Устройство для получения смеси, по меньшей мере, двух жидкостей
Полезная модель относится к конструкции статического смесителя для приготовления смеси двух и более жидкостей и может найти применение в установках очистки сточных вод, например, шахтных или карьерных, с использованием растворов активных реагентов, регулирующих pH среды. Смеситель выполнен в виде трубопровода, включающего функциональные камеры: приемную камеру 1 с патрубками подачи смешиваемых жидкостей, в преимущественном варианте, две камеры перемешивания 5 и 6, соединенные общими входным и выходным патрубками с запорно-распределительной арматурой, позволяющей выводить из процесса одну из камер. Камеры перемешивания снабжены завихрителями в виде пластин удлиненной формы, стационарно закрепленных на оси, проходящей по всей длине камеры перемешивания, с угловым смещением относительно друг друга и на фиксированном расстоянии друг от друга. Смеситель дополнительно содержит камеру созревания 10, расположенную выше уровня камеры перемешивания и выполненную в виде змеевика, состоящего из секций в виде прямолинейных участков, соединенных между собой фасонными соединительными элементами 11, а выходной патрубок камеры созревания расположен ниже уровня камеры перемешивания или на одном уровне с нею. Предлагаемый смеситель экономичен т.к. перемешивание производится за счет гидравлической энергии потока подаваемого на обработку, не требуется дополнительного насосного оборудования на перекачку обработанного потока в соответствии с технологическим процессом, либо опорных конструкций для создания перепада высот при возможном дальнейшем самотечном процессе транспортировки жидких сред. Смеситель может быть использован в процессах, где происходит химическое взаимодействие смешиваемых жидкостей, для завершения которого требуется определенное время. Имеется возможность изменения объемных характеристик обрабатываемых потоков жидких сред путем регулирования протяженности камеры созревания за счет увеличения либо уменьшения количества секций камеры созревания.
Полезная модель относится к конструкции статического смесителя для приготовления смеси двух и более жидкостей и может найти применение в установках очистки сточных вод, например, шахтных или карьерных, с использованием растворов активных реагентов, регулирующих pH среды (известкового молока, соды).
Известен встраиваемый статический смеситель, образованный цилиндрическим корпусом с патрубками ввода и вывода обрабатываемой среды, в полости которого последовательно размещены завихрители в виде плоских пластин, лопастей и лопаток сложной формы, причем за счет определенной последовательности их установки повышается степень гомогенизации обрабатываемой среды, так как одни элементы как бы "подготавливают" ее поток для других (US N4461579, B01F 5\00, 1984). Однако данный смеситель достаточно сложен.
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является устройство для получения смеси, по меньшей мере, двух жидкостей, которое содержит цилиндрический корпус с втулкой и вставкой с центральным каналом, выполненным в виде сопла, образующих камеры предварительного и окончательного перемешивания, и патрубки подачи первой и второй жидкостей в камеру предварительного перемешивания, камера окончательного перемешивания разделена на секции, частично отгороженные друг от друга завихрителями - пластинами, выполненными в виде полос, с закругленными под внутреннюю поверхность корпуса концами и закрепленными неподвижно на оси, проходящей по всей длине камеры окончательного перемешивания, с угловым смещением относительно друг друга. Продольный размер каждой секции камеры окончательного перемешивания выполнен одинаковым, а угловое смещение пластинок, формирующих секции, относительно друг друга равно 30 градусам. Количество смешиваемых жидкостей определяется количеством патрубков, расположенных перпендикулярно патрубку подачи первой жидкости и самого патрубка первой жидкости.(RU 435839, C12G 3/04, B01F 5/06, B01F 5/16, 2011).
Недостатком известных устройств является то, что они, имеют ограниченную область применения и не могут быть использованы в процессах, где происходит химическое взаимодействие смешиваемых жидкостей, для завершения которого требуется определенное время.
Так, например, в установках очистки сточных вод при обработке кислых сточных вод известковым молоком или раствором соды, требуется выдержка полученной смеси в промежуточной емкости для обеспечения полного прохождения процесса нейтрализации и образования хлопьев гидроокисей металлов (созревание смеси). Включение в установку дополнительной емкости, а обычно, их требуется несколько, усложняет установку, требует больших площадей для их размещения.
Задачей предлагаемого технического решения является расширение области применения смесителя и повышение компактности установок, в которых он используется. Другой задачей является обеспечение непрерывности технологического процесса при выполнении профилактических или ремонтных работ и упрощение технического обслуживания.
