DD220506A5 - Mischvorrichtung zur kontinuierlichen vermischung von mindestens zwei fluessigkeiten, insbesondere fuer spruehfluessigkeit-zubereitungsmaschinen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Mischvorrichtung zur kontinuierlichen Vermischung von wenigstens zwei Fluessigkeiten, insbesondere fuer Spruehfluessigkeit-Zubereitungsmaschinen, welche Mischvorrichtung eine der Anzahl der zu vermischenden Fluessigkeiten entsprechende Anzahl von Zuleitungen, eine das Mischungsverhaeltnis regelnde Einheit und einen in eine gemeinsame Abflussleitung uebergehenden Mischraum aufweist. Die erfindungsgemaesse Mischvorrichtung soll nunmehr erreichen, dass trotz bedeutender Aenderungen der Arbeitsbedingungen stets das Mischungsverhaeltnis auf dem gleichen Wert gehalten werden kann. Als Loesung ist hierzu vorgesehen, dass in die Zuleitungen (1) unmittelbar vor der das Mischungsverhaeltnis regelnden Einheit (2) eine die Druckdifferenz der einzelnen Fluessigkeiten paarweise fuehlende Vorrichtung und eine mit dieser zusammenarbeitende, die Druecke auf den gleichen Wert einstellende Einheit eingebaut sind. Fig. 1

Description

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Mischvorrichtung zur kontinuierlichen Vermischung von mindestens zwei Flüssigkeiten

Anwendmip:ag;ebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Mischvorrichtung zur kontinuierlichen Vermischung von mindestens zwei₉ über Rohrleitungen geförderten Flüssigkeiten in einem einstellbaren Mischungsverhältnis, welche Mischvorrichtung zwi- ^N sehen breiten Grenzen unabhängig von der Menge und dem Druck der strömenden Flüssigkeiten sowie vom Druck des Gemisches eine genaue Einhaltung des im voraus eingestellten Mischungsverhältnisses gewährleistet« Die erfindungsgemäße Mischvorrichtung kann in erster Linie bei SprühflÜssigkeit-Zubereitungsmaschinen zur Anwendung kommen, sie kann aber auch auf anderen Gebieten (z_e B, in der chemischen Industrie) vorteilhaft eingesetzt werden»

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Zur Vermischung von verschiedenen Flüssigkeiten, insbesondere dann, wenn diese Flüssigkeiten in einem vorbestimmten Mischungsverhältnis miteinander¹ vermischt werden sollen, werden im allgemeinen Mischbehälter verwendet, wo die Zuführung nach Gewicht oder Volumen erfolgt« Wach einer anderen bekannten Methode werden zur Vermischung von Flüssigkeiten Pufferbehälter verwendet, wobei die einseinen Flüssigkeiten über mit Niveauschalter versehene Pufferbehälter in ein© nach dem Volumen-Prinzip arbeitende Mischvorrichtung gelangen, unter zeitabhängiger Zuführung oder bei einer Mengenregelung mit Hilfe von Drosseln, Die Aufgabe der mit Niveausehalter versehenen Pufferbehäl-

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ter besteht in diesem Fall in der Stabilisierung des Druckes von der Zufuhr» oder Mischvorrichtung« Die ¥er·» mischung oder die Zuführung erfolgt hier beim freien Ausfluß und die Rohrleitung hat in jedem Zweig die gleiche Länge, wodurch jede Flüssigkeit immer durch den gleichen Druckunterschied zum Strömen gezwungen wird, wodurch die Durchflußmeng© bei einer gegebenen Einstellung immer die gleiche ist_e

Auf den mobilen Spriihflüsaigkeit-Zubereitungsmaschinen gibt es wegen der relativen Kompliziertheit des Systeme keine Möglichkeit zur Unterbringung von Pufferbehälter^, wodurch aus diesem Grunde in der Praxis zweiander© Mischungssysteme verbreitet sind«, In dem einen System wird» wie es auch in der chemischen Industrie üblich ist, ein Mischbehälter verwendet* Das Wesen dieses Systems besteht darin, daß in einen großen Mischbehälter Wasser bestimmten Yolumens hineingepumpt wird und diesem eine konzentrierte Sprühmittellösung bekannter Konzentration, die sogenannte Stammlösung zugegeben wird, ebenfalls in einer im voraus bestimmten Menge« Danach wird das Flüssigkeitsgemisch im Mischbehälter durch Zirkulation homogenisiert und mit Hilfe einer Sprühflüssigkeitspump© in eine Sprühmaschine umgeschlaucht· Dieses System hat den TorteU₉ daß die Konzentration der Sprühflüssigkeit genau eingestellt werden kann, sein Hachteil besteht dagegen darin, daß es einen großen Mischbehälter benötigt und außerdem zur Verhinderung von Ablagerungen eine große Menge von Sprühflüssigkeit kontinuierlich in Umlauf gehalten werden soll, sowie weiterhin in dieser Weise die Sprühflüssigkeit-Zubereitungsmaschine nur periodisch betrieben werden kann, weil bei der Entleerung des Mischbehälters der ganze Zyklus wiederholt werden muß. Während dieser Zeit fällt die Bedienung der Sprühmaschinen zwangsläufig aus«

