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Die Erfindung betrifft einen Mischer. Ferner betrifft die Erfindung eine Wellenbaugruppe für einen derartigen Mischer.
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Unter einem Mischer wird dabei eine Vorrichtung verstanden, mit der aus mindestens zwei getrennt vorliegenden Ausgangsstoffen ein Gemisch, Gemenge oder unter bestimmten Bedingungen ein neuer Stoff gebildet werden kann. Es kann auch in Stoff sein, dessen Strucktur und/oder Konsistenz durch den Mischer verändert.
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Es sind Mischer bekannt, die einen in einem Rohrabschnitt angeordneten Wellenbaugruppen mit einer drehbar gelagerten Welle, die von einem Antrieb in eine Drehbewegung versetzt werden. Durch einen Einlass fördert eine Pumpe das zu mischende Medium mit den beiden Ausgangsstoffen in dem Rohrabschnitt. An der Welle sind drehfest Mischelemente befestigt, die abschnittsweise eine Gegenströmung in dem Rohrabschnitt bewirken. Die Gegenströmung ist entgegengesetzt zu der von der Pumpe aufgeprägten Förderrichtung in dem Rohrabschnitt. So entstehen eine Mischung bewirkende Verwirbelungen und zugleich wird die Verweilzeit des Mediums in dem Rohrabschnitt verlängert, was eine Durchmischung bewirkt.
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Jedoch arbeiten die Mischelemente durch das Erzeugen der Gegenströmung der die Förderrichtung aufprägenden Pumpe entgegen. Mit anderen Worten, durch die Mischelemente geht Pumpleistung verloren.
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Es ist daher Aufgabe der Erfindung, hier Abhilfe zu schaffen.
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Die Aufgabe wird gelöst durch einen Mischer mit einer Wellenbaugruppe, mit einer drehbar gelagerten Welle, mit zumindest einem drehfest mit der Welle verbundenen Mischelement zum Mischen eines Mediums durch Erzeugen einer abschnittsweisen Gegenströmung entgegen einer Strömung in einer Förderrichtung, und mit zumindest einem drehfest mit der Welle verbundenen Förderelement zum Fördern des Mediums, wobei das Förderelement in Förderrichtung des Mediums dem Mischelement nachgeschaltet angeordnet ist. So wird durch das nachgeschaltete Förderelement dem nun durchmischten Medium wieder kinetische Energie zugeführt, um den Verlust an Pumpleistung durch die Mischelemente zumindest wieder teilweise zu kompensieren.
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Dabei ist vorzugsweise vorgesehen, dass im Bereich des Mischelements das Medium in axialer Richtung der Welle förderbar ist und im Bereich des Förderelements das Medium radial auswärts in Bezug zu der Welle förderbar ist. Mit anderen Worten, dass Medium erfährt eine Förderrichtungsumlenkung um 90°. So kann ein besonders wenig Bauraum in Anspruch nehmender Mischer bereitgestellt werden.
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Es ist ferner vorzugsweise vorgesehen, dass das Förderelement als Radialpumpenrad ausgebildet ist. So kann ein besonders hoher Förderdruck erreicht werden.
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Des Weiteren ist vorzugsweise vorgesehen, dass das Förderelement einen ersten plattenförmigen Abschnitt und einen zweiten plattenförmigen Abschnitt aufweist, wobei der erste plattenförmige Abschnitt und der zweite plattenförmige Abschnitt unterschiedliche flächige Erstreckungsrichtungen aufweisend angeordnet sind. So kann das Förderelement einen besonders einfachen Aufbau aufweisen. Unter unterschiedlichen flächigen Erstreckungsrichtungen wird dabei verstanden, dass die jeweiligen Normalvektoren der beiden plattenförmigen Abschnitte unterschiedlich sind, d.h. nicht zusammenfallen.
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Dabei ist vorzugsweise vorgesehen, dass das Förderelement strömungsprofilfrei ausgebildet ist. Unter einer strömungsprofilfreien Ausbildung wird dabei verstanden, dass das Förderelement entlang seiner Längsachse spiegelsymmetrisch ausgebildet ist, d.h. die Skelettlinie ist gerade. Ferner weist das Förderelement keine konkaven Konturen bzw. Hohlwölbungen auf. Mit anderen Worten, das Förderelement ist derart ausgebildet, dass ein das Förderelement umströmendes Medium zu keiner Druckdifferenz zwischen einer Oberseite und einer Unterseite des Förderelements führt. So kann das Förderelement besonders einfach ausgebildet sein und ist zugleich für verschiedene Medien universal einsetzbar.
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Ferner ist vorzugsweise vorgesehen, dass das Mischelement eine plattenförmige Grundform aufweist. So kann das Mischelement ebenfalls einen besonders einfachen Aufbau aufweisen.
