FI96184B - Method and apparatus for mixing fluids - Google Patents
Method and apparatus for mixing fluids Download PDFInfo
- Publication number
- FI96184B FI96184B FI915343A FI915343A FI96184B FI 96184 B FI96184 B FI 96184B FI 915343 A FI915343 A FI 915343A FI 915343 A FI915343 A FI 915343A FI 96184 B FI96184 B FI 96184B
- Authority
- FI
- Finland
- Prior art keywords
- flow
- mixing
- tank
- container
- blade
- Prior art date
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
- B01F27/00—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders
- B01F27/05—Stirrers
- B01F27/11—Stirrers characterised by the configuration of the stirrers
- B01F27/113—Propeller-shaped stirrers for producing an axial flow, e.g. shaped like a ship or aircraft propeller
Abstract
Description
9618496184
Menetelmä ja laite fluidien sekoittamiseksiMethod and apparatus for mixing fluids
Esillä olevan keksinnön kohteena on menetelmä ja laite 5 fluidien sekoittamiseksi, jossa menetelmässä fluidien sekoittaminen tapahtuu olennaisesti sylinterimäisessä sekoitussäiliössä sen sisälle järjestetyn pyörivän sekoi-tuselimen avulla.The present invention relates to a method and apparatus 5 for mixing fluids, in which method the mixing of the fluids takes place in a substantially cylindrical mixing tank by means of a rotating mixing member arranged inside it.
10 Ennalta tunnetaan monia tällaisia menetelmiä ja laitteita ja niitä käytetään yleisesti paperi-, maali- ja elintarviketeollisuudessa erilaisten fluidien sekoittamiseksi keskenään ja vaikkapa jauhemaisten kiinteiden aineiden sekoittamiseksi fluideihin. Laitteet ja menetelmät pyritään kehittämään 15 tavallisesti niin, että niissä saavutetaan mahdollisimman suuri sekoitustehokkuus mahdollisimman pienellä teholla.Many such methods and devices are known in advance and are commonly used in the paper, paint and food industries for mixing various fluids with each other and for example for mixing powdery solids with fluids. Equipment and methods are usually developed to achieve the highest possible mixing efficiency with the lowest possible power.
Eräs yleisesti käytetty tapa sekoitustehokkuuden nostamiseksi on aiheuttaa fluidivirtoihin pyörteilyä virtaushaittojen 20 avulla. Tavallisin virtaushaittatyyppi on nauhamainen metallilevy, joka on kiinnitetty sekoitussäiliön sisäseinään välimatkan päähän tästä sekoituselimen akselin suuntaisesti. Virtaushaittoja on useimmiten kaksi tai enemmän. Virtaus-haittalevyn taso sijaitsee sekoitussäiliön säteen ja 25 vertikaalilinjan muodostamalla tasolla, joten se aiheuttaa fluidissa pyörteilyä fluidin kehänsuuntaisen virtauksen osuessa levyyn. Tällainen virtaushaitta saa aikaan voimakasta pyörteilyä, mutta epäkohtana on suuri tehon tarve. Jos tähdätään yleisesti varastointiin, eikä niinkään sekoituk-30 seen, ei pyörteilyä tarvita, vaan säiliöön aikaansaatavat nostavat ja laskevat irtaukset pitävät sisällön tasaisena.One commonly used way to increase mixing efficiency is to cause fluid flows to swirl by flow barriers 20. 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 two 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 turbulence in the fluid as the circumferential flow of fluid hits the plate. Such a flow obstruction causes strong turbulence, but the disadvantage is the high power demand. If the aim is generally for storage and not so much for mixing, no vortexing is required, but the lifting and lowering exits provided in the tank keep the contents even.
Saksalaisessa patenttijulkaisussa 21 25 698 esitetään sekoitin, jossa sekoitussäiliön seinämään on laakeroitu 35 säiliön sisälle ulottuvia suhteellisen suurikokoisia P1057/9101 2 96184 siivekkeitä siten, että niiden asentoa muuttamalla fluidi-virtausta voidaan ohjata vinosti ylös- tai alaspäin. Virtaushaittojen kalteva asento pienentää tehon tarvetta sekoitustehokkuuden pysyessä hyvänä, joten mainitun jul-5 kaisun mukainen sekoitin on käytöltään taloudellisempi kuin edellä mainittu standardimalli.German patent publication 21 25 698 discloses a mixer in which relatively large P1057 / 9101 2 96184 vanes extending inside the tank are mounted on the wall of the mixing tank so that by changing their position the fluid flow can be directed obliquely upwards or downwards. The inclined position of the flow impediments reduces the power requirement while the mixing efficiency remains good, so that the mixer according to said publication is more economical to use than the above-mentioned standard model.
