BE1014268A3 - Werkwijze voor het mengen van twee fluida en daarbij gebruikte menginrichting. - Google Patents

Abstract

Deze uitvinding heeft betrekking op een werkwijze en inrichting voor het mengen van twee fluïda, waarbij een fluïdum in een mengkamer (1) wordt gebracht en het andere fluïdum in deze mengkamer (1) wordt gespoten, waarna het mengsel doorheen een buis (19) wordt geleid waar de fluïda verder met elkaar worden gemengd. na het samenbrengen van de fluïda in de mengkamer (1) en eerste menging, worden de fluïda verder doordat het mengsel in de buis (19) aan één zijde van minstens één binnenhuis (20) wordt geleid die coaxiaal aangebracht is in de buis en die voorzien is van axiaal verspriede injectieopeningen (21), en doorheen deze injectieopeningen (21) naar de andere zijde van de binnenbuis (20) wordt geïnjecteerd.

Description

   <Desc/Clms Page number 1> 
 



  Werkwijze voor het mengen van twee fluïda en daarbij gebruikte menginrichting. 



  Deze uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het mengen van twee fluïda, in het bijzonder van een gas met een vloeistof, waarbij een fluïdum in een mengkamer wordt gebracht en het andere fluïdum in deze mengkamer wordt gespoten, waarna het mengsel doorheen een buis wordt geleid waar de fluïda verder met elkaar worden gemengd. 



  Dergelijke werkwijzen worden onder meer toegepast in de dranknijverheid, zoals bijvoorbeeld in brouwerijen en frisdrankbedrijven, om koolzuurgas in drank te brengen. 



  Aan de kamer wordt het gas onder druk toegevoegd waarin de vloeistof via openingen in de wand van de kamer wordt gespoten. Hierdoor wordt het gas vrij goed verdeeld in de vorm van belletjes in de vloeistof maar daarom nog niet goed opgelost. Dit vergt een zekere tijd en hiertoe wordt de vloeistof met de gasbelletjes in een lange buis geleid waar het mengen en het oplossen van het gas in de vloeistof verdergaan. 



  Deze bekende werkwijzen vergen een relatief lange oplostijd. 



  Het is duidelijk dat turbulentie het oplossen bevordert omdat het gas beter verspreid wordt over de vloeistof en vandaar dat het bekend is in de buis schotten te plaatsen, maar ook dan nog blijft de oplossnelheid van het gas beperkt. 



  Het doel van deze uitvinding is dan ook een werkwijze voor het mengen te verschaffen die deze nadelen niet bezit, en 

 <Desc/Clms Page number 2> 

 die dus toelaat twee fluïda efficiënt en snel volledig met elkaar te mengen en in het geval van een gas in vloeistof toelaat dat het gas snel en in relatief grote hoeveelheden met de vloeistof wordt gemengd of meer bepaald in de vloeistof wordt opgelost. 



  Dit doel wordt volgens de uitvinding bereikt doordat na het samenbrengen van de fluida in de mengkamer en een eerste menging, de fluïda verder worden gemengd doordat het mengsel in de buis aan één zijde van minstens één binnenbuis wordt geleid die coaxiaal aangebracht is in de buis en die voorzien is van axiaal verspreide injectieopeningen, en doorheen deze injectieopeningen naar de andere zijde van de binnenbuis wordt geïnjecteerd. 



  Door de injectie wordt een sterke turbulentie verkregen. 



  Bij voorkeur wordt het mengsel tussen de binnenbuis en de wand van de buis geleid en geïnjecteerd in de binnenbuis en via deze binnenbuis afgevoerd. 



  Vooraleer het mengsel van fluïda doorheen de injectieopeningen in de binnenbuis geïnjecteerd wordt, kan een bijkomende turbulentie aan het mengsel gegeven worden door een verandering van doorgang in de axiale richting. 



  De uitvinding heeft ook betrekking op een menginrichting die bijzonder geschikt is voor het toepassen van de hiervoor beschreven werkwijze volgens de uitvinding. 



  De uitvinding heeft aldus betrekking op een menginrichting die een mengkamer bevat die van ingangen voor de te mengen fluïda en van een uitgang voor het mengsel van fluïda is voorzien, waarvan het kenmerkende erin bestaat dat ze ook minstens één op deze uitgang van de mengkamer aangesloten 

 <Desc/Clms Page number 3> 

 mengbuis bevat die een buis bevat met daarin een coaxiaal opgestelde binnenbuis die van axiaal verspreide injectieopeningen is voorzien en die de buis in een binnenste ruimte en een ringvormige tussenruimte tussen de binnenbuis en de wand van de buis verdeelt, waarbij de mengbuis van een ingang voorzien is die uitgeeft op een van de ruimten en een uitgang die op de andere ruimte aansluit. 



