DE2933421A1

DE2933421A1 - Fluid mixing tank - with paddle mixer in bottom and flow breaker blades near top

Info

Publication number: DE2933421A1
Application number: DE19792933421
Authority: DE
Inventors: Dimiter Kirilov Dipl.-Ing. Sofija Nejkov
Original assignee: STOPANSKI KHIM KOM DEVNJA DEVN
Current assignee: STOPANSKI KHIM KOM DEVNJA DEVN
Priority date: 1979-08-17
Filing date: 1979-08-17
Publication date: 1981-03-26

Abstract

Device for mixing fluids, esp. gas with a liq. of low viscosity, for use in the chemical, pharmaceutical and micro-biological industry, has a motorised paddle mixer at the bottom of the vertical tank. Flow breakers are fixed on rods, suspended from the domed top. They consist of blades with the concave surface facing the circulating liq. which can be turned around their axis and fixed. The ratio of the height of each blade to its length in the horizontal plane is less than unity. Intensive mixing is achieved by convection in a constant circulation flow. Appts. can be mfd. at low cost.

Description

s Beschreibung s description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung für das Vermischen von Fluiden insbesondere von Gas mit einer Flüssigkeit mit niedriger Viskosität. Die Vorrichtung wird in der chemischen, pharmazeutischen und mikrobiologischen Industrie verwendet.The invention relates to a device for mixing fluids especially of gas with a liquid of low viscosity. The device is used in the chemical, pharmaceutical and microbiological industries.

Bekannt ist eine Vorrichtung für das Vermischen von Gas und Flüssigkeit mit niedriger Viskosität, bestehend aus einem zylindrischen Vertikalgefäß mit Stutzen für den Gas- und Flüssigkeitseintritt und für den Gas- und Fertiggemischaustritt, wobei die Stutzen entsprechend am Deckel und am Boden angebracht sind und aus einem auf einer Zentralwelle unrllittelbar über dem Gefäßboden befestigten Rührer und aus Stromstörern in Form von Rückstrahlern, Wirblern, Wellenbrechern u. dgl., die symmetrisch zur Gefäßachse gleichmäßig in einem Kreis gelegen sind. Jeder Stromstörer schließt je zwei am Unterteil einer senkrechten Stange befestigte senkrechte Lamellen ein. Der Oberteil einer jeden Stange ist beweglich am Deckel befestigt, wobei die Möglichkeit zu einer vertikalen Verschiebung, einer Rotation um die Achse und einer Arretierung gegeben ist. Das Verhältnis zwischen Wandhöhe und -Länge ist größer als 1.A device for mixing gas and liquid is known with low viscosity, consisting of a cylindrical vertical vessel with a nozzle for the gas and liquid inlet and for the gas and finished mixture outlet, wherein the nozzles are attached to the lid and the bottom, respectively, and consist of one stirrers and stirrers mounted on a central shaft directly above the bottom of the vessel from baffles in the form of reflectors, vortices, breakwaters and the like are symmetrical to the vessel axis evenly in a circle. Any baffle each closes two vertical slats attached to the lower part of a vertical rod a. The top of each rod is movably attached to the lid, with the Possibility of a vertical shift, a rotation around the axis and a Lock is given. The ratio between wall height and length is greater as 1.

Die bekannten Vorrichtungen weisen folgende Nachteile auf: Umlaufströme werden nur in der Zone zwischen dem Rührer und dem Unterteil der Stromstörer gebildet; diese Zone nimmt die Hälfte des Gefäßes ein. In dieser Zone findet eine intensive Konvektivmischung statt, jedoch kann im restlichen Teil des Gefäßes eine solche Mischung nicht zustandekommen. Unmittelbar über der freien Oberfläche des Gemisches werden Stillstandzonen gebildet.The known devices have the following disadvantages: Circulating flows are only formed in the zone between the stirrer and the lower part of the baffle; this zone takes up half of the vessel. In this zone takes place an intense Convective mixing takes place, but this can occur in the remaining part of the vessel Mixture failed. Immediately above the free surface of the mixture standstill zones are formed.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung für das Vermischen von Fluiden und insbesondere für das Vermischen von Gas und Flüssigkeit mit niedriger Viskosität zu schaffen, bei der die Nachteile der bekannten Vorrichtung vermieden werden und die Bildung eines konstanten und beständigen Umlaufstromes und entsprechend eine intensive Konvektivmischung im gesamten Flüssigkeitsvolumen sowie eine sichere und im Betrieb wirtschaftliche Konstruktion erreicht wird.The object of the invention is to provide a device for mixing of fluids and especially for the mixing of gas and liquid with lower To create viscosity at the the disadvantages of the known device can be avoided and the formation of a constant and steady circulating flow and accordingly intensive convective mixing in the entire volume of the liquid as well as a safe and economical construction is achieved.