Suomalaisesta patenttijulkaisusta 77 384 tunnetaan ratkaisu, jossa virtaushaittalevy on edelleen nauhamainen ja asetettu 10 välimatkan päähän sekoitussäiliön seinämästä, mutta tässä ratkaisussa virtaushaittalevy on kierrettu akselinsa ympäri. Tällä ratkaisulla saavutetaan se etu, että haittaan osuvat f luidivirtaukset kääntyvät eri suuntiin riippuen siitä, mihin kohtaan haittaa ne ovat osuneet. Tämän ansiosta 15 haitta saa aikaan suuren määrän erisuuntaisia virtauksia, jotka edistävät sekoittumista. Kuitenkin, vaikka sekoituste-hokkuus kuvatulla laitteella onkin hyvää tasoa, on laitteen energiankulutus huomattavan suuri johtuen juuri siitä, että haittalevyt muodostavat erittäin suuren virtausvastuksen.A solution is known from Finnish patent publication 77 384, in which the flow baffle plate is still strip-shaped and placed at a distance of 10 from the wall of the mixing tank, but in this solution the flow baffle plate is wound around its axis. This solution has the advantage that the disturbing fluid flows turn in different directions depending on where at the disadvantage they have hit. As a result, the disadvantage results in a large number of divergent flows that promote mixing. However, although the mixing efficiency of the described device is at a good level, the energy consumption of the device is remarkably high due precisely to the fact that the baffle plates form a very high flow resistance.
2020
Perinteisissä sekoitusratkaisuissa voidaan havaita mm. seuraavia ongelmia.In traditional mixing solutions, e.g. the following problems.
- Säiliön ollessa suhteellisen korkea, toisin sanoen korkeu-25 den ollessa suurempi kuin puolitoista kertaa säiliön halkaisija ei yksi sekoituselin riitä, vaan joudutaan käyttämään useampia elimiä. Tällöin muiden kuin alimman elimen luomassa virtauskuviossa on myös merkittävä säteen suuntainen komponentti, jolloin uloimman sylinterin virtaukset 30 häiriytyvät.- When the tank is relatively high, i.e. with heights greater than one and a half times the diameter of the tank, one mixing member is not enough, but several members have to be used. In this case, the flow pattern created by non-lower members also has a significant radial component, whereby the flows 30 of the outermost cylinder are disturbed.
- Alimmat sekoituselimet joudutaan sijoittamaan mahdollisimman lähelle sekoitussäiliön pohjaa etäisyyden ollessa noin 0.1 - 0.2 * säiliön halkaisija, jotta säiliössä voitaisiin varastoida myös pieniä eriä kyseistä fluidia. Tyypillisiä 35 alipia sekoituselimiä ovat turbiini, potkuri ja lapa, joista P1057/9101 3 96184 - turbiini muodostaa tyypillisesti symmetrisen kuvion, jossa sekoituselimen alapuolelle syntyvät virtaukset ovat kyseisen sekoituksen lopputuloksen kannalta hyödyttömiä, ja - potkuri ja lavat puolestaan aiheuttavat myös olennaisen 5 aksiaalisen komponentin, joka pohjaa vasten painettuna aiheuttaa vain paikallisen turbulenssin, joka ei edesauta edellämainittua makrovirtausta.- The lowest mixing elements must be placed as close as possible to the bottom of the mixing tank at a distance of about 0.1 to 0.2 * the diameter of the tank, so that even small batches of the fluid in question can be stored in the tank. Typical 35 sub-agitators are a turbine, a propeller and a blade, of which P1057 / 9101 3 96184 - the turbine typically forms a symmetrical pattern in which the flows below the agitator are useless for the result of that agitation, and - the propeller and blades also cause an essential axial component when pressed against the bottom, causes only local turbulence that does not contribute to the aforementioned macroflow.
- Lisäksi pyörivät sekoituselimet saattavat varastoitavan aineen kiertoliikkeeseen, mikä edellämainittuun toivottuun 10 pystyliikkeeseen pyrittäessä on hyödytöntä eli toisin sanoen energian tuhlausta.- In addition, the rotating agitators cause the substance to be stored to circulate, which is useless in the pursuit of the above-mentioned desired 10 vertical motions, i.e. a waste of energy.
Koska mikään tekniikan tason mukaisista laitteista ei toimi kaikissa suhteissa riittävän tehokkaasti, etenkään laskeutu-15 vaa fluidia käsiteltäessä, on jouduttu kehittämään uudentyyppinen menetelmä ja laite fluidien sekoittamiseksi. Keksintö täyttää sekä energiataloudelliset että sekoitustehok-kuuteen liittyvät vaatimukset tekniikan tason mukaisia laitteita paremmin. Keksintömme mukainen ratkaisu ja menetelmä 20 on vielä täysin tunteeton säiliön korkeudelle tai nestepinnan korkeudelle säiliössä.Since none of the prior art devices work efficiently in all respects, especially when handling settling fluid, a new type of method and apparatus for mixing fluids has had to be developed. The invention meets both energy-saving and mixing efficiency requirements better than prior art devices. The solution and method 20 according to our invention are still completely insensitive to the height of the container or the height of the liquid surface in the container.
Keksinnön mukaiselle menetelmälle on tunnusmerkillistä, että kierrätetään fluidia säiliössä niin, että ensimmäinen 25 osa virtauksesta muodostaa säiliön akselin ympärille olennaisesti säiliön pituussuunnassa liikkuvan patsasmaisen virtauksen, ns. keskiövirtauksen, ja toinen osa virtauksesta vastakkaissuuntaisen mainittua patsasta ympäröivän rengasvirtauksen, ns. reunavirtauksen.The method according to the invention is characterized in that fluid is circulated in the tank so that the first part of the flow forms a static flow moving in the substantially longitudinal direction of the tank around the axis of the tank, the so-called a central flow, and a second part of the flow in the opposite direction to the annular flow surrounding said statue, the so-called edge flow.
