DE19707165A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Vermischen eines ersten Fluids mit einem zweiten Fluid - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Vermischen eines er­ sten Fluides mit einem zweiten Fluid, insbesondere einer Flüs­ sigkeit mit einem pulverförmigen Feststoff, mit einem Strahlele­ ment mit einem sich verjüngenden ersten Kanal für das erste Fluid und einem in den ersten Kanal einmündenden, inneren Do­ sierkanal für das zweite Fluid. Die Erfindung ist weiter auf ein Verfahren zum Vermischen eines ersten Fluides mit einem zweiten Fluid gerichtet, insbesondere zum Vermischen einer Flüssigkeit mit einem pulverförmigen Feststoff, bei dem das erste Fluid als Treibstrahl in einem Strahlelement beschleunigt und dessen Druck verringert wird und das zweite Fluid über einen Dosierkanal von dem ersten Fluid im Bereich verringerten Druckes angesaugt und in das erste Fluid eingemischt wird.

Es gibt viele industrielle Verfahren, bei denen es erforderlich ist, pulverförmige Feststoffe in Flüssigkeiten einzubringen, um so z. B. Lösungen oder Dispersionen herzustellen. Die bekannte­ sten, hierzu verwendeten Vorrichtungen bestehen üblicherweise im wesentlichen aus einem Rührwerksbehälter, in dem die Flüssigkeit von einem Rührwerk umgerührt wird, während der pulverförmige Feststoff durch eine Öffnung im Behälter entweder von Hand oder mit Hilfe einer Zellenradschleuse aus einer Pulvervorlage auf die Flüssigkeitsoberfläche gestreut und dann mit Hilfe des Rühr­ werks in die Flüssigkeit eingerührt wird. Solche bekannte Vor­ richtungen haben den großen Nachteil, daß sich beim Einstreuen des Pulvers dieses zum Teil an den Innenwandbereichen des Behäl­ ters ablagert, an die keine Flüssigkeit gelangt, so daß dieser Pulveranteil nicht mit in die Flüssigkeit eingemischt wird und das gewünschte Mischungsverhältnis bzw. die gewünschte Lösungs­ konzentration somit verfälscht wird. Darüber hinaus hat die Zu­ gabe des pulverförmigen Feststoffes von Hand den Nachteil, daß aus Gründen des Arbeitsschutzes üblicherweise eine Absaugvor­ richtung vorgesehen werden muß, über die das Pulver zusammen mit Lösungsmitteldämpfen zum Teil wieder abgesaugt wird, was eine zusätzliche Abluftreinigung erforderlich macht. Wenn das Pulver mit Hilfe einer Zellenradschleuse aus einer Pulvervorlage zudo­ siert wird, kann es dazu kommen, daß Flüssigkeitsdämpfe in die Pulvervorlage eindringen und der dort bevorratete Feststoff feucht wird und verklumpt und sich so nicht mehr störungsfrei austragen läßt.

Um diese Nachteile zu vermeiden, ist auch bereits vorgeschlagen worden, die pulverförmigen Feststoffe unterhalb der Flüssig­ keitsoberfläche in die Flüssigkeit einzusaugen. Hierzu ist es erforderlich, den Behälter oberhalb der Flüssigkeitsoberfläche zu evakuieren, was insbesondere hinsichtlich der Abdichtung ei­ nen großen apparativen Aufwand bedeutet und was wegen dem erfor­ derlichen Betrieb einer Vakuumpumpe mit daran anschließender Ab­ luftreinigung sehr energieintensiv ist.

