186174. lajstromszámú szabadalom • Sztatikus térbeli keverőelem, valamint ilyent tartalmazó keverőszerkezet
1 186 174 2 A találmány tárgya sztatikus térbeli keverőelem, valamint ilyent tartalmazó kcvcrőszcrkczel áramló, cseppfolyós vagy gá/alakú íluidum turbulens áramlásának előidézésére, vagy egynél több áramló íluidum összekeverésére. Ismeretes, hogy fluid anyagok összekeverhetek olyan sztatikus keverőelemet tartalmazó berendezésben, amely keverőelemek megcsavart lemezek, oly módon elhelyezve, hogy jobb- és balsodrású elemek váltakoznak egymással és találkozó élük egymásra merőleges. Ez úgy működik, hogy az áramló Hindumnak minden elem perdületet ad és az áramlási keresztmetszetet mindig felezi (J. H. Sununu: Kenics Techn. Report 1002). Ismeretesek más, ugyanezen elven működő és hasonló alakú berendezések is (3 286 922 sz. amerikai szabadalom, 1 557 110 sz. német szabadalom). Ismeretes olyan megoldás is, amely szerint a csőbe párhuzamosan és sorosan helyeznek el a fentiekhez hasonló elemeket (3 424 437 sz. amerikai szabadalom). Hátránya ezeknek a berendezéseknek, hogy a kellő homogenitási fok elérésére viszonylag sok elemet kell elhelyezni egymás után, továbbá az is, hogy mivel az áramló fluidumoszlop osztásával homogenizálnak, a sugárirányú keveredés kicsi és ezért az ilyen készülék a hőátadást csak kis mértékben befolyásolja. Ismeretes továbbá olyan berendezés is, amely lemezekből alkotött rácsszerü elemeket tartalmaz (2 522 106 sz. német szabadalom). Ennek a megoldásnak is az előzőkben leírtakhoz hasonló hátrányai vannak. A találmány célja az ismert megoldások hátrányainak kiküszöbölésével olyan szerkezet kidolgozása, amely akár kis-, akár nagyviszkozitású fluidumok turbulens áramlását, ezek hatékony összekeverését valósítja meg nagy viszkozitás különbség esetén is, a hőátadás és az anyagátadás jelentős javulását eredményezve. A találmány azon a felismerésen alapul, hogy a kitűzött cél elérhető megfelelő szögben elhelyezett, megfelelő kialakítású síklapokból álló keverőelemmel, amely sík lemezből kivágott síkidomból hajtogatással állítható elő. Egy vagy több ilyen keverőelemet a íluidum áramlási csatornájában elhelyezve a íluidum, ill. íluidumok részecskéi erőteljes sugárirányú keveredésre kényszeríthetők, ily módon nemcsak több íluidum keveredése, hanem egyes íluidumok hőátadása is kedvezően befolyásolható. A találmány szerinti sztatikus térbeli keveröelem lényege tehát, hogy a keverőelem síkban kiterített palástja sík lemezből kivágott síkidom, amely egy alapsokszög és egy belső sokszög oldalaihoz alapoldaléleikkel illeszkedő oldallapokból és terelőlapokból áll. A síkidomból hajtogatott térbeli keverőelemben az oldallapok és a terelőlapok alapoldalélük mentén váltakozva az alapsokszög síkja elé, ill. mögé vannak hajtogatva. A keverőelemben célszerűen az alapsokszög és a belső sokszög páros oldalszámú, koncentrikus, szabályos sokszögek, az ezekhez illeszkedő oldallapok és terelőlapok egyenlőszárú háromszögek. A térbeli keverőelemet burkoló test valamennyi testátlója azonos hosszúságú, vagyis csúcspontjai olyan gömbfelületen helyezkednek el, amelynek egyik főköre az alapsokszög köré írható kör. A keveröelem egy előnyös kiviteli alakja esetében az alapsokszög és a vele koncentrikus belső sokszög szabályos nyolcszögek. Annak érdekében, hogy a testátlók egyenlő hosszúak legyenek, az oldallapokat képező egyenlőszárú háromszögek szárhosszúságát RV2, a síkban kiterített palást köré írható kör sugarát 2,285 • R méretűre kell választani, ahol R az alapsokszöget képező szabályos nyolcszög köré írható kör sugara. A testátlók hossza ebben az esetben 2 • R méretű. A találmány szerinti sztatikus térbeli keverőelemet tartalmazó keverőszerkezet lényege, hogy áramlási csatornájában egy vagy több olyan keverőelem van, amelyek testátlóinak 2 • R hosszúsága az áramlási csatorna belső átmérőjének felel meg. A keverőelemek az áramlási csatornában oly módon helyezhetők el, hogy valamelyik testátlójuk, vagy a szemközti élfelezöpontjaik, az oldallapok szárfelezőpontjait, ill. magasságfelezőpontjait öszszekötő valamelyik egyenes az áramlási csatorna középvonalában van. Az egymás mögött elhelyezkedő keverőelemek elhelyezkedése azonban lehet különböző is. A találmány szerinti sztatikus térbeli keverőelem és a keverőszerkezet egy példaképpeni kiviteli alakját ábrázoló rajzokon az 1. ábra a keverőelem síkban kiterített palástját, a 2. ábra a keveröelem távlati képét, a 3., a 4. és az 5. ábra a keverőszerkezet keresztmetszetét az áramlási csatornában különböző helyzetben elhelyezkedő keveroele.mekkel, végül a 6. ábra a keverőszerkezet hosszmetszetét ábrázolja. Az 1 keverőelemet burkoló test a példa szerinti esetben két szabályos nyolcszög alapú gúla, amelyek a 2 alapsokszögükkel illeszkednek egymáshoz. A 2 alapsokszög 3 átlóinak, azaz a szemközti 4 csúcspontokat az 5 középponton át összekötő egyeneseknek a hossza és a gúlák 6 és 7 csúcspontjait összekötő 8 csúcsálló hossza egymással egyenlő, vagyis 2 • R, ha R a nyolcszögű 2 alapsokszög köré írható kör sugara. A burkoló test valamennyi 4, 6 és 7 csúcspontja tehát egy 5 középpontú, R sugarú gömb felületén helyezkedik el. Az 1 keverőelem kiterített palástját sík lemezből vágjuk ki. A palást a szabályos nyolcszögü 2 alapsokszög oldalaihoz a 9 alapoldalélükkel illeszkedő, egyenlőszárú háromszög alakú 10 oldallapokból áll. A 2 alapsokszögön belül kitűzött és ugyancsak szabályos nyolcszög alakú 11 belső sokszög a 12 átlók mentén fel van hasítva, miáltal az egyenlőszárú háromszög alakú 13 terelőlapok adódnák, amelyek csúcsai az 5 középpontban vannak. Az 1 keverőelemnek lemezből sajtológépen kivágott palástját oly módon hajtogatjuk össze, hogy a 10 oldallapokat váltakozva a 2 alapsokszög egyik vagy másik oldala felé, vagyis a 10a oldallapokat a rajz síkja elé, a 10b oldallapokat a rajz síkja mögé hajlítjuk a 9 alapoldaíélek mentén, amíg a 6, ill. a 7 csúcspontok összeérnek. A 13 terelőlapokat ugyancsak váltakozva, de a 10 oldallapokkal ellentétes irányban hajtogatjuk, vagyis a 13a terelőlapokat a rajz síkja mögé, míg a 13b terelőlapokat a rajz síkja elé hajlítjuk a 11 belső sokszög oldalai men5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
