RU172559U1 - DEVICE FOR MIXING LIQUIDS IN RESERVOIRS - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к устройствам для перемешивания и выравнивания неоднородных по составу и/или плотности в резервуаре, таких как нефть, нефтепродукты с различными включениями в виде твердых частиц, механическими примесями и найдет применение к нефтяной, нефтеперерабатывающей и химической промышленности. Устройство включает резервуар для жидкости, напорный трубопровод, струйный смеситель в виде, по меньшей мере, одного струнного насоса, установленного внутри резервуара с различными углами между их осевыми линиями как по вертикали, так и по горизонтали, при этом сопло струйного насоса выполнено в виде нанодиспергатора, гидравлически связанного с одной стороны со струйным насосом, а с другой стороны с напорным трубопроводом. Нанодиспергатор как сопло струйного насоса выполнен в виде смесительной камеры и двух входных патрубков, тангенциально направленных по отношению к сечению смесительной камеры и перпендикулярно ее оси.The utility model relates to devices for mixing and leveling heterogeneous in composition and / or density in a tank, such as oil, oil products with various inclusions in the form of solid particles, mechanical impurities and will find application in the oil, oil refining and chemical industries. The device includes a liquid tank, a pressure pipe, a jet mixer in the form of at least one string pump installed inside the tank with different angles between their axial lines both vertically and horizontally, while the nozzle of the jet pump is made in the form of a nanodisperser hydraulically connected on the one hand with the jet pump, and on the other hand with the pressure head pipeline. Nanodispersing agent as a nozzle of a jet pump is made in the form of a mixing chamber and two inlet nozzles tangentially directed with respect to the cross section of the mixing chamber and perpendicular to its axis.

Description

Полезная модель относится к устройствам для смешивания, перемешивания и выравнивания состава различных жидкостей неоднородных по составу и/или плотности в резервуарах и емкостях различных объемов и может быть использована в любых областях народного хозяйства, в том числе в химической, нефтяной, нефтеперерабатывающей промышленности и на нефтебазах, где требуется гомогенизация различных жидкостей, в том числе различной плотности и склонных к расслоению состава и образованию так называемых донных отложений.The utility model relates to devices for mixing, mixing and leveling the composition of various liquids of heterogeneous composition and / or density in tanks and containers of various volumes and can be used in any field of the national economy, including in the chemical, oil, oil refining and oil depots where homogenization of various liquids is required, including various densities and prone to stratification and the formation of so-called bottom sediments.

Общеизвестно, в частности, что для перемешивания в различных резервуарах и емкостях различных жидкостей, в том числе различной плотности и склонных к расслоению составов, широко используются струйные насосы в качестве струйных смесителей с сопловыми эжекторами, механические лопастные перемешивающие устройства, а также комбинированные смесители, состоящие из основного и дополнительных перемешивающих устройств.It is well known, in particular, that for mixing in various tanks and containers of various liquids, including different densities and prone to delamination, jet pumps are widely used as jet mixers with nozzle ejectors, mechanical paddle mixers, as well as combination mixers consisting from the main and additional mixing devices.

В частности, известно устройство для перемешивания жидкости и размыва ее осадков в резервуаре, содержащее корпус, на котором смонтирован двигатель, соединенный через редуктор с гребным винтом, отличающееся тем, что вал гребного винта установлен с возможностью вращения в гильзе, при этом гильза с валом изогнуты под углом или гильза с валом гребного винта дополнительно изогнуты в плоскости, смещенной относительно оси вращения выходного вала редуктора (RU 68356111,27.11.20.)In particular, it is known a device for mixing the liquid and erosion of its sediment in the tank, comprising a housing on which an engine is mounted, connected through a gearbox with a propeller, characterized in that the propeller shaft is mounted to rotate in the sleeve, while the sleeve with the shaft is bent at an angle or the sleeve with the propeller shaft is additionally curved in a plane offset from the axis of rotation of the output shaft of the gearbox (RU 68356111,27.11.20.)

