RU2081692C1

RU2081692C1 - Vibro-cavitation mixer

Info

Publication number: RU2081692C1
Application number: RU9494007140A
Authority: RU
Inventors: Юрий Александрович Пименов
Original assignee: Юрий Александрович Пименов
Priority date: 1994-02-24
Filing date: 1994-02-24
Publication date: 1997-06-20

Abstract

FIELD: division of apparatuses for finely dividing of microheterogeneous compositions in chemical, food, perfumery and medical industries. SUBSTANCE: the offered mixer has body with cover on which inlet is located. Body accommodates shaft coaxial with inlet. Rotor is mounted on shaft and consists of two changeable concentric rings. Inner ring has working members in form of pins, and outer ring has several rows of through holes. Stator is secured in body and has three rows of changeable concentric rings. Working members of outer and inner rings are made in form of pins, and middle ring has several rows of through holes. Working members of all rings are displaced relative to one another through half the spacing between them. All rings of rotor and stator have the same number of working members. Rotor shaft seal unit is removable. EFFECT: highly reliable in operation and provides for high quality of final products. 2 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам для проведения гетерогенных процессов, диспергирования, получения гомогенизированных смесей и может быть использовано в химической, пищевой, парфюмерной и медицинской промышленности. The invention relates to devices for conducting heterogeneous processes, dispersing, obtaining homogenized mixtures and can be used in the chemical, food, perfume and medical industries.

Наиболее близким к предложенному является виброкавитационный смеситель, содержащий корпус с крышкой, входным и выходным патрубками, размещенный на вертикальном валу соосно входному патрубку ротор в виде диска, имеющий два ряда концентрично расположенных колец с рабочими элементами, узел уплотнения вала и закрепленный в корпусе статор с тремя рядами концентрично расположенных колец, при этом внешнее кольцо ротора и среднее кольцо статора выполнены со сквозными отверстиями, а количество рабочих элементов на всех кольцах ротора и статора одинаково. Closest to the proposed is a vibro-cavitation mixer, comprising a housing with a cover, inlet and outlet nozzles, a disk-shaped rotor located on a vertical shaft coaxial to the inlet nozzle, having two rows of concentrically arranged rings with working elements, a shaft seal assembly and a stator fixed to the housing with three in rows of concentrically arranged rings, while the outer rotor ring and the middle stator ring are made with through holes, and the number of working elements on all rotor rings and the stator but equally.

Задачей изобретения является разработка конструкции виброкавитационного смесителя, надежного в эксплуатации и обеспечивающего высокое качество конечных продуктов, расширение ассортимента обрабатываемых композиций от высокоагрессивных до высоковязких. Задача решается следующим образом. Виброкавитационный смеситель содержит корпус с крышкой, на которой расположен входной патрубок. В корпусе соосно с входным патрубком находится вал с закрепленным на нем ротором, который состоит из двух смежных концентрических колец, внутреннее кольцо содержит рабочие элементы в виде пальцев, а внешнее - в виде нескольких рядов сквозных отверстий. Статор закреплен в корпусе и имеет три ряда сменных концентрических колец. Рабочие органы внешнего и внутреннего колец выполнены в виде пальцев, а среднее кольцо имеет несколько рядов сквозных отверстий. Рабочие элементы всех колец смещены относительно друг друга на половину шага между ними. Все кольца ротора и статора имеют одинаковое количество рабочих элементов. The objective of the invention is to develop a vibro-cavitation mixer design, reliable in operation and providing high quality end products, expanding the range of processed compositions from highly aggressive to highly viscous. The problem is solved as follows. Vibro-cavitation mixer contains a housing with a cover on which the inlet pipe is located. In the housing coaxially with the inlet pipe there is a shaft with a rotor fixed on it, which consists of two adjacent concentric rings, the inner ring contains working elements in the form of fingers, and the outer one in the form of several rows of through holes. The stator is fixed in the housing and has three rows of interchangeable concentric rings. The working bodies of the outer and inner rings are made in the form of fingers, and the middle ring has several rows of through holes. The working elements of all the rings are offset relative to each other by half a step between them. All rotor and stator rings have the same number of working elements.

