DE2060436A1 - Anordnung zur Mischung von Fluiden - Google Patents

Description

• Anordnung zur Mischung von Fluiden Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Mischung eines Fluids mit einem anderem bzw. zur Lösung eines Fluids in einem anderen.
• Als ein Beispiel für ein Vermischungsproblem sei angegeben, daß es schwierig ist, ein Fluid wie Benzylalkohol mit photographischen Lösungen zu vermischen bzw./aufzulösen.
• in diesen D'lüssigkeitskonzentrate variieren bezüglich der Viskosität und der Dichte. Einige Konzentrate schwimmen tatsächlich auf dem Wasser in einem Mischtank und zeigen wenig Neigung, zum Boden zu sinken, wo der Rührvorgang mit bekannten Propellerflügeln auf einer Welle ausgeführt wird. Ein Nachteil der ?ro-pellerfl{tel-Rührweise besteht darin, daß die Flügel einen Wirbel oder einen Strudel erzeugern, in dem Luft in die Lösung gemischt werden kann, wodurch eine Entwickleroxydation in fotographischen Lösungen bewirkt; wird.
• Erfindungsgemäß ist infolgedessen eine Anordnung vorgesehen, mit der ein Bereich erhöhter Fluid-Geschwindigkeit und resultierendem geringeren Druck erzeugt wird, wobei in diesem Bereich ein zweites Fluid in ein erstes Fluid eingeführt wird. In diesem Bereich wird eine resultierende Turbulenz hergestellt, in der das zweite Fluid in Mikro-Tröpfchen aufgelöst bzw. zwrstäubt wird, so daß eine schnelle und durchgehende Vermischung des ersten und zweiten Fluids erfolgt.
• Erfindungsgemäß umfaßt ein Behälter zur aufnahme des ersten Fluids Leitungen, die von dem Behälter weg und zu dem Behälter hin in einer Schleife mit dem Behälter zusammen mit einer Pumpt führen, die in die Leitungen zur Bewegung eines Fluids durch den Behälter und die Leitungen eingesetzt ist, und Mittel zur Erzeugung einer Steigerung der Fluidgeschwindigkeit des durch die Leitungen bewegen Fluids mit einem Bereich eines resultierenden geringeren Druckes, wodurch ein nregungsbereich bzw. Anstoßbereich bzw. Ansaugbereich erzeugt wird, dem ein Bereich mit hoher Turbulenz folgt, weiterhin sind Einrichtungen vorgevsehç», mit denen eimz zweites Fluid dem zur- tsint-unr.ung - , Ansaugbereich/ des zweiten Fluids in das erste Fluid und die Mischung dem Bereich mit hoher Turbulenz ausgesetzt werden.
• Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung beispielweise beschrieben; in dieser zeigt: Fig. 1 eine Ansicht einer erfindungsgemäßen Anordnung zur Mischung von FlLissigkeiten, von der Teile weggebrochen, und andere Teile im Schnitt dargestellt sind, Fig. 2 eine Ansicht einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, von der Teile weggebrochen und Teile im Schnitt darges-tellt sind, und Fig. 3 eine Ansicht einer anderen Ausführungsform der Erfindung, von der Teile im Schnitt dargestellt sind.
• Nach der Zeichnung umfaßt eine Anordnung A einen Mischtank 10; von dem Boden des Tankes 10 führt ein hohler Ausgang oder eine Saugleitung 12 weg. In die Saugleitung 12 erstreckt sich mittels einer bekannten Verbindung bzw. eines bekannten Anschlußstückes 14 das untere Ende einer Versorgungsleitung 16c Die Leitung 16 steht an ihrem oberen Ende in Verbindung mit einem bekannten Durchsatz-Absr- bzw. Drosselventil 18 oder dergleichen, das einen Steuergriff 20 aufweist, um die Strömung eines konzentrierten oder anderen Fluids von einem Behälter 22 zu steuern, mit dem das Ventil 18 verbunden ist. Der Behälter 22 ist vorgesehen, ein Konzentrat oder ein Fluid mit Grenzlöslichkeit bzw. äußerst geringer Löslichkeit aufzunehmen, und das Ventil 18 wird so eingestellt, daß es die Strömungsrate von dem Behälter in der Weise steuert, daß die Rate, mit der die Flüssigkeit dem ersten Fluid vom Tank 10 zugeführt wird, die Rate nicht überschreitet, bei der sie in der Lage ist, sich in dem Fluid vom Tank 10 zu lösen bzw. aufzulösen.
