NO318041B1 - Konkav ledeplate - Google Patents

Description

BAKGRUNN FOR OPPFINNELSEN

Denne oppfinnelsen angår ledeplater til bruk i beholdere benyttet for blanding av fluider, spesielt hvor minst én av fluidene er en væske.

Bruken av roterende blandere i beholdere, spesielt sylindriske tanker, i mange-len på en eller annen type av ledeplate, resulterer i en virvelbevegelse av væske innen beholderen. Slik virvelbevegelse er generelt laminær i natur, innehar ingen av den turbulente strøms egenskaper nødvendig for blanding av lawiskøse fluider. Virvelbevegelsen innehar også meget liten vertikal bevegelse av fluidet som er nødven-dig for effektiv blanding.

US 5.785.556 beskriver en anordning for å hurtig lage en flerfase mikroemul-sjon. Anordningen har en primær og en sekundær mikser. I den sekundære mikseren er det flere ledeplater for å oppnå turbulens. Disse har L-form. Ledeplatene har en konkav overflate som dannes av to linjesegmenter festet til hverandre i enden og som danner en vinkel.

US 2.108.482 beskriver en anordning for prosessering av fluid, som omfatter en beholder, røreverk og flere buede ledeplater.

Det er kjent at ledeplater, plassert innen beholderen, for på den måten å forstyrre virvelbevegelsen, skape en turbulens som i høy grad forbedrer blandeeffektivi-teten. Slike ledeplater er vanligvis langstrakte flate plater plassert, slik at deres langs-gående akse er parallell til tankveggen, og slik at bredden av platen hviler på en tankdiameter. Ledeplaten er vanligvis noe forskjøvet fra tankveggen for å forhindre akkumulering av materiale ved et ledeplatetankveggrensesnitt.

Det har generelt blitt trodd at fire, rektangulære, sideveggmonterte ledeplater er det mest effektive ledeplatesystem som er tilgjengelig. Slike ledeplater er imidlertid ikke passende for bruk i kar som er foret med et korrosjonsmotstandsdyktig materiale, slik som glass, plast eller noen kjemisk motstandsdyktige legeringer, siden det ikke lett kan være festet til tanksideveggen for bæring uten å skape et brudd i den korrosjonsmotstandsdyktige foringen. Videre er utformingen av slike rektangulære ledeplater ikke generelt tilpasset for foring med et korrosjonsmotstandsdyktig lag på grunn av skarpe vinkler forbundet med en firesidet plate.

Det har vært kjent å henge opp korrosjonsmotstandsdyktige, f eks. glassforede, ledeplater, enten fra toppen eller bunnen av en tank. Slike ledeplater må således være dimensjonert for å passe gjennom et adkomsthull i tanken. Kjente ledeplater, innbefattende ledeplater av finnetypen og rektangulære ledeplater er ikke så effektive som ønskelig for dette formål. Ytterligere rektangulære ledeplater er ikke passende for opphenging, siden bredden av ledeplaten er begrenset av størrelsen av adkomsthullet. Videre er for opphenging nær fire sidevegger, vil fire adkomsthull være på-krevet.

Målene med foreliggende oppfinnelse oppnås ved en ledeplate for innsetting i en beholder med sideparti langs minst én del av sin lengde, nevnte ledeplate er kjen-netegnet ved at den omfatter en konkav overflatedel dannet av to vesentlig parallelle linjesegmenter ved lengden av det rette sidepartiet, nevnte segmenter er forbundet til hverandre ved deres ender ved tilstøtende linjesegmenter som danner en vinkel, nevnte ledeplate omfatter videre innretning for montering av nevnte ledeplate, slik at nevnte parallelle linjesegmenter er vesentlig parallelle til og forskjøvet fra en sidevegg til beholderen slik at den konkave overflatedel av ledeplaten vender mot strømnings-retningen forårsaket av en roterende skovl og videre ved at nevnte innretning for montering er en innretning for opphenging av nevnte ledeplate fra en første endevegg av nevnte beholder uten festing til en beholdersidevegg.

Foretrukne utførelsesformer av ledeplaten er videre utdypet i kravene 2-14.

Kort beskrivelse av tegningene

Fig. 1 er et skjematisk tverrsnittsriss av en tank som inneholder en foretrukket utførelse av en ledeplate til oppfinnelsen. Fig. 2 er et tverrsnitt av et øvre støtteparti for ledeplaten i fig. 1 tatt ved linje 2-2. Fig. 3 er et tverrsnitt av ledeplaten i fig. 1 tatt ved linje 3-3 som viser en ledeplate formet ved pressing av et rør inn i et konkavt tverrsnitt omfattende doble krumlinjede overflater. Fig. 4 er en alternativ utførelse av et tverrsnitt av en ledeplate til oppfinnelsen som viser et konkavt tverrsnitt formet av plate festet ved en vinkel «a«. Fig. 5 er en alternativ utførelse av et tverrsnitt av en ledeplate til oppfinnelsen formet av plater ved en vinkel a festet til et hul rør. Fig. 6 er en alternativ utførelse av et tverrsnitt av en ledeplate til oppfinnelsen formet av en plate presset i et bueformet tverrsnitt. Fig. 7 er en søylegraf som viser effekten av ledeplaten av forskjellig utforming på normalisert pulvernummer.