Aus der DE-PS 28 23 604 ist eine als Strahlmischer bezeichnete, gattungsgemäße Vorrichtung bekannt, bei der ein erstes, in einem Ringkanal strömendes Fluid in einem Düsenring beschleunigt wird und somit in einem daran anschließenden Mischbereich einen Un­ terdruck erzeugt, unter dessen Wirkung das zweite Fluid, bei­ spielsweise ein pulverförmiger Feuerhemmstoff, über einen zen­ tralen Dosierkanal angesaugt und im Mischbereich mit dem ersten Fluid wie z. B. Wasser vermischt wird. Diese bekannte Vorrichtung hat den Nachteil, daß es bei instabilen Strömungszuständen des ersten Fluides bzw. der Flüssigkeit, wie sie insbesondere beim An- und Abfahren der Vorrichtung auftreten können, dazu kommen kann, daß Flüssigkeit in den Dosierkanal für das zweite Fluid oder das Pulver eindringt und dieses darin verklumpt und den Do­ sierkanal verstopft. Störungen im Betrieb der Vorrichtung sind die unausweichliche Folge. Um diesen Nachteil zu beheben, ist mit der DE-OS 38 01 591 auch bereits vorgeschlagen worden, in dem Strahlmischer einen weiteren Kanal mit kreisringförmigem Querschnitt koaxial zwischen dem ersten Ringkanal und dem inne­ ren Dosierkanal vorzusehen und über diesen Luft in den Mischbe­ reich einzublasen. Diese Lösung ist apparativ sehr aufwendig, denn sie erfordert ein zusätzliches Gebläse für Druckluft mit allen für dessen Betrieb erforderlichen Regeleinrichtungen. Da­ rüber hinaus kann es auch bei dieser Vorrichtung zu Verklumpun­ gen des pulverförmigen Feststoffes kommen, sobald die Anlage ab­ gestellt wird und die Mündung des Dosierkanals für den Feststoff nicht länger mittels eingeblasener Druckluft von der über den ersten Kanal zugeführten Flüssigkeit getrennt wird.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung und ein Verfahren der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß ein unerwünsch­ tes Vermischen der beiden Fluide im Dosierkanal selbst und damit Verklumpungen des zweiten Fluids bzw. des Pulvers im Dosierkanal infolge eingetretener Flüssigkeit bzw. Flüssigkeitsdämpfe zuver­ lässig vermieden werden.

Diese Aufgabe wird mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung dadurch gelöst, daß der Dosierkanal mittels einer Ventileinrichtung ver­ schließbar ist. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, daß die Mündung des Dosierkanals beim Anfahrvorgang von der Ventilein­ richtung solange verschlossen gehalten werden kann, bis das durch den ersten Kanal strömende erste Fluid einen stationären Strömungszustand erreicht hat, in dem es im Mischungsbereich an der Dosierkanalmündung einen so geringen, statischen Druck hat, daß es nicht in den Dosierkanal eindringen kann, sondern viel­ mehr nach Öffnen der Ventileinrichtung das über den Dosierkanal zugeführte zweite Fluid in an sich bekannter Art und Weise an­ saugt. Beim Abfahrvorgang der Vorrichtung wird die Dosierkanal­ mündung mit Hilfe der Ventileinrichtung wieder verschlossen, be­ vor der Druck des ersten Fluides im Mischbereich auf einen Wert ansteigen kann, der größer ist als der Druck des zuzumischenden, zweiten Fluides, wodurch auch beim Abfahren der Vorrichtung ein Eintreten von Flüssigkeit in den Dosierkanal sicher verhindert und Verklumpungen zuverlässig vermieden werden.

Der erste Kanal kann in an sich bekannter Weise ein Ringkanal sein, in den der Dosierkanal zweckmäßig konzentrisch einmündet. Die Ventileinrichtung besteht vorzugsweise im wesentlichen aus einem von einem Schließelement in Richtung auf die Dosierkanal­ mündung beaufschlagten Ventilkörper und einem vom Fluidstrom entgegen der Wirkung des Schließelements beaufschlagtem Öffnungselement. Bei dieser besonders vorteilhaften Ausgestal­ tung drückt das zweckmäßig im wesentlichen aus einer Feder be­ stehende Schließelement den Ventilkörper solange gegen die Do­ sierkanalmündung und verschließt diese dadurch zuverlässig, bis ein gewünschter Strömungszustand erreicht ist, bei dem das durch den Strahlmischer fließende Fluid derart auf das Öffnungselement wirkt, daß der Ventilkörper entgegen der Wirkung des Schließele­ ments von der Dosierkanalmündung weggezogen und diese dadurch freigegeben wird. Das Öffnungselement kann dabei vorzugsweise aus einem mit dem Ventilkörper verbundenen Anströmkörper beste­ hen, auf den das strömende erste Fluid bzw. das Fluidgemisch ei­ nen Impuls ausübt und bei Erreichen einer bestimmten, voreinge­ stellten Strömungsgeschwindigkeit das Ventil entgegen der von dem Schließelement ausgeübten Kraft öffnet. Wenn die vorgegebene Strömungsgeschwindigkeit unterschritten wird, schließt die Rück­ stellfeder das Ventil wieder, bevor die Strömung und damit der Unterdruck im Mischbereich instabil wird und Flüssigkeit in den Dosierkanal eindringen und das dort befindliche Pulver anfeuch­ ten kann.

Der Anströmkörper kann über eine Betätigungsstange mit dem Ven­ tilkörper verbunden sein und ist zweckmäßig als hinter dem Strahlmischer in der Strömung liegende Prallplatte ausgebildet.

In diesem Fall befindet sich der Anströmkörper im Fluidstrom des vom ersten und zweiten Fluid gebildeten Fluidgemisches. Es ist aber auch möglich, den Anströmkörper im Fluidstrom des ersten Fluides, also vor dem eigentlichen Strahlmischer, anzuordnen.

