DE4308839C2

DE4308839C2 - Vorrichtung zum Mischen von Strömungsmedien

Info

Publication number: DE4308839C2
Application number: DE4308839A
Authority: DE
Inventors: Jivko Dr Kazarov
Original assignee: Jordanow & Co GmbH
Current assignee: JORDANOW & CO GMBH, 69118 HEIDELBERG, DE
Priority date: 1993-03-19
Filing date: 1993-03-19
Publication date: 1997-04-30
Anticipated expiration: 2013-03-20
Also published as: DE4308839A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Mischen von Strömungsmedien, mit ei nem einen Einlaß und einen Auslaß aufweisenden Gehäuse und einer innerhalb des Gehäuses angeordneten Leiteinrichtung, wobei zwischen der Innenwandung des Gehäuses und der Leiteinrichtung mindestens ein sich von dem Einlaß zu dem Aus laß im wesentlichen axial erstreckender Strömungspfad verläuft, wobei sich die Leit einrichtung insgesamt von dem Einlaß bis zu dem Auslaß erstreckt und einen sich an den Einlaß anschließenden, um eine Längsachse tordierten und in Längsrichtung gestuften Leitkörper aufweist, so daß der Strömungspfad beidseitig des Leitkörpers spiralförmig verläuft.

Vorrichtungen der in Rede stehenden Art werden grundsätzlich zum Mischen, Homo genisieren oder Dispergieren unterschiedlichster Strömungsmedien verwendet. So sind beispielsweise auf dem Gebiet der Chemie, der Erdölgewinnung oder Erdölver arbeitung, aber auch auf dem Gebiet der Medizin, Flüssigkeiten unterschiedlichster Konsistenz miteinander zu mischen bzw. homogenisieren oder zu dispergieren. Glei ches gilt für die Maschinenbauindustrie, wo beispielsweise innerhalb eines Maschinenaggregats Kühl- und Schmiermittel mit ganz bestimmter Viskosität durch Mischen unterschiedlicher Öle eingestellt werden. Ebenso kann es sich bei den zu mischenden Strömungsmedien um Gase handeln, die es ebenfalls beim Mischen zu homogenisieren gilt. Bei den zu mischenden Strömungsmedien handelt es sich um mindestens zwei unterschiedliche Medien, die vor dem Einströmen in die eigentliche Mischvorrichtung bereits in einer Zuführleitung gemeinsam strömen. Eine homogene Mischung der Strömungsmedien ist dabei jedoch noch nicht erreicht. Grundsätzlich spielt es bei der nachfolgend beschriebenen Lehre keine Rolle, ob es sich bei den zu mischenden Strömungsmedien um zwei oder gar mehrere Medien handelt. Wesent lich ist ausschließlich, daß die Medien - ganz gleich ob Flüssigkeit oder Gas - sich in einem strömungsfähigen Zustand befinden müssen.

Aus der US-PS 4,259,024 ist eine gattungsgemäße Vorrichtung zum Mischen eines Strömungsmediums bekannt, bei der innerhalb des Gehäuses ein um seine Längsachse tordierter Leitkörper vorgesehen ist. Dieser Leitkörper ist gestuft ausge bildet. Beidseitig des Leitkörpers ist zwischen dem Leitkörper und der Innenwandung des Gehäuses ein spiralförmig verlaufender Strömungspfad gebildet. Dabei geht es in erster Linie um eine ganz besondere Ausgestaltung des Leitkörpers, nämlich im Hinblick auf die dort vorgesehene Stufung.

Die aus der US-PS 4,259,024 bekannte Vorrichtung eignet sich möglicherweise zum Mischen, jedoch nicht hinreichend zum Homogenisieren der Mischung. Des weiteren ist bei der bekannten Vorrichtung nachteilig, daß der gestufte Leitkörper einen erheb lichen Strömungswiderstand darstellt und somit den Durchfluß bzw. die Strömungs geschwindigkeit verringert.