• Das äußere Ende der Saugleitung 12 ist mit dem axialen Zentrum oder dem axialen Eingang einer bekannten Zentrifugalpumpe bzw.
• Kreiselpumpe 24 verbunden, die radial angeordnete Laufradschaufeln 26 in einem Gehäuse 28 aufweist; die Schaufeln werden durch einen Motor 29 der Pumpe 24 gedreht. Von dem Umfang des Schaufelgehäuses 28 führt eine Druckleitung 30 weg, die mit dem Boden des flischtanks 10 verbunden ist.
• Bei Benutzung und im Betrieb der Anordnung A wird das erste mit einem zweiten Fluid zu mischende Fluid in den Tank 10 eingebracht. Das mit dem Fluid des Tanks 10 zu mischende Konzentrat oder zweite Fluid wird in den Behälter 22 eingebracht. Die Pumpe 24 wird dann durch eine elektrische Lestungsquelle betätigt, wodurch das Fluid von dem Tank 10 durch die Saugleitung 12 zu der Pumpe gezogen wird; und das Fluid wird von der Pumpe in die Druckleitung 30 herausgeschleudert bzw. ausgeworfen, mittels dessen das Fluid zu dem Tank 10 zurückgeführt wird. Das Ventil 18 wird so eingestellt, daß eine Fluidströmung von dem Behälter 22 durch de Versorgungsleitung 16 zu der Verbindung 14 und in die Tank-Saugleitung 12 möglich ist.
• Wenn die erste Flüssigkeit von dem Tank durch die Saugleitung 12 wie bei dem Bereich "X" gezogen wird, wird das zweite Fluid von der Leitung 16 in die Leitung 12 gezogen, und das erste und das zweite Fluid werden zu den Flügeln bzw. Schaufeln des Propellers bzw. Laufrades bzw. Schaufelrades der Pumpe 24 bewegt. Durch die Schaufeln 26 der Xreiselpumpe wird die Radialgeschwindigkeit der derem tees bzw. kombinierten Flüssigkeiten erhöht urddieselheraus zu der Leitung 30 geschleudert, wodurch ein verringerter Druck an dem Mitteleinlaß bzw. der Eingangsöffnung bewirkt wird, wo die Saugleitung 12 mit dem Schaufelgehäuse 28 verbunden ist, aufgrund dessen frische Lösung von der Leitung 12 hereirgeogen wird, die ihrerseits in schnelle radiale Bewegung mittels der Schaufeln 26 des Schaufelrades versetzt wird. Durch die an der Pumpen-Eingangsöffnung erzeugte "Saugwirkung" wird soviel von dem zweiten Fluid herangezogen, wie das Drosselventil bzw.
• Begrenzerventil 18 zuläßt. Die Mischung aus dem Fluid von dem Tank 10 und der Flüssigkeit von dem Behälter 22 wird durch die Druckleitung 30 in den Tank 10 und die Saugleitung 12 herausgedrückt, wodurch eine Zirkulation von dem Tank zur Pumpe zu dem Tank hervorgerufen wird. Die Mischung wird solange wieder im Kreislauf herumgeführt, bis das gesamte zweite Fluid mit dem ersten Fluid gemischt ist.
• Es erfolgt eine zwangsläiae Vermischung des ersten und zweiten Fluids, was durch heftiges Schlingern bzw. Schleudern und eine heftige Turbulenz der Mischung gegen die Flügel 26 des Flügelrades und die inneren Oberflächen des Flügelradgehäuses 28 bewirkt wird. Durch eine solche Einwirkung wird die Fluidgeschwindigkeit erhöht und der Druck an und in der Nähe der Einlaßöffnung verringert, was zu einem Turbulenzzustand hoher "Scherkraft" (shear)" führt, der die zweite Flüssigkeit in Nikrotröpfchen aufrührt bzw. zerstäubt. Dadurch wird der der ersten Flüssigkeit aus den Tank 10 ausgesetzte Oberflächenbereich der zweiten Flüssigkeit in weitgehendem Maße vergrößert, was zu einem innigen Vermischen oder