Vorzugsweise bildet der Ventilkörper bei geöffnetem Ventil mit der Dosierkanalmündung eine etwa ringförmige Dosieröffnung. Durch diese Ausgestaltung ist es besonders leicht möglich, die Strömungsrichtung des zweiten Fluides im gesamten Mischbereich unter einem Winkel zur Strömungsrichtung des ersten Fluides zu halten und so eine besonders gute Vermischung zu erzielen. Da­ rüber hinaus ist diese Ausgestaltung baulich besonders einfach und wenig verschleißanfällig.

Das Strahlelement kann in an sich bekannter Weise einen sich in Durchflußrichtung des ersten Fluides verengenden Düsenteil und einen daran anschließenden Diffusor aufweisen. Die Dosierkanal­ mündung ist dann zweckmäßig nahe dem engsten Querschnitt des Strahlelements angeordnet, in dem das erste Fluid den gering­ sten, statischen Druck hat.

Der Ventilkörper ist vorzugsweise als Doppelkegelkörper ausge­ staltet, dessen in Strömungsrichtung vorderer Kegel das eigent­ liche Verschlußelement für die Dosierkanalöffnung bildet und dessen in Strömungsrichtung hinterer Kegel eine Leitfläche für das Fluidgemisch darstellt. Das Strahlelement kann im Bereich des Düsenteils mit einem Strömungsbeschleunigereinsatz für das erste Fluid versehen sein, aus dem der Dosierkanal mündet. Der Strömungsbeschleunigereinsatz ist vorzugsweise etwa doppelkegel­ förmig ausgestaltet und in seiner Axialposition im Düsenteil einstellbar, wodurch die Strömungsgeschwindigkeit des ersten Fluides im engen Querschnitt in Abhängigkeit vom Durchsatz ein­ stellbar ist. Auch die Schließkraft des Schließelements ist be­ vorzugt einstellbar, beispielsweise mittels einer Einstell­ schraube, einer Einstellmutter oder dergleichen, so daß die Treibstrahlgeschwindigkeit, das heißt die Geschwindigkeit des ersten Fluids im Mischbereich, bei deren Erreichen die Dosierka­ nalmündung öffnet bzw. schließt, durch einfaches Verstellen der Schließkraft des Schließelementes verändert werden kann.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird der Dosierkanal in Ab­ hängigkeit von dem von dem ersten Fluid bzw. dem Fluidgemisch auf einen Anströmkörper im Fluidstrom ausgeübten Impuls geöffnet oder verschlossen. Es ist dadurch ohne aufwendige Regelungs- bzw. Steuerungstechnik für die Ventileinrichtung möglich, daß die Dosierkanalmündung von dem Ventilkörper erst dann geöffnet wird, wenn der Druck des ersten Fluides im Mischbereich nahe der Dosierkanalmündung so stark abgesunken ist, daß er einen vorge­ gebenen Druck unterschreitet, bei dem die Flüssigkeit nicht un­ gewollt in den Dosierkanal zurückströmen kann, durch den das zweite Fluid, insbesondere das Pulver mit höherem Druck als dem Druck des ersten Fluides im Mischungsbereich diesem zugeführt wird. Der Dosierkanal wird also in besonders vorteilhafter Aus­ gestaltung der Erfindung erst dann geöffnet, wenn der Druck des ersten Fluides im Mischbereich so gering ist, daß es nicht in den Dosierkanal eindringen kann, und der Dosierkanal wird wieder verschlossen, bevor der Druck im ersten Fluid im Mischbereich soweit ansteigt, daß es in den Dosierkanal eindringen könnte.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Vermischen eines ersten Fluides mit einem zweiten Fluid kann in einem Behälter für das erste Fluid bzw. das herzustellende Fluidgemisch verwendet wer­ den, wobei die Vorrichtung im Behälter relativ zu dem sie umge­ benden Fluid bzw. Fluidgemisch bewegbar ist. Die Vorrichtung kann dabei im Behälter ortsfest angeordnet sein, beispielsweise mittels einer Halterung in einem Abstand von einer Behälterwand gehalten werden, wobei dann die Relativbewegung zwischen der Flüssigkeit bzw. dem Fluidgemisch und der darin eingetauchten Mischvorrichtung mit Hilfe einer Rühreinrichtung erreicht wird, die das Fluid bzw. Fluidgemisch im Behälter in Rotation ver­ setzt. Die so in Rotation versetzte Flüssigkeit tritt mit einer Teilmenge in das Strahlelement der Mischvorrichtung ein, welche Teilmenge den Treibstrahl bildet, der im Düsenteil beschleunigt und dadurch im Mischbereich eine hohe Strömungsgeschwindigkeit und einen geringen statischen Druck hat und so den über den Do­ sierkanal zugeführten pulverförmigen Feststoff ansaugt. Es ist selbstverständlich auch möglich, die erfindungsgemäße Mischvor­ richtung an einem in der Flüssigkeit rotierenden Arm anzuordnen und so eine Relativbewegung zwischen Flüssigkeit und Vorrichtung zu gestatten.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Vermischen eines ersten mit einem zweiten Fluid kann auch zwischen einer Zufuhrleitung für das erste Fluid und einer Ableitung für das Fluidgemisch verwen­ det werden, also in eine Rohrleitung eingebaut sein, wobei der Treibstrahl durch die in der Rohrleitung bewegte Flüssigkeit er­ zeugt wird.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen, worin eine be­ vorzugte Ausführungsform der Erfindung an einem Beispiel näher erläutert wird. Es zeigt:

