SE506435C2 - Anordning för inblandning av ett första fluidum i ett andra fluidum - Google Patents

Description

15 20 25 30 506 455 KORT FIGURBESKRIVNING Nedan kommer en föredragen utföringsform av föreliggande uppfinning att beskrivas med hänvisning till ritningsfigurer, där Fig. 1 är en sidovy över anordningen enligt uppfinningen, Fig. 2 är en delvy i längdsnitt över de för inmiamingen verksamma delama i anordningen, Fig. 3 är en vy tagen längs linjen 111-III i fig. 2, Fig. 4 är en vy i perspektiv över den del av en rotor som är försedd med accelerationsskovlar, och Fig. 5 är en vy i perspektiv över den del av en rotorn som är försedd med tryckförstärknmgsskovlar och vortexbrytare.

BESKRIVNING Av FÖREDRAGEN UwöRmGsFoRM Med hänvisning till figurerna kommer en föredragen utföringsform av anordningen enligt uppfinningen att beskrivas. Enligt fig. 1 innefattar den ett stativ 10 på vilket ett hus 12 är monterat. Genom huset 12 löper en axel 14, roterbart lagrad i två lagerhus 16, även dessa monterade på stativet 10. Till axehi 14 är en lämplig drivanordning (ej visad) ansluten. Axeln 14 löper genom två gavlar 20, 22, här benämnda inmatningsgavel 20 respektive utmatningsgavel 22, vilka gavlar är löstagbart monterade till huset 12 med hjälp av exempelvis skruvar, och avtätade mot huset 12.

Axelns 14 genomföringar i gavlama 20, 22 är avtätade på lämpligt sätt. Till inmatningsgaveln 20 är ett inlopp 24 för det fluidum som skall behandlas, här benämnt det andra fluidet, i form av en röranslutning anordnat. Inloppsröret 24 övergår i inmatningsgavehi 20 i en inloppspassage 26, fig. 2, som i utföritigsformen är riktad snett in mot axeln 14. lnloppspassagen 26 står i förbindelse med en rotationskammare 30 i huset 12, vilken rotationskammare 30 är rotationssymmetrisk. lnmatningsgavelns 20 cirkulära insida 32 är väsentligen plan och vinkelrät mot axelns 14 längdrikming. Sett i riktning från inmatningsgaveln 20 mot utmatningsgaveln 22 har rotationskammaren 30 ett forsta cylindriskt väggparti 34 som löper väsentligen parallellt med axelns 14 längdriktning 10 15 20 25 30 506 i3s§ och med ett avstånd D; fiån axeln 14. Det första väggpartiet 34 övergår i andra koniskt väggparti 36 som bildar en vinkel ot mot ett plan parallellt med axeln; 1,4 längdriktning så att avståndet från det andra väggpartiet 36 till axeln 14 i è1 38 med en krökningsradie R; för att övergå till ett tredje plant väggparti 4Q3§O1a§tärE p väsentligen vinkelrätt mot axelns 14 längdrilctning. Den rundade delen 38 I avstånd D; till axeln som är mindre än D; och således erhåller det andra väglgpartiet riktning mot utmatningsgaveln 22. Det andra väggpartiet 36 avslutasi en 36 ett trattformigt utseende i detta parti av rotationskammaren 30. Det tredje “ väggpartiet 40 övergår i sin periferi till anslutningsytan för utmatningsgavelrn 22.

Rotationskammaren 30 fortsätter i utmatningsgaveln 22 med ett fjärde cylinrírriskt V väggparti 42, som även detta löper väsentligen parallellt med axelns 14 länggrlrílrtning och med ett avstånd D; från axeln. Rotationskammaren 30 avslutas med ett femte plant, církulärt väggparti 44 som är vinkelrätt mot axelns 14 längdrikming. i i i utmamingsgaveln 22 är en röranslutning 46 anordnad, vilken röranslutning som utlopp för de blandade mediema. Utloppet 46 är anordnat tangentiellt ställe på det tredje väggpartiet 42. i I" I På axeln 14 är en rotationssymmetrisk kropp 50, här efter benämnd rotor, anbringad med hjälp av exempelvis kilförband inne i rotationskammarent. är iden föredragna utföringsfonnen tudelad i ett snitt S tvärs axelns för Åatt möjliggöra montering av rotorn i rotationskammaren 30. Rotorns två delar 50A och 50B är hopmonterade på lämpligt sätt med exempelvis skruvförband. Rotorri har sett från inmatningsgaveln 20 till utmatningsgaveln 22 ett första väggparti är parallellt med rotationskammarens 30 första väggparti 32 och med ett avstårršd från detta så att ett spaltformigt utrymme 54 bildas mellan dessa vä ggpartier, settši ett längdsnitt längs axeln 14. Rotorns 50 första, plana väggparti 52 på rondellen: 50A övergår i ett andra väggparti 56 som i sin tur är väsentligen parallellt med i rotationskammarens andra koniska väggparti 36 och med ett avstånd från så att även här ett spaltformigt konvergerande utrymme 58 erhålles. Rotorns 50 andra I väggparti 56 övergår i dess inre del närmast axeln 14 i ett nmdat tredje 60 l0 15 20 25 30 506 435 med en krökningsradie R; för sedan fortsätta, i den andra rondellen 50B, i ett väsentligen koniskt fjärde väggparti 62 som bildar en vinkel ß mot axelns 14 längdiiktning på så sätt att avståndet från rotorns fjärde väggparti 62 till axeln 14 ökar sett fiån inmatningsgaveln 20 mot utmatningsgavehi 22.