Для решения указанных задач предлагается устройство для получения смеси, по меньшей мере, двух жидкостей, содержащее корпус в виде трубопровода, включающего функциональные камеры: приемную камеру с патрубками подачи смешиваемых жидкостей, камеру перемешивания, снабженную завихрителями, стационарно закрепленными на оси, проходящей по всей длине камеры перемешивания, с угловым смещением относительно друг друга и на фиксированном расстоянии друг от друга, которое, согласно предлагаемому решению, дополнительно содержит камеру созревания, сообщенную с камерой перемешивания, расположенную над камерой перемешивания и представляющую собой трубопровод, выполненный в форме змеевика, состоящего из секций в виде прямолинейных участков, соединенных между собой фасонными соединительными элементами, причем выходной патрубок камеры созревания расположен ниже уровня камеры перемешивания или на одном уровне с нею.
Кроме того, в предлагаемом устройстве:
- секции камеры созревания размещены горизонтально параллельно друг другу в горизонтальной и вертикальной плоскостях, а заключительная секция, является вертикальной;
- продольный размер прямолинейных секций камеры созревания, за исключением заключительной секции, приближен к продольному размеру камеры перемешивания;
- камера созревания дополнительно снабжена камерой для сбора механических загрязнений, размещенной на стыке вертикальной секции и выходного патрубка;
- устройство преимущественно содержит две камеры перемешивания, установленные параллельно друг другу и связанные общими входным и выходным патрубками, снабженными запорно-распределительной арматурой, позволяющей выводить из технологического процесса одну из камер;
- завихрители камеры перемешивания выполнены в виде пластин согнутых в продольной оси под прямым углом и установлены ребром навстречу потоку смешиваемых жидкостей;
- количество патрубков, для подачи смешиваемых жидкостей соответствует количеству смешиваемых жидкостей;
- патрубки подачи второй и последующей смешиваемых жидкостей установлены перпендикулярно патрубку подачи первой жидкости.
Предлагаемая полезная модель поясняется рисунками. На фиг. 1 представлен общий вид устройства, на фиг 2 приемная камера, на фиг. 3 камеры перемешивания, на фиг. 4 камера перемешивания разрез А-А и вид С, на фиг. 5 камера созревания, на фиг. 6 камера созревания вид А.
Предлагаемое устройство представляет собой, смонтированную на опорной раме, трубопроводную систему, состоящую из труб определенного расчетного диаметра и фасонных соединительных элементов трубопроводной обвязки (аналогичных диаметров), изготовленных из полиэтилена низкого давления, с установленной на них запорной арматурой.
Устройство содержит приемную камеру 1 предназначенную для приема смешиваемых жидкостей, первой жидкости из подающего трубопровода через входной патрубок 2 и второй жидкости через патрубок 3. Патрубок 3 имеет изгиб под прямым углом и установлен перпендикулярно патрубку 2 таким образом, что обеспечивает подачу второй жидкости по оси основного потока. При необходимости смешения более двух жидкостей приемная камера снабжается дополнительными патрубками, аналогичными патрубку 3. Количество патрубков, для подачи смешиваемых жидкостей в приемную камеру соответствует количеству смешиваемых жидкостей. Патрубки подачи второй и последующей смешиваемых жидкостей установлены перпендикулярно патрубку подачи первой жидкости.
Приемная камера 1 соединена с камерой перемешивания 5 посредством фланцевого соединения через патрубок 4. В предпочтительном варианте устройство снабжено двумя камерами перемешивания основной 5 и резервной 6, соединенными между собой входным 4 и выходным 7 патрубками, которые выполнены в виде тройника с запорно-регулирующей арматурой, позволяющей выводить из технологического процесса одну из камер без остановки процесса при необходимости выполнения регламентных либо ремонтных работ. Основная и резервная камеры перемешивания имеют аналогичную конструкцию. Камера перемешивания представляет собой участок трубопровода, оборудованный завихрителями 8 в виде пластин, согнутых под прямым углом по продольной оси, выполненных из нержавеющей стали. Завихрители стационарно закреплены на оси 9, проходящей по всей длине камеры перемешивания, на фиксированном расстоянии друг от друга и с угловым смещением преимущественно 30-50° относительно друг друга, и установлены ребром навстречу потоку смешиваемых жидкостей.
Камеры перемешивания через патрубок 7 сообщены с камерой созревания 10, выполненной в виде змеевика. Камера созревания представляет собой сборно-разборную конструкцию в виде секционной трубопроводной обвязки, состоит из секций в виде прямолинейных участков, расположенных параллельно друг другу в вертикальной и горизонтальной плоскостях и соединенных между собой фасонными соединительными элементами 11. Камера созревания расположена выше уровня камер перемешивания, в преимущественном варианте над ними. Продольный размер каждой горизонтальной секции камеры созревания приближен к длине камер перемешивания. Заключительная секция камеры созревания расположена вертикально, а выходной патрубок 12 камеры созревания расположен на одном уровне или ниже уровня камер перемешивания 5 и 6. Время нахождения смеси жидкостей в камере созревания определяется в зависимости от времени прохождения реакции в смесевой композиции, регулируется за счет изменения диаметра и общей длины камеры созревания, а также за счет скорости перемещения потока жидких сред. Последующая транспортировка жидких сред осуществляется в соответствии с технологическим процессом, за счет гидравлического напора основного потока. Камера созревания, при необходимости, может быть снабжена камерой 13, для улавливания и сбора механических загрязнений, которая установлена на стыке вертикальной секции и выходного патрубка 12, днище камеры 13 выполнено съемным (разборным) для удаления уловленных механических загрязнений.