In Weiterentwicklung des obigen Systems entstanden die mit kontinuierlicher Mischvorrichtung versehenen Sprühfmasigkeit-Zubereitungömaachinen, Auf diesen Maschinen ist ein Stammlösungsbehälter und ein Wasserbehälter angeordnet, aus welchem die Stammlösung und das reine Wasser durch je eine Pumpe zu einem mit Drosseln versehenen Mischkopf gefördert werden« In dem Mischraum herrscht der gleiche Druck bezüglich beider Flüssigkeiten» Die Menge der durch die Drossel hlndurchströmenden Fluss igkeit steht in enger Verbindung mit dem an diesen auftretenden Druckabfall· Diese Menge - und damit auch das Mischungsverhältnis · kann also dadurch stabilisiert werden, daß der Druckabfall an beiden Drosseln in jedem Fall auf dem gleichen Wert gehalten wird« Davon ausgehend wurde vor dem'Mischkopf in jeden Rohrzweig je ein Druckbegrenzungsventil eingebaut» die auf den gleichen Wert eingestellt sind«, Das System funktioniert solange einwandfrei, wie die Pumpen mit einem Druck arbeiten können, der größer als der eingestellte Grenzdruck ist» Wenn aber dieses Gleicgewicht (z· B_e wegen des freien Ausflusses oder des kleinen Gegendruckes, bzw· wegen einer bedeutenden Veränderung des abgegebenen Menge) nicht mehr besteht, dann wird der Druck in dem einen Flüssigkeitszweig kleiner als der Grenzdruck und das tatsächliche Mischungverhältnis weicht von dem eingestellten Wert ab» Die Vermischung ist in dieser Weise mit ßnergieverlusten verbunden, da eine wichtige Voraussetzung für das richtige Arbeiten dieser Vorrichtung darin besteht, daß ein Teil der unter Druck stehenden Flüssigkeit aus dem Druckbegrenzungsventil in ihren eignen Behälter zurückströmt» Nachdem eine Voraussetzung der richtigen Funktion des Druckbegrenzungs-

ventils darin besteht, daß jede Flüssigkeit mit Überdruck in die Mischvorrichtung ankommt, sind deshalb so viele Pumpen notwendig, wie Flüssigkeiten miteinander vermischt werden sollen» Bin weiteres Problem besteht darin, daß sieh die ausgegebene Menge und der Gegendruck während des praktischen Einsatzes der Sprühflüssigkeit-Zubereitungsraaschinen zwischen sehr breiten Grenzen verändern (z. B₆ erfolgt die Auffüllung eines Hubschraubers bei einem Gegendruck von 150 kPa, mit Hilfe eines 50 m langen Schlauchesj während die Auffüllung einer Ackerfeldsprühmaschine ohne Gegendruck, mit Hilfe eines 5 m langen Schlauches erfolgt)·

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist die Bereitstellung einer wirtschaftlich einsetzbaren und hohe Gebrauchswerteigenschaften aufweisenden Mischvorrichtung zur kontinuierlichen Vermischung von mindestens zwei Flüssigkeiten,

Darlegung dee Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Mischvorrichtung zur kontinuierlichen Vermischung von mindestens zwei Flüssigkeiten zu schaffen, die trotz bedeutender Änderungen der Arbeitsbedingungen stets das Mischungsverhältnis auf dem gleichen Wert hält«

Zur Grundlage der Erfindung liegt die Erkenntnis, daß die gestellte Aufgabe nur dann gelöst werden kann, wenn der Druck in den einzelnen Flüssigkeitszweigen von dem Mischkopf nicht auf einem bestimmten Wert festgehalten wird, d» h· auf einen bestimmten Druckwert beschränkt wird, sondern immer auf einem den Druckabfällen an den Drosseln der das Mischungsverhältnis regelnden Einheit entsprechendem Wert durch Kreuzregelung stabilisiert wird,

