RU182593U1

RU182593U1 - Static mixer

Info

Publication number: RU182593U1
Application number: RU2018121949U
Authority: RU
Inventors: Сергей Геннадьевич Никулин; Борис Владимирович Григорьев; Владимир Викторович Воробьев
Original assignee: Акционерное общество "ГМС Нефтемаш"
Priority date: 2018-06-15
Filing date: 2018-06-15
Publication date: 2018-08-23

Abstract

Полезная модель относится к статическим смесителям для смешивания жидкостей и получения однородных смесей в трубопроводах и может применяться, в частности, при определении содержания воды в потоке смеси жидкостей и позволяет упростить конструкцию смесителя при одновременном обеспечении высокого качества смешения потока до образования гомогенной смеси.The utility model relates to static mixers for mixing liquids and obtaining homogeneous mixtures in pipelines and can be used, in particular, to determine the water content in the flow of a mixture of liquids and allows to simplify the design of the mixer while ensuring high quality mixing of the stream until a homogeneous mixture is formed.

Статический смеситель содержит трубчатый корпус с размещенными в нем первым смесительным элементом, представляющим собой центральное тело в форме эллипсоида с входной и выходной частями по отношению к ходу движения жидкости, причем выходная часть эллипсоида выполнена по периметру с U-образным вырезом и усеченной вершиной, и вторым смесительным элементом в виде шайбы с вогнутой поверхностью, установленной по периметру внутренней поверхности корпуса напротив выходной части эллипсоида, причем вогнутость шайбы обращена в сторону входной части эллипсоида. Оба смесительных элемента закреплены на плоском кольце, размещенном между двумя присоединительными фланцами трубопровода. 1 з.п. ф-лы, 1ил.

The static mixer contains a tubular housing with a first mixing element placed in it, which is a central body in the form of an ellipsoid with inlet and outlet parts with respect to the course of the fluid, and the outlet part of the ellipsoid is made around the perimeter with a U-shaped notch and a truncated apex, and a second a mixing element in the form of a washer with a concave surface mounted along the perimeter of the inner surface of the housing opposite the output part of the ellipsoid, and the concavity of the washer facing the input parts of an ellipsoid. Both mixing elements are fixed on a flat ring placed between two connecting flanges of the pipeline. 1 s.p. f-ly, 1 il.

Description

Полезная модель относится к статическим смесителям для смешивания жидкостей и получения однородных смесей в трубопроводах и может применяться, в частности при определении содержания воды в потоке смеси жидкостей.The utility model relates to static mixers for mixing liquids and obtaining homogeneous mixtures in pipelines and can be used, in particular, in determining the water content in the flow of a mixture of liquids.

При измерении обводненности жидкости предъявляются высокие требования к однородности смеси, так как первичные преобразователи большей части влагомеров измеряют характерный параметр, пропорциональный содержанию воды, в ограниченном диапазоне потока. При перекачке смеси жидкостей происходит расслоение фаз потока, обусловленное различием свойств компонентов смеси (плотности, вязкости и т.п.). Это, в свою очередь, приводит к уменьшению точности при измерениях количественного содержания воды в смеси жидкостей, поскольку точность зависит от положения первичного преобразователя в потоке.When measuring the water cut of a liquid, high demands are placed on the homogeneity of the mixture, since the primary transducers of most moisture meters measure a characteristic parameter proportional to the water content in a limited flow range. When pumping a mixture of liquids, phase separation of the flow occurs due to the difference in the properties of the components of the mixture (density, viscosity, etc.). This, in turn, leads to a decrease in accuracy when measuring the quantitative content of water in a mixture of liquids, since the accuracy depends on the position of the primary transducer in the stream.

Существует множество устройств, которые предназначены для смешивания жидкостей и могут применяться для увеличения дисперсности смеси жидкостей, но все они обладают сложностью конструкции.There are many devices that are designed to mix liquids and can be used to increase the dispersion of a mixture of liquids, but they all have a design complexity.