Узел уплотнения вала ротора выполнен съемным в виде кольца с фланцем и элементами уплотнения, закрепленным в корпусе. The rotor shaft seal assembly is removable in the form of a ring with a flange and seal elements fixed in the housing.

Вертикальное расположение вала и входного патрубка дает возможность обработки высоконаполненных и высоковязких композиций, исключает наличие мертвых зон, устраняет слеживание твердой фазы, что повышает производственные и эксплуатационные характеристики устройства. Конструктивное выполнение и расположение рабочих элементов на концентрических расположенных кольцах ротора и статора в совокупности с вертикальным расположением вала устройства позволяет значительно расширить ассортимент обрабатываемых композиций. Смещение элементов относительно друг друга исключает проскок обрабатываемой массы, повышается качество конечного продукта. Расположение статора на корпусе позволяет, кроме того, со снятой крышкой проверить расположение и состояние рабочих элементов. Выполнение узла уплотнения вала съемным позволяет производить его замену без полной разборки установки, и кроме того, изменять вариант уплотнения в зависимости от перерабатываемой композиции. Выполнение рабочих органов в виде съемных элементов позволяет значительно повысить точность их изготовления и сборки и, соответственно, повысить качество конечных продуктов. The vertical location of the shaft and the inlet pipe allows the processing of highly filled and highly viscous compositions, eliminates the presence of dead zones, eliminates solid phase caking, which increases the production and operational characteristics of the device. The design and arrangement of the working elements on the concentric rings of the rotor and stator located in conjunction with the vertical arrangement of the shaft of the device can significantly expand the range of processed compositions. The displacement of the elements relative to each other eliminates the breakthrough of the processed mass, improves the quality of the final product. The location of the stator on the housing allows, in addition, with the cover removed, to check the location and condition of the working elements. The implementation of the removable shaft seal assembly allows for its replacement without completely disassembling the installation, and in addition, changing the sealing option depending on the composition being processed. The implementation of the working bodies in the form of removable elements can significantly improve the accuracy of their manufacture and assembly and, accordingly, improve the quality of the final products.

Взаимодействие рабочих элементов позволяет создать высокоинтенсивное виброкавитационное воздействие на перерабатываемые композиции, которые приводят к диспергированию первичных агрегатов дисперсных частиц с формированием высокодисперсных систем. Повышается поверхностная активность дисперсных частиц и, соответственно, ускоряются процессы формирования поверхностей раздела с требуемыми свойствами, обеспечивающими высокую гомогенность и стабильность полученных конечных продуктов. The interaction of the working elements allows you to create a high-intensity vibro-cavitation effect on the processed composition, which lead to dispersion of the primary aggregates of dispersed particles with the formation of highly dispersed systems. The surface activity of dispersed particles increases and, accordingly, the processes of forming interface surfaces with the required properties are accelerated, ensuring high homogeneity and stability of the final products obtained.

Изобретение поясняется чертежами. На фиг. 1 изображен смеситель, на фиг. 2 сечение А-А фиг. 1. The invention is illustrated by drawings. In FIG. 1 shows a mixer; FIG. 2 section AA of FIG. one.

Смеситель содержит корпус 1 с крышкой 2, с вертикально расположенным входным патрубком 3. В корпусе закреплен статор 4 с тремя съемными концентрическими расположенными пальцами с рабочими элементами. В нижней части корпуса соосно с входным патрубком 3 размещен вал 5, вращающийся в подшипниковом узле 6. Вал имеет съемный узел уплотнения 7 в виде кольца с фланцем, которым узел крепится к корпусу. В верхней части вала 5 закреплен ротор, представляющий собой диск 8, расположенный на валу 5 и снабженный двумя рядами съемных концентрически расположенных колец с рабочими элементами. Ротор имеет лопасти 10, размещенные в центре диска и предназначенные для подачи обрабатываемой композиции на рабочие органы. В наружной части корпуса образуется кольцевое пространство для выгрузки готового продукта через выходной патрубок 11, расположенный на боковой поверхности корпуса. The mixer comprises a housing 1 with a cover 2, with a vertically arranged inlet pipe 3. A stator 4 with three removable concentric fingers arranged with working elements is fixed in the housing. In the lower part of the housing coaxially with the inlet pipe 3 there is a shaft 5 rotating in the bearing assembly 6. The shaft has a removable seal assembly 7 in the form of a ring with a flange by which the assembly is attached to the housing. In the upper part of the shaft 5, a rotor is fixed, which is a disk 8 located on the shaft 5 and equipped with two rows of removable concentrically arranged rings with working elements. The rotor has blades 10 located in the center of the disk and designed to supply the processed composition to the working bodies. In the outer part of the housing, an annular space is formed for unloading the finished product through the outlet pipe 11 located on the side surface of the housing.

