CS246731B1

CS246731B1 - Liquid-gas mixing device

Info

Publication number: CS246731B1
Application number: CS651784A
Authority: CS
Inventors: Vladimir Masak; Petr Svoboda
Original assignee: Vladimir Masak; Petr Svoboda
Priority date: 1984-08-30
Filing date: 1984-08-30
Publication date: 1986-11-13

Abstract

Směšovač kapalina — plyn spočívající v tom, že sestává z jedné nebo více mezikruhových kapalinových trysek v tělese o roztečných kružnicích se společnou osou, jež je rovněž osou nejméně jednoho resonátoru tvaru trubice s břity kruhového tvaru o průměru, který je roven průměru roztečné kružnice nebo kružnic mezikruhové kapalinové trysky nebo mezikruhových kapalinových trysek, kterýžto resonátor je umístěn uvnitř směšovací komory, přičemž dále obsahuje nejméně dva systémy přívodů plynu, uspořádaných soustředně okolo osy, přičemž jeden z přívodů plynu je vyústěn uvnitř plochy vymezené roztečnou kružnicí mezikruhové kapalinové trysky a ostatní přívody plynu jsou vyústěny uvnitř plochy vymezené roztečnou kružnicí o menším průměru a roztečnou kružnicí o větším průměru mezikruhových zbývajících kapalinových trysek. Zařízení podle vynálezu lze použít v poloprovozním a průmyslovém měřítku jako směšovač kapalina — plyn všude tam, kde je při této operaci rozptýlení plynu v kapalině nutné velké mezifázové rozhraní, stálé rozrušování tohoto rozhraní, případně tlak a teplota, ale i v případech pouhé aerace či napěňování.A liquid-gas mixer consisting of one or more inter-circular liquid nozzles in a body with pitch circles with a common axis, which is also the axis of at least one resonator in the form of a tube with circular edges of a diameter equal to the diameter of the pitch circle or circles of the inter-circular liquid nozzle or inter-circular liquid nozzles, which resonator is located inside the mixing chamber, further comprising at least two systems of gas inlets arranged concentrically around the axis, one of the gas inlets opening inside the area defined by the pitch circle of the inter-circular liquid nozzle and the other gas inlets opening inside the area defined by the pitch circle of a smaller diameter and the pitch circle of a larger diameter of the remaining inter-circular liquid nozzles. The device according to the invention can be used on a pilot and industrial scale as a liquid-gas mixer wherever a large interphase interface, constant disruption of this interface, and possibly pressure and temperature are required during this operation of dispersing gas in a liquid, but also in cases of mere aeration or foaming.

Description

Zařízení podle vynálezu lze použít v poloprovozním a průmyslovém měřítku jako směšovač kapalina — plyn všude tam, kde je při této operaci rozptýlení plynu v kapalině nutné velké mezifázové rozhraní, stálé rozrušování tohoto rozhraní, případně tlak a teplota, ale i v případech pouhé aerace či napěňování.The device according to the invention can be used on a pilot and industrial scale as a liquid-gas mixer wherever a large interfacial interface, constant disruption of this interface, possibly pressure and temperature, but also aeration or foaming is required in this operation. .

Vynález se týká směšovače kapalina — plyn v laboratorní a průmyslové praxi.The invention relates to a liquid-gas mixer in laboratory and industrial practice.

V operacích za účasti plynů a kapalin závisí výsledek, ale i průběh operace nejenom na druhu reakčních složek, tj. na druhu kapalin, plynů, podmínkách reakce, například teplotě a tlaku, ale i na způsobu, jakým jsou plyn či plyny vpravovány do kapaliny či směsi kapalin, nebo obráceně, jakým způsobem je kapalina v plynu rozptylována.In operations involving gases and liquids, the outcome and the course of the operation depend not only on the type of reactants, i.e. the type of liquids, gases, reaction conditions such as temperature and pressure, but also on the way the gas or gases are introduced into the liquid or gases. mixtures of liquids, or vice versa, how the liquid is dispersed in the gas.

Je snahou, aby v průběhu některých operací byla styčná plocha, tzv. fázové rozhraní, mezi kapalinou a plynem co největší a přitom, aby se toto rozhraní neustále obnovovalo, tj., aby se v průběhu reakce stýkal stále dosud nezreagovaný plyn a nezreagovaná kapalina. Jinými slovy, je třeba dosáhnout co nejdokonalejšího rozptýlení jedné reakční složky v druhé, přičemž i za tohoto rozptýlení je nutno obě reakční složky míchat. K tomuto rozptýlení a míchání je třeba určitého množství energie.It is an effort that during some operations the interface, the so-called phase interface, between the liquid and the gas should be as large as possible while keeping the interface constantly renewed, i.e. unreacted gas and unreacted liquid still meet during the reaction. In other words, it is necessary to achieve the best possible dispersion of one reactant in the other, and even in this dispersion, the two reactants need to be mixed. Some energy is required to dissipate and mix.