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Mischvorrichtung in Betriebsstellung mit geöffneter Dosierkanalmündung im Schnitt;

Fig. 2 die erfindungsgemäße Mischvorrichtung mit verschlossenem Dosierkanal in einer Fig. 1 entsprechenden Darstellung;

Fig. 3 die Vorrichtung nach den Fig. 1 und 2 in ihrer Einbaulage in einem Rührwerksbehälter, in stark schematisierter Draufsicht;

Fig. 4 die Vorrichtung nach der Erfindung in einer Einbaulage in einer Rohrleitung, in einer stark schematisierten Seitenansicht.

In der Zeichnung bezeichnet 10 eine Mischvorrichtung zum Vermi­ schen eines ersten Fluides, nämlich einer Flüssigkeit 11 mit ei­ nem zweiten Fluid, das bei der dargestellten Ausführungsform ein pulverförmiger, fließfähiger bzw. fluidisierbarer Feststoff 12 ist, der mit der Flüssigkeit 11 zu einem Fluidgemisch 13 ver­ mischt werden soll.

Die Mischvorrichtung 10 weist ein Strahlelement 14 mit einem sich in Durchflußrichtung 15 der Flüssigkeit 11 verengenden Dü­ senteil 16 und einem daran anschließenden Diffusor 17 auf. In seinem Düsenteil 16 ist das Strahlelement 14 mit einem Strö­ mungsbeschleunigereinsatz 18 versehen, der etwa doppelkegelför­ mig ausgestaltet ist und der mit der Wandung 19 des Düsenteils 16 einen Ringkanal 20 für die Flüssigkeit 11 bildet, der sich in Richtung auf den engsten Querschnitt 21 des Strahlelements 14 verjüngt.

Der Strömungsbeschleunigereinsatz 18 ist in seinem Inneren mit einem zentralen Dosierkanal 22 für das fließfähige Pulver 12 versehen, der an seinem in Strömungsrichtung 15 hinteren Ende eine in Strömungsrichtung sich konisch aufweitende Dosierkanal­ mündung 23 bildet. Der Strömungsbeschleunigereinsatz ist in nicht näher dargestellter Weise in Axialrichtung, also parallel zur Durchflußrichtung, einstellbar im Strahlelement angeordnet, wodurch sein Abstand von der Außenwand 19 der Düse und damit die Spaltbreite des Ringkanals 20 verändert werden kann. Die Ein­ stellung des Beschleunigereinsatzes 18 kann beispielsweise über Einstellschrauben, einen Stellzylinder oder dergleichen gesche­ hen.

Der Diffusor 17 ist am hinteren Ende 24 des Strahlelements mit vier sternförmig angeordneten Haltebügeln 25 versehen, die eine Ventileinrichtung 26 für den Dosierkanal 22 halten. Die Ventil­ einrichtung besteht im wesentlichen aus einer Betätigungsstange 27, die in einem von den Haltebügeln 25 gehaltenen Axiallager 28 axial verschieblich aufgenommen ist und die an ihrem in Strö­ mungsrichtung 15 hinteren Ende einen Anströmkörper 29 und an ih­ rem vorderen Ende einen Ventilkörper 30 trägt, der in dem darge­ stellten Ausführungsbeispiel etwa doppelkegelförmig ausgestaltet ist und eine Dichtfläche 31 hat, mit der er sich an die Dosier­ kanalmündung 23 anlegen kann, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist. Der Ventilkörper 30 wird mittels einer Schraubendruckfeder 32 in Richtung auf die Dosierkanalmündung gedrückt, wozu sich die unter Vorspannung stehende Schraubendruckfeder einerseits an einem an der Betätigungsstange angeordneten Anschlag 33 und an­ dererseits in einem an den Haltebügeln 25 fest angeordneten Schraubenfedergehäuse 34 abstützt. In bevorzugter, nicht darge­ stellter Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die Vorspannung der Feder 32 veränderbar, was einfach dadurch ge­ schehen kann, daß der Anschlag 33 auf der Betätigungsstange 27 mittels eines Gewindes in seiner axialen Stellung einstellbar ist. Es ist auch möglich, am Federgehäuse selbst eine Einstell­ schraube vorzusehen, die zur Einstellung der Federvorspannung dient. Zweckmäßig kann das Federgehäuse 34 auch geöffnet und die verwendete Feder gegen eine solche mit einer anderen Federkon­ stante ausgetauscht werden.

