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Stromungsmischer für Flüssigkeiten Die Erfindung betrifft einen Strömungsmischer
für Flüssigkeiten, bei dem ein in einem Druckbehälter enthaltenes flüssiges Konzentrat
durch den statischen Druck der Trägerflüssigkeit in deren Strom an einer Stelle
verminderten Druckes aufgegeben wird.
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Bei derartigen Vorrichtungen, bei denen ein Gefäß für das Konzentrat
vorgesehen ist, in dem das Konzentrat dem Druck der Trägerflüssigkeit ausgesetzt
ist, besteht die Schwierigkeit, ein Vermischen der Trägerflüssigkeit mit dem Konzentrat
vor dem Eintritt des Konzentrates in den Strom der Trägerflüssigkeit zu verhindern,
da sonst die genaue Einhaltung eines geforderten Mischungsverhältnisses des Konzentrates
und der Trägerfiüssigkeit gefährdet würde.
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Bei einer bekannten Vorrichtung ist diese Aufgabe dadurch gelöst,
daß der Behälter für das Konzentrat eine dem Behälter in der Form angepaßte und
von den Wänden im Abstand befindliche Membran aufweist, die den eigentlichen Konzentratbehälter
bildet, während der Strom der Trägerflüssigkeit durch den Raum zwischen der Membran
und dem Außengehäuse geführt wird.
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Wo auf eine derartige mechanische Trennung des Konzentrates von der
Trägerflüssigkeit im Behälter verzichtet wird, muß der Behälter überaus groß ausgeführt
werden, um zu gewährleisten, daß sich die vom Hauptstrom der Trägerflüssigkeit abgezweigte
Menge gegenüber der im Behälter enthaltenen Konzentratmenge in einer scharfen Trennfläche
abgrenzt.
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Es sind beispielsweise Strömungsmischer bekannt, bei denen durch
die strömende Trägerflüssigkeit ein Druck auf das im Behälter befindliche Konzentrat
ausgeübt wird und das Konzentrat durch ein Steigrohr aus dem Behälter in den Strom
eingepreßt wird.
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Wenn ein solcher Behälter nicht in ausreichender iröße konstruiert
ist, beruhigt sich die Trägerflüssigkeit nicht hinreichend, um eine ausgeprägte
Trennfläche gegenüber dem im Behälter befindlichen Konzentrat auszubilden. Die Herstellung
von Druckbehältern kleiner Abmessungen für diesen Zweck ist jedoch von hoher Bedeutung,
insbesondere bei beweglichen Anlagen, beispielsweise bei solchen für die Bewässerung
in der Landwirtschaft. Ferner ist es mit Rücksicht auf die bestehenden Vorschriften
über die Überwachung von Druckkesseln von besonderer Bedeutung, den Druckkessel
im vorliegenden Fall unterhalb der Abmessungen zu halten, von denen aufwärts laufende
Überprüfungen erforderlich sind.
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Bei einer anderen bekannten Vorrichtung zum Herstellen von Mischungen
durch Zusetzen eines Konzentrats in einem Strom von Trägerflüssigkeit wird die erforderliche
Druckdifferenz durch eine Injektionspumpe erzeugt, die das Zufördern des Konzentrats
bewirkt, und diese Druckdifferenz wird nicht innerhalb der Trägerflüssigkeit selbst,
sondern zwischen der Atmosphäre und einem Ziehrohr hergestellt. Dies mag zulässig
sein, wo es nicht darauf ankommt, den Zutritt von Luft zu dem Gemisch aus Konzentrat
und Trägerflüssigkeit zu verhindern. Beispielsweise ist es dort sogar erwünscht,
wo ein Durchmischen einer Flüssigkeit mit Luft zwecks Anreicherung mit Sauerstoff
gefordert wird. Wo jedoch der Zutritt von Luft zu dem Gemisch vermieden werden soll,
ist eine Vorrichtung dieser Ausbildung nicht brauchbar, da die Gefahr besteht, daß
beim Ansaugen Luftteilchen in das Steigrohr mitgerissen werden und in die Mischung
gelangen.
