NO764085L

NO764085L -

Info

Publication number: NO764085L
Application number: NO764085A
Authority: NO
Inventors: J-O Wiik; P Karppinen
Original assignee: Ja Ro Ab Oy
Priority date: 1975-12-01
Filing date: 1976-11-30
Publication date: 1977-06-02
Also published as: SE7612735L; FI55125B; FI753384A; FI55125C; SE435138B; GB1543394A

Description

PropellPropeller

Denne oppfinnelse vedrører et propellignende omrøreor-gan for tilveiebringelse av en aksial strømning i et væskeformig medium, hvilket omrøreorgan har til et sentralt nav tilsluttede blad av plate ., hvilke utgjør deler av en sylinders mantelflate og har mot basen tiltagende bredde,, rette fremre kanter og avrundede spisser. This invention relates to a propeller-like stirring device for providing an axial flow in a liquid medium, which stirring device has blades of plate connected to a central hub, which form parts of a cylinder's mantle surface and have increasing width towards the base, straight front edges and rounded tips.

Det er kjent å tilvirke omrøreorganer ved fra plate med sylindermantelform å skjære ut blad av ønsket form og feste et ønsket antall slike blad på et nav for å danne omrøreorganer avpasset for anvendelse først og fremst i væskeformede medier. En vesentlig fordel med slike omrøreorganer i samligning med støp-te propellomrørere er at man kan unngå støpningsoperasjoner, hvilket er betydningsfullt fremstillingsteknisk, spesielt når det er tale om korrosjonsbestandig rustfritt stål som er vanskelig å støpe og små produksjonsserier. En ulempe ved de tidligere kjente propellomrørere i plateutførelse har dog vært at man ikke har lykkes i å tilveiebringe en tilstrekkelig stor aksialstrømnings-komponent, hvilket ville være ønskelig spesielt når man forsøker å sirkulere store væskemengder med lav blandingseffekt og med unngåelse av unødig turbulens. It is known to manufacture agitators by cutting out blades of the desired shape from a plate with a cylindrical shell shape and attaching a desired number of such blades to a hub to form agitators adapted for use primarily in liquid media. A significant advantage of such agitators in comparison with cast propeller agitators is that casting operations can be avoided, which is significant in terms of manufacturing technology, especially when it comes to corrosion-resistant stainless steel which is difficult to cast and small production series. However, a disadvantage of the previously known propeller stirrers in plate design has been that they have not succeeded in providing a sufficiently large axial flow component, which would be desirable especially when trying to circulate large quantities of liquid with a low mixing effect and with the avoidance of unnecessary turbulence.

Foreliggende oppfinnelse har derfor til formål å tilveiebringe et omrøreorgan av den innledningsvis nevnte type, hvor det er mulig å produsere en stor aksialstrømningskomponent i et væskeformig.medium med unngåelse av ikke ønsket turbulens, hvorved det således er mulig med lav blandingseffekt å tilveiebringe høy sirkulasjonseffekt. The purpose of the present invention is therefore to provide a stirring device of the type mentioned at the outset, where it is possible to produce a large axial flow component in a liquid medium with the avoidance of unwanted turbulence, whereby it is thus possible with a low mixing effect to provide a high circulation effect.

Denne hensikt oppnås ved i samsvar med foreliggende oppfinnelse- å utforme omrøreorganet på en slik måte at den rette fremre kant hos hvert blad danner en vinkel på 10-20° med den nevnte mantelflates generatrise, idet bladet har en stigning på 0,65-1,00, det er hellende i strømningsretningen, og bladets krumningsradius er -på det høyeste Like star som bladets lengde fra rotasjonssentrum til bladets spiss. This purpose is achieved by, in accordance with the present invention, designing the agitator in such a way that the straight front edge of each blade forms an angle of 10-20° with the generatrix of the said mantle surface, the blade having a pitch of 0.65-1 ,00, it is inclined in the direction of flow, and the radius of curvature of the blade is -at the highest Like star as the length of the blade from the center of rotation to the tip of the blade.

Oppfinnelsen skal beskrives nærmere i den følgende under henvisning til tegningene som viser en foretrukket utførelse av et omrøreorgan i henhold til oppfinnelsen. The invention will be described in more detail in the following with reference to the drawings which show a preferred embodiment of a stirring device according to the invention.