Aus der DD-PS 2 04 403 ist für sich gesehen eine Vorrichtung zum Behandeln von Flüssigkeiten mittels Schallenergie bekannt, wobei dort unmittelbar vor Eintritt des fluiden Mediums in die Düse des Schallerzeugers eine statische Mischstrecke und in dem hydraulischen Schallerzeuger ein auswechselbarer Zungenschwinger angeord net sind, deren Grundfrequenz von außen einstellbar ist. In der statischen Misch strecke können unterschiedliche Einsätze zur Umlenkung des Strömungsmediums, bspw. auch Riffellamellen oder zylindrische Einsätze mit sich kreuzenden Ein zelkanälen, angeordnet sein. Auch diese Vorrichtung eignet sich möglicherweise zum Mischen, jedoch nicht zum Homogenisieren der Mischung.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, gattungsgemäße Vorrichtung zum Mischen von Strömungsmedien derart auszugestalten und weiterzubilden, daß eine nahezu optimale Homogenisierung der zu mischenden Medien bei hinreichender Strömungsgeschwindigkeit bzw. hinreichendem Durchfluß erreicht wird.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Mischen von Strömungsmedien löst die vor anstehende Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruches 1. Danach ist die eingangs genannte Vorrichtung derart ausgebildet, daß sich an den Leitkörper ein den Strömungspfad zwischen der Innenwandung des Gehäuses und der Leiteinrich tung verjüngender Ventilkörper und an den Ventilkörper ein sich vorzugsweise bis zum Auslaß erstreckender, zu Schwingungen im Ultraschall-Bereich anregbarer Ul traschall-Leitkörper anschließt.

Erfindungsgemäß wird die Homogenisierung der Mischung dadurch begünstigt, daß sich an den Leitkörper ein den Strömungspfad zwischen der Innenwandung des Ge häuses und der Leiteinrichtung verjüngender Ventilkörper anschließt. An diesen Ventilkörper schließt sich wiederum ein sich bis zum Auslaß erstreckender, zu Schwingungen im Ultraschall-Bereich anregbarer Ultraschall-Leitkörper an. Die ent lang des gestuften Leitkörpers verwirbelte Mischung prallt zunächst auf die Oberflä che des Ventilkörpers, umströmt diesen und gelangt von dort aus - mehr oder weni ger gleichmäßig - durch einen von der Innenwandung des Gehäuses und dem Ventil körper gebildeten Durchgang hindurch zu dem in Strömungsrichtung gesehen da nach angeordneten Ultraschall-Leitkörper, der sich - wie bereits zuvor erwähnt - bis zum Auslaß erstrecken kann. Die nun in den Bereich des Ultraschall-Leitkörpers strömende Mischung wird dort einer Ultraschall-Behandlung unterzogen, wodurch die Homogenisierung der Mischung begünstigt ist.

Des weiteren bewirkt die durch den Ultraschall-Leitkörper hervorgerufene Ultraschall- Behandlung der Mischung eine Durchflußerhöhung, nämlich aufgrund einer Verringe rung der Oberflächenspannung bzw. einer Verringerung der Viskosität der Mischung. Im übrigen haben Versuche gezeigt, daß ein mit der beanspruchten Vorrichtung ge mischtes bzw. behandeltes Strömungsmedium eine gegenüber den herkömmlich gemischten Strömungsmedien erhöhte Leitfähigkeit aufweist, was mitunter auf die Qualität der Homogenisierung zurückzuführen ist.

Hinsichtlich einer konkreten Ausgestaltung des Leitkörpers ist es unter dem Ge sichtspunkt einer besonders wirksamen Verwirbelung von ganz besonderem Vorteil, wenn der Leitkörper als segmentierte, segmentweise um die Längsachse tordierte, sich in Strömungsrichtung erstreckende Platte ausgeführt ist. Die Segmente könnten dabei in Form vorzugsweise rechtwinkliger Vierkantprofile aus Vollmaterial ausgebil det und um die mittig durch den Leitkörper hindurch laufende Längsachse um maxi mal die Breite der Segmente verdreht sein. Dabei muß lediglich sichergestellt sein, daß zwischen den Segmenten kein Freiraum vorliegt, daß vielmehr die Segmente zumindest mit ihren Kanten noch aneinanderliegen, so daß keine Strömung durch einen Freiraum zwischen den Segmenten hindurch möglich ist. Die Segmente könn ten um einen Winkel von 10° bis 25° zueinander verdreht sein, wobei der Leitkörper 5 bis 20 Stufen bzw. Segmente, vorzugsweise 6 bis 18 Stufen bzw. Segmente, aufwei sen könnte.

