DE112007002811T5

DE112007002811T5 - Dispergierungsmischer

Info

Publication number: DE112007002811T5
Application number: DE112007002811T
Authority: DE
Inventors: Vladimir Iliich Kormilitsyn; Viktor Viktorovich Radaev; Anatoly Ilich Dudko; Sergei Vasilievich Kuzenstov
Original assignee: ZAO "NPP" "OMEGA-ASTRO"; ZAO NPP OMEGA ASTRO
Current assignee: ZAO "NPP" "OMEGA-ASTRO"; ZAO NPP OMEGA ASTRO
Priority date: 2006-12-13
Filing date: 2007-12-10
Publication date: 2009-09-10
Also published as: WO2008073003A1; DE202007019500U1; RU2336938C2; RU2006143868A

Abstract

Dispergierungsmischer zur Behandlung einer Mischung aus zwei oder mehreren Komponenten, vorwiegend Flüssigkeiten,
mit einem Gehäuse mit einem Profilkanal (6) zur Beförderung und Beschleunigung des Flüssigkeitsstroms,
mit einer Einrichtung (2), welche bei der Umströmung eine Kavitation in der Flüssigkeit bewirkt und
mit einer Einrichtung (1) zur Vormischung der flüssigen Komponenten in Form einer oder mehrerer Flachplatte(n) (5), welche vor der Kavitationseinrichtung (2) angeordnet ist (sind),
dadurch gekennzeichnet,
dass eine oder mehrere Flachplatte(n) (5) der Mischvorrichtung (1) schräg zur Strömungsrichtung angeordnet ist (sind),
dass eine oder mehrere Flachplatte(n) (5) der Mischvorrichtung (1) entlang der Längsachse verdreht ist (sind) und
dass die Einrichtung (2), welche bei der Umströmung die Kavitation in der Flüssigkeit bewirkt, ein Gitter aus Stangen darstellt, welche in Abständen zueinander quer zur Strömungsrichtung eingebaut sind.

