HU211421B - Method and apparatus for mixing at least two materials, mainly fluids - Google Patents

Method and apparatus for mixing at least two materials, mainly fluids Download PDF

Info

Publication number
HU211421B
HU211421B HU653190A HU653190A HU211421B HU 211421 B HU211421 B HU 211421B HU 653190 A HU653190 A HU 653190A HU 653190 A HU653190 A HU 653190A HU 211421 B HU211421 B HU 211421B
Authority
HU
Hungary
Prior art keywords
rotor
mixing
housing
flow
blades
Prior art date
Application number
HU653190A
Other languages
Hungarian (hu)
Other versions
HUT59331A (en
HU906531D0 (en
Inventor
Gyula Sebestyen
Lajos Takacs
Gaborne Panyik
Mohamed Rizk
Ferenc Janki
Gabor Szijgyarto
Original Assignee
Kerteszeti Es Elelmiszeripari
Budapesti Mueszaki Egyetem
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kerteszeti Es Elelmiszeripari, Budapesti Mueszaki Egyetem filed Critical Kerteszeti Es Elelmiszeripari
Priority to HU653190A priority Critical patent/HU211421B/en
Publication of HU906531D0 publication Critical patent/HU906531D0/en
Publication of HUT59331A publication Critical patent/HUT59331A/en
Publication of HU211421B publication Critical patent/HU211421B/en

Links

Landscapes

  • Mixers Of The Rotary Stirring Type (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Abstract

Two or more liq. components are spun and directed onto a stationary grid of radial blades. The liquids are cut, divided and form vortices which promote mixing. The process is repeated several times by recycling. - The equipment comprises a driver carrying an energy transmitting wheel, in the form of a pump impeller, on its shaft. A hydrodynamic grid with stationary blades is located opposite the wheel. The grid is contained in a housing which extends over the wheel and is attached to the drive unit. The housing is provided with one or more end suction connections and a top discharge connection located in the plane of the impeller.

Description

kát spirális kényszeráramlásban tartjuk, eközben - különösen az álló és forgó, illetve a forgó és álló kényszerpályákba történő átömlésekkor - az anyaghasábokat rendre szeleteljük, valamint anyagleválásokat és örvényléseket hozunk létre. Továbbá, a találmány szerinti berendezés lényege, hogy a rotor (7) a keverőtér (15) felőli homlokfelületén (17) gyűrűhoronnyal (9) van ellátva. Ezt a keverő-nyíró elemként szereplő lapátok (10) legalább közelítőleg radiális helyzetű csatornákra osztják. A keverőteret (15) a rotornál (7) szembenfekvő oldalon határoló házrészben másik gyűrőhorony (12) van kialakítva, amelyet a helytálló keverőnyíró elemként is szereplő lapátok (13) legalább közelítőleg radiális helyzetű csatornákra (14) osztanak. A rotor (7) csatornáinak beömlési körzete a ház (1) csatornáinak (14) kiömlési körzetében, a rotor (7) csatornáinak, kiömlési körzete pedig a ház (1) csatornáinak (14) beömlési körzetében helyezkedik el.the rod is held in a spiral forced flow, in particular by slicing the material blocks, and in particular by flow into stationary and rotary or rotary and stationary paths, to create material separations and eddies. Further, according to the invention, the rotor (7) is provided with an annular groove (9) on the front face (17) of the mixing chamber (15). This is divided by the blades (10) of the mixing shear element into channels at least approximately radial. In the housing part defining the mixing space (15) on the opposite side of the rotor (7), another annular groove (12) is formed, which is divided into at least approximately radial channels (14) by blades (13) which also act as correct mixing elements. The inlet region of the channels of the rotor (7) is located in the outlet area of the channels (14) of the housing (1) and the inlet region of the channels (14) of the rotor (7).

A találmány tárgya két vagy több anyag, például két vagy több folyadék keverésére való eljárás és berendezés.The present invention relates to a process and apparatus for mixing two or more substances, for example two or more liquids.

A két- vagy többkomponensű folyadékok keverése az élelmiszer- és a vegyipar folyamatos technológiai igényeit elégíti ki. A keverés általános elve az alapfluidum olyan mértékű mozgatása, hogy a bekeverendő egy vagy több komponens maximális elegyíthetősége következzék be.The mixing of bi- or multi-component fluids meets the continuous technological needs of the food and chemical industry. The general principle of mixing is to move the base fluid to such an extent that there is maximum miscibility of one or more components to be mixed.

Ismert például DEPS 2 655 901 számú szabadalmi iratból olyan keverési eljárás, amelyet üzemanyag-víz emulzió létrehozására javasoltak, mégpedig az üzemanyag-keverék tökéletesebb elégetése céljából. Ennél a keverésmódnál az üzemanyagot és a vizet a beömlési szakaszból centrifugális erő hatására radiális csatornákban kifelé kényszerítik, majd hengeres falszakaszon felütköztetik. A folyadékáramot a rotor külső palástja és a házfal közötti résben nyíróhatásnak teszik ki. Végül az elegyet a rotor kerületének egy része mentén turbulens áramlásba hozzák, és végül az emulziót közvetlenül a kiömlésnél kialakított gyűjtőtérnél elvezetik.For example, DEPS 2 655 901 discloses a blending process which has been proposed to create a fuel-water emulsion for a better combustion of the fuel blend. In this mixing mode, fuel and water are forced out of the inlet section by centrifugal force outwardly in radial passages and then rammed over a cylindrical wall section. The fluid flow is subjected to shear in the gap between the outer casing of the rotor and the housing wall. Finally, the mixture is introduced into a turbulent flow along a portion of the circumference of the rotor, and finally the emulsion is led directly to the outlet formed at the outlet.