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Des Weiteren ist vorzugsweise vorgesehen, dass das Mischelement ebenfalls strömungsprofilfrei ausgebildet ist. So kann das Mischelement besonders einfach ausgebildet sein und ist zugleich für verschiedene Medien universal einsetzbar.
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Es ist ferner vorzugsweise vorgesehen, dass dem Mischer das Medium in axialer Richtung der Welle zuführbar ist. So kann ein Mischer mit einem besonders einfachen Aufbau bereitgestellt werden.
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Schließlich ist vorzugsweise vorgesehen, dass ein Antrieb zum Antrieb mit der Welle drehmomentübertragend verbunden ist. Der Antrieb kann z.B. ein Elektromotor sein. Somit bildet der Mischer eine komplette Baugruppe.
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Ferner gehört zur Erfindung eine Wellenbaugruppe für einen derartigen Mischer.
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Es wird nun die Erfindung anhand einer Zeichnung erläutert. Es zeigen die Figuren:
- 1 einen Mischer in schematischer Darstellung,
- 2 den in 1 gezeigten Mischer in einer schematischen Teilschnittdarstellung,
- 3 eine Mischerbaugruppe des in 1 gezeigten Mischers in perspektivischer Darstellung,
- 4 die in 3 gezeigte Mischerbaugruppe in einer Seitenansicht,
- 5 eine schematische Schnittdarstellung entlang der Linie B - B in 1,
- 6 eine schematische Schnittdarstellung entlang der Linie C - C in 2,
- 7 eine schematische Schnittdarstellung entlang der Linie E - E in 2,
- 8 eine schematische Schnittdarstellung entlang der Linie C - C in 4, und
- 9 eine schematische Schnittdarstellung entlang der Linie D - D in 4.
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Es wird zunächst auf die 1 und 2 Bezug genommen.
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Dargestellt ist ein Mischer 2 zum Mischen mindestens zwei getrennt vorliegender Ausgangsstoffe zu einem Gemisch, Gemenge oder Stoff, z.B. in der Abwasserbehandlung oder der Nahrungsmittelindustrie.
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Die Ausgangsstoffe können flüssig, gasförmig oder pastös vorliegen.
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Von den Komponenten des Mischers 2 sind eine Wellenbaugruppe 4 mit einer Welle 6, ein Antrieb 16 und ein Rohrabschnitt 18 dargestellt.
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Die Wellenbaugruppe 4 ist in dem Rohrabschnitt 18 drehbar gelagert und kann vom dem Antrieb 16, z.B. einem Elektromotor, in eine Drehbewegung versetzt werden.
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Ein Medium M, das die zu mischenden Ausgangsstoffe enthält, wird im vorliegenden Ausführungsbeispiel in axialer Richtung A der Welle 6 dem Mischer 2 durch einen Einlass 20 zugeführt und verlässt den Mischer 2 als durchmischtes Medium M in radialer Richtung R in Bezug zu der Welle 6 durch einen Auslass 22. Dabei ist der Mischer 2 zum kontinuierlichen Mischen des Mediums M ausgebildet.
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Im Betrieb wird das Medium M von einer dem Mischer 2 vorgeschalteten Pumpe (nicht dargestellt) mit einem Förderdruck beaufschlagt, der das Medium M durch den Mischer 2 in Förderrichtung F von dem Einlass 20 zu dem Auslass 22 fördert.
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Es wird nun zusätzlich auf die 3 bis 9 Bezug genommen.
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Um eine Durchmischung des Mediums M zu bewirken sind an der Welle 6 in einem ersten Bereich I entlang der Erstreckungsrichtung der Welle 6 Mischelemente 8 vorgesehen.
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Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die vier Mischelemente 8 entlang der Erstreckungsrichtung der Welle 6, d.h. in axialer Richtung A, nacheinander gleichmäßig beabstandet angeordnet (siehe z.B. 6). Abweichend vom vorliegenden Ausführungsbeispiel kann die Anzahl der Mischelemente 8 auch eine andere sein. Jedes Mischelement 8 ist als Mischkranz mit im vorliegenden Ausführungsbeispiel vier Mischblättern 24 ausgebildet (siehe z.B. 3 und 4). Die Mischblätter 24 sind entlang der Umfangsrichtung der Welle 6 gleichmäßig beabstandet angeordnet (siehe z.B. 6). Dabei sind im vorliegenden Ausführungsbeispiel der erste und der dritte Mischkranz winkelversetzt um 45° zu dem zweiten und vierten Mischkranz angeordnet (siehe z.B. 7).
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Des Weiteren weisen die Mischblätter 24 der Mischelemente 8 im vorliegenden Ausführungsbeispiel jeweils eine plattenförmige Grundform auf und sind strömungsprofilfrei ausgebildet.