Description

Die Erfindung betrifft einen Dispergierungsmischer zur Behandlung einer Mischung aus zwei oder mehreren Komponenten, vorwiegend Flüssigkeiten, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Darunter fallen Einrichtungen zum Vermengen und zur Dispergierung von flüssigen, festen, pulverförmigen und andere Flüssigkeitsmedien, darunter auch solche mit harten Einschlüssen. Die Einrichtung kann in verschiedenen Anlagen sowohl zum Vermischen der eingeführten Zutaten und zu ihrer Dispergierung als auch zur Homogenisierung der Mischung von unmischbaren Flüssigkeiten bei ihrem Transport verwendet werden. Sie kann auch zur Aufrechterhaltung der erforderlichen physikalischen Eigenschaften der Emulsion bei ihrer Dauerlagerung eingesetzt werden.
Es ist ein hydrodynamischer Dispergator (Patent der RF Nr. 2044960) bekannt, welcher ein Gehäuse mit Anschlüssen zur Zuführung von Heizöl und Wasserdampf enthält. Das Gehäuse ist in Form von einigen geradlinigen Zylinderabschnitten ausgeführt, die nacheinander mittels Krümmungen verbunden sind. In jedem geradlinigen Abschnitt sind Kavitationskörper eingebaut, welche gekreuzt und nacheinander in den Querschnitten über dem Durchmesser zwischen den Dampfzuführungsanschlüssen angeordnet sind.
Der Mangel des bekannten Aufbaus ist seine ziemlich große Gesamtlänge.
Weiter ist ein hydrodynamischer Dispergator (Gebrauchsmuster der RF Nr. 26197) bekannt, welcher ein Gehäuse mit einem Kanal zur Treibstoffgemischförderung, eine Düse für die Zuführung von Treibstoffgemisch in den Kanal und eine Trennwand enthält. Die Trennwand ist axial beweglich und in der Querrichtung schwingend. Die scharfe Kante der Trennwand ist zur Düse hin gerichtet. Die Trennwand teilt den Strom des Treibstoffgemischs in zwei Strömungen auf.
Der Mangel des genannten Aufbaus ist der enge Bereich der Flüssigkeitsströmungskennwerte, in dem die Dispergierung der Flüssigkeit zustande kommt. Das begrenzt den Betriebsbereich des Dispergators.
Es ist ein Dispergierungsmischer bekannt (Erfindungsanmeldung der RF Nr. 93031317), welcher ein Zylindergehäuse mit Anschlüssen für einen Ein- und Auslauf der Komponenten, eine Einlage mit einem mehrgängigen Gewinde und eine Wirbelkammer enthält. Das mehrgängige Gewinde bildet mit dem Gehäuse Tangentialkanäle aus. In der Wirbelkammer ist eine Nabe mit einem Laufrad eingebaut, dessen Achse mit der Einlage koaxial angeordnet ist. Die Flügel des Laufrads sind normal zu den Tangentialkanälen angeordnet.
Der Mangel des genannten Aufbaus ist ein erhöhter hydraulischer Widerstand der Misch- und Dispergierungselemente, welche im Kanal für die Flüssigkeitsförderung eingebaut sind. Ein weiterer Mangel ist auch die allgemeine Kompliziertheit der Konstruktion.
Es ist ein Mischer (Patent der RF Nr. 2158627) bekannt, welcher eine zylinderförmige Arbeitskammer mit koaxialen Ein- und Auslassstutzen enthält. Am Einlauf in die Arbeitskammer sind Mischelemente in Form einer Mehrstrahldüse eingebaut. Dahinter ist ein Stutzen für die Zuführung eines zusätzlichen Mischungsanteils angebaut. Am Querschnittsumfang der Arbeitskammer ist ein schwellenartiger Vorsprung angeordnet. Über die gesamte Länge des Endabschnitts der Kammer sind längsliegende Radialrippen angeordnet.
Der Hauptmangel dieser Einrichtung besteht darin, dass die Vermischung der Wasser- und Heizölströme in einer relativ breiten und flachen Reaktionskammer unmöglich ist. Das führt dazu, dass die Wasserstrahlen über den Mischer laufen, ohne dass eine Emulsion gebildet wird. Deswegen muss der gesamte Treibstoff erneut behandelt werden.
Es ist eine Dispergiereinrichtung bekannt (Patent RU Nr. 2239491 ), welche in Form von einem oder mehreren Gittern aus parallel angeordneten Mischelementen mit Zylinderquerschnitt ausgeführt ist. Die Mischelemente sind nacheinander entlang der Strömungsrichtung angeordnet. Um die Effizienz zu erhöhen, sind die Mischelemente geriffelt ausgeführt.
Der Mangel dieser Einrichtung ist eine gewisse Minderung der Arbeitseffizienz, weil keine Strömungsabgleichung zwischen den Gittern vorliegt.
Diese Einrichtung wurde als Stand der Technik gewählt.