  Bij voorkeur sluit de inlaat op de tussenruimte aan en de uitgang op binnenste ruimte. 



  De injectieopeningen zijn bij voorkeur zo gekozen dat ze voldoende weerstand aan het mengsel bieden opdat nog een deel ervan de verst in de stromingszin gelegen injectieopeningen zou bereiken. 



  De injectieopeningen in de binnenbuis kunnen meerdere groepen bevatten die in radiale vlakken gelegen zijn, waarbij de opeenvolgende groepen bij voorkeur op regelmatige afstanden van elkaar gelegen zijn. 



  Tussen de opeenvolgende groepen injectieopeningen is, aan de zijde die de ruimte begrenst voor het mengsel, de doorgang in de axiale richting voor het mengsel veranderend, in het bijzonder in de stromingsrichting in grootte afnemend en dan plots in grootte toenemend juist voor een groep injectieopeningen. 



  Bij voorkeur is de buitenste diameter van de binnenbuis opeenvolgend geleidelijk toenemend en vervolgens sneller afnemend voor een groep injectieopeningen. 



  Met het inzicht de kenmerken van de uitvinding beter aan te tonen is hierna, als voorbeeld zonder enig beperkend karakter, een voorkeurdragende uitvoeringsvorm beschreven 

 <Desc/Clms Page number 4> 

 van een werkwijze voor het mengen van twee fluida en van een daarbij gebruikte menginrichting volgens de uitvinding, met verwijzing naar bijgaande tekeningen, waarin : 
Figuur 1 schematisch een langse doorsnede weergeeft van een menginrichting volgens de uitvinding; 
Figuur 2 op grotere schaal het gedeelte weergeeft dat in figuur 1 met F2 is aangeduid; 
Figuur 3 een doorsnede weergeeft volgens de lijn III- 
III in figuur 1. 



  De menginrichting weergegeven in de figuren is bestemd voor het mengen van koolzuurgas dat aan een drank wordt toegevoegd en bestaat in hoofdzaak uit een mengkamer 1 en een daarop aangesloten mengbuis 2. 



  De mengkamer 1 is een dubbelwandige kamer met een buitenste cilindrische behuizing 3 die voorzien is van een radiaal gerichte ingang 4 voor de drank, en een binnenste coaxiaal opgestelde trommel 5 die in zijn cilindrische mantel van openingen 6 voor de drank is voorzien, op een eerste uiteinde van een axiale ingang 7 is voorzien voor het koolzuurgas en op het tegenoverliggende uiteinde van een axiale uitgang 8 is voorzien voor het mengsel van drank en koolzuurgas. 



  Het eerste uiteinde van de trommel 5 is gevat in een eindstuk 9 dat, enerzijds, een aansluiting 10 bezit voor de verbinding van de ingang 7 met een toevoerleiding voor koolzuurgas en, anderzijds, een radiaal buiten de trommel 5 uitstekende flens 11 bezit die met bouten vastgemaakt is aan een flens 12 van de behuizing 3 en die zo de ruimte 13 tussen de trommel 5 en de mantel 14 van de behuizing 3 op voornoemd uiteinde afsluit. 

 <Desc/Clms Page number 5> 

 



  Het andere uiteinde van de trommel 5 is eveneens gevat in een eindstuk 15 dat, enerzijds, een aansluiting 16 bezit voor de verbinding van de uitgang 8 met de mengbuis 2 en, anderzijds, een radiaal buiten de trommel 5 uitstekende flens 17 bezit die vastgemaakt is aan een flens 18 van de behuizing 3 en die zo de ruimte 13 tussen de trommel 5 en de behuizing 3 op dit andere uiteinde afsluit. 



  De mengbuis 2 bevat een leiding of buis 19 met daarin een coaxiaal opgestelde binnenbuis 20 die van axiaal verspreide injectieopeningen 21 is voorzien en die de binnenruimte van de buis 19 in een binnenste ruimte 22 en een ringvormige tussenruimte 23 tussen de binnenbuis 20 en de wand van de buis 19 verdeelt. 



  Aan de zijde van de mengkamer 1 is de binnenbuis 20 gesloten en gevat in een eindstuk 24 dat door bouten tegen een flens 25 op de buis 19 bevestigd is en de tussenruimte 23 gedeeltelijk afsluit maar via een, uit meerdere openingen bestaande, ingang 26 in verbinding stelt met een aansluiting 27 die verbonden is met, bijvoorbeeld vastgelast is aan, de aansluiting 16 van het eindstuk 15. 



