FI77384C

FI77384C - Agitator.

Info

Publication number: FI77384C
Application number: FI864163A
Authority: FI
Inventors: Jarmo Soederman; Jouko Laine; Tapani Lehtola
Original assignee: Ahlstroem Oy
Priority date: 1986-10-15
Filing date: 1986-10-15
Publication date: 1989-03-10
Also published as: FI864163A; FI77384B; FI864163A0

Description

1 773841 77384

Sekoitin Tämän keksinnön kohteena on laite fluidien sekoittamiseksi/ jossa on oleellisesti lieriömäinen sekoitussäiliö, 5 sekoitussäiliön sisällä sijaitseva vähintään yksi pyörivä sekoituselin sekä vähintään yksi sekoitussäiliön sisätilassa oleva virtaushaitta, jona on nauhanmuotoinen levy.The present invention relates to an apparatus for mixing fluids / having a substantially cylindrical mixing tank, at least one rotating mixing member inside the mixing tank and at least one flow barrier inside the mixing tank with a strip-shaped plate.

Tällaisia laitteita, joita kutstutaan sekoittamiksi, käytetään yleisesti paperi-, maali- ja elintarviketeollisuu-10 dessa erilaisten fluidien sekoittamiseksi keskenään ja jauhemaisten kiinteiden aineiden sekoittamiseksi fluideihin. Laitteet pyritään rakentamaan sellaisiksi, että niissä saavutetaan mahdollisimman suuri sekoitustehokkuus mahdollisimman pienellä teholla.Such devices, called mixing, are commonly used in the paper, paint and food industries to mix different fluids with each other and to mix powdered solids into fluids. The aim is to build the devices in such a way that they achieve the highest possible mixing efficiency with the lowest possible power.

15 Eräs yleisesti käytetty tapa sekoitustehokkuuden nostamiseksi on aiheuttaa fluidivirtoihin pyörteilyä virtaus- haittojen avulla. Tavallisin virtaushaittatyyppi on nauhamainen metallilevy, joka on kiinnitetty sekoitussäiliön sisäseinään välimatkan päähän tästä sekoituselimen akselin suun-20 taisesti. Virtaushaittoja on useimmiten 2 tai enemmän. Vir-taushaittalevyn taso sijaitsee sekoitussäiliön säteen ja vertikaalilinjan muodostamalla tasolla, joten se aiheuttaa fluidissa pyörteilyä fluidin kehänsuuntaisen virtauksen osuessa levyyn. Tällainen virtaushaitta saa aikaan voimakasta 25 pyörteilyä, mutta epäkohtana on suuri tehon tarve.One commonly used way to increase mixing efficiency is to cause fluid flows to swirl by flow impediments. The most common type of flow barrier is a strip-like metal plate attached to the inner wall of the mixing tank at a distance therefrom parallel to the axis of the mixing member. There are usually 2 or more flow impediments. The plane of the flow impedance plate is located in the plane formed by the radius and the vertical line of the mixing tank, so that it causes the fluid to swirl when the circumferential flow of fluid hits the plate. Such flow obstruction causes strong turbulence, but the disadvantage is the high power requirement.

Saksalaisesta hakemusjulkaisusta 2 125 698 tunnetaan sekoitin, jossa virtaushaitat ovat kallistettavissa siten, että ne ohjaavat fluidia vinosti ylös- tai alaspäin. Virtaus-haittojen kalteva asento pienentää tehon tarvetta sekoitus-30 tehokkuuden pysyessä hyvänä, joten hakemusjulkaisun mukainen sekoitin on käytöltään taloudellisempi kuin edellä mainittu standardimalli.German application publication 2 125 698 discloses a stirrer in which the flow impediments can be tilted so as to direct the fluid obliquely upwards or downwards. The inclined position of the flow disadvantages reduces the power requirement while the mixing-30 efficiency remains good, so that the mixer according to the application publication is more economical to use than the above-mentioned standard model.

Tämän keksinnön päämääränä on saada aikaan sekoitin, jossa on entistä parempi sekoitustehokkuuden ja tarvittavan 35 tehon suhde. Keksinnön mukaiselle laitteelle on tunnusomaista, että virtaushaittalevy on kierretty oleellisesti keskiviivansa ympäri.It is an object of the present invention to provide a mixer with an even better ratio of mixing efficiency to required power. The device according to the invention is characterized in that the flow barrier plate is wound substantially around its center line.