Вся установка смонтирована на металлической опорной раме 14. Герметизация разъемных соединений участков трубопроводов выполнена посредством фланцевых соединений и уплотнительных прокладок, выполненных из подходящего полимерного материала, например, фторопласта.
Устройство работает следующим образом. Смешиваемые жидкости, например, сточные воды, подлежащие обработке, например, известковым молоком, поступают через патрубок 2 в приемную камеру 1, куда через патрубок 3 подается известковое молоко. Далее поток смешиваемых жидкостей поступает в одну из камер перемешивания 5 или 6, где, соударяясь с гранями завихрителей 8, приобретает турбулентное движение. Благодаря размещению каждого из последующих завихрителей с угловым смещением к предыдущему на 30-50° поддерживается высокий уровень турбулентности потока смеси в осевом, радиальном и угловом направлениях, что обеспечивает получение на выходе из камеры качественной смеси жидкостей. Далее полученная смесь поступает в камеру созревания, где происходит процесс нейтрализации с образования хлопьев гидроокисей металлов с получением суспензии, которая затем по ходу технологического процесса направляется на осаждение хлопьев и разделение.
Общие габариты смесителя, при использовании его, например, в установке для очистки сточных вод мощностью 400 м3/ч. составляют: 7500 м × 2650 м × 4050 м.
Предлагаемое устройство также имеет следующие преимущества:
1. Не требуется дополнительных затрат на электрооборудование, т.к. перемешивание жидкостей производится за счет гидравлической энергии основного потока подаваемого на обработку.
2. Не требуется дополнительное насосное оборудование на перекачку обработанного потока в соответствии с технологическим процессом, либо установка дополнительных опорных конструкций для создания перепада высот для создания самотечного процесса транспортировки жидких сред.
3. Не требуется установка дополнительных фундаментов. Распределенные весовые нагрузки передаются на опорные элементы рамы. Предпочтительное размещение устройства, как правило, на отметке 0.00.
4. Отсутствуют динамические нагрузки на элементы конструкции.
5. Не требуется остановка технологического процесса при выполнении профилактических или ремонтных работ.
6. Имеется, возможность изменения объемных характеристик обрабатываемых потоков жидких сред за счет увеличения либо уменьшения числа секций камеры созревания.
1. Устройство для получения смеси, по меньшей мере, двух жидкостей, выполненное в виде трубопровода, включающего функциональные камеры: приемную камеру с патрубками подачи смешиваемых жидкостей, камеру перемешивания, снабженную завихрителями в виде пластин удлиненной формы, стационарно закрепленных на оси, проходящей по всей длине камеры перемешивания, с угловым смещением относительно друг друга и на фиксированном расстоянии друг от друга, отличающееся тем, что дополнительно содержит камеру созревания, сообщенную с камерой перемешивания, расположенную над камерой перемешивания и выполненную в виде змеевика, состоящего из секций в виде прямолинейных участков, соединенных между собой фасонными соединительными элементами, причем выходной патрубок камеры созревания расположен ниже уровня камеры перемешивания или на одном уровне с ней.
2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что завихрители камеры перемешивания выполнены в виде пластин, согнутых в продольной оси под прямым углом, и установлены ребром навстречу потоку смешиваемых жидкостей.
3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что содержит две камеры перемешивания, установленные параллельно друг другу и связанные общими входным и выходным патрубками, снабженными запорно-распределительной арматурой, позволяющей выводить из технологического процесса одну из камер.
4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что секции камеры созревания размещены горизонтально параллельно друг другу в вертикальной и горизонтальной плоскостях, а заключительная секция перед выходным патрубком, является вертикальной.
5. Устройство по п. 4, отличающееся тем, что продольный размер каждой прямолинейной секции камеры созревания, за исключением заключительной вертикальной секции, приближен к продольному размеру камеры перемешивания.
6. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что камера созревания дополнительно снабжена камерой для сбора механических загрязнений, размещенной на стыке вертикальной секции и выходного патрубка.
7. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что количество патрубков для подачи смешиваемых жидкостей в приемную камеру соответствует количеству смешиваемых жидкостей.
8. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что патрубки подачи второй и последующей смешиваемых жидкостей установлены перпендикулярно патрубку подачи первой жидкости.