  Aan de tegenoverliggende zijde is de binnenbuis 20 van een uitgang 28 voorzien en eveneens gevat in een eindstuk 29 dat door bouten tegen een flens 30 is bevestigd. Dit eindstuk 29 bezit aan de buitenzijde een aansluiting 31 die even groot is als voornoemde aansluitingen 16 en 27, voor het aansluiten op een afvoerleiding 32. 



  Doordat de aansluitingen 27 en 31 even groot zijn, vormt de mengbuis 2 een module. Verschillende dergelijke modules kunnen na elkaar geplaatst worden. 



  Tegenover de uitgang 28 is het eindstuk 29 van een opening 

 <Desc/Clms Page number 6> 

 33 voorzien zodat de binnenste ruimte 22 op de afvoerleiding 32 uitgeeft. 



  De injectieopeningen 21 in de binnenbuis 20 zijn verdeeld in groepen die in de lengterichting van de binnenbuis 20 op regelmatige afstanden van elkaar zijn gelegen, waarbij de injectieopeningen 21 van een groep in een radiaal vlak zijn gelegen en gelijkmatig over de omtrek van de binnenbuis 20 zijn verdeeld. 



  Terwijl de binnenbuis 20 een constante binnendiameter bezit, is de buitendiameter ervan in de lengterichting variërend. 



  Vanaf een groep injectieopeningen 21 is de buitendiameter eerst geleidelijk toenemend en vervolgens, juist voor een volgende groep injectieopeningen 21, snel afnemend, en minimaal ter plaatse van de groep injectieopeningen 21. 



  Dit betekent dat de doorgang in de tussenruimte 23 afwisselend kleiner en groter wordt. 



  De werking van de menginstallatie volgens de uitvinding is als volgt: Via de ingang 4 wordt vloeistof in de ruimte 13 gebracht terwijl via de aansluiting 10 en de ingang 7 het te met deze vloeistof te mengen gas, bij voorkeur onder druk, axiaal in de trommel 5 wordt gespoten. 



  De vloeistof stroomt uit de ruimte 13 doorheen de openingen 6 in de trommel 5 waar ze dus met het gas wordt gemengd. 



  Belangrijk is dat een goede verdeling van het gas over de vloeistof verkregen wordt. 

 <Desc/Clms Page number 7> 

 



  Het mengsel van vloeistof met gas dat zich grotendeels in de vorm van belletjes bevindt, stroomt via de uitgang 8 uit de trommel 5 en vandaar via de aansluitingen 16 en 27 en de ingang 26 in de tussenruimte 23 van de mengbuis 2. 



  Bij elke groep injectieopeningen 21 zal een gedeelte van dit mengsel doorheen deze injectieopeningen 21 in de binnenbuis 20 geïnjecteerd worden. 



  De drukval van het mengsel in de injectieopeningen 21 moet voldoende groot zijn in verhouding met de drukval in de tussenruimte 23 opdat er nog een gedeelte van het mengsel het uiteinde van de mengbuis 2 zou bereiken en door de injectieopeningen 21 van de laatste groep voor de uitgang 28 zou stromen. 



  Door de variërende doorgang rond de binnenbuis 20 ontstaat er in de tussenruimte 23 een grote turbulentie die samen met de injectie door de injectieopeningen 21 voor een goede en snelle menging van de vloeistof en het gas instaat. 



  In de binnenbuis 20 stroomt het mengsel naar de uitgang 28 hetgeen betekent dat het mengsel doorheen de radiaal gerichte injectieopeningen 21 wordt geïnjecteerd en dus dwars op de axiale stroming in de binnenbuis 20 in deze laatste binnenkomt, waardoor een bijzonder mengeffect wordt verkregen. 



  De ligging, het aantal en de grootte van de injectieopeningen 21 kan berekend worden rekening houdend met de lengte van de mengbuis 2, de debieten van het gas en de vloeistof, en de druk van het gas, om een optimale menging te veroorzaken zodat aan de uitgang 28 van de mengbuis 2 het gas volledig opgelost is in de vloeistof en er geen bellen meer te zien zijn. 

 <Desc/Clms Page number 8> 

 



  Indien de mengbuis 2 niet lang genoeg blijkt te zijn, kan een tweede of kunnen zelfs meerdere gelijkaardige mengbuizen eraan vastgemaakt worden, waarbij dan de aansluiting 27 van een volgende mengbuis 2 aangesloten wordt op de aansluiting 31 van de vorige mengbuis 2. 