Es ist Aufgabe der Erfindung, die Betriebseigenschaften der Einrichtung zu verbessern. Die Emulgierungseffizienz und die technisch-wirtschaftlichen Kennwerte der Einrichtung sind zu erhöhen und zudem sind der Metallaufwand sowie die Abmessungen zu vermindern.
Die gestellte Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die bekannten Einrichtungen ermöglichen es nicht, das technische Ergebnis der Anmeldung zu erreichen.
Das genannte technische Ergebnis wird auf folgende Weise erreicht:
Der Dispergierungsmischer wird als eine Durchlaufanlage ausgeführt. Er besteht aus einer Vormischungseinrichtung und einer Einrichtung zur Dispergierung mittels Kavitation. Diese Einrichtungen sind nacheinander in der Leitung für die Flüssigkeitsförderung angeordnet. Die Vormischungseinrichtung besteht aus einer oder mehreren Flachplatten, die schräg zueinander unter einem Winkel anders als 90° zur Längsachse der Einrichtung eingestellt sind. Die Kanten der Flachplatten sind der Strömung entgegen angeordnet. Die Einrichtung zur Dispergierung mittels Kavitation stellt ein oder mehrere nacheinander gemäß der Strömungsrichtung angeordnete Gitter dar. Die Gitter bestehen aus Stangen, die quer zur Strömung mit Abständen dazwischen angeordnet sind.
Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen in den Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 das Übersichtsschema der Einrichtung,
2 das Übersichtsschema einer ersten Ausführungsform der Anlage mit einer Vormischungseinrichtung, welche schräg zur Strömungsfront eingestellt ist und eine Längskrümmung aufweist,
3 das Übersichtsschema einer Anlage mit einer Vormischungseinrichtung, welche mehrere Abschnitte aufweist, die unter unterschiedlichen Winkeln zur Strömungsfront eingestellt sind (Zickzackform),
4 eine Platte der Vormischungseinrichtung, die um die Längsachse verdreht ist,
5 die Platten der Vormischungseinrichtung mit einem blinden Endabschluss,
6 die Platten der Vormischungseinrichtung mit einem gelenkigen Endabschluss,
7 die Querstangen, welche zwischen den Gittern der Kavitationseinrichtung eingebaut sind. Die Querstangen dienen der zusätzlichen Verbesserung des Mischvorgangs,
8 eine Anordnungsvariante der Stangen des Gitters der Kavitationseinrichtung, wobei die Stangen ungleichlaufend angeordnet sind.
Der Dispergierungsmischer besteht aus einem Profilkanal mit Kanalwänden 6 vorwiegend mit rechteckigem Querschnitt, aus einer Vormischungseinrichtung 1 und aus einem Kavitationsdispergator 2. Der Profilkanal besteht aus einer Eintrittseinrichtung 4, einer Austrittseinrichtung 3 und einem Bereich 1 der Vermengung, einem Bereich 2 der Dispergierung und einem dazwischen liegenden Bereich 7 für die Strömungsberuhigung (Laminisieren). Der Kavitationsdispergator 2 ist in Form von einem oder mehreren Stangensätzen ausgeführt, wobei die Stangen quer zur Bewegungsrichtung der Flüssigkeit angeordnet sind.
Je nach dem Typ des dispergierbaren Mediums (Arbeitskörpers) ist die Vormischungseinrichtung 1 in Form einer oder mehrerer Flachplatten 5 (oder Platten mit einem dünnen abgerundeten gestreckten Profil) ausgeführt. Die Platten 5 weisen Abdichtungen in den Kanalwänden 6 auf, die so aufgebaut sind, dass eine Kante dieser Wände entgegen der Strömung eingestellt ist. Die Längsachse bildet mit der Strömungsrichtung einen Winkel abweichend von 90 Grad.
Die Flachplatte 5 der Mischvorrichtung 1 kann 1 bis 15 Grad um die Längsachse verdreht ausgeführt werden (4).
Die Flachplatte 5 der Mischvorrichtung 1 kann um die eigene Längsachse unter Einwirkung der Flüssigkeitsanströmung drehbar ausgeführt sein.
Die Flachplatte 5 der Mischvorrichtung 1 kann mit einem relativ dünnen Querschnitt ausgeführt werden. Sie hat einen blinden (5) oder gelenkigen (6) Endabschluss in den Kanalwänden 6 mit einer gewissen Durchbiegung und zwar so, dass sich die Flachplatte unter der Strömungseinwirkung nach dem Selbstschwingungsverhalten biegen kann, indem der Anlaufwinkel in Bezug auf die Strömung geändert wird.
Die Flachplatte 5 der Mischvorrichtung 1 kann gebogen in der Strömungsebene ausgeführt werden, so dass der Winkel zur Strömungsrichtung beim Aufbau entlang der Platte variabel ist (2, 3).