Основным недостатком этого известного устройства и подобных ему является то, что в этих устройствах для перемешивания жидкости и размыва ее осадков в резервуаре гребной винт совершает циклический поворот на определенный угол только в горизонтальной плоскости. По этой причине размыв и перемешивание жидкости происходит только в этой плоскости. При этом размыв осадков на стенках и перемешивание по всему объему не происходит, поскольку струя жидкости, создаваемая гребным винтом, движется в плоскости вдоль днища и имеет малую зону досягаемости. Во многих случаях требуется интенсивное перемешивание жидкости по всему объему резервуара, а также возможность размыва отложений по всему днищу и на стенках резервуаров и емкостей, что не обеспечивается известными устройствами.The main disadvantage of this known device and the like is that in these devices for mixing the liquid and erosion of its sediment in the tank, the propeller rotates through a certain angle only in the horizontal plane. For this reason, erosion and mixing of the liquid occurs only in this plane. In this case, erosion of sediments on the walls and mixing throughout the volume does not occur, since the liquid jet created by the propeller moves in a plane along the bottom and has a small reach zone. In many cases, intensive mixing of the liquid throughout the entire volume of the tank is required, as well as the possibility of erosion of deposits throughout the bottom and on the walls of the tanks and containers, which is not provided by known devices.

Примерами таких устройств для перемешивания высоковязких жидкостей и размыва ее осадков в резервуарах, в частности для перемешивания, размыва донных отложений в резервуарах с нефтью и нефтепродуктами с использованием гребных винтов, являются также известные технические решения, описанные в RU 2220766. 28.08.2002; RU 107707, 16.03.2911; RU 137779, 27.02.2014).Examples of such devices for mixing highly viscous liquids and erosion of its sediments in tanks, in particular for mixing, erosion of bottom sediments in tanks with oil and oil products using propellers, are also known technical solutions described in RU 2220766. 08/28/2002; RU 107707, 16.03.2911; RU 137779, 02.27.2014).

Из SU 344881, 14.07.1972 известно устройство для перемешивания жидкостей, например молока, в резервуарах. Устройство содержит эжектор, устанавливаемый в подлежащую перемешиванию жидкость, на внутренней поверхности диффузора эжектора закреплены спиральные направляющие ребра, которые направляют поток жидкости (в данном случае молока) по определенной траектории, чем достигается закручивание потока, интенсифицирующего процесс перемешивания благодаря поступательному турбулентному движению потока.A device for mixing liquids, for example milk, in tanks is known from SU 344881, 07.14.1972. The device contains an ejector installed in the liquid to be mixed, spiral guide ribs are fixed on the inner surface of the ejector diffuser, which direct the liquid flow (in this case milk) along a certain path, thereby achieving a swirling flow that intensifies the mixing process due to the translational turbulent flow movement.

Данное известное устройство имеет ограниченное использование - для перемешивания молока.This known device has limited use - for mixing milk.

Известно также другое устройство для перемешивания жидкости в резервуарах (SU 965491, 15.10.1982), включающее эжектор с конфузором и первичным щелевым соплом, расположенным по периметру наружной поверхности входного конфузора эжектора, ось первичного сопла эжектора расположена перпендикулярно оси эжектора, внутренняя поверхность входного конфузора эжектора вверх от сопла выполнена в виде криволинейной поверхности, а вниз за соплом - без округлений.Another device for mixing liquid in tanks is also known (SU 965491, 10/15/1982), including an ejector with a confuser and a primary slot nozzle located around the perimeter of the outer surface of the ejector inlet, the axis of the ejector primary nozzle is perpendicular to the ejector axis, the inner surface of the ejector inlet upward from the nozzle is made in the form of a curved surface, and downward behind the nozzle - without rounding.

Устройство также предназначено для перемешивания коллоидных жидкостей, например молока, отстоявшегося в процессе хранения в резервуарах.The device is also intended for mixing colloidal liquids, for example milk, which has settled during storage in tanks.

