Vorrichtung zum Mischen von fliessfähigen Medien
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Mischen von fliessfähigen Medien (Flüssigkeiten und Gasen), insbesondere zur Herstellung von kohlesäurehaltigem Wasser für medizinische Bäder, mit einem Mischbehälter, der eine Zuflussöffnung für jedes der Medien und eine Ausflussöffnung für das Gemisch hat. Bei bekannten Vorrichtungen ging man, um eine möglichst konzentrierte Lösung zu erzielen, von dem Gedanken aus, die Medien in einem Mischbehälter möglichst fein zu verteilen ein flüssiges Medium beispielsweise zu versprühen und durch mehrfache Umlenkung innig zu ver mischern. Diese bekannten Vorrichtungen bestehen deshalb aus hintereinander geschalteten feinen Sieben oder aus mit scharfkantigem Splitt gefüllten Mischzylindern.
Weiterhin sind Einrichtungen bekannt, die von der Eigenschaft flüssiger Medien, bei höherem Druck mehr Gas zu lösen als bei niederem Druck, Gebrauch machen, und bei denen deshalb der Inhalt des Mischbehälters durch eine Pumpe oder dergleichen unter Druck gesetzt wird.
Diese bekannten Vorrichtungen sind meist sehr umfangreich und erfordern einen erheblichen Aufwand in der Anlage und in der Bedienung. Ausserdem ist die damit erzielte Konzentration der Lösung nicht ausreichend, um insbesondere bei der Herstellung von kohlesäurehaltigem Wasser eine den natürlichen Kohlesäurewässern entsprechende Beschaffenheit zu erzielen. Auch ist es oft schwierig, das optimale Druckverhältnis zwischen den zuströmenden Medien einzustellen und während des Betriebes einzuhalten, da oft geringfügige Druckschwankungen in einem der Medien zur Verschlechterung der Konzentration der Lösung führen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die obigen Mängel zu vermeiden und eine möglichst einfach herzustellende und zu bedienende Vorrichtung zu schaffen. Diese Aufgabe wird gemäss der Erfindung dadurch gelöst, dass jede der Zuflussöffnungen mit je einer Zuflusskammer in Verbindung steht, von der jeweils Kanäle derart in eine zwischen den Zuflusskammern liegende Mischkammer führen, dass die zu mischenden Medien in der Mischkammer aufeinanderprallen.
Als Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes ist eine Mischvorrichtung in der Zeichnung im Längsschnitt dargestellt.
Auf einem topfförmigen Teil 1 ist unter Zwischenlage einer Dichtung 2 ein Deckel 3 befestigt, der in der Mitte eine Bohrung 4a hat, welche eine Zuflusskammer bildet. An diese ist eine mit einem Druckmessgerät 5 versehene Leitung 7 für die Zufuhr von Wasser angeschlossen. Am unteren Ende der Leitung 7 befindet sich die Zufluss öffnung 4.
Am Umfang des Deckels befindet sich - in der Zeichnung auf der rechten Seite - eine Zufluss öffnung 8, an die eine von einer Gasflasche 9 über ein Druckminderungsventil 10 gespeiste Zuflussleitung 12 für die Zufuhr von Kohlendioxyd angeschlossen ist. Auf der anderen Seite des Deckels 3 ist an dessen Umfang eine Ausfluss öffnung 13 vorgesehen mit einer Leitung 14 zur Ableitung des Gemisches, das aus in Wasser gelöstem Kohlendioxyd und fein verteilten Kohlendioxydbläschen besteht.
Auf seiner Innenseite hat der Deckel 3 eine nach unten sich stufenartig erweiternde Ausnehmung 15, durch deren engste Stufe ein Gewindezapfen 18 eines mit zwei Flanschen 19 und 20 und einem topfförmigen Abschnitt 21 versehenen hohlen Teiles 22 ragt, der durch eine Mutter 24 im deckelförmigen Teil 3 gehalten wird. Die Flansche 19 und 20 werden mit ihren je eine Dichtung 25 tragenden Rändern gegen Schultern der Ausnehmung 15 ge presst, so dass zwischen den Flanschen eine Ringkammer 27 gebildet wird, die durch eine Bohrung 28 mit der Gaszuflussöffnung 8 verbunden ist. Oberhalb des Flansches 19 entsteht eine ringförmige Mischkammer 29, zu der von der Wasserzufluss öffnung 4 ausgehende, im Deckel 3 enthaltene Bohrungen 30 führen. Bohrungen 32 im Flansch 19 verbinden die Mischkammer 29 mit der Ringkammer 27.
