HU184054B - Method for carrying out mixing operation - Google Patents

Abstract

A találmány eljárás keverési műveletek végzésére, különösen diszpergált és/vagy oldódó szilárd anyag(ok) és/ vagy gáz- és/vagy cseppfolyós halmazállapotú komponens(ek) folyadéktérben való egyenletes eloszlatására, amelynek során a folyadéktér egyenletes eloszlatásához szükséges intenzív folyadékmozgást a folyadéktér energiaszintjéhez képest megnövelt energiájú folyadéksugámak a folyadéktérbe történő bevezetésével hozzuk létre. A találmány lényege, hogy a megnövelt energiájú folyadéksugarat a keverendő folyadéktérbe a folyadék meglevő, vagy. a keverés hatására létrejövő áramlásával szemben vezetjük be, az áramlási tér mechanikus és/ vagy hidraulikus leszűkítésével a keverendő folyadék mozgását felgyorsítva, miáltal két, viszonylag nagysebességű folyadéksugarat ütköztetünk. Ϊ t -1-

Description

A találmány tárgya eljárás keverési műveletek végzésére, különösen diszpergált és/vagy oldódó szilárd anyag(ok) és/vagy gáz- és/vagy cseppfolyós halmazállapotú komponens(ek) folyadéktérben való egyenletes eloszlatására. 5

Ismert és széles körben alkalmazott keverőberendezésekben az egyenletes komponens-eloszlatáshoz szükséges keverő folyadékmozgást általában a folyadéktérben elhelyezett, hajtott mozgóelemekkel állítják elő.

Az ilyen mechanikus keveró'elemekkel ellátott keverő- 10 berendezések általában költségesek, viszonylag helyigényesek, üzemben tartásuk, karbantartásuk viszonylag bonyolult, nehézkes.

Ritkább esetekben alkalmaznak különleges feladatokra pneumatikus keverőket is, ezek azonban nem ál- 15 talánosan használhatók. A különböző tulajdonságú anyagok egyesítésére kialakult keverési eljárások a vegyiparnak és rokoniparainak (pl. víz- és szennyvízkezelés) alapvető műveletei, amelyeket szilárd anyag vagy gáz folyadékban való diszpergálására, elnyeletésére, oldására, 20 két vagy több folyadék elkeverésére stb. egyaránt alkalmaznak.

A találmány .célja az ismert, főleg mozgatott, hajtott mechanikus keverőelemes berendezéseknél egyszerűbb szerkezetű keverőberendezések alkalmazását lehetővé 25 tevő keverési eljárás, és ennek foganatosítására alkalmas berendezések kialakítása, amelyek számos, különösen az említett alkalmazási területen előnyösen felhasználhatók.

A találmány alapját annak a felismerése képezi, hogy 30 a különböző anyagok elegyítésére, intenzív elkeverésére a folyadéksugár energiája igen előnyösen felhasználható. Ennek megfelelően a kitűzött célt olyan eljárás alkalmazásával éljük el, amelynél a folyadéktér egyenletes eloszlatásához szükséges intenzív folyadékmozgást a fo- 35 lyadéktér energiaszintjéhez képest megnövelt energiájú folyadéksugárnak a folyadéktérbe történő bevezetésével hozzuk létre, és amely eljárásra az jellemző, hogy a megnövelt energiájú folyadéksugarat a keverendő folyadéktérbe a folyadék meglevő, vagy a keverés hatására 40 létrejövő áramlásával szemben vezetjük be, az áramlási tér mechanikus és/vagy hidraulikus leszűkítésével a keverendő folyadék mozgását felgyorsítva, miáltal két, viszonylag nagysebességű folyadéksugarat ütköztetünk.

Előnyösnek bizonyult, ha megnövelt energiájú folya- 45 déksugárként a folyadéktérbe való bevezetés helyén uralkodó folyadéktér-nyomásnál nagyobb belépő nyomású folyadéksugarat alkalmazunk. A megnövelt energiájú folyadéksugarat célszerűen a folyadéktérből elvett, kiágaztatott folyadéksugár nyomásfokozásával 50 és/vagy fojtással hozzuk létre. A megnövelt energiájú folyadéksugár bevezetésével a folyadéktérben célszerűen 500...3000 s¹ értékű keverési grádienst állítunk elő.