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welche Druckabfälle durch die an diesen Drosseln gerade durchströmenden Fliiasigkeitsmengen hervorgerufen werden»

Die gestellte Aufgabe wird also erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in die Zuleitungen der einzelnen Flüssigkeiten unmittelbar vor der das Mischungsverhältnis regelnden Einheit eine die Druckdifferenz der einzelnen Flüssigkeiten paarweise fühlende Vorrichtung und eine mit dieser zusammenarbeitende, die Drücke auf den gleichen Wert einstellende Einheit eingebaut sind«.

Erfindungsgemäß ist es zweckmäßig, wenn die Druckdifferenz zwischen den Flüssigkeiten der einzelnen Zuleitungen fühlende Vorrichtung aus wenigstens einer elastischen Membrane und einer die Membranenbewegung entsprechend der Drücke auf den gleichen Wert einstellenden und übertragenden Einheit besteht,

lach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist die die Membranenbewegung übertragende Einheit zwischen der Membrane und der die Drücke auf den gleichen Wert einstellenden Einheit ein eine Zwangsverbindung bildendes Gestänge«

Vorteilhafterweise ist die die Membranenbewegung übertragende Einheit ein aus Mikroschaltern und einem elektro-pneumatlachen Magnetvent il bestehender elektro-pneumatischer Verstärker»

Ea ist erfindungsgemäß auch möglich,.daß die die Membranenbewegung übertragende Einheit ein durch die Flüssigkeitsdrücke direkt gesteuertes Wegeventil ist*

Zweckmäßigerweise besteht die die Drücke auf den gleichen Wert einstellende Einholt aus in den Zuleitungen einzeln

eingebauten Drosselventilen, gegebenenfalls aus pneumatisch betätigten Drosselventilen»

Ausführungabeisßiel

Die Erfindung soll nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert werden» In der zugehörigen Zeichnung zeigen«

Pig· 1: den Querschnitt einer erfindungsgemäßen Mischvorrichtung, mit einer mechanischen Einheit zur Übertragung der Membranenbewegung,

Pig« 2» den schematischen Querschnitt einer anderen erfindungsgemäßen Mischvorrichtung, mit einer elektro-pneumatischen Einheit zur Übertragung ->.' der Membranenbewegung, .

Fig. 3i das Blockschema der Mischvorrichtung nach Fig. 2,

Fig. 4: das Blockschema einer weiteren erfindungsgemäßen Mischvorrichtung, mit einem Wegeventil zur Obertrag ung der Membranenbewegunge

Die erfindungsgemäße Vorrichtung in Fig« 1 dient zur kontinuierlichen Vermischung von zwei Flüssigkeiten in einem bestimmten Mischungsverhältnis· Dementsprechend weist die Vorrichtung zwei Zuleitungen 1, eine in diese eingebaute, in Form von Drosselventilen ausgebildete, das Miθchungsverhältnis regelnde Einheit 2 sowie einen in eine gemeinsame Abflußleitung 3 Übergehenden Misch-

raum 4 auf» Üblicherweise wird derjenige Abschnitt der * Mischvorrichtung, der die das Mischungsverhältnis regelnde Einheit 2 und den Mischraum beinhaltet, als Mischkopf bezeichnet· Wie in Fig» 1 dargestellt, sind die beiden Zuleitungen 1 unmittelbar vor dem Mischkopf₈ genauer gesagt₉ vor der das Mischungsverhältnis regelnden Einheit 2 kursgeschlosaen und zwischen den beiden Zuleitungen 1 eine elastische Membrane 5 eingebaut ist« Die Membrane 5 steht Über ein Gestänge 6 in einer Zwangsverbindung mit je einem Drosselventil 7» die in den-einzeln sien ZuIe itungen 1 eingebaut s ind und be tat igt diese in entgegengesetztem Sinne zueinander»

Die Arbeitsweise der erfindungagemäßen Mischvorrichtung ist die folgender j

Die zu vermischenden Flüssigkeiten gelangen aus den Zuleitungen 1 über die Drosselventile 7 auf die beiden Seiten der Membran© 5· Falls der Druck unterhalb der