Общеизвестно, что эжектор это устройство, в котором происходит передача кинетической энергии от одной среды, движущейся с большой скоростью к другой. Эжекторы используются в струйных насосах, например водоструйных, жидкостно-ртутных, паромасляных.It is well known that an ejector is a device in which the kinetic energy is transferred from one medium moving at high speed to another. Ejectors are used in jet pumps, for example, water-jet, liquid-mercury, steam-oil.

Известно, например (SU 530115, 30.09.1976), что струйный насос служит для перемещения подсасываемой среды за счет передачи ее энергии от рабочей среды, движущейся с большой скоростью, а также для активного перемешивания в смесительной камере компонентов, подлежащих транспортированию вместе с рабочей жидкостью (водой или другой средой). Струйный насос содержит сопло питания и напорный патрубок, соединенные между собой посредством эластичной вставки, размещенной в корпусе, при этом корпус снабжен регулируемыми распорными пружинами с опорными башмаками, прижатыми к эластичной вставке для упругого поджатия ее в поперечном направлении.It is known, for example (SU 530115, 09/30/1976) that a jet pump is used to move the medium to be sucked in by transferring its energy from a working medium moving at high speed, as well as to actively mix the components to be transported together with the working fluid in the mixing chamber (water or other medium). The jet pump contains a power nozzle and a pressure pipe connected to each other by means of an elastic insert located in the housing, the housing being equipped with adjustable springs with support shoes pressed against the elastic insert to compress it elastically in the transverse direction.

Указанные струйные смесители малоэффективны и потому имеют ограниченное применение, в основном для перемешивания малых объемов, например для молока, отстоявшегося в процессе хранения в резервуарах.These jet mixers are ineffective and therefore have limited use, mainly for mixing small volumes, for example, for milk, settled during storage in tanks.

Более эффективными устройствами для перемешивания жидкостей в резервуарах, используемыми в химической и нефтяной отраслях, являются устройства, описанные в известных технических решениях, описанных ниже (RU 2314251, RU 2189852 и RU 156526).More effective devices for mixing liquids in tanks used in the chemical and oil industries are devices described in the known technical solutions described below (RU 2314251, RU 2189852 and RU 156526).

В устройстве (RU 2189852, 27.09.2002) повышение эффективности перемешивания жидкостей обусловлено регулируемой начальной турбулизацией потока за счет того, что в устройстве, имеющем смеситель с соплом и диффузором, корпус смесителя соединен с диффузором планками, на внутренней поверхности сопла выполнены выступы в виде радиальных колец или цилиндрических стержней с симплексами, а смеситель прикреплен к корпусу резервуара под углом 25-75. Недостатками данного устройства является низкая производительность и, соответственно, длительность перемешивания больших объемов жидкостей для получения однородного состава, малая турбулизация потока, которая не обеспечивает седиментационную устойчивость жидкости.In the device (RU 2189852, 09.27.2002) the increase in the efficiency of mixing the liquids is due to the controlled initial turbulence of the flow due to the fact that in the device having a mixer with a nozzle and a diffuser, the mixer body is connected to the diffuser by straps, protrusions made in the form of radial rings or cylindrical rods with simplexes, and the mixer is attached to the tank body at an angle of 25-75. The disadvantages of this device is the low productivity and, accordingly, the duration of mixing large volumes of liquids to obtain a homogeneous composition, low turbulization of the flow, which does not provide sedimentation stability of the liquid.

Известное устройство (RU 2314151, 10.01.2008), используемое для перемешивания жидкостей в резервуарах достаточно больших объемов, содержит насос с всасывающим и напорным трубопроводами и установленный на выходе напорного трубопровода струйный смеситель - сопловой эжектор. Сопловой эжектор установлен в горизонтальной плоскости на отдельной линии подачи жидкости под углом 60 от перпендикуляра к плоскости монтажного люка и в вертикальной плоскости под углом к горизонтали, обеспечивающим точку попадания струи на 50% рабочей высоты резервуара. При этом эжектор имеет цилиндрическую камеру смешения, на внутренней поверхности которой под углом 30-45 в оси имеются спиральные ребра, а сопло имеет диаметр, обеспечивающий истечение жидкости со скоростью 40-50 м/с.The known device (RU 2314151, 01/10/2008), used to mix liquids in tanks of sufficiently large volumes, contains a pump with suction and pressure pipelines and a jet mixer installed at the outlet of the pressure pipe — a nozzle ejector. The nozzle ejector is mounted in a horizontal plane on a separate liquid supply line at an angle of 60 from the perpendicular to the plane of the mounting hatch and in a vertical plane at an angle to the horizontal, providing a point of impact of the jet at 50% of the working height of the tank. In this case, the ejector has a cylindrical mixing chamber, on the inner surface of which at an angle of 30-45 in the axis there are spiral ribs, and the nozzle has a diameter that ensures the flow of fluid at a speed of 40-50 m / s.