Die beschriebene Vorrichtung 10 kann - wie in Fig. 3 dargestellt - fest in einem Rührwerksbehälter 35 angeordnet sein, in dem die Flüssigkeit mit Hilfe eines Rührwerks 36 in Rotation versetzt wird. Die Vorrichtung kann auch in einer Rohrleitung zwischen einer Zufuhrleitung 37 für die Flüssigkeit 11 und einer Ablei­ tung 38 für das Fluidgemisch 13 eingebaut sein. Die Mischvor­ richtung funktioniert wie folgt:

Im stationären, in Fig. 1 dargestellten Mischvorgang strömt die Flüssigkeit 11 infolge einer auf sie ausgeübten Kraft mit einer bestimmten Strömungsgeschwindigkeit in den Düsenteil 16 ein und wird infolge des sich verengenden Querschnitts des Ringkanals 20 zwischen der Wand 19 und dem Strömungsbeschleunigereinsatz 18 beschleunigt. Nach dem Strahlpumpen-Prinzip wird dadurch der Flüssigkeitsdruck in dem kurz vor dem engsten Querschnitt 21 liegenden Mischbereich 39 auf einen Wert abgesenkt, der geringer ist als der im Dosierkanal herrschende Umgebungsdruck, so daß bei geöffneter Ventileinrichtung - wie in Fig. 1 gezeigt - der gegebenenfalls mit Luft fluidisierte pulverförmige Feststoff 12 in die Flüssigkeit 11 durch den ringförmigen Spalt 40 eingesaugt wird, der bei geöffnetem Ventil zwischen dem Ventilkörper und der Dosierkanalmündung entsteht. Das Pulver 12 wird dabei in­ folge des im Mischbereich 39 herrschenden Unterdrucks aus einem nicht dargestellten Vorlagebehälter durch den Dosierkanal 22 bis eben zu der Spaltöffnung 40 gefördert und in den Treibstrahl 11 eingemischt. Die gewählte, doppelkegelförmige Ausgestaltung des Ventilkörpers trägt dabei dazu bei, daß der Strömungswiderstand auch im Mischbereich 39 der Düse und damit auch die Strömungs­ verluste gering bleiben.

Nach dem Vermischen der beiden Fluide gelangt das Fluidgemisch in den Diffusor 17, wo seine Strömungsgeschwindigkeit sich wie­ der verlangsamt und damit der Flüssigkeitsdruck wieder auf Normaldruck ansteigt.

Das Fluidgemisch 13 strömt dann zumindest mit einem Teilstrom gegen den Anströmkörper 29, wie dies in Fig. 1 durch die Pfeile 41 angedeutet ist. Der durch die Strömungsgeschwindigkeit des Fluidgemischs 13 vor dem Anströmelement 29 auf dieses ausgeübte Impuls erzeugt eine Stellkraft, die entgegen der von der Schrau­ bendruckfeder 32 ausgeübten Schließkraft in Strömungsrichtung 15 über die Betätigungsstange 27 auf den Anschlag 33 wirkt. Sobald also die Geschwindigkeit des den Anströmkörper 29 anströmenden Fluidgemischs groß genug ist, daß die Impuls kraft die Vorspann­ kraft der Feder 34 überwindet, wird der Ventilkörper 30 von der Kanalmündung 23 abgehoben und bei entsprechend großer Strömungs­ geschwindigkeit, wie sie im in Fig. 1 dargestellten, stationären Mischungszustand auftritt, in dem dargestellten Öffnungszustand gehalten. Federvorspannung und Federkonstante sind dabei so ge­ wählt, daß der Ventilkörper 30 erst bei Erreichen eines vorbe­ stimmten Unterdrucks der Flüssigkeit 11 im Mischbereich 39 abge­ hoben wird.