30 ' Keksinnön mukaiselle laitteelle puolestaan on tunnusmerkil listä, että sekoituselinten muoto on määritetty niin, että niiden voimavaikutukset fluidiin edesauttavat patsasmaisen keskiövirtauksen ja rengasmaisen reunavirtauksen syntymistä. 35 P1057/9101 4 96184The device according to the invention, in turn, is characterized in that the shape of the mixing elements is determined in such a way that their force effects on the fluid contribute to the formation of a static central flow and an annular edge flow. 35 P1057 / 9101 4 96184
Ennalta DE patenttijulkaisusta 921 927 tunnetaan toki sekoitinratkaisu, jossa sekoituselimen siiven kärkeen on tehty kehän suuntainen siiveke tai jopa kokonainen sylinte-rimäinen matala rengas, mutta siivekkeen tarkoitus kyseises-5 sä ratkaisussa on pelkästään käyntivärinöiden estäminen ja kärkipyörteen poistaminen. Mainitussa ratkaisussa ei voi olla tarkoituksena sylinterimäisen virtauksen aikaansaaminen, koska mainittua kärkisiivekettä käytetään nimenomaan alimmaisessa sekoituselintasossa eli toisin sanoen lähellä 10 säiliön pohjaa, jossa virtausta ei olisi enää missään tapauksessa tarpeellista pitää sylinterimäisenä, vaan sitä tulisi jo kääntää radiaaliseksi.Of course, DE patent publication 921 927 discloses a mixer solution in which a circumferential wing or even an entire cylindrical low ring is made at the tip of the blade of the mixing member, but the purpose of the blade in this solution is only to prevent running vibrations and eliminate the tip vortex. Said solution cannot be intended to provide a cylindrical flow, since said tip vane is used specifically in the lowest mixing plane, i.e. close to the bottom of the tank 10, where it would no longer be necessary to keep the flow cylindrical in any case, but should already be turned radial.
Seuraavassa keksinnön mukaista menetelmää ja laitetta 15 selitetään yksityiskohtaisemmin vertaamalla niitä tekniikan tason mukaisiin ratkaisuihin ja viittaamalla oheisiin kuvioihin, joista kuvio 1 esittää erästä tekniikan tason mukaista ratkaisua ja sen aikaansaamaa virtauskenttää, 20 kuvio 2 esittää erästä toista tekniikan tason mukaista ratkaisua ja sen aikaansaamaa virtauskenttää, kuvio 3 esittää keksinnön erään edullisen suoritusmuodon mukaista sekoitinta ja sen synnyttämää virtauskenttää, kuviot 4a ja 4b esittävät yksityiskohtaisemmin kahden 25 keksinnön edullisen suoritusmuodon mukaisia siipi- tai laparakenteita, kuvio 5 esittää keksinnön mukaisen laitteen erästä kolmatta siipi-/laparatkaisua, ja kuviot 6a ja 6b sekoitussäiliön seinämällä käytettävää 30 haittaratkaisua.The method and device 15 according to the invention will now be described in more detail by comparing them with prior art solutions and with reference to the accompanying figures, in which Figure 1 shows a prior art solution and the flow field provided by it, Figure 2 shows another prior art solution and the flow field provided by it. 3 shows a mixer according to a preferred embodiment of the invention and the flow field generated by it, Figures 4a and 4b show in more detail the wing or blade structures according to two preferred embodiments of the invention, Figure 5 shows a third wing / blade solution of the device according to the invention, and Figures 6a and 6b 30 disadvantage solutions to be used.
Kuviossa 1 on esitetty erään tekniikan tason mukainen ratkaisu sekä sen kehittämä virtauskenttä. Sekoitussäiliössä 10 on sekoitin 12, joka koostuu akselista 14 sekä sille 35 kiinnitetyistä ylemmästä 16 ja alemmasta sekoituselimestä 18. Olennaista on, että alempi sekoituselin 18 on rakenteel- P1057/9101 5 96184 taan ylemmästä elimestä 16 poikkeava. Siten ylempiä elimiä voi olla yksi tai useampia sekoltussälllön korkeudesta riippuen. Ylempi sekoituselln 16 muodostuu varsista, joiden päähän on asetettu varsien tasoon nähden kaltevaan suuntaan 5 asetetut on lavat, joiden tarkoitus on antaa virtaukselle aksiaalinen virtaussuunta. Kuitenkin antaessaan mainitun aksiaalisen liikekomponentin lavat kohdistavat fluidiin myös kehänsuuntaisen liikekomponentin, joka suuntaa virtauksen enemmän tai vähemmän viistosti säiliön seinämää kohti. 10 Alempi sekoituselln 18 puolestaan muodostuu akselin suuntaisiin tasoihin sijoittuvista siivistä, jotka antavat fluidil-le pääasiallisesti radiaalisen virtaussuunnan. Lisäksi mainitut siivet kehittävät fluidiin voimakkaan kiertoliikkeen.Figure 1 shows a solution according to a prior art and the flow field developed by it. The mixing tank 10 has a stirrer 12 consisting of a shaft 14 and an upper 16 and a lower stirring member 18 attached thereto 35. It is essential that the lower stirring member 18 differs from the upper member 16 in its construction. P1057 / 9101 5 96184. Thus, there may be one or more upper members depending on the height of the mixing content. The upper agitator 16 is formed by stems, the ends of which are provided with blades arranged in an direction 5 inclined with respect to the plane of the stems, the purpose of which is to give the flow an axial flow direction. However, when giving said axial motion component, the blades also apply to the fluid a circumferential motion component which directs the flow more or less obliquely towards the wall of the container. The lower agitator 18, in turn, consists of vanes located in axial planes which give the fluid a substantially radial flow direction. In addition, said vanes develop a strong rotational motion in the fluid.
