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Durchlaufmis cher Gegenstand der Erfindung ist ein Durchlaufmischer
zur Mischung zweier oder mehrerer Komponenten einer im Zuge einer Rohrleitung angeordneten
mechanisch angetriebenen Misch- und Fördervorrichtung.
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Es sind Durchlaufmischer bekannt, bei denen die Primär- wie auch
die Zusatzkomponenten durch Pumpen von außen her in die Mischkammer gedrückt werden,
Hierbei tritt die Zusatzkomponente durch die Öffnungen eines durch die Mischkammer
verlaufenden perforierten Rohrs aus, um das eine feststehende Wendel, die die Primärkomponente
in langsame Rotation versetzt, angeordnet ist. Diese bekannte Mischvorrichtung ist
jedoch nicht in der Lage, Zusatzkomponenten selbsttätig anzusaugen, sondern die
Spei sung des Geräts mit Hauptflüssigkeit und Zusatzflüssigkeit muß stets mit Hilfe
von Pumpen oder natürlichem Gefälle erfolgen.
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-Es sind ferner Mischvorrichtungen mit mehreren in einem mit Zu- und
Ablauf versehenen Gehäuse angeordneten Mischorganen in Gestalt von sternförmigen
Flügeln oder durchlochten Scheiben bekannt.
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Auch bei diesen Vorrichtungen wird keine Förderwirkung erzeugt, noch
ist die Zuführung der Zusatzkomponente durch selbsttätige Ansaugung möglich.
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Es sind schließlich Mischvorrichtungen bekanntgeworden, deren Mischkammer
aus einem geneigten Rohr gebildet ist, in dessen Innerem ein langgestrecktes Mischorgan
mit schraubenförmig verlaufenden Blättern langsam rotiert. Diese bekannten Vorrichzungen
haben den Nachteil, daß sie kompliziert aufgebaut sind, viel Raum beanspruchen und
nur eine geringe Leistung besitzen.
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Der erfindungsgemäße Durchlaufmischer vermeidet die Nachteile der
bekannten Vorrichtungen und löst die Aufgabe, die Mischkomponentèn sowohl sehr intensiv
zu mischen als auch die Mischung selbst weiter zu pumpen und hierdurch die Zusatzkomponenten
selbsttätig einzusaugen. Erfindungsgemäß wird dies erreicht durch die Verwendung
eines mit einem umlaufenden, axial-radial von den einzelnen Misdiungskomponenten
durchströmten Mischorgans, des sen axialer Einlauf für die jeweilige Zusatzkomponente
durch eine Zufuhrleitung erfolgt. Nach einem weiteren vorteilhaften erfindungsgemäßen
Vorschlag führt die Zufuhrleitung für die Zusatzkomponente bis in den axialen Einlauf
des Mischorgans. Ferner wird vorgeschlagen, das Mischorgan in einer eine Erweiterung
der Rohrleitung bildenden Mischkammer anzuordnen und dem Mischorgan zur Erhöhung
der Förderwirkung des Mischguts eine Pumpe, Schnecke oder einen Propeller nachzuschalten.
Der erfindungsgemäße Durchlaufmischer kann ferner auch in der Weise ausgebildet
sein, daß zwei oder mehrere Mischkammern bintereinandergeschaltet und die entsprechende
Anzahl von Mischorganen auf einer gemeinsamen Welle angeordnet sind. Besonders vorteilhaft
ist hierbei die Verwendung eines Mischorgans, welches eine von einer Kreisseheibe
abweichende Form aufweist. Der auf diese Weise ausgebildete Durchlaufmischer wird
von einer Primärflüssigkeit durchströmt, welcher flüssige, gasförmige oder feste
Mischkomponenten zugesetzt werden können.
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Weitere vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung sind aus der Zeichnung
ersichtlich, in welcher in den Fig. 1 bis 4 vier Ausführungsformen von Durchlaufmischern
nach der Erfindung schematisch in Schnittdarstellung erläutert sind.