Известен статический смеситель, содержащий цилиндрический корпус с последовательно размещенными в нем завихрителями, которые могут быть конической формы или в виде призмы, пирамиды, полусферы, крыльчатки, клина и т.п. Часть завихрителей выполнена со сквозными отверстиями, причем завихрители без сквозных отверстий размещены за завихрителями со сквозными отверстиями (Заявка РФ №94018285, опубл. 1996 г.).Known static mixer containing a cylindrical body with sequentially placed swirlers in it, which can be conical or in the form of a prism, pyramid, hemisphere, impeller, wedge, etc. Some of the swirls are made with through holes, and swirls without through holes are placed behind swirls with through holes (RF Application No. 94018285, published in 1996).

Данный смеситель обладает высокой эффективностью смешивания, за счет прохождения потока через ряд завихрителей, вызывающих интенсивное смешивание потока.This mixer has high mixing efficiency, due to the passage of the flow through a number of swirlers, causing intensive mixing of the flow.

Вместе с тем, он имеет достаточно сложную конструкцию, предусматривающую крепление к внутренней стенке корпуса целого ряда (как минимум трех) элементов.At the same time, it has a rather complicated design, which provides for attaching to the inner wall of the housing a number of (at least three) elements.

Задачей, на решение которой направлена полезная модель, является упрощение конструкции статического смесителя при одновременном обеспечении высокого качества смешения потока до образования гомогенной смеси.The task to which the utility model is directed is to simplify the design of a static mixer while ensuring high quality mixing of the flow until a homogeneous mixture is formed.

Технический результат достигается тем, что в статическом смесителе, содержащем трубчатый корпус с размещенными в нем смесительными элементами, последние включают в себя первый смесительный элемент, представляющий собой центральное тело в форме эллипсоида с входной и выходной частями по отношению к ходу движения жидкости, причем выходная часть эллипсоида выполнена по периметру с U-образным вырезом и с усеченной вершиной, и второй смесительный элемент в виде шайбы с вогнутой поверхностью, установленной по периметру внутренней поверхности корпуса напротив выходной части эллипсоида, причем вогнутость шайбы обращена в сторону входной части эллипсоида, при этом первый и второй смесительные элементы закреплены на плоском кольце, размещенным между двумя присоединительными фланцами трубопровода.The technical result is achieved in that in a static mixer containing a tubular housing with mixing elements disposed therein, the latter include a first mixing element, which is a central body in the form of an ellipsoid with inlet and outlet parts with respect to the course of the fluid, and the outlet part the ellipsoid is made around the perimeter with a U-neck and with a truncated top, and a second mixing element in the form of a washer with a concave surface mounted around the perimeter of the inner surface and the housing opposite the outlet portion of an ellipsoid, wherein the concavity of the washer faces the input portion of an ellipsoid, wherein the first and second mixing elements are fixed to the ring plane, placed between two pipe connecting flanges.

Выполнение смесительного элемента в виде центрального тела в форме эллипсоида с U-образным вырезом и с усеченной вершиной в выходной его части и шайбы с вогнутой поверхностью, обращенной в сторону входной части эллипсоида, которая установлена по периметру внутренней поверхности корпуса напротив выходной части эллипсоида позволяет упростить конструкцию смесителя, за счет уменьшения числа устанавливаемых в корпусе смесительных элементов, обеспечивая при этом высокое качество смешения потока, его гомогенизацию.The implementation of the mixing element in the form of a central body in the form of an ellipsoid with a U-shaped cut and with a truncated vertex in its output part and a washer with a concave surface facing the input part of the ellipsoid, which is installed along the perimeter of the inner surface of the housing opposite the output part of the ellipsoid, simplifies the design mixer, by reducing the number of mixing elements installed in the housing, while ensuring high quality mixing of the stream, its homogenization.

