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Vorrichtung zum Mischen bzw. Verbinden von gasförmigen, flüssigen
oder festen Komponenten, insbesondere von Flüssigkeiten Die Erfindung bezieht sich
auf eine Vorrichtung zum Mischen bzw. zum Verbinden von gasförmigen, flüssigen oder
festen Medien, insbesondere Flüssigkeiten. Darunter wird auch verstanden, daß beispielsweise
in einem gasförmigen Träger, beispielsweise Luft, feste Medien in Gestalt feiner
Partikeln mit einem gleicllmäßigen Verteilungsgrad gemischt werden oder eine Reaktion
bzw. Verbindung eingehen sollen oder einer Flüssigkeit feste Partikelchen zugesetzt
werden. die sich möglichst schnell innerhalb der Flüssigkeit in feinster und gleichmäßiger
Verteilung verteilen oder in möglichst kurzer Zeit lösen sollen. Die Erfindung ist
auch vorgesehen zum Mischen von Flüssigkeiten verschiedener Konsistenz oder spezifischen
Gewichtes und somit zum Aufbereiten von Flüssigkeiten, beispielsweise zähflüssigen
Flüssigkeiten mit dünnflüssigen Komponenten, deren gleicllmäßige Durchmiscllung
bisher größte Schwierigkeiten rnachte, weil erhebliche unterschiedliche spezifische
Gewichte od. dgl. eine homogene und gleichmäßige Verteilung erschwerten. Auch gilt
die Erfindung insbesondere zum Mischen solcher Flüssigleiten. die in relativ kurzer
Zeit eine Reaktion eingehen und beispielsweise zu einer schnellen Erhärtung führen.
wie das bei Farben oder Leimen, die }ulz xor dem Verbrauch mit Härtemitteln oder
dergleichen Zusätzen versehen werden, der Fall ist.
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Das lischen von Gasen, festen Partikelchen oder Köniern oder Flüssigkeiten
mit gleichen oder verschiedenen Aggregatzuständen und verschiedenen spezifisclnell
Gewichten oder solchen Unterschieden, die eine homogene Durchmischung oder sonstige
Verteilung bzw. Verbindung erschweren, bedarf nach bisherigen Verfahren und Vorrichtungen
eines großen tecllniscllen Aufwandes. Verwendet werden Durch mischungsbehilter relativ
großer Dimensionen, und in den meisten Fällen, das ist besonders beim Mischen von
Farben oder dem Zusatz von Härtemifteln zu Farben oder Klebstoffen der Fall, wird
eine Vorratsmenge der Nh.schung zubereitet und diese dann zum Verbrauch fertige
Menge erst im Laufe einer gewissen notwendigen Zeit verbraucht. Dann geschieht es
in vielen Fällen. daß entweder im Vorratsbehälter eine vorzeitige Entmischung oder
aber eine Erhärtung erfolgt. Dadurch ist es in vielen Fällen nicht möglich, die
Mischung oder Verbindung aus dem Vorratsbehälter voll abzuziehen, weil Verstopfungen
in den Abflußleitungen auftreten. In vielen Fällen sind Teile der an sich gebmuchsfertigen
Mischungen oder Lösungen nicht mehr verwendbar, weil eine vorzeitige Entmiscllung
oder Aushärtung im Vorratsbehälter erfolgte. Auch ist es in vielen Fällen nicht
möglich,
den genauen Verbrauch der zu verbrauchenden Mischungen oder Lösungen vorher entweder
genau zu bestimmen oder eine nur notwendige kleine Verbrauchsmenge aufzubereiten,
weil oft bestehende Vorrichtungen nur mit einer Mindestmenge arbeitsfähig sind.
