Verfahren zum Mischen von Flüssigkeiten.
Sollen zwei Flüssigkeiten zu einer möglichst raschen und gleichmässigen Durehmi- schung gebracht werden, wie es z. B bei Rück stosstriebwerken mit flüssigen Antriebsstoffen erforderlich ist, so besteht das meist verwendete Verfahren darin, einen oder mehrere Kränze von feinen Bohrungen (Düsen) für jede Flüssigkeit auf einem Ring oder einer Platte so anzuordnen, dass die Flüssigkeitsstrahlen direkt oder nach Durchlaufen eines kurzen Weges bis zu einer Wand zur Durchmischung und damit zur Reaktion kommen.
Ein Nachteil dieser Anordnung ist es, dass diese Flüssigkeitsstrahlen besonders bei hohen Geschwindiglçeiten auf eine lange Strecke in sich geschlossen bleiben und dadurch beim Aufeinandertreffen, gemessen an ihrem Volumen, sich nur mit einer kleinen Oberfläche berühren.
Das erfindungsgemässe Verfahren zum schen von Flüssigkeiten miteinander kennzeichnet sich dadurch, dass die zu mischenden Fliissigkeiten in Form von Flüssigkeitsfllmen miteinander in Berührung gebracht und vermischt werden.
Fig. 1 und 2 zeigen das Prinzip der Filmbildung an einer Fläche, während die Fig. 3 bis 5 Ausführungsbeispiele des erfindungsgemässen Verfahrens veranschaulichen.
Fig. 1 zeigt die Seitenansicht einer Platte, auf die unter Winkel a ein Flüssigkeitsstrahl auftrifft, einen Film bildet und an der Kante 1 sich in Form einer Fliissigkeitshaiit ablöst.
Fig. 2 zeigt die gleiche Einrichtung in Aufsicht.
Fig. 3 zeigt die gleiche Einrichtung wie Fig. 1 und 2 in Seitenansicht, wobei zwei Strahlen unter Winkel a und a' auf die beiden Flächen der Platte auftreffen.
Fig. 4 zeigt das Mischen von zwei Flüssigkeiten an einer Basiskante eines hohlen Kegel- stumpfes.
Fig. 5 zeigt das Mischen von zwei Flüssigkeiten an der Basiskante eines vollen Kegel- stumpfes.
Wenn auf eine solche Platte in beliebigem Winkel zwischen 0 und 90" ein Flüssigkeitsstrahl gerichtet wird, so fliesst diese Flüssigkeit an der Kante der Platte in Form einer dünnen, ausgebreiteten Haut ab. Die Dicke und Flächenausdehnung dieser Haut ist bei gegebener Flüssigkeit, fllmbildender Platte und deren Lage im Raum u. a. abhängig von der Strahlgeschwindigkeit, von der Flüssigkeitsmenge im Verhältnis zur Grösse der Ablaufkante wie auch vom Winkel a (Fig. 1). Die Verhältnisse sind so, dass unter sonst gleichen Bedingungen bei einer bestimmten Strahlgeschwindigkeit die Haut um so breiter und daher dünner wird, je grösser der Auftreffwinkel ist.
Hingegen bleibt die Ilaut in ihrer Ausbreitung praktisch unabhängig von der Flüssigkeitsmenge bei gleichbleibendem Auftreffwinkel und bei gleicher Strahlgeschwindigkeit. Anderseits wird die Haut je nach Flüssigkeitsmenge dünner oder dicker. Die Ablaufkante muss keine Gerade sein, sondern kann auch gebogen sein.
Das in Fig. 3 veranschaulichte Verfahren zum Mischen von Flüssigkeiten besteht darin, dass man auf eine Platte von zwei Seiten her Strahlen der zu mischenden Flüssigkeiten c und cd unter den Winkeln a und a' richtet. Diese beiden Flüssigkeiten bilden beim Ablauf von der Kante 1 einen gemeinsamen Film, wodurch die grösstmögliche Berührungsfläche zwischen diesen beiden Flüssigkeiten erzielt wird.
Man erhält die besten Mischungsverhält- nisse, wenn die Strahlen c und d in einer Ebene liegen, die senkrecht zur geraden Kante 1 oder senkrecht zur Tangente an die gebogene Kante 1 steht und der Winkel a gleich dem Winkel a' ist.