2 773842 77384

Muotoilemalla virtaushaitta keskiviivansa ympäri kierretyksi levyksi saavutetaan se merkittävä etu, että haittaan osuvat fluidivirtaukset jatkavat eri suuntiin riippuen siitä, mihin haitan kohtaan ne ovat osuneet. Tämän 5 ansiosta haitta saa aikaan suuren määrän eri suuntaisia osavirtauksia, jotka edistävät sekoittumista. Suoritetuissa kokeissa on todettu, että määrätyn homogeenisuustason saavuttamiseen tarvittava teho on keksinnön mukaisessa lait— teessä noin 70 % tehon tarpeesta käytettäessä standardi-10 virtaushaittoja.By shaping the flow barrier into a plate wound around its centerline, the significant advantage is achieved that the fluid flows hitting the barrier continue in different directions depending on where they have hit the barrier. Due to this 5, the disadvantage results in a large number of sub-flows in different directions, which promote mixing. In the tests performed, it has been found that the power required to achieve a certain level of homogeneity in the device according to the invention is about 70% of the power requirement when using standard-10 flow disadvantages.

Keksinnön erään erittäin edullisen suoritusmuodon mukaan virtaushaittalevy on katkaistu vähintään kahden peräkkäisen osan muodostamiseksi, joissa on keskinäinen kulmasiirros. Muodostamalla virtaushaitta peräkkäisistä 15 osista, joissa on keskinäinen kulmasiirros, saavutetaan se etu, että oleellisesti virtaushaitan pituussuunnan suuntaiset virtaukset jakautuvat kahdeksi osavirtaukseksi aina kohdatessaan virtaushaitan seuraavan osan. Virtaushaitan osien muodon seurauksena nämä osavirtaukset saavat lisäksi 20 eri suunnan.According to a very preferred embodiment of the invention, the flow barrier plate is cut to form at least two successive parts with mutual angular displacement. By forming a flow barrier from successive portions 15 with mutual angular displacement, the advantage is obtained that the substantially longitudinal flows of the flow barrier are divided into two partial flows whenever they encounter the next part of the flow barrier. As a result of the shape of the parts of the flow barrier, these sub-flows also receive 20 different directions.

Jos osien välinen kulmasiirros on noin 90°, jakautuvat fluidivirtaukset kahdeksi yhtä suureksi osaksi.If the angular displacement between the parts is about 90 °, the fluid flows are divided into two equal parts.

Laitteen sekoitustehokkuuden kannalta on edullista, että kukin osa on kierretty noin 90°, jolloin virtaushaitan 25 osat aiheuttavat pyörteilyä radiaali-, tangentiaali- ja horisontaalivirtauksille.From the point of view of the mixing efficiency of the device, it is advantageous that each part is rotated about 90 °, whereby the parts of the flow barrier 25 cause turbulence for radial, tangential and horizontal flows.

Keksinnön mukaista sekoitinta selitetään seuraavassa tarkemmin oheiseen piirustukseen viitaten, jossa kuvio 1 esittää kaaviollisesti keksinnön mukaisen sekoittimen en-30 simmäisen suoritusmuodon pystyleikkausta, kuvio 2 esittää sekoittimen toisen suoritusmuodon pystyleikkausta ja kuvio 3 esittää vaakaleikkausta kuvion 2 III...III pitkin.The mixer according to the invention will now be described in more detail with reference to the accompanying drawing, in which Fig. 1 schematically shows a vertical section of a first embodiment of a mixer according to the invention, Fig. 2 shows a vertical section of a second embodiment of a mixer and Fig. 3 shows a horizontal section along Figs.

Kuviossa 1 esitetyssä sekoittimessa on lieriömäinen sekoitussäiliö 1, sekoitussäiliön sisällä sijaitseva pyörivä 35 sekoituselin 2 sekä muutama sekoitussäiliön sisätilassa 3 77384 oleva virtaushaitta 3, joista kuviossa 1 on esitetty kaksi kappaletta. Sekoituselimenä on esitetyssä suoritusmuodossa radiaalityyppinen turbiini, joka synnyttää nuolilla merkittyjä virtoja fluidissa ja joka pyörii säiliön keskiviivalla 5 sijaitsevan akselin 4 ympäri.The mixer shown in Fig. 1 has a cylindrical mixing tank 1, a rotating mixing member 2 located inside the mixing tank and a few flow barriers 3 in the interior of the mixing tank 3 77384, of which two are shown in Fig. 1. The mixing member in the embodiment shown is a radial-type turbine which generates currents in the fluid indicated by arrows and which rotates about an axis 4 located on the center line 5 of the tank.