Недостатками данного устройства является недостаточная эффективность из-за невысокой интенсивности перемешивания и, соответственно, низкой производительности для получения однородной по всему объему жидкости, малая турбулизация потока, которая не обеспечивает седиментационную устойчивость жидкости.The disadvantages of this device is the lack of efficiency due to the low intensity of mixing and, accordingly, low productivity to obtain a uniform throughout the volume of the liquid, low turbulization of the flow, which does not provide sedimentation stability of the liquid.

Принятое за прототип устройство для перемешивания жидкостей в резервуарах (RU 156526 U1, 17.06.2015), содержит насос с всасывающим и напорным трубопроводами и струйный смеситель, установленный на выходе напорного трубопровода насоса. Установка снабжена узлом первичной гомогенизации, выполненным в виде разветвителей, которые гидравлически сообщены с одной стороны со смесителем, а с другой с напорным трубопроводом насоса. При этом для повышения интенсивности перемешивания, разветвители со стороны смесителя снабжены насадками, установленными с возможностью регулирования углов пересечения исходящих из них струй в узле первичной гомогенизации, а смеситель выполнен в виде комплекса, состоящего из центрального радиального и тангенциальных сопловых эжекторов с камерами смешения.Taken as a prototype device for mixing liquids in tanks (RU 156526 U1, 06/17/2015), contains a pump with suction and pressure pipes and a jet mixer installed at the outlet of the pressure pipe of the pump. The installation is equipped with a primary homogenization unit, made in the form of splitters, which are hydraulically connected on one side with the mixer, and on the other with the pressure pipe of the pump. In this case, to increase the mixing intensity, the splitters on the mixer side are equipped with nozzles installed with the ability to control the intersection angles of the jets emanating from them in the primary homogenization unit, and the mixer is made in the form of a complex consisting of central radial and tangential nozzle ejectors with mixing chambers.

Известное устройство недостаточно эффективно из-за невысокой интенсивности перемешивания и, соответственно, низкой производительности для получения однородной по всему объему жидкости, является технологически более сложным в применении, а также обеспечивает малую турбулизацию потока, которая не обеспечивает седиментационную устойчивость жидкости.The known device is not effective enough due to the low intensity of mixing and, accordingly, low productivity to obtain a uniform throughout the volume of the liquid, it is technologically more difficult to use, and also provides low turbulization of the flow, which does not provide sedimentation stability of the liquid.

Основной задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является создание устройства для перемешивания и выравнивания различных жидкостей, в том числе различной плотности, неоднородных по составу и склонных к расслоению, обеспечивающее повышение производительности и эффективности этого перемешивания и размыв образовавшихся осадков в резервуаре, что в итоге способствует расширению возможностей заявленного устройства при перемешивании жидкостей и размыве их осадков.The main task to be solved by the claimed utility model is to create a device for mixing and leveling various liquids, including various densities, heterogeneous in composition and prone to delamination, providing an increase in the productivity and efficiency of this mixing and erosion of sediment in the tank, which ultimately helps to expand the capabilities of the claimed device when mixing liquids and erosion of their sediments.