1515
Kuvion mukaisesti ylempi sekoituselin ei pysty antamaan fluidille patsasmaista virtaussuuntaa lukuunottamatta aivan säiliön keskellä olevaa halkaisijaltaan suhteellisen suppeata aluetta, vaan viistosti alaspäin menevä fluidivir-20 taus sekoittuu säiliön reunoilla ylöspäin suuntautuvan virtauksen kanssa synnyttäen paikallisia turbulenssivyöhyk-keitä sekoituselimien väliin, joihin energia hukkuu edesauttamatta koko fluiditilavuuden sekoittumista. Alempi sekoituselin puolestaan saa aikaan tehokkaan radiaalisuuntaisen 25 virtauksen, mutta synnyttää alapuolelleen myös hyödyttömän paikallisen pyörteen, josta fluidi ei välttämättä pääse sekoittumaan säiliössä ylempänä olevan fluidin kanssa.As shown, the upper agitator is unable to impart a static flow direction to the fluid except for a relatively narrow diameter area in the center of the tank, but the obliquely downward fluid flow mixes with the upward flow at the edges of the tank. . The lower agitator, in turn, provides an efficient radial flow, but also creates a useless local vortex below it, from which the fluid may not be able to mix with the fluid above the tank.
Kuviossa 2 esitetään ratkaisu, jossa kuvion 1 mukaisen 30 ratkaisun alempi sekoituselin on korvattu ylemmän sekoi-tuselimen 16 kanssa identtisellä sekoituselimellä 16' . Tässä ratkaisussa sekoituselinten puoliväliin syntyy paikallinen pyörrealue, joka tarpeettomasti hukkaa energiaa ja haittaa fluidin homogeenisena pitämistä. Riippuen myös sekoituseli-35 men lapojen suuntauksesta saattaa elin 16' kohdistaa P1057/9101 6 96184 tarpeettoman voimakkaan virtauskomponentin säiliön pohjaa vastaan.Fig. 2 shows a solution in which the lower mixing member of the solution 30 of Fig. 1 has been replaced by an identical mixing member 16 'with the upper mixing member 16. In this solution, a local vortex area is created in the middle of the mixing elements, which unnecessarily wastes energy and interferes with keeping the fluid homogeneous. Also depending on the orientation of the blades of the mixing member 35, the member 16 'may direct P1057 / 9101 6 96184 against an unnecessarily strong flow component against the bottom of the container.
Kuten edellä esitetyistä tavanomaisista ratkaisuista ja 5 niiden kehittämistä virtauskentistä käy ilmi, on pahimpana ongelmana optimaaliseen sekoitukseen pyrittäessä sekoitus-säiliön ylä- ja keskiosan sekoituselinten kehittämä ei-aksiaalinen virtaus, joka jarruttaa säiliön seinämiä pitkin nousevaa tai laskevaa virtausta ja haittaa sekoitusta.As can be seen from the conventional solutions presented above and the flow fields developed by them, the worst problem in achieving optimal mixing is the non-axial flow generated by the mixing members of the top and center of the mixing tank, which stops rising or falling flow along the walls of the tank.
1010
Tarkasteltaessa täten tekniikan tason mukaisten laitteiden puutteita ja testattaessa erityyppisiä uusia rakenneratkaisuja on havaittu, että suinkaan paras keino fluidin pitämiseksi homogeenisena ei ole ylläpitää suuria määriä 15 paikallisia turbulenssikeskittymiä, vaan tehokkain tapa on pysyttää virtaussuunta säiliössä mahdollisimman hyvin säiliön akselin suuntaisena. Tavallisesti siis pystysuorana ja vielä yleisemmin keskellä säiliötä laskeutuvana. Kokeissa todettiin, että paikalliset turbulenssit kuluttavat energiaa 20 huomattavasti enemmän kuin niiden sekoitusvaikutus antaisi ymmärtää. Siten selkein toteutustapa tehokkaan sekoituksen ylläpitämiseksi sylinterimäisessä säiliössä on pystysuora ehjä sylinterimäinen patsas, joka siirtyy virtauksen ytimessä joko ylös- tai alaspäin ja reunoilla puolestaan 25 vastaavasti alas- tai ylöspäin.Thus, looking at the shortcomings of the prior art devices and testing different types of new designs, it has been found that by no means the best way to keep fluid homogeneous is to maintain large amounts of local turbulence concentrations, but the most effective way to keep the flow direction in the tank. Thus, usually vertical and more generally descending in the middle of the tank. The experiments found that local turbulences consume significantly more energy 20 than their mixing effect would suggest. Thus, the clearest embodiment for maintaining efficient mixing in a cylindrical container is a vertical intact cylindrical column that moves either up or down at the core of the flow and down or up at the edges, respectively.