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Nach der Erfindung ist ein Strömungsmischer für Flüssigkeiten, bei
dem ein in einem Druckbehälter enthaltenes flüssiges Konzentrat durch den statischen
Druck der Trägerflüssigkeit in deren Strom an einer Stelle verminderten Druckes
aufgegeben wird, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Druckbehälter eine flache Kammer
von kreisförmigem Querschnitt mit einer Zutuhröffnung für die Trägertlüssigkeit
angeordnet ist, wobei eine Anzahl Austrittsöffnungen radial am kreisförmigen Umfang
der Kammer vorgesehen ist. Durch diese Maßnahme wird die in den Behälter eintretende
und das Konzentrat aus diesem verdrängende Menge an Trägerflüssigkeit in eine
Richtung
gelenkt, die zu der angestrebten ausgeprägten Trenufläche zwischen Konzentrat und
Trägerflüssigkeit im Behälter parallel ist. Die Gefahr einer Verwirbelung zwischen
Trägerflüssigkeit und Konzentrat ist dadurch vermieden. Die Trennfläche wird natürlich
in bekannter Weise dadurch aufrechterhalten, daß die Wichte des Konzentrates und
der Trägerflüssigkeit unterschiedlich ist.
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Nach einem vorteilliaften Merkmal der Erfindung können die radialen
Austrittsöffnungen-nach außen zu leicht aufwärts gegen die horizontale Fläche der
Unterseite des oberen Behälterabschlusses gerichtet sein. Diese Maßnahme trägt weiterhin
zur Beruhigung der Flüssigkeit im Behälter bei, da die gegen die Unterfläche des
oberen Behälterabschlusses gerichteten Strahlen beim Auftreffen auf diese eine Verzögerung
erfahren, bei der die Beunruhigung der Flüssigkeit auf den obersten Teil des Behälters
beschränkt bleibt.
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Ein Strömungsmischer nach der Erfindung kann vorteilhafterweise ferner
dadurch gekennzeichnet sein, daß die Ableitung des Konzentrates aus dem Druckbehälter
im Bereich der größten Strömungsgeschwindigkeit eines in der Hauptleitung der Trägerflüssigkeit
angeordneten Venturirohres mündet. Diese Maßnahme ist bei Strömungsmischern an sich
bekannt. Vorteilhafterweise kann außerdem die Lage der Einmündung der Zuführleitung
für das Konzentrat gegen das Venturirohr veränderbar sein.
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In der Zeichnung sind bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung
dargestellt.
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Fig. 1 ist ein Vertikalschnitt durch einen solchen Strömungsmischer,
Fig. 2 und 3 zeigen im Schnitt Ausbildungen der Kammer des Mischers mit radialen
Öffnungen, Fig. 3, 4, 5 und 6 zeigen Horizontalschnitte durch eine einstellbare
Drossel zur Erzeugung der zum Andern des Mischungsverhältnisses erforderlichen veränderbaren
Druckdifferenz, Fig. 7 zeigt einen Vertikalschnitt durch eine abgewandelte Ausführungsform
des Mischers und Fig. 8 zeigt einen Schnitt durch eine abgewandelte Form eines Einsatzes.
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Der Strömungsmischer gemäß Fig. l bis 6 besteht aus einem Behälter
1 mit einer oberen Öffnung für das konzentrierte flüssige Düngemittel. In dem Behälter
ist der Misch- oder Verdünnungsaufsatz 2 ähnlich einem Kautschukspund eingesetzt.
Der Aufsatz 2 ist an seinem unteren, sich verjüngenden Ende in eine Kautschukmuffe
19 eingepaßt. Der Kanal 7 für den Hauptstrom des Verdünnungsmittels, z. B. Wasser,
ist von einem zylindrischen Pfropfen 11 in nicht koaxialer, exzentrischer Stellung
unterbrochen, der derart quergebohrt ist, daß der Kanal 7 in einer Stellung (Fig.
4) vollständig geöffnet ist, aber in dem Maße, in dem der Pfropfen mittels des Knopfes
30 verdreht wird, allmählich vollständig verschließbai ist (Fig. 5 und 6). Auf diese
Weise kann die Druckdifferenz zwischen der Zapföffnung 4, welche hier in dem Pfropfen
11 selbst vorgesehen ist, und der Zumischöffnung des Steigrohres 5 für das Konzentrat,
z. B. ein Düngemittel, zwischen Null und einem Druck variiert werden, der fast gleich
der statischen Höhe der Wasserförderung ist. Das Zapfwasser, welches durch die Öffnung
4 hindurchfließt, gelangt über einen Filter in Form einer Drahtgazescheibe 13 in
eine flache Kammer 16 von kreisförmigem Querschnitt und von dort durch mehrere radiale,
am Um-
fang 15 der Kammer 16 angeordnete Austrittsöffnungen 17 in den Behälter und
tritt in diesen in im wesentlichen horizontaler Richtung ein. Die Kammer 16 ist
durch eine hohle Schraube 18 abgeschlossen, die eine Anzahl von Durchtrittsöffnungen
20 aufweist, die eine Verbindung zwischen der Zapföffnung 4 und der Kammer 16 bilden.