Поставленная техническая задача и достигаемый технический результат достигаются тем, что устройство для перемешивания и выравнивания жидкостей неоднородных по составу и/или плотности в резервуаре, включающее резервуар для жидкости, напорный трубопровод, струйный смеситель в виде, по меньшей мере, одного струнного насоса, установленного внутри резервуара с различными углами между их осевыми линиями как по вертикали, так и по горизонтали, при этом сопло струйного насоса выполнено в виде нанодиспергатора, гидравлически связанного с одной стороны со струйным насосом, а с другой стороны с напорным трубопроводом, нанодиспергатор выполнен в виде смесительной камеры и двух входных патрубков, тангенциально направленных по отношению к сечению смесительной камеры и перпендикулярно ее оси.The stated technical problem and the achieved technical result are achieved by the fact that a device for mixing and leveling liquids of heterogeneous composition and / or density in the tank, including a liquid tank, a pressure pipe, a jet mixer in the form of at least one string pump installed inside reservoir with different angles between their axial lines both vertically and horizontally, while the jet pump nozzle is made in the form of a nanodisperser hydraulically connected to one side with the jet pump and, on the other hand with the feed line, nanodispergator designed as a mixing chamber and two inlets, tangentially directed with respect to the cross section of the mixing chamber and perpendicular to its axis.

Заявленное устройство предназначено для перемешивания и выравнивания таких жидкостей неоднородных по составу и/или плотности, как например, подготовленная нефть, нефтепродукты, масел моторных, различных ГСМ с различными включениями в виде твердых частиц, например асфальтены с несмешивающимися компонентами, например с водой; склонных к расслоению таких составов с механическими примесями, с получением конечных смесей с гомогенной, однородной структурой по всему объему резервуара, емкости, со стабильными параметрами качества перемешивающих жидкостей, и с полным обеспечением норм пожаровзрывобезопасности.The claimed device is intended for mixing and leveling such liquids of heterogeneous composition and / or density, such as prepared oil, oil products, motor oils, various lubricants with various inclusions in the form of solid particles, for example asphaltenes with immiscible components, for example water; prone to delamination of such compositions with mechanical impurities, to obtain final mixtures with a homogeneous, homogeneous structure throughout the volume of the tank, tank, with stable quality parameters of mixing liquids, and with full compliance with fire and explosion safety standards.

Полезная модель поясняется примером выполнения с сопровождающим чертежом схематичного изображения общего вида установки (устройства)(см. фиг. 1 и фиг. 2)The utility model is illustrated by an example implementation with the accompanying drawing of a schematic representation of a general view of the installation (device) (see Fig. 1 and Fig. 2)

Установка для перемешивания жидкостей в резервуаре 1 содержит напорный трубопровод 2, струйный насос или струйные насосы 3 в качестве струйных смесителей, установленные внутри резервуара с различными углами (как по горизонтали, так и по вертикали) между их осевыми линиями, совмещает сопло и функцию нанодиспергатора 4. Нанодиспергатор гидравлически сообщен с одной стороны со струйным насосом, а с другой с напорным трубопроводом насоса. При этом нанодиспергатор выполнен в виде смесительной камеры и двух входных тангенциально направленных по отношению к сечению смесительной камеры и перпендикулярных ее оси патрубков.Installation for mixing liquids in the tank 1 contains a pressure pipe 2, a jet pump or jet pumps 3 as jet mixers installed inside the tank with different angles (both horizontally and vertically) between their center lines, combines the nozzle and the function of nanodisperser 4 The nanodispersing agent is hydraulically connected on the one hand with the jet pump, and on the other with the pressure pipe of the pump. In this case, the nanodispersing agent is made in the form of a mixing chamber and two input tangentially directed with respect to the cross section of the mixing chamber and nozzles perpendicular to its axis.

Таким образом, нанодиспергатор, как конструктивный элемент струйного насоса совмещает две функции - сопла струйного насоса и собственно нанодиспергатора.Thus, the nanodispersant, as a structural element of the jet pump, combines two functions - the nozzle of the jet pump and the nanodispersant itself.