Kuviossa 3 esitetään keksintömme erään edullisen suoritusmuodon mukainen ratkaisu, jossa sekoitin koostuu akselista 20 ja akselille kiinnitetyistä sekoituselimistä 22 ja 32, 30 joista elin 22 on tyypiltään sellainen, että sitä on mahdollista käyttää kaikkialla muualla paitsi aivan säiliön pohjan läheisyydessä, jota varten on kehitetty elin 32. Sekoituselin 22 on muunnos kuvioissa 1 ja 2 esitetystä sekoituselimestä siten, että elin koostuu joko kokonaan 35 akselilta 20 alkavasta siivestä, tai varresta 24 ja sen päähän kiinnitetystä pyörähdystasoon nähden kaltevasta P1057/9101 7 96184 lavasta 26. Lapa 26 on varustettu ainakin kärjestään siivekkeellä 28, jonka tarkoitus on estää radiaalisuuntaisen komponentin syntyminen ja suunnata virtaus mahdollisimman tehokkaasti patsasmaisena tulppana alaspäin. Mainittu 5 lisäsiiveke 28 on lavan 26 kärjessä siten, että lapaa 26 pitkin radiaalisesti liukuvan fluidin virtaussuunta kääntyy siivekkeen 28 vaikutuksesta aksiaalisuuntaiseksi muodostamaan alaspäin patsasmaisena suuntautuvan virtauksen rajakerros. Tarkoituksena kullakin sekoitinelintasolla alimmaista 10 lukuunottamatta on synnyttää mahdollisimman tulppamainen säiliön akselin suuntainen virtaus. Mainittuja siivekkeitä voidaan myös haluttaessa järjestää useampia kunkin siiven tai lavan yhteyteen, jolloin ne myös tukevoittavat siiven rakennetta.Figure 3 shows a solution according to a preferred embodiment of our invention, in which the mixer consists of a shaft 20 and mixing members 22 and 32 mounted on the shaft, 30 of which the member 22 is of such a type that it can be used anywhere except near the bottom of the tank for which the member 32 is developed. The agitating member 22 is a modification of the agitating member shown in Figures 1 and 2 such that the member consists either entirely of a wing 35 starting from the shaft 20, or a stem 24 and a P2657 / 9101 7 96184 platform 26 inclined relative to the plane of rotation attached thereto. The blade 26 is provided with a wing 28 at least , which is intended to prevent the formation of a radial component and to direct the flow downwards as efficiently as a static plug. Said additional wing 28 is at the tip of the blade 26 so that the flow direction of the fluid radially sliding along the blade 26 turns axially under the action of the blade 28 to form a downwardly limiting flow layer in the form of a statue. The purpose of each agitator member level, except the lowest 10, is to generate the most plug-like flow possible along the axis of the tank. If desired, several of said wings can also be arranged in connection with each wing or blade, in which case they also support the structure of the wing.
1515
Kuten kuviosta nähdään on tämäntyyppisellä sekoituselimellä 22 aikaansaatu virtauskenttä mahdollisimman lähellä optimaalista patsasta, jolloin ainoastaan vastakkaissuuntaisten virtausten rajakerroksessa on havaittavissa turbulenttinen 20 vyöhyke.As can be seen from the figure, the flow field provided by this type of mixing member 22 is as close as possible to the optimal column, whereby only in the boundary layer of opposite flows a turbulent zone 20 is detectable.
Kuviossa 4a on esitetty tarkemmin sekoituselimen 22 lavan 26 ihannemuoto. Kuvion mukaisesti kärkiosaan on järjestetty tai kärkiosa on taivutettu siivekkeeksi 28, joka suuntautuu 25 lavasta fluidin virtaussuuntaan. Olennaisesti siivekkeen 28 suunta on sama kuin virtaavan fluidipatsaan liikesuunta, jolloin siivekkeen 28 suuntaama virtaus yhtyy juoheasti fluidivirtaukseen. Kuviossa 4b on puolestaan esitetty erään toisen suoritusmuodon mukainen ratkaisu, jossa 30 sekoituselimen lapa 26’ on järjestetty vinoon niin, että sen pyöriessään kehittämän voimakentän eräs komponentti suuntautuu viistosti kohti säiliön akselia, jolloin mainitun voiman ja keskipakovoiman resultantin suunta on lähempänä aksiaalista suuntaa kuin kuvion 4a tilanteessa. Lavan 26' 35 kärkeen on järjestetty siiveke 28', joka edelleen on olennaisesti akselin suuntainen. Siiveke 28, 28' sijoittuu P1057/9101 8 96184 lavan tai siiven kärkeen ajatellulle säiliön kanssa samankeskiselle pinnalle tai sitä sivuavalle tasolle. On myös luonnollisesti mahdollista, että siivekkeen 28 tai 28* suuntaa poikkeutetaan mainituista suunnista tarkoituksellisesti 5 vaikkapa antamaan siivekkeeseen osuvalle fluidille haluttu liikesuunta. Olennaista tälle ylemmälle siivelle/lavalle on se, että sen rakenteella pyritään estämään fluidivirtauk-sen radiaalisuuntaisten komponenttien pääsy haittaamaan vastakkaiseen suuntaan virtaavaa rengasvirtausta. Edullises-10 ti siivet/lavat on valmistettu teräs- tai muusta vastaavasta metallilevystä särmäämällä niin, että siipi/lapa muodostuu joukosta tasomaisia pintoja. Mikäli kuitenkin joissain tapauksissa katsotaan aiheelliseksi valmistaa siipi tai lapa esimerkiksi muovista, voidaan siipi silloin valaa 15 suoraan lopulliseen muotoonsa.Figure 4a shows in more detail the ideal shape of the blade 26 of the mixing member 22. According to the figure, the tip part is arranged or the tip