Z hlediska minimalizace této energie a dokonalosti rozptýlení jedné složky v druhé a jednoduchosti zařízení patří k nejméně náročným zařízením ejektor, jinak Venturiho trubice, která přisává plynnou složku reakce prouděním kapalné složky tryskou. Účinnost ejektoru je přitom chápána nejen jako dosažení co největšího množství přisávaného plynu na jednotku proteklého množství kapaliny při minimalizaci spotřebované energie nutné k jejímu urychlení a protlačení tryskou, tj. účinnost mechanickou, ale je sledována účinnost, která závisí např. na velikosti vznikajících bublin, obnovování jejich reakčního povrchu, na průchodu bublin prostorem s kapalinou atp.In terms of minimizing this energy and perfecting the dispersion of one component in the other and the simplicity of the device, the ejector, otherwise the Venturi tube, which sucks the gaseous component of the reaction by flowing the liquid component through the nozzle, is one of the least demanding devices. Ejector efficiency is understood not only as achieving the maximum amount of sucked gas per unit of fluid flow while minimizing the energy consumed to accelerate and push it through the nozzle, ie mechanical efficiency, but the efficiency is monitored, which depends eg on the size of bubbles their reaction surface, the passage of bubbles through the liquid space, etc.

V literatuře (např. Hibš Miroslav: Proudové přístroje, SNTL 1981, Praha) je uváděno, že přisávání plynu proudící kapalinou je způsobováno vznikem směšovacích vírů, které jako by zahalovaly plyn na rozhraní proudu kapaliny vycházející z trysky a plynu.The literature (eg Hibš Miroslav: Flow Instruments, SNTL 1981, Prague) states that the suction of gas by the flowing liquid is caused by the formation of mixing vortices which seem to envelop the gas at the interface of the liquid flow coming from the nozzle and the gas.

V patentové literatuře je uváděna řada způsobů, jimiž lze dosáhnout zvýšení počtu a účinnosti směšovacích vírů a tím zvýšení mechanické účinnosti ejektoru. Všechny tyto způsoby přinášejí dosud nevýznamné zvýšení takto chápané účinnosti.The patent literature discloses a number of ways in which the number and efficiency of mixing vortices can be increased and thus the mechanical efficiency of the ejector can be increased. All of these methods bring about an insignificant increase in the efficiency thus understood.

Jako zdroj ultrazvuku jsou dosud převážně používána zařízení využívající piezoelektrický jev, u nichž však lze dosáhnout jen omezeného výkonu, ale jsou známy zdroje mechanické či hydrodynamické, u nichž toto omezení neplatí.To date, devices employing piezoelectric phenomena have been used predominantly as a source of ultrasound, but only limited power can be achieved, but mechanical or hydrodynamic sources are known which do not have this limitation.

Jedním z nejmohutnějších zdrojů ultrazvuku s vysokou účinností je hydrodynamický generátor s prstencovou tryskou a trubkovým resonátorem (čs. pat. č. 89 508: Emulgační zařízení na způsob kapalinové píšťaly).One of the most powerful sources of ultrasound with high efficiency is a hydrodynamic generator with an annular nozzle and a tubular resonator (US Pat. No. 89,508: Emulsifier in the form of a liquid whistle).

Zařízení podle vynálezu navazuje na výše zmíněné poznatky, vhodně je spojuje v jedno jediné jednoduché zařízení, přičemž dosahuje násobného účinku.The device according to the invention builds on the above-mentioned findings, suitably joining them into one single simple device, while achieving a multiplier effect.

