DE4008943A1

DE4008943A1 - Mischvorrichtung

Info

Publication number: DE4008943A1
Application number: DE4008943A
Authority: DE
Inventors: Paul M Hankinson
Original assignee: ACT Laboratories Inc
Current assignee: Aqua Shear Corp Mars Pa Us
Priority date: 1989-05-09
Filing date: 1990-03-20
Publication date: 1990-11-15
Also published as: US4886369A; AU616816B2; GB2231280B; GB9005155D0; CA1316913C; SG12593G; GB2231280A; JPH02303530A; AU4464389A

Description

Die Erfindung betrifft eine Mischvorrichtung zum Mischen mehrerer fließfähiger Materialien und beispielsweise zum Vermischen einer Flüssigkeit mit einer weiteren Flüssigkeit, einer Flüssigkeit mit einem Gas, einer Flüssigkeit mit einem Trockengranulat oder einem pulvrigem Material, einer Flüssigkeit mit Feststoffen in einer Aufschwemmung oder einer Suspension sowie verschiedenen Kombinationen dieser Materia lien. Es handelt sich dabei um eine kontinuierlich arbeitende, statische Mischvorrichtung.

Mischvorrichtungen der hier in Rede stehenden Art sind im all gemeinen entweder zum kontinuierlichen Vermischen oder zum chargenweisen Vermischen bestimmt. Bei einem kontinuierlich arbeitenden Mischer werden mehrere fließfähige Materialien, beispielsweise Flüssigkeiten, Gase, Pulver und dergleichen, mit einer bestimmten Fließgeschwindigkeit in eine Mischkammer eingeleitet und durch ihre Geschwindigkeit und Turbulenz oder durch mechanisches Rühren oder durch beides vermischt. Bei den kontinuierlich arbeitenden Mischern ist nicht immer sicherge stellt, daß die Moleküle bzw. Partikel der Materialien einen ausreichenden Kontakt zueinander bekommen, um ein befriedigen des Mischergebnis zu erzielen. Dient der Mischvorgang zur Durchführung einer Umsetzung, wenn beispielsweise ein Reagenz hinzugegeben wird, um die Chemie von saurem Grubenwasser zu beeinflussen, dann wird eine größere Menge an Reagenz für die Umsetzung benötigt, um die Ineffizienz beim Mischen auszuglei chen und um einen so großen Kontakt wie möglich mit dem Reagenz sicherzustellen. Eine derartige Ineffizienz der Mischer bringt zusätzliche Kosten mit sich, da das Reagenz im Überschuß einge setzt werden muß. Außerdem ist eine größere Energiemenge vonnöten, um den mechanischen Mischer zu betreiben.

Bei einem chargenweise arbeitenden Mischer werden zwei oder mehr Materialien in einen Behälter eingefüllt und durch Rühren, Drehen, Schütteln oder dergleichen vermischt. Es ist auch gängige Praxis, Sauerstoff mit Flüssigkeiten, beispielsweise kontaminiertem Wasser, mit Hilfe von entweder Oberflächen-, Turbinen- oder Blasenbelüftungsvorrichtungen in Verbindung mit großen Absetzteichen oder -tanks zu vermischen. Derartige chargenweise arbeitende Mischer haben verschiedene Nachteile. Der Mischvorgang ist verhältnismäßig langsam, da die Materia lien in den Mischer gegeben werden müssen, so lange vermischt werden, bis das gesamte Volumen durchmischt ist und dann aus der Mischkammer entfernt werden müssen. Derartige Mischer sind üblicherweise auch groß, insbesondere dann, wenn sie mit Absetzteichen ausgestattet sind, da eine gesamte Charge auf einmal verarbeitet wird. Außerdem sind chargenweise arbeitende Mischer, sogenannte Batchmischer, im allgemeinen nicht effektiv zu betreiben.

