3 КЛАССИФИКАЦИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ ЭМУЛЬГАТОРОВ

Существует множество различных типов механических эмульгаторов. Для осуществления качественного и быстрого анализа существующих типов аппаратов предварительно следует провести классификацию механических эмульгаторов.

Классификация механических эмульгаторов представлена на рисунке 9.

3.1 Вертикальные аппараты

Вертикальные цилиндрические аппараты являются наиболее распространенным видом аппаратов, применяемых в химическом машиностроении. Они стандартизованы и выпускаются серийно. Характерные особенности вертикальных аппаратов следующие:

а) аппарат комплектуется одним приводом, устанавливаемым на его крышке таким образом, чтобы ось выходного вала мотор-редуктора совпадала с осью вала мешалки, а ось вала мешалки совпадала с осью корпуса аппарата;

б) аппарат может иметь на одном валу одну, две и более мешалок;

в) аппарат может изготавливаться как без внутренних, так и с внутренними устройствами.

Каждый тип аппаратов может быть разделен на аппараты: гладкостенные; с отражательными перегородками; секционные и аппараты с центральной циркуляционной трубой.

3.1.1 Типовые стальные вертикальные аппараты.

В настоящее время в соответствии с ГОСТ 20680—75 химическим машиностроением могут быть изготовлены аппараты следующих десяти типов:

• с эллиптическим днищем и эллиптической отъемной крышкой (тип 0);

• с неразъемным корпусом и эллиптическим днищем и крышкой (тип 1);

• с коническим отбортованным днищем, углом при вершине корпуса 90° н эллиптической отъемной крышкой (тип 2);

• с неразъемным корпусом с коническим отбортованным днищем, углом при вершине конуса 90° и эллиптической крышкой (тип 3);

• с эллиптическим днищем и плоской отъемной крышкой (тип 4);

• с неразъемным корпусом, с эллиптическим днищем U плоской крышкой (тип 5);

• с коническим неотбортованным днищем, углом при вершине конуса 120° и плоской крышкой (тип 6);

• с неразъемным корпусом, коническим неотбортованным днищем, углом при вершине конуса 120° и плоской крышкой (тип 7);

• с плоским днищем и плоской отъемной крышкой (тип 8);

• с неразъемным корпусом, плоским днищем и крышкой (тип 9).

3.1.2 Гуммированные аппараты.

Типовые вертикальные гуммированные аппараты поставляются с отъемной эллиптической крышкой и приварным эллиптическим днищем, с отъемной плоской крышкой и приварным плоским днищем и с отъемной эллиптической крышкой и приварным коническим днищем.

Пример типовых вертикальных гуммированных механических эмульгаторов приведен в таблице 1.

Таблица 1 – Типовые вертикальные гуммированные механические эмульгаторы

Эскиз аппарата	Исполнение	Конструкционные особенности аппарата
	0023	С эллиптическим днищем и отъемной эллиптической крышкой (тип 00), без теплообменных поверхностей, с открытой турбин ной мешалкой и четырьмя отражательными перегородками (тип 23)
	0123	С эллиптическим днищем и отъемной эллиптической крышкой с гладкостенной рубашкой (тип 01), с открытой турбин ной мешалкой и четырьмя отражательными перегородками (тип 23) и трубой передавливания

Продолжение таблицы 1

9023

Гладкостенный с приварными плоскими крышкой и днищем (тип 90), с открытой турбинной мешалкой и четырьмя отражательными перегородками (тип 23)

3.1.3 Гладкостенный аппарат

Представляет собой конструкцию, в которой внутренние неподвижные устройства или отсутствуют, или их воздействие на поток перемешиваемой жидкости незначительно. Основной особенностью работы аппаратов такого типа является наличие в них воронки с поверхностью, вызванной воздействием центробежных сил на перемешиваемую жидкость.

Гладкостенный механический эмульгатор представлен на рисунке 10.

Рисунок 1 – Классификация механических эмульгаторов жидких диэлектриков

1 — корпус; 2 — труба передавливания; 3 — мешалка; 4 — вал; 5, 9 — подшипник; 6 — стойка; 7 — мотор-редуктор; 8 — муфта

Рисунок 2 - Гладкостенный сварной аппарат с якорной мешалкой

3.1.4 Аппарат с отражательными перегородками.