Podstatou zařízení podle vynálezu je to, že obsahuje jednu nebo více mezikruhových kapalinových trysek v jednom tělese o roztečných kružnicích, které mají společnou osu. Tato osa je i společnou osou nejméně jednoho resonátoru tvaru trubice s břity kruhového tvaru o průměru, který je roven průměru roztečné kružnice, či kružnic mezikruhové kapalinové trysky, či mezikruhových kapalinových trysek, kterýžto resonátor je umístěn uvnitř směšovací komory. Dále obsahuje alespoň dva systémy přívodů plynu, které jsou rozmístěny soustředně okolo zmíněné osy mezikruhových kapalinových trysek. Jeden z přívodů plynu je přitom vyústěn uvnitř plochy, vymezené roztečnou kružnicí nejmenší z mezikruhových kapalinových trysek a ostatní přívody plynu jsou vždy vyústěny v ploše vymezené roztečnou kružnicí mezikruhové kapalinové trysky s větším průměrem a roztečnou kružnicí mezikruhové kapalinové trysky s menším průměrem.The principle of the device according to the invention is that it comprises one or more inter-ring liquid nozzles in a single pitch circle body having a common axis. This axis is also the common axis of the at least one tube-shaped resonator with circular-shaped blades having a diameter equal to the diameter of the pitch circle or circle of the liquid ring nozzle or of the liquid ring nozzles, which resonator is located inside the mixing chamber. It further comprises at least two gas supply systems which are disposed concentrically around said axis of the annular fluid nozzles. In this case, one of the gas inlets is located inside the area defined by the pitch circle of the smallest of the annular liquid nozzles, and the other gas inlets are always in the area defined by the pitch circle of the larger diameter and smaller circle diameter of the annular liquid nozzle.

Jestliže je mezikruhových kapalinových trysek více, může být největší z nich uzpůsobena tak, že její větší průměr je shodný s vnitřním průměrem směšovací komory.If there are more intercircular fluid nozzles, the largest of them may be adapted such that its larger diameter coincides with the internal diameter of the mixing chamber.

Mezikruhové kapalinové trysky a přívody plynu jsou přitom uzpůsobeny tak, že jsou si rovny jejich plochy průřezu nebo· vždy ty, které jsou vzdálenější od osy, tj. mají větší průměr, mají plochu průřezu větší než ty, které jsou ose blíže, tedy mají průměr menší.In this case, the annular liquid nozzles and the gas inlets are arranged in such a way that their cross-sectional areas are equal, or always those which are more distant from the axis, i.e. have a larger diameter, have a cross-sectional area larger than those closer to the axis. smaller.

Plocha průřezu daná vnitřním průměrem resonátoru je přitom rovna nebo je nanejvýš 5krát menší než plocha průřezu daného vnějším průměrem resonátoru menšího a vnitřním průměrem resonátoru většího, resp. plocha průřezu daného vnějším průměrem resonátoru a vnitřním průměrem směšovací komory.The cross-sectional area given by the inner diameter of the resonator is equal to or at most 5 times smaller than the cross-sectional area given by the outer diameter of the resonator smaller and the inner diameter of the larger resonator, respectively. the cross-sectional area given by the outer diameter of the resonator and the inner diameter of the mixing chamber.

Délka směšovací komory je přitom rovna, nebo je větší než délka delšího z resonátorů. Směšovací komora může být přitom provedena bud z plného materiálu, nebo může být opatřena dírami kruhového nebo jiného tvaru.The length of the mixing chamber is equal to or greater than the length of the longer of the resonators. The mixing chamber can either be made of solid material or be provided with holes of a circular or other shape.

Resonátor přitom může být upevněn bud do stěny směšovací komory, nebo prostřednictvím objímek nasazených na táhla, do tělesa zařízení.In this case, the resonator can be fixed either to the wall of the mixing chamber or to the body of the device by means of sleeves mounted on the rods.

Směšovací komora, do jejíž stěny je upevněn resonátor, je přitom posuvná vůči tělesu zařízení, v němž jsou vytvořeny mezikruhové kapalinové trysky, a to bud prostřednictvím závitu vytvořeného na tělese a směšovací komoře, nebo prostřednictvím systému přítažných a odtlačných šroubů. Válcové vedení v obou případech zajišťuje osový posun směšovací komory a tím i resonátoru.The mixing chamber, to whose wall the resonator is fixed, is movable relative to the body of the device in which the annular liquid nozzles are formed, either by means of a thread formed on the body and the mixing chamber, or by a system of tensioning and pushing screws. In both cases the cylindrical guide ensures the axial displacement of the mixing chamber and thus of the resonator.

Zařízením podle vynálezu se dosahuje kumulací řady účinků konstrukčně a výrobně jednoduchých prostředků vysoké mechanic248731 ké účinnosti, ale i účinného obnovování povrchu bublin, jejich zmenšování atp.By the device according to the invention, a high mechanical efficiency as well as an effective surface renewal of the bubbles, their reduction, etc. are achieved by the accumulation of many effects of simple and simple means of construction.