Virtaushaitat 3 on kiinnitetty kiinnikkeiden 5 avulla sekoitussäiliön sisäseinään niin, että ne ovat yhdensuuntaisia akselin 4 kanssa.The flow barriers 3 are fixed to the inner wall of the mixing tank by means of fasteners 5 so that they are parallel to the shaft 4.

Virtaushaitat 3 on valmistettu nauhamaisesta levystä, 10 joka on esimerkiksi metallia, ja keksinnön mukaisesti metallilevy on kierretty keskiviivansa ympäri. Kuviossa 1 levy on kierretty 1,5 kierrosta. Kierrosten lukumäärä voi kuitenkin vaihdella sekoitettavien fluidien ominaisuuksien mukaan. Kuviossa 1 virtaushaittalevyt on kierretty ruuvimaisesti 15 siten, että levyn reunat seuraavat ruuviviivaa.The flow barriers 3 are made of a strip-like plate 10, which is, for example, metal, and according to the invention the metal plate is wound around its center line. In Figure 1, the plate is rotated 1.5 turns. However, the number of revolutions may vary depending on the properties of the fluids to be mixed. In Fig. 1, the flow deflection plates are screwed 15 in such a way that the edges of the plate follow the helical line.

Sekoituselimen 2 pyörimisen seurauksena sekoitussäi-liöön syntyy toisaalta säiliön vaippaseinää kohti suunnattu ja toisaalta kehänsuuntainen fluidivirtaus. Kun nämä virtaukset kohtaavat virtaushaittoja 3 poikkeuttavat virtaus-20 haitat virtauksia eri suuntiin siitä riippuen, mihin kohtaan virtaushaittaa virtaus on osunut. Näin saadaan aikaan suuri määrä eri suuntaisia virtauksia, jotka edistävät sekoittumista. Viratushaittojen muodon ansiosta virtaukset kulkevat haittojen ohi kuitenkin suhteellisen juohevasti, mikä 25 pienentää tehon tarvetta tunnettuihin virtaushaittöihin verrattuna.As a result of the rotation of the mixing member 2, a fluid flow is generated in the mixing tank on the one hand towards the jacket wall of the tank and on the other hand in the circumferential direction. When these flows meet the flow impediments 3, the flow-20 deflects the flows in different directions depending on where the flow impediment the flow has hit. This results in a large number of streams in different directions that promote mixing. However, due to the shape of the flow disadvantages, the flows pass the disadvantages relatively smoothly, which reduces the power requirement compared to known flow disadvantages.

Kuviossa 2 on esitetty keksinnön mukaisen sekoittimen toinen suoritusmuoto. Virtaushaitat on tässä tapauksessa muodostettu peräkkäisistä levynauhan osista 6, jotka kukin 30 on kierretty 90° keskiviivansa ympäri ja joissa on keskinäinen kulmasiirros, joka on esitetyssä suoritusmuodossa noin 90°.Figure 2 shows another embodiment of a mixer according to the invention. The flow barriers in this case are formed by successive sections of the plate strip 6, each of which is rotated 90 ° about its center line and has a mutual angular displacement of about 90 ° in the embodiment shown.

Kuten kuviosta 2 ilmenee on ylimmän osan 6 yläreuna säteensuuntainen alareunan ollessa oleellisesti kehänsuun- 35 täinen. Ylimmän osan alareunaan on kiinnitetty seuraavan osan 4 77384 yläreuna, joka on säteensuuntainen jne. Tämä suoritusmuoto vastaa siten periaatteeltaan kuviossa 1 esitettyä suoritusmuotoa ainoan eron ollessa se, että virtaushaittalevy on jaettu peräkkäisiin osiin, jotka ovat kulmasiirrossa keske-5 nään.As can be seen from Figure 2, the upper edge of the upper part 6 is radially, the lower edge being substantially circumferential. Attached to the lower edge of the upper part is the upper edge of the next part 4 77384, which is radial, etc. This embodiment thus corresponds in principle to the embodiment shown in Fig. 1, the only difference being that the flow barrier plate is divided into successive parts in angular displacement.