På tegningen viser fig. 1 et blad av omrøreorganet sett i omrørerens aksialretning, fig. 2,3 og 4 viser tverrsnitt gjen-nom bladet langs linjene I-l, II-II og III-III på fig. 1, og fig. 5 viser i perspektiv omrøreorganets nav og et blad og anskuelig-gjør samtidig forutsetningene for det såkalte propellvilkår. In the drawing, fig. 1 a blade of the agitator seen in the axial direction of the agitator, fig. 2, 3 and 4 show cross-sections through the blade along the lines I-1, II-II and III-III in fig. 1, and fig. 5 shows in perspective the agitator's hub and a blade and at the same time makes visible the prerequisites for the so-called propeller conditions.

På fig. 1 vises for oversiktens skyld bare et blad 1 av et omrøreorgan festet til et sentralt nav 2, men i virkeligheten omfatter omrøreorganet minst to blad. Festingen til navet kan skje på en hvilken som helst passende og i og for seg kjent måte. Bladet 1 er dannet ved utskjæring av en sylindermantel på en slik måte at bladet har rett fremre kant og danner en vinkel y på 10-20° og fortrinnsvis ca. 15° med generatrisen E for den nevnte sylindermantelflate. Derved blir det på fig. 5 anskueliggjorte propellvilkår tana^R^= tant^I^ oppfylt over den størst mulige del av bladets lengde. Bladet er videre utført slik at dets flate øker eller bladet blir bredere mot basen. In fig. 1, for the sake of clarity, only one blade 1 of a stirring device attached to a central hub 2 is shown, but in reality the stirring device comprises at least two blades. The attachment to the hub can take place in any suitable and per se known manner. The blade 1 is formed by cutting out a cylinder shell in such a way that the blade has a straight front edge and forms an angle y of 10-20° and preferably approx. 15° with the generatrix E of the mentioned cylinder mantle surface. Thereby, in fig. 5 visualized propeller conditions tana^R^= tant^I^ fulfilled over the largest possible part of the blade's length. The blade is further designed so that its surface increases or the blade becomes wider towards the base.

For tilveiebringelse av en effektiv aksialstrømning spiller stigningen hos omrørerens blad en viktig rolle. Da omrø-reorganet drives med et slipp på ca. 10-30%, bør bladene møte mediet i en slik vinkel at man oppnår størst mulige bærekraft (ak-sialktaft) i samsvar med bæreplanteorien med minst mulige mot-standskraft eller med andre ord bør glidetallet L, i hvilket CT To provide an efficient axial flow, the pitch of the agitator blade plays an important role. When the agitator is operated with a release of approx. 10-30%, the blades should meet the medium at such an angle that the greatest possible bearing force (axial taffeta) is achieved in accordance with the support plant theory with the least possible resistance force or in other words the sliding number L should be, in which CT

betegner en bærekraftfaktor og CD en motstandskraftfaktor, ha en maksimal verdi langs størstedelen av bladets lengde. Dette vilkår blir oppfylt når mediet treffer bladet under en vinkel på 1-4°, hvorved stigningen er 0,65-1. denotes a bearing force factor and CD a resisting force factor, have a maximum value along most of the length of the blade. This condition is met when the medium hits the blade at an angle of 1-4°, whereby the pitch is 0.65-1.

Bærekraften skal endog være vesentlig konstant over bla-denes hele lengde. Denne jevne fordeling av bærekraften over hele den av bladene begrensede flate er viktig for at det ikke skal kunne oppstå unødige hastighetsgradienter. For at bærekraften skal kunne være like stor i hvert tverrsnitt av bladet, bør enten bladets areal eller bærekraftfaktoren C eller begge tilta i retning mot rotasjonssentrum. Det på tegningen viste omrøre-organs blad oppfyller dette vilkår, hvorved bærekraftfaktorens økning baserer seg på økningen 3 7 det på fig. 2,3 og 4 viste blads The bearing capacity must even be substantially constant over the entire length of the blades. This even distribution of the bearing force over the entire surface limited by the blades is important so that unnecessary speed gradients cannot occur. In order for the bearing capacity to be equally large in each cross-section of the blade, either the area of the blade or the bearing capacity factor C or both should increase in the direction towards the center of rotation. The agitator blade shown in the drawing fulfills this condition, whereby the increase in the carrying capacity factor is based on the increase 3 7 that in fig. 2,3 and 4 showed blads

krumningsforhold Y max/l, mens økningen av arealet baserer segcurvature ratio Y max/l, while the increase of the area is based

3 max ^ ^3 max ^ ^

på bladets mot basen tiltagende bredde.on the blade's increasing width towards the base.

