Устройство для смешивания жидкостей Советский патент 1982 года по МПК B01F3/04 B01F7/16 B01F13/00 

1

Изобретение касается устройства для смешивания флюидов, а точнее газа с низковискозной жидкостью, которое находит применение в химической , фармацевтической и микробиологической промышленности.

Известно устройство для смешивания флюидов, а точнее газа с маловяЗг кой жидкостью, которое, состоит из цилиндрической вертикальной емкости со штуцерами для входа газа и жидкости и выхода газа и полученной смеси, расположенными на крышке и.дне емкости, и из отражательных перегородок (отбойных устройств, завихриfелей , волноломов), расположенных симметрически относительно оси емкости , равномерно по окружности. Каждая отражательная перегородка имеет две вертикальные пластинки, прикрепленные к нижней части вертикального стержня.

Верхний конец каждого стержня прикреплен подвижно к крышке с возможностью вертикального перемещения, поворота вокруг оси и застопоривания, Отношение между высотой перегородки и ее длиной больше 1;. 6 Недостатки известного устройства следующие. Циркуляционные потоки образуются только в зоне между мешалкой и нижней частью перегородок, которая занимает половину емкости и

10 в которой обеспечивается интенсивное конвекционное перемешивание, причем в остальной части емкости такое перемешивание не может быть осуществлено; непосредственно над .свободной поверхностью смеси образуются зоны застоя, .

Задачей изобретений является создание устройства для смешивания . флюидов, а точнее газа с маловязкой

20 жидкостью, которое обеспечивало бы образование постоянного и устойчивого циркулирующего потока и соответственно интенсивного конвекционного смешивания во всем объеме жидкости, которое имело бы надежную и экономичную в эксплуатации конструкцию.

Задача решается при помощи устройства, 8 котором отражательные перегородки, представляют собой вогнутые лопатки, которые повернуты своей вогнутой поверхностью к обтекающей их жидкости, а отношение высоты лопатки к ее длине в горизонтальной плоскости менее 1 - li : 2 1.

Предлагаемое устройство имеет надежную и экон/эмичную во время эксплуатации конструкцию; обеспечивает образование потока, циркулирую,щего во всем объеме смеси; при подаче газа в жидкость и. его барботирования в ней он выделяется только через центральную зону свободной поверхности жидкости; обеспечивает образование газожидкостной смеси при подаче газа в емкость единственно над свободной поверхностью жидкости, при этом содержание газа равно приблизительно 3% объема системы возду вода. . , На фиг. 1 показан вертикальный разрез устройства; на фиг. 2 - схем устройства, на которой показаны тра ектория циркулирующего потока , граница Л между восходящей и нисходящей частью этого потока и зона А, через которую выделяется газ при ег подаче в жидкость и в которой газ увлекается жидкостью при его подаче в пространство над ней; на фиг. 3 разрез А-А фиг. 1. Устройство состоит из цилийдрической емкости 1 , крышка 2 которой снабжена штуцером 9 для входа маловязкой жидкости и штуцером 10 для входа и выхода газа, а дно 6 - штуцером 11 для входа газа и штуцером 12 для выхода полученной смеси. По оси цилиндрической емкости 1 смонти рован центральный вал 3 с прикрепленной; к нему мешалкой t в непосредственной близости ко дну 6. К дну $ прикреплен и привод 5 мешалки 4. В верхней 1/3 части емкости 1 симметрично его оси и равномерно по окружности расположены направляющие вогнутые лопатки 7, закрепленные на вертикальных стержнях S. Каждый стер Жень подвижно смонтирован на крышке 2 с возможностью вертикального пере мещения, поворота около оси и застопоривания. Посредством стержней 8

лопатки 7 расположены на одном уров не и повернуты под одним и тем же углом около осей стержней 8, причем своей вогнутой поверхностью они повернуты к обтекающей их жидкости. Отношение высоты лопатки к ее длине в горизонтальной плоскрсти меньше 1 или Vi : ,

Лопатки 7 устанавливаются в рабочее положение непосредственно под уровнем наполнения жидкостью. Они повернуты под определенным углом f . Через штуцер 9 До определенного уровня подается маловязкая жидкость.

