PL233503B1 - Homogenizator statyczny - Google Patents

Abstract

Wynalazek opisuje homogenizator statyczny, w którym korpus (1) zawiera co najmniej jedną sekcję (4), w postaci szczeliny między płaskimi płytami (5) z elementami mieszającymi (6) w postaci dystansowych płytek tworzących pomiędzy sobą kanał konfuzora i dyfuzora dyszy de Lavala.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest homogenizator statyczny służący do zmiany morfologii (ujednorodniania) przepływającego czynnika ciekłego składającego się z dwóch lub więcej składników.

Mieszalniki statyczne do mieszania płynów składają się na ogół z odpowiednio ukształtowanych elementów połączonych szeregowo i umieszczonych wewnątrz przewodów rurowych. Zasada działania tych mieszalników polega na ciągłym dzieleniu i łączeniu płynów poddanych mieszaniu z jednoczesnym przemieszczaniem powstałych warstewek tego płynu w porównaniu ze stanem wyjściowym, przy czym do mieszania używana jest wyłącznie energia przepływu.

Z patentu PL126727 znane są homogenizatory statyczne, których elementy mieszające w postaci walców są suwliwie pasowane z wewnętrzną powierzchnią rury. Na pobocznicy każdego z walców znajduje się kilka spiralnych rowków lewo- oraz prawoskrętnych nawzajem się krzyżujących. Ciecz dopływająca do mieszalnika jest dzielona na kilka strumieni, których wielokrotne zderzenia w dużym stopniu ujednorodniają mieszaninę.

Patent PL103982 opisuje rozwiązanie konstrukcji mieszarki statycznej zaopatrzonej w cylindryczny korpus wypełniony wewnątrz nieruchomymi elementami, między którymi są utworzone kanały dla przepływu mieszanej cieczy. Wspomniane nieruchome elementy stanowią zbiór sztywnych taśm skręconych spiralnie wzdłuż ich własnych osi. Wszystkie spiralnie skręcone taśmy mają jednakowy skok i są ustawione równolegle względem siebie, tworząc układ maksymalnie upakowany. Oznacza to, że osie taśm spiralnie skręconych są rozmieszczone w wierzchołkach przylegających do siebie sześciokątów foremnych o bokach w przybliżeniu równych połowie szerokości spiralnie skręconej taśmy, przy czym taśmy sąsiadujące ze sobą w zbiorze są na przemian prawo- i lewoskrętne.

Patent EP1170054 ujawnia mieszalnik zawierający wbudowane powierzchnie umieszczone w kanale przepływowym poprzecznie do kierunku głównego przepływu i częściowo zachodzą na siebie. To zapewnia homogenizację profilu prędkości przepływu za pomocą tych wbudowanych powierzchni. Wbudowanymi powierzchniami mogą być okrągłe tarcze, tarcze zasadniczo o kształtach „delta” lub trójkątnych, lub tarcze ukształtowane eliptycznie lub parabolicznie. Mieszalnik umożliwia szybkie wymieszanie strumienia w kanale przepływowym przy bardzo małej odległości mieszania.

Patent EP2038050 opisuje mieszalnik statyczny zawierający co najmniej jedną parę łopatek do wytwarzania krętu strumienia w kierunku strumienia przepływającego przez kanał. Znajdujące się po stronie napływu przednie krawędzie łopatek są ustawione prostopadle do strumienia przepływającego przez kanał i równolegle do krótszego boku kanału, który to bok poniżej jest skrótowo nazywany wysokością. Kolejne w dół strumienia powierzchnie opływane są wklęsłe i wygięte w przeciwne strony. Każda łopatka jest utworzona jako aerodynamicznie ukształtowana bryła, która obejmuje ściankę czołową, wypukłą ściankę boczną oraz wklęsłą ściankę boczną. Ścianka czołowa ma kształt wypukły lub kształt krawędzi natarcia.

Patent PL85558 opisuje mieszalnik ejekcyjny gazów i/lub cieczy, zawierający współosiowo rozmieszczone pierścieniowe dysze, połączone z pierścieniową komorą mieszania, przechodzącą w dyfuzor. Mieszalnik ma trzy dysze pierścieniowe i ma możliwość doprowadzania jednego podlegającego mieszaniu składnika do środkowej dyszy pierścieniowej, a drugiego podlegającego mieszaniu składnika do wewnętrznej i zewnętrznej dyszy pierścieniowej, w wyniku czego na wlocie do pierścieniowej komory mieszania pierścieniowy strumień pierwszego składnika objęty jest przez dwa pierścieniowe strumienie drugiego składnika.

Patent PL129162 opisuje mieszalnik statyczny do mieszania ze sobą co najmniej dwóch składników wyposażony w korpus w kształcie rury, kołnierze oraz kolektor doprowadzający, który na wewnętrznej powierzchni korpusu posiada segmenty, najkorzystniej w kształcie trójkątów o dwóch kątach ostrych, wykonane z płyt płaskich lub pofalowanych, najkorzystniej sfalowaniami przebiegającymi równolegle do krawędzi przylegającej do kątów ostrych.

Patent PL139225 opisuje mieszalnik wyposażony w pojemnik, wewnątrz którego znajdują się ruchomo zamocowane elementy o aerodynamicznych kształtach, korzystnie o kształcie nośnego płata lotniczego, tworzące pomiędzy sobą szczelinę, w której znajduje się wirnik łopatkowy, przy czym co najmniej jeden ze wspomnianych elementów zaopatrzony jest w dysze usytuowaną zgodnie z kierunkiem największego wyporu aerodynamicznego tych elementów.

