PL232144B1 - Mieszalnik statyczny - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest mieszalnik statyczny, wyposażony w płaszcz grzejny, przeznaczony do mieszania płynów oraz wytwarzania układów wielofazowych.

Mieszalniki statyczne są stosowane w wielu gałęziach przemysłu. Cechują się prostą budową i są łatwe w eksploatacji. Najważniejszą częścią mieszalnika statycznego są elementy mieszające, umieszczone zazwyczaj w kanale rurowym. Elementy mieszające mają za zadanie podział przepływającego przez mieszalnik strumienia płynu na zmieniające swoją prędkość i położenie strugi. Optymalna konstrukcja mieszalnika powinna zapewniać niski spadek ciśnienia płynu wewnątrz aparatu.

W literaturze znanych jest wiele wariantów wykonania elementów mieszających, różniących się znacznie swoją geometrią. Rozwiązania te wynikają z faktu, że nie istnieje jedna doskonała konstrukcja, sprawdzająca się przy realizacji wszystkich procesów. Element mieszający zastosowany w jednym układzie często nie jest optymalnym rozwiązaniem dla innego. Ważnym czynnikiem, wpływającym na dobór elementu mieszającego są również własności fizyko-chemiczne medium, takie jak gęstość czy lepkość.

Znany z patentu WO2005056171 mieszalnik statyczny wykonano w formie skręconego spiralnie kanału. Zastosowana konstrukcja mieszalnika ukierunkowuje przepływający płyn w kierunku osiowym i promieniowym, powodując jego lepsze wymieszanie.

Znany z patentu US2005078553 mieszalnik statyczny wykonano w taki sposób, że kanał o przekroju kołowym spłaszczono odcinkami. Kolejne spłaszczenia wykonano wraz z przesunięciem wzdłuż podłużnej osi aparatu, obracając się co 90°. Zmiana kształtu kanału wymusza zmianę położenia strug w przepływającym płynie.

Znany z patentu US2001012235 mieszalnik statyczny wyposażono w wkład mieszający składający się z co najmniej trzech przeplatających listew, ułożonych w warstwach nałożonych na siebie równolegle. Listwy ponadto pochylone są względem osi podłużnej kanału rurowego. Kolejne listwy w warstwie umieszczone są równolegle do wcześniej zamontowanych. Przepływający płyn napotyka na listwy i przeciska się przez utworzone szczeliny.

Mieszalnik statyczny, według wynalazku, zawierający płaszcz grzejny, kanał rurowy, moduł mieszający, pierścienie montażowe, uchwyty, króciec wlotowy i wylotowy płaszcza grzejnego, charakteryzuje się tym, że ma co najmniej trzy połączone są ze sobą trwale moduły mieszające, każdy składający się z trójkątnej powierzchni, która skręcona jest o kąt 120°, a oś skręcenia przebiega prostopadle do podstawy trójkąta, w połowie jej długości, połączonej za pomocą łącznika z drugą trójkątną powierzchnią, która jest odbiciem lustrzanym pierwszej trójkątnej powierzchni prostopadle do podłużnej osi, a następnie obrócona o 180° wokół tej osi. Każdy kolejny moduł mieszający obrócony jest o co najmniej 30° względem poprzedniego modułu. Skrajne moduły unieruchomione są w kanale rurowym, na obu jego końcach za pomocą pierścieni montażowych i/lub dennic. Pierwsza i druga trójkątna powierzchnia może być karbowana lub posiadać perforacje. Pierwsza i druga trójkątna powierzchnia może być trójkątem prostokątnym lub równoramiennym.

Moduły mieszające wytwarzają niesymetryczne obszary burzliwości w przepływającym płynie. Realizowane jest to poprzez zmianę szerokości elementów mieszających oraz ich ułożenie w kanale. Na początku jeden element mieszający posiada szerokość równą średnicy kanału, a następnie wzdłuż osi aparatu powierzchnia zwęża się ku ścianie kanału, natomiast drugi element zmienia szerokość odwrotnie. Obydwie zwężające się powierzchnie mają kształt spiralny wytwarzający dodatkowe zawirowania w płynie.

Mieszalnik statyczny według wynalazku przedstawiono w przykładach wykonania i na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia przekrój poprzeczny mieszalnika statycznego z trzema modułami, fig. 2 przedstawia pierścień montażowy, fig. 3 przedstawia przekrój pierścienia montażowego, fig. 4 przedstawia układ pięciu modułów mieszających zamontowanych wewnątrz mieszalnika zamkniętego dennicami.

