DE2739626C2 - - Google Patents
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- DE2739626C2 DE2739626C2 DE2739626A DE2739626A DE2739626C2 DE 2739626 C2 DE2739626 C2 DE 2739626C2 DE 2739626 A DE2739626 A DE 2739626A DE 2739626 A DE2739626 A DE 2739626A DE 2739626 C2 DE2739626 C2 DE 2739626C2
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
- B01F25/00—Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
- B01F25/20—Jet mixers, i.e. mixers using high-speed fluid streams
- B01F25/21—Jet mixers, i.e. mixers using high-speed fluid streams with submerged injectors, e.g. nozzles, for injecting high-pressure jets into a large volume or into mixing chambers
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Description
Die Erfindung betrifft eine Fluidmischanlage der im Oberbegriff
des Patentanspruchs 1 angegebenen Art.
Bei einer solchen bekannten Fluidmischanlage (US-PS 34 91 949)
wird während des Mischvorganges Fluid aus dem Behälter am Boden
desselben abgesaugt und durch die Pumpe wieder zu der
Einspritzvorrichtung gefördert. Die gleiche Absaugleitung am
Boden des Behälters dient auch zum Anschließen des Behälters
an die Auslaßleitung, nachdem der Mischvorgang abgeschlossen
ist.
Bei einer weiteren bekannten Fluidmischanlage dieser Art
(US-PS 24 32 175) ist eine Absaugleitung am Boden eines senkrecht
stehenden Behälters vorgesehen, über die während des
Mischvorganges Fluid abgesaugt wird und die nach abgeschlossenem
Mischvorgang ebenfalls zur Entleerung des Behälters
dient.
Es hat sich gezeigt, daß bei diesen bekannten Fluidmischanlagen
der Mischvorgang verhältnismäßig langsam vor sich geht,
was bedeutet, daß das Fluid während längerer Zeit aus dem Behälter
abgesaugt und über die Einspritzvorrichtung wieder zugeführt
werden muß. Außerdem ist die Mischwirkung nicht zufriedenstellend.
Insbesondere können in der Nähe des Behälterbodens
unerwünschte Ablagerungen auftreten. Alles das kann
zu großen Problemen führen, wenn eine solche Fluidmischanlage
bei einer Ölquelle benutzt wird. In dem Fall eines Ausbruches
kann die Geschwindigkeit, mit welcher eine richtig chargierte
Spülflüssigkeit schnell hergestellt werden kann, den Unterschied
zwischen einem Ölquellenbrand oder der Rettung der Ölquelle
bedeuten.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Mischvorrichtung der im
Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art so zu verbessern,
daß in kürzerer Zeit eine wirksamere Vermischung
erzielbar ist.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden
Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.
Bei der Fluidmischanlage nach der Erfindung ist zentral in
dem Behälter eine zweite Absaugleitung vorgesehen, die sich
in der Behälterlängsrichtung erstreckt und mit mehreren
Durchlässen versehen ist. Diese zweite Absaugleitung wird nur
während des Mischvorganges benutzt, um das Fluid aus dem Behälter
abzusaugen und über die Pumpe wieder in den Behälter
zurückzuleiten. In dem Behälter wirbelt das Fluid nun um die
zentral angeordnete zweite Absaugleitung herum. Während des
Mischvorganges wird das Fluid nicht mehr am Boden abgesaugt.
Es hat sich erwiesen, daß bei der Fluidmischanlage nach der
Erfindung so vorteilhafte Strömungsverhältnisse auftreten,
daß ein rasches Vermischen erfolgt und außerdem das Absetzen
von Materialien an dem Behälterboden weitgehend verhindert
wird. Während im oben angegebenen Stand der Technik jeweils
nur eine einzige Absaugleitung vorgesehen ist, die an den Boden
des Behälters angeschlossen ist und sowohl zum Absaugen
während des Mischvorganges als auch zum Ableiten des Gemisches
aus dem Behälter nach abgeschlossenem Mischvorgang
dient, ist bei der Fluidmischanlage nach der Erfindung die
separate zweite Absaugleitung vorgesehen, die nur während
des Mischvorganges zur Umwälzung des Fluids benutzt wird.
Nach abgeschlossenem Mischvorgang wird bei der Fluidmischanlage
nach der Erfindung der Behälter auf übliche Weise über
die an seinen Boden angeschlossene Leitung entleert.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung bilden den Gegenstand
der Unteransprüche.
Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden
unter Bezugnahme auf die Zeichnungen
näher beschrieben. Es zeigt
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht der Fluidmischanlage
nach der Erfindung, die
in einer mobilen Einheit untergebracht
ist,
Fig. 2 eine Draufsicht auf den Behälter der
Fluidmischanlage von Fig. 1,
Fig. 3 eine Querschnittansicht des Behälters
von Fig. 1 und 2,
Fig. 4 eine perspektivische Ansicht des Pump-
und Umwälzsystems, das in der Fluidmischanlage
benutzt wird, wobei der Behälter
von Fig. 1-3 der Übersichtlichkeit
halber weggelassen worden ist,
Fig. 5 eine vergrößerte perspektivische Ansicht
eines Teils einer zweiten Absaugleitung, die
zentral in dem Behälter von Fig. 1-3 verläuft,
Fig. 6 schematisch einen Flüssigkeitsstrom aus
einem Einspritzverteiler in die zentrale
zweite Absaugleitung,
Fig. 7 einen Querschnitt durch eine weitere
Ausführungsform des Behälters der Fluidmischanlage
nach der Erfindung,
Fig. 8 eine schematische Darstellung einer
kontinuierlichen Fluidmischanlage, und
Fig. 9 eine schematische Ansicht einer kontinuierlichen
Fluidmischanlage mit Fluidrückführung.
Die Fig. 1 zeigen als Beispiel einer Fluidmischanlage eine
Flüssigkeitsmischanlage 31 mit einem Flüssigkeitsbehälter
33 und einem Mischsystem zum Herstellen von Spülflüssigkeiten
für die Bohrindustrie. Die Anlage kann
aber auch zur Herstellung von Flüssigkeiten für andere
Zwecke benutzt werden. Die hergestellte Spülflüssigkeit
kann auf Wasser oder Öl basieren und durch Vermischen
von Chemikalien oder anderen Teilchen mit Wasser oder Öl
als homogene Lösung oder als heterogenes Gemisch
zubereitet werden.
Der Behälter 33 ist in einer mobilen Einheit 35 untergebracht.
Er ist langgestreckt und besteht aus zwei Abstand
voneinander aufweisenden Stirnwänden 37 und 39 und aus einer
Längswand mit zwei Seitenwandteilen 41 und 43 und einem halbrunden Bodenwandteil 45,
die sich zwischen den Stirnwänden erstreckt. Der Bodenwandteil
45 bildet einen halben Zylinder. Die Seitenwandteile 41, 43 sind
gerade und erstrecken sich von gegenüberliegenden
Rändern des Bodenwandteils 45 aus aufwärts. Ein oberer Wandteil 47
ist mit den oberen Rändern der Stirnwände 37 und 39
und der Seitenwandteile 41 und 43 verbunden. In dem oberen
Wandteil 47 ist eine rechteckförmige Öffnung 49 gebildet,
durch die zu mischendes Material in den Behälter 33
geschüttet oder gepumpt werden kann.
In dem Behälter 33 ist eine Absaugleitung 51 angeordnet, die
sich längs dessen zentraler Achse erstreckt. Die Absaugleitung
51 erstreckt sich von der Stirnwand 37 zu der Stirnwand
39 und hat mehrere Durchlässe 53, die in gleichen
Abständen über ihre Länge verteilt sind. Ein Ende
51 A der Absaugleitung 51 ist mit einem Einlaß 55 einer Kreiselpumpe
57 verbunden, die außerhalb des Behälters 33 angeordnet
ist (vgl. Fig. 4). Die Verbindung der Absaugleitung
51 mit dem Einlaß 55 besteht aus einem Winkelstück 52,
einem Absperrorgan 61 und einem Rohranschlußstück 63.
Der Auslaß 59 der Pumpe 57 ist mit einem Ende 62 A eines
Einspritzverteilers 62 verbunden, der ebenfalls außerhalb
des Behälters 33 angeordnet ist und sich über dessen
Länge erstreckt. Die Verbindung des Auslasses 59 mit dem
Einspritzverteiler 62 besteht aus einem Rohr 65, einem Rohr 67
und einem Absperrorgan 69. Von dem Einspritzverteiler 62 gehen
mehrere, Abstand voneinander aufweisende Einspritzrohre
71 aus, die sich in den Behälter 33 erstrecken und zum
Einspritzen von Flüssigkeit in den Behälter dienen. Die
Einspritzrohre 71 sind in gleichen gegenseitigen Abständen
angeordnet und in gleicher Anzahl wie die Durchlässe
53 vorhanden. An den Enden der Einspritzrohre 71 sind Kupplungen
73 befestigt, an welchen Einspritzdüsen 75 angebracht
sind. Gemäß Fig. 3 erstrecken sich die Einspritzrohre 71
tangential zu dem Bodenwandteil 45 in den Behälter 33.
Außerdem sind mit dem Rohranschlußstück 63 und daher
mit dem Einlaß 55 der Pumpe 57 zwei äußere Einlaßrohre 81
und 83 verbunden. Absperrorgane 85 und 87 sind mit den Einlaßrohren
81 bzw. 83 verbunden. Zwei äußere Auslaßleitungen 91
und 93 sind mit dem Auslaß 59 der Pumpe 57 verbunden.
