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Vorrichtung zum Mischen von gasförmigen und flüssigen Medien Die Erfindung
bezieht sich auf eine rohrförmige Mischvorrichtung für pumpfähige Gase oder Flüssigkeiten
bzw. eine Abscheiderkolonne, um verschiedene Medien miteinander vermischen zu können,
z. B.
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Zitronensaft mit Zuckersaft, Petroleumfraktionen miteinander, verschiedene
Chemikalien in größere Flüssigkeitsmengen, verschiedenartige flüssige oder gasförmige
Medien miteinander, Zuführung von Carbondioxyd oder Schwefeldioxyd zur Klärung von
Zuckersaft, Ausscheidungen aus Flüssigkeitsmischungen, Ge winnung von Flüssigkeit
aus Flüssigkeits-Extraktionen, innige Vermischung von flüssigen oder gasförmigen
Medien vor einer katalytischen Behandlung und innige Vermischung von Flüssigkeiten
und Gasen, oder umgekehrt, zum Waschen oder zur Absorption.
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Es ist bekannt, Einzelströme durch am Umfang eines zylindrischen
Einsatzes angeordnete spiralförmige Gänge von verschiedener Neigung miteinander
zu mischen. Hierbei beruht die Mischung im wesentlichen auf der beim Durchströmen
der Kanäle entstehenden Zentrifugelwirkung. Schließlich ist noch ein Mischrohr für
zwei verschiedene strömende Medien bekannt, bei dem sich Röhren mehrfach winkelig
kreuzen. Eine solche Röhrenkonstruktion läßt jedoch nur verhältnismäßig wenig Kreuzungsstellen
zu. Eine intensive und vor allem kontrollierbare Vermischung der Medien läßt sich
mit diesen bekannten Einrichtungen nicht erzielen.
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Aufgabe der Erfindung ist es demgegenüber, eine Mischvorrichtung
für ein Rohrsystem zu schaffen, die ein kontinuierliches, intensives Mischen von
strömenden Medien in regelbaren Verhältnissen ermöglicht oder die auch für Zwecke
des Abscheidens bzw. in einer Destillationskolonne zum Einsatz kommen kann.
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Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung einen Mischer aus einem
Doppelwandzylinder mit einer Anzahl sich schneidender Durchströmkanäle vor, der
dadurch gekennzeichnet ist, daß auf der eintrittsseitigen Stirnseite des Zylinderkerns
ein Verteilerkegel mit entgegen der Strömungsrichtung liegender Spitze angebracht
ist, dessen Bodenfläche einen mit dem Zylinderkern übereinstimmenden Durchmesser
aufweist und daß unmittelbar vor der Kegelspitze eine Zufuhrleitung für das einzumischende
Medium ausmündet.
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Vorteilhaft ist es, wenn die Durchströmkanäle auf der Eintrittsseite
zunächst parallel zur Längsachse des Doppelwandzylinders verlaufen und anschließend
erst das sich schneidende Kanalsystem bilden, wobei sich der parallele Kanalverlauf
auf den wesentlich kürzeren Mischerabschnitt erstreckt.
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In einer Abwandlung kann der erfindungsgemäße Mischer auch in einer
flachen Form ausgebildet sein, was für bestimmte Fälle vorteilhaft sein kann, z.
B., wenn eine große Anzahl von kleinen Mengen von Gasen oder Flüssigkeiten miteinander
zu vermischen sind und die große Anzahl der Zuführleitungen nicht um die Peripherie
des Reduzierstückes am Eintrittsende angeordnet werden kann und so die Anwendung
der zylindrischen Form ausschließt.
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Durch die Ausrüstung eines Mischers mit einem Verteilerkegel gemäß
der Erfindung wird bereits eine weitgehend gleichmäßige Verteilung des eingeführten
Mediums über den ganzen Umfang und eine Durchmischung bereits am Eintrittsende erreicht,
so daß während der nachfolgenden Strömung der schon gut vorgemischten Medien durch
die eigentlichen Mischkanäle eine intensivere und gleichmäßigere Vermischung erfolgt.
Der Verteilerkegel beseitigt auch tote Räume oder sonstige Strömungswiderstände
und begünstigt hierdurch auch die Strömungsverhältnisse.
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Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Mischvorrichtung
gemäß der Erfindung. Es stellt dar F i g. 1 eine Seitenansicht, Fig. 2 einen Schnitt
nach der Linie II-II der F i g. 1 in vergrößerter Darstellung,
F
i g. 3 eine Ansicht des Eingangsteils des Kanalsystems in einer Abwicklung in der
Fläche und Fig 4 einen Längsschnitt durch den Eingangsteil mit schematisch angedeuteten
Kanälen.