A fenti eljárás foganatosítására az idézett irat olyan berendezést javasol, amelynek elvi felépítése lényegében megegyezik a DEOS 3 342 304 számú és az US 4 175 873 számú iratok szerinti keverőgépekkel. Ezek közös jellegzetessége, hogy centrifugális szivattyú elvén működnek. Az ilyen típusú keverőgépeknél a forgó járókerékben a tengellyel koaxiálisán van kialakítva a beömlés a keverendő anyagok számára, amelyek egyetlen sugárirányú áramlással haladnak a forgó járókeréken keresztül és a gyűjtőtérbe jutnak, ahonnan az összekevert közeg elvezethető.In order to carry out the above process, the cited document proposes an apparatus having essentially the same design as the mixing machines of DEOS 3 342 304 and US 4 175 873. Their common feature is that they operate on the principle of a centrifugal pump. In this type of mixing machine, the inlet in the rotating impeller is coaxial with the axis for the materials to be mixed, which pass in a single radial flow through the rotating impeller and enter the collecting space from which the mixed medium can be drained.

Ezt a közel radiális, centrifugális közegáramlást például egymásba fésűszerűen nyúló fogazott rácsokkal (lásd DE 3 342 304 sz. német szabadalmi irat), illetve csapokkal (lásd US 4 175 873 sz. szabadalmi leírás) zavarják meg, és ezzel a turbulenciát és nyíróhatást is eredményező mechanikus ütköztetéssel kívánják a komponensek kellő keveredését elérni. A járókerék belépőélén belépő folyadékrészecske tehát a beömléstől egyre távolodva, azaz lényegében sugárirányú áramlással kifelé halad, eközben az áramlás útjába helyezett akadályokon, például diffúzoros vagy konfúzoros radiális elemek közötti csatornákban kényszerpályát fut be (DE 2 655 901 sz. német szabadalmi irat). Megjegyezzük azonban, hogy a folyadékrészek a hagyományos megoldásoknál csupán egyszer végeznek centrifugális áramlást, ezzel a keverési folyamat lényegében be van fejezve. Az ilyen típusú áramlások a szakirodalomban „centrifugális átömlésű áramlás”ként ismertek.This near radial centrifugal fluid flow is interrupted, for example, by interlocking toothed gratings (see DE 3 342 304) and by pins (see US 4 175 873), resulting in turbulence and shear they are intended to achieve sufficient mixing of the components by mechanical impact. The fluid particle entering the impeller leading edge thus moves away from the inlet, i.e., outwardly in a substantially radial flow, while undergoing forced paths in passageways such as channels between diffuser or confusional radial elements (DE 2 655 901). It should be noted, however, that in conventional solutions, the fluid portions only perform a centrifugal flow once, thereby substantially completing the mixing process. Flows of this type are known in the literature as "centrifugal flow".

A gyakorlati tapasztalatok azt mutatják, hogy a radiális áramlás útjába helyezett ütköztetőelemek, így például csapok, fésűk, koszorúk stb. olyan folyadékrész-leválásokat idéznek elő, amelyek lényegében szabályozhatatlan keverési folyamathoz vezetnek, sőt bizonyos nyomásviszonyok esetén a közeget és magát a keverőberendezést egyaránt károsító kavitációs áramlásokhoz vezethetnek. Az ilyen keverésmód hatásfoka esetleges, azaz kényesebb minőségi követelmények esetén alig jöhet szóba, másrészt lényegében nélkülözi a szükséges anyagkímélelet, valamint tisztázatlan áramlási hatásokkal jár.Practical experience has shown that impact elements such as pins, combs, wreaths, etc., are placed in the radial flow path. they cause fluid particle separations which lead to a substantially uncontrolled mixing process and, under certain pressure conditions, can lead to cavitation flows which damage both the medium and the mixer itself. The efficiency of such a mixing method is hardly possible in the case of possible, that is to say, delicate quality requirements, on the other hand it essentially lacks the necessary material protection and has unclear flow effects.

A jelen találmánnyal célunk a fentiekben vázolt hiányosságok kiküszöbölése, vagyis olyan tökéletesített keverésmód létrehozása, amely univerzálisan alkalmazható, valamint lényegesen hatékonyabb és gazdaságos keverést tesz lehetővé, mint a hagyományos megoldások.It is an object of the present invention to overcome the drawbacks outlined above, that is, to provide an improved mixing method which is universally applicable and provides much more efficient and economical mixing than conventional solutions.

A találmány alapja az a felismerés, hogy a kitűzött feladat megoldható, ha szakítva a hagyományos mechanikus keverési elvvel, hidrodinamikus keverést alkalmazunk, hiszen ezzel hatékonyabban hozható létre nagyfokú turbulencia és ütköztetések révén, továbbá ez módot ad arra is, hogy az anyagáramot minél kisebb anyagmennyiségekre bontva végezzük a keverést.The present invention is based on the discovery that the present invention can be accomplished by interrupting the conventional mechanical mixing principle with hydrodynamic mixing as it is more efficient in providing high turbulence and collisions, and also allows the material flow to be reduced to a smaller amount of material. stirring.

A kitűzött feladat megoldásához tehát a bevezetőben említett eljárásból indultunk ki, amelynél keverőtérbe belépő anyagkomponenseket magában foglaló anyagáramot centrifugális erő alkalmazásával radiális irányban kifelé áramlásra kényszerítjük, ennek során az anyagáramot nyíróhatásnak tesszük ki, és adott esetben turbulens áramlásba hozzuk, majd a keveréket, illetve elegyet végül is kiömlésen keresztül elvezetjük. A találmány szerinti eljárás lényege, hogy már a gyűrűalakú keverőtérbe beléptetésekor a folyadékáramot nyíróhatás révén viszonylag kis anyaghasábokra szeleteljük, ezeket az anyaghasábokat forgatott és előnyösen egymástól teljesen elkülönített kényszerpályákon kifelé áramoltatjuk, ezután a folyadékhasábokat álló kényszerpályákba léptetjük át, és azokban befelé irányuló, azaz centripetális áramlásra kényszerítjük, majd azokatThus, in order to solve the problem, we have started from the method mentioned in the introduction, whereby a flow of material containing the material components entering the mixing space is forced to flow radially outwards using a centrifugal force, whereupon the material stream is sheared and optionally also through a spill. The process of the present invention is that, once entering the annular mixing space, the liquid stream is slit-sheared into relatively small blocks of material, these outlets are rotated outwardly through rotated and preferably completely separated forced paths, and then and then force them