Kort beskrivelse av oppfinnelsen

I henhold til oppfinnelsen, er det fremskaffet en ny ledeplateutforming som er mer effektiv enn tidligere ledeplater for tydelig overflatearealkontakt, og spesielt mer effektiv enn de som kan være innført gjennom en adkomståpning i en endevegg av en beholder. Videre den nye ledeplaten lett å fremstille og kan lett lages i en utforming tilpasset for belegging med et korrosjonsmotstandsdyktig materiale, spesielt glass.

Mer nøyaktig omfatter oppfinnelsen en ledeplate for innføring i en beholder. Ledeplaten omfatter en konkav overflate dannet ved to vesentlig parallelle linjesegmenter forbundet til hverandre ved deres ender ved linjesegmenter som er motstående ved vinkel. Ledeplaten innbefatter videre en innretning for montering til en beholder, slik at linjesegmentene er vesentlig parallelle til og forskjøvet fra en sidevegg av beholderen.

Fortrinnsvis er innretningen for montering en innretning for å opphenging av

nevnte ledeflate fra en første endevegg av nevnte beholder uten festing til en beholdersidevegg. Den konkave overflaten er fortrinnsvis en krumlinjet konkav overflate og de tilstøtende linjesegmentene som er motstående til en vinkel er i formen av en bue.

I en foretrukket utførelse, er korder som forener endene av hver bue mindre enn Va av en lengde av en diameter til beholderen og mer foretrukket fra omkring 9 til omkring 13% av diameteren til beholderen.

Ledeplaten er ønskelig dimensjonert for å gå igjennom en åpning i en første endevegg av beholderen, hvilken åpning er mindre enn Vi av diameteren til beholderen.

Detaljert beskrivelse av oppfinnelsen

«Ledeplate» som brukt heri betyr en overflate benyttet for å forstyrre væskestrømning i en beholder fremskaffet med en roterende agitasjon- (omrørings-) innretning. En slik ledeplate har en lengde (side) og en bredde (ende) som danner overflaten og er vanligvis montert i en beholder, slik at lengden er orientert i den samme retningen som en lengde av beholderen.

«Beholder» betyr vesentlig enhver beholder som kan inneholde væske og en roterende omrøringsinnretning. Beholderen kan være definert ved den enkel sidevegg, som når sideveggen har sirkulær utforming for å forme en sylinder eller kan være definert ved et flertall av sidevegger for å forme et mangekantet tverrsnitt. Be-holderne har vanligvis enten et sirkulært tverrsnitt med en enkel krummet sidevegg eller rektangulært tverrsnitt med fire tilstøtende sidevegger. Slike beholdere er vanligvis tanker med et sirkulært tverrsnitt. Hovedlegemet til tanken er vanligvis sylindrisk.

«Konkav overflate» betyr en overflate med et forsenket senterparti. Generelt er den konkave overflaten definert ved to vesentlige parallelle linjesegmenter forbundet til hverandre ved deres ender ved kontinuerlig linjesegmenter som er motstående til en vinkel. De parallelle linjene og linjesegmentene danner overflaten av ledeplaten. De parallelle linjene er orientert langs lengden av ledeplaten. Krummede linjer, som forbinder de parallelle linjesegmentene, kan være betraktet som et uendelig antall av tilstøtende linjesegmenter. Slike konkave overflater kan være i mange former, f.eks. en overflate formet av to plater som krysser hverandre ved en vinkel eller overflate formet av en plate i formen av en semiellipse, parabol eller hyperparabol. «Den synli-ge overflaten» av ledeplaten er et område definert av lengden av ledeplaten x lengden av en kord som forener endene av de parallelle linjesegmentene. Korden kan også være referert til som den «prosjekterte bredde».

Dette betyr at for montering i henhold til oppfinnelsen kan støtter monteres til

ledeplaten langs dens lengde og til en sidevegg av beholderen, men i henhold til oppfinnelsen er vanligvis en støtte montert ved en ende av ledeplaten for opphenging av ledeplaten fra en endevegg av beholderen uten montering til en sidevegg av beholderen. En slik endestøtte kan f.eks. være en innfesting ved bolter eller sveising til et deksel som fester til en flens som omgir et adkomsthull i toppveggen av en beholder.