Криволинейная поверхность эллипсоида обеспечивает центральному телу оптимальную форму, при обтекании которого набегающий на него поток жидкости постоянно меняет направление движения, которое совпадает с касательной по кривой в каждой точке соприкосновения (касания). В тоже время эллипсоид суживает поперечное сечения потока, что вызывает смещение слоев потока и увеличение скорости течения жидкости. U-образный вырез, выполненный на выходной по ходу движения жидкости части эллипсоида по его периметру, способствует увеличению эффективности смешивания жидкости за счет образования вихрей у его поверхности. За счет разной направленности кривизны поверхностей во входной части эллипсоида (выпуклость поверхности) и выходной его части (вогнутость выреза) происходит изменение направления движения прилегающих к эллипсоиду слоев потока жидкости. Установка второго смесительного элемента, выполненного в виде вогнутой шайбы, на уровне середины выреза эллипсоида способствует тому, что завихрение слоев жидкости, соприкасающихся с вогнутой поверхностью шайбы, происходит во встречном направлении по отношению к завихрению, производимому от поверхности выреза эллипсоида, что дополнительно повышает эффективность смешивания.The curvilinear surface of the ellipsoid provides the central body with an optimal shape, during which a flow of liquid incident on it constantly changes the direction of movement, which coincides with the tangent along the curve at each point of contact (touch). At the same time, the ellipsoid narrows the cross section of the flow, which causes a shift in the layers of the flow and an increase in the velocity of the fluid. A U-shaped cut made at the exit along the perimeter of the fluid along the perimeter of the fluid, increases the efficiency of fluid mixing due to the formation of vortices at its surface. Due to the different directionality of the curvature of the surfaces in the input part of the ellipsoid (convexity of the surface) and its output part (concavity of the cutout), the direction of motion of the fluid flow layers adjacent to the ellipsoid changes. The installation of the second mixing element, made in the form of a concave washer, at the level of the middle of the cutout of the ellipsoid contributes to the fact that the swirling of the liquid layers in contact with the concave surface of the washer occurs in the opposite direction with respect to the swirl produced from the cutout surface of the ellipsoid, which further increases the mixing efficiency .

Крепление смесительных элементов к кольцу, которое установлено между фланцами обеспечивает их оптимальное размещение, не требующее проведения каких-либо дополнительных работ с трубопроводом, что также упрощает конструкцию статического смесителя.The fastening of the mixing elements to the ring, which is installed between the flanges, ensures their optimal placement, which does not require any additional work with the pipeline, which also simplifies the design of the static mixer.

На фиг. 1 изображен предлагаемый статический смеситель.In FIG. 1 shows the proposed static mixer.

Статический смеситель содержит корпус 1, выполненный в виде отрезка трубы с размещенными в ней первым смесительным элементом 2 представляющим собой центральное тело, выполненное в виде эллипсоида с усеченной вершиной и U-образным вырезом 3 по периметру, образующая которого в плоскости продольного сечения имеет форму нелинейной функции с вогнутостью к линии осевой симметрии, и вторым смесительным элементом 4, выполненным в виде шайбы с вырезом 5, образующая которого в плоскости продольного сечения имеет форму нелинейной функции с вогнутостью от линии осевой симметрии. Второй смесительный элемент 4 расположен напротив выреза 3 первого смесительного элемента 2.The static mixer contains a housing 1 made in the form of a pipe segment with the first mixing element 2 in it representing a central body made in the form of an ellipsoid with a truncated apex and a U-shaped cutout 3 along the perimeter, the generatrix of which in the plane of the longitudinal section has the form of a nonlinear function with concavity to the line of axial symmetry, and the second mixing element 4, made in the form of a washer with a cutout 5, the generatrix of which in the plane of the longitudinal section has the form of a nonlinear function with a concave Strongly axial line of symmetry. The second mixing element 4 is located opposite the cutout 3 of the first mixing element 2.