In der US-Patentschrift 44 67 212 ist eine kontinuierliche, statische Mischvorrichtung beschrieben, welche frei ist von mehreren Nachteilen der bisher bekannten Mischer. Bei diesem Mischer handelt es sich um einen kontinuierlich arbeitenden Mischer, der mehrere Materialien effizient und gründlich miteinander vermischt. Dieser Mischer ist bei Betrieb statisch, besitzt keine sich bewegenden Teile, ist leicht zu warten, so daß keine Ausfallzeiten eintreten, und ist verhältnismäßig einfach konstruiert. Dieser bekannte Mischer ist hinsichtlich seines Designs flexibel, kann an verschiedene Bedürfnisse ange paßt werden und kann in einer Vielzahl von Systemkonfiguratio nen Anwendung finden.

Allerdings weist dieser in der US-Patentschrift 46 47 212 beschriebene Mischer auch verschiedene Nachteile auf. So wird bei diesem bekannten Mischer ein Teil der Mischkammer zwischen den Endwänden und den getrennten Düsenplatten an jedem Ende für Zuführungskammern bzw. Atria für die beiden zugeführten Fluid ströme benötigt. Die Mischkammer muß somit so groß ausgelegt werden, daß sie diese Zuführungskammern oder Atria zwischen den Endplatten und den Düsenplatten aufnehmen kann. Zudem ist die ser bekannte Mischer mit getrennten Düsenplatten ausgestattet, die innerhalb des länglichen, zylindrischen Hohlkörpers des Mischers angeordnet sind. Da der Druck des zugeführten Fluids auf die gesamte Oberfläche der Düsenplatten geleitet wird, müssen diese Düsenplatten dauerhaft und sicher innerhalb des Hohlkörpers befestigt sein. Dieses Problem tritt in dem Bereich auf, in dem der Umfang jeder Düsenplatte mit der Innenoberflä che des Hohlkörpers in Kontakt kommt. Außerdem biegen sich die Düsenplatten, wenn hohe Drücke zur Anwendung kommen, und schwä chen den Befestigungsmechanismus. Schließlich kommt noch fol gendes hinzu: Da sich die Atria bzw. die Zuführungskammern je weils eine beträchtliche Distanz an beiden Seiten der Einlässe zu den Düsenbohrungen erstrecken, führt dies dazu, daß die Flüssigkeiten zwischen den Endplatten und den Düsenplatten ge fangen bzw. eingeschlossen werden. Das Entleeren des Mischers stellt daher ein Problem dar, wenn dieser nicht in Betrieb ist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Mischvorrichtung bzw. einen Mischer bereitzustellen, der frei ist von den Nachteilen der bekannten Mischer und insbesondere von den Nachteilen des aus der US-Patentschrift 46 47 212 bekannten Mischers.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die Lehre des Anspruchs 1.

Die erfindungsgemäße Mischvorrichtung ist somit mit einer länglichen zylindrischen Mischkammer ausgestattet, die einen Hohlkörper sowie eine erste und eine zweite Endwand besitzt. Diese Endwände sind an dem Hohlkörper befestigt und verschließen diesen. Ein Auslaßstutzen ragt durch den Hohlkörper, genauer durch dessen Wand, und in die Mischkammer hinein. Der Auslaßstutzen ist an dem Hohlkörper zwischen den Enden der Länge nach angeordnet. Jede Endwand besitzt eine Innenfläche, eine gegenüberliegende Außenfläche und mehrere Düsenbohrungen, die sich durch sie hindurch erstrecken und um das Zentrum jeder Endwand im Abstand angeordnet sind. Die Innenfläche jeder Endwand ist zur Innenfläche einer gegenüberliegenden Endwand gerichtet. Im Laufe ihrer Erstreckung von der Außenfläche zur Innenfläche divergieren die Düsenbohrungen nach außen mit einem Winkel zur Längsachse der Kammer nach außen zum Körper hin. Die Bohrungen sind auch bezüglich einer vom Zentrum der Endwände sich nach außen erstreckenden radialen Linie schräg verlaufend angeordnet. Alle Bohrungen jeder Endwand sind in derselben Richtung schräg verlaufend angeordnet, so daß ein durch die Düsenbohrungen einer Endwand eintretendes Fluid mit einem durch die Düsenbohrungen der anderen Endwand zugeführten Fluid innerhalb der Mischkammer in Kontakt kommen wird und sich damit gründlich vermischen wird. Die vermischten Fluide treten durch den Auslaßstutzen aus der Mischkammer aus. Die durch die Bohrungen passierenden Fluide besitzen eine Bewegungskomponente nach außen zum Körper der Mischkammer, eine Bewegungsrichtung nach innen zu einer gegenüberliegenden Endwand, eine Rotations bewegungskomponente bezüglich des Radius der Mischkammer und eine Rotationsbewegungskomponente in eine Richtung, die entge gengesetzt zu der Richtung der durch die Bohrungen einer gegen überliegenden Endwand passierenden Fluide ist.