Különböző anyagok, vegyszerek folyadékáramba tör- 55 ténő adagolt bejuttatására és intenzív bekeverésére, különösen vízkezelési műveleteknél derítő és derítést elősegítő és/vagy íz- és szageltávolító anyagoknak a kezelendő vízáramba történő bekeverésére különösen alkalmasnak bizonyult a találmány szerinti eljárás olyan foga- 60 natosítási módja, amely szerint a bejuttatandó anyagkomponenseket a főáramnak tekintett folyadéktérből kiágaztatott és nyomásfokozott, részáramot képező folyadéksugárba adagoljuk be, majd az így nyert, a bekeverendő anyagkomponens(ekk)el dúsított, megnövelt energiájú folyadéksugarat a folyadékáram áramlási irányával célszerűen ellentétes irányban az áramló folyadéktérbe vezetjük vissza. Célszerű, ha az anyagok, vegyszerek oldását és/vagy előkeverését a főáramból kiágaztatott részáramba való beadagolásuk előtt egy külön keverőtérben ugyancsak a keveró'tér energiaszintjéhez képest megnövelt energiájú folyadéksugár alkalmazásával végezzük.

A találmány szerinti eljárás előnye, hogy nincs szükség keverő hajtóművekre, amelyek bonyolult kialakításuknál fogva az ismert keverőberendezések legköltségesebb egységei. Ezzel együtt elmarad a forgó keverőtengely és keverőelem, amelynek tökéletes, egy tengely körüli forgása a végére szerelt keverőelem által okozott kiegyensúlyozatlanság és kihajlás miatt nem oldható meg. Ez általában a csapágyazás gyors tönkremenetelét okozza.

A keverő hajtóművek elmaradása kisebb magasságú berendezéseket eredményez, ami a kezelőépület belmagasságának csökkenthetőségét eredményezi.

Nincs szükség továbbá a berendezések javításakor hosszú tengelyek, nehéz hajtóművek kiemelésére, ezzel elhagyható a keverős készülékek fölött szokásos emelőberendezés, ami szintén az épület belmagasság csökkentését teszi lehetővé.

A találmány szerinti eljárás foganatosítására szolgáló berendezések alkalmazása esetén az üzembentartás, karbantartás jelentős mértékben egyszerűsödik.

A találmány szerinti eljárást annak különböző foganatosítási lehetőségeit megvalósító célszerű példaképpeni berendezéseken a csatolt rajz alapján részletesebben is ismertetjük. A rajzon az

1. ábra lényegében két keverési feladat találmány szerinti eljárással történő kombinált megoldására alkalmas példaképpeni berendezés vonalas vázlata, a

2. ábra hasonló módon két keverési feladatot a találmány szerint végző módosított berendezés elvi ábrája^

3. ábra egy példaképpeni, perdületet adó lapátkoszorús statikus keverőelem vonalas szelvénye, a

4. ábra a 3. ábra szerinti IV-IV sík mentén vett vonalas metszet, az

5. ábra egy további, örvénykamrás keverőelemes berendezés részletét bemutató vázlat, a

6. ábra egy különösen meszes vízlágyítás céljára alkalmazható példaképpeni találmány szerinti berendezés vonalas vázlata, míg a

7. ábra fúvóka rendszerű statikus keverőelem alkalmazásánál a főáram nyomásesésének számításához alkalmazandó segédábra.

A találmány szerinti eljárás alapvető, lényeges jellemzőit az 1. és 2. ábrán látható példaképpeni berendezések ábra szerinti alsó berendezés-elemeinek kapcsán tudjuk

-2184 054

A találmány tárgya eljárás keverési műveletek végzésére, különösen diszpergált és/vagy oldódó szilárd anyag(ok) és/vagy gáz- és/vagy cseppfolyós halmazállapotú komponens(ek) folyadéktérben való egyenletes eloszlatására.

Ismert és széles körben alkalmazott keverőberendezésekben az egyenletes komponens-eloszlatáshoz szükséges keverő folyadékmozgást általában a folyadéktérben elhelyezett, hajtott mozgóelemekkel állítják elő. Az ilyen mechanikus keverőelemekkel ellátott keverőberendezések általában költségesek, viszonylag helyigényesek, üzemben tartásuk, karbantartásuk viszonylag bonyolult, nehézkes.