Die Flachplatte 5 der Mischvorrichtung 1 kann Abschnitte mit einem variablen Verdrehungswinkel zur Strömungsrichtung aufweisen.
Die Flachplatte 5 der Mischvorrichtung 1 kann in einer Zickzackform in der Ebene des Flüssigkeitsstroms ausgeführt werden, so dass die Abschnitte mit unterschiedlichen Winkeln zur Strömungsrichtung stehen (3).
Die Flachplatte 5 der Mischvorrichtung 1 kann mit einer längenmäßig variablen Querschnittsfläche ausgeführt werden.
Die Flachplatte 5 der Mischvorrichtung 1 kann auf ihrer Fläche Querriffeln 9 oder abwechselnde Vorsprünge und Vertiefungen aufweisen.
Der Dispergierungsmischer kann eine oder mehrere der oben beschriebenen Einrichtungen 1 und 2 enthalten, die parallel und/oder nacheinander eingebaut werden.
Die Querstangen 8 bilden das Gitter der Kavitationseinrichtung 2 aus. Die Querstangen 8 sowie die Kanalwände 6 können mit Riffeln 9 versehen werden.
Die Einrichtung 2, die die Kavitation bewirkt, kann aus zwei oder mehreren Gittern 10 bestehen. Die Gitter 10 werden in einem solchem Abstand entlang der Strömungsrichtung angeordnet, dass die Kavitationsbläschen, welche an einem Gitter 10 gebildet werden, verschwinden (platzen zusammen), wenn die Flüssigkeit über das nächste Gitter 10 verläuft. Der Abstand zwischen den Gittern 10 entlang der Strömungsrichtung kann sich je nach der Strömungsgeschwindigkeit ändern oder auf eine Höchstgeschwindigkeit eingestellt sein.
Die Einrichtung 2, die die Kavitation bewirkt, kann aus zwei oder mehreren Gittern bestehen. Jedes nächste Gitter ist um einen Winkel von 5 bis 90 Grad in der Ebene, die normal zur Strömungsrichtung verläuft, gedreht.
Die Einrichtung 2, die die Kavitation bewirkt, (7), kann aus zwei oder mehreren Gittern bestehen. Zwischen diesen Gittern ist ein Gitter 10 eingebaut, welches aus einer oder mehreren Stangen besteht und um 90 Grad zum Nachbargitter in der Ebene, die normal zur Strömungsrichtung verläuft, gedreht ist.
Die Abstandsgröße zwischen den Stangen des Gitters kann in einem Bereich vom 0,5–3,5fachen des Stangendurchmessers variieren.
Die Stangen der Kavitationseinrichtung 2 innerhalb eines Gitters können unterschiedliche Durchmesser haben.
Die Stangen der Kavitationseinrichtung 2 innerhalb eines Gitters können eine Krümmung aufweisen.
Die Stangen der Kavitationseinrichtung 2 innerhalb eines Gitters können schräg zur Strömung und zwar unter einem Winkel abweichend von 90 Grad aufgestellt werden.
Die Stangen der Kavitationseinrichtung 2 werden so befestigt, dass sie den Neigungswinkel je nach der Strömungsgeschwindigkeit ändern können.
Die Stangen der Kavitationseinrichtung 2 werden so befestigt, dass sie den Abstand zwischen den Gittern je nach der Strömungsgeschwindigkeit ändern können.
Die Stangen der Kavitationseinrichtung 2 können das Gitter aus Parallel- und Nichtparallelstangen 8 ausbilden.
Zusammenfassung
Die Erfindung betrifft einen Dispergierungsmischer zur Behandlung einer Mischung aus zwei oder mehreren Komponenten, vorwiegend Flüssigkeiten, mit einem Profilkanal zur Beförderung und Beschleunigung des Flüssigkeitsstroms, mit einer Einrichtung, welche bei der Umströmung eine Variation in der Flüssigkeit bewirkt und mit einer Einrichtung zur Vormischung der flüssigen Komponenten in Form von einer oder mehreren Flachplatte(n), welche vor der Variationseinrichtung angeordnet ist (sind). Dabei ist vorgesehen, dass eine oder mehrere Flachplatte(n) der Mischvorrichtung schräg zur Strömungsrichtung angeordnet ist (sind), dass eine oder mehrere Flachplatte(n) der Mischvorrichtung entlang der Längsachse verdreht ist (sind) und dass die Einrichtung, welche bei der Umströmung die Kavitation in der Flüssigkeit bewirkt, ein Gitter aus Stangen darstellt, welche in Abständen zueinander quer zur Strömungsrichtung eingebaut sind. Dadurch werden die Betriebseigenschaften verbessert, die technisch-wirtschaftlichen Kennwerte der Einrichtung erhöht und der Materialaufwand und die Abmessungen vermindert.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- RU 2239491 [0011]