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Durch die Anordnung der Mischblätter 24 unter einem Winkel von 45° im vorliegenden Ausführungsbeispiel und der Drehrichtung D im Uhrzeigersinn bewirken die Mischblätter 24 eine abschnittsweise Gegenströmung entgegen einer Strömung in der Förderrichtung F. So entstehen eine Mischung bewirkende Verwirbelungen und zugleich wird die Verweilzeit des Mediums M in dem Rohrabschnitt 18 verlängert, was eine Durchmischung des Mediums M bewirkt.
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Um die Mischwirkung zu verbessern können zusätzlich im ersten Abschnitt I im Rohrabschnitt 18 ortsfeste Umlenk- oder Leitelemente (nicht dargestellt) vorgesehen sein, die mit den Mischelementen 8 hierzu zusammenwirkend ausgebildet sind.
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Jedoch arbeiten die Mischelemente 8 durch das Erzeugen der Gegenströmung der die Förderrichtung F aufprägenden Pumpe entgegen. Mit anderen Worten, durch die Mischelemente 8 geht Pumpleistung verloren.
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Daher ist in einem zweiten Abschnitt II in Förderrichtung F hinter dem ersten Abschnitt I mit dem Mischelementen 8 ein Förderelement 10 vorgesehen, dass ebenfalls mit der Welle 6 drehfest verbunden ist.
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Das Förderelement 10 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel als Radialpumpenrad ausgebildet. So wird im ersten Bereich I das Medium M in axialer Richtung A der Welle 6 gefördert und im zweiten Bereich II wird das Medium M radial auswärts in Bezug zu der Welle 6 gefördert.
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Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Förderelement 10 strömungsprofilfrei ausgebildet. Ferner weist das Förderelement 10 im vorliegenden Ausführungsbeispiel vier gleichmäßig um die Umfangsrichtung der Welle 6 beabstandet angeordnete Blattbaugruppen 26 auf (siehe 5).
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Jede der Blattbaugruppen 26 weist je einen ersten plattenförmigen Abschnitt 12 und einen zweiten plattenförmigen Abschnitt 14 auf. Dabei sind der erste plattenförmige Abschnitt 12 und der zweite plattenförmige Abschnitt 14 unterschiedliche flächige Erstreckungsrichtungen aufweisend angeordnet (siehe z.B. 8). Mit anderen Worten, die jeweiligen Normalvektoren der beiden plattenförmigen Abschnitte 12, 14 sind unterschiedlich, d.h. sie fallen nicht zusammen. Somit weisen die Blattbaugruppen 26 je einen Knick auf, sodass der jeweilige zweite plattenförmige Abschnitt entgegen der Drehrichtung D gegenüber dem jeweiligen ersten plattenförmigen Abschnitt 12 abgeknickt sind. Mit anderen Worten, die radial außen liegende Außenkante des jeweiligen zweiten plattenförmigen Abschnitts 14 läuft dem Knick zwischen dem ersten plattenförmigen Abschnitt 12 und dem zweiten plattenförmigen Abschnitt 14 nach. Durch diese Ausbildung überträgt insbesondere der zweite plattenförmige Abschnitt 14 eine radial auswärts gerichtete Beschleunigungskomponente auf das Medium M, um dieses in Richtung zu dem Auslass 22 zu fördern.
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So kann mit einem besonders einfach ausgebildeten Förderelement 10 ein besonders hoher Förderdruck erreicht werden.
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Mit dem nachgeschaltetem Förderelement 10 kann ein Druckverlust durch die Mischelemente 8, der im Bereich von 1% bis 10% der Pumpleistung der Pumpe zumindest teilweise kompensiert, sodass er nur einem Bereich von 0,5% bis 5 % der Pumpleistung der Pumpe liegt.
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Um die Förderleitung zu verbessern können zusätzlich im zweiten Abschnitt II im Rohrabschnitt 18 ortsfeste Umlenk- oder Leitelemente (nicht dargestellt) vorgesehen sein, die mit dem Förderelement 10 hierzu zusammenwirkend ausgebildet sind.
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Es wird also durch das nachgeschaltete Förderelement 10 dem nun durchmischten Medium M wieder kinetische Energie zugeführt, um den Verlust an Pumpleistung durch die Mischelemente 8 zumindest wieder teilweise zu kompensieren.
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Bezugszeichenliste
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- 2
- Mischer
- 4
- Wellenbaugruppe
- 6
- Welle
- 8
- Mischelement
- 10
- Förderelement
- 12
- Abschnitt
- 14
- Abschnitt
- 16
- Antrieb
- 18
- Rohrabschnitt
- 20
- Einlass
- 22
- Auslass
- 24
- Mischblatt
- 26
- Blattbaugruppe
- I
- Bereich
- II
- Bereich
- A
- axiale Richtung
- D
- Drehrichtung
- F
- Förderrichtung
- M
- Medium
- R
- radiale Richtung
