Механический пеногаситель Советский патент 1983 года по МПК B01D19/02 

со о к1

со

. Изобретение отнссится к механическому оборудованию для ведения технологических процессов в химической, медицинской и других смежных отрасляхпромышленности сопровождающихся обильнвда образованием пены, требующей дальнейшего разрушения, а точнее к механическим устройствам для непрерывного разрушения пены в аппаратах

Известно устройство для механического разрушения пены в аппаратах выполненное в виде многоярусно укреленных на полом-валу конических jaрелок с радиальными ребрами.Межтарелочное пространство связано с внутренней полостью вала посредство отверстий l .

Однако для эффективного разрушения пены. Центробежными устройствами необходимо, чтобы линейные скорости рабочих органов (например, тарелок с ребрами) превышали 15-18 м/с. Для достижения этих скоростей при небольших числах оборотовэлектропривода надо увеличивать диаметр тарелки. Например, при об/мин (скорость вращения ) и V 15 м/с диаметр равен 1 м. Но увеличение диаметра тарелок ведет к увеличению габаритов .и массы Устройства, что ограничивает область его применение Только для аппаратов большой емкости) и увеличивает энергозатраты.

Известен также центробежный пеногаситель, додержащий вращающийся полый вал, укрепленные на нем камер и конические тарелки с радиальными ребрами, размещенными внутри камеры. Последняя образована двумя, сое- диненными между собой конусами и имеет в нижней части отверстие для прохода газа и пены. Над отверстием расположены неподвижные ребра. Вал пеногасителя приводится во вращение от электропривода 2 ,

Недостатками устройства являются йначитель)Е1ая потребляемая мседность и невысокая эффективность пеноггииения. При попадании пены вовнутрь каиеры она закручивается тарелками и разбивается о неподвижные ребра. Пена попавшая в пространство между внутренней стенкой камеры и коническими тарелками, еще более закручивается в направлении вращения и по мере накопления входит в межреберные зоны тарелок. Пена входит в рабочие, зоны по касателной (тангенциально), вследствие чего не возникает необходимый для эффективного пеноразрушенйя удар ревер тарелок о пену. Кроме того,вращение Камеры, частично заполненной продуктом, йедет к увеличению.потреляемой мощности и повышению требоваНИИ по динамической балансировке усройства. . ,

Наиболее близким к изобретению п технический сущности и достигаемому результату является механический пеногаситель, включающий цилиндрических кожух пакет конических таре лок, установленный на вертикальном перфорирсванныом валу, внутренняя полость которого сообгцается с межтарелочными o6beMaMHt3ji

Недостаток известного механического пеногасителя заключается в том/ что межтарелочные пространства неравномерно по высоте вала участвуют в разрушении потока пены, поступающего, в зазор между тарелками и кожухом, что ведет к уменьшению эффективности работы в целом и, следовательно, всего пеногаситсзля. Так как проходные сечения всех меж тарелочных пространств одинаковы то следовательно, одинаковы и Пото ки газа через них. Но газ увлекает за собой пену и первая ее порция поступает в самое нижнее межтарелочное пространство, где часть пены разрушается радиальными ребрами, а оставшаяся часть движется , в зазоре между кожухом и тарелками к верхним межтарелочным пространствам. Капли жидкости,образующиеся при разрушении пены, отлетают, к внутренней стенке кожуха и гидродинамически разрушают часть подни-. мающейся вверх пены. Таким образом, пена, поступающая в верхние межтарелочные пространства, частично разрушается при ее прохождении мимо нижележащих пространств. Наибольшую нагрузку по разрушению пены несет самое нижнее межтарелочное

пространство, а наименьшую - самое верхнее. Такое неравномерное долевое участие всех тарелок в npow

цессе разрушения пены ведет к перегрузке нижнего межтарелочного пространства и недогрузке верхнего, Скорость вращения и диаметр конических тарелок цен тробежного пеногасителя