Ritkább esetekben alkalmaznak különleges feladatokra pneumatikus keverőket is, ezek azonban nem általánosan használhatók. A különböző tulajdonságú anyagok egyesítésére kialakult keverési eljárások a vegyiparnak és rokoniparainak (pl. víz- és szennyvízkezelés) alapvető műveletei, amelyeket szilárd anyag vagy gáz folyadékban való diszpergálására, elny etetésére, oldására, két vagy több folyadék elkeverésére stb. egyaránt alkalmaznak.

A találmány .célja az ismert, főleg mozgatott, hajtott mechanikus keverőelemes berendezéseknél egyszerűbb szerkezetű keverőberendezések alkalmazását tehetővé tevő keverési eljárás, és ennek foganatosítására alkalmas berendezések kialakítása, amelyek számos, különösen az említett alkalmazási területen előnyösen felhasználhatók.

A találmány alapját annak a felismerése képezi, hogy a különböző anyagok elegyítésére, intenzív elkeverésére a folyadéksugár energiája igen előnyösen felhasználható. Ennek megfelelően a kitűzött célt olyan eljárás alkalmazásával érjük el, amelynél a folyadéktér egyenletes eloszlatásához szükséges intenzív folyadékmozgást a folyadéktér energiaszintjéhez képest megnövelt energiájú folyadéksugárnak a folyadéktérbe történő bevezetésével hozzuk létre, és amely eljárásra az jellemző, hogy a megnövelt energiájú folyadéksugarat a keverendő folyadéktérbe a folyadék meglevő, vagy a keverés hatására létrejövő áramlásával szemben vezetjük be, az áramlási tér mechanikus és/vagy hidraulikus leszűkítésével a keverendő folyadék mozgását felgyorsítva, miáltal két, viszonylag nagysebességű folyadéksugarat ütköztetünk.

Előnyösnek bizonyult, ha megnövelt energiájú folyadéksugárként a folyadéktérbe való bevezetés helyén uralkodó folyadéktér-nyomásnál nagyobb belépő nyomású folyadéksugarat alkalmazunk. A megnövelt energiájú folyadéksugarat célszerűen a folyadéktérből elvett, kiágaztatott folyadéksugár nyomásfokozásával és/vagy fojtással hozzuk létre. A megnövelt energiájú folyadéksugár bevezetésével a folyadéktérben célszerűen 500...3000 s'¹ értékű keverési gradienst állítunk elő.

Különböző anyagok, vegyszerek folyadékáramba történő adagolt Bejuttatásara és intenzív bekeverésére, különösen vízkezelési műveleteknél derítő és derítést elősegítő és/vagy íz- és szageltávolító anyagoknak a kezelendő vízáramba történő bekeverésére különösen alkalmasnak bizonyult a találmány szerinti eljárás olyan foga4 natosítási módja, amely szerint a bejuttatandó anyagkomponenseket a főáramnak tekintett folyadéktérből kiágaztatott és nyomásfokozott, részáramot képező folyadéksugárba adagoljuk be, majd az így nyert, a bekeverendő anyagkomponens(ekk)el dúsított, megnövelt energiájú folyadéksugarat a folyadékáram áramlási irányával célszerűen ellentétes irányban az áramló folyadéktérbe vezetjük vissza. Célszerű, ha az anyagok, vegyszerek oldását és/vagy előkeverését a főáramból kiágaztatott részáramba való beadagolásuk előtt egy külön keverőtérben ugyancsak a keverőtér energiaszintjéhez képest megnövelt energiájú folyadéksugár alkalmazásával végezzük.

A találmány szerinti eljárás előnye, hogy nincs szükség keverő hajtóművekre, amelyek bonyolult kialakításuknál fogva az ismert keverőberendezések legköltségesebb egységei. Ezzel együtt elmarad a forgó keverőtengely és keverőelem, amelynek tökéletes, egy tengely körüli forgása a végére szerelt keverőetem által okozott kiegyensúlyozatlanság és kihajlás miatt nem oldható meg. Ez általában a csapágyazás gyors tönkremenetelét okozza.

A keverő hajtóművek elmaradása kisebb magasságú berendezéseket eredményez, ami a kezelőépület belmagasságának csökkenthetó'ségét eredményezi.