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Membrane 5 größer ist ale oberhalb dieser, bewegt sich die Membran® 5 infolge der Druckdifferenz nach oben und verstellt Über das Gestänge 6 das obere Drosselventil 7 in öffnendem und das untere Drosselventil 7 in schließendem Sinne» Infolge dieser Verstellung nimmt der Druckabfall der über das obere Droaselvent11 7 durchströmenden Flüssigkeit ab, und der Druckabfall der Flüssigkeit am unteren Drosselventil 7 nimmt zu, bis die Drücke oberhalb und unterhalb der Membrane 5 ausgeglichen werden* Falls der Druck oberhalb und unterhalb der Membrane 5 gleich, ist₉ entsteht der gleiche Druckabfall an dem oberen und dem unteren Drosselventil der das Mischungsverhältnia regelnden Einheit 2 gegenüber dem Mischraum 4, wodurch

das eingestellte Verhältnis der durchstrottenden Flüssigice it Beengen ebenfalls gleich bleibt« Falls die Druckdifferenz in entgegengesetztem Sinne wirkt, dann arbeitet die Vorrichtung sinngemäß umgekehrt, also die Membrane 5 bewegt sich (wölbt sich) nach unten/ derWiderstand des Drosselventils ? der oberen Zuleitung 1 nimmt zu, gleich«* zeitig nimmt der Widerstand des unteren Drosselventile 7 abe Die Mischvorrichtung arbeitet genauso» wenn die Druck» differenz zwischen den beiden Seiten der Membrane 5 während des Betriebes auftritt·

In den Pig, 2 und 3 ist die elektropneumat Ische Varianteder erfindungsgemäßen Mischvorrichtung dargestellt· Diese Mischvorrichtung hat eigentlich das gleiche Arbeitsprinzip, wie die AusfUhrungsform nach Fig« 1_y aber hier wird die Membranenbewegung durch einen elektro-pneumatIschen Verstärker auf pneumatisch betätigte Drosselventile 11 Übertragen, die bei dieser Ausführungaform die den gleichen Druck einstellende Einheit bilden· Der elektropneumatisch· Verstärker wird dabei aus Mikroschaltern 8 und einem an eine Speiseluftquelle angeschlossenen elektropneumatIschen Magnetventil 10 gebildet·

Wenn sich bei dieser Mischvorrichtung die obere Membrane 5 nach unten verschiebt, drückt sie auf den oberen Mikroschalter 8, dieser schließt den Stromkreis der einen Brregerspule des Magnetventils 10, wodurch dor versetzte Schieber des Magnetventils 10 Preßluft aus der Speiseluft quelle 9 in das untere pneumatische Drosselventil 11 hineinläßt» Durch das entsprechende Verhältnis der zu- und abgeführten IiUft und durch die entsprechende Dimensionierung der pneumatischen Drosselventile 11 kann erreicht werden, daß die iuftabfUhrung nur dann die Verstellung des oberen pneumatischen Drosselventils 11 in Schließrichtung bewirkt, wenn das untere pneumatische

Drosselventil 11'.schon ganz offen, ist (b^!@i .eiitgegenge-,.-, .-.'· setrter Betätigung 'erfolgt das' alles; sinngemäß, umgekehrt)·

Di© ia FIg₉ 4 dargestellt© pneumatische Variante d©r er« f'indungsgemäßen Mischvorrichtung unterscheidet sich von d.er.-eiektropneumatischen Ausfiihrungsform darin, daß der in-den ^;beiden Zuleitungen 1 herrschend© Flüssigkeitsdruck über die Membranen 5 unmittelbar auf .ein mit den pneuma- '. tischen Drosselventilen 11 in Verbindung stehendes Wegeventil 12 wirkt« Falls der Druck in der oberen Zuleitung 1 größer .ist, als in der unteren Zuleitung 1, wird der Schieber des Wegeventils 12 nach unten verschob®a,j läßt die Preßluft in das untere pneumatisch® Drossel·» ventil 11 hinein^ so daß dieses geöffnet wira» gleichzeitig .wird Luft aus dem oberen pneumatischen Drosselventil 11 herausgelassen» Die Vorrichtung funktioniert im Weitaren sinngemäß in· gleicher Weise, wie die ele'ktropneumatIsche

Die erfindungagemäß'e·Mischvorrichtung kann natürlich auch nur Vermischung von mehr als zwei flüssigkeiten ausgelegt .': .: werdea« In diesem fall sollen die. Zuleitungen paarweis© .' '· " . mit Druckdifferenz fühlenden Vorrichtungen und den glei» ch@n Brück einstellenden !Einheiten versehen werden«