Включается привод 5 и посредством мешалки жидкость приводится во вращательное движение постепенно от слоев около мешалки до свободной поверхности. После того, как начнет

вращаться весь объем жидкости, образуется циркулирующий между мешалкой и свободной поверхностью жидкости поток, который состоит из двух вертикальных, винтообразно движущихся около вертикальной оси емкости 1 потоков - восходящий и низходящий |и два горизонтальных- - нижний и верхний потоки, имеющие течение по спирали, причем радиальная составляющая этого течения имеет направление от оси к стене емкости 1 - для нижнего потока и от стены к ос.и - для верхнего. Оба вертикальных потока разделены воображаемой концентрической, цилиндрической поверхностью 62 , причем низходящий поток ограничен этой поверхнос тьнз, а восходящий - этой же поверхностью и стеной емкости 1. Горизонтальные потоки ограничены: свободной поверхностью жидкости верхний, а нижний - дном 2. После этого посредством барботажной трубы 13 в слой жидкости под мешалкой А через штуцер 11 подается газ. Образующиеся пузырьки .газа увлекаются циркулирущим потоком и распределяются им в объеме жидкости. После насыщения газожидкостной смеси (для системы воздух-вода это насыщение наступает около 3 о6,% газа) начинается его выделение только через центральную часть (на фиг.2 обозначена буквой А). Выделившийся в пространство над газожидкой смесью газ отводится через штуцер 10. В случае прерывания подачи газа через штуцер 11 газожидкая смесь продолжает существовать, причем содержание газа в ней составляет приблизительно З- об.% для системы воздух-вода. Полное выделение газа из смеси осуществляется посредством поворота лопаток 7 под углом Ч, Готовая смесь выливается через штуцер 12. Устройство может работать и непрерывным способом. При этом через штуцер 9 постоянно подается маловяз кая жидкость, а через штуцер 12 отводится готовая смесь. Устройство может работать и при подаче газа в свободный объем над жидкостью - в верхнюю часть емкости 8 этом случае оно действует следующим образом. Лопатки 7 устанавливаются в рабочее положение непосредственно под уровнем наполнения жидкостью и повернуты под углом -С . Через штуцер 9 подается до определенного уровня маловязкая жидкость. Свободный объем над жидкостью запол няе:тся газом через штуцер 10, который остается открытым. Включается привод 5. Устанавливается цйркули рующий поток, после чего движущаяся в зоне А на фиг. 2 жидкость начинает увлекать за собой газ из свободного пространства над жидкостью в объем образующейся газожидкой смеси Содержание газа в этой смеси состав ляет около 3 об.% для системы возду вода. В случае прерывания подачи газа через штуцер 10, газожидкая смесь продолжает существовать, причем содержание газа в ней составляет около 3 о6,% для системы воздух-вода. Полное выделение газа из смеси осу66щестбляется посредством поворота попаток под соответствующим углом. Готовая смесь выливается через штуцер 12. Устройство может работать и непрерывным способом, причем через штуцер 1Ц9 постоянно подается маловязкая жидкость, а через штуцер 12 отводится готовая смесь. Формула изобретения Устройство для смешивания жидкостей , состоящее из цилиндрической вертикальной емкости, снабженной штуцерами для входа и выхода флюидов и смеси, мешалки , смонтированной по оси емкости, непосредственно над ее дном, и из отражательных перегородок, расположенных симметрично относительно оси емкости, равномерно по окружности и прикрепленных к вертикальным подвижно смонтированным на крышке, стержням,, с возможностью вертикального перемещения, поворота около их собственной оси и застопоривания, отличающееся тем, что отражательные перегородки представляют собой вогнутые лопатки, повернутые своей вогнутой частью навстречу обтекающей их жидкости, а отношение высоты каждой лопатки к ее длине в горизонтальной плоскости меньше единицы. Признано изобретением по результатам экспертизы, осуществленной Институтом изобретений и рационалйзаций Народной Республики Болгарии.

Ул

70

6

4 tb

Ф&2.