Турбинные мешалки

Они относятся к быстроходным мешалкам и бывают двух типов - открытыми и закрытыми (рис.2.6.7).

Рис.2.6.7. Турбинные мешалки: а – открытого типа; б – закрытого типа

Турбинные мешалки работают по принципу центробежного насоса, т.е. всасывают жидкость в середину и за счет центробежной силы отбрасывают ее к периферии.

Закрытые турбинные мешалки мало отличаются по конструкции от колеса центробежного насоса и подразделяются в свою очередь на мешалки одностороннего и двустороннего всасывания (рис.2.6.7 б).

Открытая мешалка (рис.2.6.7 а) представляет собой диск с радиально расположенными лопатками. Они более просты по конструкции и поэтому чаще применяется в технике.

Турбинные мешалки обеспечивают весьма интенсивное перемешивание. Их рекомендуют применять для перемешивания жидкостей вязкостью до 25 Па∙с и удельным весом до 2000 кг/м3.

Окружная скорость концов лопаток 3…9 м/с, причем скорость мешалок с диаметром до 300 мм больше, чем с диаметром свыше 300 мм (см. табл.2.6.2).

Таблица 2.6.2

Рекомендуемые окружные скорости турбинных мешалок

Вязкость, Па∙с	Окружная скорость, м/с
0,001...5	7...4,2
5...15	4,2... 3,4
15...25	3,4...2,3

Этот тип мешалки не подходит для реакторов большой емкости.

В полимеризаторах с турбинными мешалками обязательна установка отражательных перегородок. При отсутствии такой перегородки образуется глубокая воронка, иногда доходящую до основания мешалки и перемешивали резко ухудшается (обычно устанавливают четыре перегородки).

Мешалки специальных типов

Наряду с перечисленными мешалками массового применения изредка применяются мешалки специфических конструкций. К ним относятся мешалки для перемешивания высоковязких полимерных сред, а также импеллерные мешалки, которые применяют для обеспечения хорошего контакта газа с жидкостью при одновременном интенсивном перемешивании.

Шнековые, ленточные и спиральные мешалки (рис.2.6.8) используют для перемешивания псевдопластичных жидкостей большой вязкости до 300 Па∙с.

Рис.2.6.8. Мешалки для перемешивания высоковязких сред:

а – шнековая; б – ленточная; в – спиральная

Для хорошего перемешивания газов с жидкостями примкняют импеллерные мешалки (рис.2.6.9). Вал импеллерной мешалки помещен внутри трубы 1, по которой подается воздух под небольшим избыточным давлением (в некоторых конструкциях воздух всасывается при вращении мешалки).

Рис.2.6.9. Импеллерная мешалка: 1 – центральная труба; 2 – лопасти статора; 3 – лопасти мешалки (ротора)

На мешалке имеется ряд лопастей 3, а на конце трубы установлен статор с лопастями 2. Наличие двух рядов лопастей, подвижного и неподвижного, обеспечивает хорошее перемешивание жидкости и газа.

Приводы мешалок

Быстроходные мешалки при значительном числе оборотов (400…500 об/мин) и выше соединяются с электродвигателем через клиноременную передачу, а в некоторых случаях они могут быть установлены и на одном валу с электродвигателем. Однако обычно привод осуществляется от электродвигателем через редуктор.

Приводы мешалок могут снабжаться коническим, червячным, цилиндрическим или планетарным редуктором (рис.2.6.11). Приводы с коническим и червячным редукторами имеют горизонтальный быстроходный вал, соединенный с электродвигателем через муфту или клиноременную передачу.

Рис.2.6.11. Кинематические схемы приводов мешалок а – червячный редуктор; б – цилиндрический редуктор; в – конический редуктор; г – планетарная передача

Конические и особенно червячные приводы до недавнего времени широко применялись для аппаратов с мешалками. В настоящее время выпускают планетарные приводы (рис.2.6.11 г). Они компактны, надежны в работе, имеют высокий к.п.д. и применяются в значительном диапазоне чисел оборотов и мощностей приводов.

Недостатком такого привода является отсутствие возможности изменять число оборотов мешалки во время работы. Изменение числа оборотов мешалки необходимо во многих случаях: при изменении консистенции перемешиваемой массы, при отработке нового, еще не изученного процесса, а также когда режим перемешивания должен меняться во времени.

Приводы мешалок, работающих во взрывоопасных цехах, снабжают взрывобезопасными электродвигателями. В помещениях,

содержащих особо взрывоопасные вещества, установка электродвигателей иногда вообще исключается. Двигатель приходится выносить в соседнее взрывобезопасное помещение, а передача осуществляется с помощью горизонтального вала, проходящего через стену разделяющую помещения. Вал в стене уплотняют сальником.

Приводы мешалок устанавливают на стойку, которую в свою очередь крепят к аппарату, для чего к его крышке приваривают толстые пластины. Стойки делают чугунными или стальными сварными (рис.2.6.12).

Рис.2.6.12. Стойка с электродвигателем: 1 – электродвигатель; 2 – редуктор; 3 – стойка; 4 – муфта; 5 – вал

Для улучшения работы вала мешалки устанавливают концевой подшипник (подпятник) или промежуточные подшипники в верхней части вала мешалки. Промежуточные подшипники устанавливают внутри стойки, вследствие чего высота ее значительно увеличивается (рис.2.6.13).

С точки зрения распределения нагрузок наиболее рациональны приводы с концевыми подшипниками, однако во многих случаях из-за коррозионного или абразивного действия среды их нельзя использовать. Нельзя их использовать и в полимерной среде.

Крутильные колебания вызывают разнос подшипников и воздействуют на сальник. Концевой подшипник устраняет крутильные колебания улучшая работу сальника и подшипников. Его применение необходимо при большой длине вала или высокой частоте его вращения.

Рис.2.6.13. Конструктивные схемы установки волов мешалок: а – с концевым подшипником; б – с одним промежуточным подшипником; 1 – вал мешалки; 2 – подшипник; 3 – втулка; 4 – стойка

Следует заметить, что перемешивание можно производить также путем барботажа сжатого воздуха или пара через реакционную среду. Преимуществом этого метода является простота и отсутствие электропривода, а недостатком - малая эффективность перемешивания.

Осуществляют перемешивание и путем циркуляции жидкости с помощью центробежных насосов. Для циркуляция применяют как погружные насосы, так и установленные отдельно от аппарата. Интенсивность перемешивания в данном случае оценивается кратностью циркуляции, т.е. отношением производительности насоса к объему реактора.