Emulgieren der zweiten Flüssigkeit mit der ersten Flüssigkeit führt. Ein weitern I-Iischen wird erforderlichenfalls ausgeführt, indem die Mischung vom Tank zur Pumpe und von der Pumpe zum Tank zurück zirkuliert wird. Das SLusmaß bzw. die Dauer der Umwälzung hängt von den zu rilischenden Haterialien ab. Das Ventil 18 für die Durchflußleistung kann geschlossen werden, nachdem die gewünschte Menge der zweiten Flüssigkeit mit der ersten Flüssigkeit vom Tank 10 kombiniert ist. Dadurch wird verhindert, daß Luft in die Lösung gezogen wird, was häufig zu einer Entwickleroxydatioa in der photographischen Industrie führt. Da im Bereich der Einlaßöffnung der Pumpe wie bei "X" ein reduzierter Druck vorhanden ist, kann der Behälter 22 an einem Punkt unter dem Niveau des Mischtanks angebracht sein, der die Flüssigkeit enthält, mit der das zweite Fluidkonzentrat des Behälters gemischt werden soll. Dies kann aufgrund der Tatsache erfolgen, daß das zweite Fluid von dem Behälter gesaugt wird; und es ist bei einigen Anlagetypen von Mischanordnungen im hohen Maße erwünscht, insbesondere aufgrund der Zunahme des Behälters für das zweite Fluid in der abmessung und im Gewicht. Bei der beschriebenen Anordnung kann der Vorrat des zweiten Fluids von einem Behälter ohne ausgedehnte Handhabung des Behälters aufgrund dessen gezogen bzw.
• gesaugt werden, daß die Stellung bzw. der Ort der zweiten Fluid Versorffl1mg nicht von kritischer Bedeutung ist.
• Eine weitere Ausführungsform B ist in Fig. 2 gezeigt, nach der die Saug- oder Ausgangsleitung 34 von einem Mischtank wie dem Tank 10 in Fig. 1 wegführt. Die Saugleitung 34 ist mit dem axialen Zentrum oder axialen Eingang einer bekannten Kreiselpumpe ffj verbunden, die radial angeordnete Laufraflügel bzw. Laufradschaufeln 36 in einem Gehäuse 38 aufweist; die Flügel bzw. Schaufeln werden durch einen Motor 40 der Pulpe 35 gedreht. Von dem Umfang des Laufradgehäuses 38 führt eine Druckleitung 44 weg, die mit dem Boden eines Mischtanks wie dem Tank 10 in Fig. 1 verbunden ist.
• In eine Druckleitung 44 ist ein Verbindungsglied 46 eingesetzt, das einen reduzierten Durchmesser oder eine Venturi-Ausbildung 48 aufweist. Eine Versorgungsleitung 50 ist mit ihrem oberen Ende mit einem bekannten Durchflußleistungs- und Absperr- bzw.
• Drosselventil 52 oder dergleichen verbunden, das einen Steuergriff 54 aufweist, um die Strömung eines zweiten Fluida von einem Behälter 56 zu steuern, mit dem das Ventil 52 verbunden ist.
• Das untere Ende der Leitung 50 steht mit dem Verbindungsglied 46 in Verbindung und das innere Ende 57 ist in dem Venturi-Bereich 48 angeordnet. Der Behälter 56 ist für die Aufnahme eines Konzentrats oder eines Fluids vorgesehen und das Ventil 52 wird zur Steuerung der Strömung rate von dem Behälter in der Weise eingestellt, daß die Rate, mit der das zweite Fluid dem ersten Fluid von dem Tank 10 hinzugefügt wird, nicht die Riæ übersteigt, bei der es in der FlZBsigkeit von dem Tank 10 gelöst werden kann. Die Leitung 44 steht in Verbindung mit einem alischtank wie dem Tank 10 in Fig. 1.
• Beim Betrieb der Anordnung B wird eine Strömung des Fluids von dem Mischtank durch die Leitungen 34 und 44 und zu dem Mischtank durch die Pumpe 35 bewirkt, die zwischen die Saugleitung 34 und die Druckleitung 44 eingesetzt ist.
• An der Ventusi-Verengung 48 in dem Verbindungsglied 46 wird ein reduzierter Druckbereich aufgrund der erhöhten Geschwindigkeit des Fluids durch den Venturi-Bereich erzeugt. Durch den reduzierten Druck wird ein Anregungs- bzw.