HU 211 421 B újból visszavezetjük a forgatott kényszerpályák valamelyikébe, és ezeket a műveleteket ciklikusan végezve a folyadékhasábokat spirális kényszeráramlásban tartjuk. eközben - különösen az álló és a forgó, illetve a forgó és az álló kényszerpályák közötti átömlésekkor az anyaghasábokat rendre szeleteljük, valamint anyagleválásokat és örvényléseket hozunk létre.Again, it is recycled to one of the rotated forced paths, and by performing these operations cyclically, the fluid blocks are kept in a spiral forced flow. in the meantime, particularly during passages between stationary and rotary and rotary and stationary paths, the material blocks are sliced and material separations and eddies are formed.

A találmány szerinti eljárás olyan berendezéssel foganatosítható, amelynek házban forgathatóan ágyazott rotorja van, ez a ház központi körzetben elhelyezkedő beömléssel és a kerület mentén elrendezett kiömléssel, valamint ezekkel közlekedő keverőtérrel van ellátva, amelyet részben a rotor határol, továbbá a rotor a keverőtérbe nyúló, keverő-nyíró elemekkel, a ház pedig, ezekkel együttműködő keverő-nyíró elemekkel van ellátva. A javasolt berendezés lényege, hogy a rotornak a keverőtér felőli homlokrészén gyűrűhorony van kiképezve, amelyet a keverő-nyíró elemekként szereplő lapátok legalább közelítőleg radiális irányú csatornákra osztanak, amelyek a kényszeráramlásokat megvezető szerepűek. A keverőteret a rotorral szembenfekvő oldalon határoló házrészben másik gyűrűhorony van kialakítva, amelyet a helytálló keverő-nyíró elemként is szereplő lapátok ugyancsak csatornákra osztanak. A rotor csatornáinak beömlési körzete a ház csatornáinak kiömlési körzetében, a rotor csatornáinak kiömlési körzete pedig a ház csatornáinak beömlési körzetében helyezkedik el.The process according to the invention can be carried out by means of a device having a rotatably mounted rotor in the housing, the housing having a central inlet and a circumferential outlet and a mixing space therebetween which is partially bounded by the rotor and a rotor extending into the mixing space. and the housing is provided with a mixing-shear element that cooperates with them. The essence of the proposed apparatus is that the rotor is provided with an annular groove in the front of the mixing space, which is divided by the blades acting as mixing shear elements into at least approximately radial channels which act as guides for forced flows. In the housing part defining the mixing space on the opposite side of the rotor, another annular groove is formed, which is also divided into channels by the blades, which also serve as a correct mixing shear element. The inlet region of the rotor ducts is located in the outlet area of the housing ducts, and the outlet area of the rotor ducts is located in the inlet area of the housing ducts.

A találmány további jellemzője szerint célszerű az olyan kivitel, amelynél a házban a rotor mögött gyűjtőtér van kialakítva, amely közlekedik a kiömléssel.According to a further feature of the present invention, it is expedient to have an embodiment in which the housing is provided with a collection space behind the rotor, which communicates with the outlet.

Célszerű továbbá, ha a rotor gyűrűhornya és a ház gyűrűhornya együttesen tórusz-alakú keverőteret képeznek, amelyben a lapátok radiális elrendezésűek. Ezzel a gyártás igen leegyszerűsíthető.It is also desirable if the rotor annular groove and the housing annular groove together form a torus-shaped mixing space in which the blades are radially arranged. This simplifies the manufacturing process.

Előnyösen a rotor például a forgási középvonalhoz közeli körzetében ellátható legalább egy olyan átömlőnyílással, amely a már összekevert elegynek a keverőtérből a gyűjtőtérbe való átömlését teszi lehetővéPreferably, the rotor, for example, can be provided with at least one orifice in the vicinity of the center of rotation to allow the already blended mixture to flow from the mixing chamber to the collecting chamber.

A találmányt részletesebben a csatolt rajz alapján ismertetjük, amelyen a találmány szerinti berendezés példakénti kiviteli alakját tüntettük fel. A rajzon:, azThe invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings, in which an exemplary embodiment of the apparatus according to the invention is shown. In the drawing :, the

1. ábrán a találmány szerinti berendezés hajtómotorral összeszerelt változata látható, részben metszve; aFigure 1 is a partially sectioned view of a drive motor assembly of the device of the present invention; the

2. ábra az 1. ábra szerinti megoldás részletének változata viszonylag nagyobb léptékű keresztmetszetben; aFigure 2 is a detail view of the solution of Figure 1 in a relatively larger scale cross-section; the

3. ábra a 2. ábrán III—III vonal mentén vett fél-metszetet szemlélteti.Figure 3 is a side sectional view taken along line III-III in Figure 2.

Az 1. ábrán a találmány szerinti eljárás foganatosítására való berendezés olyan példakénti kiviteli változatát tüntettük fel, amely folyadékok hidrodinamikus keverésére való. A berendezésnek 1 háza van, amely 2 hajtómotor 3 peremére csavarozással van rögzítve. A 2 hajtómotor a jelen esetben villanymotor, amelynek fordulatszáma előnyösen szabályozható.Figure 1 illustrates an exemplary embodiment of an apparatus for carrying out the process of the invention for hydrodynamic mixing of liquids. The device has a housing 1 which is secured to the flange 3 of the drive motor 2 by screwing. The drive motor 2 in this case is an electric motor whose speed can be advantageously controlled.