Вход нанодиспергатора (в виде сопла насоса) подключен к насосу струйному, который закачивает в резервуар перемешиваемую жидкость, и выход нанодиспергатора является, таким образом, частью струйного насоса, т.е. выполняет функцию сопла струйного насоса (является соплом струйного насоса). Измельчение, как функция его, как нанодиспергатора, происходит за счет больших градиентов скоростей и давлений турбулентных потоков жидкости внутри смесительной камеры нанодиспергатора(сопла).The inlet of the nanodispersant (in the form of a nozzle of the pump) is connected to the jet pump, which pumps the mixed liquid into the reservoir, and the outlet of the nanodispersant is, therefore, part of the jet pump, i.e. performs the function of a jet pump nozzle (is a jet pump nozzle). Grinding, as a function of it, as a nanodispersing agent, occurs due to large gradients of velocities and pressures of turbulent fluid flows inside the mixing chamber of a nanodispersing agent (nozzle).

Установка как устройство)работает следующим образом:Installation as a device) works as follows:

Неоднородная по составу и/или плотности жидкость поступает из напорного трубопровода 2 в нанодиспергаторы 4, соответственно числу перемешивающих струйных насосов 3, где закручивается и деспергируется. За счет перепада давления жидкость с высокой скоростью истекает из нанодиспергатора. Выход нанодиспергатора является соплом для струйного насоса. При этом происходит подсасывание струйным насосом жидкости из ближайшей к нему зоны, чем достигается вторичная гомогенизация. Одновременно струи жидкости, вытекающие из струйных насосов с высокой скоростью, создают разнонаправленную циркуляцию всей жидкости, находящейся в резервуаре, в результате чего жидкость гомогенизируется в макрообъеме резервуара. Это позволяет сократить время получения однородной смеси, т.е. повысить производительность установки, исключить «застойные» зоны в резервуаре, а, следовательно, добиться полной гомогенизации всей жидкости, по всему объему емкости и предотвратить образование осадков в резервуаре.The liquid, which is heterogeneous in composition and / or density, flows from the pressure pipe 2 to nanodispersing agents 4, respectively, according to the number of mixing jet pumps 3, where it is twisted and dispersed. Due to the pressure drop, the fluid flows out of the nanodispersant at high speed. The output of the nanodispersant is a nozzle for a jet pump. In this case, the liquid is sucked by the jet pump from the zone closest to it, thereby achieving secondary homogenization. At the same time, the liquid jets flowing from the jet pumps at high speed create a multidirectional circulation of all the liquid in the tank, as a result of which the liquid is homogenized in the macro-volume of the tank. This reduces the time to obtain a homogeneous mixture, i.e. to increase the productivity of the installation, to eliminate “stagnant” zones in the tank, and, therefore, to achieve complete homogenization of the entire liquid throughout the volume of the tank and prevent the formation of precipitation in the tank.

Плотность жидкостей после перемешивания: получают однородные системы с разницей плотности по уровням 0,001-0,1 г/см³.The density of the liquids after mixing: get a homogeneous system with a density difference in the levels of 0.001-0.1 g / cm ³ .

Claims (1)

Устройство для перемещения и выравнивания жидкостей неоднородных по составу и/или плотности в резервуаре, включающее резервуар для жидкости, напорный трубопровод, струйный смеситель в виде по меньшей мере одного струнного насоса, установленного внутри резервуара с различными углами между их осевыми линиями как по вертикали, так и по горизонтали, при этом сопло струйного насоса выполнено в виде нанодиспергатора, гидравлически связанного с одной стороны со струйным насосом, а с другой стороны с напорным трубопроводом, нанодиспергатор выполнен в виде смесительной камеры и двух входных патрубков, тангенциально направленных по отношению к сечению смесительной камеры и перпендикулярно ее оси.A device for moving and leveling liquids of heterogeneous composition and / or density in a tank, including a liquid tank, a pressure pipe, a jet mixer in the form of at least one string pump installed inside the tank with different angles between their axial lines both vertically and and horizontally, while the nozzle of the jet pump is made in the form of a nanodisperser, hydraulically connected on one side with the jet pump, and on the other hand with a pressure pipe, the nanodispersant olnen a mixing chamber and two inlets, tangentially directed with respect to the cross section of the mixing chamber and perpendicular to its axis.

Images