• Anstoßbereich erzeugt, dem ein Turbulenzbereich folgt, wo die zweite Flüssigkeit von der Leitung 50 eingeführt wird, und durch die Untermischung bzw. Zuführung der zweiten Flüssigkeit zu der Turbulenz wird das zweite Fluid aus der Leitung 50 in Mikrotröpfohen zerstäubt, was im wesentlichen Augenblicklich zu einer vollständigen Vermischung der zwei Flüssigkeiten führt. Der Anstoßbereich bzw. Ansaugbereich (inducement area) saugt die zweite Flüssigkeit von dem Behälter ab. Eine weitere Vermischung erfolgt erforderlichenfalls, indem die Mischung vom Tank zur Pumpe und von der Pumpe zum Tank umgewälret wird.
• Eine andere Ausfuhrungsform C ist in Fig. 3 dargestellt, nach der die Saugleitung 60 von einem Mischtank wie dem Tank 10 in Fig. 1 wegführt. Die Saugleitung 60 ist mit dem axialen Zentrum oder axialen Eingang einer konventionellen Kreiselpumpe 62 verbunden, die radial angeordnete Laufradflügel bzw. -schaufeln 64 in einem Gehäuse 66 aufweist; die Flügel werden durch einen Motor 67 der Pumpe 62 gedreht.
• Von dem Umfang des Schaufelradgehäuses 66 führt eine Druckleitung 68 weg, die mit dem Boden eines Mischtanks wie dem Tank 10 in Fig. 1 verbunden ist.
• In die Druckleitung 68 ist ein Verbindungsglied 70 eingesetzt, das einen reduzierten Durchmesser oder eine Venturi-Ausbildung 72 aufweist. Eine Uochgeschwindigkeitsstrahl-Düse 74 ist mit der Druckleitung 78 verbunden und erstreckt sich in das Verbindungsglied 70; die Spitze der Düse befindet sich im wesentlichen an dem Venturi-Hals 72. Eine Versorgungsleitung 76 ist mit ihrem oberen Ende mit einem bekannten Durchflußleistungs - und Absperr- bzw. Drosselventil 78 oder dereSchen verbunden, das einen Steuergriff 80 aufeist um die Strömung eines zweiten Fluids von einem Behälter 82 zu steuern, mit dem das Ventil 78 verbunden ist. Das untere Ende der Leitung 76 steht mit dem Verbindungsglied 70 in Verbindung und erstreckt sich zu einem Punkt in dem Verbindungsglied im Bereich der Strahldüse bzw. Ausstoßdüse 74.
• Im Betrieb der Anordnung C wird eine Strömung eines ersten Fluids von der Saugleitung 60 durch die Pumpe 62 gezogen, und das Fluid wird durch die Düse 74 herausgeworfen bzw.
• -gestoßen, wo es sich mit einer zweiten FIEsigkeit vermischt, die von dem Ende der Versorgungsleitung 76 kommt. Die aus der Düse 74 kommende Flüssigkeit tritt mit einer hohen Fluidgeschwindigkeit aus und durch den Venturi-Bereich 72 wird die Fluid-Geschwindigkeit gesteigert. Durch den Venturi-BeZeich Ansaug-bzw.
• wird ein reduzierter Druck erzeugt, der einen Anregungs- bzwV Anstoßbereich (inducement area) hervorruft, dem eine in dem Venturi- und Düsenbereich aufgebaute Turbulenz folgt, durch die die zweite Flüssigkeit in Miktotröpfohen zerstäubt wird, was im wesentlichen augenblicklich zu einer vollständigen Vermischung der zwei Fluide führt. Der Behälter 82 ist zur Aufnahme eines zweiten Fluids mit Grenzlöslichkeit vorgesehen und das Ventil 78 wird zur Steuerung der Strömungsrate von dem Behälter in der Weise eingestellt, daß die Rate, mit der das Konzentrat zu der Flüssigkeit von der Leitung 60 hinzugefügt wird, nicht die Rate übersteigt, bei der es in dem Fluid von der Leitung 60 gelöst werden kann.
• Eine zusätzliche Vermischung wird erreicht, indem die Fluide von dem Tank zur Pumpe und der Pumpe zum Tank umgewälzt werden.
• bzw. Ansaugbereich Durch den Anregungsbereich/wird das zweite Fluid von dem Behälter durch die Versorgungsleitung zur Vermischung mit dem ersten Fluid gesaugt.

