CS242694B1 - Míchací zařízení - Google Patents

Abstract

Míchací zařízení pro míchání Teologicky složitých, vysoce viskózních látek je tvořeno z rotujícího šneku, soustředná uloženého s narážkou ve tvaru sroubovice s opačným směrem stoupání vůči stoupání Šroubovice rotujícího šneku.

Description

Vynález se týká míchacího zařízení, které slouží pro účely periodického směšování látek a jeho hlavním úkolem je dosažení homogenity vsádky v požadovaném čase a při minimálních energetických nákladech.

Rozvoj chemického průmyslu doprovázený vzrůstající obtížností úkolů kladených na míchací zařízení byl doprovázen i změnami v jejich konstrukčními uspořádání. Došlo se k závěru, že s rostoucí reologickou složitostí promíchávané vsádky, která je obvykle vysoce viskózní, je zapotřebí zvětšovat rozměry míchadla a snižovat počet jeho otáček.

Jedním ze zařízení používaných k míchání Teologicky složitých komponent je míchací zařízení opatřené šnekovým míchadlem s usměrňovacím válcem. Šnekové míchadlo tvořené šroubovou plochou má zpravidla jeden a půl závitu, výška jednoho závitu je rovna zpravidla průměru šneku. Rotující šnek je opatřeií nepohyblivým usměrňovacím válcem, sloužícím ke zvýšení čerpací schopnosti šneku. Šnekové míchadlo s usměrňovacím válcem vytváří v míchané vsádce intenzívní axiální cirkulační proudění. Kapalina je vytlačována šroubovou plochou míchadla z usměrňovacího válce do nádoby a mezikruhovým prostorem mezi usměrňovacím válcem a stěnou nádoby se vrací směrem do sání míchadla. Toto míchadlo se vyznačuje velmi dobrými homogenizačními účinky při malých energetických nákladech. Šnekové míchadlo s usměrnovacím válcem je sice velmi účinné, ale má i určité nevýhody. Nelze ho například použít v případech, kdy se v průběhu míchání mění hladina kapaliny v nádobě. Další jeho nevýhodou je, že vestavba /Usměrňovači válec/ pokud není využívána jako teplosměnná plocha, znamená složitější konstrukci.

242 894

- 2 Nevýhody tohoto uspořádání při zachování všech jeho výhod odstraňuje míchadlové zařízení podle vynálezu, tvořené rotujícím šnekem a opatřené narážkou pevně uchycenou ke stěně nádoby, jehož podstata spočívá v tom, že rotující šnek je soustředně uložen s narážkou ve tvaru Šroubovice s opačným směrem stoupání vůči stoupání šroubovice rotujícího šneku, přičemž narážka je připevněna ke stěnám nádoby.

Výhoda tohoto uspořádání spočívá v tom, že dochází k intenzivnímu dělení /střihání/ a přeskupování částí směšované vsádky, přičemž šnekem je unášena přesně polovina jejího objemu, což je právě výhodné z hlediska energetického a při promíchávání Teologicky složitých, tedy vysoce viskozních komponent.

Vzdálenost mezi rotujícím šnekem a narážkou je s výhodou 1 až 3 % průměru nádoby. Pracovní prostory vymezené šroubovými plochami šneku a narážky je výhodné volit shodné a místa křížení obou šroubových ploch volit tak, aby ležely na přímce rovnoběžné s osou rotujícího šneku.

Narážku je možno zhotovit z dutého plochého profilu a její povrch lze využít pro výměnu tepla mezi vsódkou a okolím.

Je vhodné, aby se narážka dotýkala dna a šnek byl vzdálen 1 až 3 % výšky šneku ode dna nádoby. Výšku šneku a narážky lze volit shodně s odlehlostí hladiny kapaliny ode dna.

Základní směr proudění v míchacím zařízení je týž jako u zařízení opatřeného šnekovým míchadlem s usměrňovacím válcem. Uvážíme-li takový smysl otéčení šneku, kdy látka je čerpána od hladiny ke dnu, vstupuje u dna látka do prostoru narážky a odtud proudí zčásti protisměrně proti otéčení šneku směrem ke hladině. Vzhledem k tomu, že pracovní prostory šneku i narážky jsou propojeny, dochází přitom k intenzívní výměně látky mezi oběma těmito prostory. Míjí-li žebro šneku narážku, je část látky unášená rotujícím šnekem vtlačena do prostoru narážky a narážkou odstřižena. Tím je v prostoru narážky indukováno proudění, které směřuje zpět ke hladině a zároveň zčásti protisměrně proti rotaci šneku. Mine-li žebro šneku narážku, je z prostoru

- 3 242 694 za narážkou za žebro šneku nasávána pracovní látka a zároveň je v prostoru narážky indukováno proudění, mající týž charakter jako v případě již popsaném.