Wenn die Strömungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit 11 im Ringka­ nal 20 und damit auch die Strömungsgeschwindigkeit des Fluidge­ misches 13 hinter dem Diffusor 17 der Mischvorrichtung unter ei­ nen vorgegebenen Wert absinkt, verringert sich auch der auf den Anströmkörper 29 ausgeübte Impuls. Die auf den Anschlag 33 aus­ geübte Kraft reicht dann nicht mehr aus, die Druckfeder 34 zu spannen und dadurch das Ventil in seiner Offenstellung zu hal­ ten. Der Ventilkörper wird vielmehr unter der Wirkung der Vor­ spannkraft der Feder wieder in Richtung auf die Dosierkanalmün­ dung verschoben, wodurch der ringförmige Spalt 40 wieder ver­ schlossen wird. Durch geeignete Auswahl der Feder und Einstel­ lung von deren Vorspannkraft in Zusammenwirken mit der geeigne­ ten Form und Größe des Anströmkörpers 29 wird der Spalt 40 ver­ schlossen, bevor der Flüssigkeitsdruck im Mischbereich 39 auf einen Wert ansteigen kann, bei dem Flüssigkeit 11 oder Flüssig­ keitsdämpfe in den Dosierkanal 22 eindringen könnten und dort das Pulver in unerwünschter Weise befeuchten und so den Dosier­ kanal verstopfen könnte. Auch bei stehender Strömung, beispiels­ weise bei Abschalten des Rührwerks 36 nach Fig. 3, kann keine Flüssigkeit in den Dosierkanal 22 eintreten und dort zu Verklum­ pungen des Pulvers führen.

Beim Anfahren der Mischvorrichtung, das heißt bei Beschleunigung der Relativgeschwindigkeit zwischen der Vorrichtung und der Flüssigkeit 11 von Null auf Stationärgeschwindigkeit im Be­ triebszustand steigt die Geschwindigkeit des Treibstrahls (d. h. der im Ringkanal 20 beschleunigten Flüssigkeit) an und gleich­ zeitig verringert sich der statische Druck der Flüssigkeit im Mischbereich 39 der Vorrichtung. Bei Erreichen einer bestimmten Strömungsgeschwindigkeit der aus dem Diffusor 17 austretenden Flüssigkeit, die proportional zu dem im Mischbereich herrschen­ den Unterdruck ist, wird die vom Anströmelement 29 infolge des darauf ausgeübten Impulses erzeugte Kraft so groß, daß die Schließkraft der Feder 34 überwunden und der Ventilkörper 30 von der Dosierkanalmündung 23 abgehoben wird und dann durch den so freigegebenen, ringförmigen Spalt 40 das Pulver 12 in die Treibstrahlflüssigkeit eingemischt wird.

Bei Verwendung der erfindungsgemäßen Mischvorrichtung in dem Rührwerksbehälter 35 nach Fig. 3 ist die Vorrichtung mittels ei­ ner geeigneten (nicht dargestellten) Halterung am Behälterboden oder einer Behälterwand 42 vollständig unterhalb des Flüssig­ keitsspiegels gehalten. Die im Behälter 35 befindliche Flüssig­ keit 11 wird mit Hilfe des Rührwerks 36 in eine kreisförmige Be­ wegung versetzt und tritt mit einem Teilstrom 43 in den Düsen­ teil 16 der Vorrichtung ein, welcher Teilstrom den Treibstrahl bildet, in den bei Erreichen einer bestimmten Rotationsgeschwin­ digkeit der Flüssigkeit und damit eines bestimmten Unterdrucks im Mischbereich das Pulver eingesaugt wird. Bei dieser Verwen­ dung wird die Flüssigkeit 11 also zunehmend mit Pulver angerei­ chert, so daß mit fortschreitender Vermischung in zunehmendem Maße das Fluidgemisch selbst den Treibstrahl in der Mischvor­ richtung bildet. An- und Abfahren des Rührwerkes 36 werden von der erfindungsgemäßen Mischvorrichtung ohne äußeren Bedienungs­ aufwand sicher beherrscht, da die Dosierkanalmündung von dem Ventilkörper erst freigegeben wird, wenn die Rotationsgeschwin­ digkeit der Flüssigkeit bzw. des Fluidgemisches groß genug ist, daß ein vorbestimmter Druck im Mischbereich des Strahlelementes unterschritten wird. Die Mischvorrichtung kann im Rührwerksbe­ hälter um eine Achse parallel zur Rührwerkachse oder auch um mehrere Achsen beweglich angeordnet sein, so daß sie sich nach Art eines Windsackes immer genau in Richtung der Strömung aus­ richten kann.