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Zum Mischen strömungsfähiger Medien ist es bekannt, diese einer Düse
mit sich verengendem und dann erweiterndem Querschnitt zuzuführen, das Gemisch durch
eine Prallfläche umzulenken und noch einmal durch einen sich verengenden und dann
ererweiternden Querschnitt zu schicken. Die verwendeten Vonichtunben sind von kompliziertem
Aufbau. Eine bekannte Vorrichtung besteht aus fünf gegossenen Formstückem die miteinander
verschraubt sind. Zum Herstellen der Wirbelkammern und Düsen in diesen gegossenen
Formstücken sind komplizierte Formarbeiten und Kerne erforderlich. Die Reinigung
dieser Vorrichtung ist sehr schwierig und erfordert das Lösen der fünf Formstücke.
Die Vorrichtung ist auch von großer Bemessung.
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Bekannt ist auch eine Vorrichtung zur Erzeugung eines Aerosols, bestehend
aus einem eine Zerstäuberdüse und Einbauten mit PrallvJänden und Öffnungen enthaltenden
Gefäß, wobei die Düse von einer Einschnürung der Wand eines der Flüssigkeitszuführung
dienenden Ringraumes umgeben, die Einschnürung unmittelbar unterhalb der Innenraumes
des Einbaus angeordnet oder an diesen angeschlossen und der Einbau mit für Flüssigkeit
und Aerosol gemeinsamem Auslaß versehen und so ausgebildet ist, daß sich zwischen
der Einschnürung und dem Auslaß eine oder mehrere Umkehrstellen und gegebenenfalls
enge Bohrungen befinden.
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Diese Vorrichtung ist nicht auseinanderzunehmen und auch schwierig
zu reinigen. Sie eignet sich nicht zum Mischen von Farben. Bekannt ist schließlich
eine Vorrichtung zum Waschen, Mischen und anderer Behandlung von Flüssigkeiten,
insbesondere zum Reinigen von Benzin. Sie eignet sich nicht zum Mischen von Farben.
Auch diese Vorrichtung erfordert einen großen Raum.
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Die Erfindung geht von der Aufgabe aus, die Nachteile bisheriger
Verfahren und Vorrichtungen zum Mischen von gasförmigen, flüssigen oder festen Komponenten,
insbesondere von Farben, zu beseitigen und eine Lösung vorzuschlagen, die bei einem
sehr geringen Raumbedarf in sehr kurzer Zeit eine sehr intensive Durchmischung bzw.
Verteilung oder Verbindung der zugegebenen Medien ermöglicht und zudem bei kontinuierlicher
Zugabe der Medien auch deren kontinuierlichen Abzug gibt, so daß vorzeitige Ausscheidungen,
Absonderungen, Entmischungen oder nicht erwünschte Reaktionen praktisch unmöglich
sind. Auch soll die Vorrichtung, sofern sie beispielsweise zum Aufbereiten von Farben
dient, an die Vorrichtungen zum Auftragen der Farben unmittelbar angeschlossen werden.
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Bei einer Vorrichtung zum Mischen bzw. zum Verbinden von gasförmigen,
flüssigen oder festen Medien, insbesondere Farben, wobei die Medien fortlaufend
Räume mit einem sich zunächst verengenden und anschließend sich erweiternden Querschnitt
zugeführt und durch Prallflächen abgelenkt und in Einzelströme unterteilt und einander
wieder zugeführt werden, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß innerhalb eines
zylindrischen Außenrohres in axialer Erstreckung und in einem Abstand, der einen
Ringraum ergibt, zunächst ein zylindrisches Rohr angeordnet ist und in diesem wiederum
mit einem Abstand, der einen Ringraum ergibt, ein Düsenrohr vorhanden ist, das in
Strömungsrichtung des eingeführten Mediums im Querschnitt zunächst verjüngt und
anschließend erweitert ist, insbesondere als Venturirohr ausgebildet ist, und wobei
an dem in Strömungsrichtung gesehen unteren, dort vorzugsweise wieder als Zylinder
ausgebildeten Ende des Düsenrohres zahlreiche Durchbrechungen vorhanden sind und
an dem gegenüberliegenden Ende des zylindrischen Zwischenrohres ebenfalls zahlreiche
Durchbrechungen vorhanden sind und die drei Rohre an ein Abgangsstück angeschlossen
sind, das vom äußeren Ringraum ausgehende mehrere konvergierende Einzelkanäle aufweist,
die in einen gemeinsamen Abflußkanal münden.
