RU174231U1 - Tank jet mixer - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к устройствам для смешивания и выравнивания состава жидкостей в резервуарах преимущественно больших объемов и может быть использовано в любых областях народного хозяйства, в том числе в химической, нефтяной, нефтеперерабатывающей промышленности и на нефтебазах, где требуется гомогенизация жидкостей различной плотности, склонных к расслоению состава. Струйный смеситель для резервуаров содержит корпус, выполненный в виде разветвителя потока с соплами, имеющими форму усеченной поверхности вращения, по меньшей мере, одно из которых выполнено эжекторным с конфузором, представляющим собой обтекаемое тело вращения, с ребрами жесткости, соединяющими конфузор с корпусом, и цилиндрической камерой смешения. На выходе камеры смешения установлена насадка в виде втулки, на внутренней поверхности которой выполнены радиальные пазы под углом к оси симметрии втулки. Радиальные пазы насадки камеры смешения выполнены в форме усеченного параболоида вращения, а насадка выполнена из износостойкого материала. Для охвата струями всего объема резервуара эжекторных сопел устанавливается 3 (три) под равными углами друг к другу, а длина камеры смешения выбирается в зависимости от объема резервуара. Технический результат заключается в повышении интенсивности и равномерности перемешивания жидкостей с различными плотностями и механическими примесями с получением гомогенной структуры смеси по всему объему резервуара при сокращении энергозатрат и обеспечении норм пожаровзрывобезопасности. 2 з.п.ф-лы, 2 ил.The utility model relates to devices for mixing and equalizing the composition of liquids in reservoirs of predominantly large volumes and can be used in any areas of the national economy, including in the chemical, oil, oil refining and oil depots, where homogenization of liquids of various densities, prone to separation, is required composition. The jet mixer for tanks contains a housing made in the form of a flow splitter with nozzles having the shape of a truncated surface of revolution, at least one of which is made ejector with a confuser, which is a streamlined body of revolution, with stiffeners connecting the confuser to the body, and cylindrical mixing chamber. At the output of the mixing chamber, a nozzle in the form of a sleeve is installed, on the inner surface of which radial grooves are made at an angle to the axis of symmetry of the sleeve. The radial grooves of the nozzle of the mixing chamber are made in the form of a truncated rotation paraboloid, and the nozzle is made of wear-resistant material. To cover the entire volume of the reservoir of ejector nozzles with jets, three (3) nozzles are installed at equal angles to each other, and the length of the mixing chamber is selected depending on the volume of the reservoir. The technical result consists in increasing the intensity and uniformity of mixing liquids with different densities and mechanical impurities with obtaining a homogeneous mixture structure throughout the tank volume while reducing energy consumption and ensuring fire and explosion safety standards. 2 C.p. f-ls, 2 ill.

Description

Полезная модель относится к устройствам для смешивания и выравнивания состава жидкостей в резервуарах, преимущественно больших объемов, и может быть использовано в любых областях народного хозяйства, в том числе в химической, нефтяной, нефтеперерабатывающей промышленности и на нефтебазах, где требуется гомогенизация жидкостей различной плотности, склонных к расслоению состава.The utility model relates to devices for mixing and equalizing the composition of liquids in tanks, mainly of large volumes, and can be used in any areas of the national economy, including in the chemical, oil, oil refining and oil depots, where homogenization of liquids of various densities to stratification of the composition.

В настоящее время для перемешивания в резервуарах жидкостей различной плотности, склонных к расслоению состава, широко используются струйные смесители с сопловыми эжекторами и комбинированные смесители.At present, jet mixers with nozzle ejectors and combination mixers are widely used for mixing liquids of various densities in the tanks, prone to delamination.

Известен струйный смеситель, в котором, для повышения эффективности перемешивания, на внутренней поверхности диффузора эжектора выполнены спиральные направляющие ребра (RU 344881).Known jet mixer, in which, to increase mixing efficiency, spiral guiding ribs (RU 344881) are made on the inner surface of the ejector diffuser.

Известен также смеситель (RU 965491), имеющий эжектор с первичным щелевым соплом, расположенным по периметру наружной поверхности входного конфузора эжектора. Ось первичного сопла эжектора установлена перпендикулярно оси эжектора, причем внутренняя поверхность входного конфузора вверх от сопла выполнена криволинейной, а вниз за соплом - без скруглений.Also known is a mixer (RU 965491) having an ejector with a primary slotted nozzle located along the perimeter of the outer surface of the inlet confuser of the ejector. The axis of the primary ejector nozzle is mounted perpendicular to the axis of the ejector, and the inner surface of the inlet confuser upward from the nozzle is curved and downward behind the nozzle without rounding.