Die stufenweise Ausgestaltung des Leitkörpers durch im Querschnitt rechtwinklige Segmente hat den enormen Vorteil, daß an den Kanten der jeweiligen Stufen in ganz besonderem Maße Verwirbelungen bzw. Strömungsabrisse auftreten. Eine quasi Beruhigung der Strömung kann über die Kanten hinweg nicht erfolgen, da von Stufe zu Stufe die Strömung erneut verwirbelt wird. Dadurch wird der Mischvorgang be sonders effizient bzw. führt bereits durch die voranstehend genannten Maßnahmen zu einer Homogenisierung, wobei der durch die Stufen verursachte Strömungs widerstand wesentlich geringer ist als die Vorkehrung von als Strömungsbarrieren eingebauten Leitblechen oder dgl.

Hinsichtlich einer besonders sicheren Fixierung des Leitkörpers innerhalb des Ge häuses ist es von Vorteil, wenn dieser an seinem dem Einlaß zugewandten Ende, vorzugsweise an dem ersten Segment, eine zum Eingriff in das Gehäuse dienende Drehsicherung aufweist. Die Drehsicherung könnte in Form zweier an den beiden Randbereichen des ersten Segments ausgebildeter, sich vorzugsweise in Richtung des Einlasses erstreckender und in das Gehäuse im Bereich des Einlasses eingrei fender Laschen, Schultern, Pins oder dgl. ausgeführt sein. Ohne weiteres wäre es je doch auch denkbar, daß die Drehsicherung sich von den Segmenten in radialer Richtung erstreckt und eine Klemmwirkung gegenüber der Innenwandung des Ge häuses hervorruft.

Der Ventilkörper könnte sich vom Leitkörper aus, ausgehend von maximal der Dicke des Leitkörpers, konisch erweitern, so daß die aus den zwei zuvor erörterten Strö mungspfaden auf den Leitkörper treffende Strömung an dessen Oberfläche schräg nach außen zur Innenwandung des Gehäuses hin geleitet wird.

Im Rahmen einer ganz besonders vorteilhaften Ausgestaltung könnte der Ventilkör per als Kegelstumpf ausgeführt sein, dessen kleinere Fläche an dem Leitkörper an liegt. Die Achse des als Kegelstumpf ausgeführten Ventilkörpers könnte mit der Längsachse des Leitkörpers zusammenfallen.

Sofern das Gehäuse einen zylindrischen Innenraum aufweist, könnte der Ventilkörper gemeinsam mit dem Innenwandung des Gehäuses einen etwa kreisringförmigen Durchgang bilden, der im Sinne eines Ventils wirkt. Die entlang des gestuften Leitkör pers verwirbelte Mischung prallt auf die Oberfläche des Kegelstumpfes, umströmt diesen und gelangt von dort aus - mehr oder weniger gleichmäßig - durch den kreis ringförmigen Durchgang hindurch in den in Strömungsrichtung danach angeordneten Bereich bzw. Abschnitt der Leiteinrichtung.

Ganz am Rande sei hierzu noch erwähnt, daß der Leitkörper mit dem Ventilkörper fest verbunden sein kann. Ebenso könnte der Leitkörper und der Ventilkörper als monolytisches Gebilde, nämlich als integrales Bauteil, ausgeführt sein.

Der Ultraschall-Leitkörper könnte hinsichtlich einer ganz besonders einfachen Kon struktion derart ausgelegt sein, daß er durch das hindurchströmende Strömungsme dium zur Ultraschall-Schwingung anregbar ist. Mit anderen Worten ist hier keine Fremderregung erforderlich, sondern wird der Ultraschall-Leitkörper durch das Strö mungsmedium selbst in Schwingung verbracht, wodurch wiederum eine abermalige Homogenisierung der Mischung stattfindet. Der Ultraschall-Leitkörper ist dabei derart auszulegen, daß er bei gegebenen Strömungsgeschwindigkeiten und -drücken auch tatsächlich Schwingungen im Ultraschallbereich ausführt.