^;D"i@ wichtigsten Vorteile der erfindungsgemäßen ffiischvor-

/.·..- , rieht dag sind'die folgendeng .· . ' ' ^:

a) gegenüber einem Mischungasystem mit J?ufferbehälterns

.'<- die Vermischung kann unter Druck erfolgen, also · ':. '.' kelae weitere Puiape_; ist zur Weiterleitung der ElUssig-, ^:-'. · " lce.lt notwendig^ ; . . ' .'.· ^: " ^:- '· '

-die urafangreichen Pufferbehälter und der Mischbehälter entfallen,

b) ·» gegenüber einem Mischlings sy st em mit Mis chb ehält er s Λ·« der große Mischbehälter fällt weg₉

«der Betrieb der Spriihflüasigkeit-Zubereitungeßiaachine ist (bei der Anwendung von zwei Stamralösungsbehältern, deren Volumen 1/10 dea Mischbehälters beträgt) nicht , periodisch, sondern kontinuierlich»

- zur Verhinderung von Ablagerungen von featen Körnern (aua Suspensionen, Dispersionen) wird eine wesentlich geringere ELiissigkeitsmenge umgewälzt und gemischt,

c) » gegenüber einem kontinuierlichen Mischungssystem mit

Drückbegrenaungsventilen«

» das Mischungsverhältnis bleibt trotz bedeutender Änderungen der Arbeitsbedingungen (ausgegebene Menge, Gegendruck usw») immer gleich/

«die erfindungsgemäße Mischvorrichtung kann an beliebiger Stelle in die Zuleitungen eingebaut werden,

' - der Bnergieverlust der Mischungsregelung ist gerin-

Claims (7)

1« Mischvorrichtung zur kontinuierlichen Vermischung vonmindestens zwei Flüssigkeiten, insbesondere fiir Sprühfliissigkeit^Zubereitungsmaschinenj welche Mischvorrichtung eine der Anzahl der zu vermischenden Flüssigkeiten entsprechende Anzahl von Zuleitungen, eine das Mischungsverhältnis regelnde Einheit und einen in eine gemeinsame Abflußleitung Übergehenden Mischraum aufweist, gekennzeichnet dadurch^ daß in die Zuleitungen (1) unmittelbar vor der das Mischungsverhältnis regelnden Einheit (2) eine die Druckdifferenz der einzelnen Flüssigkeiten paarweise fühlende Vorrichtung und eine mit dieser in Wirkverbindung stehende₉ die Drücke auf den gleichen Wert einstellende Einheit eingebaut sind«

;'2# Mischvorrichtung nach Punkt 1₉ gekennzeichnet dadurch, daß die die Druckdifferenz zwischen den Flüssigkeiten der einzelnen Zuleitungen (1) fühlende Vorrichtung aus wenigstens einer elastischen Membrane (5) und einer die Membranenbewegung entsprechend der Drücke auf den gleichen tert einstellenden und übertragenden Einheit besteht·

3« Mischvorrichtung nach Punkt 2, gekennzeichnet dadurch, daß die die Membranenbewegung übertragende Einheit zwischen der Membrane (5) und der die Drück© auf den gleichen lert einstellenden Einheit ein eine Zwangsverbindung bildendes Gestände (6) ist·

4* Mischvorrichtung nach Punkt 2, gekennzeichnet dadurch^ daß die die Membranenbewegung übertragende Einheit ein aus Mikroschaltern (8) und einem elektro-pneumatlachen Magnetventil (10) bestehender elektropneumatiseher Verstärker ist»

5, Mischvorrichtung nach Punkt 2, gekennzeichnet dadurch» daß die die Membranenbewegung Übertragende Einheit ein durch die Flüssigkeitsdrücke direkt gesteuertes Wegeventil (12) ist.

6, Mischvorrichtung nach einem der Punkte 1 bis 5» gekennzeichnet dadurch^ daß die die Drücke auf den gleichen Wert einstellende Einheit aus in den Zuleitungen (1) einzeln eingebauten Drosselventilen

:.;· (7; 11) besteht·

7· Mischvorrichtung nach einem der Punkte 3 bis 6, gekennzeichnet dadurch» daß sie pneumatisch betätigte Drosselventile (11) aufweist«

Hierzu 2 Seiten Zeichnungen