DE2430487C2 - "Vorrichtung zum Mischen von gasförmigen und/oder flüssigen Medien in einem Rohr" - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Mischen von gasförmigen und/oder flüssigen Medien in einem von den Medien in gleicher Richtung durchströmten Rohr, das eine eine öffnung au'wetr^nde Mischscheibe enthält, an deren etwa dem Rohrinnendurchmesser entsprechenden Umfang in Strömungsrichtung verlaufende, jedoch gegen diese geneigte Flächen angeordnet sind.

Eine derartige Vorrichtung ist z. B. aus der BE-PS 7 23 648 bekannt Die vom Umfang der Mischscheibe ausgehenden, schräg zur Strömungsrichtung verlaufenden und an der zentralen Öffnung endenden Flächen lassen zwischen sich breite, sich in Richtung auf die Mittelöffnung im Querschnitt keilförmig verjüngende Spalte frei. Diese bekannte, vornehmlich zum Mischen sehr viskoser Flüssigkeiten vorgesehene Vorrichtung hat daher den Nachteil, lediglich den auf die geneigten Flächen auftreffenden Teil der Strömung vom Rohrbzw. Scheibenumfang in Richtung auf die Rohrmittelachse abzulenken, während die dem Querschnitt der Mittelöffnung entsprechende Kernströmung sowie die Strömung im Bereich der Spalte zwischen den geneigten Flächen die Mischscheibe unbeeinflußt durchströmt, was zur Folge hat, daß keine für eine gute Durchmischung erforderliche, intensive Verwirbelung stromab der Mischscheibe erreicht wird. Vor allem beim Mischen eines flüssigen mit einem gasförmigen Medium bleiben deshalb die Gasblasen auch stromab der Mischscheibe verhältnismäßig groß, was zu einer frühzeitigen Entmischung führt.

Zwar sind als sogenannte statische Mischer auch schon Vorrichtungen bekannt, bei denen den zu vermischenden Medien durch schraubenförmige Einsalze im Rohr eine Spiralbewegung aufgezwungen wird. Auch hierbei bleibt das Mischergebnis häufig unbefriedigend, ganz abgesehen da von, daß über der Mi',<' 'rckke ein erheblicher Druckabfall entsteht, so daß die für das Mischen der Medien aufzuwendende Energie groß ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der gattungsgemäßen Art zu schaffen, die bei niedrigem Druckverlust weitgehend unabhängig von der Art der zu mischenden Medien eine sehr homogene Vermischung erzielen läßt.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, ίο daß die geneigten Flächen Spiralnuten zwischen dem dem Rohrinnendurchmesser entsprechenden Umfang und der öffnung, die als zentrale Mittelöffnung ausgebildet ist, sind.

Abgesehen davon, daß diese Lösung konstruktiv besonders einfach ist, ha; sie gegenüber den bekannten Vorrichtungen den zusätzlichen Vorteil, wenig verschmutzungsanfällig zu sein.

Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen sind in den Patentansprüchen 2 bis 4 angegeben. Die Zeichnung zeigt schematisch vereinfacht in F i g. 1 eine Seitenansicht der Mischvorrichtung, F i g. 2a + 2b einen Schnitt und eine Aufsicht auf eine erste Ausführungsform der Mischscheibe,

Fig.3a+3b einen Schnitt und eine Aufsicht einer zweiten Ausführungsform einer Mischscheibe, die nicht Gegenstand der Erfindung ist und

Fig.4a+ 4b einen Schnitt und eine Aufsicht einer dritten Ausführungsform der Mischscheibe.

Gemäß F i g. 1 besteht die Mischvorrichtung im Jo wesentlichen aus einer Leitung, in welche das eine Medium A eingeführt wird. Der Einführungsstutzen 1 der Leitung ist mit der Pumpe 2 verbunden, die das Medium A weiter in Strömungsrichtung fördert Die Strömungsrichtung in dieser Figur ist von links nach S3 rechts. Nach einer gewissen Strecke wird das zweite Medium B mittels der Pumpe 4 über die separate Einspeisestelle 3 eingeführt In Strömungsrichtung gesehen folgt dieser Einspeisestelle 3 eine erste Mischscheibe 5 in einer Rohrleitungsstrecke 6. Der Abstand zwischen der Einspeisesteüe 3 und der ersten Mischscheibe 5 beträgt in diesem Ausführungsbeispiel das Sechsfache der (kleineren) Querabmessung der Leitung, bei kreisförmigem Querschnitt der Leitung 6 also das Sechsfache des Rohrdurchmessers. Der Abstand der Mischscheibe 5 von der Einspeisestelle sollte mindestens das Vierfache der Querabmessung der von den Medien durchströmten Leitung sein. Die Mischscheibe 5 ist in dem Ausführungsbeispiel der F i g. 1 in das gesamte Leitungssystem eingeflanscht Sie kann aber auch auf andere Art und Weise in die Leitung eingesetzt werden. Die Länge der Leitungsstrecke 7 nach der Mischscheibe 5 wird so gewählt, daß eine volle Ausnutzung der Vermischung der Medien gewährleistet ist. Selbstverständlich spielt die Form der Mischscheibe und die Strömungsgeschwindigkeit der durch die Leitung strömenden Medien eine gewisse Rolle. Die Länge des Leitungsstückes 7 beträgt das Zehnfache der Querabmessung der Leitung. Der ersten Mischscheibe 5 ist eine zweite Mischscheibe 8 nachgeordnet An dieser M) Stelle sei darauf hingewiesen, daß eine zweite Mischscheibe nicht notwendig ist. Das Ausführungsbeispiel der Fi g. 1 soll lediglich zeigen, daß mehr als eine Mischscheibe in dem Leitungssystem angeordnet werden kann, und zwar in Abhängigkeit von dem &i gewünschten Mischungsgrad und der Wirkung der Mischung der Medien untereinander. Dieser zweiten Mischscheibe 8 kann ohne weiteres noch eine dritte oder vierte Mischscheibe nachgeordnet sein. Die der