Samalla tavalla kuin kuvion 1 mukaisessa suoritusmuodossa synnyttävät tämän suoritusmuodon virtaushaitat suuren määrän eri suuntaisia virtauksia, jotka edistävät fluidien sekoittumista. Suoritusmuodot poikkeavat sitä 10 vastoin toisistaan makrovirtaustasolla, koska oleellisesti virtaushaittoja pitkin kulkevat virtaukset jakautuvat kahtia ja ohjautuvat eri suuntiin kohdatessaan seuraavan virtaus-haitan osan 6. Tämä vaikutus luonnollisesti edistää sekoittumista.In the same way as in the embodiment according to Fig. 1, the flow disadvantages of this embodiment generate a large number of flows in different directions, which promote the mixing of the fluids. The embodiments, on the other hand, differ from each other at the macro-flow level, because the flows flowing substantially along the flow impediments are split in two and directed in different directions when facing the next flow impedance part 6. This effect naturally promotes mixing.

15 Osien 6 välisen kulmasiirroksen arvo voi vaihdella huomattavasti keksinnön puitteissa ja joissakin tapauksissa riittää jo 10° :n kulma kahden osan toisiinsa kiinnitettyjen reunojen välillä. Myös kierteen muoto ja nousu voivat vaihdella sekoittimen käyttötarkoituksen mukaan. Virtaushaitta-20 levyn reunat seuraavat kuitenkin edullisesti ruuviviivaa ja kierteen nousu voi tällöin olla 2...5 kertaa levyn leveys.The value of the angular displacement between the parts 6 can vary considerably within the scope of the invention, and in some cases an angle of as little as 10 ° between the edges of the two parts attached to one another is sufficient. The shape and pitch of the thread can also vary depending on the purpose of the mixer. However, the edges of the flow barrier plate 20 preferably follow the helical line and the pitch of the thread can then be 2 to 5 times the width of the plate.

Kuvioiden esittämissä suoritusmuodoissa virtaus-haitat ovat pystysuorassa ja yhdensuuntaisia sekoituselimen akselin 4 kanssa. Virtaushaitat toimivat kuitenkin myös 25 makaavassa asennossa olevassa sekoitussäiliössä ja pystysuuntaisessa säiliössä, jossa akseli 4 on vaakasuora. Virtaushaittoja on edullisesti 2...8 kappaletta sijoitettuina tasavälein sekoitussäiliön sisäseinälle, ks. kuvio 3. Virtaushaittalevyjen kierteen keskiakseli voi myös poiketa 30 jonkin verran levyjen keskiviivasta. Virtasuhaitat voidaan haluttaessa laakeroida ylä- ja alapäästään pyörivästi, jolloin ne ovat säädettävissä tai jatkuvasti pyöritettävissä oman keskiviivansa suhteen.In the embodiments shown in the figures, the flow impediments are vertical and parallel to the axis 4 of the mixing element. However, the flow barriers also operate in the horizontal mixing tank 25 and in the vertical tank where the shaft 4 is horizontal. There are preferably 2 to 8 flow impediments evenly spaced on the inner wall of the mixing tank, cf. Figure 3. The central axis of the thread of the baffle plates may also deviate somewhat from the centerline of the plates. If desired, the current barriers can be rotatably mounted at their upper and lower ends, so that they can be adjusted or continuously rotated with respect to their own center line.

Claims

Apparatus for mixing fluids comprising a substantially cylindrical mixing tank (1), at least one rotating mixing member (2) inside the mixing tank 5 and at least one flow barrier (3) inside the mixing tank with a strip-shaped plate, characterized in that that the flow baffle plate (3) is rotated substantially around its center line.

Device according to Claim 1, characterized in that the flow baffle plate (3) is cut to form at least two successive parts (6) with mutual angular displacement.

Device according to Claim 2, characterized in that the magnitude of the angular displacement is approximately 90 °.

Device according to Claim 2, characterized in that each part (6) is rotated by about 90 ° and that the parts are fastened to one another.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the edges of the flow baffle plate (3) follow a helical line.

5 77384

Device according to Claim 5, characterized in that the pitch of the thread of the plate (3) is 2 to 5 times the width of the plate.