Hinsichtlich einer besonders wirkungsvollen Ausgestaltung des Ultraschall-Leitkör pers ist es von weiterem Vorteil, wenn dieser als wesentliche Bauteile zwei in Form einer archimedischen Spirale ausgebildete, parallel zur Längsachse verlaufende, axial versetzt verlaufende Wandungen aufweist. Diese Wandungen könnten mit ihren freien Enden an dem Ventilkörper anliegen, so daß beidseits der Wandungen sich in Längsrichtung erstreckende, der Strömungsrichtung entgegengerichtete Einlässe zum Einleiten der Strömung quer zur Längsachse ausgebildet sind. Folglich würde das die Kegelfläche umströmende Gemisch durch den zwischen Innenwandung und Kegelfläche gebildeten Ringkanal hindurch in den Bereich des Ultraschall-Ventilkör pers strömen und von dort aus in radialer Richtung in zwei diametral einander ge genüberliegende Einlässe des Ultraschall-Leitkörpers hineingezwungen werden. Von dort aus wird das Strömungsmedium entlang des durch die Wandungen gebildeten, in Form einer archimedischen Spirale gebildeten Strömungspfades beidseits zur Mitte hin aufeinanderzu bewegt, wobei sich das so in radialer Richtung bewegte Strömungsmedium im mittigen Bereich des Ultraschall-Leitkörpers wieder trifft bzw. dort zusammengeführt wird. Von dort aus öffnet sich dann der Ultraschall-Leitkörper in Richtung der Längsachse zum Auslaß hin. Wesentlich ist hier, daß die abströmsei tige Öffnung des Ultraschall-Leitkörpers mit dem Auslaß fluchtet, so daß das nach Ultraschallbehandlung weitgehend homogenisierte Gemisch ungehindert aus dem Ultraschall-Leitkörper heraus bzw. durch den Auslaß hindurch aus der Vorrichtung ausströmen kann.

Damit nun keine Verlagerung der Einlässe des Ultraschall-Leitkörpers während des Betriebes der erfindungsgemäßen Vorrichtung stattfindet, ist der Ultraschall-Leitkör per - wie auch der vorerörterte Leitkörper - drehsicher in dem Gehäuse festgelegt. Dazu weist der Ultraschall-Leitkörper an seinem dem Auslaß zugewandten Ende eine zum Eingriff in das Gehäuse dienende Drehsicherung auf. Die Drehsicherung ist in Form zweier am auslaßseitigen Randbereich des Ultraschall-Leitkörpers ausgebil deter, sich vorzugsweise in Richtung des Auslasses erstreckender und in das Ge häuse im Bereich des Auslasses eingreifender Laschen, Schultern, Pins oder dgl. ausgeführt. Wie auch im Falle des Leitkörpers könnte der Ultraschall-Leitkörper ebenso in radialer Richtung gegenüber der Innenwandung des Gehäuses arretiert sein.

Damit nun das zu mischende und nach Durchströmen der erfindungsgemäßen Vor richtung gemischte bzw. homogenisierte Medium weder einlaßseitig noch auslaßsei tig den definierten Strömungspfad verlassen kann, sind einlaßseitig und auslaßseitig das Gehäuse schließende Deckel vorgesehen. Entsprechend ist der Einlaß und der Auslaß in den das Gehäuse beidseitig schließenden Deckeln ausgebildet. Die in den Deckeln ausgebildeten Öffnungen sind vorzugsweise derart angelegt, daß sie koaxial zu dem Innenraum des Gehäuses liegen.

Eine Vorkehrung der zuvor genannten, das Gehäuse abschließenden Deckel vor ausgesetzt, könnte eine Fixierung der Leiteinrichtung dadurch erfolgen, daß der Leit körper und der Ultraschall-Leitkörper endseitig an den Deckeln drehsicher festgelegt sind, wobei die Drehsicherungen in die Deckel eingreifen. Alternativ oder zusätzlich könnte sich das Gehäuse insgesamt zwischen den Deckeln erstrecken, so daß der Leitkörper und der Ultraschall-Leitkörper zwischen den Deckeln - innerhalb des Ge häuses - kraftschlüssig festgelegt sind.

Zur Abdichtung der gesamten Vorrichtung ist es von Vorteil, wenn das Gehäuse zu den Deckeln hin mittels einer Dichtung, vorzugsweise mittels eines Dichtringes, ab gedichtet ist. Der Dichtung, beispielsweise in Form eines O-Ringes, könnte endseitig in dem Gehäuse oder in der dem Gehäuse zugewandten Deckelfläche ausgebildet sein.