part is bent into a wing 28 extending from the pallet 25 in the direction of fluid flow. The direction of the vane 28 is essentially the same as the direction of movement of the flowing fluid column, with the flow directed by the vane 28 smoothly coinciding with the fluid flow. Fig. 4b shows a solution according to another embodiment, in which the blade 26 'of the mixing member 30 is arranged obliquely so that a component of the force field generated by its rotation is directed obliquely towards the container axis, the resultant of said force and centrifugal force being closer to the axial direction than in Fig. 4a. . A wing 28 'is provided at the tip of the platform 26' 35, which is further substantially axial. The wing 28, 28 'is located at the tip of the blade or wing on a conceivable surface or a plane adjacent to the container. It is also, of course, possible that the direction of the vane 28 or 28 * is intentionally deviated from said directions, for example to give the fluid hitting the vane the desired direction of movement. Essential to this upper wing / platform is that its structure seeks to prevent the radial components of the fluid flow from interfering with the flow of rings in the opposite direction. Preferably, the wings / blades are made of steel or other similar metal sheet by edging so that the wing / blade is formed from a plurality of planar surfaces. However, if in some cases it is considered appropriate to make the wing or blade from plastic, for example, the wing can then be molded directly into its final shape.
Kuviossa 5 esitetään alimmassa sekoituselintasossa käytettävä sekoituselin 32 (silloin, kun virtaus on keskellä säiliötä alaspäin), joka muotoillaan sellaiseksi, että 20 virtaukset sekoituselimen 32 yläpuolella ovat pelkästään alaspäin, mutta sekoituselimen 32 kohdalla sen sivuilta lähtevät virtaukset ovat kohti säiliön 10 seinämää ja sekoituselimen 32 keskiosalta lähtevät virtaukset suuntautuvat viistosti alaspäin ja ovat vain murto-osan yläpuolisiin 25 virtauksiin verrattuna. Sekoituselin 32 voi siis koostua varresta 34 ja sen päähän kiinnitetystä lavasta 36, jonka ‘ tason/tasojen suunta on akselin puoleisessa päässään ainakin lähestulkoon radiaalinen, josta se kääntyy hieman fluidia alaspäin syöttäväksi ja siitä takaisinpäin niin, että 30 lavan kärki 38 on jo selvästi fluidia radiaalis-kehänsuun-taiseen suuntaan syöttävä. Toisin sanoen kuvan suoritusmuodossa lavan ensimmäinen, varren puoleinen taso poikkeaa akselin 20 ja varren 34 kautta piirretystä tasosta noin 30· fluidia alaspäin syöttävään suuntaan ja toinen taso 35 noin 60° samaan suuntaan. Tämän jälkeen lavan kärkiosa alkaa kääntyä fluidia enemmän ja enemmän säiliön seinämää P1057/9101 9 96184 kohti syöttäväksi. Erään suoritusmuodon mukaan lavan kärjen suunta muodostaa noin 45°:en kulman varren kanssa, jolloin lapa siis antaa fluidille voimakkaan radiaalisen liikkeen. Lavan akselin puoleinen pää antaa fluidille pienen aksiaali-5 sen virtausnopeuden, jolloin keskiövirtaus ohjautuu sekoi-tus-/varastosäiliön pohjan kautta seinämää pitkin nousevaksi rengasvirtaukseksi. Sekoituselin voi olla luonnollisesti myös siipi, jonka kärkiosa on voimakkaasti väännetty lähes akselin suuntaiseen tasoon, jolloin sekoituselimen vaikutus-10 alueelle tulevan fluidin virtaussuunta kääntyy suurimmalta osalta radiaaliseksi.Figure 5 shows a mixing member 32 used in the lowest mixing plane (when the flow is in the middle of the tank downwards) shaped so that the flows above the mixing member 32 are only downwards, but at the mixing member 32 the flows from its sides are towards the tank 10 and the middle of the mixing member 32 the outgoing flows are directed obliquely downwards and are only a fraction of the flows above the fraction. The mixing member 32 may thus consist of a stem 34 and a blade 36 attached to its end, the plane / planes of which are at least approximately radial at their axial end, from which they pivot slightly to supply fluid downwards and backwards so that the blade tip 38 is already clearly radial. -feed in the circumferential direction. That is, in the embodiment of the figure, the first, arm-side plane of the blade differs from the plane drawn through the shaft 20 and the arm 34 by about 30 ° in the downward supply direction and the second plane 35 by about 60 ° in the same direction. The tip of the blade then starts to turn more and more fluid towards the tank wall P1057 / 9101 9 96184 to feed. According to one embodiment, the direction of the tip of the blade forms an angle of about 45 ° with the arm, thus giving the fluid a strong radial movement. The axial end of the blade gives the fluid a small axial flow rate, whereby the center flow is directed through the bottom of the mixing / storage tank to a ring flow rising along the wall. The agitating member can, of course, also be a vane, the tip part of which is strongly twisted in an almost axial plane, whereby the direction of flow of the fluid entering the area of action of the agitating member is largely radial.