Použitím mezikruhové kapalinové trysky se zvětší podstatně plocha úplavu proudu kapalíny, přičemž se tento úplav stýká s plynem ve velké ploše. Proud kapaliny naráží na břity resonátoru, vytváří ultrazvukové kmity a resonátor, již jako disperze kapalina — plyn, omývá. Ultrazvuk zintenzivňuje vznik směšovacích vírů, jak přímým účinkem na proud kapaliny, která ho omývá, tak zprostředkovaně svým účinkem na materiál celého zařízení a tedy též na mezikruhovou kapalinovou trysku, ale i kapalinu a plyn před jejich výstupem z mezikruhové kapalinové trysky. Vlivem ultrazvuku se zvyšuje množství přisávaného plynu na jednotku množství proteklé kapaliny, zmenšuje se velikost vznikajících bublin a zvyšuje se jejich počet, čímž mnohonásobně roste plocha mezifázového rozhraní. Zároveň ultrazvuk, jak v plynu, tak v kapalině, jak sám o sobě, tak vlivem rozdílné rychlosti svého šíření v plynu a v kapalině, intenzívně rozrušuje povrch mezifázového rozhraní, a to i v mikroskopických bublinkách plynu rozptýleného v kapalině. Tím je docílen neustálý styk čerstvého, dosud nezreagovaného plynu s dosud .nezreagovanou kapalinou.The use of an annular fluid nozzle substantially increases the area of the fluid flow, which meets the gas over a large area. The liquid stream impinges on the blades of the resonator, generating ultrasonic oscillations and washing the resonator as a liquid-gas dispersion. Ultrasound intensifies the formation of mixing vortices, both by the direct effect on the liquid stream that washes it and indirectly by its effect on the material of the whole apparatus and thus also on the annular liquid nozzle, but also the liquid and gas before exiting the annular liquid nozzle. Due to ultrasound, the amount of sucked gas per unit increases the amount of fluid flowed, the size of the bubbles formed is increased and the number of bubbles is increased, thus increasing the interfacial interface area many times. At the same time, ultrasound, both in the gas and in the liquid itself and due to the different velocity of its propagation in the gas and in the liquid, intensively disrupts the surface of the interfacial interface, even in the microscopic bubbles of gas dispersed in the liquid. Thereby a continuous contact of fresh, yet unreacted gas with the previously unreacted liquid is achieved.

Vytvářený ultrazvuk působí i tak, že na mikrometrické úrovni oblastí vytváří kavitační rázy, tj. místa zředění a zhuštění hmoty a tím zvýšení tlaků a teplot. Zvýšení tlaku může přitom dosahovat vysokých hodnot až 300 MPa a snížení tlaku hodnot, při nichž dochází k samovolnému odparu kapaliny. Za přispění místního zvýšení teplot, které může být rovněž vysoké, například až 3 000 °C, dochází v těchto malých oblastech k spolupůsobení nejen mezi plynem a kapalinou, ale i mezi plynem a párami kapaliny, a to za velmi rozličných tlaků a teplot. V místních oblastech tedy dochází k tlakovým a teplotním rázům, odparu a kondenzaci a ke složitému přestupu hmoty a energie, které ovlivňují míchání obou reakčních složek, tj. plynu a kapaliny.The generated ultrasound also acts to create cavitational impacts at the micrometric level of the areas, i.e., dilution and densification points, thereby increasing pressures and temperatures. The pressure increase can reach high values up to 300 MPa and the pressure reduction can lead to spontaneous evaporation of the liquid. Due to the local temperature increase, which can also be high, for example up to 3000 ° C, in these small areas, the interaction between gas and liquid and gas and vapor of the liquid takes place at very different pressures and temperatures. Thus, in local areas, pressure and temperature surges, evaporation and condensation occur, and complex mass and energy transfer affects the mixing of the two reactants, gas and liquid.

Místní zvýšení tlaků a teplot se přitom opakuje či střídá rychlostí odpovídající frekvenci ultrazvuku, tj. vyšší než 20 000 Hz a šíří se rychlostí odpovídající rychlosti šíření zvuku v použité kapalině a plynu.The local increase in pressures and temperatures is repeated or alternated at a rate corresponding to the ultrasonic frequency, i.e. greater than 20,000 Hz, and propagates at a rate corresponding to the speed of sound propagation in the liquid and gas used.

