SE439592B - Sett att omblanda vetska i cirkulera eller ovala behallare med hjelp av en propelleromrorare - Google Patents

Description

8200546-3 Ett annat sätt att lösa problemet att få centrumpartiet att delta i omrörningsprocessen är att injicera luft i denna del, varigenom sekundära strömningar uppkommer, som säkerställer medieutbyte och minskar sedimenteringen. Härmed uppkommer emellertid ofta problem med vibrationer i omröraren beroende på luftens inverkan på pro- lpellern, samt det hydrauliska sambandet mellan vätskebehållarens geometri och propellern. Detta har lösts genom att propellern för- setts med en strålring som förhindrar radialströmmar och hindrar luft att strömma över från propellerns trycksida till dess sugsida.

Tekniken att blåsa in luft i vätskan är givetvis endast lönsam om syresättning är nödvändig eller önskvärd under omblandningen.

Enligt uppfinningen är det emellertid möjligt att utnyttja en fri- strömmande horisontellt arbetande propeller utan strälring och med stor diameter i förhållande till vätskebehâllarens djup på sådant sätt, att man får en samverkan mellan medrotation, propellerns huvud- strâlrotation och rotationen i de fria spetsvirvlarna så att medie- utbyte med centrumpartiet sker och varvid spetsvirvlarna spiralformigt sveper genom vätskebehâllarens bottenskikt och förhindrar sêdimente- ring. Detta åstadkommes genom en speciell utformning av propellern i kombination med utformningen av vätskebehållaren. Uppfinningen, som medför möjlighet till en energisnål och verkningsfull omblandning, utan risk för propellervibrationer beskrivs närmare nedan under hän- visning till bifogade figurer.

Om man betraktar en vingspets (fig 3) i en linjär vätskeström upp- står en spetsvirvel p g a övertrycket på spetsans undersida och undertrycket på dess översida. Denna spetsvirvel följer med vätskan bakåt. En sådan överströmning kan motverkas med hjälp av en ändplatta på vingen, men en sådan platta ger i sin tur upphov till motsvarande virvelfenomen, som upphäver vinsten med elimineringen av den först- nämnda spetsvirveln. 820054-6-3 3 Om en propeller med strålring (fig 4) betraktas, visar det sig att vätskan här lämnar propellern längs en spiralformig bana, vars rotation härrör från propelleraxelns vridmoment.

Om strålringen tas bort uppstår en spetsvirvel. Denna år mot- riktad huvudstrålens rotation och om den får stor utbredning ger den en betydande förlust och diffus strålning för pro- pellern (fig 5). Problemet accentueras då propellerns diameter är stor i förhálande till vattendjupet, eftersom förhållandena varierar så mycket mellan det läge då propellerbladet momen- tant är riktat horisontellt och det läge då det är riktat avertikalt.

Enligt uppfinningen utformas propellern så att spetsvirveln begränsas så att den kommer att röra sig som en sprialformad virvel längs huvud- strålens cylinderyta. Det är även möjligt att dimensionera spets- virveln sä att den huvudsakligen överensstämmer med gränsskiktet; vid bßhållârenS bOtten 0Ch änDrdnäS att Skruvformigt svepa över 'denna så att sedimentering undviks eller redan sedimenterade partiklar resus- penderas.

Spetsvirvelns storlek hos en friströmningspropeller beror av tryck- skillnaden mellan propellerbladets båda sidor ute vid spetsarna och därmed av bladets dragkraftscentrum. Eftersom dragkraften är pro- portionell mot det dynamiska trycket, erhålles för en given yta en lyftkraft, som är proportionell mot kvadraten på radien till centrum.

Vid en normalt formad propeller får därför spetsarna en mycket stor lyftkraft. Genom att göra spetsarna starkt ellipsformade och för- skjuta bladets yta närmare centrum, erhålls den önskade begränsningen av spetsvirveln. Genom att utforma propellern så att lyftkraftscentrum blir beläget inom 70% av bladet från navet räknat, erhålls spetsvirvlar med en diameter av ca l0% av propellerdiametern. Denna dimension över- ensstämmer ganska väl med bottengränsskiktet hos en behållare med ett vätskedjup av l,l - 1,2 ggr propellerns diameter. Vid en sådan dimen- sionering blir den spiralformade cirkulationsströmningen, som beror av vridmomentet, tillräckligt stor för att utbyta vätskan i behàllarens centrum då förhållandet mellan behållardiametern och vätskedjupet ligger 8200546-3 inom området l-5. Vid större förhållanden kan man öka antalet om- rörare och därmed få in samma spiralrörelse med bibehållande av spetsvirveleffekten i bottenskiktet.