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Nach einem weiteren erfindungsgemäßen Merkmal wird vorgeschlagen,
daß das zylindrische Außenrohr an seinem einen Ende mit einem nach Art einer Überwurfmutter
angeschraubten Einlaß stück versehen ist, das die Zuleitungen für die zu mischenden
Medien aufweist, und das andere Ende mit einem ebenfalls nach Art einer Überwurfmutter
angeschraubten Abgangsstück versehen ist, das die vom Ring raum ausgehenden mehreren
konvergierenden Einzelkanäle aufweist, die in den gemeinsamen Abgangskanal münden.
Nach einem weiteren erfindungsgemäßen Merkmal sind die im Abgangsstück vorhandenen,
vom Ringraum ausgehenden konvergierenden Kanäle auf einer Kreislinie angeordnet
und an ihren dem Ringraum zugekehrten Enden trichterförmig erweitert, wobei auf
der Kreislinie zwischen den konvergierenden Kanälen Wirbelkammern, vor-
zugsweise
in Gestalt von Bohrkegeln, angeordnet sind.
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Schließlich münden nach einem weiteren erfindungsgemäßen Merkmal die
konvergierenden Kanäle in eine weitere Wirbelkammer.
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Die Erfindung ist in der Zeichnung an Hand eines Ausführungsbeispiels
näher erläutert. Es zeigt Fig. 1 einen Längsschnitt durch die Mitte einer erfindungsgemäßen
Vorrichtung zum Mischen von Farben, F i g. 2 einen Längsschnitt durch den inneren
Zylinder der Vorrichtung nach F i g. 1, F i g. 3 einen Schnitt entsprechend der
Linie III-III nach Fig. 1 ohne die Darstellung der Düse und die umgebenden Zylinder,
F i g. 4 einen Schnitt nach der Linie IV-IV in Fig. 3.
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Nach F i g. 1 wird in die Hauptzuflußleitung 10 in angegebener Richtung
11 eine Flüssigkeit, insbesondere Farbe, unter Druck eingeführt, die den Hauptbestandteil
des Fertigproduktes ausmachen soll. In die Hauptleitung 10 mündet eine Nebenleitung
12 ein, beispielsweise zur Zuleitung eines Härtemittels, die derart abgebogen ist,
daß das aus der Nebenleitung 12 ebenfalls unter Druck austretende Medium eine axiale
Strömung erhält. Die Zuleitung der Medien kann auch ohne Druck oder nennenswerten
Druck erfolgen. Die Leitung 11 ist mit an sich bekannten Anschlüssen am Hauptzuleitungsrohr
10 angebracht. Es können auch in gleicher Ebene und gegenüberliegend mehrere Einzelleitungen
12 vorhanden sein. Möglich ist auch, diese in verschiedenen Höhen an die Hauptleitung
10 anzuschließen. Das Zuleiten der Medien erfolgt jedoch zweckmäßig stets unter
einem gewissen Druck, wobei die Höhe des angewendeten Druckes zweckmäßig regulierbar
sein soll, damit durch diesen die Durchflußgeschwindigkeit oder aber das Ergebnis
der Durchmischung beeinflußt wird. Die Hauptleitung und auch die Zusatzleitungen
münden in eine Düse 13, die sich zunächst stetig verjüngt und anschließend wieder
erweitert.
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Die Verjüngung und auch die Erweiterung kann stufenförmig erfolgen.
Nach dem Ausführungsbeispiel erfolgt die Verjüngung und auch Erweiterung kontinuierlich,
und dargestellt ist ein flacher parabelförmiger Verlauf. Im unteren Teil ist die
Düse 13 mit zylindrischer Wandung 14 ausgebildet. Die Düse 13 ist umgeben von einem
Zylinder 15, der an seinem unteren Ende mit einem Boden 16 verschlossen ist.