Rotorns fjärde väggparti 62 övergår i ett femte väggparti 64 som är väsentligen parallellt med rotationskammarens tredje väggparti 40 och med ett avstånd fiån detta.

Mellan rotationskammarens nmdade parti 38 och rotoms fjärde väggparti 62 bildas en spalt 66 och mellan rotationskammarens tredje väggparti 40 och rotoms femte väggparti 64 bildas även här en spalt 68. Genom den ovan beskrivna konfigurationen av rotationskammarens väggar och rotorn erhålles i längdsnitt en spaltformig passage som löper genom hela huset från inloppet till utloppet.

Axeln 14 är försedd med en längsgående hålighet 80 för det fluidum som skall inmixas, här benämnt det första fluidet, åtminstone en sträcka in i rotationskammaren.

Denna hålighet 80 kommunicerar med en tvärgående passage 82, vilken passage även sträcker sig genom rotom 50 och mynnar ut ungefär i övergången mellan rotoms tredje rundade väggparti 60 ochdess fjärde väggparti 62. I den föredragna utföiingsformen mynnar inte passagen 82 ut i rotoms väggytor vinkelrätt mot dessa utan tangentiellt mot rotationsriktningen, fig. 3, dvs passagen 82 böjer av alldeles innan den kommer upp i det tredje väggpartiet 60. Rotom 50 är i den visade utföringsformen anordnad med ett utlopp för det forsta fluidet men kan naturligtvis vara försedd med flera tangentiellt riktade utlopp på rotorns perifeii. Det första fluidet tillförs från en källa (ej visad) via rörledningar 84, fig. 1, till en packbox 86 som tätar runt axeln 14 och förs vidare in i axelns hålighet 80. Utrymmet 66 efter passagerna för det andra fluidet sett i flödesriktningen benämns här mixningszon.

Rotorn är försedd med en första uppsättning skovlar 90, här benämnda accelerationsskovlar, fig. 3, fast anbringade på rotoms första väggparti 52. Skovlama 90 sträcker sig ifrån axeln 14 ut mot och nära angränsande till rotationskammarens första väggparti 32. Skovlama 90 är dessutom framdragna nmt hömet mellan rotoms 10 20 25 30 , sos ass första och andra vägparti, 52 respektive 56, och sträcker sig en sträcka längst ' 1_ rotationskammarens andra väggparti 34. Det utrymme som accelerationsskovlarna rör sig i under rotation benämns här aktiveringszon. Enligt fig. 3 är I accelerationsskovlarna 90 utformade raka och radiella men kan naturligtvis krökta.

Rotoms 50 andra rondell 50B är även försedd med en andra uppsättning skovlar92, här benänmda tryckförstärkningsskovlar, fig. 5, vilka är fast anbringade på orns fjärde väggparti och femte väggpartier 62, 64 och fyller i tvärsnitt upp i äela: spalten 68. Tryekförstärkningsskovlama 92 kan vara utformade på liknande . accelerationsskovlama 90. Rotom 50 är även försedd med skovelblad 94, . benänmda vortexbrytare, vilka sträcker sig in i utrymmet 66 mellan rotoms väggparti 62 och krökningen 38 hos väggpartiet i rotationskammaren och avslutas strax efter inloppet för det forsta fluidet sett i flödesriktningen. i Vortexbrytama 94 är företrädesvis anbringade på tryckförstärkningsskovlamš 92 intill rotoms 50 femte väggparti 64 på så sätt att de bildar en förlängning av mixningszonen och är företrädesvis anordnade väsentligen vinkelrätt mot rotationsriktningen. Vortexbrytare 94 kan vid behov även vara anbringade på 50 fjärde väggparti 62 mellan tryekförstärlniingsskovlama 92. I figurerna är aeeelerationsskovlarna 90 och tryckförstärkrririgsskovlama 92 utformade so i", men kan naturligtvis ha ett annat antal. Dessutom kan det vara fördelaktigt _? ï olika antal första och andra skovlar 90, 92 för att undvika pulsning i systemet. í kan i detta fall tänka sig att den första rondellen 50A med accelerationshjulet sju: skovelblad 90 och den andra rondellen 50B med tryckförstärlcningshjtilet I skovelblad 92, men andra utföringar är naturligtvis tänkbara.. i i Funktionen är enligt följande. Axeln l4 och därmed rotom 50 och på denna i. i aceelerationsskovlama 90 och tryckförstärkningsskovlama 92 bringas i hjälp av lämplig drivanordning (ej visad) ansluten till axeln 14. Suspensionen skall behandlas förs in via röranslutningen 24 till inloppspassagen 26 och sedan i :i 10 15 20 25 30 506 435 spaltformiga aktiveringszonen 54 nära axeln 14. Suspensionen kommer av accelerationsskovlama 90 att bringas i rotation och slungas ut mot periferin.