Dies ist nun aber keineswegs nötig, sondern die Strahlen können zwecks Erreichung besonderer Misohverhältnisse in anderer Weise zueinander stehen. Die filmerzeugende Platte muss nicht unbedingt eben sein. Man kann auch nach Fig. 4 und5 einen Kegelstumpf, Kegel, Hohlkegel oder Hohlkegelstumpf verwenden.
In diesem Falle werden die Strahlen am besten durch Ringdüsen, die mit Löchern oder einem Ringspalt versehen sind, auf die Flächen gegeben. Man hat es bei der Ausübung des er flndungsgemässen Verfahrens in der Hand, bei gegebenen Dfischkomponenten und bestimmter Art und Lage der Misebkanten im Raum, z. 13. durch Variieren der Strahlgeschwindigkeiten, den Auftreffwinkeln usw., die Flüssigkeiten in praktisch beliebigen Mengenverhältnissen in äusserst kurzer Zeit zu vermischen, was von besonderem Vorteil ist, wenn die beiden Flüssig keitokomponenten miteinander eine chemische Reaktion eingehen solleu.
Method of mixing liquids.
If two liquids are to be mixed as quickly and evenly as possible, as is the case e.g. B is necessary for recoil engines with liquid fuel, the most commonly used method consists in arranging one or more rings of fine bores (nozzles) for each liquid on a ring or plate so that the liquid jets directly or after passing through a short path to a wall to mix and thus to react.
A disadvantage of this arrangement is that these liquid jets remain closed for a long distance, especially at high speeds, and therefore only touch a small surface when they meet, measured by their volume.
The method according to the invention for mixing liquids with one another is characterized in that the liquids to be mixed are brought into contact with one another and mixed in the form of liquid films.
1 and 2 show the principle of film formation on a surface, while FIGS. 3 to 5 illustrate exemplary embodiments of the method according to the invention.
1 shows a side view of a plate on which a jet of liquid impinges at angle α, forms a film and is detached at the edge 1 in the form of a liquid substance.
Fig. 2 shows the same device in plan.
Fig. 3 shows the same device as Fig. 1 and 2 in side view, two rays impinging on the two surfaces of the plate at angles a and a '.
4 shows the mixing of two liquids on a base edge of a hollow truncated cone.
5 shows the mixing of two liquids on the base edge of a full truncated cone.
If a jet of liquid is directed onto such a plate at any angle between 0 and 90 ", this liquid flows off at the edge of the plate in the form of a thin, spread-out skin. The thickness and surface area of this skin is for the given liquid, film-forming plate and their position in space depends, among other things, on the jet speed, on the amount of liquid in relation to the size of the runoff edge as well as on the angle a (Fig. 1) therefore, the greater the angle of incidence, the thinner it becomes.
On the other hand, the expansion of the ilaut remains practically independent of the amount of liquid with a constant angle of incidence and the same jet velocity. On the other hand, the skin becomes thinner or thicker depending on the amount of fluid. The run-off edge does not have to be straight, but can also be curved.
The method for mixing liquids illustrated in FIG. 3 consists in directing jets of liquids c and cd to be mixed onto a plate from two sides at angles a and a '. These two liquids form a common film when they run off from the edge 1, whereby the largest possible contact surface between these two liquids is achieved.
The best mixing ratios are obtained when the rays c and d lie in a plane which is perpendicular to the straight edge 1 or perpendicular to the tangent to the curved edge 1 and the angle a is equal to the angle a '.
But this is by no means necessary, but the rays can be related to each other in a different way in order to achieve special misoh relationships. The film-forming plate need not necessarily be flat. You can also use a truncated cone, cone, hollow cone or hollow truncated cone according to FIGS. 4 and 5.
In this case, the jets are best applied to the surfaces through ring nozzles that are provided with holes or an annular gap. You have it in the exercise of the method he flndungsgemässen in hand, with given fish components and certain type and location of the Misebkanten in space, z. 13. to mix the liquids in practically any proportions in an extremely short time by varying the jet velocities, the angles of incidence, etc., which is particularly advantageous when the two liquid components are to enter into a chemical reaction with one another.