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Dies ist auch in F i g. 2 dargestellt. Die Düse 13 mit dem zylindrischen
Teil 14 reicht entweder nur bis zur Nähe des Bodens 16 des Zylinders 15 oder aber
bis zum Boden 16. In letzterem Fall sind am unteren Ende des zylindrischen Teils
14 der Düsel3 längsverlaufende schlitzförmige Öffnungen 17 oder dergleichen Durchbrechungen
vorhanden, damit die Medien aus der Düsel4 in den Ringrauml8 zwischen Düse und innerem
Zylinder 15 hochsteigen können. Der Ringraum zwischen der Düsel3 und dem diese umgebenden
Zylinder 15 weist ebenfalls sich zunächst erweiternde und dann verjüngende und somit
abwechselnde Querschnitte auf. Am oberen Ende des Zylinders 15 sind wiederum Durchbrechungen
19 vorhanden, die ein Umleiten der im Ringraum 18 hochsteigende Medien in einen
äußeren Ringraum 20 ergeben, der gebildet ist durch die Außenwandung des Zylinders
15 und die Innenwandung eines weiteren diesen umgebenden Zylinders 21.
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Der äußere Zylinder 21 ist eingeschraubt in einen
Körper
22, der auf einer Kreislinie angeordnet mehrere Kanäle 23 aufweist, die mit dem
Ringraum 20 verbunden sind und konvergieren, so daß die Kanäle 23 noch innerhalb
des Körpers 22 zusammentreffen. Die Kanäle 23 haben im Bereich ihres Anschlusses
an den Ringraum 20 Trichter 24, die eine weitere Turbulenz vor dem Eintreten der
Medien in die Kanäle 23 ergeben. Neben den Kanälen 23 sind Turbulenzkammern 25 angeordnet,
die nach dem Auslührungsbeispiel in F i g. 4 aus Bohrtrichtern bestehen. Die Kanäle
23 können im Bereich ihres Zusammentreffens in eine weitere, im einzelnen nicht
dargestellte Wirbelkammer münden. Der Ausfluß erfolgt durch die gemeinsame Leitung
26.
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Durch den erfindungsgemäßen Vorschlag ergibt sich folgende Wirkung:
Die in die Düse 13 eintretenden Medien werden mit fortschreitendem Wandern in der
Düse mit deren fortschreitender Querschnittsverengung zunächst beschleunigt und
mit der anschließenden Querschnittserwefterung wieder gebremst. Dadurch ergibt sich
eine erste Turbulenz.
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Die Medien treffen dann im Bereich des unteren Teils 14 der Düse auf
die Prallplatte 16 auf und werden teilweise zurückgeleitet. Dadurch durchmischen
sie sich mit den in der Düse strömenden Medien, und es erfolgt im unteren Teil der
Düse eine weitere intensive Durchmischung. Anschliel3end treten die Medien durch
die Öffnungen 17 aus der Düse heraus, werden nach oben abgelenkt und wandern in
den Ringraum 18 mit sich erweiterndem und anschließend verengendem Querschnitt.
Auch hier erfolgt wieder eine Durehwi rbelung. Schließlich gelangen die Medien durch
die Öffnungen 19 im Zylinder 15 in den äußeren Ringraum 20 und treffen auf die Bodenflache
des Körpers 22 auf. Dort erfolgt wiederum ein Rückprall der in seiner durchwirbelnden
Wirkung verstärkt wird durch die Bohrtrichter 25 und die trichterfo migen Kopfenden
der Kanäle 23. AnschlieRend gelangen die Medien in die einzelnen Kanäle 23. die
schließlich in einem Punkt, aus verschiedenen Richtungen kommend, zusammentreffen.
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Hier erfolgt dann vor dem anschließenden Verbrauch die letzte Durchwirbelung.
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Die Erfindung ermöglicht eine Durchmischung von Medien innerhalb
kürzester Zeit bei geringstem Aufwand. Sofern die Vorrichtung nach ihrem Gebrauch
dul-ch ein Lösungsmittel gereinigt wird, beispielsweise nach dem vorherigen Mischen
verschiedener Farben, insbesondere Zweikomponentenfarben, dann bewirkt die auftretende
Turbulenz ein gründliches Reinigen in kurzer Zeit.