Von der Mischkammer 29 führen radiale Bohrungen 33 zum Innenraum 34 des hohlen Teiles 22, der unten durch eine Platte 35 abgeschlossen ist.
Vom Innenraum 34 im topfförmigen Abschnitt 21 des Teiles 22 führen Bohrungen 37 zu einer zweiten ringförmigen Mischkammer 38, die umgrenzt wird durch den Flansch 20, den topfförmigen Abschnitt 21 des Teiles 22, einem überstehenden Rand 39 der Platte 35 und einem Abschnitt eines Rohres 40, das an einem Ansatz an der Unterseite des Deckels 3 angeschraubt ist. Bohrungen 42 im Flansch 20 verbinden die Kammer 27 mit der Mischkammer 38. Diese Bohrungen verlaufen gleichachsig zu den Bohrungen 30 und 32.
Der überstehende Rand der Platte 35 enthält Bohrungen 43, die zusätzlich zu dem zwischen dem Rand 39 und dem Rohr 40 vorhandenen Spalt den Durchfluss zu einem Raum 44 freigeben. Dieser ist mit scharfkantigem Splitt gefüllt. Das Rohr 40 reicht bis nahe an den Boden des topfförmigen Teiles 1, so dass der hier vorhandene Zwischenraum einen Durchgang 45 freilässt. Der zwischen dem topfförmigen Teil 1 und dem Rohr 4 vorhandene Ringraum 46 ist etwa bis zur Höhe des Deckels 3 ebenfalls mit scharfkantigem Splitt gefüllt und oben durch einen am Rohr 40 befestigten und mit Bohrungen 46 versehenen Ring 47 abgedeckt. Oberhalb dem Ring 47 bleibt ein Ringkanal 48 frei, der durch eine Bohrung 49 im Deckel 3 mit der Ausfluss öffnung 13 verbunden ist.
Die Mischvorrichtung wirkt wie folgt:
Der Druck des durch die Leitung 7 zufliessenden Wassers ist am Druckmesser 5 ablesbar. Er richtet sich in der Regel nach den örtlichen Verhältnissen.
Der Zuflussdruck für die Kohlensäure wird mittels des Druckminderungsventils 10 um 0,2 bis 0,5 at höher eingestellt. Der Druckunterschied zwischen dem der Mischvorrichtung zuströmenden Wasser und dem Kohlendioxyd ist dabei so zu wählen, dass das austretende Gemisch nur noch eine geringe, für den Badebetrieb unschädliche Menge an freiem Kohlendioxyd enthält.
Das Wasser fliesst aus der Zuflusskammer 4a durch die Bohrungen 30 in die Mischkammer 29 und die Kohlensäure aus der Zuflusskammer 27 durch die Bohrungen 32 ebenfalls in die Mischkammer 29. Dort prallen diese Medien mit einer Geschwindigkeit aufeinander, die der Summe der Zuflussgeschwindigkeiten entspricht. Hierdurch ergibt sich eine gute Aufnahme von Kohlendioxyd im Wasser. Das Gemisch aus der Lösung und dem überschüssigen Kohlendioxyd strömt nun über die Querbohrungen 33, den Innenraum 34 und die Bohrungen 37 in die zweite Mischkammer 38, wo es mit dem durch die Bohrungen 42 aus der Kammer 27 austretenden Kohlendioxyd zusammenprallt.
Dadurch wird die Konzentration der Lösung erhöht.
Von der zweiten Mischkammer strömt nun das Gemisch durch die mit scharfkantigem Splitt gefüllten Räume 44 und 46 zur Ausflussöffnung 13. Auf diesem Weg löst sich noch eine zusätzliche Menge von freiem Kohlendioxyd im Wasser. Die wesentlichen Lösungsvorgänge spielen sich jedoch in den beiden Mischkammern ab.
Device for mixing flowable media
The invention relates to a device for mixing flowable media (liquids and gases), in particular for producing carbonated water for medical baths, with a mixing container which has an inlet opening for each of the media and an outlet opening for the mixture. In known devices, in order to achieve the most concentrated solution possible, the idea was to distribute the media in a mixing container as finely as possible, spray a liquid medium, for example, and mix it intimately by multiple deflections. These known devices therefore consist of fine sieves connected in series or of mixing cylinders filled with sharp-edged grit.
Furthermore, devices are known which make use of the property of liquid media to dissolve more gas at higher pressure than at lower pressure, and in which therefore the contents of the mixing container are pressurized by a pump or the like.
