SI22204A - Diskasto meĺ alo z zapognjenimi lopaticami z zarezo - Google Patents

Abstract

Diskasto mešalo z zapognjenimi lopaticami z zarezo po tem izumu je namenjeno dispergiranju plinov v kapljevine pri različnih tehnoloških operacijah, kot je npr. fermetacija, kjer se uporablja mešalni reaktor. Mešalo po tem izumu je sestavljeno iz osnovnega diska (1) in posebno oblikovanih lopatic (2), ki so pritrjene ekvidistančno po obodu diska. Lopatice (2) so v izvedbenem primeru vzdolždaljše osi zapognjene v obliki črke V in imajo zarezo (3) v pregibu. Zareza (3) se nahaja v ravnini diska in sega od premera diska do zunanjega roba lopatic. To mešalo je še posebej primerno v primeru zagotavljanja velikih količin dodajanega plina in ohranja osnovno funkcijo radialnega mešala. Omogoča direktno zamenjavo obstoječih manj efektivnih turbinskih mešal, brez poseganja v reduktorski pogon mešalne gredi.

Description

DISKASTO MEŠALO Z ZAPOGNJENIMI LOPATICAMI Z ZAREZO

Predmet izuma je diskasto mešalo, sestavljeno iz osnovnega diska in posebej oblikovanih lopatic, ki so po obodu diska pritrjene ekvidistančno. Lopatice so vzdolž daljše sredinske osi zapognjene z zarezo v pregibu. Zareza je lahko poljubne oblike ter se nahaja v ravnini diska; sega lahko od zunanjega roba lopatic do zunanjega premera diska.

Splošno se diskasta mešala uporablja za izvajanje homogenizacije kapljevin kot tudi dispergiranja plinov v kapljevine. Pri dispergiranju plinov se na lopaticah mešala tvorijo različne plinske votline oziroma strukture plinskih votlin, kar vpliva tako na smer kot na intenzivnost izstopajočega dvofaznega toka iz mešala. Pri diskastih mešalih je izstopajoč tok usmerjen radialno od mešala proti steni posode, ki se ob steni razdeli na zgornjo in spodnjo cirkulacijsko zanko. Pri večjih pretokih dodajanega plina se za lopaticami mešala tvorijo velike plinske votline, ki zmanjšujejo črpalno zmogljivost mešala. Takšen izstopajoč tok iz mešala je zaradi manjše inercije kapljevine in zaradi vzgonske sile plinaste faze usmerjen poševno navzgor proti prosti gladini kapljevine v posodi. Pri takšnem hidrodinamskem stanju se moč diskastih mešal izrazito zniža, distribucija plinaste faze po volumnu kapljevina pa postane precej nehomogena, kar se lahko odraža na kvaliteti produkta. Pri nadaljnjem povečanju dodajanega plina mešalo ne dispergira več celotne količine pline, plin obteka mešalo in prosto izhaja ob mešalni gredi na gladino kapljevine. Takšen hidrodinamski režim se imenuje poplavno stanje in je v tehnološkem smislu ne efektivna operacija.

Tehnične rešitve, ki izboljšujejo mešanje oziroma dispergiranje so pri proizvajalcih mešalne opreme različne. Tako npr. pri proizvajalcu CHEMINEER, patent US5791780, odpravljajo pomanjkljivost klasičnega Rushtonovega mešala z mešalnim sklopom, ki zajema posodo z diskastim mešalom z nameščenimi konkavnimi, asimetrično oblikovanimi lopaticami. Lopatica je v prečnem preseku parabolične oblike in ima zgornji rob lopatice daljši. Mešalo s temi lopaticami je obrnjeno s konkavno površino v smeri rotacije mešala. Tako oblikovane lopatice mešala preprečujejo nastanek velikih

-2plinskih votlin za lopaticami, kar se odraža z majhnim znižanjem moči pri dispergiranju. Ta mešalni sklop ni primeren za lokalno (direktno) zamenjavo standardnih turbinskih mešal na obstoječem mešalnem reaktorju brez večjih posegov v (drag) reduktorski pogon.