Az 1 ház 4 beömléssel van ellátva, amely a jelen esetben a 2 hajtómotor 5 tengelycsonkjával egytengelyűén van kialakítva. A 4 beömlés a keverendő folyadékok nagyobb mennyiségének folyamatos beadagolására való.The housing 1 is provided with an inlet 4, which in this case is arranged in the same axis as the shaft 5 of the drive motor 2. The inlet 4 is for continuous addition of a larger amount of the liquids to be mixed.

Az 1 ház belső 6 terében 7 rotor (járókerék) forgathatóan van elrendezve, amelynek központi 8 agya a 2 hajtómotor 5 tengelycsonkján van rögzítve. A tárcsaszerű 7 rotor meridiánmetszete a jelen esetben féltórusz-alakú, olyan 9 gyűrűhoronnyal van ellátva, amely a jelen esetben radiális 10 lapátokkal van ellátva (2. és 3. ábra). A 10 lapátok kétoldalt radiális 11 csatornákat határolnak, amelyek a külső palást felé kissé szélesedőek a 3. ábrán.Inside the housing 6, the rotor 7 is rotatably arranged, the central hub 8 of which is mounted on the shaft 5 of the drive motor 2. The meridian section of the disk-like rotor 7 is in this case provided with a half-toroidal annular groove 9 provided in this case with radial vanes 10 (Figures 2 and 3). The blades 10 are bordered on both sides by radial channels 11 which are slightly widened towards the outer periphery in Figure 3.

A 7 rotorral szembenfekvő részén az 1 ház a jelen esetben ugyancsak féltórusz-alakú meridiánmetszetű 12 gyűrűhoronnyal van ellátva, amely a 10 lapátokhoz hasonló 13 lapátokkal van ellátva (külön nem ábrázoltuk). Ezek a 13 lapátok a jelen esetben ugyancsak radiális helyzetűek, ezáltal két-két szomszédos 13 lapát kétoldalt egy-egy radiális és kifelé bővülő 14 csatornát határol. A 7 rotor 9 gyűrűhornya és az 1 háznak az ezzel tükörszímmetrikusan kialakított 12 gyűrűhornya együttesen tórusz-alakú 15 keverőteret képeznek, amelyre részletesebben alább térünk ki.In the case opposite the rotor 7, the housing 1 in this case also has a half-toroidal annular groove 12 provided with blades 13 similar to the blades 10 (not shown separately). These vanes 13 are in this case also radial, so that each of the two adjacent vanes 13 defines a radial and outwardly extending channel 14 on either side. The annular groove 9 of the rotor 7 and the annular groove 12 of the housing 1 formed mirror-symmetrically together form a torus-shaped mixing space 15, which will be discussed in more detail below.

A 2. ábrán feltüntetett változatnál különösen jól látható, hogy a 7 rotornak a forgási 16 középvonalra merőleges 17 homlokfelülete, valamint az 1 háznak a 12 gyűrűhornyot határoló, ezzel párhuzamos 18 homlokfelülete között - előnyösen állítható - 19 távközt hagytunk, amelyen keresztül a 15 keverőtér közlekedik az 1 ház 4 beömlésével (2. ábra). Az 1 háznak a 7 rotor mögötti belső térrésze 20 gyűjtőtérként van kialakítva, amelyből 21 kiömlésen keresztül az összekevert folyadékelegy folyamatosan elvezethető.In the embodiment shown in FIG. 2, it is particularly evident that an adjustable clearance 19 is provided between the rotor 7 front face perpendicular to the center of rotation 16 and the parallel housing face 18 of the housing 1 through which the mixing space 15 passes. with the inlet 4 of the housing 1 (Fig. 2). The inner space of the housing 1 behind the rotor 7 is formed as a collecting space 20, from which, through the outlet 21, the mixed liquid mixture can be continuously discharged.

Az 1 háznak a 13 lapátokkal ellátott 12 gyűrőhornya álló hidrodinamikus rácsnak tekinthető, amelynek szerepére azonban alább térünk ki részletesebben.The housing 1 is formed by the annular groove 12 with blades 13 as a stationary hydrodynamic lattice, the function of which, however, is discussed in more detail below.

Az 1. ábrán látható, hogy a 7 rotor 8 agya és az 1 ház 22 fedele között a jelen esetben folyadéktömör 23 csapágyazás van elrendezve. Továbbá, az 1. ábrán az 1 ház járulékos 24, illetve 25 beömlésekkel is el van látva, amelyek a központi 4 beömléstől a jelen esetben más-más radiális távközzel helyezkednek el. A járulékos 24, illetve 25 beömléseken keresztül egy-egy további folyadékkomponens beadagolása történhet a 15 keverőtérbe. (A 2. ábra szerinti változatnál ezeket elhagytuk).As shown in Figure 1, a fluid-tight bearing 23 is provided between the hub 8 of the rotor 7 and the cover 22 of the housing 1 in this case. Furthermore, in Fig. 1, the housing 1 is provided with additional inlets 24 and 25, which in this case are spaced radially from the central inlet 4. Through the additional inlets 24 and 25, additional liquid components may be added to the mixing chamber 15. (These are omitted in the Figure 2 version).

Az 1. ábrán feltüntettük, hogy az 1 ház 26 védőegységgel is fel van szerelve, amely lehet például ismert hővédelmi olvadóbetét és/vagy az előírt maximális nyomásnál kioldó nyomásbiztosító szerkezet.As shown in Figure 1, the housing 1 is also provided with a shielding unit 26, which may be, for example, a known heat shield fuse and / or a pressure relief device for releasing at the required maximum pressure.