Zweckmäßigerweise ist ein Einlaßstutzen vorgesehen, der durch den Hohlkörper, genauer dessen Wand, in die Mischkammer ragt. Durch diesen Einlaßstutzen kann ein weiteres Fluid innerhalb der Kammer vermischt werden. Der Einlaßstutzen ist an dem Hohl körper zwischen den Endwänden und dem Auslaßstutzen gegenüber liegend der Länge nach angeordnet bzw. angebracht. Der Einlaß stutzen ist so ausgestaltet, daß er fließfähige Materialien in die Mischkammer lenkt. Jede Endwand kann auch mit einem Befe stigungskragen ausgestattet sein, welcher alle Düsenbohrungen umläuft und sich von der Außenfläche jeder Endwand nach außen erstreckt. Der Befestigungskragen ist vorzugsweise mit der dazugehörigen Endwand einstückig bzw. integral ausgebildet.

Die Bohrungen divergieren mit einem Winkel von etwa 25° bis etwa 35° nach außen. Der bevorzugte Winkel beträgt etwa 30°. Die Bohrungen sind in einem Winkel von etwa 10° bis etwa 20°, vor zugsweise etwa 15° schräg verlaufend angeordnet. Der Durchmesser des Auslaßstutzens ist vorzugsweise größer als der Durchmesser des Einlaßstutzens.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand der mehrere bevorzugte Ausführungsformen zeigenden Figuren näher erläutert.

Von den Figuren zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Mischvorrichtung, teilweise aufgebrochen,

Fig. 2 eine Aufsicht auf die in der Fig. 1 gezeigte Mischvorrichtung,

Fig. 3 einen Schnitt entlang III-III in Fig. 2,

Fig. 4 eine Aufsicht auf die Innenfläche einer der in der Mischvorrichtung in Fig. 1 gezeigten Endwände,

Fig. 5 eine Seitenaufsicht auf die in der Fig. 4 gezeigte Endwand,

Fig. 6 eine der Fig. 3 ähnliche Schnittansicht einer zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Mischvorrichtung,

Fig. 7 eine Aufsicht auf die Außenfläche einer weiteren Ausführungsform der in der Fig. 4 gezeigten Endwand und

Fig. 8 eine Seitenansicht, teilweise geschnitten, der in der Fig. 7 gezeigten Endwand.

Die Fig. 1 bis 3 zeigen eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Mischvorrichtung, die nachstehend als Mischer bezeichnet ist. Der Mischer 2 besitzt einen länglichen, zylin drischen Hohlkörper 4, der durch eine erste Endwand 6 an einem Ende und durch eine zweite Endwand 8 am gegenüberliegenden Ende verschlossen ist. Der Hohlkörper 4, die erste Endwand 6 und die zweite Endwand 8 definieren und umgeben eine hohle Mischkammer neu. Die Endwände 6, 8 können an den Hohlkörper 4 angeschweißt oder durch Bolzen 10 in der gezeigten Weise oder durch andere beliebige Befestigungsmittel daran befestigt sein. Die erste Endwand 6 ist mit mehreren Düsenbohrungen 12 ausge stattet, die sich durch sie hindurch erstrecken. In ähnlicher Weise ist die zweite Endwand 8 mit mehreren durch sie hindurch verlaufenden Düsenbohrungen 14 ausgestattet. Die Endwände und die sich dadurch erstreckenden Düsenbohrungen sind nachstehend im Zusammenhang mit den Fig. 4 und 5 näher erläutert.