Accelerationen av suspensionen gör att denna erhåller en högre periferihastighet än rotoms 50 hastighet. Den roterande suspensionen förs sedan ner längs det trattformigt konvergerande väggpartiet 36 i rotationskammaren 30 där dess periferihastighet kommer att öka ju närmre in mot centrum den kommer. Det trattformiga väggpartiet 36 kommer således att verka som en cyklon och suspensionen kommer att virvla nmt i denna del med ett epicentrum nmt axeln 14.

Höjningen av periferiliastigheten i denna del ger upphov till en avsevärd trycksänlcniiig av suspensionen och denna trycksänkning är större ju närmre epicentrum man kommer. Denna trycksänkning är önskvärd för tillsättandet av det första fluidet, och speciellt gas, då gas, som exempelvis klordioxid, är svår att trycksätta. Därför är inloppet 82 för det första fluidet anordnat så nära epicentrum som möjligt där trycket är lägst. Det första fluidet införs genom håligheten 80 i axeln 14 och passagen 82 i rotorn. Genom att utloppet eller utloppen är vinklade tangentiellt mot rotationsriktningen kommer det första fluidet att så att säga läggas ut rtmt rotoms smalaste parti och föras med av den virvlande suspensionen. Det är viktigt att det första fluidet som skall inmixas förs in så ostört som möjligt då minsta stöming omedelbart ger en tryckhöjning och sämre möjligheter för god inmixning. Försök har visat att suspensionens tryck närmast axeln vid det område där det första fluidet tillsätts är atmosfärstryck och till och med under detta, dvs att undertryck bildas där.

Detta innebär att det första fluidet i princip sugs in eller åtminstone tillförs under mycket lågt tryck.

Alldeles efter mixningszonen är vortexbrytama 94 anordnade och eftersom suspensionen har en större hastighet än rotorn kommer suspensionen att träffa vortexbrytamas 94 sidoytor och bromsas upp. Denna uppbromsning ger upphov till stark turbulens i detta område och därmed god inblandning av det första fluidet i det andra och god homogenisering. Således används den rörelseenergi som den virvlande suspensionen innehar för inmixning av de båda fluida. Eftersom suspensionens tryck 10 15 20 25 506 435, efter detta har sjunkit rejält förs det ut till trycktörstärkningsskovlama 92 d i i tryckförstärks. Beroende på utformning av tryckförstärkningsskovlama och eras i radie byggs suspensionen åter upp till önskat tryck. Den tryckförstärkta suspensionen förs sedan ut genom det tangentiella utlopp et iutmatningsgavein och förs vidare i systemet. I den visade utföringsformen är avståndet D; ungefär med DI, dvs trycktörstärlmingshjulets diameter är ungefär lika med accelerationslríjrrlet, vilket gör att trycket kommer att vara ungefär det samma på utgångs- som i ingångssidan.

Anordningen kan vara tillverkad i vilket lämpligt material som helst. Dock det lämpligt att rotationskammarens väggytor är belagda med ett slitstarkt material, och speciellt i inmixningszonen, då suspensionen virvlar med hög hastighet längd iddssa ï ytor och att suspensionen ofta innehåller en viss, liten men dock, mängd i dylika partiklar som sliter på kammarens väggar eftersom de på grund av partilšiamšas densitet kommer att ligga i ett skikt ytterst i den virvlande susp ensionen.