Ein sichere Montage der erfindungsgemäßen Vorrichtung könnte dadurch gewährlei stet sein, daß die Deckel mittels vorzugsweise vier sich durch gleichmäßig zueinan der beabstandete, im Randbereich der Deckel ausgebildete Bohrungen hindurch er streckende, in das Gehäuse eingeschraubte Schrauben, Bolzen oder dgl. ver schraubt sind. Alternativ dazu könnten die Deckel mittels vorzugsweise vier sich durch gleichmäßig zueinander beabstandete, im Randbereich der Deckel ausgebil dete Bohrungen hindurch erstreckende, zumindest an den Enden mit Gewinden ver sehene Stangen und aufgeschraubte Muttern in zusammengepreßter Weise mit dem Gehäuse verschraubt sind. Diese Stangen würden dann in etwa parallel zu dem Ge häuse sich außerhalb des Gehäuses zwischen den Deckeln bzw. überstehenden Rändern der Deckel erstrecken.

In den bereits mehrfach erwähnten Einlaß hinein und aus dem Auslaß heraus könnte je eine dort festlegbare Rohrleitung führen. Dazu könnten die Rohrleitungen über ein endseitig vorgesehenes Außengewinde in ein in den Durchgängen der Deckel ausge bildetes Innengewinde eingeschraubt werden. Ebenso wäre es denkbar, die Rohrlei tungen mittels Bajonettanschluß oder durch Auf- bzw. Einstecken festzulegen.

Schließlich ist es in materialmäßiger Hinsicht von Vorteil, wenn der Leitkörper und/oder der Ventilkörper und/oder der Ultraschall-Leitkörper und/oder die Deckel aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung hergestellt ist bzw. sind. Entsprechend der Aggressivität der zu mischenden Strömungsmedien könnten die voranstehend genannten Bauteile auch aus einem resistenten Kunststoff bestehen, wobei der Ul traschall-Leitkörper stets zur Ultraschall-Schwingung geeignet sein muß. Das Ge häuse könnte aus Kunststoff oder aus Aluminium bzw. einer Aluminiumlegierung hergestellt sein, wobei hier lediglich eine hinreichende Resistenz der Innenwandung gewährleistet sein muß.

Es gibt nun verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten und weiterzubilden. Dazu ist einerseits auf die dem Patentanspruch 1 nachgeordneten Ansprüche, andererseits auf die nachfol gende Erläuterung von Ausführungsbeispielen der Erfindung anhand der Zeichnung zu verweisen. In Verbindung mit der Erläuterung der bevorzugten Ausführungsbei spiele der Erfindung anhand der Zeichnung werden auch im allgemeinen bevorzugte Ausgestaltungen und Welterbildungen der Lehre erläutert. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 in schematischer Darstellung eine Seitenansicht eines Ausführungsbei spiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Mischen von Strö mungsmedien,

Fig. 2 den Gegenstand aus Fig. 1 in einer geschnittenen Darstellung,

Fig. 3 in einer schematischen Seitenansicht, vergrößert, einen beidseitig am Gehäuse oder an Deckeln des Gehäuses arretierbaren Leitkörper im Rahmen eines zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. 4 eine stirnseitige Ansicht des Leitkörpers der Vorrichtung aus den Fig. 1 und 2,

Fig. 5 eine stirnseitige Ansicht des Ultraschall-Leitkörpers der in den Fig. 1 und 2 gezeigten Vorrichtung,

Fig. 6 in einer schematischen Seitenansicht, teilweise geschnitten, ein wei teres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. 7 den Gegenstand aus Fig. 6 im Schnitt entlang der Linie A-A,

Fig. 8 in einer schematischen Seitenansicht den Leitkörper des in Fig. 6 ge zeigten Ausführungsbeispiels,

Fig. 9 in einer Stirnansicht den Gegenstand aus Fig. 8,

Fig. 10 den Gegenstand aus Fig. 8 im Schnitt entlang der Linie C-C,

Fig. 11 den Gegenstand aus Fig. 8 im Schnitt entlang der Linie D-D,

Fig. 12 den Gegenstand aus Fig. 8 im Schnitt entlang der Linie E-E,

Fig. 13 den Gegenstand aus Fig. 8 im Schnitt entlang der Linie F-F,

Fig. 14 den Gegenstand aus Fig. 8 im Schnitt entlang der Linie G-G,

Fig. 15 den Gegenstand aus Fig. 8 im Schnitt entlang der Linie H-H und

Fig. 16 den Gegenstand aus Fig. 6 im Schnitt entlang der Linie B-B.

