DE202007019500U1

DE202007019500U1 - Dispergierungsmischer

Info

Publication number: DE202007019500U1
Application number: DE202007019500U
Authority: DE
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: 2013-01-24
Anticipated expiration: 2017-12-11
Also published as: RU2006143868A; WO2008073003A1; DE112007002811T5; RU2336938C2

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 plattenförmigen Einrichtung (1) zur Vormischung der flüssigen Komponenten, welche vor der Kavitationseinrichtung (2) angeordnet ist, die aus stangenartigen Elementen gebildet ist, welche quer zur Strömungsrichtung in den Profilkanal eingebaut 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 ihrer 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 senkrecht zueinander stehen und quer zur Strömungsrichtung in den Profilkanal eingebaut sind.

Description

Die Erfindung betrifft einen Dispergierungsmischer zur Behandlung einer Mischung aus zwei oder mehr Komponenten, vorwiegend Flüssigkeiten, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Darunter fallen Einrichtungen zum Vermengen und zur Dispergierung von flüssigen, festen, pulverförmigen und Gas-Flüssigkeitsmedien, darunter auch 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 Zylinderabschhnitten 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 eine 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 ein enger Bereich der Flüssigkeitssträmungskennwerte, bei 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 Komponente, 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 vorlegt.
Aus der US 2001/0003291 A1 ist ein Divergierungsmischer bekannt, der zur Behandlung einer Mischung aus zwei oder mehr Komponenten, vorwiegend Flüssigkeiten, eingesetzt wird. Dieser Divergierungsmischer weist ein Gehäuse mit einem Profilkanal zur Beförderung und Beschleunigung des Flüssigkeitsstroms auf und ist mit einer Einrichtung versehen, welche bei der Umströmung einer Kavitation in der Flüssigkeit bewirkt. Zudem ist eine Einrichtung zur Vormischung der flüssigen Komponenten in Form einer oder mehreren Flachplatten vorgesehen, welche vor der Kavitationseinrichtung angeordnet ist/sind, die aus stangenartigen Elementen gebildet ist, welche quer zur Strömungsrichtung in den Profilkanal eingebaut sind. Bei diesem Divergierungsmischer besteht die vor der Kavitationseinrichtung angeordnete Vormischeinrichtung aus einer einzigen Flachplatte mit einem zentralen Durchgangsloch, die nur eine beschränkte Vormischung bringt. Die Kavitationseinrichtung besteht aus kurzen stangenartigen Elementen, die an der Innenseite des Profilkanals angebracht und gegeneinander gerichtet sind. Sie bilden ebenfalls einen zentralen Durchgang für die Strömung mit einer verminderten Divergierung. Von diesem bekannten Divergierungsmischer geht die Erfindung aus.
Es ist Aufgabe der Erfindung, die Betriebseigenschaften der Einrichtung zu verbessern und die Energieeffizienz und die technisch-wirtschaftlichen Kennwerte der Einrichtung zu erhöhen. Zudem sind der Materialaufwand und die Abmessungen zu vermindern.
Die gestellte Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.
Der Dispergierungsmischer ist als Durchlaufanlage ausgeführt. Er besteht aus einer Vormischeinrichtung und einer Einrichtung zur Kavitation für die Dispergierung. Diese Einrichtungen sind hintereinander für die Flüssigkeitsförderung angeordnet. Die Vormischungseinrichtung besteht aus einem Gehäuse mit einem Profilkanal zur Beförderung und Beschleunigung des Flüssigkeitsstroms. Es ist eine Einrichtung vorgesehen, welche bei der Umströmung eine Kavitation in der Flüssigkeit bewirkt. Die Einrichtung zur Vormischung der flüssigen Komponenten ist in Form einer oder mehreren Flachplatten ausgebildet. Die Vormischeinrichtung ist vor der Kavitationseinrichtung angeordnet und besteht auf einem Gitter aus stangenförmigen Elementen, welche im Abstand quer zur Strömungsrichtung gegeneinander gerichtet und schräg in den Profilkanal eingebaut sind.
Die Aufgabe der Erfindung wird dabei durch die Gesamtheit der folgenden Merkmale gelöst.
Eine oder mehrere Flachplatten der Mischvorrichtung ist/sind schräg zur Strömungsrichtung angeordnet und entlang ihrer Längsachse verdreht. Die Einrichtung, welche bei der Umströmung die Kavitation bewirkt, stellt ein Gitter aus Stangen dar, welche in Abständen senkrecht zueinander und quer zur Strömungsrichtung in den Profilkanal eingebaut sind.
Mit dieser Ausgestaltung sind die Vorteile des neuen Dispergierungsmischers erreicht.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Dispergierungsmischers sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen in den Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 das Übersichtsschema der Erfindung,
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 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 Nicht-parallelstangen 8 ausbilden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

RU 2239491 [0011]
US 2001/0003291 A1 [0013]

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 plattenförmigen Einrichtung (1) zur Vormischung der flüssigen Komponenten, welche vor der Kavitationseinrichtung (2) angeordnet ist, die aus stangenartigen Elementen gebildet ist, welche quer zur Strömungsrichtung in den Profilkanal eingebaut 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 ihrer 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 senkrecht zueinander stehen und quer zur Strömungsrichtung in den Profilkanal 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 ein Endabschluss in den Kanalwänden (6) 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.