Die Aufgabe wird gelöst mittels einer Vorrichtung, deren Stromstörer als konkave Schaufeln ausgebildet sind, deren konkave Oberfläche gegen den Flüssigkeitsstrom gerichtet ist, wobei das Verhältnis der Schaufelhöhe zur Schaufellänge in waagerechter Ebene kleiner ist als 1, also h : 1 < 1.The object is achieved by means of a device whose baffle are designed as concave blades, the concave surface of which against the flow of liquid is directed, the ratio of the blade height to the blade length in horizontal Level is less than 1, so h: 1 <1.

Die Erfindung hat den Vorteil einer sicheren und im Betrieb wirtschaftlichen Konstruktion. Es ist die Bildung eines im gesamten Mischvolumen umlaufenden Stromes möglich.The invention has the advantage of being safe and economical to operate Construction. It is the formation of a current circulating in the entire mixed volume possible.

Das Gas wird bei dem Eintritt in die Flüssigkeit und beim Durchgang in Form von Blasen durch sie nur durch die Zentra1-zone der freien Flüssigkeitsoberfläche ausgeschieden.The gas is when it enters the liquid and when it passes through it in the form of bubbles through it only through the central zone of the free surface of the liquid eliminated.

Es kann sich eine Gas-Flüssigkerts-tSischung bei einer Gaseingabe in das Gefäß einzig über die freie Flüssigkeitsoberfläche bilden, wobei der Gasinhalt für das System Luft-Wasser ca.A gas-liquid mixture can result when a gas is entered Form into the vessel solely through the free surface of the liquid, with the gas content for the air-water system approx.

vol. beträgt. Außerdem wird das Bestehen der Gas-Flüssigkeits-Mischung nach der Einstellung der Gaszuführung in das Ge; 2 gesichert, wobei der Gasinhalt für das System Luft-Wasser ca.vol. amounts to. It will also pass the gas-liquid mixture after the gas supply has been stopped in the Ge; 2 secured, with the gas content for the air-water system approx.

5°Ó vol. beträgt.5 ° Ó vol. amounts to.

Anhand der Zeichnungen wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert. Es zeigt: Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch die Vorrichtung; Fig. 2 schematisch die Vorrichtung, mit der Bahn des umlaufenden Stromes, der Grenze AL zwischen dem aufsteigenden und dem absteigenden Teil dieses Stromes und der Zone A, durch die das Gas bei seiner Eingabe in die Flüssigkeit abgeschieden und in welcher Gas aus der Flüssigkeit bei seiner Eingabe in den Raum darüber mitgerissen wird, und Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie A - A von Fig. 1.The invention is explained in more detail, for example, with the aid of the drawings. 1 shows a vertical section through the device; Fig. 2 schematically the device, with the path of the circulating stream, the boundary AL between the ascending and the descending part of this stream and zone A through which the gas is deposited on its entry into the liquid and in what gas from the liquid is entrained when it enters the space above, and FIG. 3 shows a section along the line AA from FIG. 1.

Erfindungsgemäß besteht die Vorrichtung aus einem zylindrischen Gefäß 1, dessen Deckel 2 mit einem Stutzen 9 für den Eingang von Flüssigkeit mit niedriger Viskosität und einem Stutzen 10 für den Ein- und Austritt von Gas versehen ist. Am Boden 6 sind ein Stutzen 11 für den Eintritt von Gas und ein Stutzen 12 für den Austritt der erzeugten Mischung angebracht. Längs der Achse des zylindrischen Gefäßes 1 ist eine zentrale Welle 3 mit einem daran unmittelbar über dem Boden 6 befestigten Rührer 4 angebaut.According to the invention, the device consists of a cylindrical vessel 1, the lid 2 with a nozzle 9 for the inlet of liquid with lower Viscosity and a nozzle 10 is provided for the entry and exit of gas. At the bottom 6 are a nozzle 11 for the entry of gas and a nozzle 12 for the Appropriate outlet of the mixture produced. Along the axis of the cylindrical vessel 1 is a central shaft 3 with one attached to it directly above the floor 6 Agitator 4 attached.

