-
Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Mischen einer Trägerflüssigkeit
mit einem oder mehreren Additiven, aufweisend ein geschlossenes
Gehäuse
mit einer Einlass- und einer Auslassöffnung für die Flüssigkeit und einer Einführöffnung für das oder jedes
Additiv zusätzlich
zu einem darin untergebrachten Mischwerk.
-
Ein
solcher Mischer wird bei vielen Prozessen angewendet, wobei zum
Beispiel von statischen Mischern Gebrauch gemacht wird, d. h. eine
Trägerflüssigkeit
wird entlang eines statischen Körpers
zusammen mit einem vorher zugegebenen Additiv derart transportiert,
dass eine Mischung als eine Folge der unterschiedlichen Strömungen zwischen
Additiv und Trägerflüssigkeit
stattfindet. Für
besondere Substanzen als Additiv funktioniert dieser nicht gut,
und daher wird auch häufig
von aktiven Mischern in der Form einer festgelegten Menge von Trägerflüssigkeit Gebrauch
gemacht, welche mit dem Additiv mittels einer Rührvorrichtung in einem Gefäß gemischt
wird. Der Nachteil hierbei ist, dass eine festgelegte Menge von
Flüssigkeit
zu einer Zeit gemischt wird, wobei dies nachteilig für kontinuierliche
Prozesse ist.
-
Die
GB 998329 beschreibt einen Mischer für zwei oder mehrere Flüssigkeiten,
aufweisend eine zylindrische Mischkammer mit wenigstens zwei Zonen,
die durch eine Lochscheibe um die Antriebswelle herum voneinander
getrennt sind, wobei wenigstens zwei Flüssigkeiten unter Druck in die
erste Zone hinein gebracht werden, und die resultierende Mischung
wird gezwungen, durch die Löcher
der Scheibe hindurch zu der zweiten Zone zu strömen, welche mit einem Mischungsabführkanal
versehen ist. Dieser Mischer erfordert eine Einteilung der Mischkammer
in Zonen, die durch Lochscheiben voneinander getrennt sind, um eine
gute Mischung der zwei oder mehreren Flüssigkeiten zu erreichen.
-
Die
Erfindung hat als deren Ziel, eine Vorrichtung zu schaffen, mit
welcher ein kontinuierlicher Mischprozess mit einer beträchtlich
höheren
Effizienz realisiert wird, so dass eine perfekte Mischung auch für Substanzen,
welche schwierig zu mischen sind, zustande gebracht wird.
-
Die
Vorrichtung gemäß der Erfindung
zeichnet sich dadurch aus, dass das Mischwerk von wenigstens einer
drehbar angetriebenen Blattanordnung gebildet wird, deren Drehwelle
mittig in dem im Querschnitt unrunden Gehäuse aufgenommen ist, welche
unrunde Form des Gehäuses
bewirkt, dass die Hauptströmung
zwischen dem Einlass und dem Auslass im Wesentlichen entlang der
Außenseite
des Gehäuses
liegt, wobei die Einlassöffnung
im Wesentlichen dem Mischwerk gegenüberliegend angeordnet ist,
welches zum Ausüben
einer Schubwirkung an der Flüssigkeit
in der Richtung zu der Einlassöffnung
hin zum Erzeugen einer Gegenströmung
gestaltet ist, wobei die starke Scherwirkung zwischen der Gegenströmung und
der Hauptströmung
in einer guten Mischung resultiert.
-
Infolge
der Gegenströmungswirkung
der Rührvorrichtung
auf die Trägerflüssigkeit
tritt in dem Mischgehäuse
einerseits eine Strömung
in der Hauptströmungsrichtung
und andererseits eine Teilströmung
in entgegengesetzter Richtung auf, wodurch das Additiv stark mit
der Trägerflüssigkeit
vermischt wird. Wegen der unrunden Form des Gehäuses befindet sich die Hauptströmung entlang
der Außenseite
des Gehäuses,
während
die Gegenströmung
mittig in dem Gehäuse
stattfindet. Die gute Mischung der Substanzen resultiert aus der
starken Scherwirkung zwischen beiden Strömungen.