Die Auslaßleitung 91 ist mit dem Auslaß 59 über das Rohr
65 verbunden, während die Auslaßleitung 93 mit dem Auslaß
59 über die Rohre 67 und 65 verbunden ist. Absperrorgane
95 und 97 sind mit den Auslaßleitungen 91 bzw. 93 verbunden.
Eine Absaugleitung 101 ist unter dem Behälter 33 angeordnet
und hat mehrere Einlässe 103, die in Strömungsverbindung
mit dem Boden des Behälters 33 sind. In Fig. 4 ist zwar
nur ein Einlaß 103 dargestellt, vorzugsweise sind jedoch
vier Einlässe vorhanden. Die Absaugleitung 101 ist mit
dem Einlaß 55 der Pumpe 57 über ein Winkelstück 105, ein
Absperrorgan 107 und das Rohranschlußstück 63 verbunden.
Im Betrieb werden die mit einer Flüssigkeit zu vermischenden
Chemikalien oder Teilchen entweder manuell oder über
einen Trichter (nicht dargestellt) in den Behälter 33 geschüttet.
Die Chemikalien können auch in den Behälter 33 gepumpt
werden. Eines der äußeren Einlaßrohre 81, 83 wird mit
der Flüssigkeitsquelle (Öl oder Wasser) verbunden, die
die Flüssigkeit liefert, welche mit den im Behälter 33
hinzugefügten Chemikalien oder Teilchen zu vermischen
ist. Es sei angenommen, daß das äußere Einlaßrohr 81 mit
einer Flüssigkeitsquelle verbunden ist. Darüber hinaus
wird eine oder werden beide äußeren Auslaßleitungen 91,
93 mit der Anlage verbunden, zu welcher die gemischte
Flüssigkeit zu transportieren ist. Es sei angenommen,
daß die äußere Auslaßleitung 91 mit einer Spülschlammpumpe
verbunden ist, die ihrerseits mit einem Bohrloch verbunden
ist, in welches Spülflüssigkeit einzuleiten ist. Am Anfang
sind sämtliche Absperrorgane 61, 69, 85, 87, 95, 97 und
107 geschlossen. Diese Absperrorgane können durch Betätigen
der dargestellten Bedienungshandgriffe geöffnet oder geschlossen
werden. Beispielsweise trägt der Bedienungshandgriff
des Absperrorgans 95 die Bezugszahl 95 A. Die
Absperrorgane 69 und 85 werden geöffnet, und die Pumpe
57 wird eingeschaltet, um die Flüssigkeit aus dem äußeren
Einlaßrohr 81 zu dem Rohr 61 zu pumpen. Die Flüssigkeit
strömt von dem äußeren Einlaßrohr 81 über das Rohranschlußstück
63, den Einlaß 55, die Pumpe 57, den Auslaß
59, das Rohr 65, das Rohr 67 und das Absperrorgan 69 in
den Einspritzverteiler 62. Aus dem Einspritzverteiler 62 wird die Flüssigkeit
über die Einspritzrohre 71 in den Behälter 33 eingespritzt.
Der Behälter 33 wird gefüllt, bis die Flüssigkeit eine
gewünschte Höhe über der zentralen Absaugleitung 51 erreicht
hat, die von dem berechneten Verhältnis von Flüssigkeit
zu Chemikalien oder Teilchen, die miteinander zu mischen
sind, abhängig ist. Wenn der Behälter 33 bis zu der gewünschten
Höhe gefüllt worden ist, wird das Absperrorgan 85
geschlossen und das Absperrorgan 61 geöffnet. Das hat
zur Folge, daß die Flüssigkeit in dem Behälter 33 über die
Durchlässe 53 in die Absaugleitung 51 strömt, anschließend
zurück in den Einspritzverteiler 62 gepumpt und wieder
über die Einspritzrohre 71 in den Behälter eingespritzt
wird. Die Flüssigkeit strömt aus der zentralen Absaugleitung
51 durch das Winkelstück 52, das Absperrorgan 61, das
Rohranschlußstück 63, den Einlaß 55, die Pumpe 57,
den Auslaß 59, das Rohr 65, das Rohr 67, das Absperrorgan
69, den Einspritzverteiler 62 und die Einspritzrohre
71. Somit wird die Flüssigkeit im Kreislauf aus dem Behälter
33 in die Durchlässe 53 und durch die zentrale Absaugleitung
51, die Pumpe 57, den Einspritzverteiler 62 und über die Einspritzrohre
71 zurück in den Behälter gepumpt. Wie oben erwähnt,
sind die Einspritzrohre 71 so angeordnet, daß die Flüssigkeit
aus ihren Einspritzdüsen 75 tangential zu der Krümmung des Behälterbodens
eingespritzt wird, wodurch die eingespritzte
Flüssigkeit einer kreisförmigen Bahn in dem Behälter und
daher um die zentrale Absaugleitung 51 folgt, wie es durch Pfeile
111 in Fig. 3 dargestellt ist.