Указанные струйные смесители малоэффективны и потому имеют ограниченное применение, в основном для перемешивания жидкостей невысокой плотности, склонных к расслоению, например молока, отстоявшегося в процессе хранения в резервуарах.These jet mixers are ineffective and therefore have limited use, mainly for mixing liquids of low density, prone to delamination, such as milk, settled during storage in tanks.

Более эффективными устройствами для перемешивания жидкостей в резервуарах, используемыми в основном в химической и нефтяной отраслях, являются устройства RU 2189852 и RU 2314151.More effective devices for mixing liquids in tanks, used mainly in the chemical and oil industries, are devices RU 2189852 and RU 2314151.

Например, в RU 2189852 повышение эффективности перемешивания жидкостей обусловлено регулируемой начальной турбулизацией потока за счет того, что в устройстве, содержащим 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 определенными симплексами, а смеситель прикреплен к корпусу резервуара под углом 25-75°.For example, in RU 2189852, an increase in the efficiency of mixing liquids is due to controlled initial turbulence of the flow due to the fact that in a device containing a mixer with a nozzle and a diffuser, the mixer body is connected to the diffuser by straps. On the inner surface of the nozzle, protrusions are made in the form of radial rings or cylindrical rods with certain simplexes, and the mixer is attached to the tank body at an angle of 25-75 °.

К недостаткам известного устройства относятся невысокая производительность в результате энергопотерь в диффузоре и, соответственно, недостаточная интенсивность перемешивания больших объемов жидкостей для получения однородного состава.The disadvantages of the known device include the low productivity resulting from energy losses in the diffuser and, accordingly, the insufficient intensity of mixing large volumes of liquids to obtain a homogeneous composition.

Прототипом может служить струйный смеситель, используемый в резервуарах достаточно больших объемов, который содержит корпус, выполненный в виде разветвителя потока с соплами, имеющими форму усеченной поверхности вращения, по меньшей мере, одно из которых выполнено эжекторным с конфузором, представляющим собой обтекаемое тело вращения, с ребрами жесткости, соединяющими конфузор с корпусом, и цилиндрической камерой смешения. Турбулентность потока задается посредством выступов в виде радиальных колец или цилиндрических стержней в эжекторном сопле (RU 2594023, оп. 10.08.2016, МПК B01F 5/00).The prototype can be a jet mixer used in tanks of sufficiently large volumes, which contains a housing made in the form of a flow splitter with nozzles having the shape of a truncated surface of revolution, at least one of which is made ejector with a confuser representing a streamlined body of revolution, with stiffening ribs connecting the confuser to the housing, and a cylindrical mixing chamber. The turbulence of the flow is set by means of protrusions in the form of radial rings or cylindrical rods in the ejector nozzle (RU 2594023, op. 08/10/2016, IPC B01F 5/00).

Недостатком прототипа является получение сплошной струи жидкости, выходящей из камеры смешения. Мощный напор струи из сопел, оказывает негативное влияние на равномерность, а также на пожаровзрывобезопасность всего процесса.The disadvantage of the prototype is to obtain a continuous stream of liquid emerging from the mixing chamber. The powerful pressure of the jet from the nozzles negatively affects the uniformity, as well as the fire and explosion safety of the entire process.

Задача, положенная в основу полезной модели, заключается в создании надежного устройства, обеспечивающего повышение производительности и эффективности перемешивания.The task underlying the utility model is to create a reliable device that provides increased productivity and mixing efficiency.

Технический результат заключается в достижении равномерности смешивания жидкостей с получением гомогенной структуры смеси по всему объему резервуара без дополнительных энергозатрат и нарушения норм пожаровзрывобезопасности.The technical result consists in achieving uniform mixing of liquids with obtaining a homogeneous structure of the mixture throughout the tank without additional energy costs and violation of fire and explosion safety standards.