zweiten Mischscheibe 8 nachgeordnete Strecke 9 der Leitung beträgt in diesem Ausführungsbeispiel das Zwanzigfache der Querabmessung der Leitung. Dem Leitungsstück 9 ist ein sogenannter Strahlregeier 10 nachgeschaltet, der dafür sorgt, daß die gemischten Medien ohne Turbulenz in das Reaktionsgefäß 11 gelangen. Das Reaktionsgefäß 11 kann einen Auslauf 12 besitzen, wobei das Gefäß offen oder geschlossen sein kann. In Fig.l ist die gesamte Mischstrecke von der Einspeisestelle 3 bis zum Reaktionsgefäß 11 als gerade ι ο und horizontale Leitung dargestellt. Die Leitung kann jedoch auch in beliebiger Weise geführt werden. Zum Beispiel können Leitungsstücke steigend oder fallend sein. Die fallenden Leitungsstücke bleiben ohne Einfluß auf das Endergebnis der Mischung. Die steigenden Leitungsstücke wirken sich sogar positiv auf das Mischungsergebnis aus. Auch kann die Leitung in Bögen horizontal in der gleichen Ebene hin und her geführt werden, ohne daß die Leitungsbögen einen Einfluß auf die Mischung ausüben können. Es wird eine genaue ?n definierte Mischung erzielt, weil die Mischung durch die Mischscheiben mit definierten geometrischen Formen und räumlichen Abmessungen an definierten Orten durchgeführt wird und nicht wie bei den bekannten Mischern die Führung der Mischrohrleitungen eine mehr oder weniger dem Glück überlassene Verstärkung beziehungsweise Schwächung des Mischvvirkungsgrades erzielen.

Im folgenden werden verschiedene Mischscheiben anhand der Figuren näher erläutert; sie können in die Vorrichtung nach F i g. 1 als Mischscheiben 5 und/oder 8 eingesetzt werden.

Die Fig.2a, 2b zeigen eine Mischscheibe mit schraubenförmig verlaufenden Spiralnuten 33, die voneinander durch Stege 34 getrennt sind. Die durch die Nuten gebildeten, schraubenförmig verlaufenden, konischen Einlaufflächen prägen der Strömung einen Drall auf, der zu einer großen nutzbaren Mischlänge stromab der Mischscheibe führt

Die Fig.3a, 3b zeigen eine nicht zur Erfindung gehörige Mischscheibe, die beispielsweise als Mischscheibe 8 in F i g. 1 verwendbar ist und eine konische Einlauffläche 14 sowie eine entgegengesetzt konische Auslauffläche 15 hat, wobei der Konuswinkel jeweils 45° beträgt

Die Fig.4a, 4b zeigen eine Mischscheibe mit mehreren Konischen öffnungen 35. tede dieser öffnungen 35 kann die Form der öffnung a. der Mischscheibe nach F i g. 2 haben.

In der nachfolgenden Tabelle sind die Ergebnisse einer Reihe von Versuchen mit den Mischscheiben nach den F i g. 2 und 3 zusammengefaßt

Scheiben	d m--	Q Wasser	ÖLuft	Verhältnis	V des	Biasen-	Länge	Distanz	Δρ in
Anzahl Art		nrVh	Nl/min	Luft-	Gemi	größe	Misch	zwischen	Misch
				Wasser	sches	0 mm	strecke	Miscii-	strecke
								scheiben	mbar

1	Fig. 2	0,764	14,0	16,6	1	16	1,7	1-5	IOD	-	19
1	Fig. 2	0,654	12,6	16,1	1	14	1,5	1-3	IOD	-	43
1	Fig. 2	0,764	17,9	23,5	1	12,5	2,1	1-5	IOD	-	79
1	Fig. 3	0,654	12,6	21,0	1	10	1,5	1-7	IOD	-	39
2	Fig. 3	0,694	14,1	23,5	1	10	1,7	1-6	15 D	5D	!10
2	Fig. 3	0,624/	12,6	21,0	1	10	1,5	1-5	15 D	5D	129
		0,694
2	Fig. 3	0,764	14,0	23,5	1	10	1,7	1-7	15 D	5D	27
2	Fig. 2+3	0,654	12,6	21,0	1	10	1,5	1-3	15 D	5D	93
2	Fig. 2	0,764	14,0	18,6	1	12,5	1,7	1-4	15 D	5 D	79

Hierzu 2 Bhtt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Mischen von gasförmigen und/oder flüssigen Medien in einem von den Medien in gleicher Richtung durchströmten Rohr, das eine eine öffnung aufweisende Mischscheibe enthält, an deren etwa dem Rohrinnendurchmesser entsprechenden Umfang in Strömungsrichtung verlaufende, jedoch gegen diese geneigte Flächen angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die geneigten Flächen Spiralnuten (33) zwischen dem dem Rohrinnendurchmesser entsprechenden Umfang und der öffnung, die als zentrale Mittelöffnung ausgebildet ist, sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischscheibe eine Dicke von mindestens einem Zehntel des Rohrdurchmessers hat.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Mittelöffnung der Mschscheibe das 03- bis 0,8fache des Rohrdurchmessers beträgt

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischscheibe mehrere konische, mit Spiralnuten versehene, gleichartige öffnungen aufweist.