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In allen Ausführungsbeispielen besteht der Durchlaufmischer nach
der Erfindung im wesentlichen aus einer Mischkammer 1 mit einem Mischorgan 2, den
Zuführungsleitungen 3 für die Mischkomponenten, der Antriebswelle 4 mit den Wellenlagern
5 und den Wellenabdichtungen 6 sowie der Kupplung 7, welche auch durch eine Keilriemenscheibe
ersetzt werden kann. Während in den Fig. 1 und 2 jeweils zwei Mischkammern 1 mit
zwei Mischorganen 2 hintereinandergeschaltet sind, zeigt die Fig. 4 lediglich eine
einzige Mischkammer. In allen Fällen ist die Mischkammer im Zuge einer die Primärkomponente,
beispielsweise eine P rimärflüssigkeit aufnehmenden Rohrleitung angeordnet, deren
den eigentlichen Durchlaufmischer gemäß der Erfindung bildender Teil mittels der
Flansche 8 an die übrigen Leitungsteile angeschlossen ist.
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Die Mischkammern werden in allen Ausfuhrungsbeispielen vorzugsweise
durch zwei mit ihren Grundflächen aneinandergesetzte Kegelstümpfe gebildet. Bei
einer derartigen Formgebung wird infolge Reflexion der aus dem Mischorgan radial
austretenden Flüssigkeitsströme an den schrägen Wänden eine Uberlage-
rung
der Strömungen und damit eine Intensivierung der Mischung erzielt.
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Der Rauminhalt einer derartigen Mischkammer kann in Abhängigkeit
von der Durchflußgeschwindigkeit des Misdlgutes durch die Rohrleitung der Re aktionsgeschwindigkeit
der Mischkomponenten angepaßt werden, d. h., je geringer die Reaktionsgeschwindigkeit
ist, um so größer muß der Rauminhalt der Mischkammer gewählt werden, um eine entsprechende
Verzögerung der Durchflußgeschwin digkeit und damit Erhöhung der Verweilzeit innerhalb
der Mischkammer zu erzielen. Diesen Anforderungen kann jedoch auch durch die Anordnung
mehrerer hintereinandergeschalteter Kammern geringeren Inhalts Rechnung getragen
werden.
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Als Mischorgan 2 können grundsätzlich alle bekannten, insbesondere
schnell laufenden Mischorgane zur Anwendung kommen, bei denen die axiale Strö-;nung
innerhalb des Rohrs in eine radiale beim Austritt aus dem Mischorgan umgelenkt wird.
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Besonders geeignet ist jedoch ein mit radialen Rührilügeln versehenes
scheibenförmiges Mischorgan, in dessen Flügeln durch eine quer zur Drehachse angeordnete
Zwischenwand getrennte Kanäle mit einander gegenüberliegenden zentralen Eintrittsöffnungen
und seitlichen Austrittsöffnungen für das Mischgut angeordnet sind. Dieses Mischorgan
weist eine von einer Kreisscheihe abweichende Form auf, durch welche ein Pulsieren
des umgebenden Mediums in einer zur Welle des Organs senkrechten Ebene erzeugt wird.
Die besondere vorteilhafte Wirkung dieses Mischorgans beruht darauf, daß es einerseits
auf seiner Ober- und Unterseite eine starke Saugwirkung erzeugt, welche die Zufuhr
der zuzumischenden flüssigen, gasförmigen oder festen Zusatzkomponenten unterstützt,
und daß es andererseits auf Grund seiner von einer Kreisscheibe abweichenden Form
die Komponenten intensiv durchbewegt. Erforderlichenfalls können auch die Kanäle
im Querschnitt verschieden groB bemessen und die Rührflügel in den oberen und unteren
Kanälen nach Größe und Form verschieden sein.