Die Oberfläche des Verdünnungsaufsatzes 2 kann eine Skala aufweisen, und der ausgekehlte
Fuß des Knopfes 30 kann eine Indexmarke tragen, so daß die gewünschte Verdünnung
einstellbar ist. Die Spindel des Knopfes 30 ist gegen das Austreten von Flüssigkeit
durch eine Dichtung 9 abgedichtet.
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Etwas anders ausgebildete Kammern sind in Fig. 2 und 3 dargestellt.
Sie bestehen aus einem hohlen Schraubenpfropfen 15 mit einer inneren Sammelkammer
16, in welcher die Trägerflüssigkeit ihre Geschwindigkeit verliert. Die Trägerflüssigkeit
fließt durch mehrere relativ große Öffnungen 17 langsam und horizontal, also praktisch
ohne vertikale Geschwindigkeitskomponente in den Behälter 1 hinein.
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Die Kammer gemäß Fig. 3 unterscheidet sich von der nach Fig. 2 nur
dadurch, daß die Öffnungen 17 leicht aufwärts gerichtet sind. Die Strahlen der Trägerflüssigkeit,
welche von diesen öffnungen austreten, stoßen auf die Unterseite des Verdünnungsaufsatzes
2 und werden in einer horizontalen Richtung nach außen geleitet.
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Die in Fig. 4, 5 und 6 dargestellten Schnitte wurden bereits im Zusammenhang
mit Fig. 1 beschrieben.
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Durch Verstellen des Pfropfens 11 in bezug auf die Durchtrittsöffnung
für die Trägerflüssigkeit mittels des Knopfes 30 ist es möglich, den Druckunterschied
zwischen den Kanälen 4 und 7 nach Belieben einzustellen.
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Der Strömungsmischer gemäß Fig. 7 ist in vieler Hinsicht ähnlich
demjenigen von Fig. 1, aber die Veränderung der Druckdifferenz zwischen der Zapföffnung
4 und der Zumischöffnung des Steigrohres 5 ist durch ein verschiebbares Venturirohr
21 gesteuert, das einen Schraubenbolzen 22 trägt, der durch einen länglichen, mit
einer Platte 23 abgedeckten Schlitz 25 hindurchgeht und in jeder gewünschten Stellung
mittels einer Schraubenmutter 24 festgestellt werden kann. Die Druckdifferenz ist
in der gezeigten Stellung, in der die Zumischöffnung des Steigrohres 5 an der engsten
Stelle des Venturirohres 21 angeordnet ist, ein Maximum und kann stufenweise bis
auf Null vermindert werden, indem das Venturirohr 21 nach rechts bewegt wird.
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Die Fig. 8 zeigt einen Einsatz, der dem in Fig. 1 beschriebenen ähnlich
ist, aber die vergleichsweise großen Durchtrittsöffnungen 20 jenes Einsatzes sind
hier durch eine einzige Drosselöffnung 27 ersetzt, die klein genug ist, um wenigstens
die Hälfte des hydraulischen Gesamtwiderstandes in dem abgezweigten Strömungsweg
zwischen der Zapföffnung 4 und der Zumischöffnung des Steigrohres 5 zu erstellen.
Eine einzige kreisförmige Öffnung bringt die günstigste Durchlässigkeit für Verunreinigungen
in bezug auf die Querschnittsfläche. Wenn der Gesamtwiderstand der Drosselöffnung
gleich der der Fläche des Kreises mit dem DurchmesserD ist und wenn der größte Kreis,
der in die öffnung eingeschrieben werden kann, den Durchmesser d hat, dann wir dasVerhältnisd/D
in diesem Fall gleich 1, was sehr günstig ist. Wenn die Öffnung eine unterschiedliche
Gestalt hat, wird dieses Verhältnis, welches die sogenannte »relative
Durchlässigkeit
für Verunreinigungen« darstellt, geringer als 1 sein. Für die Zwecke der Erfindung
ist es wünschenswert, daß dieses Verhältnis nicht geringer als 0,5 ist.