A 2. ábrán jól látható, hogy a 7 rotor a jelen esetben a 8 agyhoz közeli részén 27 átömlőnyílással van ellátva, amely összekapcsolja a 15 keverőteret a 7 rotor mögötti 20 gyűjtőtérrel. Ez a 27 átömlőnyílás adott esetben el is hagyható, hiszen a fentebb már említett 19 távközön keresztül önmagában történhet átömlés a 15 keverőtérből a 20 gyűjtőtérbe.As can be seen in Figure 2, the rotor 7 in this case is provided with a through hole 27 near the hub 8, which connects the mixing space 15 to the collecting space 20 behind the rotor 7. This orifice 27 may also be omitted, since through the above-mentioned spacing 19, the passage from the mixing space 15 to the collection space 20 can be carried out by itself.

Olyan kiviteleknél, ahol a találmány szerinti keverőberendezésnek bizonyos szállítómagasságot is kell biztosítania a 21 kiömlésen keresztül folyamatosan távozó, már összekevert folyadékelegy áramának a felhasználási helyre juttatásához, a 7 rotor a hátsó részénIn embodiments where the agitator of the present invention is also required to provide a certain transport height for returning the stream of the already mixed liquid mixture continuously discharged through the outlet 21, the rear portion of the rotor 7 is

HU 211 421 B megfelelő 28 lapátozással ellátható (2. ábra). A 28 lapátozás egyúttal a 20 gyűjtőtérben járulékos keverő hatást is kifejt, és így a 7 rotor egyúttal az összekevert és szállított folyadékelegy szempontjából szivattyú-járókerékként is szerepel (az 1. ábrán a hátsó lapátozást vékony eredmény vonallal jeleztük).EN 211 421 B can be provided with a suitable 28 shovels (Fig. 2). The blade 28 also has an additional mixing effect in the collecting space 20, so that the rotor 7 also acts as a pump impeller for the mixed and transported liquid mixture (the back blade is indicated by a thin score line in Figure 1).

Az 1-3. ábrák szerinti berendezés működésmódja a következő:1-3. The operation of the apparatus according to Figs.

Tekintettel arra, hogy a találmány szerinti hidrodinamikus keverést megvalósító berendezés a jelen esetben folyamatos üzemű, az összekeverendő folyadékokat a 4 beömlésen keresztül összefüggő folyadékáramként juttatjuk a berendezésbe. A jelen esetben a 7 rotor külső átmérőjét 400 mm-re, a félkör-alakú 9 és 12 gyűrűhornyok profiljának R sugarát 60 mm-re, a 7 rotor fordulatszámát pedig 1500/perc-re választottuk. AIn view of the fact that the hydrodynamic mixing apparatus according to the invention is in this case a continuous operation, the liquids to be mixed are introduced into the apparatus as a continuous flow through the inlet 4. In the present case, the outer diameter of the rotor 7 was selected to be 400 mm, the radius R of the profile of the semicircular grooves 9 and 12 was selected to be 60 mm and the rotor speed was set to 1500 rpm. THE

2. ábrán - a folyadékáramlás útját követve - a 7 rotor belépőélét 29-cel, a kilépőélét 30-cal, továbbá az 1 ház 12 gyűrűhornyának belépőélét 31-gyel, a kilépőélét pedig 32-vel jelöltük.In Fig. 2, following the fluid flow path, the leading edge of the rotor 7 is 29, the leading edge 30, the leading edge 12 of the housing 1 is marked 31, and the leading edge 32 is designated 32.

A keverendő folyadékoszlop tehát a 4 beömlésen keresztül tárcsa-alakú 33 átömlőtérbe jut, ahonnan a forgó 7 rotor által kifejtett centrifugális erő hatásra radiális irányban kifelé áramlik. A 29 belépőéinél a keverendő folyadékáramol a forgó 7 rotor 10 lapátjai nyíróhatást kifejtve „szeletelik, azaz apró folyadékhasábokra osztják. Minden egyes folyadékhasáb a 11 csatornában a 29 belépőéitől kezdődően először a 2. ábrán 34 és 35 nyíllal jelölt irányú centrifugális áramlást fog végezni. A 11 csatorna 30 kilépőélénél a kilépő folyadékhasáb rövid axiális áramlás után átlép az 1 ház 12 gyűrűhomyának a 13 lapátokkal határolt, éppen szembefekvő 14 csatornájába, és a 2. ábrán 36 és 37 nyilakkal jelölt irányban a folyadékhasábot ellentétes, azaz centripetális, vagyis a forgási 16 középvonal irányába kényszeráramlást végez. A 32 kilépőéinél az említett folyadékhasáb kilép a 14 csatornából, és a 7 rotor egy másik, éppen szembenfekvő 11 csatornájába fog belépni, és ott folytatja a 34 és 35 nyilakkal jelölt és fentebb már említett, centrifugális áramlását. Minden egyes folyadékhasáb tehát meridiánmetszetben tekintve spirális jellegű áramlást végez a tórusz-alakú 15 keverőtér 11 és 14 csatornáiban. A folyadékhasábok eme speciális spirális kényszeráramlásának a tengelye az egészében torroid-alakú 15 keverőtér osztási középpontja.Thus, the fluid column to be mixed enters through the inlet 4 into a disc-shaped passage 33, from where it flows outwardly under the action of the centrifugal force exerted by the rotating rotor 7. At the inlets 29, the blades 10 of the rotating rotor 7 are "sliced", i.e. subdivided into small pieces of liquid, by the fluid stream to be mixed. Each fluid column in the conduit 11 will first conduct a centrifugal flow in the direction indicated by arrows 34 and 35 in FIG. At the outlet edge 30 of the conduit 11, after a short axial flow, the outlet fluid passes into the channel 14 of the annular abutment 12 of the housing 1 facing the blades 13 and in the directions 36 and 37 in FIG. performs a forced flow towards the centerline. At its exit edges 32, said fluid block exits from channel 14 and enters another opposing channel 11 of rotor 7 and continues the centrifugal flow indicated by arrows 34 and 35, as mentioned above. Each fluid column thus flows in a spiral flow in the meridian section through the channels 11 and 14 of the torus-shaped mixing space 15. The axis of this special helical forced flow of fluid blocks is the center of division of the entire toroidal mixing chamber 15.