Míchadlové zařízení tedy spojuje výhody šnekového míchadla 8 usměrňovacím válcem, míchadlových zařízení opatřených narážkou, přičemž narážka slouží zároveň i pro účely výměny tepla mezi vsédkou a okolím. Axiální a zároveň i radiální promíchávání vsádky a dostatečné obvodové rychlosti podél narážky význačně intenzifikují výměnu tepla mezi promíchávanou vsédkou a průtočnou narážkou, případně i mezi dnem a stěnami válcové nádoby.

Vymezíme-li element míchacího zařízení vzdáleností dvou stejnostranných míst křížení žebra šneku a narážky, pohybuje se podle účelu upotřebení výška jednoho elementu v rozmezí

0,30 <5 kde h je výška elementu a D průměr nádoby, v níž je vestavba zabudována.

Míchací zařízení s nejmenší hodnotou průchodnosti h/D jsou vhodná pro nejobtížnější úkoly míchání. Při dané hodnotě výšky hladiny v nádobě, a tím i výšce šneku i narážky narůstá s klesající průchodností jak počet míst, v nichž dochází k dělení /střihání/ a přeskupování míchané vsádky, tak i velikost teplosměnné plochy narážky úměrná počtu jejích závitů.

Uvedené zařízení je vhodné i pro míchání hrubozrnných suspenzí, a tím i pro krystalizaci, a to proto, že počet otáček míchadla stejně jako velikost příkonu vztažená na jednotku objemu promíchávané vsádky potřebné k uvedení částic ke vznosu klesá s rostoucí hodnotou průměru míchadla. Pro tyto účely a s ohle dem na předpokládanou menší reologickou složitost promíchávané vsádky lze volit míchadlové zařízení s hodnotou průchodnosti 0,75, kterou lze považovat za vhodnou pro středně obtížné úkoly míchání.

- 4 242 B94

Zařízení je zná&máno na obr. 1. Je tvořeno rotujícím šnekem 1 soustředně uloženým s narážkou 2 ve tvaru šroubovice s opačným směrem stoupání vůči stoupání šroubovice rotujícího šneku 1. Narážka 2 je pevně připojena k nádobě £.

Příklad

Zařízení sestává z rotujícího šneku 1 s 1,5 závitem žebra 2. soustředně uloženým s narážkou 2 ve tvaru šroubovice s opačným směrem stoupání vzhledem ke stoupání šroubovice šneku 1, přičemž narážka 2 je připevněna ke stěnám nádoby £ s vnitřním průměrem 11 cm. Průchodnost zařízení L/D = 0,9- Zařízení je napojeno na rotační viskozimetr.

Účinek míchání byl sledován pomocí zabarvovací reakce ve vodném 1,5% roztoku hydroxyetylcelulózy Natrosol 250 MR. Jako zabarvené fáze bylo užito téhož roztoku obarveného ostazinovou červení. Při počtu otáček n = 9 min“-¹·, hodnotě momentu vztaženého na objem promíchávané vsádky M/V = 4,2 Pa, došlo k zabar' vení vsádky za 6,8 min.

Claims (6)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   242 894

   1. Míchací zařízení pro mícháni reologicky složitých, zpravidla vysoce viskózních látek, tvořené rotujícím šnekem a opat řené narážkou pevně uchycenou ke stěně nádoby, vyznačující se tím, že rotující šnek /1/ je uložen soustředně s narážkou /2/ve tvaru šrouboví ce s opačným směrem s toupání vůči stoupání šroubovice rotujícího šneku /1/·
2. 2. Míchací zařízení podle bodu 3, vyznačující se tím, že vzdále nost mezi rotujícím šnekem /1/ a narážkou /2/ je 1 až 3 % průměru nádoby.
3. 3. Míchací zařízení podle bodů 1 až 2, vyznačující se tím, že pracovní prostory /5/ vymezené šroubovými plochami rotujícího šneku /1/ a narážky /2/ jsou shodné.
4. 4. Míchací zařízení podle bodů 1 až 3> vyznačující se tím, že místa křížení /6/ obou šroubových ploch leží na přímce rovnoběžné s osou rotujícího šneku /1/.
5. 5. Míchací zařízení podle bodů 1 až 4 vyznačující se tím, že narážka /2/ je zhotovena z dutého plochého profilu.
6. 6. Míchací zařízení podle bodů 1 až 5, vyznačující se tím, že narážka /2/ se dotýká dna a rotující šnek /1/ je vzdálen 1 až 3 % výšky rotujícího šneku /1/ ode dna nádoby.