УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕМЕШИВАНИЯ ЖИДКОСТЕЙ В РЕЗЕРВУАРАХ

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.
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.
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.)
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.
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).
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.
Данное известное устройство имеет ограниченное использование - для перемешивания молока.
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.
Устройство также предназначено для перемешивания коллоидных жидкостей, например молока, отстоявшегося в процессе хранения в резервуарах.
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.
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.
Указанные струйные смесители малоэффективны и потому имеют ограниченное применение, в основном для перемешивания малых объемов, например для молока, отстоявшегося в процессе хранения в резервуарах.
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).
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Полезная модель поясняется примером выполнения с сопровождающим чертежом схематичного изображения общего вида установки (устройства)(см. фиг. 1 и фиг. 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.
Таким образом, нанодиспергатор, как конструктивный элемент струйного насоса совмещает две функции - сопла струйного насоса и собственно нанодиспергатора.
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).
Установка как устройство)работает следующим образом:
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.
3
Плотность жидкостей после перемешивания: получают однородные системы с разницей плотности по уровням 0,001-0,1 г/см.