On myös mahdollista, että säiliön pohja-osaan välittömään läheisyyteen järjestetään joko keskipakopumpun juoksupyörää 15 muistuttava siipipyörä ilman pesää tai mahdollisesti jopa jonkinlaisen pesän kanssa, jolloin mainittu juoksupyörä kääntää keskiövirtauksen tehokkaasti ansin pohjan suuntaiseksi ja sitten seinämiä pitkin suuntautuvaksi rengasvirtaukseksi .It is also possible to provide in the immediate vicinity of the bottom of the tank either an impeller resembling a centrifugal pump impeller 15 without a housing or possibly even with some kind of housing, said impeller effectively reversing the centrifugal flow into an annular flow and then along the walls.
2020
Lisäksi sekoitussäiliön seinämälle voidaan kiinnittää virtaushaittoja siten, että alimman sekoituselimen kohdalla on ainakin kaksi vinoa haittalevyä. Näiden vinouden tulisi olla noin 30 - 75°. Haittojen tarkoitus on kääntää pitkin 25 säiliön seinämää pyörivä virtaus virtausta nostavaksi komponentiksi. Taloudellisesssa mielessä edullisin haitta on noin 45" kulmaan asetettu suora haittalevy, mutta toiminnan kannalta edullisin haitta on sellainen, jonka kulma jyrkkenee noustaessa säiliön pohjalta ylöspäin. 30 Tällöin haitta voi olla valmistettu joko yhdestä kaarevasta haitasta tai useammasta suorasta haitasta, joiden kaltevuuden siis tulee muuttua portaittain, esimerkiksi kolme haittalevyä (Fig. 6a), joiden kaltevuudet ovat noin 30, 60 ja 90 astetta. Haittojen leveyden tulisi keksintömme 35 mukaisessa ratkaisussa olla noin 1/8 - 1/15 kertaa säiliön halkaisija ja niiden etäisyyden seinämästä tulisi suurimmil- P1057/9101 10 96184 laan olla noin 0.1 kertaa säiliön halkaisija. Verrattaessa kuvion 6a mukaisilla haitoilla aikaansaatavaa virtauskenttää kuvion 6b eli tavanomaisilla tekniikan tason mukaisilla pystysuorilla haittalevyillä aikaansaatavaan virtauskenttään 5 huomataan, että keksintömme mukaisilla haittalevyillä virtaus saadaan käännettyä hyvin juoheasti kehän suuntaisesta pystysuoraksi rengasvirtaukseksi.In addition, flow barriers can be attached to the wall of the mixing tank so that there are at least two oblique baffles at the lowest mixing member. These should have an inclination of about 30 to 75 °. The disadvantages are to reverse the flow rotating along the wall of the tank 25 into a flow-increasing component. From an economic point of view, the most advantageous disadvantage is a straight disadvantage plate placed at an angle of about 45 ", but the most economically advantageous disadvantage is one whose angle steepens as it rises from the bottom of the tank. In this case, the disadvantage can be made of one curved disadvantage or several direct disadvantages. , for example three baffles (Fig. 6a) with slopes of about 30, 60 and 90 degrees, the width of the baffles in the solution according to our invention 35 should be about 1/8 to 1/15 times the diameter of the tank and their distance from the wall should be the largest P1057 / 9101 When comparing the flow field obtained with the drawbacks of Fig. 6a to the flow field 5 obtained with the conventional drawbacks of the prior art according to the prior art, it can be seen that with the drawbacks according to the invention the flow can be well reversed. from circumferential to vertical ring flow.
Kuten edellä esitetystä huomataan, on kehitetty aivan 10 uudentyyppinen tekniikan tason haittapuolet poistava sekoitin ja sekoitusmenetelmä, joista edellä on esitetty vain muutamia edullisia suoritusmuotoja. Edellä esitettyä keksinnön selitystä ei ole syytä ymmärtää keksintöä millään tavalla rajoittavaksi, vaan ainoastaan kokoelmaksi eräitä 15 esimerkkejä, jotka kuuluvat oheisissa patenttivaatimuksissa määritellyn keksinnön suoja-alueelle.As can be seen from the above, a completely new type of prior art mixer and mixing method has been developed, of which only a few preferred embodiments have been described above. The foregoing description of the invention is not to be construed as limiting the invention in any way, but merely as a collection of certain examples which fall within the scope of the invention as defined in the appended claims.