Технический результат достигается тем, что струйный смеситель для резервуаров, содержащий корпус, выполненный в виде разветвителя потока с соплами, имеющими форму усеченной поверхности вращения, по меньшей мере, одно из которых выполнено эжекторным с конфузором, представляющим собой обтекаемое тело вращения, с ребрами жесткости, соединяющими конфузор с корпусом, и цилиндрической камерой смешения отличающийся тем, что на выходе камеры смешения установлена насадка в виде втулки, на внутренней поверхности которой выполнены радиальные пазы под углом к оси симметрии втулки. Целесообразно радиальные пазы насадки камеры смешения выполнить в форме усеченного параболоида вращения количеством от 4 до 16 штук, а саму насадку - из износостойкого материала. Для охвата струями всего объема резервуара количество эжекторных сопел устанавливается 3 (три) штуки под равными углами друг к другу, а длина камеры смешения выбирается в зависимости от объема резервуара.The technical result is achieved by the fact that the jet mixer for reservoirs containing a housing made in the form of a flow splitter with nozzles having the shape of a truncated surface of revolution, at least one of which is made ejector with a confuser representing a streamlined body of revolution, with stiffeners, connecting the confuser with the housing, and a cylindrical mixing chamber, characterized in that a nozzle in the form of a sleeve is installed at the output of the mixing chamber, on the inner surface of which there are made radial s at an angle to the axis of symmetry of the sleeve. It is advisable to make the radial grooves of the nozzle of the mixing chamber in the form of a truncated rotation paraboloid in an amount of 4 to 16 pieces, and the nozzle itself is made of wear-resistant material. To cover the entire volume of the tank with jets, the number of ejector nozzles is set at 3 (three) pieces at equal angles to each other, and the length of the mixing chamber is selected depending on the volume of the tank.

Сущность полезной модели поясняется примером конкретного выполнения струйного смесителя, и сопровождающими чертежами:The essence of the utility model is illustrated by an example of a specific implementation of the jet mixer, and the accompanying drawings:

Фиг. 1 - общий вид устройства; Фиг. 2 - расположение радиальных каналов - пазов насадки в камере смешения, сечения А-А и В-В на Фиг. 1.FIG. 1 - general view of the device; FIG. 2 - the location of the radial channels — the grooves of the nozzle in the mixing chamber, section AA and BB in FIG. one.

Струйный смеситель для резервуаров содержит корпус 1 в виде разветвителя потока с тремя эжекторными соплами 2. На наружной поверхности конфузора 3 выполнены ребра жесткости 4, соединяющие конфузор 3 с соплом 2, которые служат для гашения вибрации. На выходе цилиндрической камеры смешения 5 выполнена насадка в виде втулки с радиальными пазами 6, направленными под углом к оси симметрии втулки (фиг. 2). Корпус 1 смесителя закреплен в держателе 7.The jet mixer for tanks contains a housing 1 in the form of a flow splitter with three ejector nozzles 2. On the outer surface of the confuser 3 there are stiffening ribs 4 connecting the confuser 3 with the nozzle 2, which serve to dampen the vibration. At the output of the cylindrical mixing chamber 5, a nozzle is made in the form of a sleeve with radial grooves 6 directed at an angle to the axis of symmetry of the sleeve (Fig. 2). The mixer housing 1 is fixed in the holder 7.

Работа устройства осуществляется следующим образом.The operation of the device is as follows.