Ein Auslaßstutzen 16 erstreckt sich durch den Hohlkörper 4 in die Mischkammer 9. Der Auslaßstutzen 16 ist senkrecht zum Hohlkörper 4 der Länge nach auf diesen zwischen der ersten Endwand 6 und der zweiten Endwand 8 angeordnet. Der Mischer 2 besitzt außerdem einen Einlaßstutzen 18, der sich durch den Hohlkörper 4 in die Mischkammer 9 erstreckt. Der Einlaßstutzen 18 ist senkrecht zum Hohlkörper 4 der Länge nach auf diesen zwischen der ersten Endwand 6 und der zweiten Endwand 8 sowie dem Auslaßstutzen 16 gegenüber angeordnet.

Die in den Fig. 1 bis 3 gezeigte Ausführungsform des Mischers 2 kann dazu eingesetzt werden, zwei Fluide innerhalb der Mischkammer 9 miteinander zu vermischen. Der hier verwendete Ausdruck "Fluid" dient zur Beschreibung der Materialien, welche in dem Mischer 2 miteinander vermischt werden können. Mit diesem Ausdruck werden im Rahmen der vorliegenden Unterlagen nicht nur mögliche Fluide, beispiels weise Flüssigkeiten und Gase, sondern auch fluidähnliche oder fließfähige Materialien, wie beispielsweise ein Trockengranulat oder ein pulvriges Material oder eine Flüssigkeit mit Feststof fen in einer Aufschlemmung oder einer Suspension oder verschie dene Kombinationen davon bezeichnet. Alle derartige Fluide können im erfindungsgemäßen Mischer 2 verarbeitet werden. Ein erstes Fluid kann durch die Zuführungsleitung 20 eingespeist werden. Diese Leitung ist mit einem Y-Verbinder 21 verbunden, der dieses Fluid in zwei Teile aufteilt, welche an den gegen überliegenden Enden des Mischers 2 zugeführt werden. Ein Teil des ersten Fluids wird über die Leitung 22, den Verbinder 23, den Bogen 24 und die Leitung 25 aus einem Arm des Y-Verbinders 21 ausfließen. In ähnlicher Weise wird der Rest des ersten Fluids durch die Leitung 26, den Verbinder 27, den Bogen 28 und die Leitung 29 aus dem anderen Arm des Y-Verbinders 21 austre ten. Die Leitung 25 ist mit der ersten Endwand 6 derart verbunden, daß das Fluid mit den dadurch sich erstreckenden Dü senbohrungen 12 kommunizieren kann.

Ist der Innendurchmesser der Leitung 25 zu klein, um alle sich durch die erste Endwand 6 erstreckenden Düsenbohrungen 12 voll ständig "einzufassen" bzw. zu umfassen, dann kann die Leitung 25 mit einer erweiterten Zone 31 in der gezeigten Weise ausgestattet sein, welche die Düsenbohrungen 12 vollständig umgibt. Die Leitung 29 ist in ähnlicher Weise an der zweiten Endwand 8 befestigt. Das Fluid kann mit den sich dadurch erstreckenden Düsenbohrungen 14 kommunizieren. Die Leitung 29 kann ebenso mit einer erweiterten Zone bzw. Bereich 32 ausgestattet sein, die bzw. der an der zweiten Endwand 8 befestigt ist und die sich dadurch erstreckenden Düsenbohrungen 14 vollständig einfaßt.

Das durch die erste Endwand 6 in den Mischer 2 eintretende Fluid wird in mehrere Ströme aufgeteilt, die zur Mitte der Mischkammer 9 gerichtet sind. Das durch die zweite Endwand 8 in den Mischer 2 eintretende Fluid wird in ähnlicher Weise in mehrere Ströme aufgeteilt, die zur Mitte der Mischkammer 9 gerichtet sind. Die Fluidströme treffen in der Mitte der Misch kammer 9 aufeinander, wie dies durch die in der Fig. 3 gezeigten Pfeile angedeutet ist.