-
Die Öffnung für das Additiv
ist vorzugsweise in der Seitenwand des Gehäuses angeordnet, d. h. sie
wird direkt in der Hauptströmung
mitgerissen, welche im Wesentlichen in die Gegenströmung in dem
Mittelteil zurückgeführt wird.
Es ist hierbei auch möglich,
das Additiv über
ein Führungsrohr
einzuleiten, das von der Öffnung
zu der mittleren Welle hin ausgerichtet ist, so dass dieses Additiv
direkt in die Gegenströmung
eintritt.
-
Wenn
die Blattanordnung aus zwei Gruppen von Blättern konstruiert ist, welche
in einem gemeinsamen Abstand zu deren Drehwelle fixiert sind, ist
es empfehlenswert, dass das Führungsrohr
an der Seite wenigstens der vorlaufenden Blattanordnung entfernt von
der Einlassöffnung
für die
Trägerflüssigkeit
mündet.
-
In
einer Weiterentwicklung besteht die vorlaufende Blattanordnung aus
einem Teil, welches eine axiale Schubwirkung hat, und einem Teil,
welches eine radiale Schubwirkung hat. Die intensive Mischung wird
hierdurch noch weiter verbessert.
-
Die
oben erwähnten
und andere Merkmale der Erfindung werden untenstehend in der Figurenbeschreibung
zweier Ausführungsformen
näher beschrieben.
In der Zeichnung:
-
zeigt 1 eine perspektivische Ansicht
einer ersten Ausführungsform
der Vorrichtung gemäß der Erfindung
mit teilweise weg gebrochenen Teilen des Mischgehäuses;
-
zeigt 2 eine der 1 entsprechende Ansicht einer zweiten
Ausführungsform
der Vorrichtung gemäß der Erfindung;
-
zeigt 3 eine perspektivische Ansicht
eines Teils der Blattanordnung aus 2.
-
In 1 ist mit der Nummer 1 das
Gehäuse der
Vorrichtung bezeichnet, welches einen unrunden Querschnitt hat und
hier mit einem rechteckigen Querschnitt dargestellt ist.
-
An
der rechten Seite schließt
die rechteckige Wand an einen Endflansch 2 an, welcher
mittels Schrauben 3 mit einem Verbindungsflansch 4 eines Rohrsystems 5 verbunden
werden kann, so dass dieses letztere mit der Einlassöffnung 6 in
Verbindung steht.
-
An
der gegenüberliegenden
Seite des Gehäuses
ist über
einen Verbindungsflansch 2' mittels Schrauben 4 ein
Verbindungsflansch 7 fixiert, welcher über die Lager 8 als
Lagerung für
eine Drehwelle 9 dient, die sich koaxial in dem Gehäuse 1 erstreckt.
Der Flansch 7 trägt
eine Mehrzahl von (hier vier) Abstandshaltern 10 zur Fixierung
eines Flansches 11 eines Antriebs, zum Beispiel eines Elektromotors 13.
Dieser letztere ist direkt mit der Drehwelle 9 des Mischwerks
gekuppelt. Das Mischwerk besteht aus einer Blattanordnung, die hier
von zwei Blattrotoren 14, 15 gebildet wird, die
in einem gemeinsamen Abstand an der Drehwelle 9 platziert
sind. Die Blätter sind
derart eingestellt, dass bei Veranlassung einer Drehung in der Richtung
des Pfeils P1 eine Schubwirkung entsprechend dem Pfeil P2 resultiert,
d. h. in der Richtung der Einlassöffnung 6.