  De menginrichting kan bijvoorbeeld worden gebruikt voor het mengen van CO2 met drank zoals water, limonade of bier, maar uiteraard kunnen andere gassen met andere vloeistoffen gemengd worden. 



  De menginrichting zou ook kunnen worden gebruikt om vloeistoffen te mengen, bijvoorbeeld om siroop met water of melk te mengen. 



  De uitvinding is geenszins beperkt tot de hiervoor beschreven en in de figuren weergegeven uitvoeringsvormen, doch dergelijke werkwijze voor het mengen en menginrichting kunnen in verschillende varianten worden verwezenlijkt zonder buiten het kader van de uitvinding te treden.

Claims (10)

Conclusies.

1. Werkwijze voor het mengen van twee fluïda, in het bijzonder van een gas met een vloeistof, waarbij een fluïdum in een mengkamer (1) wordt gebracht en het andere fluïdum in deze mengkamer (1) wordt gespoten, waarna het mengsel doorheen een buis (19) wordt geleid waar de fluïda verder met elkaar worden gemengd, daardoor gekenmerkt dat, na het samenbrengen van de fluïda in de mengkamer (1) en een eerste menging, de fluïda verder worden gemengd doordat het mengsel in de buis (19) aan één zijde van minstens één binnenbuis (20) wordt geleid die coaxiaal aangebracht is in de buis en die voorzien is van axiaal verspreide injectieopeningen (21), en doorheen deze injectieopeningen (21) naar de andere zijde van de binnenbuis (20) wordt geïnjecteerd.

2. - Werkwijze volgens conclusie 1, daardoor gekenmerkt dat het mengsel tussen de binnenbuis (20) en de wand van de buis (19) geleid en geïnjecteerd wordt in de binnenbuis en via deze binnenbuis (20) wordt afgevoerd.

3. - Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, daardoor gekenmerkt dat, vooraleer het mengsel van fluïda doorheen de injectieopeningen (21) in de binnenbuis (20) geïnjecteerd wordt, een bijkomende turbulentie aan het mengsel gegeven wordt door een verandering van doorgang in de axiale richting.

4.- Menginrichting die een mengkamer (1) bevat die van ingangen (4,7) voor de te mengen fluïda en van een uitgang (8) voor het mengsel van fluïda is voorzien, minstens één op deze uitgang (8) van de mengkamer (1) aangesloten <Desc/Clms Page number 10> mengbuis (2) die een buis (19) bevat met daarin een coaxiaal opgestelde binnenbuis (20) die van axiaal verspreide injectieopeningen (21) is voorzien en die de buis (19) in een binnenste ruimte (22) en een ringvormige tussenruimte (23) tussen de binnenbuis (20) en de wand van de buis (19) verdeelt, waarbij de mengbuis (2) van een ingang (26) voorzien is die uitgeeft op een van de ruimten (22,23) en een uitgang (28) die op de andere ruimte (23,22) aansluit.

5. - Menginrichting volgens conclusie 4, daardoor gekenmerkt dat de ingang (26) van de mengbuis (2) op de tussenruimte (23) aansluit en de uitgang (28) op binnenste ruimte (22).

6. - Menginrichting volgens conclusie 4 of 5, daardoor gekenmerkt dat injectieopeningen (21) zo zijn gekozen dat ze voldoende weerstand aan het mengsel bieden opdat nog een deel ervan de verst in de stromingszin gelegen injectieopeningen (21) zou bereiken.

7. - Menginrichting volgens een van de conclusies 4 tot 6, daardoor gekenmerkt dat de injectieopeningen (21) in de binnenbuis (20) meerdere groepen bevatten die in radiale vlakken gelegen zijn, waarbij de opeenvolgende groepen bij voorkeur op regelmatige afstanden van elkaar gelegen zijn.

8.- Menginrichting volgens een van de conclusies 4 tot 7, daardoor gekenmerkt dat aan de zijde van de ruimte (22,23) waarin de ingang (26) van de binnenbuis (20) uitgeeft de doorgang in de lengterichting variërend is en bijvoorbeeld achtereenvolgens toeneemt en afneemt.

9. - Menginrichting volgens conclusies 5,7 en 8, daardoor gekenmerkt dat tussen de opeenvolgende groepen injectieopeningen (21) de buitendiameter van de binnenbuis <Desc/Clms Page number 11> (20) toe- en afnemend is.

10. - Menginrichting volgens conclusie 9, daardoor gekenmerkt dat tussen twee opeenvolgende groepen injectieopeningen (21) de buitendiameter van de binnenbuis (20) eerst geleidelijk toeneemt en dan sneller afneemt.