Ein zweites Fluid kann über eine Zuführungsleitung 34 in die Mischkammer 9 des Mischers 2 injiziert werden. Diese Leitung ist am Hohlkörper 4 befestigt und steht mit dem Einlaßstutzen 18 in "Fluidkommunikation". Sowohl das erste als auch das zweite Fluid werden innerhalb der Mischkammer 9 miteinander vermischt und treten dann durch den Auslaßstutzen 16 sowie durch eine Auslaßleitung 36, die an dem Hohlkörper 4 befestigt ist und mit dem Auslaßstutzen 16 in "Fluidverbindung" steht, aus dem Mischer 2 aus. Das gemischte Fluid wird dann durch die Auslaßleitung 36 zum gewünschten Ort geleitet. Die Zuführungs leitung 34 dient insbesondere zum Zuführen von Gasen, partikel förmigen Materialien oder Kombinationen davon in die Mischkam mer 9 des Mischers 2. Bei der in der Fig. 1 gezeigten Ausfüh rungsform ist die Zuführungsleitung 34 derart ausgestaltet, daß sie zum Zuführen eines pulvrigen Materials, einer Flüssigkeit oder von Luft direkt in das Innere des Mischers 2 eingesetzt werden kann. Am freien Ende der Zuführungsleitung 34 kann ein Flansch 38 vorgesehen sein, um die Einführung von Luft oder gepulvertem Material in den Mischer 2 zu erleichtern.

Die zweite Endwand 8, die in dem in den Fig. 1 bis 3 gezeig ten Mischer 2 eingebaut ist, ist in den Fig. 4 und 5 in ausführlicherer Darstellung gezeigt. Die erste Endwand 6 ist der zweiten Endwand 8 ähnlich oder identisch und braucht nicht näher beschrieben zu werden. Die zweite Endwand 8 besitzt eine Innenfläche bzw. Innenseite 40 und eine gegenüberliegende im allgemeinen parallele Außenfläche bzw. Außenseite 42. Mehrere Düsenbohrungen 14 erstrecken sich zwischen der Innenfläche 40 und der Außenfläche 42 der zweiten Endwand 8 durch sie hindurch. Sind die Endwände auf dem Hohlkörper 4 des Mischers angebracht, dann zeigt die Innenfläche der einen Endwand zur Innenfläche der gegenüberliegenden Endwand. In ähnlicher Weise zeigen die Außenflächen jeder Endwand von der Mischkammer 9 weg. Die zweite Endwand kann mit mehreren Befestigungslöchern 43 ausgestattet sein, die sich durch sie erstrecken und zur Befestigung der zweiten Endwand 8 am Hohlkörper 4 dienen.

Die Düsenbohrungen 14 sind im Abstand um das Zentrum 44 der zweiten Endwand 8 angeordnet. Insbesondere die Fig. 5 zeigt deutlich, wie jede Bohrung 14 nach außen zum Außenrand der zweiten Endwand und somit zum Hohlkörper 4 divergiert, und zwar im Laufe der Erstreckung 14 von der Außenfläche 42 zur Innen fläche 40. Die Bohrungen 16 divergieren auch bezüglich der Längsachse 45 der Mischkammer 9 nach außen. Die Bohrungen 14 divergieren in einem Winkel M, wie dies in der Fig. 5 gezeigt ist, nach außen. Die Bohrungen 14 divergieren in einem Winkel von etwa 25° bis etwa 35° und vorzugsweise in einem Winkel von etwa 30° nach außen. Da die Bohrungen 14 die Flächen 40, 42 der Endwand 8 in einem Winkel treffen, bilden sie auf der Oberfläche davon Elypsen und keine Kreise, welche bei einer geraden Durchbohrung auftreten würden. Diese Neigung der Bohrungen 14 bewirkt, daß die durch sie fließenden Fluide eine Bewegungskomponente nach außen zum Hohlkörper 4 und eine Bewegungskomponente nach innen zu einer gegenüberliegenden Endwand besitzen.

Jede Bohrung 14 ist außerdem bezüglich einer gedachten Linie 46, die sich vom Zentrum 44 der zweiten Endwand 8 radial nach außen erstreckt, schräg verlaufend angeordnet. Durch die schräg verlaufende Anordnung der Bohrungen 14 erhalten die durch die Bohrungen in den Endwänden passierenden Fluide eine Rotations bewegungskomponente bezüglich des Radius der Mischkammer 9. Die Bohrungen 14 an einer Endwand sollten alle in derselben Richtung schräg verlaufend angeordnet sein. Vorzugsweise sind die Bohrungen jeder Endwand in derselben Richtung schräg verlaufend angeordnet. Werden identische Endwände einander gegenüberliegend angebracht, dann besitzt das durch die Bohrungen einer Endwand hindurchtretende Fluid eine Rotations bewegungskomponente in eine Richtung, die entgegengesetzt zu derjenigen ist, welche das durch die Bohrungen der gegenüber liegenden Endwand hindurchtretende Fluid besitzt. Der Winkel des Schrägverlaufs der Bohrungen 14 ist in der Fig. 4 als Winkel L gezeigt. Es ist wünschenswert, daß die Bohrungen 14 in einem Winkel von etwa 10° bis etwa 20° und vorzugsweise in einem Winkel von etwa 15° schräg verlaufend angeordnet sind.