Krumningsradien R hos omrøreorganets blad 1, hvilken radius altså samtidig utgjør krumningsradien for den sylindermantelflate, av hvilken bladet er utskåret, er valgt slik at på den ene side de motstridende holdfasthets- og hydrodynamiske synspunk-ter .(liten krumningsradius gir høyere holdfasthet, mens på den andre side stor krumningsradius gir fordelaktige hydrodynamiske egenskaper), blir kombinert på en fra helhetssynspunktet fordel-aktig måte, og på den andre side det nevnte propellvilkår blir oppfylt over størstedelen av bladets lengde. En passende krumningsradius er derved 0,75-1 ganger avstanden av bladets spiss fra rotasjonssentrum. The radius of curvature R of the agitator's blade 1, which radius therefore simultaneously constitutes the radius of curvature for the cylinder mantle surface, from which the blade is cut, is chosen so that on the one hand the opposing holding strength and hydrodynamic points of view. (a small radius of curvature gives higher holding strength, while on on the other hand large radius of curvature gives advantageous hydrodynamic properties), are combined in an advantageous manner from the overall point of view, and on the other hand the mentioned propeller condition is fulfilled over the majority of the blade's length. A suitable radius of curvature is therefore 0.75-1 times the distance of the tip of the blade from the center of rotation.

Tendensen til utjevning av forskjellen mellom trykkene på bladets konvekse og konkave sider frembringer spissturbulens og ubestemt, strømning. For minskning av denne spissturbulens er spisspartiene hos omrøreorganet i samsvar med oppfinnelsens blad avrundede, hvorved man samtidig eliminerer det unødvendige effekttap et spissparti med full bredde gir opphav til i en tur-, bulent væske. The tendency to equalize the difference between the pressures on the convex and concave sides of the blade produces tip turbulence and indeterminate flow. In order to reduce this tip turbulence, the tip parts of the agitator in accordance with the blade of the invention are rounded, thereby simultaneously eliminating the unnecessary loss of power a tip part with a full width gives rise to in a turbulent, bulging liquid.

Omrøreorganets blad burde treffe strømningens strøm-ningslinjer vinkelrett, idet bladet ellers bibringer strømningen en ikke ønsket radial hastighetskomponent. Ifølge Bernoullis lov nærmer strømnings linjene seg hverandre når hastigheten øker, og når strømningshastigheten naturligvis er mindre foran omrøreorganet enn bak dette, nærmer strømningslinjene seg hverandre traktlig-nende i retning mot omrøreorganet. For at omrøreorganets blad skal møte strømningslinjene vilkelrett heller bladene i strøm-ningeretningen en vinkel som normalt er på 5-14°. Hastighetsdif-feransen mellom strømningene på begge sider av omrøreorganet, ro-tasjonshastigheten samt størrelsen av omrøreorganets diameter innvirker på størrelsen av denne vinkel, slik at ved store omrø-reorganer ligger hellingsvinkelen ved den nedre grense og ved små omrøreorganer ved den øvre grense av nevnte intervall. The blade of the agitator should strike the streamlines of the flow at right angles, as the blade otherwise imparts an unwanted radial velocity component to the flow. According to Bernoulli's law, the flow lines approach each other as the speed increases, and when the flow speed is naturally less in front of the stirring element than behind it, the flow lines approach each other funnel-like in the direction towards the stirring element. In order for the blade of the agitator to meet the flow lines in any direction, the blades in the direction of flow are inclined at an angle which is normally 5-14°. The speed difference between the flows on both sides of the agitator, the speed of rotation and the size of the diameter of the agitator affect the size of this angle, so that in the case of large agitators the inclination angle is at the lower limit and in the case of small agitators at the upper limit of the mentioned interval .

Claims

1. Stirring device for providing an axial flow in a liquid medium, which stirring device has connected to a central hub (2) blades (1) of plate material, which form parts of a cylinder's mantle surface and have, towards the base, increasing width, straight front edges and rounded tips, characterized in that the straight front edge of each blade forms an angle (y) of 10-20° with the generatrix (E) of the aforementioned mantle surface, the blade having a pitch of 0.65-1.00, rather in the direction of flow and has a radius of curvature that is at most as large as the length of the blade from the center of rotation to the tip of the blade.

2. Agitator according to claim 1, characterized in that the angle between the front edge of the blade (1) and the generatrix (E) is 15°.

3. Agitator according to claim 1 or 2, characterized in that the angle of inclination of the blade in the direction of flow is 5-14°.

4. Agitator according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the radius of curvature of the blade is 0.75-1 times the length of the blade.