1 Состояние вопроса

Механические мешалки по конструкции весьма разнообразны, ниже будут рассмо­трены лишь некоторые распространенные типы мешалок.

Лопастные мешалки. Наиболее просты­ми по устройству являются мешалки с плос­кими лопастями из полосовой или угловой стали, установленными перпендикулярно или наклонно к направлению их движения.

Такая мешалка (рис. 1) состоит из шести пар лопастей 1, уста­новленных наклонно к горизонтальной плоскости, причем каждая пара лопастей расположена под прямым углом к соседней паре. Лопасти укреп­лены на валу 2 накладками 3 на болтах и на шпонках 4. Вертикальный вал мешалки внизу опирается на подпятник 5 и снабжен зубчатой пере­дачей 6, приводимой в движение от трансмиссии через ременную передачу.

Горизонтальные лопасти мешалок создают главным образом го­ризонтальные токи жидкости.

1-лопасти, 2-вал, 3-накладка, 4-шпонка, 5-подпятник, 6-зубчатая передача

Рисунок 1- Лопастная мешалка

Плоские лопасти мешалок, поверх­ность сопротивления которых перпендику­лярна направлению движения перемешивае­мой жидкости, не могут обеспечить хорошего перемешивания во всех слоях жидкости, так как создают в ней главным образом гори­зонтальные токи. Хотя частицы жидкости,, встречающиеся на пути движения лопасти, при ударах о лопасть будут отталкиваться от нее в различных направлениях (под дей­ствием возникающей при вращательном дви­жении центробежной силы, действующей в радиальном направлении, и силы тяжести, действующей по вертикали вниз), но возникающие при этом токи жидкости не будут интенсивными. При установке плоской лопасти под некоторым углом к направлению ее движения возникают также и вертикальные токи жидкости, направление которых зависит (рис. 2) от угла наклона лопасти.

1-больше 90º, 2- меньше 90° Рисунок 2 – угол наклона лопастей

При угле наклона 1, большем 90° (рис. 2), частицы жидкости, ударяясь о лопасть, отражаются после удара по направлению вверх; при угле наклона 2, меньшем 90° (рис. 2), наоборот, частицы жидкости после удара отражаются вниз.

Поэтому в тех случаях, когда при перемешивании необходимо взму­чивать со дна резервуара тяжелый осадок, лопасти устанавливают с углом наклона, большим 90°, и, наоборот, когда осадок находится в верхних слоях жидкости, для лучшего перемешивания устанавливают лопасти с углом наклона, меньшим 90°.

Снабдив мешалку несколькими парами лопастей, имеющими на­клон в разные стороны, можно создать перекрестные токи и таким обра­зом осуществить интенсивное перемешивание жидкости.

Иногда для той же цели на стенках аппарата устанавливают отра­жательные перегородки. Лопасти мешалок изготовляются, в зависимости от свойства перемешиваемой среды и условий работы мешалки, из раз­личных материалов: углеродистой и специальной стали, чугуна, дерева и др.

Лопастные мешалки вращаются с небольшой скоростью и делают 20—80 об/мин., но в определен – ШТ Ных условиях число оборотов их может быть уве – 2 личено. При наличии наклонных лопастей или отра­жательных перегородок они могут эффективно при­меняться для растворения, а также для суспендиро – вания некоторых веществ.

Лопастные мешалки отличаются простотой конструкции и сравнительно низкой стоимостью из­готовления.

Перемешивание вязких жидкостей проводят ленточными мешал­ками, которые при своем вращении очищают стенки реактора от налипаю­щей реакционной массы. Такая мешал­ка, установленная в автоклаве, изо­бражена на рисунок 3.

Рисунок 3- ленточная мешалка в автоклаве

Специальные мешалки. Кроме мешалок общего типа, имеются различные спе­циальные конструкции мешалок.

Разновидности ёмкостных мешалок

Ёмкостные мешалки делятся на вертикальные и боковые. Также бывают мешалки-эмульсификаторы и вакуумные мешалки.

Вертикальные мешалки

Вертикальные мешалки устанавливаются в ёмкость сверху. В целях предотвращения вовлечения перемешиваемого продукта в круговое движение, вертикальные мешалки монтируются либо эксцентрично к оси ёмкости, либо по центру с установкой отражательных перегородок. Принцип работы зависит от типа используемого пропеллера.

Боковые мешалки

Боковые мешалки устанавливаются в ёмкости сбоку в наклонном положении. Вращение ротора создает поток, направляющий продукт ко дну ёмкости, а затем к поверхности по стенке, противоположной мешалке. Искривлённое днище ёмкости способствует данному эффекту. Боковая мешалка монтируется децентрализованно, что стимулирует круговой поток. Таким образом, достигается полная гомогенизация перемешиваемого продукта.

Вакуумная мешалка

Вакуумная мешалка представляет собой герметичный сосуд с установленной центрально сверху или сбоку снизу мешалкой. Основной особенностью данных мешалок является высокое качество перемешивания.

Мешалка-эмульсификатор

Предназначена для изготовления кремов и паст, конструкция представляет собой герметичный сосуд с центрально сверху установленными двумя мешалками, причем вращаются они вокруг одной оси, но с различными скоростями. Внешняя мешалка низкоскоростная 10-60 об/мин для создание центробежного потока. Внутренняя мешалка высокоскоростная для гомогенизации среды. Наиболее современные на данный момент решения представляют собой комбинации вышеперечисленных решений.[6]

Смесители сыпучих материалов центробежного действия

Смешиваемый материал перемещается по внутренней поверхности конуса смесителя снизу по радиальной образующей под действием центробежных сил инерции. При перемещении внутри конуса материал встречает на своем пути лопасти, укрепленные внутри бункера смесителя. Таким образом, в аппарате создается интенсивная циркуляция сыпучего материала, способствующая его быстрому и тщательному смешиванию. Данная мешалка изображена на рисунке 4.

Рисунок 4 – Смеситель центробежного действия

Шнековые смесители

Могут быть периодического и непрерывного действия. Рабочий орган – шнек. Основным преимуществом является бережное перемещение продукта без нарушения целостности структуры кусочков. Транспортеры такой конструкции отличаются достаточно высокой производительностью. Продукт загружается через загрузочное отверстие, подхватывается лопастями шнека и перемешается к выгрузочному отверстию. Перемещение может производится как горизонтально, так и под углом к поверхности .

Рисунок 5 – Шнековый смеситель

Двух роторные смесители непрерывного действия

Предназначены для смешивания сыпучих материалов в потоке. В корпусе специальной формы установлены два вала с лопатками (роторами), придающими продукту одновременно вращательное и поступательное движение от входного к выходному патрубку. Смешивание происходит благодаря вращению валов навстречу друг другу.[10]

Рисунок 6 –Двух роторный смеситель непрерывного действия