Das Fluid, das gegen die Außenfläche jeder Endwand 6, 8 in der Nähe der Düsenbohrungen fließt, wird - wie bereits oben disku tiert - durch die Bohrungen 12, 14 in mehrere Strahlen aufge teilt. Außerdem wird jeder Strahl dazu gezwungen, sowohl nach innen zur Mitte der Mischkammer 9 als auch nach außen zum Hohlkörper 4 und weg von der sich durch die Mischkammer 9 erstreckenden Längsachse 45 zu fließen. Außerdem verursacht die schräg verlaufende Anordnung der Düsenbohrungen 12, 14, daß die Flüssigkeitsströme in einer spiralförmigen oder drillartigen Weise um die Längsachse 45 der Mischkammer 9 rotieren. Es ist wünschenswert und äußerst bevorzugt, daß die Drillbewegung der aus den Düsenbohrungen 12, 14 der Endwände 6, 8 austretenden Fluidströme gegenläufig sind, so daß die Ströme bzw. Strahlen einander in der Mitte der Mischkammer 9 in einem schrägen Winkel treffen. Dies kann dadurch bewerkstelligt werden, daß man die erste Endwand 6 identisch zu der zweiten Endwand 8 ausgestaltet und derart anbringt, daß ihre Innenflächen einander gegenüberliegend zu liegen kommen.

Bei der in den Fig. 1 bis 3 gezeigten Ausführungsform wird das aus den Bohrungen 12 in der ersten Endwand 6 austretende Fluid im Uhrzeigersinn verdreht bzw. verdrillt, während das aus den Bohrungen 14 in der zweiten Endwand 8 fließende Fluid im Gegenuhrzeigersinn verdrillt bzw. verdreht wird. Die Strahlen bewegen sich in einem solchen Winkel, daß sie sich im Zentrum und an den Wänden der Mischkammer 9 in vermischender Weise treffen, um eine hydraulische Abweichung der gegenläufigen Fluidströme hervorzurufen. Dies führt zu einem sehr turbulenten Mischmuster, da die Scherwirkung die Fluide in kleine Partikel zerlegt, die leicht miteinander vermischt werden können.

Eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Mischers ist in der Fig. 6 gezeigt. Der Mischer 50 ähnelt dem in den Fig. 1 bis 3 gezeigten Mischer 2 und die gleichen Bezugszei chen werden zur Bezeichnung identischer oder ähnlicher Elemente benutzt. Der in der Fig. 6 gezeigte Mischer 50 unterscheidet sich von dem in den Fig. 1 bis 3 gezeigten Mischer nur hinsichtlich eines Merkmals. Bei der in der Fig. 6 gezeigten Ausführungsform ist der zylindrische Körper 4 nicht mit einem sich dadurch erstreckenden Einlaßstutzen ausgestattet. Der Mischer 50 kann zum Vermischen zweier Fluide eingesetzt werden, die unter Druck durch die Endwände 6 und 8 zugeführt werden.