Hangsúlyozzuk, hogy mivel az 1 ház álló lapátozása és a forgatott 7 rotor között viszonylagos elfordulás van üzem közben, a 29 és 31 belépőéleknél többszörös aprításnak, nyírásnak tesszük ki a folyadékhasábot. A folyadékhasáb tehát a 15 keverőtérben nem csupán egyetlen radiális áramlást végez, mint a hagyományos megoldásoknál, hanem sajátos, viszonylag hosszú, spirális vonalú kényszeráramlást végez a 15 keverőtérben, amivel eredeti hidrodinamikus keverést valósítunk meg. A folyadékoszlopot tehát a 10 és 13 lapátok révén apró folyadékhasábokra bontjuk, és ezek ismételt és többszöri aprításával, valamint a folyadékelemek turbulens keverésével - a létrehozott folyadékleválások és ütköztetések révén - a kísérleti tapasztalataink szerint meglepően hatásos keverés érhető el, amivel a legkényesebb üzemeltetői igények is kielégíthetők.It is emphasized that since there is a relative rotation between the stationary blade of the housing 1 and the rotated rotor 7 during operation, the liquid end is subjected to multiple shredding, shearing at the leading edges 29 and 31. Thus, the fluid column in the mixing chamber 15 not only carries a single radial flow, as in conventional solutions, but also performs a specific, relatively long, helical forced flow in the mixing chamber 15, thereby providing original hydrodynamic mixing. The fluid column is thus subdivided into small pieces of liquid by the blades 10 and 13, and by repeatedly and repeatedly crushing them, and by turbulent mixing of the fluid elements, through the resulting fluid separation and collisions, we have found experimentally impressive mixing to meet the .

A 15 keverőtérből a 19 távközzel jelzett résen és a 27 átömlőnyíláson keresztül a már összekevert elegy a 20 gyűjtőtérbe jut, ahonnan a 21 kiömlésen keresztül távozik a rendeltetési vagy tárolási helyre. A 20 gyűjtőtérben adott esetben a 28 lapátozás gondoskodik az utókeverésről és adott esetben a leadási szállítómagasságról.From the mixing space 15 through the gap 19 and through the orifice 27, the already blended mixture enters the collection space 20, from where it is discharged through the outlet 21 to the destination or storage site. In the collecting space 20, the shovel 28 optionally provides post-mixing and, optionally, a delivery conveyor height.

A találmány szerinti hidrodinamikus keverésmódnál tehát a 15 keverőtérbe betáplált folyadékoszlop perdületét a forgó 7 rotor hirtelen megnöveli, eközben a 7 rotor munkaterekként szereplő 11 csatornáiban a szeletelt folyadékhasábok centrifugális áramlása alakul ki a 34 és 35 nyilak mentén, miközben a folyadékhasábok követik a fél-torroid alakú 11 csatorna külső palástját. Ezután a folyadékhasáb rövid axiális áramlással átlép az 1 ház álló 14 csatornájába, ahol centripetális áramlással a 36 és 37 nyíl irányban követi a 14 csatorna alakját, majd ismét átlép a 7 rotor egy másik 11 csatornájába, amint azt fentebb már említettük. Kihangsúlyozzuk azonban, hogy az átlépéseknél az álló 14 csatornából átlépő folyadékmolekula sohasem a 7 rotor ugyanazon 11 csatornájába kerül vissza, hiszen időközben a 7 rotor elfordult. így tehát az álló 14 csatornákból átlépő molekulák az éppen szembenfekvő 11 csatornába együttesen lépnek be a 15 keverőtémek a 16 középvonalhoz közelebbi részén. Ennélfogva tehát minden egyes anyagmolekula a toaoid középvonalával, mint tengellyel meghatározott spirális pályán halad, és eközben a lapátszámtól és a fordulatszámtól függően akár több százszor lép át a 7 rotor 11 csatornáiból az 1 ház 14 csatornáiba, miközben újabb és újabb anyagmolekulákkal képez elemi térfogatokat, illetve folyadékhasábokat.Thus, in the hydrodynamic mixing method according to the invention, the angular momentum of the fluid column fed to the mixing chamber 15 is suddenly increased by the centrifugal flow of sliced liquid blocks along arrows 34 and 35 in the channel 11 of the rotor 7 as working spaces. The outer mantle of 11 channels. The fluid column then enters the stationary channel 14 of the housing 1 with a short axial flow, whereby the centrifugal flow follows the shape of the channel 14 in the direction of arrows 36 and 37, and then re-enters another channel 11 of the rotor 7 as mentioned above. However, it should be emphasized that in the case of transitions, the liquid molecule that passes from the stationary channel 14 is never returned to the same channel 11 of the rotor 7, since the rotor 7 has since turned. Thus, molecules crossing from stationary channels 14 enter into the opposite channel 11 together at the portion of the agitators 15 near the centerline 16. Thus, each material molecule traverses a helical path defined by a toaoid centerline as an axis and, depending on the number of blades and revolutions, passes hundreds of times from the rotor channels 11 to the housing 14, forming newer or newer material molecules. liquid columns.

A találmány szerinti hidrodinamikus keverőrendszer tehát önkeverővé válik, vagyis nem igényli azokat az áramlászavaró elemeket, amelyeket a hagyományos megoldások kényszerűen magukban foglalnak a kielégítő keverőhatás eléréséhez.Thus, the hydrodynamic mixing system of the present invention becomes self-mixing, i.e., it does not require the flow disruption elements conventionally encompassed to achieve a satisfactory mixing effect.