Po patentu Sl 9210104 tvori mešalo za dispergiranje plinov v tekočini kompleksni mešalni sistem, ki ga tvori več propelerskih mešal različnih premerov z lopaticami opremljenimi z elementi za modifikacijo pretoka. Tudi ta mešalni sistem funkcionirata kot samostojna naprava in je ni mogoče uporabiti zgolj za lokalno zamenjavo standardnih turbinskih mešal na obstoječem mešalnem reaktorju.

Po patentu Sl 9500058 je predstavljeno mešalo, zlasti primerno za uvajanje plina v tekoči reakcijski medij, sklop dveh turbin (notranje in zunanje), ki sta razporejeni istoosno druga nad drugo. Tudi ta sklop dveh mešal ni primeren za lokalno zamenjavo turbinskih mešal obstoječe mešalne naprave brez večjih posegov v drag reduktorski pogon.

Mešala omenjenih proizvajalcev so neprimerna za direktno zamenjavo obstoječih turbinskih mešal, saj zahtevajo izrazite spremembe na pogonih mešalnih gredi.

Tehnični problem, ki doslej ni bil zadovoljivo rešen je povečana zmogljivost dispergiranja pri vnosu plina v kapljevino v posodi z radialnim mešalom.

Naloga in cilj izuma je takšna konstrukcija mešala, ki bo učinkovito in ne bo zahtevalo spremembe na pogonih mešalnih gredi.

Po izumu je naloga rešena diskastim mešalom z zapognjenimi lopaticami po neodvisnem patentnem zahtevku.

Izum bo opisan na izvedbenem primeru in slikah, ki prikazujejo:

Slika 1: izvedbeni primer mešala po izumu

Slika 2: diagram, ki prikazuje učinkovitost mešal pri dispergiranju plina v kapljevino.

-3Tehnični problem, ki ga rešuje izum v izvedbi diskastega mešala z zapognjenimi lopaticami z zarezo, je povečana zmogljivost dispergiranja pri vnosu plina v kapljevino v posodi z mešalom. Pri dispergiranju plina v kapljevini z mešalom po tem izumu se zaradi specifične oblike lopatic tvorijo drugačne plinske votline, ki tudi pri večjih pretokih dodajanega plina ne slabšajo črpalne zmogljivosti mešala tako izrazito. S tem pa se precej izboljša črpalna zmogljivost mešala, ki zagotavlja, da se ohranja radialno usmerjen izstopajoč tok iz mešala ter s tem tudi osnovna zgornja in spodnja cirkulacijska zanka. Iz opravljenih meritev moči mešal pri mešanju kapljevine v cilindrični posodi enakih geometrijskih razmerij je razvidno, da ima mešalo z zapognjenimi lopaticami z zarezo za približno 40% manjšo porabo energije (moč mešala) od standardnega Rushtonovega mešala. Pri dovajanju plina v kapljevino pa mešalo dispergira do -40% večjo količino kot standardno Rushtonovo mešalo (merjeno pred nastankom poplavnega stanja), kot je razvidno iz diagrama po sliki 2, ki prikazuje učinkovitost mešal pri dispergiranju plina v kapljevino.

Za doseganje večjih količin plina v tekočino pri mešanju na obstoječih mešalnih napravah je mešalo z zapognjenimi lopaticami z zarezo je zelo primerno za direktno zamenjavo manj efektivnih turbinskih mešal brez poseganja oziroma zamenjave reduktorskega pogona mešalnih gredi.

Diskasto mešalo z zapognjenimi lopaticami z zarezo po tem izumu omogoča vnos večje količine plina v tekočino pri mešanju v posodi z mešalom in ga tvorijo sledeči deli, kot je prikazano na sliki 1:

- disk 1 in

- zapognjene lopatice 2 z zarezo 3.