I beskrivningen ovan refereras till cirkelformade vätskebehällare.

Principen kan emellertid även tillämpas på ovala behâllare,fig 6. I en sådan behållare, där man har såväl en roterande strömning vid ändarna, som en linjär strömning däremellan, erhålls en speciell fördel med en friströmningspropeller genom den överströmning av spetsvirvlarna som sker vid mellanväggen (fig6 ). Strax bakom omlänkningen vid mellanväggen uppstår gärna en dödzon med sedimentering. Om propellern därvid alstrar distinkta spetsvirvlar, kommer dessa att med huvud- strâlens rotation regelbundet svepa in i denna zon och resuspendera materialet. På samma sätt, som vid cirkulära behållare, är det viktigt att spetsvirveln är liten i förhållande till den totala, stråldiametern, eftersom den annars diffunderar i denna och upphör att verka i behållar- botten och bidra till omlänkningen vid behållarens ändar.

Den spiralformade toróidrörelsen som energisparande blandningsmetod enligt ovan kan förbättras på flera sätt. Maskinen kan sålunda an- ordnas att oscillatoriskt svänga i horisontalplanet, så att spiral~ rörelsen förändrar sitt rotationscentrum och spetsvirvlarna svepar över behâllarbotten mera likformigt. Härigenom kan ytterligare energi sparas,eftersom den nödvändigaíomröringseffekten minskas.

Ett annat sätt att ytterligare minska energiförbrukningen och varia- tionerna i propellerbelastnmngen är att under varvet gradvis ställa om propellerbladens anfallsvinkel i beroende av om bladet pekar in mot centrum eller ut mot behâllarens periferi. Det finns nämligen alltid en risk att propellerbladet blir överbelastat vid centrum där Strömningg- hastigheten är lägre än vid periferien. I kombination med en oscille- rande rörelse ger denna inställning möjligheter att exakt anpassa .strömningen för den blandningsintensitet resp den suspensionshåll- ningsintensitet som en process kräver. Det är naturligtvis en fördel, 8200546-3 men ej nödvändigt,att hela omröraraggregatet är dränkbart.

I beskrivningen ovan har refererats t1' H en omrörare med tvä propellerbïad. Teorin gäller emeïïertid för valfritt antal, men effekten blir ej så markant vid ett större anta1 blad.

Claims (1)

1. s2oos46-3 b PRÉIKRAV Sätt att onblazfia vätska i cirkulära eller ovala behållare med hjälp av en propellerorlrrörare med i förhållande till behållarens vätska-djup relativt stor diameter, k 'á n n e t e c k n a t därav, att vätskan roteras runt behâllarens centrumaxel under sam- tidig vridning kring en ringforlnad axel belägen i ett plan vinkel- rätt mot centrunaxeln på sådant sätt att vätskan strömmar uppåt i behållarens centrum och utåt i spiralrörelse vid vätskeytan, snett nedåt vid behållarens periferi och inåt i spiralrörelse vid be- hållarens botten, dvs i en behållaren uppfyllande torioidfonnad spiralrörelse med uppåtgående centrumströxnning, alternativt en rakt rrntriktad ströxming, dvs en toriodformad spiralrörelse med nedåtgående centrumströrming. Sätt att omblanda vätska enligt lcavet 1, k ä n n e t e c k - n a t därav, att omrörarens propeller är anordnad med huvudsak- ligen horisontell axel, på avstånd från behållarens centrum, huvudsakligen vinkelrätt mot behållarens radie och med sarmna rota- tionsriktning som den önskade vätskevridningen samt att propeller- dianetern utgör 60-802; av behållarens vätskedjup för erhållande av tillräckligt vridande rnoment på den kring behållarens centrun cir- kulerande vätskan. Sätt att mblarida vätska enligt kraven 1 eller 2, k ä n n e - t e c k n a t därav, att propellern anordnas så nära behållarens botten att propellerbladens spetsvirvlar följer behållarens botten och interfererar med dess gränsskikt. Sätt att omblanda vätskor enligt kravet 1, k ä n n e t e c k - n a t därav, att onmöraren bringas att oscillera i horisontel- planet på ett sådant sätt att den toríodformade spiralrörelsens rotationscentrun förflyttas.