A találmány szerinti megoldás legfontosabb előnye tehát, hogy a hidrodinamikus keverésmód révén viszonylag egyszerű és üzembiztos berendezéssel homogén keverék, illetve elegy gazdaságos és gyors készítését teszi lehetővé. Tekintve, hogy a keverési hatásfok tág határok között választható meg a mindenkori alkalmazásmódtól függően, a találmány szerinti megoldás egylépcsős berendezésként lényegesen jobb hatásfokú keverésre képes, mint a hagyományos megoldások akár többfokozatú változatai. A keverési minőségszabályzás történhet például magával az átbocsátóit folyadékáram megfelelő szabályzásával, a járulékos 24, 25 beömlések alkalmazásával, illetve a lapátozás sűrűségének, alakjának és a 7 rotor fordulatszámának megválasztásával.The most important advantage of the present invention is therefore that the homogeneous mixture or mixture can be prepared economically and quickly by means of a relatively simple and reliable apparatus by means of hydrodynamic mixing. Given that the mixing efficiency can be varied within wide limits depending on the particular application, the present invention as a one-step apparatus is capable of much better mixing efficiency than even multi-stage variants of conventional solutions. For example, mixing quality control can be accomplished by proper control of the fluid flow through, the use of additional inlets 24, 25, or the density, shape and rotor speed of the blade.

Végül hangsúlyozzuk, hogy az 1 házban és a 7 rotorban kialakított 9, illetve 12 gyűrűhornyokkal kialakított 15 keverőtérnek nem feltétlenül kell félkörszelvényűnek lennie, az adott esetben állhat íves és/vagy sokszög-alakú szelvényből is, vagy akár ezek kombinációjából. A 10 és 13 lapátoknak sem kell feltétlenül radiális helyzetűnek lenniük, ezek adott esetben lehetnek a sugárhoz képest ferdék, hajlítottak, sőt adott esetben elláthatók speciális felületprofilozással is. Megemlítjük még, hogy jóllehet az ábrázolt példa4 kénti kiviteli alaknál a 9 és 12 gyűrűhomyot a 10, illetve 13 lapátok teljes mélységükben kitöltik, adott esetben ezek kifliszerű- vagy kisebb magasságú körszelet-alakúak is lehetnek. A találmány szerinti berendezésnek tehát számos más kiviteli változata és kombinációja is lehetséges az igényelt oltalmi körön belül, de ezek mindegyikénél alapvető követelmény a fentiekben részletezett hidrodinamikus keverésmód megvalósítása. Adott esetben a 7 rotorral szembenfekvő 12 gyűrűhorony (és annak 13 lapátjai) az 1 házban forgathatóan ágyazott, másik rotorként is kialakítható, amelynek fordulatszáma a 7 rotorénál kisebb vagy nagyobb lehet, vagyis közöttük viszonylagos forgásnak kell lennie. A találmány szerinti megoldás hasonló előnyökkel alkalmazható porszerű, szemcsés, folyóképes, pasztaszerű, gáznemű anyagok és folyadékok keverésére.Finally, it is emphasized that the mixing space 15 formed by the ring grooves 9 and 12 in the housing 1 and the rotor 7 does not necessarily have to be semi-circular, and may also consist of curved and / or polygonal sections, or a combination thereof. The blades 10 and 13 do not necessarily have to be radial, they may be inclined, bent, or even provided with a special surface profile. It is also noted that although in the exemplary embodiment shown in Fig. 4, the annular grooves 9 and 12 are filled to their full depth by the blades 10 and 13, however, they may be round or slab-shaped. Thus, many other embodiments and combinations of the apparatus of the present invention are possible within the scope of the claimed application, but the basic requirement for each of these is the hydrodynamic mixing mode described above. Optionally, the annular groove 12 (and its blades 13) facing the rotor 7 may be formed as another rotor mounted within the housing 1 and may have a rotation speed less than or greater than the rotor 7, i.e. relative rotation therebetween. The present invention can be used with similar advantages for mixing powdered, granular, flowable, paste-like, gaseous materials and liquids.

SZABADALMI IGÉNYPONTOK.PATENT CLAIMS.

Claims (5)

