емкости

1 индукторы б, действие которых аналогично действию индуктора 11, воз— действуя на стенку емкости 1, вызывают в ней упругую деформацию. От мест возбуждения деформации вглубь перемешиваемого вещества распространяются ударные волны, подбрасывающие это вещество. Перемещение вещества в двух взаимно перпендикулярных направлениях обеспечивает интенсивность перемешивания.

Далее, после определенной паузы, во время которой происходит накопление электроэнергии в конденсаторе 18, программный коммутатор открывает одновременно тиристоры 14 и 19 и конденсатор 18 разряжается на индукторы . б и 12. Мешалка 4, находившаяся к этому моменту возле крышки емкости, под действием ударного импульсного воздействия, переданного ей крышкой, перемещается в сторону днища.

797750 данному увеличению времени, затрачиваемому на процесс перемешивания.

Предлагаемое изобретение позволяет- значительно повысить интенсивность перемешивания веществ, при этом оно может быть использовано для смешивания веществ, находящихся в различных физических состояниях.

Кроме того, изобретение позволяет существенно снизить .затраты мощности

Формула изобретения

1. Способ перемешивания веществ путем поочередного воздействия на них ударными импульсами, направленными навстречу друг другу, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью интенси- !5 фикации процесса перемешивания и снижения затрат мощности, на перемешиваеьые вещества одновременно с каждым ударным импульсом дополнительно воздействуют импульсами, направленными Щ перпендикулярно направлению ударных импульсов.

2. Способ по п.1, о т л и ч а ю и и с я тем, что длительность

-5

Ударного импульса составляет 10

10 с, а отношение длительности паузы между ударными импульсами к длительности ударного импульса равно 10-1000.

3. Устройство для осуществления способа по пп. 1 и 2, содержащее

30 горизонтальную емкость с мешалкой, установленной с возможностью возвратно-поступательного движения, механизмы перемещения мешалки, з акрепленные снаружи на торцовых поверхностях емкости, отличающееся тем, что оно снабжено электроразрядным источником тока, а емкость — фланцами из электропроводного материала и закрепленными на них электромагнитными индукторами вихревых токов, размещенными снаружи по образующей емкости, соединенными последовательно и подключенными к электроразрядному источнику тока.

4. Устройство по п.3, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что механизм перемещения мешалки выполнен в виде электромагнитного индуктора вихревых токов, подключенного к электроразрядному источнику тока.

5. Устройство по пп. 3 и 4, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что емкость снабжена направляющими, закрепленными на ее внутренней поверхности, при этом .мешалка выполнена в виде перфорированной пластины и установлена в направляющих.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 229462, кл. В 01 F 11/00, 14.11.66 (прототип).

Фиг.

12

Жг. 4

ВНИИПИ Закаэ 9877/8а. Тираж 587 Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4