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Unter bestimmten Voraussetzungen saugt das Mischorgan die Zusatzkomponenten
selbsttätig an, und zwar dann, wenn der statische Druck innerhalb der Mischkammer
abzüglich der durch das Mischorgan erzeugten Saugspannung geringer ist als der statische
Druck der zugesetzten Komponenten. Daraus folgt, daß der für die Zuführung der zur
Trägerflüssigkeit zuzusetzenden Komponenten benötigte statische Druck in jedem Falle
unter demjenigen innerhalb der Mischkammer liegen kann. Eine selbständige Einsaugung
der Komponenten ist demnach stets dann gegeben, wenn der statische Druck in der
Zuführungsleitung der Komponenten gleich dem statischen Druck in der Hauptrohrleitung
ist.
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Weiterhin wird durch die beiderseitige Ansaugung des Mischorgans
erreicht, daß die mit stark verzögerter Geschwindigkeit durch die Mischkammer fließende
Flüssigkeitsmischung mehrere Male durch das Organ strömt, bevor sie die Mischkammer
verläßt, also einer besonders intensiven Mischung unterworfen wird. Die Bauart des
beschriebenen Mischorgans ist an sich nicht Gegenstand der Erfindung, sondern es
wird ]ediglich die allgemeine Verwendung eines derartigen Mischorgans für einen
Durchlaufmischer beansprucht.
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Es besteht ferner auch die Möglichkeit, den Durchlaufmischer mit
einem Beschleuniger nach Art einer Propeller oder Verdrängerpumpe auszustatten,
deren Läufer auf der Welle des Durchlaufmischers befestigt
ist. Der den Läufer umgebende
Gehäuseteil wird dann als zu dem jeweils verwendeten Läufertyp passendes Pumpengehäuse
ausgebildet. Je nach den Erfordernissen des Betriebs kann diese in den Durchlaufmischer
eingebaute Pumpe in Strömungsrichtung gesehen vor oder hinter der oder den Mischkammern
oder auch zwischen zwei hintereinandergeschalteteii Mischkammern angeordnet werden.
Insbesondere bei Hintereinanderschaltung mehrerer Mischkammern wird eine wechselnde
Beschleunigung und Verzögerung der durchfließenden Flüssigkeit infolge häufiger
Änderung des Raum inhalts der Mischkammern erzielt, wodurch der MischeEekt ebenfalls
noch verstärkt wird.
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Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung, bei welcher Primärflüssigkeit
und Zusatzkomponente durch zwei ineinandergesteckte Rohrleitungen der ersten Mischungsstufe
derart zugeführt werden, daß die Primärflüssigkeit unmittelbar den in Strömungsrichtung
vorn liegenden Kanälen, die Komponente den in Strömungsrichtung hinten liegenden
Kanälen in den Rührflügeln des ersten Mischorgans oder umgekehrt zugeführt und bereits
beim Verlassen des Organs in radialer Richtung einer innigen Durchmischung unterworfen
werden. Das Gerät wird mittels Flansche in eine Rohrleitung eingebaut. Primärflüssigkeit
und Komponenten durchfließen den Durchlaufmischer mit natürlichem Gefälle oder werden
durch entsprechende Pumpen beschleunigt. Durch die Formgebung des Gehäuses wird
das in der ersten Stufe vorgemischteFlüssigkeitsvolumen unmittelbar der zweiten
Mischung stufe zugeführt, wobei auch, wie in Fig. 1 dargestellt, die Zwischenschaltung
beispielsweise einer Schnecke 9 möglich ist. Dies empfiehlt sich besonders bei hochviskosen
Medien, wenn außer der Mischung der durchfließenden Masse auch noch eine Beschleunigung
und eine Knetwirkung zur Erhöhung der Mischintensität erforderlich ist.
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Fig. 2 zeigt eine andere mehrstufige Ausführungsmöglichkeit des Durchlaufmischers
nach der Erfindung, bei welcher die Mischkomponenten durch Zuführungsrohre 3 direkt
in die Saugöffnungen der mit der Welle 4 rotierenden Mischorgane 2 hineingeführt
werden, während die Primärflüssigkeit infolge natürlichen Gefälles oder beschleunigt
durch eine an die Rohrleitung angebaute Pumpe durch den Durchlaufmischer fließt.
