Механический пеногаситель

 

МЕХАНИЧЕСКИЙ ПЕНОГДаИТЕЛЬ, содеожащий цилиндрический кожух.пакет конических тарелок, установленный на вертикальном перфорированном ряду, внутренняя полость которого сообщается с межтарелочными объемами , отличающийся тем, что, с целью увеличения производительности пеногасителя при неизменном габарите пакета тарелок за счет оптимального распределения потока ,пены в межтарелочных объемах, тарелки размещены с переменным шагом, увеличивающимся к нижнему концу вала в 1,5-6 раза, а площадь перфорации вала в каждом межтарелочном i объеме обратно пропорциональна шагу. (Я

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

А (19) (11) 3(52) В 01 D 19/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ,(21) 3465763/23-26 (22) 19 04 ° 82 (46) 23,10.83, Бюл. Р 39 (72) Ю.В.Агафонов, О.П.Гречихин и Г.A,Ïåòðoâ (71) Всесоюзный научно-исследовательский проектно-конструкторский институт прикладной биохимии (53) 66.066.8(088.8) (56) 1.Авторское свидетельство СССР

9 286629, кл. В 01. D 19/02 .1971.

2.Авторское- свидетельство СССР ((415290, кл. С 12 В 1/18, 1974.

З.Патент Cb)A 9 4110089, кл. В 01 0 19/02, 1976. (54)(57) МЕХАНИЧЕСКИЙ ПЕНОГА((ИТЕЛЬ, содержащий цилиндрический кожух.пакет конических тарелок, установленный на вертикальном перфорированном ряду, внутренняя полость которого сообщается с межтарелочными объемами, отличающийся тем, что, с целью увеличения производительности пеногасителя при неизменном габарите пакета тарелок за счет оптимального распределения потока .пены в межтарелочных объемах, тарелки размещены с переменным шагом, .увеличивающимся к нижнему концу вала в 1,5-6 раза, . а площадь перфорации вала в каждом -межтарелочном объеме обратно пропорциональна Ю

Ф шагу.

1049079

Изобретение отнссится к механическому оборудованию для веде" ния технологических процессов в химической, медицинской и других смежных отраслях промышленности> сопровождающихся обильным образованием пены, требующей дальнейшего разрушения, а точнее к механическим устройствам для непрерывного разрушения пены в аппаратах»

Известно устройство для механи- 10 ческого разрушения пены s аппаратах, выполненное в виде многоярусно укрейленных на полом валу конических тарелок с радиальными ребрами.Межтарелочное пространство связано с 1Д . внутренней полостью вала посредством отверстий (1) .

Однако для эффективного разруше,ния пены центробежными устройствами необходимо, чтобы линейные скорости . рабочих органов (например, тарелок с ребрами) превышали 16-18 м/с.

Для достижения этих скоростей при небольших числах оборотов элехтропривода надо увеличивать диаметр тарелки, Например, при n=300 об/мин (скорость вращения мешалки) и Ч=

=15 м/с диаметр ранен 1 м. Но увеличение диаметра тарелок ведет к увеличению габаритов,и массы устройства, что ограничивает область 30

его применение (только для аппаратов большой емкости) и увеличивает энергозатраты.

Известен также центробежный пено- З5 гаситель, содержащий вращающийся полый вал, укрепленные на нем камеру и конические тарелки с радиальными ребрами, размещенными внутри камеРы Последняя образована двумя. сое 4О диненными между собой конусами и имеет в нижней части отверстие для прохода газа и пены. Над отверстием расположены неподвижные ребра. Вал пеногасителя приводится во вращение 45 от электропривода (2), Недостатками устройства являются Значительйая потребляемая мощность и невысокая эффективность пеногашения. При попадании пены вовнутрь камеры она закручивается тарелками и разбивается о неподвижные ребра. Пена, попавшая в пространство между вйутренней стенкой камеры. и коническими тарелками, еще более закручивается в. направленик вращения и по мере накопления входит в межреберные зоны тарелок. Пека входит в рабочие. эоны по касательной (тангенцкально), вследствие че го не возникает необходимый для эф- 60 фективного пенораэрушекия удар ребер таРелок о пену. Кроме того,вращение камеры, частично заполненной продуктом, ведет к увеличению потребляемой мощности и повышению требова- у ний по динамической балансировке устройства.