SZABADALMI IGÉNYPONTOK.PATENT CLAIMS. 1. Eljárás legalább két anyag, főleg folyadékok keverésére, amelynél a gyűrű-alakú keverőtérbe belépő anyagkomponseket befogadó anyagáramot centrifugális erő révén radiális irányban kifelé áramlásra kényszerítjük, ennek során az anyagáramot nyíróhatásnak tesszük ki. és adott esetben turbulens áramlásba hozzuk, végül pedig a keveréket, illetve elegyet kiömlésen keresztül elvezetjük, azzal jellemezve, hogy már a gyűrű-alakú keverőtérbe belépéskor a folyadékáramot nyíróhatás révén anyaghasábokra szeleteljük, ezeket az anyaghasábokat a centrifugális áramoltatással - előnyösen egymástól teljesen elkülönített - kényszerpályákon radiálisán kifelé menesztjük, majd a folyadékhasábokat álló kényszerpályákba léptetjük át, amelyekben azokat centripetális áramlásra kényszerítjük, ezután pedig az anyaghasábokat visszavezetjük a forgó kényszerpályák valamelyikébe, és ezeket a műveleti lépéseket ciklikusan végezve a folyadékhasábokat spirális kényszeráramlásban tartjuk, eközben különösen az álló és forgó, illetve a forgó és álló kényszerpályákba történő átömlésekkor - az anyaghasábokat rendre szeleteljük, valamint anyagleválásokat és örvényléseket hozunk létre.A process for mixing at least two materials, in particular liquids, by subjecting a material stream receiving material components entering the annular mixing chamber to a radially outward flow by centrifugal force, thereby subjecting the material stream to shear. and optionally bringing it into a turbulent flow and finally discharging the mixture or mixture through an outlet, characterized in that, upon entering the annular mixing space, the liquid stream is slit-sheared into material blocks, preferably completely separated by centrifugal flow, moving the outlets and moving the fluid blocks into stationary forced paths, where they are forced into a centripetal flow, and then the material blocks are returned to one of the rotating paths, and by performing these steps cyclically, and flow into stationary forced paths - we slice up the material blocks, and we get material separations and swirls etre. 2. Berendezés az 1. igénypont szerinti eljárás foganatosítására, amelynek házban forgathatóan ágyazott, rotorja van, a ház központi elrendezésű beömléssel és a kerület mentén elrendezett kiömléssel, valamint ezekkel kapcsolatban lévő keverőtérrel van ellátva, amelyet részben a rotor határol, továbbá, a rotor a keverőtérbe nyúló keverő-nyíró elemekkel, a ház pedig ezekkel együttműködő kapcsolatban lévő keverő-nyíró elemekkel van ellátva, azzal jellemezve, hogy a rotor (7) a keverőtér (15) felőli homlokfelületén (17) gyűrűhoronnyal (9) van ellátva, amelyet a keverő-nyíró elemként szereplő lapátok (10) legalább közelítőleg radiális helyzetű csatornákra (11) osztanak, továbbá, a keverőteret (15) a rotorral (7) szembenfekvő oldalon határoló házrészben másik gyűrűhorony (12) van kialakítva, amelyet a helytálló keverő-nyíró elemként is szereplő lapátok (13) legalább közelítőleg radiális helyzetű csatornákra (14) osztanak, ahol a rotor (7) csatornáinak (11) beömlési körzete a ház (1) csatornáinak (14) kiömlési körzetében, a rotor (7) csatornáinak (11) kiömlési körzete pedig a ház (1) csatornáinak (14) beömlési körzetében helyezkedik el.An apparatus for carrying out the process of claim 1, comprising a rotor-mounted rotor in the housing, the housing having a central inlet and a circumferential outlet, and associated mixing space, partially bounded by the rotor, and the housing is provided with mixing-shear elements extending into the mixing chamber and the housing having mixing-shearing elements cooperating therewith, characterized in that the rotor (7) is provided with an annular groove (9) on the front face (17) of the mixing chamber (15). blades (10) as shear members divide at least approximately into radially positioned passages (11) and further, in the housing portion defining the mixing space (15) opposite the rotor (7), a second annular groove (12) is also provided. blades (13) at least approximately radially positioned the rotor (7) channels (11) in the discharge area of the housing (1) channels (14), and the rotor (7) channels (11) in the discharge area of the housing (1) channels (14) ) in the inflow area. 3. A 2. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a házban (1) a rotor (7) mögött gyűjtőtér (20) van kialakítva, amely a kiömléssel (21) van kapcsolatban.Apparatus according to claim 2, characterized in that a collecting space (20) is formed in the housing (1) behind the rotor (7), which is connected to the outlet (21). 4. A 2. vagy 3. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a rotor (7) gyűrűhomya (9) és a házban (1) kiképzett gyűrűhorony (12) együttesen meridiánmetszetben tórusz-alakú keverőteret (15) képeznek, és a lapátjaik (10, illetve 13) radiális elrendezésűek.Apparatus according to claim 2 or 3, characterized in that the annular groove (9) of the rotor (7) and the annular groove (12) formed in the housing (1) together form a toroidal mixing space (15) and their blades (10 and 13, respectively) are radially arranged. 5. A 2-4. igénypontok bármelyike szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a rotor (7) előnyösen a forgási középvonalához (16) közeli körzetében legalább egy, a keverőteret (15) a gyűjtőlérrel (20) összekötő átömlőnyílássál (27) van ellátva.5. Apparatus according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the rotor (7) is preferably provided with at least one orifice (27) in the vicinity of the center of rotation (16) which connects the mixing space (15) to the collecting vessel (20).
HU653190A 1990-10-24 1990-10-24 Method and apparatus for mixing at least two materials, mainly fluids HU211421B (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
HU653190A HU211421B (en) 1990-10-24 1990-10-24 Method and apparatus for mixing at least two materials, mainly fluids

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
HU653190A HU211421B (en) 1990-10-24 1990-10-24 Method and apparatus for mixing at least two materials, mainly fluids

Publications (3)

Publication Number Publication Date
HU906531D0 HU906531D0 (en) 1991-04-29
HUT59331A HUT59331A (en) 1992-05-28
HU211421B true HU211421B (en) 1995-11-28

Family

ID=10971786

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
HU653190A HU211421B (en) 1990-10-24 1990-10-24 Method and apparatus for mixing at least two materials, mainly fluids

Country Status (1)

Country Link
HU (1) HU211421B (en)

Also Published As

Publication number Publication date
HUT59331A (en) 1992-05-28
HU906531D0 (en) 1991-04-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0333111B1 (en) Continuous two-liquid type mixer
US3195867A (en) Homogenizing apparatus
US3402897A (en) Device for the oscillating treatment of substances
US3290016A (en) Mixer means and impeller therefor
US2371681A (en) Centrifugal cutting pump
US4231666A (en) Mixing apparatus
JP2000317290A (en) Mixing equipment
JP2004521727A (en) Dynamic mixer
US4350305A (en) Micro-mill-mixer
JPS6214330B2 (en)
JP4718019B2 (en) Conical mixing crushing dryer
US4848919A (en) Pinned mill for mixers
CN114984796A (en) Stirring device suitable for high-solid-content slurry
JP3072467B2 (en) High-speed stirring method and apparatus
US4548545A (en) Centrifugal pump with deaeration chamber
US9782734B2 (en) Integrated rotary mixer and disperser head
US1487208A (en) Agitating and mixing device
CN114522566A (en) Shearing homogenizing structure
US5407271A (en) Integrated rotary mixer and disperser head
HU211421B (en) Method and apparatus for mixing at least two materials, mainly fluids
US3813083A (en) Fluid propeller
US3861655A (en) Device for mixing apparatus
US2450802A (en) Mixer
JP3028464B2 (en) Stirrer, stirrer, and stirring method
US3499633A (en) Mixing device

Legal Events

Date Code Title Description
HPC4 Succession in title of patentee

Owner name: KERTESZETI ES ELELMISZERIPARI EGYETEM, HU

HMM4 Cancellation of final prot. due to non-payment of fee