Die Fig. 1 und 2 sowie 6 zeigen zwei Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Mischen bzw. Homogenisieren von Strömungsmedien, mit einem einen Einlaß 1 und einen Auslaß 2 aufweisenden Gehäuse 3 und einer innerhalb des Gehäuses 3 angeordneten Leiteinrichtung 4, wobei zwischen der Innenwandung 5 des Gehäuses 3 und der Leiteinrichtung 4 mindestens ein sich von dem Einlaß 1 zu dem Auslaß 2 im wesentlichen axial erstreckender Strömungspfad 6 verläuft.

Die Leiteinrichtung 4 erstreckt sich insgesamt von dem Einlaß 1 bis zu dem Auslaß 2. Die Leiteinrichtung 4 weist einen sich an den Einlaß 1 anschließenden, um eine Längsachse 7 tordierten und in Längsrichtung gestuften Leitkörper 8 auf. Folglich verläuft der Strömungspfad 6 beidseitig des Leitkörpers 8, und zwar spiralförmig, was insbesondere den Fig. 2 und 4 bzw. 6 und 7 bis 15 zu entnehmen ist.

Die voranstehend genannten Figuren zeigen besonders deutlich, daß der Leitkörper 8 als segmentierte, segmentweise um die Längsachse 7 tordierte, sich in Strömungs richtung erstreckende Platte ausgeführt ist. Die Segmente 9 sind in Form rechtwinkli ger Vierkantprofile aus Vollmaterial ausgebildet und um die mittig durch den Leitkör per 8 hindurchlaufende Längsachse 7 verdreht. Bei dem in den Fig. 1 und 2 darge stellten Ausführungsbeispiel sind insgesamt 16 Stufen vorgesehen, wobei der Leit körper 8 grundsätzlich etwa zwischen 5 und 20 Stufen bzw. Segmente 9 aufweisen kann.

Die Fig. 2 und 4 lassen erkennen, daß der Leitkörper 8 an seinem dem Einlaß 1 zu gewandten Ende, nämlich an dem ersten Segment 10, eine zum Eingriff in das Ge häuse 3 dienende Drehsicherung 11 aufweist.

Bei dem in Fig. 3 gezeigten Leitkörper 8 ist an beiden Enden jeweils eine Drehsiche rung 11 vorgesehen, so daß sich der in Fig. 3 dargestellte Leitkörper 8 im Rahmen eines weiteren Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung als quasi einteilige Leiteinrichtung 4 insgesamt durch das Gehäuse 3 hindurch erstrecken kann und beidseitig festgelegt ist. Ebenso könnte sich an einer Seite des in Fig. 3 gezeig ten Leitkörpers 8 ein weiteres Element der Leiteinrichtung 4 anschließen.

Die Fig. 2, 3 und 4 lassen des weiteren erkennen, daß die Drehsicherung 11 in Form zweier an den beiden Randbereichen des ersten Segments 10 ausgebildeter, sich vorzugsweise in Richtung des Einlasses 1 erstreckender und in das Gehäuse 3 im Bereich des Einlasses 1 eingreifender Laschen 12 ausgeführt ist.

Die Fig. 2 und 6 zeigen deutlich, daß sich an den Leitkörper 8 ein den Strömungspfad 6 zwischen der Innenwandung 5 des Gehäuses 3 und der Leiteinrichtung 4 verjün gender Ventilkörper 13 anschließt. Der Ventilkörper 13 erweitert sich vom Leitkörper 8 aus, ausgehend von maximal der Dicke des Leitkörpers 8, mit konischem Verlauf. Die Fig. 2 und 6 zeigen besonders deutlich, daß der Ventilkörper 13 als Kegelstumpf ausgeführt ist, dessen kleinere Fläche 14 an dem Ventilkörper 13 anliegt.

Gemäß den Darstellungen in den Fig. 2 und 6 fällt die Achse des als Kegelstumpf ausgeführten Ventilkörpers 13 mit der Längsachse 7 des Leitkörpers 8 zusammen. Da das Gehäuse 3 einen zylindrischen Innenraum 15 aufweist, bildet der Ventilkörper 13 gemeinsam mit der Innenwandung 5 des Gehäuses 3 einen in etwa kreisringför migen Durchgang 16. Bei den hier gewählten Ausführungsbeispielen ist der Leitkör per 8 mit dem Ventilkörper 13 fest verbunden bzw. sind die beiden Bauteile monoly tisch ausgeführt.