Am Boden 6 ist auch der Antrieb 5 des Rührers 4 befestigt. Im oberen Drittel des Gefäßes 1 liegen symmetrisch zur Gefäßachse und gleichmäßig irn Kreis verteilt an Vertikalstäben 8 befestigte konkave Führungsschaufeln 7. Jede Stange 8 ist beweglich am Deckel 2 angebracht, wobei die Möglichkeit zu einer senkrechten Verschiebung, einer Rotation um die eigene Achse und einer Arretierung gegeben is-t. Mittels der Stäbe 8 liegen die Schaufeln 7 auf einem Niveau und sind um ein und denselben Winkel bf um die Achsen der Stäbe 8 verdreht, wobei ihre konkave Oberfläche der sie umlaufenden Flüssigkeit zugewandt ist. Das Verhältnis der Schaufelhöhe zur Schaufellänge in einer waagerechten Ebene ist kleiner als 1 oder h : 1 4 1.The drive 5 of the stirrer 4 is also attached to the bottom 6. At the top Thirds of the vessel 1 lie symmetrically to the vessel axis and evenly in a circle Concave guide vanes 7 attached distributed on vertical bars 8. Each bar 8 is movably attached to the cover 2, with the possibility of a vertical Displacement, rotation around its own axis and locking is given. By means of the rods 8, the blades 7 are on one level and are around a and twisted the same angle bf about the axes of the rods 8, with their concave surface facing the circulating liquid. The ratio of the blade height to the The blade length in a horizontal plane is less than 1 or h: 1 4 1.

Die Vorrichtung hat folgende Wirkungsweise; Die Schaufeln 7 werden unmittelbar unter dem Flüssigkeitsfüllniveau in Betriebsstellung versetzt, wobei sie um einen bestimmten Winkel Y verdreht sind. Durch den Stutzen 9 wird Flüssigkeit mit niedriger Viskosität bis zu einem bestimmten Niveau eingegeben. Der Antrieb 5 wird eingeschaltet und mittels des Rührers 4 wird die Flüssigkeit allmählich in Rotationsbewegung gebracht. Diese Bewegung ist von den Flüssigkeitsschichten um den Rührer zur freien Flüssigkeitsoberfläche gerichtet.The device has the following mode of operation; The blades 7 are immediately below the liquid level in the operating position, wherein they are twisted by a certain angle Y. Through the nozzle 9 is liquid entered with low viscosity up to a certain level. The drive 5 is switched on and by means of the stirrer 4 the liquid is gradually in Brought rotational movement. This movement is from the fluid layers around direct the stirrer towards the free surface of the liquid.

Nachdem das gesamte Flüssigkeitsvolumen in Rotation versetzt wird, bildet sich ein zwischen dem Rührwerk und der freien Flüssigkeitsoberfläche umlaufender Strom, bestehend aus zwei senkrechten, sich um die senkrechte Achse des Gefäßes 1 schraubenförmig bewegenden Strömen, nämlich einem auf- und einem absteigenden Strom, und zwei waagerechten Strömen, nämlich Unter- und Oberstrom, die in einer Spirale fließen, wobei die radiale Komponente beim unteren Strom von der Achse zur Wand des Gefäßes 1, und beim Oberstrom von der Wand zur Achse gerichtet ist. Beide senkrechte Ströme werden durch eine imaginäre konzentrische zylindrische Oberfläche J2L geteilt, wobei der absteigende Strom durch die Oberfläche begrenzt, und der aufsteigende von derselben Oberfläche und der Wand des Gefäßes 1 begrenzt wird. Die Begrenzung der waagerechten Ströme erfolgt beim Ober strom durch die freie Flüssigkeitsoberfläche und beim Unterstrom durch den Boden 2. Danach wird durch den Stutzen 11 über das Zuführrohr 13 in die Flüssigkeitsschicht unter dem Rührwerk 4 ein Gas eingegeben. Die sicn bildenden Gasblaschen werden vom umlaufenden Strom mitgerissen und in dem Flüssigkeitsvolumen verteilt. Nach der Gas sättigung der Gas-Flüssigkeits-Mischung, die für das System Luft-Wasser ca.After the entire volume of the liquid has been set in rotation, a circulating between the agitator and the free surface of the liquid forms Electricity consisting of two perpendicular to the vertical axis of the vessel 1 helically moving currents, namely one ascending and one descending Stream, and two horizontal streams, namely lower and upper stream, which in one Spiral flow, with the radial component at the bottom flow from the axis to the Wall of the vessel 1, and is directed at the upstream from the wall to the axis. Both perpendicular flows are through an imaginary concentric cylindrical surface J2L divided, with the descending current limited by the surface, and the ascending from the same surface and the wall of the vessel 1 is limited. The limitation of the horizontal flows takes place with the upper flow by the free liquid surface and with the undercurrent through the floor 2. Thereafter, through the nozzle 11 over the Feed pipe 13 entered a gas into the liquid layer below the agitator 4. The gas bubbles that form are swept away by the circulating current and in the Volume of liquid distributed. After the gas saturation of the gas-liquid mixture, the approx.