Die in die kreisförmige Bahn eingespritzte Flüssigkeit
veranlaßt die Flüssigkeit in dem Behälter 33, mit ihr gemeinsam
herumzuwirbeln, wodurch ein sekundärer Strom hervorgerufen
und an dem Boden des Behälters ein Wischvorgang
erzielt wird, der verhindert, daß sich Chemikalien oder
andere Materialien auf dem Boden des Behälters absetzen. Die
Saugwirkung, die durch die Pumpe 57 in der Absaugleitung
51 erzeugt wird, veranlaßt die Flüssigkeit in dem Behälter
33 sich einwärts um die Absaugleitung 51 zu schrauben. Wenn sich
die Flüssigkeit einwärts schraubt, nimmt die Geschwindigkeit
zu und es ergibt sich zwischen der Außen- und der
Innenwand der Absaugleitung 51 ein Druckabfall, der für die
Menge an durch die Absaugleitung 51 gepumpter Flüssigkeit
nachteilig wäre, wenn die Durchlässe 53 lediglich
in der Wand der Absaugleitung 51 gebildete Löscher wären.
Die Auswirkung des Druckabfalles wird durch die Ausbildung der
Durchlässe 53 als Induktorleitungen überwunden. Gemäß Fig. 5 besteht
jede Induktorleitung aus einem Rohr, das durch eine Öffnung
113 hindurchführt, die in der Wand der Absaugleitung
51 gebildet ist, und jede Induktorleitung hat einen ersten Teil 53 A,
der außerhalb der Absaugleitung 51 angeordnet ist, und einen
zweiten Teil 53 B, der sich innerhalb der Absaugleitung 51 befindet.
Der erste Teil 53 A ist so gebogen, daß seine Einlaßöffnung
115 in eine Richtung weist, die zu der Strömungsrichtung
der Flüssigkeit um die Absaugleitung 51 entgegengesetzt ist,
so daß an der Einlaßöffnung 115 der Induktorleitung ein Druckstoß
erzeugt wird. Die Geschwindigkeit wird daher in
Druck umgewandelt und die Auswirkung des Druckabfalls
wird überwunden, wodurch eine große Menge an Flüssigkeit
durch die Absaugleitung 51 gepumpt werden kann. Der Auslaß
des ersten Teils 53 A, der in die Absaugleitung 51 führt, ist in bezug
auf die Achse der Absaugleitung 51 außermittig angeordnet. Um
die durch den ersten Teil 53 A strömende Flüssigkeit am
Herumwirbeln innerhalb der Absaugleitung 51 zu hindern und
um die Flüssigkeitsströmung zu der Pumpe 57 einzuleiten,
weist die Auslaßöffnung 117 des zweiten Teils 53 B der Induktorleitung
in die Richtung der Flüssigkeitsströmung in
der Absaugleitung 51 zu der Pumpe 57, wenn der Betrachtung
die Darstellung in Fig. 5 zugrundegelegt wird.
In einer Ausführungsform werden vierundzwanzig Induktorleitungen
und vierundzwanzig Einspritzrohre 71 benutzt.
Die Induktorleitungen sind in gleichen gegenseitigen Abständen
angeordnet und haben jeweils die gleiche Größe,
wodurch eine gleiche Menge an Flüssigkeit über die Absaugleitung
51 an vierundzwanzig äquidistanten Stellen längs
der Absaugleitung 51 entnommen wird. Das ist in Fig. 6 dargestellt,
in welcher NS die Anzahl von Induktorleitungen und
ND die Anzahl von Einspritzrohren darstellt. Die Strömung
an einer Stelle IS besteht aus N Komponenten aus dem Behälter
an N Stellen. Dieser Vorgang fördert das Ausbilden
eines homogenen Gemisches, welches aus dem Behälter durch
die Absaugleitung 51 strömt. Die Flüssigkeit wird bei dem
Durchgang durch die Pumpe 57 aufgrund von Turbulenz oder
starker Scherung, die durch die Schaufeln oder Flügel
der Pumpe verursacht wird, weiter vermischt. Die
Einspritzrohre 71 sind in gleichen gegenseitigen Abständen
angeordnet, und ihre Einspritzdüsen 75 haben jeweils die gleiche
Größe. Daher hat von der Pumpe 57 aus jede Flüssigkeitsmenge
die gleiche Gelegenheit, durch irgendeines der
vierundzwanzig äquidistanten Einspritzrohre 71 eingespritzt
zu werden, was das weitere Vermischen fördert.