В сечении А-А показан поперечный разрез рабочих элементов ротора и статора, расположенных коаксиально. Подвергаемая обработке композиция через штуцер 3 поступает на лопасти 10 ротора и отбрасывается в пространство между диском ротора 8 и статором 4, пересекаемое движущимися рабочими органами ротора, где подвергается интенсивному виброкавитационному воздействию. Готовый продукт поступает в кольцевое пространство с внутренней стороны корпуса и выводится через выходной патрубок 11. Section AA shows a cross section of the working elements of the rotor and stator located coaxially. The composition to be processed through the nozzle 3 enters the rotor blades 10 and is discarded into the space between the rotor disk 8 and the stator 4, intersected by the moving working bodies of the rotor, where it is subjected to intense vibro-cavitation impact. The finished product enters the annular space from the inside of the housing and is discharged through the outlet pipe 11.

В результате создания виброкавитационных полей за счет различных рабочих элементов статора и ротора материал подвергается многократной интенсивной обработке и приобретает заданную степень гомогенности. As a result of the creation of vibration cavitation fields due to various working elements of the stator and rotor, the material is subjected to repeated intensive processing and acquires a given degree of homogeneity.

Требуемое число оборотов ротора обеспечивается электродвигателем. В соответствии с изобретением была создана установка производительностью до 200 кг/час с объемом рабочей камеры 50 см³ и диаметром ротора 60 мм. Число оборотов ротора 2000 45000 об/мин. Работоспособность установки была проверена на суспензиях слюды, слоистого оксида кремния, стеарата цинка и композициях красителя. При этом было показано, что кроме дезагрегации достигается дополнительное измельчение материала, например для пигментной пасты для губных помад получен размер частиц красителя менее 1 мкм при содержании смеси красителей в парфюмерном масле до 35%
На основе полученных пигментных паст были получены губные помады высокого качества. Таким образом, разработана конструкция смесителя, обеспечивающего высокое качество конечного продукта. Указанный смеситель прост в обслуживании, надежен в эксплуатации.The required rotor speed is provided by an electric motor. In accordance with the invention, an installation was created with a capacity of up to 200 kg / h with a working chamber volume of 50 cm ³ and a rotor diameter of 60 mm. The rotor speed is 2000 45000 rpm. The performance of the installation was tested on suspensions of mica, layered silica, zinc stearate and dye compositions. It was shown that in addition to disaggregation, additional grinding of the material is achieved, for example, for pigment paste for lipsticks, a dye particle size of less than 1 μm was obtained with a dye mixture in the perfume oil of up to 35%
Based on the obtained pigment pastes, high-quality lipsticks were obtained. Thus, a mixer design has been developed to ensure the high quality of the final product. The specified mixer is easy to maintain, reliable in operation.

Claims

A vibro-cavitation mixer, comprising a housing with a cover, inlet and outlet nozzles, a rotor in the form of a disk, coaxial with the input nozzle, located on a vertical shaft, having two rows of concentric rings with working elements, a shaft seal assembly and a stator fixed to the housing with three rows of concentric rings, the outer rotor ring and the middle stator ring are made with through holes, and the number of working elements on all the rotor and stator rings is the same, characterized in that the working elements on the rotor rings and the stator are offset relative to one another by half the pitch between the rotor rings and the stator are replaceable and removable shaft seal assembly.