These known devices are usually very extensive and require considerable effort in the system and in operation. In addition, the concentration of the solution achieved in this way is not sufficient to achieve a consistency corresponding to that of natural carbonic acid waters, in particular in the production of carbonated water. It is also often difficult to set the optimum pressure ratio between the inflowing media and to maintain it during operation, since slight pressure fluctuations in one of the media often lead to a deterioration in the concentration of the solution.
The object of the present invention is to avoid the above deficiencies and to create a device that is as simple as possible to manufacture and operate. This object is achieved according to the invention in that each of the inflow openings is connected to an inflow chamber, from which channels lead into a mixing chamber located between the inflow chambers in such a way that the media to be mixed collide in the mixing chamber.
As an embodiment of the subject matter of the invention, a mixing device is shown in the drawing in longitudinal section.
On a cup-shaped part 1, a cover 3 is attached with the interposition of a seal 2, which has a bore 4a in the middle, which forms an inflow chamber. A line 7, which is provided with a pressure measuring device 5, is connected to this for the supply of water. The inflow opening 4 is located at the lower end of the line 7.
On the circumference of the lid is - in the drawing on the right side - an inflow opening 8, to which an inflow line 12 fed by a gas cylinder 9 via a pressure reducing valve 10 is connected for the supply of carbon dioxide. On the other side of the lid 3, an outflow opening 13 is provided on its circumference with a line 14 for discharging the mixture, which consists of carbon dioxide dissolved in water and finely divided carbon dioxide bubbles.
On its inside, the cover 3 has a recess 15 which widens step-wise downwards, through the narrowest step of which a threaded pin 18 of a hollow part 22 provided with two flanges 19 and 20 and a cup-shaped section 21 protrudes, which is secured by a nut 24 in the cover-shaped part 3 is held. The flanges 19 and 20 are pressed against shoulders of the recess 15 with their edges each carrying a seal 25, so that an annular chamber 27 is formed between the flanges, which is connected to the gas inlet opening 8 through a bore 28. Above the flange 19, an annular mixing chamber 29 is created, to which bores 30 that originate from the water inlet opening 4 and are contained in the cover 3 lead. Bores 32 in the flange 19 connect the mixing chamber 29 to the annular chamber 27.
Radial bores 33 lead from the mixing chamber 29 to the interior 34 of the hollow part 22, which is closed at the bottom by a plate 35.
Bores 37 lead from the interior space 34 in the cup-shaped section 21 of the part 22 to a second annular mixing chamber 38, which is delimited by the flange 20, the cup-shaped section 21 of the part 22, a protruding edge 39 of the plate 35 and a section of a tube 40, which is screwed to an approach on the underside of the cover 3. Bores 42 in the flange 20 connect the chamber 27 to the mixing chamber 38. These bores run coaxially with the bores 30 and 32.
The protruding edge of the plate 35 contains bores 43 which, in addition to the gap existing between the edge 39 and the pipe 40, enable the flow to a space 44. This is filled with sharp-edged grit. The tube 40 extends close to the bottom of the cup-shaped part 1, so that the space present here leaves a passage 45 free. The annular space 46 present between the cup-shaped part 1 and the tube 4 is also filled with sharp-edged grit approximately up to the level of the cover 3 and covered at the top by a ring 47 attached to the tube 40 and provided with bores 46. An annular channel 48 remains free above the ring 47 and is connected to the outflow opening 13 through a bore 49 in the cover 3.
The mixing device works as follows:
The pressure of the water flowing in through the line 7 can be read on the pressure gauge 5. It is usually based on local conditions.
The inflow pressure for the carbonic acid is set higher by 0.2 to 0.5 atm by means of the pressure reducing valve 10. The pressure difference between the water flowing into the mixing device and the carbon dioxide should be selected so that the emerging mixture only contains a small amount of free carbon dioxide that is harmless for bathing.
The water flows from the inflow chamber 4a through the bores 30 into the mixing chamber 29 and the carbon dioxide from the inflow chamber 27 through the bores 32 also into the mixing chamber 29. There, these media collide with each other at a speed that corresponds to the sum of the inflow speeds. This results in a good absorption of carbon dioxide in the water. The mixture of the solution and the excess carbon dioxide then flows through the transverse bores 33, the interior 34 and the bores 37 into the second mixing chamber 38, where it collides with the carbon dioxide emerging from the chamber 27 through the bores 42.
This increases the concentration of the solution.
From the second mixing chamber the mixture now flows through the spaces 44 and 46 filled with sharp-edged chippings to the outflow opening 13. In this way an additional amount of free carbon dioxide dissolves in the water. However, the essential solution processes take place in the two mixing chambers.