CS242694B1

CS242694B1 - Mixing equipment

Info

Publication number: CS242694B1
Application number: CS849937A
Authority: CS
Inventors: Vaclav Dolejs; Jaroslav Hac; Sona Hochmanova; Ladislav Hrus
Original assignee: Vaclav Dolejs; Jaroslav Hac; Sona Hochmanova; Ladislav Hrus
Priority date: 1984-12-19
Filing date: 1984-12-19
Publication date: 1986-05-15
Also published as: CS993784A1

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.The mixing device for mixing theologically complex, highly viscous substances consists of a rotating screw, concentrically mounted with a helix-shaped stop with the opposite direction of pitch to the pitch of the rotating screw.

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.The present invention relates to a mixing device which serves for the periodic mixing of substances and its main object is to achieve a homogeneity of the batch at the required time and minimum energy cost.

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.The development of the chemical industry, accompanied by the increasing difficulty of mixing tasks, was accompanied by changes in their design. It was concluded that with increasing rheological complexity of the agitated batch, which is usually highly viscous, it was necessary to increase the size of the agitator and reduce its speed.

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.One of the devices used for mixing the theologically complex components is a mixing device equipped with a worm stirrer with a deflection roller. The screw stirrer consisting of a helical surface usually has one and a half threads, the height of one thread is usually equal to the screw diameter. The rotating auger is provided with a stationary deflection roller to increase the pumping capacity of the auger. Worm agitator with a deflection roller creates intense axial circulation flow in the stirred batch. The liquid is forced out by the screw surface of the agitator from the baffle cylinder into the vessel and returns through the annular space between the baffle cylinder and the vessel wall towards the agitator suction. This stirrer is characterized by very good homogenization effects at low energy costs. The worm agitator with the deflection roller is very effective, but it also has certain disadvantages. It cannot be used, for example, when the liquid level in the container changes during mixing. Another disadvantage of this is that the installation (rectifier cylinder), if not used as a heat exchange surface, constitutes a more complex construction.

242 894242 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.The disadvantages of this arrangement, while retaining all of its advantages, are eliminated by the agitator device according to the invention, consisting of a rotating worm and provided with a stop fixedly attached to the container wall, the principle being that the rotating worm is concentrically supported with a helical stop with the helix of the rotating worm, the stop being attached to the vessel walls.

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.The advantage of this arrangement is that the parts of the mixed batch are intensively cut and rearranged and exactly half the volume is carried by the screw, which is advantageous in terms of energy and mixing of the theologically complex, i.e. highly viscous components.

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.The distance between the rotating screw and the stopper is preferably 1 to 3% of the container diameter. It is advantageous to select the working spaces defined by the screw surfaces of the screw and the stop, and to intersect the points of intersection of the two screw surfaces so that they lie on a line parallel to the axis of the rotating screw.

Narážku je možno zhotovit z dutého plochého profilu a její povrch lze využít pro výměnu tepla mezi vsódkou a okolím.The stop can be made of a hollow flat profile and its surface can be used to exchange heat between the soda and the environment.

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.It is desirable that the stopper touches the bottom and that the screw is 1 to 3% of the height of the screw from the bottom of the container. The height of the screw and the stopper can be chosen according to the liquid level of the bottom.

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 prostoruThe basic flow direction in the mixer is the same as that of the auger with the deflection roller. Considering such a sense of rotation of the worm, where the substance is pumped from the surface to the bottom, the substance enters the bottom of the cushion at the bottom and from there flows in part in opposite direction to the rotation of the worm towards the surface. Since the working spaces of the screw and the stop are interconnected, there is an intensive exchange of the substance between the two spaces. If the worm rib has a stop, a portion of the fabric carried by the rotating worm is pushed into the stop area and cut off by the stop. As a result, a flow is induced in the space of the stop, which is directed back to the surface and at the same time partly counter-directionally to the rotation of the screw. If the worm rib misses a hint, it is out of space

- 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.At the same time, a flow having the same character as in the case described above is induced in the space of the stop.

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.The agitator device thus combines the advantages of the auger agitator 8 with a baffle roller, the agitator devices provided with a stop, the stop also serving for the purpose of heat exchange between the batch and the environment. Axial and at the same time radial agitation of the batch and sufficient circumferential velocity along the baffle significantly intensify the heat exchange between the agitated batch and the flow baffle, possibly even between the bottom and the walls of the cylindrical vessel.

Vymezíme-li element míchacího zařízení vzdáleností dvou stejnostranných míst křížení žebra šneku a narážky, pohybuje se podle účelu upotřebení výška jednoho elementu v rozmezíIf we define the element of the mixing device by the distance of two equilateral points of intersection of the worm rib and the stop, the height of one element is within the range according to the purpose of use.

0,30 <5 kde h je výška elementu a D průměr nádoby, v níž je vestavba zabudována.0,30 <5 where h is the element height and D the diameter of the vessel in which the installation is installed.

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.Mixers with the lowest throughput value h / D are suitable for the most difficult mixing tasks. At a given value of the level in the vessel, and thus the height of the screw and the stopper, the number of places where the mixing batch is sheared and rearranged and the size of the heat transfer surface of the stopper proportional to the number of its threads increase.

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.The apparatus is also suitable for mixing coarse slurries, and hence for crystallization, because the number of stirrer revolutions as well as the power input per unit volume of the agitated batch required to lift the particles decreases with increasing stirrer diameter. For this purpose, and with regard to the assumed lesser rheological complexity of the agitated batch, a stirrer having a throughput value of 0.75 may be selected which may be considered suitable for moderately difficult agitation tasks.

- 4 242 B94- 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 £.The device is shown in FIG. 1. It consists of a rotating screw 1 concentrically mounted with a helical stop 2 with an opposite direction of inclination to that of the helical screw 1. The stop 2 is firmly attached to the container.

PříkladExample

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.The device consists of a rotating screw 1 with a 1.5 thread of the rib 2 concentrically supported with a helical stop 2 in the opposite direction of the direction of the helical helix 1, the stop 2 being fixed to the walls of a vessel 6 having an inner diameter of 11 cm. Device throughput L / D = 0.9- The device is connected to a rotating viscometer.

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.The effect of mixing was monitored by the coloring reaction in an aqueous 1.5% solution of hydroxyethylcellulose Natrosol 250 MR. The same ostazin-red stained solution was used as the stained phase. At a speed of n = 9 min - ¹ ·, the value of the torque relative to the volume of the stirred batch M / V = 4.2 Pa, the batch became discolored in 6.8 min.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

242 894

A mixing device for mixing rheologically complex, usually highly viscous substances, consisting of a rotating screw and provided with a stop firmly attached to the container wall, characterized in that the rotating screw (1) is mounted concentrically with the screw-shaped stop (2). in the opposite direction with the pitch of the helix of the rotating worm / 1 / ·

Mixing device according to claim 3, characterized in that the distance between the rotating screw (1) and the stop (2) is 1 to 3% of the diameter of the container.

Mixing device according to Claims 1 to 2, characterized in that the working spaces (5) defined by the screw surfaces of the rotating screw (1) and the stops (2) are identical.

Mixing device according to one of Claims 1 to 3, characterized in that the intersection points (6) of the two screw surfaces lie on a line parallel to the axis of the rotating screw (1).

Mixing device according to Claims 1 to 4, characterized in that the stop (2) is made of a hollow flat profile.

Mixing device according to Claims 1 to 5, characterized in that the stop (2) touches the bottom and the rotating screw (1) is 1 to 3% of the height of the rotating screw (1) from the bottom of the container.