Zařízení podle vynálezu je přitom již samo o sobě poloprovozní, vzhledem k proteklému množství kapaliny a plynu a k mohutnosti vytvářené ultrazvukové energie. Zvýšení účinku až na průmyslová měřítka přitom nečiní potíže, a to jak zvýšením rozměrů zařízení, tak zvýšením počtu mezikruhových kapalinových trysek a resonátorů v jednom zařízení nebo zvětšením počtu zařízení podle vynálezu zapojených paralelně.The device according to the invention is already in itself a pilot plant, due to the flow of liquid and gas and the power of the ultrasonic energy generated. Increasing the effect down to industrial scales does not cause problems, both by increasing the size of the device and by increasing the number of intercircular fluid jets and resonators per device or by increasing the number of devices according to the invention connected in parallel.

Při použití většího počtu resonátorů v jednom zařízení se nejen zvýší výkon z hlediska množství proteklého plynu a kapaliny, a množství ultrazvuku generovaného dvěma resonátory, ale i kvalita účinku bude násobná. Oba resonátory lze naladit na určitý kmitočet volbou velikosti samotného resonátoru, rychlostí a množstvím kapaliny, která na břity resonátoru naráží a vzdáleností břitu od ústí mezikruhové kapalinové trysky. V případě, kdy budou resonátory naladěny na rozdílný kmitočet, vzniknou skládáním a interferencí obou kmitů intenzivněji kmitající uzly a ovlivnění reakce ultrazvukovými kmity se dále zvýší.Using a plurality of resonators in one device not only increases the performance in terms of gas and liquid flow and the amount of ultrasound generated by the two resonators, but also the quality of the effect will be multiplied. Both resonators can be tuned to a certain frequency by selecting the size of the resonator itself, the speed and amount of liquid that strikes the resonator blades, and the distance of the blade from the orifice of the annular fluid nozzle. If the resonators are tuned to different frequencies, the nodes will become more intense by folding and interference of both vibrations and the influence of the ultrasonic vibrations on the reaction will be further increased.

Zařízení podle vynálezu může být vně připojeno tak, že jakýkoliv z přívodů plynu až na jediný může být připojen na nucený přívod kapaliny či kapalin nebo může být připojen k zásobníku kapaliny či kapalin, odkud si ji sám nasává. To může být výhodné zvláště v případech, kdy přisávané kapaliny je podstatně méně a jiného druhu než kapaliny proudící hlavní mezikruhovou kapalinovou tryskou. Takové uspořádání může nahradit mnohdy složité dávkovači zařízení.The device according to the invention may be connected externally such that any one of the gas inlets except one may be connected to a forced liquid or liquids supply or may be connected to the liquid or liquids reservoir from where it sucks itself. This may be particularly advantageous in cases where the suction fluid is substantially less and of a different type than the fluid flowing through the main annular fluid nozzle. Such an arrangement can often replace a complex dispensing device.

Zařízení podle vynálezu přitom zůstává velmi malé a výrobně jednoduché.The device according to the invention remains very small and simple to manufacture.

Zařízení podle vynálezu i jeho funkce v různých variantách provedení je vysvětlena na následujících obrázcích, kde znázorňuje:The device according to the invention as well as its function in various embodiments is explained in the following figures, where it shows:

obrázek 1 zařízení, nakreslené schematicky v osovém řezu, přičemž mezikruhová kapalinová tryska je jen jedna, upevnění resonátoru je provedeno šrouby s hroty a vzdálenost břitů resonátoru od mezikruhové kapalinové trysky je provedena přítažnými a odtlačnými šrouby.Figure 1 shows a schematic diagram of an axial cross-section of the device with only one annular liquid nozzle, fastening of the resonator with spike bolts, and the distance of the resonator blades from the annular liquid nozzle being provided with tension and push screws.

obrázek 2 zařízení, rovněž schematicky v osovém řezu, v případě, kdy mezikruhové kapalinové trysky jsou dvě, resonátor je připájen a nastavení resonátoru se děje pomocí závitu a válcového vedení, obrázek 3 zařízení v osovém řezu, přičemž pravá polovina řezu je proti levé pootočena, mezikruhová kapalinová tryska je jediná, resonátor je nastavován na táhlech a směšovací komora obsahuje otvory a obrázek 4 zařízení v osovém řezu v případě, že obsahuje tři mezikruhové kapalinové trysky a dva resonátory, levá polovina řezu je proti pravé pootočena, vnitřní resonátor je nastavován na táhlech a vnější resonátor je spolu se směšovací komorou posouván pomocí závitu a válcového vedení.Figure 2 of the device, also schematically in axial section, in the case where there are two intercircular fluid nozzles, the resonator is soldered and the resonator setting is done by thread and cylindrical guide, Figure 3 of the device in axial section, the right half of the section being rotated counterclockwise; the annular fluid nozzle is the only one, the resonator is adjusted on the rods and the mixing chamber contains the holes and Figure 4 of the device in axial section if it contains three annular liquid nozzles and two resonators, the left half of the cut is rotated against the right and the outer resonator is moved together with the mixing chamber by means of a thread and a cylindrical guide.