I et slikt tilfelle er adkomsthullet vanligvis mindre enn % av diameteren av beholderen og ledeplaten er dimensjonert for å gå gjennom den.

Ledeplaten til oppfinnelsen er fortrinnsvis belagt med et korrosjonsmotstandsdyktig materiale. Slike materialer kan være plast, keramikk, glass og korrosjonsmotstandsdyktig metallegeringer. Den foretrukne korrosjonsmotstandsdyktige belegning-en er glass. «Glass» som benyttet heri betyr enhver kontinuerlig uorganisk overflate formet ved fusjon av vannuoppløselig uorganisk materiale. Slike glass er vanligvis amorfe og er formet ved fusjon av glassfritte. Eksempler på slike glass er forskjellige silikatglass. For å tillate «glassing», har ledeplaten til oppfinnelsen vanligvis avrundede hjørner og kanter. En slik ledeplate som har krummede kanter er det formet ved pressing av en hylse eller rør, som har motstående konvekst krummede sider, i en form for å bevirke at en side (en halvdel) av hylsen eller røret former seg vesentlig til buen av den andre halvdel av hylsen eller røret for å forme en konkav overflate. I et slikt tilfelle inntar ledeplaten formen av en dobbel krumlinjet overflate festet ved stedet til de parallelle linjesegmentene.

De konkave ledeplatene til oppfinnelsen kan betraktes å være en spesifikk form av innsettbare ledeplater tilpasset for bruk i glassbordblandekar. Slike innsatte ledeplater, i et foretrukket arrangement, er lokalisert ved enn radius (R) som er 72-80° av den fulle karradius (R) med en prosjektert bredde (b) som er 9-13% av kar-diameteren (T) og en total lengde som tillater den å strekke seg over karets rette sidevegger 28 som vist i fig. 1. Valgfritt kan mer enn en slik innsatsledeplate være benyttet.

Som vist i fig. 1 kan en ledeplate 10 i henhold til oppfinnelsen definert ved parallelle linjesegmenter 30, 32 og tilstøtende linjesegmenter 34 som er motstående til en vinkel (fig. 3-6), være støttet fra en dyseåpning 12 i enten topphodet 14 eller bunn hode 18 til et blandekar 16. En slik topphodestøtte er vist i fig. 1. Ledeplaten kan også være montert fra en åpning i en sidevegg av karet; selv om, en slik utforming ikke er typisk. Ledeplaten er orientert, slik at det konkave partiet 20 av ledeplaten 10 vender mot retningen av strømning 22 produsert ved en roterende skovl 24, slik som typisk benyttet i et blandekar. I denne orienteringen forstyrrer konkav ledeplate 10 til oppfinnelsen grundig ineffektiv virvelstrømning og konverterer den til en effektiv tre-dimensjonal turbulent strømning.

I den foretrukne utførelsen av oppfinnelsen vist i fig. 1 har ledeplate 10 støttet fra dyse 12 av topp 14 av kar 16 et semisirkulært tverrsnitt som vist i fig. 3. Dette tverrsnittet er fortrinnsvis en semisirkel med en total bue på omkring 180°. Denne profilen har en ønskelig høy motstandskoeffisient på omkring 2,3. Dette er betydelig høyere enn motstandskoeffisienter for kjente tverrsnitt benyttet for innsatte ledeplater og er høyere en flate ledeplater når de er benyttet i de samme antallene som innsatte ledeplater. Toppenden 26 av ledeplater 10 kan ha et sirkulært tverrsnitt for enklere støtte. Ledeplaten kan ha andre konkave tverrsnitt, f.eks. som vist på fig. 4, 5 og 6. De andre konkave tverrsnitt i henhold til oppfinnelsen har også høyere motstandskoeffisienter.

Den konkave ledeplaten til oppfinnelsen tilbyr betydelig forbedring i ledepla-teeffektiviteter i forhold til andre innsatte ledeplateutforminger på grunn av at den kan forstyrre virvelstrømning indusert ved en skovl til en større grad med det samme an-tallet av ledeplateelementer og den samme prosjekterte bredde.