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Fig. 3 stellt im wesentlichen das gleiche Gerät wie Fig. 2 dar, jedoch
mit dem Unterschied, daß die Primärflüssigkeit aus zwei verschiedenen Medien, welche
dem Durchlaufmischer durch ein Hosenrohr zugeführt werden, gebildet wird. Weiterhin
ist angedeutet, wie der Durchlaufmischer mit einer Beschleunigerpumpe 11, z. B.
einem Propeller, kombiniert werden kann.
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Dabei kann diese Beschleunigerpumpe sowohl vor der ersten als auch
hinter der letzten Mischkammer bzw. zwischen zwei Mischkammern angeordnet werden.
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Die Zuführung der zweiten bzw. dritten Komponente erfolgt in den
dargestellten Ausführungsbeispielen, wie erwähnt, vorteilhaft durch die Leitungen3,
welche auf geeignete Weise an die zentralen Eintrittsöffnungen der in diesem Bereich
geschlossen ausgebildeten Mischorgane der zuvor beschriebenen Art angeschlossen
sind.
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Die Wellendurchführungen bzw. Wellenlagerungen sind bei allen drei
Ausführungsbeispielen in der Weise ausgebildet, daß der Rohrleitungsabschnitt, welcher
den eigentlichen Durchlaufmischer nach der Erfindung bildet, an einem oder beiden
Enden mit Krümmern versehen ist, welche eine Wellendurchführung ermöglichen.
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Fig. 4 steilt einen einstufigen Durchlaufmischer gemäß der Erfindung
dar, bei welchem das Mischorgan unmittelbar von einem starr mit der Mischerwelle4
gekuppelten Motor angetrieben wird. Motor und WIischorgan sind, wie dargestellt,
auf einer der Kegelstumpfflächen der Mischkammerl angeordnet. Die Zuführung einer
Mischkomponente erfolgt dabei durch das Zuführungsrohr3 von unten her in das Mischorgan.
Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, einen kleinen Behälter 12 auf den Durchlaufmischer
aufzusetzen und das Zuführungsrohr aus diesem Behälter an die obere Eintrittsöffnung
des Mischorgans zu führen. Die in dem Behälter befindliche Mischkomponente wird
dann ebenfalls automatisch eingesaugt.
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Selbstverständlich ist es auch möglich, beide Anordnungen gleichzeitig
zu verwenden, so daß also eine Zusatzkomponente in die obere, eine zweite Komponente
in die untere Eintrittsöffnung des Mischorgans eingesaugt und mit der den Durchlaufmischer
durchströmenden P rimärflüssigkeit intensiv vermischt wird.
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Schließlich ist es auch möglich, den Durchlaufmischer nach Fig. 1
bis 4 mit einem Mantel zur Aufnahme einer Kühl- oder Heizflüssigkeit bzw.
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Heißdampf zu umgeben.
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Hinsichtlich des Antriebs eines Durchlaufmischers gemäß Fig. 1 bis
3 sei erwähnt, daß dieser auch in der Weise ausgebildet sein kann, daß der Rotor
eines Elektromotors unmittelbar auf der Welle des Mischorgans montiert wird, also
innerhalb des Mischguts läuft, während der entsprechende Stator als Teil des Gehäuses
des Durchlaufmischers um diesen Rotor herumgelegt ist. Es besteht weiterhin die
Möglichkeit, das Laufrad der Beschleunigerpumpe als Rotor eines Elektromotors auszubilden,
dessen Stator ebenfalls außerhalb der Flüssigkeit in der Rohrleitung eingebaut ist.
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PATENTANSPRCCHE: 1. Durchlaufmischer zur Mischung zweier oder mehrerer
Komponenten mit einer im Zug einer Rohrleitung angeordneten mechanisch angetriebenen
Misch- und Fördervorrichtung, gekennzeichnet durch die Verwendung eines mit einem
umlaufenden, axial-radial von den einzelnen Mischungskomponenten durchströmten Mischorgans
(2), dessen axialer Einlauf für die jeweilige Zusatzkomponente durch eine Zufuhrleitung
(3) erfolgt.