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Wie in den Zeichnungen dargestellt, besteht die Vorrichtung aus einem
Zylinderkern 1, der vorn einen Verteilerkegel 2, dessen Spitze mit 3 bezeichnet
ist, aufweist.
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Durch eine Zuleitung 4 wird das in die durch Pfeilrichtung angedeutete
Strömung einzuführende Medium zugeführt und durch den Verteilerkegel in der Hauptströmung
verteilt. Gegebenenfalls können auch mehrere Zuleitungsrohre, ähnlich dem Rohr 4,
zur Zuführung von mehreren zu mischenden Flüssig keiten miteinander oder zum Einführen
in den Hauptstrom vorgesehen sein. Der Verteilerkegel 2 ist von einem konischen
Rohrstutzen 5 in einem genügenden Abstand umgeben. An die Basis des Verteilerkegels
2 schließt sich der Zylinderkern 1 an. Um diesen ist ein äußeres Zylinderrohr oder
Gehäuse 6 vorgesehen. Dieses Zylinderrohr oder Gehäuse 6 kann von einem Mantel 10
umgeben sein. Der Zylinderkernl kann massiv oder hohl sein. Im letzteren Fall sind
seine Enden abgeschlossen. Dieser im Zylinderkern 1 bestehende Hohlraum 7 sowie
auch der zwischen Mantelrohr 10 und Gehäuse 6 gebildete Zwischenraum 7' können je
nach den Verhältnissen als Heiz- oder Kühlkammern verwendet werden. In ähnlicher
Weise kann auch bei einer Flachkonstruktion mittels eines Mantels ein Heiz- oder
Kühlraum gebildet werden.
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Wie die F i g. 3, die von einer flachen Abwicklung des Zylinderkerns
1 ausgeht, zeigt, sind um den Zylinderkern 1 eine Anzahl von parallelen Einlaßkanälen
8 vorgesehen. Diese Einlaßkanäle 8 sind vorzugsweise im gleichen Abstand voneinander
auf den Umfang verteilt. Die Öfinungen dieser Einlässe sind vorzugsweise so geformt,
daß der Strömungsdruck möglichst wenig zur Wirkung gelangt.
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An die Einlaßkanäle 8 schließen sich nach links und rechts führende
Kanäle 9 an, die schraubenförmig um den Zylinderkern 1 oder im Fall einer flachen
Konstruktion zick-zack verlaufen und in den Kreuzungspunkten miteinander in Berührung
treten, so daß sie sich miteinander vereinigen, um auf diese Weise die durchströmenden
Medien zu vermischen.
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Das Strömungsvolumen und die Größe der Durchflußöffnung bestimmen
den Durchmesser der zylindrischen Teile, während die Länge des Zylinderkerns 1 die
zum Mischen oder zur Reaktion zwischen den Flüssigkeiten oder Gasen erforderliche
Zeitdauer regelt oder umgekehrt. Eine derart ausgebildete Vorrichtung verhindert
einen zur Achse des Zylinderkerns 1 parallelen Fluß und sichert dadurch eine wirksame
Vermischung der Medien.
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Die Vorrichtung kann jede beliebige Länge aufweisen und mit der geeigneten
Anzahl von Kanälen 9
versehen sein, von denen die eine Hälfte nach links und die
andere Hälfte nach rechts in schraubenförmigen Windungen verlaufen, um sich nach
entsprechender Zeit gemäß den Erfordernissen für die Behandlung zu treffen.
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Der Verteilerkegel 2 kann auch perforiert sein, um Flüssigkeiten
oder Gasen den Eintritt in die Hauptströmung zur Mischung, Reaktion, Waschung usw.
zu ermöglichen, wenn die Medien durch die Leitungen 11 zunächst in den Kegel eingeleitet
werden.
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Aus vorstehendem wird deutlich, daß die Strömung stets entlang eines
sich überschneidenden schrauben- oder zick-zack-förmigen Weges erfolgt, so daß ein
inniges Vermischen oder Mischung der durchströmenden Gase oder Flüssigkeiten gewährleistet
ist. Diese Wirkung wird vor allem dadurch erreicht, daß die zu mischenden Medien
zunächst in eine große Anzahl kleinerer Ströme aufgespalten werden, die sich sodann
fortlaufend an den Kreuzungspunkten der Kanäle treffen, wo infolge der hier auftretenden
Turbulenz ein intensives Vermischen erfolgt. Durch den spiral- bzw. zick-zack-förmigen
Verlauf der Kanäle entstehen eine große Anzahl solcher Schnitt- bzw. Mischpunkte
während eines Durchlaufs durch eine derartige Mischvorrichtung.
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Es ist selbstverständlich, daß die Vorrichtung auch in Form einer
flachen Konstruktion, wie Plattenform gemäß F i g. 3, ausgeführt sein kann.