Obrázek 1 znázorňuje mezikruhovou kapalinovou trysku 1 provedenou spolu s přívody 6, 8 plynu, v tělese 19 souose podle osy 7. Souose je provedena i směšovací komora 12 s vnitřním průměrem 11, přičemž resonátor 3 je vystředěn šrouby 27 tak, aby břity 4 ležely na roztečné kružnici 5, jež je středem mezikruhové kapalinové tryskyFigure 1 shows an annular fluid nozzle 1 provided together with gas inlets 6, 8 in a body 19 coaxial with respect to the axis 7. A mixing chamber 12 with an inner diameter 11 is also coaxial, the resonator 3 being centered by screws 27 so that the blades 4 lie on a pitch circle 5 which is the center of the annular liquid nozzle

1. Vzdálenost břitu 4 od ústí mezikruhové kapalinové trysky 1 je seřiditelná přítažnými šrouby 22 a odtlačnými šrouby 23, přičemž osový pohyb při seřizování vzdálenosti resonátoru od. ústí mezikruhové kapalinové trysky 1 je zajištěn válcovým vedením 20 souosým podle osy 7. Kapalina proudí do mezikruhové kapalinové trysky 1 směrem 29, plyn do přívodů 6, 8 plynu, směrem 30. Směšovací komora 12 může být prodloužena difuzorem 33. Na obrázcích není kresleno jeho konkrétní provedení ani konkrétní provedení přívodů kapaliny a plynu. Na obrázku 1 je rovněž vyznačena délka resonátoru L_r a délka směšovací komory 12 - L_s.The distance of the blade 4 from the mouth of the annular fluid nozzle 1 is adjustable by the tension screws 22 and the pushing screws 23, the axial movement in adjusting the distance of the resonator from. the orifice of the annular fluid nozzle 1 is secured by a cylindrical conduit 20 coaxial to the axis 7. The liquid flows into the annular fluid nozzle 1 towards 29, the gas to the gas inlets 6, 8, towards 30. The mixing chamber 12 can be extended by diffuser 33. a particular embodiment or a particular embodiment of liquid and gas inlets. 1 also shows the length of the resonator L _r and the length of the mixing chamber 12-L _s .

Na obrázku 2 je shodné označení s obrázkem 1, avšak zařízení na tomto obrázku obsahuje dále mezikruhovou kapalinovou trysku 2 s roztečnou kružnicí 6 a průměrem 10, shodným s vnitřním průměrem 11 směšovací komory 12. Osové nastavení resonátoru 3, v tomto případě upevněného do směšovací komory 12 připájením 34, umožňuje závit 20. Souosost při přestavování a tím ladění resonátoru 3 umožňuje válcové vedení 20. Dále je znázorněna mezikruhová kapalinová trysky 2 s roztečnou kružnicí 9. Vnější průměr 10 mezikruhové kapalinové trysky 2 je shodný s vnitřním průměrem 11 směšovací komory 12.Figure 2 is identical to Figure 1, but the device in this figure further comprises an annular liquid nozzle 2 with a pitch circle 6 and a diameter 10 equal to the internal diameter 11 of the mixing chamber 12. The axial adjustment of the resonator 3, in this case mounted in the mixing chamber 12 by soldering 34, allows thread 20. Alignment during adjustment and thus tuning of resonator 3 allows cylindrical conduit 20. Next, an annular fluid nozzle 2 with a pitch circle 9 is shown. The outer diameter 10 of the annular fluid nozzle 2 is identical to the inner diameter 11 of the mixing chamber 12.

Na obrázku 3 jsou rovněž stejná označení s vyobrazeními na obrázku 1 a 2. Navíc je zobrazeno jiné upevnění resonátoru 3 prostřednictvím táhla 17 a objímek 18, do nichž zasahuje připájení 34. Objímky jsou zajištěny v nastavené poloze resonátoru 3 vůči ústí mezikruhové kapalinové trysky 1 šrouby 28. Dále je znázorněna varianta děrované směšovací komory 12 otvory 16 kruhového, resp. jiného tvaru.1 and 2. Also shown is another attachment of the resonator 3 by means of a rod 17 and sleeves 18 into which the solder 34 intersects. The sleeves are secured in the adjusted position of the resonator 3 to the mouth of the annular liquid nozzle 1 by screws 28. Next, a variant of the perforated mixing chamber 12 is shown by apertures 16 of a circular or an anvil. of another shape.