Innerhalb des Behälters 33 wird Turbulenz an oberen
Ecken 121 und 123 aufgrund der Tatsache erzeugt, daß diese
Ecken nicht rund sind. Das ist erwünscht, da es das
Vermischen der Chemikalien oder Teilchen und der
Flüssigkeit verbessert. Die Entnahme einer besser
gemischten Flüssigkeit aus dem Behälter 33 wird auch
durch Anordnen der Absaugleitung 51 in der Mitte statt an
der Peripherie des Behälters erzielt. Wenn die Absaugleitung
51 an der Peripherie des Behälters 33 angeordnet
wäre, wäre eine große Masse an rotierender Flüssigkeit
in der Mitte vorhanden, die nicht richtig vermischt würde,
wodurch nicht die maximale Mischwirkung erreicht würde.
Wie oben erwähnt, ist in diesem Beispiel angenommen worden,
daß die Auslaßleitung 91 mit einer Spülschlammpumpe
verbunden ist, die ihrerseits mit dem Gestängerohr
innerhalb eines Bohrloches verbunden ist, in welches
Spülflüssigkeit einzuleiten ist. Wenn die Flüssigkeit
richtig vermischt worden ist, werden die Absperrorgane
107 und 95 geöffnet, und die Absperrorgane 69 und 61
werden geschlossen, wodurch die Flüssigkeit in dem
Behälter 33 zu der Auslaßleitung 91 über die Einlässe
103, die untere Absaugleitung 101, das Winkelstück 105, das
Absperrorgan 107, das Rohranschlußstück 63, den Einlaß
55, die Pumpe 57, den Auslaß 59 und das Rohr 65 gepumpt
wird. Da die Absaugleitung 101 unter dem Boden des
Behälters 33 angeordnet ist, können 100% der Flüssigkeit
aus dem Behälter entnommen werden, so daß in diesem
nichts zurückbleibt, das ist wichtig, wenn die Flüssigkeit
teuer ist, was bei Spülflüssigkeiten im allgemeinen der
Fall ist.
Die Anbringung des Einspritzverteilers 62 außerhalb statt
innerhalb des Behälters 33 hat Vorteile, da sie das Ansammeln
von Materialien (die nicht in Lösung gehen) hinter
dem Einspritzverteiler verhindert, was sonst der Fall wäre, wenn
der Einspritzverteiler in dem Behälter in der Nähe von dessen
Wand angeordnet wäre. Obwohl bei dem hier beschriebenen
Ausführungsbeispiel der Einspritzverteiler 62 am Boden des Behälters
33 angeordnet ist, ist klar, daß er auch an anderen
Stellen angeordnet sein könnte, solange eine sekundäre
Strömung induziert werden kann, die eine Wischwirkung
an dem Boden des Behälters ergibt, welche verhindert,
daß Chemikalien ausgefällt werden und sich auf dem
Boden absetzen.
Chemikalien, die mit Wasser oder Öl in der hier beschriebenen
Mischanlage zur Herstellung von Spülflüssigkeiten
benutzt werden können, sind beispielsweise: Bariumsulfat,
Calciumcarbonat, hochergiebiger Ton, Natriumchlorid,
usw. Beispiele für andere Materialien, die mit Öl oder
Wasser in der hier beschriebenen Mischanlage zur Herstellung
einer Spülflüssigkeit vermischt werden können,
sind Papierschliff, Walnußschalen, Glimmer, Baumwollsamen,
usw.
In einer Ausführungsform hat der Behälter 33 eine Länge
von 7,3 m, eine Höhe von 2,6 m und eine Breite von 2,3 m.
Das Fassungsvermögen des Behälters beträgt 25 637 l
Flüssigkeit bei einem oberen Flüssigkeitsspiegel 0,3 m
unterhalb des oberen Randes des Behälters und einem
Gesamtfassungsvermögen von 30 406 l. Die Absaugleitung 51
hat einen Durchmesser von etwa 254 mm, und der Einspritzverteiler
62 hat einen Durchmesser von etwa 203 mm. Die Induktorleitungen
haben einen gegenseitigen Abstand von 0,3 m
und jeweils einen Durchmesser von 51 mm. Die Einspritzrohre
71 haben einen gegenseitigen Abstand von 0,3 m. Jedes Einspritzrohr
71 ist ein 25,4-mm-Rohr
mit aufgeschraubter Kupplung und
in die Kupplung eingeschraubte Einspritzdüse 75. Der Durchmesser
jeder Einspritzdüse ist gleich und kann von 15,9 bis 24,3 mm
reichen. Die untere Absaugleitung 101 hat einen Durchmesser
von 203 mm und vier äquidistante Einlässe 103. Die
Pumpe 57 ist eine Kreiselpumpe mit
einem Auslaßdurchmesser von 152 mm und einem Einlaßdurchmesser
von 203 mm. Sie hat eine hydraulische Ausgangsleistung
von 82 kW bei 1800 U/min bei Wasser
und eine Wassernennpumpleistung von etwa 7571 l/min.