Die Fig. 2 und 6 zeigen des weiteren, daß sich an den Ventilkörper 13 ein sich bis zum Auslaß 2 erstreckender, zu Schwingungen im Ultraschall-Bereich anregbarer Ultraschall-Leitkörper 17 anschließt. Dieser Ultraschall-Leitkörper 17 ist durch das hindurchströmende Strömungsmedium zur Ultraschall-Schwingung anregbar.

Die Fig. 5 und 16 zeigen gemeinsam, daß der Ultraschall-Leitkörper 17 zwei in Form einer archimedischen Spirale ausgebildete, parallel zur Längsachse 7 verlaufende, axial versetzt ineinandergreifende Wandungen 18 aufweist. Gemäß den Darstellun gen in den Fig. 2 und 6 liegen die Wandungen 18 mit ihren freien Enden an dem Ventilkörper 13 an, so daß beidseits der Wandungen 18 sich in Längsrichtung er streckende, der Strömung entgegengerichtete Einlässe 19 zum Einleiten der Strö mung quer zur Längsachse 7 ausgebildet sind.

In Fig. 16 ist angedeutet, daß der Ultraschall-Leitkörper 17 in Richtung der Längsachse 7 zum Auslaß 2 hin öffnet. Die abströmseitige Öffnung 20 des Ultra schall-Leitkörpers 17 fluchtet dabei mit dem Auslaß 2. Wie auch der Leitkörper 8 ist der Ultraschall-Leitkörper 17 drehsicher in dem Gehäuse 3 festgelegt und weist dazu an seinem dem Auslaß 2 zugewandten Ende eine zum Eingriff in das Gehäuse 3 dienende Drehsicherung 11 auf. Diese Drehsicherung 11 ist in Form zweier am aus laßseitigen Randbereich des Ultraschall-Leitkörpers 17 ausgebildeter, sich in Rich tung des Auslasses 2 erstreckender und in das Gehäuse 3 im Bereich des Auslasses 2 eingreifender Laschen ausgeführt.

Den Fig. 2 und 6 läßt sich des weiteren entnehmen, daß der Einlaß 1 und der Auslaß 2 in das Gehäuse 3 beidseitig schließenden Deckeln 22 ausgebildet sind. Die in den Deckeln 22 ausgebildeten Öffnungen - Einlaß 1 und Auslaß 2 - sind koaxial zu dem Innenraum 15 des Gehäuses 3 ausgebildet. Folglich sind der Leitkörper 8 und der Ultraschall-Leitkörper 17 endseitig an den Deckeln 22 drehsicher festgelegt, wobei die Drehsicherungen 11 bzw. 12, 21 in die Deckel 22 eingreifen.

Bei den hier gewählten Ausführungsbeispielen erstreckt sich das Gehäuse 3 zwi schen den Deckeln 22. Der Leitkörper 8 und der Ultraschall-Leitkörper 17 sind zwi schen den Deckeln 22 - innerhalb des Gehäuses 3 - kraftschlüssig festgelegt. Das Gehäuse 3 ist zu den Deckeln 22 hin mittels einer Dichtung 23, vorzugsweise mittels eines Dichtringes, abgedichtet.

Bei dem in Fig. 6 gezeigten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind die Deckel 22 mittels vier sich durch gleichmäßig zueinander beabstandete, im Randbereich der Deckel 22 ausgebildete Bohrungen 24 hindurch erstreckende, in das Gehäuse 3 eingeschraubte Schrauben 25 beidseitig verschraubt.

Alternativ zu dem voranstehend genannten Ausführungsbeispiel zeigen die Fig. 1 und 2 andeutungsweise, daß die Deckel 22 mittels vorzugsweise vier sich durch gleichmäßig zueinander beabstandete, im Randbereich der Deckel 22 ausgebildete Bohrungen 24 hindurch erstreckende, an den Enden mit Gewinden versehene Stan gen 26 und aufgeschraubten Muttern 27 in zusammengepreßter Weise mit dem Ge häuse 3 verschraubt sind.