Наиболее близким к изобретению по техническбй сущности и достигаемому результату является механический пеногаситель, включающий цилиндрических кожух, пакет конических rapes лок, установленный на вертикальном перфорированныом валу, внутренняя полость которого сообщается с межтарелочными объемами(3) .

Недостаток известного механического пеногасителя заключается в том что межтарелочные простраксФва неравномерно по высоте вала участвуют в разрушении потока пены, поступающего.в зазор между тарелками и кожухом, что ведет к уменьшению эффективности работы в цепом и следовательно, всего пеногасителя.

Так как проходные сечения всех меж тарелочных пространств одинаковы, то следовательно, одинаковы и пото ки газа через них. Но гаэ увлекает эа собой пену и первая ее порция поступает в самое нижнее межтарелочное пространство, где часть пены разрушается радиальными pei5рами, а оставшаяся часть движется, в зазоре между кожухом и тарелками к верхним межтарелочным пространствам. Капли жидкости, образующиеся при разрушении пены, отлетают. к внутренней стенке кожуха и гкдродинамически разрушают. часть подни-. мающейся вверх пены. Таким образом, пена, поступающая в верхние межтарелочные пространства, частично разрушается при ее прохождении мимо нижележащих пространств. Наибольшую нагрузку по разрушению пены несет самое нижнее межтарелочное ,пространство, а наименьшую †самое верхнее. Такое неравномерное долевое участие всех тарелок в пров» цессе разрушения пены ведет к перегрузке нижнего межтарелочного прост- ранства к недогрузке верхнего. Ско- рость вращения и диаметр конических тарелок центробежного пеногасителя выбираются из расчета разрушения по,тока пены определенной стойкости при условии равенства потоков пены, поступающих во ace межтарелочные полости. Но такое условие не соблюдается, если пакет тарелок вращается внутри цилиндрического кожуха.

Необходимость же установки пеногасителей в кожухе бывает вызвана условиями общей компоновки аппарата, которая может ограничить местонахождение пеногасителей не внутри аппарата,а, например, в выносных емкостях, Таким.образом, нижнее пространство работает в нерасчетном режиме и может справляться с разрушением пены, которое будет ниже расчетного, чем при равноз1049079 но, предлагаемый пеногаситель спо-. собен разрушать пену большой стойкости, а это равнозначно увеличению его производительности. Чем больше стойкость пены в аппарате, тем меньше должна быть скорость входа пены в нижнее пространство, тем большее должно быть увеличение шага, установки тарелок на валу. к нижнему торцу вала. Величина переменного шага тарелок пропорциональна увеличению стойкости пены, а площадь перфорации вала в каждом межтарелочном объеме обратно пропорциональна шагу.

В течение всего технологического процесса выращивания аэробных культур происходит изменение стойкости пены, образующейся при барботировании культуральной жидкости.

Каждая культура характеризуется своим интервалом колебаний стойкости пены. Наименьшее увеличение стойкости (в 1,5 раза) происходит при культивировании Вас. lie heniformis, а наибольшее (в 6 раз) — у Bac. thuringiensis var, dendrof imus. Следовательно, для успешного Разрушения максимальной стойкости первой культуры необходимо, чтобы расстояние между двумя нижними тарелками превышало расстояние между двумя верхними тарелками в 1,5, а для второй культуры в 6 раэ. При этом скорость входа пены в нижнее пространство снизится до величины, обратно пропорциональной шагу, при которой пеногаситель успешно бу- дет ее разрушать.

На чертеже приведено устройст.во, продольный разрез.

Пеногаситель установлен в àïïàратуре 1 внутри цилиндрического кожуха 2. Перфорированный полый вал 3 установлен соосно с кожухом, связан через муфту с электроприводом и со держит набор концентричных втулок 4 с отверстиями 5 и верхнюю втулку 6, на которой установлено торцовое уплотнение 7. Полость 8 для прохода аэрируемого газа образована кольцевым зазором между втулками 4 и

6 и валом 3. Между втулками установлены конические тарелки 9,с радиальными ребрами 10. Поджатие торцового уплотнения 7 к плоскости

11 аппарата и.всего пакета тарелок обеспечивается цилиндром 12, скрепленным с нижним торцом вала 3 при помощи винта 13. Расстояние . между тарелками 9, т.е. шаг тарелок,. увеличивается к нижнему коыцу вала 3, диаметр отверстий 5 во втулках 4, наоборот, увеличивается к нижнему концу вала и обратно пропорционален величине шага.