Patent PL147563 opisuje mieszalnik strumieniowy, który wewnątrz przewodu rurowego ma zawirowujące ciecz lewoskrętne i prawoskrętne elementy poprzedzielane zwężkami, przy czym elementy lewoskrętne i prawoskrętne stanowią nawzajem swoje lustrzane odbicia.

PL 233 503 B1

Homogenizator statyczny według wynalazku składa się z korpusu z nieruchomymi elementami mieszającymi, układu dolotowego substratu i układu wylotowego produktu. Korpus homogenizatora zawiera co najmniej jedną sekcję z elementami mieszającymi. Sekcję tworzą płaskie płyty ze szczeliną pomiędzy nimi, w której znajdują się elementy mieszające w postaci płytek dystansowych. Elementy te rozmieszczone są między płytami w co najmniej jednym szeregu, przy czym oś wzdłużna każdego elementu mieszającego w jednym szeregu jest przesunięta w stosunku do osi wzdłużnej każdego elementu mieszającego następnego szeregu. W każdym szeregu znajdują się co najmniej dwa elementy mieszające. Na wejściu do homogenizatora znajduje się co najmniej jeden zawór.

Homogenizator statyczny według wynalazku przedstawiony jest w przykładzie wykonania na r ysunku, na którym fig. 1 przedstawia homogenizator w przekroju wzdłużnym, fig. 2 - rozmieszczenie elementów mieszających na płaskiej płycie.

Jak uwidoczniono na rysunku homogenizator statyczny według wynalazku posiada korpus 1, układ dolotowy 2 substratu i układ wylotowy 3 produktu. Korpus 1 homogenizatora zawiera sekcje 4 utworzone przez płaskie płyty 5 oddalone od siebie przez elementy mieszające 6 w postaci płytek dystansowych. Umieszczone w poszczególnych sekcjach 4 homogenizatora nieruchome płytki 6 rozlokowane są między płytami 5 w szeregach. Zamocowane w szeregu płytki 6, dzięki swemu kształtowi, tworzą pomiędzy sobą kanał konfuzora i dyfuzora dyszy de Lavala (na przykład w kształcie rombu). Oś wzdłużna każdej płytki 6 pierwszego szeregu jest przesunięta w stosunku do osi wzdłużnej płytki 6 następnego szeregu. Przy wejściu do każdej sekcji homogenizatora umieszczony jest zawór odcinający 7 regulacji masowego natężenia przepływu.

Zasada działania homogenizatora według wynalazku polega na kierowaniu cieczy, co najmniej dwuskładnikowych, w sekcje homogenizatora i przejście przez dysze de Lavala. Podczas wypływu cieczy wieloskładnikowej z pojedynczej dyszy de Lavala krzyżuje się ona z cieczą wypływającą z dyszy de Lavala znajdującej się obok, co powoduje turbulizację przepływu. Tak powstała struga natrafia na krawędzie dysz de Lavala kolejnego szeregu, co zwiększa zjawisko turbulizacji i homogenizacji cieczy. Regulację natężenia przepływu homogenizowanej cieczy uzyskuje się przez odpowiednie ustawienie zaworów regulacji natężenia przepływu zamontowanych przed każdą sekcją homogenizatora.

Homogenizator statyczny według wynalazku może być zastosowany do zmiany morfologii paliw pozostałościowych i destylacyjnych oraz odpadów ropopochodnych wykorzystywanych do zasilania kotłów opalanych oraz innych urządzeń, w których następuje proces spalania paliwa, jak również do wytwarzania emulsji paliwowo-wodnych, olejowo-wodnych oraz innych cieczy eksploatacyjnych wymagających zmiany ich morfologii oraz otrzymywania emulsji dwu- lub wieloskładnikowych. Morfologia paliw jest rozumiana jako struktura paliwa składającego się z fazy ciągłej i cząstek stałych w postaci konglomeratów asfaltenowo-żywicznych i wody.

Przeznaczony jest również do ciągłego mieszania cieczy roboczych o różnych właściwościach fizyko-chemicznych oraz zmiany ich morfologii poprzez rozdrobnienie/homogenizację, zawartych w nich zanieczyszczeń stałych oraz wody, celowo dozowanej lub będącej zanieczyszczeniem.

Claims (3)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Homogenizator statyczny składający się z korpusu z nieruchomymi elementami mieszającymi, układu dolotowego substratu i układu wylotowego produktu, znamienny tym, że korpus (1) homogenizatora zawiera co najmniej jedną sekcję (4) w postaci szczeliny pomiędzy co najmniej dwiema płytami (5) oddalonymi od siebie przez elementy mieszające (6) w postaci dystansowych płytek tworzących pomiędzy sobą kanał konfuzora i dyfuzora dyszy de Lavala, rozmieszczone między płytami (5) w co najmniej jednym szeregu, przy czym oś wzdłużna każdego elementu mieszającego (6) w jednym szeregu jest przesunięta w stosunku do osi wzdłużnej każdego elementu mieszającego (6) następnego szeregu.
2. 2. Homogenizator według zastrz. 1, znamienny tym, że w każdym szeregu znajdują się co najmniej dwa elementy mieszające.
3. 3. Homogenizator według zastrz. 1, znamienny tym, że na wejściu do homogenizatora znajduje się co najmniej jeden zawór (7).