Nincs szükség továbbá a berendezések javításakor hosszú tengelyek, nehéz hajtóművek kiemelésére, ezzel elhagyható a keverős készülékek fölött szokásos emelőberendezés, ami szintén az épület belmagasság csökkentését teszi tehetővé.

A találmány szerinti eljárás foganatosítására szolgáló berendezések alkalmazása esetén az üzembentartás, karbantartás jelentős mértékben egyszerűsödik.

A találmány szerinti eljárást annak különböző foganatosítási lehetőségeit megvalósító célszerű példaképpeni berendezéseken a csatolt rajz alapján részletesebben is ismertetjük. A rajzon az

1. ábra lényegében két keverési feladat találmány szerinti eljárással történő kombinált megoldására alkalmas példaképpeni berendezés vonalas vázlata, a

2. ábra hasonló módon két keverési feladatot a találmány szerint végző módosított berendezés elvi ábrája, a

3. ábra egy példaképpeni, perdületet adó lapátkoszorús statikus keverőelem vonalas szelvénye, a

4. ábra a 3. ábra szerinti IV-IV sík mentén vett vonalas metszet, az

5. ábra egy további, örvénykamrás keverőelemes berendezés részletét bemutató vázlat, a

6. ábra egy különösen meszes vízlágyítás céljára alkalmazható példaképpeni találmány szerinti berendezés vonalas vázlata, míg a

7. ábra fúvóka rendszerű statikus keverőetem alkalmazásánál a főáram nyomásesésének számításához alkalmazandó segédábra.

A találmány szerinti eljárás alapvető, lényeges jellemzőit az 1. és 2. ábrán látható példaképpeni berendezések ábra szerinti alsó berendezés-elemeinek kapcsán tudjuk •in -« 1tr rtrNHirb*,

-3184 054 oldatot a már említett módon 5 adagolószivattyúval a nyomásfokozott 2 folyadéksugárba, majd ezzel statikus 3 keverőelemen át az áramló 1 folyadéktérbe keveqük be.

A 2. ábrán az előbbiekben körvonalazottal lényegében azonos kettős keverési feladatot végző példaképpeni berendezés látható, 62 fedéllel zárt 6 keverő tartállyal, és azzal a további eltéréssel, hogy itt a 6 keverőtartály 12 folyadékterén kívül elrendezett nyomásfokozó 42 szivattyút alkalmazunk a 32 keverőelemet tápláló 22 folyadéksugár energiaszintjének növelésére. A további szerkezeti elemek jelölései és funkciói azonosak az

1. ábra kapcsán ismertetett berendezésben alkalmazottakkal. Mindkét berendezés 6 keverőtartályában, és a 2. ábra szerinti berendezés főáramot képező 1 folyadékterében is olyan statikus 3, 31, 32 keverőelemeket alkamazhatunk, amelyek az egyszerű fúvókától eltérően perdületadó lapátokkal is el vannak látva. Az ilyen kialakítású 31, 32 keverőelemet kiemelt részletként a 3. és

4. ábra tünteti fel. Egy bevezető 300 csőtoldattal ellátott 301 terelőlap és kúpos kialakítású 302 fedél között ívelt kiképzésű 303 lapátok helyezkednek el. A folyadék a 300 csőtoldaton axiális irányban lép be, a 301 terelőlap és a 302 fedél között radiális irányba fordul és a 303 lapátok által irányítva perdülettel lép ki a folyadéktérbe, és így ja folyadéktömegnek a keverési művelet elvégzéséhez kívánatos forgó mozgását hozza létre. A kilépési sebességek célszerű megválasztásával a mechanikus, forgó keverőkkel azonos keverési gradiens biztosítható. Ehhez a kilépési sebességet 2,5...5 m/sec értékre célszerű választani.

Az 5. ábrán egy, az előbbiekhez hasonló további példaképpeni berendezés kiemelt részlete látható. Ezúttal az áramló 1 folyadéktérben helytállóan elrendezett olyan statikus 35 keverőelemet alkalmazunk, amelynek 351 örvénykamrája van. Ezen 351 örvénykamrába a 4 szivattyúval nyomásfokozott, nagyobb energiájú 2 folyadéksugár radiális irányból (tangenciálisan) van bevezetve, míg az 5 adagolószivattyú által szállított bekeverendő anyag(ok) 25 folyadéksugárként axiálisan lépnek be. A tangenciális áramlás hatására kialakuló forgó mozgás az örvénykamrából kilépve az áramló 1 folyadéktérben is folytatódik, ezzel intenzív keverést biztosít. A keverőhatást fokozzák az örvénykamra mögötti másodlagos áramlások, a fellépő Borda-Carnot veszteség.