Det skall förstås att anordningen enligt föreliggande nppfinning inte är begränsad den ovan beskrivna och på ritningsfigrrrema visade utföringsformen utan modifieras inom ramen för bifogade patentkrav. Således är det möjligt att suspensionen sätts i rotation i kammaren på andra sätt, exempelvis genqm tårrgentiella inlopp. Det är dessutom möjligt att tillsätta det första fluidet med andra organ som är i stånd att införa det första fluidet i eller nära angränsande till epicentnrm. Vortexbrytama kan även de tänkas vara anordnade och/eller utfšrrmade på valfiitt sätt som är i stånd att bryta rotationen av det andra fluidet. Detsamma gäller tryckförstärkningen av den blandade suspensionen som kan göras på mängd olika sätt för att erhålla önskat tryck efter mixningen. Dessutom kan rotationskammarens och rotoms väggpartier samt väggpartiemas vinklar kräkningar utformas på olika sätt för att erhålla önskat flöde och inmixning. ~

Claims (10)

506 435 10 15 20 25 30 35 PATENTKRAV

1. Anordning för inblandning av ett första fluidumi ett andra fluidum, innefattande ett hus (12) med en rotationssymmetrisk kammare (3 0), här benämnd rotationskammare, med ett inlopp (24, 26) för det andra fluidet och ett utlopp (46) för de blandade fluida, där avståndet från husets (12) centrumaxel till dess innervägg minskar kontinuerligt fiån inloppet till utloppet i åtminstone ett i riktning mot axeln konvergerande parti (36) av rotationskammaren (30), första medel (14, 50A, 90) att sätta det andra fluidet i rotation längs nämnda rotationskammares innervägg, samt andra medel (80, 82) för att tillsätta det första fluidet i den vortex som bildas när det andra fluidet roterar i nämnda rotationskammare (30), k ä n n e t e c k n a d av tredje medel (94) för att bryta rotationen av det andra fluidet i, eller intill, nedströms, det område där det första fluidet tillsätts samt fjärde medel (SOB, 92) för att tryckförstärka de blandade fluida innan de lämnar nämnda utlopp (46).

2. Anordning enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att en roterbar axel (14). löper genom centrum på nämnda rotationskammare (30), att en rotationssymmetrisk rotor (50) är fast anordnad på nämnda axel (14), att femte medel är anordnade att bringa nämnda axel (14) och rotor (50) att rotera, att skovlar (90), här benämnda accelerationsskovlar, är anbringade på nämnda rotor nära angränsande till nämnda inlopp (24, 26) för det andra fluidet, vilka skovlar (90) äri stånd att slunga ut det andra fluidet samt bringa det i rotation mot nämnda konvergerande parti (36) av rotationskammaren (30) och att nämnda andra medel (80, 82) för att tillföra det första fluidet är anordnade nära angränsande till det parti (38) av nämnda rotationskammare (30) som har den minsta diametem.

3. Anordning enligt krav 2, k ä n n et e c k n a d av att nämnda andra medlet (80, 82) för att tillföra nämnda första fluidum innefattar en hålighet (80) inämnda axel (14) samt åtminstone en passage (82) i nämnda rotor (50) mellan nämnda hålighet (80) och nämnda rotationsskammare (30).

4. Anordning enligt krav 3, k ä n n et e c k n a d av att nämnda passages (82) utlopp i rotationskammaren (3 0) är riktade tangentiellt mot rotationsriktningen.

5. Anordning enligt krav 3 till 4, k ä n n e t e c k n a d av att nämnda rotor (50) även innefattar en andra uppsättning skovlar (92), här benämnda tryckförstärlmingsskovlar, anordnade eñer stället för inblandning av det första fluidat i det andra fluidat sett i 10 '15 20 soe 435 flödesrikmingen hos anordningen, vilken andra uppsättning skovlar (92) är i stånd att höja trycket hos de blandade fluida. -

6. Anordning enligt något av kraven 2-5, k ä n n e t e c k n a d av att rotomšßífl) innefattar skovelblad (94) anordnade på nämnda rotor (50) etter och nära till stället for tillförsel av det första fluidet irotationskammaren (3 0). J M I

7. Anordning enligt krav 6, k ä n n et e c k n a d av att nämnda skovelblad (i9á) är anordnade väsentligen vinkelrätt mot det andra fluidets rotationsrikming i i rotationskammaren (30).

8. Anordning enligt något av kraven 6-7, k ä n n e t e c k n a d av att nämnda) k. skovelblad (94) utgör en integrerad del av nämnda tryckiörstärkningsskovlar (92).

9. Anordning enligt krav 6-7, k ä n n e t e c k n a d av att nämnda skovelblad (94) är fler till antalet än antalet tryckfórstärlcningsskovlar (92).

10. Anordning enligt något av de tidigare kraven, k ä n n e t e c k n a d av att rotationskammarens (30) väggpartier, åtminstone i dess konvergerande parti (36, 38), är belagda med material motståndskrafiiga mot nötning. i