P r z y k ł a d 1

Mieszalnik statyczny składa się z kanału rurowego 3 umieszczonego w płaszczu grzejnym 4 wyposażonym w króciec wlotowy 5 i króciec wylotowy 6. Wewnątrz kanału rurowego 3 umieszczono trzy moduły mieszające przyspawane do siebie. Każdy moduł mieszający składa się z powierzchni 1 w kształcie trójkąta prostokątnego, która skręcona jest o kąt 120°, a oś skręcenia przebiega prostopadle do podstawy trójkąta, w połowie jej długości, połączonej za pomocą łącznika 2 z drugą trójkątną powierzchnią 1', która jest odbiciem lustrzanym pierwszej trójkątnej powierzchni 1 prostopadle do podłużnej osi, a następnie obrócona o 180° wokół tej osi. Każdy kolejny moduł mieszający obrócony jest o 30°

PL 232 144 B1 względem poprzedniego modułu. Dwa skrajne moduły unieruchomione są w kanale rurowym 3, na obu jego końcach za pomocą pierścieni montażowych 7 wyposażonych w uchwyty 8.

Ciecz przepływając przez przewód rurowy 3 podlega mieszaniu tylko w niewielkim stopniu zależnym od prędkości przepływu. Dlatego z punktu uzyskania lub utrzymania jednorodności stężeniowej i/lub temperaturowej często konieczne jest stosowanie dodatkowych urządzeń. Zasada działania niniejszego mieszalnika statycznego polega na tym, że zostaje on wpięty w przewód rurowy 3 w miejsce „wyciętego” odcinka. Zastosowane połączenie mieszalnika z przewodem (zarówno na jego wlocie jak i wylocie) jest typu kołnierzowego. Ciecz wpływając do mieszalnika napotyka na przeszkodę w formie modułów mieszających, które powodują powstawanie zawirowań, podział płynu na szereg strug oraz ich ponowne łączenie. Zmieniająca się wzdłuż osi podłużnej szerokość elementów tworzących moduł mieszający powoduje, że główny strumień płynącej cieczy nie płynie centralnie wzdłuż osi przewodu rurowego. W wyniku oddziaływania modułów mieszających na przepływający płyn uzyskuje się powstawanie niesymetrycznych obszarów burzliwości, które zapewniają odpowiednie mieszanie płynu. Zastosowanie pierścienia montażowego 7 uniemożliwia przemieszczanie modułów mieszających w przewodzie cylindrycznym zarówno w osi podłużnej jak i wokół niej. Zastosowany płaszcz grzejny 4 umożliwia prowadzenie procesu wymiany ciepła ze zwiększoną wydajnością ze względu na zwiększenie burzliwości przepływu wywołanej zastosowaniem modułów mieszających.

P r z y k ł a d 2

Mieszalnik statyczny jak w przykładzie 1 z tym, że ma pięć modułów mieszających, przy czym każdy kolejny moduł jest obrócony o 60° względem poprzedniego modułu, a trójkątne powierzchnie 1, 1' są karbowane. Dwa skrajne moduły unieruchomione są w kanale rurowym 3, na obu jego końcach za pomocą pierścieni montażowych 7. Mieszalnik zamknięto dennicami 9 wyposażonymi w króćce wlotowy oraz wylotowy.

P r z y k ł a d 3

Mieszalnik jak w przykładzie pierwszym, z tym, że trójkątne powierzchnie 1, 1' są perforowane.

Zastrzeżenia patentowe

Claims (6)

1. Mieszalnik statyczny, zawierający płaszcz grzejny, kanał rurowy, moduł mieszający, pierścienie montażowe, uchwyty, króciec wlotowy i wylotowy płaszcza grzejnego, znamienny tym, że ma co najmniej trzy połączone ze sobą trwale moduły mieszające, każdy składający się z trójkątnej powierzchni (1), która skręcona jest o kąt 120°, a oś skręcenia przebiega prostopadle do podstawy trójkąta, w połowie jej długości, połączonej za pomocą łącznika (2) z drugą trójkątną powierzchnią (1'), która jest odbiciem lustrzanym trójkątnej powierzchni (1) prostopadle do podłużnej osi, a następnie obrócona o 180° wokół tej osi, przy czym każdy kolejny moduł mieszający obrócony jest o co najmniej 30° względem poprzedniego modułu.

2. Mieszalnik statyczny według zastrz. 1, znamienny tym, że skrajne moduły unieruchomione są w kanale rurowym (3) na obu jego końcach za pomocą pierścieni montażowych (7) i/lub dennic (9).

3. Mieszalnik statyczny według zastrz. 1, znamienny tym, że trójkątna powierzchnia (1,1') jest karbowana.

4. Mieszalnik statyczny według zastrz. 1, znamienny tym, że trójkątna powierzchnia (1,1') posiada perforacje.

5. Mieszalnik statyczny według zastrz. 1, znamienny tym, że trójkątna powierzchnia (1,1') jest trójkątem prostokątnym.

6. Mieszalnik statyczny według zastrz. 1, znamienny tym, że trójkątna powierzchnia (1,1') jest trójkątem równoramiennym.