Bei der in Fig. 4 dargestellten Verwendung der erfindungsgemäßen Mischvorrichtung nimmt diese den gesamten Rohrquerschnitt der Zufuhrleitung 37 bzw. der Ableitung 38 ein, so daß die gesamte, von der Zufuhrleitung zugeführte Flüssigkeit 11 das Strahlele­ ment der Vorrichtung passiert. Es wäre selbstverständlich auch möglich, daß auch in einer Rohrleitung nur ein Teilstrom der Flüssigkeit 11 durch das Strahlelement geleitet wird. Im übrigen ist die Wirkung der Mischvorrichtung auch bei dieser Verwendung dieselbe wie bereits oben beschrieben.

Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte und beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern es ergeben sich eine Vielzahl von Änderungen und Ergänzungen, ohne den Rahmen der Er­ findung zu verlassen. So könnte beispielsweise zusätzlich zu der Rückstellfeder 32 in der Ventileinrichtung ein Dämpfungselement vorgesehen sein, das Schwingungen in der Ventileinrichtung un­ terbindet, die durch Schwankungen des auf das Öffnungselement 29 wirkenden Impulses hervorgerufen werden. Der Anströmkörper, der in der dargestellten Ausführungsform im wesentlichen als einfa­ che Prallplatte ausgestaltet ist, kann auch eine andere, strö­ mungstechnisch günstigere Anströmfläche haben, so daß Strömungs­ verluste gering gehalten werden. Der von dem Ventilkörper 30 freigegebene Spalt muß nicht wie beim beschriebenen Ausführungs­ beispiel ein kreisförmiger Ringspalt sein, sondern kann auch an­ dere Formen aufweisen, beispielsweise oval oder etwa rechteckig sein, wobei dann selbstverständlich die Dosierkanalmündung und der Ventilkörper 30 eine entsprechende Form haben. Insbesondere bei Verwendung in einem Rührwerksbehälter ist es möglich, das Strahlelement nicht rotationssymmetrisch auszugestalten, sondern als langgestreckten Sammelkanal, der lediglich im Querschnitt etwa die in den Fig. 1 und 2 dargestellte Form hat und dessen Gesamtlänge annähernd so groß sein kann wie der Radius des Rühr­ werksbehälters. In einen solchen Kanal können dann mehrere Do­ sierkanäle über den Radius verteilt angeordnet sein, wobei dann zweckmäßig jedem Dosierkanal eine eigene Ventileinrichtung zuge­ ordnet ist, die den jeweiligen Dosierkanal bei Erreichen der er­ forderlichen Strömungsgeschwindigkeit des Treibstrahles im Mi­ schungsbereich öffnet. Der pulverförmige Feststoff kann sowohl pneumatisch allein durch die Saugwirkung der Strahlpumpe oder mittels Druckluft oder dergleichen zusätzlich fluidisiert zuge­ führt werden; es ist aber auch möglich, das Pulver bei Bedarf mit Hilfe einer Exzenterschneckenpumpe oder dergleichen zum Mischbereich zu transportieren. Der Anströmkörper 29 muß nicht wie im dargestellten Ausführungsbeispiel hinter dem Diffusor an­ geordnet sein, wo er im stationären Betrieb von dem Fluidgemisch beaufschlagt wird, sondern es ist auch möglich, den Anströmkör­ per vor dem Düsenteil anzuordnen, wo er von dem ersten Fluid 11 beaufschlagt wird. Die Übertragung der von dem Anströmelement ausgeübten Kraft auf das Ventilelement kann dann über ein geeig­ netes Getriebe erfolgen. Eine solche Ausgestaltung kann insbe­ sondere dann Vorteile haben, wenn das aus beiden Fluiden beste­ hende Fluidgemisch eine stark schleißende Wirkung hat und den Anströmkörper einem großen Verschleiß unterwerfen würde. Es ist auch nicht unbedingt erforderlich, daß der Ventilkörper in Durchflußrichtung der Fluide öffnet und seine Schließbewegung entgegen dieser Durchflußrichtung 15 erfolgt; es ist vielmehr auch denkbar, daß der Ventilkörper entgegen der Durchflußrichtung von der Dosierkanalmündung abgehoben wird und so einen Ringkanal für das zweite Fluid freigibt, wenn dies im Einzelfall zweckmäßig erscheint. Um das Mischergebnis im Mischbereich weiter zu verbessern, ist es möglich, im Düsenteil Drallelemente anzuordnen, die der einströmenden Flüssigkeit einen Drall aufprägen, der die Vermischung begünstigt. Die bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel mittels der Feder auf den Ventilkörper ausgeübte Schließkraft kann auch auf pneumatischem oder hydraulischem Wege erzeugt werden.