Sie wird mit 1800 U/min durch einen Dieselmotor
angetrieben, der eine Ausgangsleitung von etwa 119 kW
hat. Diese Ausführungsform der Flüssigkeitsmischanlage
kann den gesamten Inhalt des Behälters 33
in 4 min und 12 s austauschen.
Die Mischanlage kann selbstverständlich andere Abmessungen
als die oben angegebenen haben und mit einer Pumpe versehen
sein, die andere Strömungs- und Drucknennleistungen
hat.
Der Bodenwandteil 45 des Behälters 33 ist hier zwar zylindrisch,
er könnte jedoch anders gekrümmt sein, um eine
stromlinienförmige Strömung zu fördern. Die Pumpe 57 ist
zwar eine Kreiselpumpe, es können jedoch auch andere
Arten von Pumpen verwendet werden, beispielsweise eine
Kolbenpumpe, eine Zahnradpumpe, usw.
In einigen Fällen kann es erwünscht sein, nur eine kleine
Flüssigkeitsmenge mit einer gewünschten Menge an Chemikalien
oder Teilchen zu vermischen, so daß die gewünschte
Flüssigkeit, die gemischt werden soll, nicht die Höhe
der Absaugleitung 51 erreicht. In diesem Fall wird die untere
Absaugleitung 101 statt der zentralen Absaugleitung 51 benutzt,
um die Flüssigkeit aus dem Behälter 33 zu entnehmen, die dann
über die Pumpe 57, den Einspritzverteiler 61 und die Einspritzrohre
71 in den Behälter zurückgeleitet wird. Nimmt man an,
daß die Chemikalien oder Teilchen in den Behälter 33 geschüttet
worden sind und daß der Behälter mit Flüssigkeit
bis zu der gewünschten Höhe gefüllt worden ist, so erfolgt
das Mischen durch Öffnen der Absperrorgane 107 und 69,
damit die Flüssigkeit aus dem Behälter über die Einlässe
103, die untere Absaugleitung 101 die Pumpe 57 abgezogen
und dann über den Einspritzverteiler 62 und die Einspritzrohre
71 wieder in den Behälter zurückgeleitet wird. In diesem Fall
ist das Absperrorgan 61 während der Zirkulation und damit
während des Mischvorganges geschlossen. Nachdem das
Mischen abgeschlossen ist, wird die Flüssigkeit aus dem
Behälter 33 zu der gewünschten Anlage gepumpt, und zwar auf
oben mit Bezug auf die bevorzugte
Ausführungsform beschriebene Weise.
Obere Strahlrohre 124 (Fig. 2) dienen dem Zweck,
verlorenes Umlaufmaterial während des Vermischens zu
benetzen, das auf der Flüssigkeit schwimmen kann. Die
Strahlrohre 124 sind mit einem oberen Verteiler (nicht
dargestellt) verbunden, der mit dem Auslaß 59 der Pumpe
57 über nicht dargestellte Vorrichtungen verbunden ist,
wodurch ein Teil der über den Auslaß 59 eingespritzten
Flüssigkeit über den oberen Verteiler und über die Strahlrohre
124 in den Behälter eingespritzt wird. In den meisten
Fällen werden der obere Verteiler und die Strahlrohre
124 nicht benutzt.
Fig. 7 zeigt eine weitere Ausführungsform, bei welcher
der Behälter 33 die Form eines Zylinders und nicht die
geraden Seitenwandteile und den oberen Wandteil der Ausführungsform
von Fig. 1 hat. Diese Anlage arbeitet in der gleichen
Weise wie die Ausführungsform von Fig. 1. Die Turbulenz
an den oberen Ecken 121 und 123 ist jedoch beseitigt,
da diese rechtwinkeligen Ecken beseitigt worden sind.
Daher wird bei der Ausführungsform von Fig. 7 eine
maximale Strömung durch die Pumpe erreicht, in welcher
eine maximale Scherung der Flüssigkeit aufgrund der
Rotationswirkung der Schaufeln der Pumpe erfolgt.
In manchen Fällen kann es erwünscht sein, in dem Behälter 33
der Ausführungsform von Fig. 7 Wirbelerzeuger vorzusehen,
um durch Verwirbelung oder Turbulenz das Vermischen der
Chemikalien oder Teilchen mit der Flüssigkeit zu verbessern.
Solche Wirbelerzeuger können aus einem Metallteil
mit einer schraubenförmigen Verdrehung bestehen, das
so angeordnet ist, daß ein sekundärer Wirbel in der
Strömungsrichtung hervorgerufen und dadurch die Scherung
und somit die Turbulenz verstärkt wird.