Na obrázku 4 je navíc znázorněn druhý resonátor 36, jehož břity 40 leží na roztečné kružnici 50 mezikruhové kapalinové trysky 51, která je spolu s vyústěním přívodu plynu 80 vložena mezi mezikruhovou kapalinovou trysku 1 s vyústěním přívodu plynu 8 a mezikruhovou kapalinovou trysku 2.In addition, Figure 4 shows a second resonator 36 whose blades 40 lie on the pitch circle 50 of the annular fluid nozzle 51, which, together with the gas inlet 80, is interposed between the annular fluid nozzle 1 with the gas inlet 8 and the annular fluid nozzle 2.

Funkci zařízení podle vynálezu lze nejlépe vysvětlit na nejjednodušší variantě zobrazené na obrázku 1. Proud kapaliny proudící směrem 30 vystupuje velkou rychlostí ústím mezikruhové kapalinové trysky 1, naráží na břity 4 resonátoru 3 a rozkmitává ho frekvencí vyšší než 20 000 Hz, tedy ultrazvukově. Břit 4 rozděluje vytékající proud kapaliny zhruba na dvě poloviny, z nichž jedna proudí vnitřkem resonátoru 3, který působí pro tento díl proudu jako směšovací komora. Vnější polovina proudu kapaliny obtéká resonátor 3 z vnějšku v mezikruží daném vnějším průměrem resonátoru 3 a vnitřním průměrem 11 směšovací komory 12. Ejektorovým efektem je do tzv. směšovacích vírů, vzniklých na rozhraní proudu kapaliny a plynu a ovlivněných ultrazvukem, vzniklým na resonátoru 3, přisáván plyn z přívodů 6, 8 plynu. Na směšovací komoru 12 může být nasazen difuzor 33 měnící rychlostní energii na tlakovou. Upevnění resonátoru 3 a regulace vzdálenosti jeho břitů 4 od ústí mezikruhové kapalinové trysky 1 je zřejmý. Mezi hroty šroubů 27 je upevněn a nastaven resonátor 3, směšovací komora 12 spolu s resonátorem 3 je nastavována pomocí přítažných šroubů 22 a odtlačných šroubů 23. Centrické posouvání zabezpečuje válcové vedení 20 vytvořené na tělese 19 a směšovací komoře 12.The function of the device according to the invention can best be explained in the simplest variant shown in Figure 1. The flow of liquid flowing in the direction 30 exits at high speed through the orifice of the annular liquid nozzle 1, impinges on the blades 4 of the resonator 3 and oscillates it at a frequency greater than 20,000 Hz. The lip 4 divides the effluent stream of liquid into approximately two halves, one of which flows through the interior of the resonator 3, which acts as a mixing chamber for this part of the stream. The outer half of the liquid stream flows outside the resonator 3 from outside in the annulus given by the outer diameter of the resonator 3 and the inner diameter 11 of the mixing chamber 12. The ejector effect is sucked into so-called mixing vortices formed at the liquid-gas interface. gas from gas inlets 6, 8. A diffuser 33 can be mounted on the mixing chamber 12 to convert the velocity energy into a pressure energy. The attachment of the resonator 3 and the regulation of the distance of its blades 4 from the mouth of the annular fluid nozzle 1 are obvious. A resonator 3 is fixed and adjusted between the bolt tips 27, the mixing chamber 12 together with the resonator 3 is adjusted by means of the tensioning screws 22 and the pushing screws 23. The cylindrical guide 20 formed on the body 19 and the mixing chamber 12 provides for centric shifting.

Na obrázku 2 proudí navíc kapalina mezikruhovou kapalinovou tryskou 2 směrem 30 podél stěny směšovací komory 12. Po určité vzdálenosti se rovněž rozpadá na směšovací víry, které rovněž ovlivněny ultrazvukem přisávají plyn. Resonátor 3 spolu s připájením 34 a směšovací komorou 12 je osově posouván pomocí závitu 21 souosost tohoto posuvu zajišťuje válcové vedení 20.In Figure 2, moreover, the liquid flows through the annular liquid nozzle 2 towards 30 along the wall of the mixing chamber 12. After a certain distance, it also disintegrates into mixing vortices, which are also sucked in by gas by ultrasound. The resonator 3, together with the solder 34 and the mixing chamber 12, is axially displaced by the thread 21, the alignment of this displacement being provided by the cylindrical guide 20.