выбираютсяиз расчета разрушения п6.тока пены определенной стойкости при условии равенства потоков пены, поступающих во все межтарелочные полости. Но такое условие не соблюдается, если пакет тарелок вращается внутри цилиндрического кожуха. Необходимость же установки пеногасителей в кожухе бывает вызвана условиями общей компоновки аппарата, которая может ограничить местонахождение пеногасителей не внутри аппарата,а, например, в выносных емкостях. Таким образом, нижнее пространство работает в нерасчетном режиме и может справляться с разрушением пены, которое будет ниже расчетного, чем при равнозвачной работе всех межтарелочных щэостранствг из-за повышения плотHoctH концентрированного потока пены. У механического пеногасителя yi HbiaaeT.cH эффективность пеногашения и/ следовательно, производитель ность. Целью изобретения является увели чение производительности пеногасите ля при неизменных габаритах пакета тарелок за счет оптимального расгфе деления потока пены в межтарелочные пространства по высоте вала. Поставленная цель достигается тем, что в механическом пеногасител включающем кожух, пакет конических т арелок на валу, тapeлJtи размещены .... с переменным шагом, увеличивающимся JC :нижнему концу вала в 1,5-6 раз/ а площадь перфорации вала в каждом межтарелочном объеме обратно пропЬр циональна шагу. Одним из основных факторов, хара теризующих производительность механического пеногасителя, является его способность эффективно разрушать пену различной стойкости при постоянном расходе аэрирующего газа Чем выше стойкость пены и ее плотность, тем труднее ее разрушить. Для конкретного расхода газа существует такая величина (предельная) стойкости,пены,которую пено- гаситель разрушить полностью не может, и она начинает выходить из аппарата. Но если уменьшить рас- ход газа через межтарелочные пространства- (уменьшить -скорость поступления пены в пространстве), то пено гаситель начнет разрушать пену предельной стойкости. Эта предпосылка и положена в основу обеспечения пов шения производитеньности предлагаемого устройства. Поскольку при наличии кожуха, охватыюваадего пакет тарелок, наиболее нагружено .нижнее межтарелочное пространство, то предусмотрено снижение скорости входа пены в него за счет увеличения площади проходного сечения между тарей и уменьшения площади перфорации на валу. Так как общий расход Газа через пеногаситель остается не изменным, то увеличивается скорость входа пены в верхние межтарелочные п|ростраснтва. Но пена, постуйа-ющая к верхним пространствам узкий кольцевой зазор между кожухом и тарелкой уже сильно разрушена кап лями ,жидкости, отлетающими от ребер самого нижнего пространства, и плвт ность ее меньше, чем у пены, поступающей из аппарата в нижней тарелке А раз меньше плотность, т.е. стойкость пены, то даже при увеличив шейся ее скорости входа в межтарелочное пространство, пеногаситель эффективно ее разрушает. Следовател но, предлагаемый пеногаситель способен разрушать пену большой стойкости, а это равнозначно увеличению его производительности. Чем больше стойкость пены в аппарате, тем меньше должна быть скорость входа пены в нижнее пространство, тем большее должно быть увеличение шага, установки тарелок на вашу к нижнему торцу вала. Величина переменного шага тарелок пропорциональна увеличению стойкости пены, а плоЬадь перфорации вала в каждом межтарелочном объеме обратно пропорциональна шагу. В течение всего технологического процесса выращивания аэробных культур происходит изменение ртойкости пены, образующейся при барботировании культуральной жидкости. Каждая культура характеризуется своим интервалом колебаний стойкости пены. Наименьшее увеличение стойкости (в 1,5 раза) происходит при культивировании Вас. lie heniformis, а наибольшее (в 6 раз) - у Вас. thu- rlngiensis var.dendrofimus. Следовательно, для успешного разрушения максимальной стойкости первой культуры необходимо, чтобы расстояние между двумя нижними тарелками :, превышало расстояние между двумя верхними тарелками в 1,5, а для второй культуры в 6 раз. При этом скорость входа пены в нижнее пространство снизится до величины, обратно пропорциональной шагу, при которой пеногаситель успешно будет ее разрушать. На чертеже приведено устройство, продольный разрез. Пеногаситель установлен в аппаратуре 1 внутри цилиндрического кожуха 2. Перфорированный полый вал 3 установлен соосно с кожухом, связан через муфту с электроприводом и содержит набор концентричных втулок 4 с отверстиями 5 и верхнюю втулку б, на которой установлено торцовое уплотнение 7. Полость 8 для прохода аэрируемого газа образована кольцевым зазором между втулками 4 и б и валом 3. Между втулками установлены конические тарелки 9 ,с радиальными ребрами 10. Поджатие торцового уплотнения 7 к плоскости 11 аппарата и всего пакета тарелок обеспечивается цилиндром 12, скрепленным с нижним торцом вала 3 при помощи винта 13. Расстояние мезкду тарелками 9, т.е. шаг тарелок,. Увеличивается к нижнему концу вала 3, диаметр отверстмй 5 во втулках 4, наоборот, увеличивается к нижнему концу йала и обратно пропорционален величине шага. Механический пеногаситель работает следующшл образом. .

МЕХАНИЧЕСКИЙ ПЕНОГДаИТЕЛЬ, содеожащий цилиндрический кожух.пакет конических тарелок, установленный на вертикальном перфорированном ряду, внутренняя полость которого сообщается с межтарелочными объемами, отличающийся тем, что, с целью увеличения производительности пеногасителя при неизменном габарите пакета тарелок за счет оптимального распределения потока ,пены в межтарелочных объемах, тарелки размещены с переменным шагом, увеличивающимся к нижнему концу вала в 1,5-6 раза, а площадь перфорации вала в каждом межтарелочном i объеме обратно пропорциональна шагу. (Я