Представляет собой конструкцию, аналогичную гладкостенному аппарату, но отличающуюся от последнего наличием, как правило четырех отражательных перегородок шириной примерно 0,12D.

Использование перегородок позволяет ликвидировать воронку и преобразовать вращательное движение жидкости в осевое (аксиальное).

3.1.5 Секционные аппараты.

Представляют собой конструкцию, аналогичную гладкостенным аппаратам или аппаратам, с отражательными перегородками и отличающуюся от последних наличием нескольких последовательно расположенных секций (рисунок 11).

3.1.6 Аппараты с центральной циркуляционной трубой.

Представляют собой гладкостенный аппарат, соосно с внутренним диаметром которого расположена центральная циркуляционная труба, внутри которой установлена мешалка, обеспечивающая осевую циркуляцию перемешиваемой жидкости.

3.1.7 Эмалированные аппараты.

Предназначены для работы с кислыми, щелочными или кисло-щелочными средами. Они выпускаются с эмалевыми покрытиями высшего, первого, второго и третьего классов. Аппараты с эмалевым покрытием высшего класса предназначены для работы с особо агрессивными органическими и неорганическими кислотами и их солями любых концентраций, а также в щелочных средах при рН³12. В аппаратах с эмалевым покрытием первого и второго классов могут перемешиваться кислоты и щелочи при рН £12. Аппараты с эмалевыми покрытиями третьего класса предназначены для перемешивания нейтральных и слабоагрессивных сред.

1 – спускной клапан; 2- съемная рубашка; 3 - кор­пус; 4- мешалка; S - при­вод

Рисунок 3 - Аппарат чугун­ный эмалированный

3.1.8 Аппараты из титана.

Для производств с высоко агрессивными средами изготавливаются аппараты из титана ВТ 1-0 и сплава ХН65МВ, предназначенные для работы со средой от минус 30 до плюс 250° С. При этом условные избыточные давления в корпусе аппарата, в гладкостенной рубашке или змеевике соответственно не должны превышать 0,4; 0,6 и 1,6 МПа. Аппараты предназначены для перемешивания сред плотностью до 1500 кг/м³ и динамической вязкостью до 0,5 Па/с (500 сП). Аппараты с гладкой отъемной рубашкой (исполнения 1403 н 1423) допускаются использовать для работы под вакуумом (с остаточным давлением в корпусе аппарата не менее 20 мм рт. ст.).

Таблица 2 - Типы аппаратов из титана и сплава ХН65 MB

Эскиз аппарата	Исполнение	Конструкционные особенности аппарата
	0033	Гладкостенный с отъемной эллиптической крышкой и приварным эллиптическим днищем со встроенным в аппарат змеевиком и открытой турбинной мешалкой (левая часть рисунка)
	1023	С четырьмя отражательными перегородками с приварными эллиптическим крышкой и днищем, без теплообменных устройств и лопастной мешалкой (правая часть рисунка)
	9003 9023	Гладкостенный с приварными эллиптическими крышкой и днищем без теплообменных устройств и открытой турбинной мешалкой (левая часть рисунка) С четырьмя отражательными перегородками с приварными эллиптическим крышкой и днищем, без теплообменных устройств и лопастной мешалкой (правая часть рисунка)

2. Горизонтальные аппараты

Под горизонтальным аппаратом понимается аппарат для перемешивания жидких сред, ось корпуса которого расположена горизонтально. Горизонтальные аппараты применяются с целью: уменьшения общей высоты аппарата, повышения виброустойчивости валов перемешивающих устройств; улучшения условий суспендирования и т. д.

Пример горизонтального аппарата приведен на рисунке 12.

/ — корпус аппарата; 2 — опоры; 3 — перегородки: 4 - мо­тор-редуктор

Рисунок 12 - Горизонтальный четырехприводный аппарат

3. Переносные перемешивающие устройства

В комбинации с тем или иным открытым сосудом образуют аппарат для перемешивания жидких сред. Промышленностью серийно выпускаются переносные перемешивающие устройства двух типов восьми исполнений, которые могут быть использованы для перемешивания жидких сред в аппаратах объемом 0,1—10 м³.