Claims (22)

1. Vorrichtung zum Vermischen eines ersten Fluides mit einem zweiten Fluid, insbesondere einer Flüssigkeit mit einem pulver­ förmigen Feststoff, mit einem Strahlelement mit einem sich ver­ jüngenden ersten Kanal für das erste Fluid und einem in den er­ sten Kanal einmündenden inneren Dosierkanal für das zweite Fluid, dadurch gekennzeichnet, daß der Dosierkanal (22) mittels einer Ventileinrichtung (26) verschließbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der erste Kanal (20) ein Ringkanal ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Dosierkanal (22) konzentrisch zum ersten Kanal (20) in diesen einmündet.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventileinrichtung (26) im wesentlichen aus einem von einem Schließelement (32) in Richtung auf die Dosierkanalmündung (23) beaufschlagten Ventilkörper (30) und einem vom Fluidstrom (13, 41) entgegen der Wirkung des Schließelementes (32) beaufschlagten Öffnungselement (29) be­ steht.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Schließelement (32) im we­ sentlichen aus einer Feder besteht.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Öffnungselement (29) im we­ sentlichen aus einem mit dem Ventilkörper (30) gekoppelten An­ strömkörper besteht.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Anströmkörper (29) mittels einer Betätigungsstange (27) mit dem Ventilkörper (30) verbunden ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Anströmkörper (29) als Prallplatte ausgebildet ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Anströmkörper (29) im Fluidstrom des ersten Fluides (11) angeordnet ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Anströmkörper (29) im Fluidstrom des vom ersten und zweiten Fluid (11, 12) gebildeten Fluidgemisches (13) angeordnet ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (30) bei ge­ öffnetem Ventil mit der Dosierkanalmündung (23) eine etwa ring­ förmige Dosieröffnung (40) bildet.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Strahlelement (14) einen sich in Durchflußrichtung (15) des ersten Fluides (11) verengen­ den Düsenteil (16) und einen daran anschließenden Diffusor (17) aufweist.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Dosierkanalmündung (23) nahe dem oder im engsten Querschnitt (21) des Strahlelementes (14) angeordnet ist.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (30) als Dop­ pelkegelkörper ausgestaltet ist.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Strahlelement (14) im Be­ reich des Düsenteils (16) mit einem Strömungsbeschleunigerein­ satz (18) für das erste Fluid (11) versehen ist, aus dem der Do­ sierkanal (22) mündet.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungsbeschleunigerein­ satz (18) etwa doppelkegelförmig ausgestaltet ist und in seiner Axialposition im Düsenteil (16) verstellbar ist.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Schließkraft des Schließe­ lements (32) einstellbar ist.

18. Verfahren zum Vermischen eines ersten Fluides mit einem zweiten Fluid, insbesondere einer Flüssigkeit mit einem pulver­ förmigen Feststoff, bei dem das erste Fluid als Treibstrahl in einem Strahlelement beschleunigt und dessen Druck verringert wird und das zweite Fluid über einen Dosierkanal von dem ersten Fluid im Bereich verringerten Druckes angesaugt und in das erste Fluid eingemischt wird, dadurch gekennzeich­ net, daß der Dosierkanal (22) in Abhängigkeit von dem vom er­ sten Fluid (11) bzw. Fluidgemisch (13) auf einen Anströmkörper (29) im Fluidstrom (41) ausgeübten Impuls geöffnet oder ver­ schlossen wird.

19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Dosierkanal (22) erst dann geöffnet wird, wenn der Druck des ersten Fluides (11) im Mischbereich (39) so gering ist, daß das erste Fluid (11) nicht in den Do­ sierkanal (22) eindringen kann, und daß der Dosierkanal (22) verschlossen wird, bevor der Druck im ersten Fluid (11) im Mischbereich (39) soweit ansteigt, daß das erste Fluid (11) in den Dosierkanal (22) eindringen kann.

20. Verwendung einer Vorrichtung zum Vermischen eines ersten Fluides mit einem zweiten Fluid nach einem der Ansprüche 1 bis 17 in einem Behälter (35) für das erste Fluid (11) bzw. das Fluidgemisch (13), wobei die Vorrichtung (10) im Behälter (35) relativ zu dem sie umgebenden Fluid (11) bzw. Fluidgemisch (13) bewegbar ist.

21. Verwendung nach Anspruch 20, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Vorrichtung im Behälter (35) ortsfest angeordnet ist und die Relativbewegung mit Hilfe einer Rührein­ richtung (36) erreicht wird, die das Fluid (11) bzw. Fluidge­ misch (13) im Behälter (35) in Rotation versetzt.

22. Verwendung einer Vorrichtung zum Vermischen eines ersten Fluides mit einem zweiten Fluid nach einem der Ansprüche 1 bis 17 zwischen einer Zufuhrleitung (37) für das erste Fluid 11 und einer Ableitung (38) für das Fluidgemisch (13).