Eine weitere Ausführungsform der in den Fig. 4 und 5 gezeig ten zweiten Endwand 8 ist in den Fig. 7 und 8 dargestellt. Da diese beiden Ausführungsformen einander ähneln, werden gleiche Bezugszeichen zur Bezeichnung ähnlicher Elemente bzw. Teile benutzt. Die in den Fig. 7 und 8 gezeigte zweite Endwand 8 besitzt einen zylindrischen Kragen 54, der damit einstückig ausgebildet ist und sich von der Außenfläche 42 der zweiten Endwand 8 nach außen erstreckt. Der Kragen 54 ist geringfügig von den sich durch die zweite Endwand 8 erstrecken den Düsenbohrungen 14 beabstandet und erstreckt sich vollstän dig um diese herum. Mit Hilfe des Kragen 54 ist es möglich, eine Zuführungsleitung mit einem ausreichend großen Innendurch messer direkt an der Endwand zu befestigen, ohne daß eine erweiterte Zone an dem Ende der Leitung vorgesehen werden muß. Es ist ohne weiteres ersichtlich, daß jeder Mechanismus verwendet werden kann, welcher die Zuführungsleitung mit den Endwänden verbindet und Fluide der Zone an der Außenfläche der die Düsenbohrungen enthaltenden Endwände zuführt.

Der erfindungsgemäße Mischer bzw. die erfindungsgemäße Misch vorrichtung stellt eine Verbesserung der aus der US-Patent schrift 46 47 212 bekannten Mischvorrichtung dar. Die Mischeffizienz der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird dadurch wesentlich verbessert, daß die Fluidgeschwindigkeit durch die Düsenbohrungen bei einem bestimmten Zuführungsdruck zunimmt. Der Düsenausströmkoeffizient (nozzle discharge coefficient) bestimmt die Flußrate und somit die Fluidgeschwindigkeit durch die Düsenbohrungen. Eine Zunahme des Düsenausströmkoeffizienten führt zu einer Zunahme der Flußrate durch die Düsen. Der Wert für den Ausströmkoeffizienten für die Düsenbohrung hängt primär von der Reynoldschen Zahl der Zuführungsleitung zu den Düsen bohrungen ab. Eine Zunahme der Reynoldschen Zahl bedeutet daher eine Zunahme des Düsenbohrungsausströmkoeffizienten. Die Reynoldsche Zahl für die in den Figuren gezeigten Endwände kann man wie folgt berechnen:

wobei

N _RE = Reynoldsche Zahl
W = Massenflußrate
π = Mathematische Konstante
μ = Fluidgeschwindigkeit
D = Innendurchmesser

bedeutet.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird die Reynoldsche Zahl erhöht, da der Wert für D, dem Innendurchmesser der Zuführungs leitung, von dem Durchmesser der Düsenplatte in der in der US- Patentschrift 46 47 212 beschriebenen Vorrichtung reduziert wird auf den Durchmesser der mit den Endwänden bei der erfin dungsgemäßen Vorrichtung verbundenen Zuführungsleitung. Der Durchmesser der bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Anwendung gebrachten Zuführungsleitung bzw. die erweiterte Zone ist gerade so groß, daß sie die Düsenbohrungen der Endwände einschließt. Dies führt zu einem kleineren Wert von D in der oben angegebenen Formel für die Reynoldsche Zahl. Da der Wert von D reduziert wird, wird die Reynoldsche Zahl erhöht. Dies heißt, daß der Düsenbohrungsausströmkoeffizient erhöht und die Mischeffizienz verbessert wird.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung hat weitere Vorteile im Vergleich mit der in der US-Patentschrift Nr. 46 47 212 beschriebenen Vorrichtung. Da die Atria zwischen den getrennten Düsenplatten und den Endwänden fehlen, kann die Gesamtlänge und das Gesamtvolumen der Mischkammer reduziert werden. Die erfin dungsgemäße Vorrichtung weist auch weniger Teile auf und ist kostengünstiger, da die Düsenbohrungen in den Endwänden vorgesehen sind, so daß keine getrennten Düsenplatten und Endwände bereitgestellt werden müssen. Da bei der erfindungsge mäßen Vorrichtung keine Atria vorhanden sind, werden die Flüssigkeiten auch nicht zwischen den Endplatten und den Düsen platten festgehalten bzw. eingeschlossen. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist daher einfacher zu entleeren, wenn der Mischer nicht in Betrieb ist. Außerdem ist die aufgrund des Fluiddrucks auf die Endwände ausgeübte Kraft vermindert, da die Fläche, die dem Fluiddruck ausgesetzt wird, lediglich diejenige der Zuführungsleitungsöffnung zu den Endwänden ist, während bei der bekannten Vorrichtung die gesamte Seitenfläche der Düsenplatte diesem Druck ausgesetzt wird. Dadurch ist es möglich, Verbin dungsstellen und Dichtungen zu verwenden, die einfacher, kleiner und unempfindlicher sind, als diejenigen, welche zur Verbindung der getrennten Düsenplatten mit dem Inneren des Hohlzylinders erforderlich waren. Da zudem nur eine geringere Kraft auf die Endwände bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung einwirkt, ist die Gefahr, daß sich die Endwände biegen, verrin gert. Außerdem werden auf die Verbindungsteile geringere Kräfte ausgeübt.