3 - 4 vol.tÓ Gas beträgt, beginnt die Gasabscheidung nur durch den zentralen Teil, der in Fig. 2 mit A bezeichnet ist. Das im Raum über der Cas-flüssigen Mischung abgeschiedene Gas wird durch den Stutzen 10 abgeführt.3 - 4 vol.tÓ gas, gas separation begins only through the central part, which is denoted by A in FIG. That in the space above the Cas-liquid Mixture of separated gas is discharged through the nozzle 10.

Im Falle einer Unterbrechung der Gaszuführung durch den Stutzen 11 bleibt die Gas-Flüssigkeits-Mischung weiter bestehen, wobei der Gas-Gehalt für das System Luft-Wasser ca. 3 -4 vol. beträgt. Eine vollständige Gasabscheidung aus der Mischung kommt durch eine Verdrehung der Schaufeln 7 um einen Winkel g1 zustande.In the event of an interruption in the gas supply through the nozzle 11 the gas-liquid mixture continues to exist, with the gas content for the System air-water approx. 3 -4 vol. amounts to. A complete gas separation from the Mixing comes about by rotating the blades 7 by an angle g1.

Die Fertigmischung wird durch den Stutzen 12 abgeführt.The finished mixture is discharged through the nozzle 12.

Die Vorrichtung kann auch kontinuierlich betrieben werden, wobei durch den Stutzen 9 kontinuierlich Flüssigkeit mit niedriger Viskosität eingegeben und durch den Stutzen 12 die Fertigmischung abgeführt wird.The device can also be operated continuously, whereby by the nozzle 9 continuously entered liquid with low viscosity and the finished mixture is discharged through the nozzle 12.

Die Vorrichtung kann auch mit einer Gaszuführung in das freie Volumen über der Flüssigkeit im Gefäßoberteil betrieben werden.The device can also be supplied with a gas supply into the free volume operated above the liquid in the upper part of the vessel.

In diesem Falle hat sie folgende Wirkungsweise: Die Schaufeln 7 werden unmittelbar unter dem Flüssigkeitsfüllniveau unter einem Winkel Jf verdreht und dadurch in Betriebsstellung versetzt. Durch den Stutzen 9 wird bis zu einem bestimmten Niveau Flüssigkeit mit niedriger Viskosität eingegeben. Das freie Volumen über der Flüssigkeit wird mit Gas durch den Stutzen 10 ausgefüllt, wobei der Letztere offen bleibt. Es wird der Antrieb 5 eingeschaltet. Nach der Bildung eines umlaufenden Stromes beginnt die sich bewegende Flüssigkeit in der Zone A (Fig. 2) Gas aus dem freien Raum über der Flüssigkeit in das Volumen der sich bildenden Gas-Flüssigkeits-Mischung mitzureißen. Der Gasgehalt dieser Mischung beträgt für das System Luft-Wasser ca. 3 Vol.iO.In this case it has the following mode of operation: The blades 7 are twisted immediately below the liquid level at an angle Jf and thereby placed in the operating position. Through the nozzle 9 is up to a certain Level of liquid with low viscosity entered. The free volume above the Liquid is filled with gas through the nozzle 10, the latter being open remain. The drive 5 is switched on. After the formation of a circumferential Stream begins the moving liquid in zone A (Fig. 2) from the gas free space above the liquid into the volume of the gas-liquid mixture being formed to be carried away. The gas content of this mixture for the air-water system is approx. 3 vol. Ok

Im Falle einer Unterbrechung der Gaszuführung durch den Stutzen 10 bleibt die gas-flüssige Mischung weiter bestehen, wobei der Gasgehalt für das System Luft-Wasser ca. 3 V01.5a' beträgt. Die vollständige Gasabscheidung aus der Mischung kommt mittels einer Verdrehung der Schaufeln unter einem entsprechenden Winkel zustande. Die Fertigmischung wird durch den Stutzen 12 abgeführt.In the event of an interruption in the gas supply through the nozzle 10 the gas-liquid mixture continues to exist, with the gas content for the system Air-water is approx. 3 V01.5a '. Complete gas separation from the mixture comes about by twisting the blades at a corresponding angle. The finished mixture is discharged through the nozzle 12.

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Claims

DEVICE FOR MIXING FLUIDS Patent claim Device for mixing fluids, especially gas and liquid with lower Viscosity, consisting of a cylindrical vertical vessel with a nozzle for the entry and exit of the fluids and the mixture, from one along the vessel axis, stirrers fitted directly above the bottom of the vessel and baffles that are symmetrical to the vessel axis and evenly arranged in a circle and perpendicular to the lid movably mounted rods are attached, the more vertical, slidable to their own axes can be rotated and locked, so d u r c h e k e n n -z e i c h n e t that the baffles are designed as concave blades (7) whose concave surface of the circulating liquid facing it, and that the ratio the height of each blade (7) is smaller than its length in a horizontal plane than is one.