Ledeplateeffektivitet er indikert ved det karakteristiske kraftnummer for et sko-velsystem benyttet i forbindelse med et gitt skovlsystem. For en gitt skovltype med et spenn (D) som opererer ved en hastighet (N) i et fullt kar, vil kraftnummeret for impel-leren være en funksjon av Reynolds nummer (d.v.s. strømningsregime) og ledeplate-type. Når fire sideveggede ledeplater er benyttet, er et kar antatt å være helt ledeplateanordnet med et maksimalt kraftnummer (antall). Når færre enn fire innsatte ledeplater er benyttet (det vanlige tilfelle), er kraftnummeret gitt ved et Reynoldsnum-mer redusert. Jo mer effektiv ledeplaten er, jo mindre er reduksjonen i kraftnummeret. En sammenligning av ledeplateeffektivitet er vist i fig. 7 hvor en av to konkave ledeplater til oppfinnelsen er sammenlignet med full ledeplateforsyning (fire standard ledeplater), en av to standard (d.v.s. veggmonterte) ledeplater, og en av to finnele-deplater som ble betraktet som den mest effektive innsatstype av ledeplate inntil den foreliggende oppfinnelse. I fig. 7 betyr CBT «krummet plateturbin» (en skovl vanligvis benyttet i glassforede blandekar); Re> 100.000 definerer området av Reyolds-nummer (Re) for data vist, og indikerer at strømningen er fullstendig turbulent; og Np betyr «normalisert kraftnummer», med alle verdier referert til kraftnummeret for et fullstendig ledeplateanordnet (4 standard ledeplater) tilfelle.

Fig. 7 viser klart at de konkave ledeplatene til den foreliggende oppfinnelse er mer effektive enn et likt antall av standard veggmonterte eller tradisjonelle finnetype-ledeplater og er nærmest så effektive som fire standard flate ledeplater når kun to konkave ledeplater er benyttet.

Claims (14)

1. Ledeplate (10) for innsetting i en beholder med et sideparti langs minst en del av sin lengde, nevnte ledeplate (10) er karakterisert ved at den omfatter en konkav overflatedel dannet av to vesentlig parallelle linjesegmenter (30, 32) ved lengden av det rette sidepartiet, nevnte segmenter er forbundet til hverandre ved deres ender ved tilstøtende linjesegmenter (34) som danner en vinkel, nevnte ledeplate (10) omfatter videre innretning for montering av nevnte ledeplate (10), slik at nevnte parallelle linjesegmenter (30, 32) er vesentlig parallelle til og forskjøvet fra en sidevegg til beholderen slik at den konkave overflatedel (20) av ledeplaten (10) vender mot strømningsretningen (22) forårsaket av en roterende skovl (24) og videre ved at nevnte innretning for montering er en innretning for opphenging av nevnte ledeplate (10) fra en første endevegg av nevnte beholder uten festing til en beholdersidevegg.

2. Ledeplate (10) ifølge krav 1, karakterisert ved at nevnte konkave overflate (20) er en krumlinjet konkav overflate, og nevnte linjesegmenter (34) som er motstående til en vinkel er i formen av en bue.

3. Ledeplate (10) ifølge krav 2, videre karakterisert ved at kordene som forener endene av hver bue er mindre enn % av en diameterlengde av beholderen.

4. Ledeplate (10) ifølge krav 2, videre karakterisert ved at nevnte ledeplate (10) er dimensjonert for å gå gjennom en åpning i nevnte første endevegg som er mindre enn % av diameteren til beholderen.

5. Ledeplate (10) ifølge krav 2, videre karakterisert ved at nevnte innretning for opphenging er en innretning for vertikal opphenging fra den første endeveggen som er en topp av beholderen.

6. Ledeplate (10) ifølge krav 1 eller 2, videre karakterisert ved at nevnte ledeplate (10) er belagt med et korrosjonsmotstandsdyktig materiale.

7. Ledeplate (10) ifølge krav 1 eller 2, videre karakterisert ved at nevnte ledeplate (10) er glassbelagt.

8. Ledeplate (10) ifølge krav 4, videre karakterisert ved at nevnte ledeplate (10) er festet omkring en periferi av nevnte åpning ved hjelp av festing til en flens som er boltet rundt nevnte periferi og som lukker nevnte åpning.

9. Ledeplate (10) ifølge krav 7, videre karakterisert ved at ledeplaten har avrundede hjørner og kanter.

10. Ledeplate (10) ifølge krav 2, videre karakterisert ved at nevnte ledeplate (10) omfatter doble krumlinjede overflater festet ved stedet til nevnte parallelle linjesegmenter (30, 32).

11. Ledeplate (10) ifølge krav 10, videre karakterisert ved at nevnte ledeplate (10) har avrundede hjørner og kanter.

12. Ledeplate (10) ifølge krav 10 eller 11, videre karakterisert ved at nevnte ledeplate (10) er glassbelagt.

13. Ledeplate (10) ifølge krav 10, videre karakterisert ved at nevnte ledeplate (10) er formet fra et metallrør med motstående utover konvekst krummede sider, en av nevnte konvekst krummede sider er presset til å vende den konvekse kurven til en konkav kurve i overensstemmel-se med formen av den gjenværende motstående konvekst krummede side.

14. Ledeplate (10) ifølge krav 13, videre karakterisert ved at nevnte ledeplate (10) er glassbelagt.