Смесительные элементы 2 и 4 закреплены на плоском кольце 6, зажимаемым между присоединенными фланцами 7 корпуса 1. Первый смесительный элемент 1 жестко соединен с кольцом 6 при помощи опорных стержней 8, а второй смесительный элемент 4 прикреплен к стержням 8 через втулку 9.The mixing elements 2 and 4 are mounted on a flat ring 6, clamped between the attached flanges 7 of the housing 1. The first mixing element 1 is rigidly connected to the ring 6 using the support rods 8, and the second mixing element 4 is attached to the rods 8 through the sleeve 9.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

В полость корпуса 1 устройства из технологического трубопровода поступает жидкость, имеющая в своем составе недостаточно диспергированные фазы (например, воду и нефть). Жидкость, проходя через зазор между корпусом 1 и смесительным элементом 2, сначала сжимается и смешивается за счет плавного увеличения скорости и смещения направления набегающего потока. После прохождения сужения напротив средней части смесительного элемента 2 распределенный по периметру поток резко смещается к центру за счет изменения проходного сечения и падения давления, обуславливая перемешивание жидкости. Часть жидкости попадает в вырез 3 смесительного элемента 2, в области которого возникает зона пониженного давления с активными вихревыми потоками, направление которых изменяется в соответствии с формой вогнутости выреза 3, чем достигается получение необходимой гомогенности смеси жидкостей. Другая часть жидкости попадает в вырез 5 смесительного элемента 4, закручивается в направлении вогнутости выреза, образуя вихревые потоки, имеющие встречное направление по отношению к вихревым потокам, формируемым вогнутой поверхностью выреза 3 смесительного элемента 2.In the cavity of the housing 1 of the device from the process pipeline receives a liquid having in its composition insufficiently dispersed phases (for example, water and oil). The liquid, passing through the gap between the housing 1 and the mixing element 2, is first compressed and mixed due to a smooth increase in speed and a shift in the direction of the incoming flow. After the passage of the constriction opposite the middle part of the mixing element 2, the flow distributed around the perimeter is sharply shifted to the center due to changes in the flow area and pressure drop, causing mixing of the liquid. Part of the liquid enters the cutout 3 of the mixing element 2, in the region of which there is a zone of reduced pressure with active vortex flows, the direction of which changes in accordance with the shape of the concavity of the cutout 3, thereby achieving the necessary homogeneity of the mixture of liquids. Another part of the liquid enters the cutout 5 of the mixing element 4, swirls in the direction of concavity of the cutout, forming vortex flows having an opposite direction with respect to the vortex flows formed by the concave surface of the cutout 3 of the mixing element 2.

Использование предложенного устройства совместно с поточными влагомерами позволит увеличить точность измерения влагосодержания перекачиваемой жидкости, поскольку при достаточно однородной смеси характеристики жидкости одинаковы во всем сечении потока, и точность измерений уже не зависит от положения первичного преобразователя в потоке.Using the proposed device together with in-line moisture meters will increase the accuracy of measuring the moisture content of the pumped liquid, since with a fairly homogeneous mixture, the characteristics of the liquid are the same throughout the flow section, and the measurement accuracy no longer depends on the position of the primary transducer in the stream.

Предлагаемый смеситель, имея достаточно простую конструкцию, оптимально размещенную в трубопроводе, обеспечивает необходимую степень дисперсности потока, требуемую при определении количественного состава воды в жидкости.The proposed mixer, having a fairly simple design, optimally placed in the pipeline, provides the necessary degree of dispersion of the flow required when determining the quantitative composition of water in a liquid.

Claims

1. A static mixer comprising a tubular housing with mixing elements disposed therein, characterized in that the mixing elements include a first mixing element, which is a central body in the form of an ellipsoid with inlet and outlet parts with respect to the course of the fluid, and the output part the ellipsoid is made around the perimeter with a U-neck and a truncated apex, and a second mixing element in the form of a washer with a concave surface mounted around the perimeter of the inner surface of the housing By contrast output part ellipsoid, with the concavity turned towards the washer inlet part of the ellipsoid.

2. The static mixer according to claim 1, characterized in that the first and second mixing elements are mounted on a flat ring placed between two connecting flanges of the pipeline.