Механический пеногаситель работает следующюю образом. начной работе всех межтарелочных пространств, из-за повышения плотности концентрированного потока пены. У механического пеногасителя уьТеньшается эффективность пеногаше«. иия и, следовательно, производитель- 5 ность.

Целью изобретения является увели-, чение производительности пеногасителя прн неиэменнЫх габаритах пакета тарелок за счет оптимального распре- 10 деления потока пены в межтарелочные пространства по высоте вала.

Поставленная цель достигается тем, что в механическом пеногасителе; включающем кожух, пакет конических 15 тарелок на валу, тарелки размещены . с переменным шагом, увеличивающимся ,к:нижнему концу вала в 1,5-б pas, а площадь перфорации вала в каждом" межтарелочном объеме обратно пропор- . цйональна шагу, 20

Одним иэ основных факторов, хара-териэующих производительность механического пеногасителя, является его способность эффективйо разрушать пену различной стойкости при постоянном расходе аэрирующего газа„

Чем выше стойкость пены и ее плотность, тем труднее ее разрушить.

Для конкретного расхода газа существует такая величина (предельная) стойкости, пены, которую пено-гаситель разрушить полностью не может, и она начинает выходить из аппарата. Но если уменьшить. рас- ° ход rasa через межтарелочные: прост- 35 ранства- (уменьшить .скорость поступления.пены в пространстве), то пено= . гаситель начнет разрушать пену предельной стойкости. Эта предпосылка и положена в основу обеспечения повы-40 шения проиэводитеньности предлагаемого устройства. Поскольку при наличии кожуха, охватыюващего пакет тарелок, наиболее нагружено нижнее межтарелочное пространство, то пре,дусмотрено снижение скорости входа . пены в него за счет увеличения площади проходного сечения между тарелками и уменьшения площади перфорации на валу. Так как.общий расход газа через пеногаситель остается неизменным, то увеличивается скорость входа пены в верхние межтарелочные простраснтва. Но пена, постуйа -. ющая к верхним пространствам через узкий кольцевой зазор между кожухом и тарелкой уже сильно разрушена каплями жидкости, отлетающими от ребер самого нижнего пространства., и плфт ность ее меньше, чем у пены, посту-" пающей из аппарата в нижней тарелке. 60:

А раэ меньше плотность, т.е. стойкость пены, то даже при увеличиве шейся ее скорости входа в ыежтарелочное пространство, пеногаситель эффективно ее разрушает. Следователь- 5 .

1049079

Пена, образующая в процессе работы в аппарате 1, поднимается вверх от зеркала жидкости и достигает нижнего края вращающегося пакета тарелок. Далее пена устремляется в зазор между внутренней стенкой кожуха 2 и тарелками 9. Часть пены разбивается ребрами 10 нижнего межтарелочного пространства, а осталь:ная часть поднимается выше, где разрушается ребрами выше установленных 10 тарелок, так как межтарелочный объем и выходные отверстия различны и выбраны таким образом, что скорость входа пены увеличивается по высоте устройства, то верхние тарелки под- )5 сасывают пену, разгружая тем.самым нижние. Капли жидкости, получающиеся в результате разрушения пены, отбиваются ребрами к внутренней стен-, ке кожуха, а по ней стекают вниз в аппарат, На своем пути к стенке капли интенсивно разрушают поднимающуюся вверх .пену. За счет увеличения площади ребер нижнего пространства происходит возрастание количества ьтбиваемых капель, а следовательно, и эффективность разрушения поступаю щей в пеногаситель пены. Кро- ме того, уменьшение расхода газа (пены) через нижнее пространство позволит успешно разрушать более стойкую пену.

Устройство обеспечивает увеличение производительности механических, роторнйх пеногасителей, устанавливаемых в кожухе или в выносных емкостях.

Так, например, при работе механического пеногасителя Фундафом нулевого габарита фирмы Chemap в выносной eMKocTHi установленной на аппарате объемом 0,63 м, при выра-.щивании культуры Вас. lieheniformis он перестает справляться с разделением пеновоэдушной смеси через

-10 мин после поступления пены на тарелки. Это означает, что его производительность недостаточна для ведения даннОго Процесса, Предлагаемый пеногаситель при одинаковых с известным пеногасителем габаритах пакета тарелок и скорости вращения тарелок будет успешно разрушать пену в течение всего технологического процесса эа счет более высокой производительности.

ВНИИПИ Заказ 8282/5

Тираж 688 Подписное филиал ППП "Патент", r,Ужгород,ул.Проектная,4