Claims

1. Mischvorrichtung mit einer länglichen zylindrischen Misch kammer, die einen Hohlkörper, eine erste und zweite äußere Endwand, die jeweils an einem äußeren Ende des Hohlkörpers angebracht ist und diesen verschließt, wobei kein Teil bzw. Abschnitt des Hohlkörpers über diese Endwände nach außen vorragt, und einen sich durch den Hohlkörper und in die Mischkammer erstreckenden Auslaßstutzen aufweist, der am Hohlkörper zwischen dessen Endwänden der Länge nach an gebracht ist, wobei jede Endwand mit einer Innenfläche, einer gegenüberliegenden Außenfläche und mehreren sich zwischen der Innenfläche und der Außenfläche durch sie in die Mischkammer erstreckenden und um das Zentrum jeder Endwand im Abstand angeordneten Düsenbohrungen ausge stattet ist, wobei die Innenfläche jeder Endwand zur In nenfläche einer gegenüberliegenden Endwand gerichtet ist, und mit einem Befestigungskragen, der an der Außenfläche jeder Endwand befestigt ist, sich von dort nach außen er streckt, die Düsenbohrungen in der dazugehörigen Endwand umläuft bzw. diese umgibt und einen solchen Innen durchmesser besitzt, daß er gerade die Düsenbohrungen vollständig einschließt, wobei jede dieser Bohrungen aus gehend von der Außenseite zur Innenfläche zum Körper hin nach außen und in einem Winkel zur Längsachse der Kammer divergiert, wobei diese Düsenbohrungen hinsichtlich einer sich vom Zentrum der Endwände nach außen erstreckenden Ra diallinie schräg angeordnet sind und wobei die Düsenboh rungen jeder Endwand in die gleiche Richtung schräg ver laufend angeordnet sind, so daß ein durch die Düsenboh rungen einer Endwand eintretendes Fluid mit einem durch die Düsenbohrungen der anderen Endwand eintretenden Fluid innerhalb der Mischkammer in Kontakt kommt und gründlich damit vermischt wird und daß die vermischten Fluide durch den Auslaßstutzen aus der Mischkammer austreten, wobei die durch die Düsenbohrungen passierenden Fluide eine nach außen zum Hohlkörper der Mischkammer gerichtete Bewegungs komponente, eine zu einer gegenüberliegenden Endwand ge richteten Bewegungskomponente, eine Rotationsbewegungskom ponente bezüglich des Radius der Mischkammer und eine Rotationsbewegungskomponente in einer zur Richtung der durch die Düsenbohrungen einer gegenüberliegenden Endwand hindurchtretenden Fluide entgegengesetzte Richtung aufwei sen.

2. Mischvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie außerdem einen sich durch den Hohlkörper und in die Mischkammer erstreckenden Einlaßstutzen besitzt, der zwischen den beiden Endwänden sowie dem Auslaßstutzen ge genüberliegend der Länge nach angeordnet und so ausge staltet ist, daß fließfähige Materialien in die Mischkam mer geleitet werden.

3. Mischkammer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsenbohrungen in einem Winkel von etwa 25° bis etwa 35° nach außen divergieren.

4. Mischvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrungen nach außen in einem Winkel von etwa 30° divergieren.

5. Mischvorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrungen in einem Winkel von etwa 10° bis etwa 20° schräg verlaufend angeordnet sind.

6. Mischvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrungen in einem Winkel von etwa 15° schräg ver laufend angeordnet sind.

7. Mischvorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslaßstutzen einen größeren Durchmesser als der Einlaßstutzen besitzt.

8. Mischvorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Befestigungskragen mit der dazugehörigen Endwand einstückig ist.