а- на­клонно на корпусе аппарата; б- наклонно на вспомога­тельной конструкции; в- вертикально на вспомогатель­ной конструкции

Рисунок 13 – Схема крепления переносных эмульгаторов:

4. Аппараты по типу мешалки.

Мешалки являются одним из основных элементов аппарата для перемешивания жидких сред. Они предназначены для передачи меха­нической энергии от динамических элементов аппарата к перемешивае­мой среде. ГОСТом 20680—75 регламентируется 12 типов мешалок.

Все применяемые мешалки условно могут быть разделены на быстро­ходные и тихоходные. Под быстроходными понимаются мешалки, ис­пользуемые для перемешивания жидких сред преимущественно при турбулентном и переходном режимах движения жидкости; под тихо­ходными — при ламинарном режиме движения жидкости.

Для смешения эмульсий жидкость-жидкость применяют в основном быстроходные мешалки, следовательно рассмотрим их более подробно.

Наиболее часто в химическом машино­строении применяются быстроходные мешалки. Их можно разделить на мешалки, лопасти которых перпендикулярны плоскости вращения (лопастная, клетьевая, открытая и закрытая турбинные), и мешалки, лопасти которых образуют постоянный или переменный угол наклона с плоскостью вращения.

Быстроходные мешалки могут использоваться в гладкостенных аппаратах, а также в аппаратах, оборудованных различными внутрен­ними устройствами. Помимо этого, мешалки с наклонными лопастями могут использоваться в аппаратах с циркуляционной трубой.

Трехлопастная мешалка (рисунок 14) представляет собой кон­струкцию, состоящую из втулки с внутренним диаметром d, к наруж­ному диаметру d_BT которой приварены три плоские лопатки под углом 24° к плоскости вращения мешалки

Винтовая мешалка с постоянным шагом р винтовой линии (рисунок 15) представляет собой втулку с наружным диаметром d_BT и внутренним диаметром d. К наружной поверхности втулки под углом 120° одна к другой приварены три плоские лопасти шириной h. При этом угол наклона b лопастей на диаметре d_BT больше угла наклона a на диаметре d_M, причем tg b = tg a (d_M / d_BT), a tg a = p / p. От диаметра d_BT до диаметра d_M угол b изменяется при сохранении равенства р = const. Винтовые мешалки кроме описанной бывают следующих видов: винтовая мешалка с крыловидным профилем лопасти (рисунок 18), винтовая мешалка с постоянной толщиной лопасти.

Рисунок 14 – Трехлопастная мешалка

Рисунок 15 - Винтовая мешалка с постоянным шагом винтовой линии

Турбинные открытые мешалки (рисунок 16) представляют собой конструкцию, состоящую из цилиндрической втулки с внутренним d и наружным d_BT диаметрами, на периферии которой установлен кольце­вой диск, несущий на себе шесть плоских лопа­стей, равномерно расположенных по его окружности.

Турбинные закрытые мешалки в отличие от открытых имеют плоские лопасти конической формы с углом при вершине 22° 30'. Ло­пасти с обеих сторон закрыты коническими дисками (рисунок 17).

Клетьевые мешалки (рисунок 18) представляют собой цилиндри­ческую втулку, к наружной поверхности которой приварены четыре фигурные лопасти 4, скрепленные бандажами 1 и 3. К внутренней поверхности бандажей приварены две плоские лопасти 2, расположенные равномерно по окружности между фигурными лопастями.

Лопастные эмалированные мешалки представляют собой кон­струкцию, состоящую из вала и полых лопастей, приваренных к валу таким образом, чтобы внутренние полости этих лопастей сообщались между собой. Все поверхности вала и лопастей покрывают стеклоэмалью. Эмалированные мешалки могут устанавливаться в гладкостенных эмалированных аппаратах или в аппаратах с отражательными перего­родками. Эмалированные отражательные перегородки представляют собой четыре плоские трубы, закрепленные на патрубках в крышке ап­парата.

Рисунок 16 - Открытая турбинная мешалка: а — неразъемная; б разъемная

Рисунок 17 - Закрытая турбинная мешалка

Рисунок 18 - Клетьевая мешалка