P1057/9101P1057 / 9101
Claims (10)
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FI915343A FI96184C (en) | 1991-11-12 | 1991-11-12 | Method and apparatus for mixing fluids |
| EP92890242A EP0542713B1 (en) | 1991-11-12 | 1992-11-12 | Method and device for mixing fluids |
| DE59208228T DE59208228D1 (en) | 1991-11-12 | 1992-11-12 | Method and apparatus for mixing fluids |
| AT92890242T ATE150334T1 (en) | 1991-11-12 | 1992-11-12 | METHOD AND APPARATUS FOR MIXING FLUIDS |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FI915343 | 1991-11-12 | ||
| FI915343A FI96184C (en) | 1991-11-12 | 1991-11-12 | Method and apparatus for mixing fluids |
Publications (4)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FI915343A0 FI915343A0 (en) | 1991-11-12 |
| FI915343A FI915343A (en) | 1993-05-13 |
| FI96184B true FI96184B (en) | 1996-02-15 |
| FI96184C FI96184C (en) | 1996-05-27 |
Family
ID=8533483
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FI915343A FI96184C (en) | 1991-11-12 | 1991-11-12 | Method and apparatus for mixing fluids |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0542713B1 (en) |
| AT (1) | ATE150334T1 (en) |
| DE (1) | DE59208228D1 (en) |
| FI (1) | FI96184C (en) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4401596A1 (en) * | 1994-01-20 | 1995-07-27 | Ekato Ruehr Mischtechnik | Stirrer |
| US6082890A (en) * | 1999-03-24 | 2000-07-04 | Pfaudler, Inc. | High axial flow glass coated impeller |
| SE531967C2 (en) | 2007-03-10 | 2009-09-15 | Huhnseal Ab | Apparatus for stirring a viscous medium, its use, computer programs for the apparatus and stirring elements included in the apparatus |
| US8220986B2 (en) * | 2008-11-19 | 2012-07-17 | Chemineer, Inc. | High efficiency mixer-impeller |
| FI122642B (en) * | 2010-09-16 | 2012-04-30 | Outotec Oyj | Apparatus and method for dispersing two solutions in one another during a liquid-liquid extraction |
| DE102014110542A1 (en) * | 2014-07-25 | 2016-01-28 | EKATO Rühr- und Mischtechnik GmbH | Rührorganvorrichtung |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4468130A (en) * | 1981-11-04 | 1984-08-28 | General Signal Corp. | Mixing apparatus |
| US4519715A (en) * | 1981-11-30 | 1985-05-28 | Joy Manufacturing Company | Propeller |
| US4721394A (en) * | 1985-06-24 | 1988-01-26 | Pro-Quip, Inc. | Mixing blade construction |
| US4722608A (en) * | 1985-07-30 | 1988-02-02 | General Signal Corp. | Mixing apparatus |
| US4802771A (en) * | 1986-03-31 | 1989-02-07 | General Signal Corp. | Mixing apparatus |
-
1991
- 1991-11-12 FI FI915343A patent/FI96184C/en not_active IP Right Cessation
-
1992
- 1992-11-12 DE DE59208228T patent/DE59208228D1/en not_active Expired - Lifetime
- 1992-11-12 EP EP92890242A patent/EP0542713B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1992-11-12 AT AT92890242T patent/ATE150334T1/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0542713B1 (en) | 1997-03-19 |
| DE59208228D1 (en) | 1997-04-24 |
| EP0542713A1 (en) | 1993-05-19 |
| FI915343A0 (en) | 1991-11-12 |
| ATE150334T1 (en) | 1997-04-15 |
| FI915343A (en) | 1993-05-13 |
| FI96184C (en) | 1996-05-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4882098A (en) | Mass transfer mixing system especially for gas dispersion in liquids or liquid suspensions | |
| US5916491A (en) | Gas-liquid vortex mixer and method | |
| US6158722A (en) | Mixing system for introducing and dispersing gas into liquids | |
| US4799862A (en) | Impellers | |
| CA2345650C (en) | Mixer systems | |
| US4893941A (en) | Apparatus for mixing viscous liquid in a container | |
| CA1158232A (en) | Mixing systems having agitators for mixing gas with liquid | |
| ATE130222T1 (en) | MIXTURE MIXERS AND MIXING SYSTEMS FOR MIXING LIQUIDS AND LIQUID SUSPENSIONS WITH A WIDE VISCOSITY RANGE. | |
| AU2005285934A1 (en) | Stirring apparatus | |
| WO2005099881A1 (en) | Improved surface aeration impeller designs | |
| CA2035141A1 (en) | Agitators | |
| FI96184B (en) | Method and apparatus for mixing fluids | |
| JPH0321338A (en) | Apparatus for mixing viscous material | |
| US4334826A (en) | Surface aerator impeller | |
| US5522989A (en) | Device for aerating waste water | |
| US6149296A (en) | Mixer blade assembly for medium and high viscosity liquid | |
| US4150900A (en) | Slurry mixer | |
| EP0027911A1 (en) | Apparatus for contacting liquid with a gas | |
| US4249863A (en) | Surface aerator impeller | |
| JP2006503687A (en) | Surface aeration impeller | |
| US20040240315A1 (en) | Slotted draft tube mixing systems | |
| GB2068247A (en) | Mixing apparatus with rotary agitator | |
| KR200203222Y1 (en) | Hydraulic mixing and circulating system in water treatment | |
| JPH11276871A (en) | Vertical agitating apparatus | |
| CA1150237A (en) | Slurry mixer with container attached baffles |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| BB | Publication of examined application | ||
| PC | Transfer of assignment of patent |
Owner name: AHLSTR!M PUMPUT OY |
|
| MM | Patent lapsed |