Claims (8)

Patentansprüche

1. Anordnung zur Mischung eines Fluids mit einem anderen Fluid, g e k e n n z e i c h n e t durch: a) eine 3inrichtung zur Aufnahme eines ersten Fluids, b) teitungseinrichtungen, die von der Aufnahmeeinrichtung weg und zu dieser hin zin einer Schleife mit der Aufnahmeeinrichtung führen, c) eine Pumpe, die in die teitungseinrichtungen zur Bewegung eines Fluids durch die Aufnahmeeinrichtung und die Leitungseinrichtungen eingesetzt ist, d) Mittel zur Erzeugung einer Steigerung der Fluidgeschwindigkeit des durch die Leitungseinrichtungen bewegten Fluids mit einem daraus folgenden Bereich geringeren Drucks, wodurch ein Anregungsbereich bzw. Anstoßbereich bzw. Ansaugbereich (iffiuceeent area) erzeugt wird, dem ein Bereich mit hoher Turbulenz folgt, und e) Einrichtungen, mit denen ein zweites Fluid dem Ansaugbereich zur Einführung des zweiten Fluids in das erste Fluid und die Mischung des Bereich mit hoher Turbulenz ausgesetzt werden können, wodurch das zweite Fluid in sehr kleine Partikel zerstäubt wird zur beschleuzigten Vermischung mit dem ersten Fluid.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z 0 i c h -n e t , daß die Aufnahme einrichtung für ein erstes Fluid ein Tank ist.

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch g e k e n n z s i c h n e t, daß die Mittel zur Erhöhung der Fluidgeschwindigkeit die Leitung umfassen, die von dem Tank wegführt und mit der Saugöffnung der Pumpe verbunden ist.

4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t , daß die Einrichtungen zur Einführung des zweiten Fluids in das erste Fluid in der zu der Pumpe führenden Leitung angeordnet sind.

5. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t , daß die Einrichtungen zur Erhöhung der Fluidgeschwindigkeit der Flüssigkeit durch die Leitungseinrichtungen eine Venturi-Einrichtung umfassen, die in der von der Pumpe wegtührenden Leitung vorgesehen ist.

6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t , daß die Einrichtungen zur Ertöehung der Fluidgeschwindigkeit der Flüssigkeit durcW Leitungseinrichtungen eine Hochgeschwindigkeitsstrahl-Düse umfassen, die mit der von der Pumpe wegführenden Leitung verbunden ist und in enger Nachbarschaft zu dem Hals bzw. der Vereingung der Venturi-Einrichtung angeordnet ist.

7. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch g e k e n n z e i c h -net, a) daß die Einrichtungen zur Einführung des zweiten Fluids in das erste Fluid eine Versorgungsleitung aufweisen, die mit der zu der Pump führenden Leitung verbunden ist, b) daß die Versorgungsleitung mit einer Einrichtung zur Aufnabie eines Vorrats eines zweiten Fluids verbunden ist, und c) daß eine Einrichtung in die Versorgungsleitung eingesetzt ist zur Variierung der ßiibmungsrate des zweiten Fluids zu den Leitungseinrichtungen.

8. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Einih rungseinrichtungen eine Einrichtung zur Variierung der Strömungsrate des zweiten Fluids aufweisen.

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