A feloldott vagysbeadagolt vegyszer számos esetben nem egy áramló folyadéktérbe, hanem a kezelendő folyadékkal együtt egy reaktorba kerül. Ilyen feladatra jellemző példa a víztisztításban alkalmazott meszes lágyítás. A találmány szerinti berendezés 6. ábrán feltüntetett kiviteli alakjánál a lágyításhoz szükséges mésztejet 8 oldótartályban állítják elő. A keverést a 8 oldótartály alsó részébe beépített fúvóka rendszerű statikus 36 keverőelem végzi, amelynek működtetését a keverendő 16 folyadéktérből elvett, 4 szivattyúval nyomásfokozott 26 folyadéksugár végzi. Az elkészített ol40 datot 5 adagolószivattyú 9 reaktorba táplálja be, amelyben a 90 vezetéken keresztül bevezetett nyersvízzel keveredve játszódik le a lágyítási reakció.

Claims (6)

1. Szabadalmi igénypontok

   1. Eljárás keverési műveletek végzésére, különösen diszpergált és/vagy oldódó szilárd anyag(ok) és/vagy gáz- és/vagy cseppfolyós halmazállapotú komponensek) folyadéktérben való egyenletes eloszlatására, amelynek során a folyadéktér egyenletes eloszlatásához szükséges intenzív folyadékmozgást a folyadéktér energiaszintjéhez képest megnövelt energiájú folyadéksugárnak a folyadéktérbe történő bevezetésével hozzuk létre, azzal jellemezve, hogy a megnövelt energiájú folyadéksugarat a keverendő folyadéktérbe a folyadék meglevő, vagy a keverés hatására létrejövő áramlásával szemben vezetjük be, az áramlási tér mechanikus és/vagy hidraulikus leszűkítésével a keverendő folyadék mozgását felgyorsítva, miáltal két, viszonylag nagysebességű folyadéksugarat ütköztetünk.
2. 2. Az 1. igénypont szerinti eljárás foganatosítási módja azzal jellemezve, hogy megnövelt energiájú folyadéksugárként a folyadéktérbe való bevezetés helyén uralkodó folyadéktérnyomásnál nagyobb belépő nyomású folyadéksugarat alkalmazunk.
3. 3. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti eljárás foganatosítási módja azzal jellemezve, hogy a megnövelt energiájú folyadéksugarat a folyadéktérből elvett, kiágaztatott folyadéksugár nyomásfokozásával és/vagy fojtással hozzuk létre.
4. 4. Az 1-3. igénypontok bármelyike szerinti eljárás foganatosítási módja azzal jellemezve, hogy a megnövelt energiájú folyadéksugár bevezetésével a folyadéktérben 500...3000 s ¹ értékű keverési gradienst hozunk létre.
5. 5. Az 1-4. igénypontok bármelyike szerinti eljárás foganatosítási módja azzal jellemezve, hogy különböző anyagok, vegyszerek folyadékáramba történő adagolt bejuttatásához és intenzív bekeveréséhez, különösen vízkezelési műveleteknél derítő és derítést elősegítő és/vagy íz- és szageltávolító anyagoknak a kezelendő vízáramba történő bekeveréséhez a bejuttatandó anyagkomponenseket a főáramnak tekintett folyadéktérből kiágaztatott és nyomásfokozott, részáramot képező folyadéksugárba adagoljuk be, majd az így nyert, a bekeverendő anyagkomponensekkel dúsított, megnövelt energiájú folyadéksugarat vezetjük vissza a főáram áramlási irányával célszerűen ellentétes irányban az áramló folyadéktérbe.
6. 6. Az 5. igénypont szerinti eljárás foganatosítási módja azzal jellemezve, hogy az anyagok, vegyszerek oldását és/vagy előkeverését a főáramból kiágaztatott részáramba történő beadagolásuk előtt egy külön keverőtérben ugyancsak a keverőtér energiaszintjéhez képest megnövelt energiájú folyadéksugár alkalmazásával végezzük.