Das Vorhandensein von Turbulenz ist innerhalb des
Behälters 33 zwar erwünscht, noch wünschenswerter ist
aber eine gleichmäßige Strömung um die Absaugleitung 51
herum. Das wird durch eine 90°-Versetzung der verschiedenen
Induktorleitungen erreicht. Es ist jedoch klar,
daß die Induktorleitungen bei Bedarf auch alle in einer
Linie angeordnet sein könnten. Bei der bevorzugten
Ausführungsform ist die Anzahl der Induktorleitungen gleich
der Anzahl der Einspritzrohre 71. In einigen Fällen
braucht jedoch die Anzahl der Induktorleitungen nicht gleich
der Anzahl der Einspritzrohre zu sein. Ebenso sind bei
der bevorzugten Ausführungsform die Induktorleitungen
und die Einspritzrohre 71 in gleichen Abständen voneinander
angeordnet, was jedoch in einigen Fällen nicht der
Fall zu sein braucht.
Die vorstehend beschriebene Anlage ist eine Mischanlage
für eine einmalige Füllung, in welcher die Flüssigkeit
in dem Behälter 33 durch die Pumpe 57 und zurück in den
Behälter 33 geleitet wird. Es kann eine kontinuierliche
Mischanlage benutzt werden, in welcher der Einlaß 55 der
Pumpe 57 mit einer äußeren Flüssigkeitsquelle und der
Auslaß der Pumpe 57 mit dem Einspritzverteiler 62 verbunden ist.
Der Auslaß der zentralen Absaugleitung 51 ist mit einem
äußeren Bestimmungsort verbunden. Die Anlage wird zwar
in der oben beschriebenen Weise betrieben, die Flüssigkeit
wird jedoch nicht im Kreislauf zurückgeleitet,
sondern wird vermischt und dann direkt zu einem äußeren
Bestimmungsort gefördert, wo sie ihrem beabsichtigten
Zweck zugeführt wird. Eine solche Anlage kann in der
chemischen Industrie, bei der Abwasserbehandlung, usw.
benutzt werden.
Fig. 8 zeigt schematisch eine kontinuierlich arbeitende
Mischanlage. In der Ausführungsform von Fig. 8 sind
gleiche Teile wie in den Fig. 1 bis 6 mit gleichen Bezugszahlen
versehen. In der Anlage von Fig. 8 ist der
Einlaß 55 der Pumpe 57 mit einer oder mehreren Flüssigkeitsleitungen
151(1), 151(2), 151 (N) verbunden, und
der Auslaß 59 der Pumpe 57 ist mit dem Einspritzverteiler 62 verbunden.
Der Auslaß der zentralen Absaugleitung 51 ist mit
einem äußeren Bestimmungsort über eine Leitung 153
verbunden. Die Chemikalien oder Teilchen, die mit einer
Flüssigkeit zu vermischen sind, werden entweder manuell
oder über einen Trichter (nicht dargestellt) in den
Behälter 33 geschüttet. Chemikalien können auch in den
Behälter 33 gepumpt werden. Eine oder mehrere Arten von Flüssigkeiten
werden dem Einlaß 55 der Pumpe 57 über die
Leitungen 151(1), 151(2), 151 (N) zugeführt. Die vermischte
Flüssigkeit, die über die Leitung 153 abgeführt wird,
wird in dem gleichen Verhältnis abgeführt, in welchem die
verschiedenen Materialien und Flüssigkeiten dem Behälter
33 zugeführt werden.
Fig. 9 zeigt schematisch eine weitere kontinuierlich
arbeitende Mischanlage, in welcher eine Flüssigkeitsrückführung
erfolgt. Bei der Ausführungsform von Fig. 9 bezeichnen
gleiche Bezugszahlen gleiche Teile wie in den Fig.
1-6 und 8. In der Anlage von Fig. 9 werden die mit einer
Flüssigkeit zu vermischenden Chemikalien oder Teilchen
entweder manuell oder über einen Trichter (nicht dargestellt)
in den Behälter 33 geschüttet. Chemikalien
können auch in den Behälter 33 gepumpt werden. Eine oder
mehrere Arten von Flüssigkeiten werden dem Behälter
über die Leitungen 151(1), 151(2), 151 (N) zugeführt.
Der Auslaß der zentralen Absaugleitung 51 ist mit dem
Einlaß 55 der Pumpe 57 verbunden, und der Auslaß 59
der Pumpe 57 führt zurück zu dem Einspritzverteiler 62 und über
eine Leitung 159 zu einem äußeren Bestimmungsort.