Струйный смеситель закрепляют на фланцах к приемно-раздаточному патрубку резервуара и поддерживают держателем 7, устанавливаемым на днище резервуара (на чертежах не показано). При включении насоса гидросистемы неоднородная по составу и/или плотности жидкость из напорного трубопровода подается в корпус 1 смесителя и разделяется на массовые потоки в разветвителе. Рассмотрим движение жидкости на примере одного эжекторного сопла. Благодаря конфигурации сопла 2 поток жидкости ускоряется и дополнительно ускоряется в конфузоре 3. В камере смешения 5 проходя через насадку 6 с радиальными выступами приобретает заданную турбулентность в пределах 0,02-0,5 и вытекает в виде веерообразной струи. Потоки струй создают в резервуаре сложное движение жидкости, часть из которой через конфузор 3 эжекторного сопла 2 дополнительно вовлекается в камеру смешения 5, приобретая вторичную турбулентность. Скорость выхода струи из эжекторного сопла до 10 м/с, а коэффициент эжекции до 3. При этом ребра жесткости 4 конфузора 3 эффективно гасят вибрацию стенок резервуара, приводящую к преждевременному разрушению резервуара и негативно влияющую на пожаровзрывобезопасность всего процесса. Длиной камеры смешения регулируется зона перемешивания. Это позволяет исключить «застойные зоны», образование которых влечет за собой потери нефти на дне резервуара и необходимость его периодической чистки от отложений нефтешламов. Указанным образом достигается интенсивное перемешивание жидкости по всему объему и высоте резервуара с получением качественной смеси однородной плотности с характерной величиной отклонения до 10^-3 г/см³.The jet mixer is fixed on the flanges to the receptacle of the tank and support the holder 7 mounted on the bottom of the tank (not shown). When you turn on the hydraulic pump, a heterogeneous composition and / or density of liquid from the pressure pipe is fed into the housing 1 of the mixer and is divided into mass flows in the splitter. Let us consider the motion of a fluid using the example of one ejector nozzle. Due to the configuration of the nozzle 2, the fluid flow is accelerated and further accelerated in the confuser 3. In the mixing chamber 5, passing through the nozzle 6 with radial protrusions, it acquires the specified turbulence in the range 0.02-0.5 and flows out in the form of a fan-shaped jet. The stream of jets create a complex fluid movement in the tank, part of which through the confuser 3 of the ejector nozzle 2 is additionally drawn into the mixing chamber 5, acquiring secondary turbulence. The exit velocity of the jet from the ejector nozzle is up to 10 m / s, and the ejection coefficient is up to 3. At the same time, the stiffeners 4 of the confuser 3 effectively dampen the vibration of the tank walls, leading to premature destruction of the tank and adversely affecting the fire and explosion safety of the whole process. The length of the mixing chamber is controlled by the mixing zone. This eliminates the "stagnant zones", the formation of which entails the loss of oil at the bottom of the tank and the need for periodic cleaning of oil sludge deposits. In this way, intensive mixing of the liquid throughout the volume and height of the tank is achieved to obtain a high-quality mixture of uniform density with a characteristic deviation of up to 10 ^-3 g / cm ³ .

Регулирование скорости потока и турбулентности на практике осуществляют подбором форм разветвителей корпуса 1, конфузора 3 и числом радиальных пазов втулки камеры смешения.The regulation of flow velocity and turbulence in practice is carried out by selecting the shapes of the splitters of the housing 1, the confuser 3 and the number of radial grooves of the sleeve of the mixing chamber.

Таким образом, повышение эффективности при эксплуатации предлагаемого струйного смесителя, обеспечивается без дополнительных энергозатрат, а только за счет части потенциальной энергии поступающего в устройство потока жидкости.Thus, the increase in efficiency during operation of the proposed jet mixer, is provided without additional energy costs, but only due to part of the potential energy of the fluid flow entering the device.

Claims (3)

1. Струйный смеситель для резервуаров, содержащий корпус, выполненный в виде разветвителя потока с соплами, имеющими форму усеченной поверхности вращения, по меньшей мере, одно из которых выполнено эжекторным с конфузором, представляющим собой обтекаемое тело вращения с ребрами жесткости, соединяющими конфузор с корпусом, и цилиндрической камерой смешения, отличающийся тем, что на выходе камеры смешения установлена насадка в виде втулки, на внутренней поверхности которой выполнены радиальные пазы под углом к оси симметрии втулки.1. A jet mixer for tanks, comprising a housing made in the form of a flow splitter with nozzles having the shape of a truncated surface of revolution, at least one of which is made ejector with a confuser, which is a streamlined body of revolution with stiffening ribs connecting the confuser to the body, and a cylindrical mixing chamber, characterized in that at the output of the mixing chamber there is a nozzle in the form of a sleeve, on the inner surface of which radial grooves are made at an angle to the axis of symmetry of the sleeve. 2. Смеситель по п. 1, отличающийся тем, что радиальные пазы насадки камеры смешения выполнены в форме усеченного параболоида вращения, количеством от 4 до 16 штук, а насадка выполнена из износостойкого материала.2. The mixer according to claim 1, characterized in that the radial grooves of the nozzle of the mixing chamber are made in the form of a truncated rotation paraboloid, from 4 to 16 pieces, and the nozzle is made of wear-resistant material. 3. Смеситель по п. 1, отличающийся тем, что эжекторных сопел устанавливается 3 (три) штуки под равными углами друг к другу, а длина камеры смешения выбирается в зависимости от объема резервуара.3. The mixer according to claim 1, characterized in that the ejector nozzles are installed 3 (three) pieces at equal angles to each other, and the length of the mixing chamber is selected depending on the volume of the tank.

Images