-
Die
Additive werden über
Rohre 16 in das Gehäuse
hinzugetan, wobei dies in der Strömung P3 der Trägerflüssigkeit
von der Einlassöffnung 6 vorgenommen
wird. Nach dem Mischen verlässt
die Mischung das Gehäuse über die
Auslassöffnung 17 und
das Abführrohr 18.
-
Der
Betrieb der oben beschriebenen Vorrichtung ist wie folgt. Die Trägerflüssigkeit
wird unter Druck über
das Rohr 5 durch die Einlassöffnung 6 hindurch
in das Gehäuse 1 hinein
geführt.
Das Additiv wird gleichzeitig über
die Rohre 16 eingeleitet, und eine erste Mischung findet
statt. Die Hauptströmung wird
in vier Teilströmungen
getrennt, welche im Wesentlichen in den Ecken des Gehäuses liegen.
Ein Teil der Flüssigkeit
wird durch die axiale Schubwirkung des Mischwerks 14, 15 in
der Richtung des Pfeils P2 zurückgeführt. Die
Strömungen
P2 und P3 werden noch einmal gemischt, wobei eine starke turbulente
Strömung
gebildet wird. Die intensiv gemischte Trägerströmung und Additive verlassen
das Gehäuse über Rohre 18.
-
2 zeigt eine alternative
Ausführungsform,
wobei dieselben Elemente jedoch mit denselben Bezugszeichen bezeichnet
sind.
-
Der
Unterschied zu der Ausführungsform
gemäß 1 ist die andere Ausführungsform
des Mischwerks, das hier aus zwei Rotoren 20 und 21 besteht,
welche in einem gemeinsamen Abstand platziert sind und gleichermaßen durch
eine Drehwelle 9 in der Richtung des Pfeils P1 gedreht
werden. Der linke Rotor 20 besteht aus einer geschlossenen
Scheibe, an welcher Blätter
platziert sind, welche eine radiale Schubwirkung in der Richtung
des Pfeils P5 bewirken.
-
Der
rechte Rotor 21 besteht aus einer tellerförmigen Scheibe,
deren Außenflansch
mit Blättern 22 (siehe 3) versehen ist, welche
eine axiale Schubwirkung in der Richtung des Pfeils P2 bewirken.
Der Außenrand
des Tellers ist mit einer Mehrzahl von Durchgangsöffnungen 23 versehen,
die derart platziert sind, dass dort eine radiale Schubwirkung entsprechend
dem Pfeil P6 erzeugt wird. Besonders turbulente Strömungen werden
hiermit entlang der Eckteile des Gehäuses 1 erreicht, und
eine stärkere Scherwirkung
wird zwischen diesen Strömungsteilen zustande
gebracht, wodurch eine hoch intensive Mischung erreicht wird.
-
Ein
anderer Unterschied zu der Ausführungsform
gemäß 1 ist, dass ein Rohr 24 für ein Additiv
in das Gehäuse 1 hinein
geführt
ist, dessen äußeres Ende
in den tellerförmigen
Rotor 21 mündet. Dies
stellt sicher, dass das Additiv zuerst einen radialen Strömungspfad
erlangt und anschließend
in den axialen Strömungspfaden
mitgerissen wird.
-
Die
Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen
beschränkt.
Das Gehäuse
muss zum Beispiel keine viereckige Querschnittsform haben, sondern
kann mehr als vier Ecken haben, wie ein Sechseck oder Achteck. Das
Gehäuse kann
auch eine ovale Form haben, so dass innerhalb des erfinderischen
Konzepts ein oder mehrere Strömungsräume zwischen
dem imaginären
Umfangszylinder der Rotoren des Mischwerks und der Innenseite des
Gehäuses
erzeugt werden.
-
Die
Position der Zuführrohre 16 in
dem Gehäuse
kann auch willkürlich
sein, wobei ein Additiv auch bereits in dem Zuführrohr 5 für die Trägerflüssigkeit
hinzugefügt
werden kann.