Claims

Dispergierungsmischer zur Behandlung einer Mischung aus zwei oder mehreren Komponenten, vorwiegend Flüssigkeiten, mit einem Gehäuse mit einem Profilkanal (6) zur Beförderung und Beschleunigung des Flüssigkeitsstroms, mit einer Einrichtung (2), welche bei der Umströmung eine Kavitation in der Flüssigkeit bewirkt und mit einer Einrichtung (1) zur Vormischung der flüssigen Komponenten in Form einer oder mehrerer Flachplatte(n) (5), welche vor der Kavitationseinrichtung (2) angeordnet ist (sind), dadurch gekennzeichnet, dass eine oder mehrere Flachplatte(n) (5) der Mischvorrichtung (1) schräg zur Strömungsrichtung angeordnet ist (sind), dass eine oder mehrere Flachplatte(n) (5) der Mischvorrichtung (1) entlang der Längsachse verdreht ist (sind) und dass die Einrichtung (2), welche bei der Umströmung die Kavitation in der Flüssigkeit bewirkt, ein Gitter aus Stangen darstellt, welche in Abständen zueinander quer zur Strömungsrichtung eingebaut sind.
Dispergierungsmischer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine oder mehrere Flachplatte(n) (5) der Mischeinrichtung (1) mit einem relativ dünnen Querschnitt ausgeführt ist (sind), dass die Flachplatte (5) einen Endabschluss in den Kanalwänden (6) mit einer gewissen Durchbiegung aufweist, und zwar so, dass sie sich unter der Strömungseinwirkung im Selbstschwingungszustand biegt und den Anlaufwinkel in Bezug auf die Strömung ändert.
Dispergierungsmischer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Endabschluss in den Kanalwänden (6) blind ausgeführt ist (5).
Dispergierungsmischer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Endabschluss in den Kanalwänden (6) gelenkig ausgeführt ist (6).
Dispergierungsmischer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine oder mehrere Flachplatte(n) (5) der Mischeinrichtung (1) um ihre eigene Längsachse unter Einwirkung der Flüssigkeitsanströmung drehbar ausgeführt ist (sind).
Dispergierungsmischer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine oder mehrere Flachplatte(n) (5) der Mischeinrichtung (1) schräg und zwar unter einem Winkel abweichend von 90 Grad zur Strömungsrichtung angeordnet ist (sind).
Dispergierungsmischer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine oder mehrere Flachplatte(n) (5) der Mischeinrichtung (1) einen in Bezug auf die Plattenlänge variablen Winkel zur Strömungsrichtung aufweist (aufweisen).
Dispergierungsmischer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine oder mehrere Flachplatte(n) (5) der Mischeinrichtung (1) Abschnitte mit unterschiedlichen Winkeln zur Strömungsrichtung aufweist (aufweisen).
Dispergierungsmischer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine oder mehrere Flachplatte(n) (5) der Mischeinrichtung (1) in der Ebene des Flüssigkeitsstroms in Zickzackform ausgeführt ist (sind) und folglich in verschiedenen Abschnitten unterschiedliche Winkel zur Strömungsrichtung aufweist (aufweisen) (3).
Dispergierungsmischer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine oder mehrere Flachplatte(n) (5) der Mischeinrichtung (1) um 1 bis 5 Grad entlang der Längsachse verdreht ist (sind).
Dispergierungsmischer nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine oder mehrere Flachplatte(n) (5) der Mischeinrichtung (1) eine längenmäßig variable Verdrehung hat (haben).
Dispergierungsmischer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine oder mehrere Flachplatte(n) (5) der Mischeinrichtung (1) eine längenmäßig variable Querschnittsfläche aufweist (aufweisen).
Dispergierungsmischer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine oder mehrere Flachplatte(n) (5) der Mischeinrichtung (1) mit Querriffeln (9) oder abwechselnden Vorsprüngen und Vertiefungen versehen ist (sind).
Dispergierungsmischer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Querstangen, welche das Gitter (10) der Kavitationseinrichtung (2) ausbilden, sowie die Kanalwände (6) mit Riffeln versehen sind.
Dispergierungsmischer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (2), die die Kavitation bewirkt, aus zwei oder mehreren Gittern (10) besteht, dass die Gitter (10) mit einem solchen Abstand entlang der Strömungsrichtung angeordnet sind, dass die Kavitationsbläschen, welche an einem Gitter (10) gebildet sind, verschwinden (platzen zusammen), wenn die Flüssigkeit über das nächste Gitter (10) verläuft.
Dispergierungsmischer nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (2), die die Kavitation bewirkt, aus zwei oder mehreren Gittern besteht und dass jedes nächste Gitter um einen Winkel von 5 bis 90 Grad in der Ebene, die normal zur Strömungsrichtung verläuft, gedreht ist.
Dispergierungsmischer nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (2), die die Kavitation bewirkt, aus zwei oder mehreren Gittern (10) besteht, dass zwischen diesen Gittern (10) ein Gitter eingebaut ist, welches aus einer oder mehreren Stangen (8) besteht und um 90 Grad zum Nachbargitter (10) in der normal zur Strömungsrichtung verlaufenden Ebene gedreht ist.
Dispergierungsmischer nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Stangen der Kavitationseinrichtung (2) so befestigt sind, dass sie den Abstand zwischen den Gittern (10) je nach der Strömungsgeschwindigkeit ändern.
Dispergierungsmischer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstandsgröße zwischen den Stangen des Gitters (10) das 0,5–3,5fache des Stangendurchmessers beträgt.
Dispergierungsmischer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stangen der Kavitationseinrichtung (2) innerhalb eines Gitters (10) unterschiedliche Durchmesser aufweisen.
Dispergierungsmischer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stangen der Kavitationseinrichtung (2) innerhalb eines Gitters (10) eine Krümmung aufweisen.
Dispergierungsmischer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stangen der Kavitationseinrichtung (2) innerhalb eines Gitters (10) unter einem Winkel abweichend von 90 Grad zur Strömungsrichtung angeordnet sind.
Dispergierungsmischer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stangen der Kavitationseinrichtung (2) so befestigt sind, dass sie den Neigungswinkel je nach der Strömungsgeschwindigkeit ändern.
Dispergierungsmischer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stangen der Kavitationseinrichtung (2) ein Gitter (10) aus ungleich laufenden Stangen ausbilden.