Die gemischte Flüssigkeit, die über die Leitung
159 abgeführt wird, wird in demselben Verhältnis abgeführt,
in welchem die verschiedenen Materialien und Flüssigkeiten
der Anlage zugeführt werden.
Das Mischen erfolgt in dem Behälter 33 in der oben beschriebenen
Weise. Da gleiche Flüssigkeitsmengen in
die zentrale Absaugleitung 51 an N Stellen eingeleitet werden,
wird eine repräsentative Menge des Behälterinhalts dem
Einlaß 55 der Pumpe 57 ungeachtet einer Zonenbildung eines Teilchenmaterials
an seiner Eingabestelle in den Behälter
zugeführt. Jede Schwankung des Verhältnisses an Material,
das dem Behälter 33 zugeführt wird, wird abgeschwächt.
Bei den Ausführungsformen, die in den Fig. 1 bis 9
dargestellt sind, kann der Flüssigkeit Wärme zugeführt
werden, indem der Behälter 33 warm angeblasen wird. Durch
Rühren wird ebenfalls Wärme zugeführt. Wärme kann der
Flüssigkeit durch Kühlen des Behälters 33
entzogen werden.
Claims (8)
1. Fluidmischanlage mit einem länglichen, im wesentlichen horizontal
angeordneten Behälter (33), der zwischen zwei im Abstand
voneinander angeordneten Stirnwänden (37, 39) eine
Längswand (41, 45, 43) aufweist, mit einer Einspritzvorrichtung
zum Einspritzen von Fluid in den Behälter an mehreren
voneinander getrennten Stellen entlang der Längswand des Behälters,
mit einer an den Boden des Behälters angeschlossenen
ersten Absaugleitung (101), mit einer Auslaßleitung (91, 93),
mit einer Pumpe (57) und mit einer dieser zugeordneten Ventileinrichtung,
wobei Fluid aus dem Behälter über die Absaugleitung
wahlweise entweder zu der Einspritzvorrichtung oder zu
der Auslaßleitung förderbar ist, dadurch gekennzeichnet,
daß eine zweite Absaugleitung (51) vorgesehen
ist, die im wesentlichen zentral im Behälter und in dessen
Längsrichtung verläuft, die entlang ihrer Länge mehrere
im Abstand voneinander angeordnete Durchlässe (53) aufweist,
durch die Fluid aus dem Behälter hindurchtritt, und die während
des Mischvorganges über die Pumpe an die Einspritzvorrichtung
anschließbar ist.
2. Fluidmischanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß jeder Durchlaß (53) der zweiten Absaugleitung (51) als
Induktorleitung ausgebildet ist, die außerhalb der zweiten
Absaugleitung (51) einen ersten Teil (53 A), dessen Einlaßöffnung
(115) entgegengesetzt zur Strömungsrichtung des Fluids um
die zweite Absaugleitung (51) gerichtet ist, aufweist und in
die zweite Absaugleitung (51) hineinführt.
3. Fluidmischanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß jede Induktorleitung innerhalb der zweiten Absaugleitung
(51) einen zweiten Teil (53 B) aufweist, welcher eine Auslaßöffnung
(117) aufweist, die in Strömungsrichtung zum Einlaß
(55) der Pumpe (57) weist.
4. Fluidmischanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß die Längswand (41, 45, 43) des Behälters
(33) einen halbrunden Bodenwandteil (45) und Seitenwandteile
(41, 43) aufweist, die von einander gegenüberliegenden Enden
des halbrunden Bodenwandteils (45) aufwärts ragen, und daß
der Behälter (33) einen im wesentlichen flachen oberen Wandteil
(47) hat, der mit den oberen Enden der Stirnwände (37,
39) und der Seitenwandteile (41, 43) verbunden ist.
5. Fluidmischanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß der Behälter (33) im wesentlichen zylindrisch
ist.
6. Fluidmischanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß die Einspritzvorrichtung außerhalb des
Behälters (33) einen Einspritzverteiler (62) aufweist, von
dem mehrere Einspritzrohre (71) ausgehen, die im wesentlichen
tangential zur Krümmung der Längswand (41, 45, 43) des Behälters
(33) in den Behälter hineinragen.
7. Fluidmischanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß ein erstes Absperrorgan (61) zwischen der
zweiten Absaugleitung (51) und der Pumpe (57) angeordnet ist.
8. Fluidmischanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, daß die Ventileinrichtung mit einem zweiten
Absperrorgan (107) zwischen der an den Boden des Behälters
(33) angeschlossenen ersten Absaugleitung (101) und dem Einlaß
(55) der Pumpe (57) sowie mit einem dritten Absperrorgan
(69) zwischen dem Auslaß (59) der Pumpe und der Einspritzvorrichtung
versehen ist und außerdem mit der Auslaßleitung (91,
93) verbundene weitere Absperrorgane (95, 97) aufweist.
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