Pri tem je pomembno, da so lopatice 2 pritrjene po obodu diska 1 v enaki medsebojni oddaljenosti, na disk je lahko pritrjenih od 2 do 16 lopatic. Lopatica 2 ima v prečnem tangencialnem preseku splošno V obliko, kjer je notranji kot pregiba lopatice 2 med 60° in 180°. Lopatice 2 so pritrjene na disk 1 tako, da je središčna os v pregibu lopatice 2 soležna s središčno presečno ravnino diska 1 in so usmerjene radialno pri dopustnem odklonu ± 60° od radija. Lopatice 2 so pritrjene na zunanjem robu diska 1 in lahko prekrivajo disk 1 od 10 do 90% svoje dolžine. Lopatica 2 in disk 1 sta izdelana iz

-4pločevine (ali drugega ustreznega materiala), katere debelina ni večja od 30% zunanjega premera mešala. Lopatica 2 ima v narisu splošno trapezno obliko z možnimi zaokrožitvami vogalov, pri čemer je notranja stranica lopatice 2 od 0 do 60% daljša od zunanje stranice. Lopatica 2 je na disk 1 pritrjene na način, da se zareza 3 na lopatici 2 vedno nahaja v ravnini diska 1 in lahko sega od zunanjega roba lopatice 2 do zunanjega premera diska 1. Glede na smer rotacije so lopatice 2 obrnjene konkavno. Zareza 3 na lopatici 2 je lahko izsek pravokotne ali poljubne druge oblike.

Claims (13)

1. PATENTNI ZAHTEVKI

   1. Diskasto mešalo z zapognjenimi lopaticami z zarezo, označeno s tem, da so na disk (1) mešala vstavljene lopatice (2), ki so vzdolž daljše sredinske osi zapognjene in imajo zarezo (3), ki se nahaja v ravnini diska in lahko sega od premera diska do zunanjega roba lopatic.
2. 2. Mešalo po zahtevku 1, označeno s tem, da je po obodu diska (1) ekvidistančno pritrjenih od 2 do 16 lopatic.
3. 3. Mešalo po zahtevku 1, označeno s tem, da ima lopatica (2) dolžino od 15 do 40% premera mešala.
4. 4. Mešalo po zahtevku 1, označeno s tem, da ima lopatica (2) v prečnem tangencialnem preseku splošno V obliko z notranjim kotom upogiba od 60° do 180°.
5. 5. Mešalo po zahtevku 1, označeno s tem, daje pregib lopatice (2) izveden v središčni osi po dolžini lopatice in je soležen s središčno presečno ravnino diska (1).
6. 6. Mešalo po zahtevku 1, označeno s tem, da so lopatice (2) usmerjene radialno pri dopustnem odklonu ± 60° od radija.
7. 7. Mešalo po zahtevku 1, označeno s tem, da so lopatice 2 pritrjene na zunanjem robu diska 1 in lahko prekrivajo disk 1 od 10% do 90% svoje dolžine.
8. 8. Mešalo po zahtevku 1, označeno s tem, da so lopatice (2) in disk (1) izdelane iz pločevine ali drugega ustreznega materiala, katere debelina ni večja od 30% zunanjega premera mešala.
9. 9. Mešalo po zahtevku 1, označeno s tem, da ima lopatica (2) v narisu splošno trapezno obliko z možnimi zaokrožitvami vogalov, kjer radij zaokrožitve ne presega 100% dolžine lopatice.
10. 10. Mešalo po zahtevku 1, označeno s tem, da je notranja stranica lopatice (2) od 0% do 75% daljša od zunanje stranice.
11. 11. Mešalo po zahtevku 1, označeno s tem, da je lopatica (2) na disk (1) pritrjene na način, da se zareza (3) na lopatici (2) vedno nahaja v ravnini diska (1)
12. 12. Mešalo po zahtevku 1, označeno s tem, da zareza (3) lahko sega od zunanjega roba lopatice (2) do zunanjega premera diska (1).

    -613. Mešalo po zahtevku 1, označeno s tem, da so glede na smer rotacije lopatice (2) obrnjene konkavno.
13. 14. Mešalo po zahtevku 1, označeno s tem, da je zareza (3) na lopatici (2) lahko izsek pravokotne ali poljubne druge oblike.