Funkci zařízení podle obrázku 4 není nutno podrobně vysvětlovat. Jde vlastně o kombinaci popsaného příkladu podle obrázku 1 a obrázku 2. Z tohoto obrázku je zřejmé, že v případě nutnosti lze zvýšit výkon zařízení jak zvýšením geometrických rozměrů, tak zvýšením počtu mezikruhových kapalinových trysek 1, 51, 9 přívodů 6, 8, 80 plynu nebo i resonátorů 3, 36.The function of the device of Figure 4 need not be explained in detail. In fact, it is a combination of the described example according to figure 1 and figure 2. From this figure it is clear that, if necessary, the performance of the device can be increased both by increasing the geometrical dimensions and increasing the number of intercircular fluid nozzles 1, 51, 9 or even resonators 3, 36.

Zařízení podle vynálezu lze použít v poloprovozním a průmyslovém měřítku jako směšovač kapalina — plyn, všude tam, kde je při této operaci rozptýlení plynu v kapalině nutné, velké mezifázové rozhraní, stálé rozrušování tohoto rozhraní, případně tlak a teplota, ale i v případech pouhé aerace či napěňování.The device according to the invention can be used on a pilot and industrial scale as a liquid-gas mixer, wherever gas-liquid mixing is necessary in this operation, large interfacial interface, permanent disruption of this interface, possibly pressure and temperature, but also in cases of mere aeration or frothing.

Claims

A liquid-gas mixer characterized in that it consists of one or more inter-ring liquid nozzles (1, 2, 51) in a pitch circle body (19) (5, 9, 50) with a common axis (7) which is also the axis (7) of the at least one tube-shaped resonator (3, 36) with blades (4, 40) of circular shape having a diameter equal to the diameter of the pitch circle (5) or the circle (5, 50, 9) an annular fluid nozzle (1, 51, 2), the resonator (3, 36) being located within the mixing chamber (12), further comprising at least two gas supply systems (6, 8, 80) arranged concentrically about the axis (7) wherein one of the gas inlets (6) terminates within the area defined by the circle of the inter-ring liquid nozzle (1) and the other gas inlets (8, 80) are located within the area defined by the smaller circle of the circle (5, 50); Pitch circle (50, 9) o a larger diameter of the annular remaining liquid nozzles (51, 2).

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that in the case where it comprises a plurality of annular liquid nozzles (1, 51, 2), the larger diameter (10) of the annular liquid nozzle (2) of the largest pitch circle (9) of all other The pitch circles (5, 50) are preferably equal to the inner diameter (11) of the mixing chamber (12).

3. Apparatus according to claim 1, characterized in that the cross-sectional area of the gas supply (80) is equal to or greater than the cross-sectional area of the gas supply (8) and is equal to or greater than the area of the gas supply (6).

Device according to one of Claims 1 to 3, characterized in that the cross-sectional area of the annular liquid nozzle (2) is equal to or greater than the cross-sectional area of the annular liquid nozzle (51). ).

5. Apparatus according to claim 1, characterized in that the ratio of the cross-sectional area defined by the inner diameter (11) of the mixing chamber (12) and the external diameter of the resonator (36) to the cross-sectional area defined by the inner diameter of the resonator (36) and the external diameter of the resonator (3). is less than 5 and the ratio of the cross section defined by the inner diameter of the resonator (36) and the outer diameter of the resonator (3) to the cross sectional area defined by the inner diameter of the resonator (3) is also less than 5.

Device according to Claims 1 to 5, characterized in that the length (LJ) of the mixing chamber (12) is equal to or greater than the length (LJ) of the longer of the resonators (3, 36).

Device according to Claims 1 to 6, characterized in that the mixing chamber (12) is made of solid material.

Device according to Claims 1 to 6, characterized in that the mixing chamber (12) comprises openings (16) of circular or other shape.

Device according to Claims 1 to 8, characterized in that the resonator (3) or (36) is fixed to the wall of the mixing chamber (12).

Device according to Claims 1 to 8, characterized in that the resonator (3) or (36) is fixed by means of rods (17) and sleeves (18) to the body (19).

Device according to one of Claims 1 to 9, characterized in that the mixing chamber (12) is slidably mounted on the body (19) by means of a cylindrical guide (20) and a thread (21).

Device according to one of Claims 1 to 9, characterized in that the mixing chamber (12) is slidably mounted on the body (19) by means of a cylindrical guide (20) and tensioning screws (22) and pushing screws (23).