Schließlich sei darauf hingewiesen, daß gemäß den Darstellungen in den Fig. 1 und 2 in den Einlaß 1 hinein und aus dem Auslaß 2 heraus je eine dort festlegbare Rohr leitung 28 führt.

Hinsichtlich der materialmäßigen Beschaffenheit der erfindungsgemäßen Vorrichtung bzw. deren Komponenten wird auf den allgemeinen Teil der Beschreibung verwiesen.

Abschließend sei hervorgehoben, daß die hier beanspruchte Lehre durch die voran stehend erörterten Ausführungsbeispiele nicht eingeschränkt, sondern lediglich bei spielhaft erläutert ist.

Claims

1. Vorrichtung zum Mischen von Strömungsmedien, mit einem einen Einlaß (1) und einen Auslaß (2) aufweisenden Gehäuse (3) und einer innerhalb des Gehäuses (3) angeordneten Leiteinrichtung (4), wobei zwischen der Innenwandung (5) des Gehäu ses (3) und der Leiteinrichtung (4) mindestens ein sich von dem Einlaß (1) zu dem Auslaß (2) im wesentlichen axial erstreckender Strömungspfad (6) verläuft, wobei sich die Leiteinrichtung (4) insgesamt von dem Einlaß (1) bis zu dem Auslaß (2) er streckt und einen sich an den Einlaß (1) anschließenden, um eine Längsachse (7) tordierten und in Längsrichtung gestuften Leitkörper (8) aufweist, so daß der Strö mungspfad (6) beidseitig des Leitkörpers (8) spiralförmig verläuft, dadurch gekennzeichnet, daß sich an den Leitkörper (8) ein den Strömungspfad (6) zwischen der Innenwandung (5) des Gehäuses (3) und der Leit einrichtung (4) verjüngender Ventilkörper (13) und an den Ventilkörper (13) ein sich vorzugsweise bis zum Auslaß erstreckender, zu Schwingungen im Ultraschall-Be reich anregbarer Ultraschall-Leitkörper (17) anschließt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Leitkörper (8) als segmentierte, segmentweise um die Längsachse (7) tordierte, sich in Strömungs richtung erstreckende Platte ausgeführt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Segmente (9) in Form vorzugsweise rechtwinkliger Vierkantprofile aus Vollmaterial ausgebildet und um die mittig durch den Leitkörper (8) hindurchlaufende Längsachse (7) um maximal die Breite der Segmente (9) verdreht sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Segmente (9) um einen Winkel von 10° bis 25°zueinander verdreht sind.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Leitkörper (8) 5 bis 20 Stufen bzw. Segmente (9), vorzugsweise 6 bis 18 Stufen bzw. Segmente (9), aufweist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Leitkörper (8) an seinem dem Einlaß (1) zugewandten Ende, vorzugsweise an dem ersten Segment (10), eine zum Eingriff in das Gehäuse (3) dienende Drehsicherung (11) aufweist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehsicherung (11) in Form zweier an den beiden Randbereichen des ersten Segments (10) ausge bildeter, sich vorzugsweise in Richtung des Einlasses (1) erstreckender und in das Gehäuse (3) im Bereich des Einlasses (1) eingreifender Laschen (12), Schultern, Pins oder dgl. ausgeführt ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Ventilkörper (13) vom Leitkörper (8) aus, ausgehend von maximal der Dicke des Leitkörpers (8), konisch erweitert.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (13) als Kegelstumpf ausgeführt ist, dessen kleinere Fläche (14) an dem Leitkörper (13) an liegt.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse des als Kegelstumpf ausgeführten Ventilkörpers (13) mit der Längsachse (7) des Leitkörpers (8) zusammenfällt.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei das Gehäuse (3) einen zylindrischen Innenraum (15) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkör per (13) gemeinsam mit der Innenwandung (5) des Gehäuses (3) einen in etwa kreisringförmigen Durchgang (16) bildet.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Leitkörper (8) mit dem Ventilkörper (13) fest verbunden ist.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß Leitkörper (8) und Ventilkörper (13) als integrales Bauteil ausgeführt sind.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Ultraschall-Leitkörper (17) durch das hindurchströmende Strömungsmedium zur Schwingung anregbar ist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Ultraschall- Leitkörper (17) zwei in Form einer archimedischen Spirale ausgebildete, parallel zur Längsachse (7) verlaufende, axial versetzt ineinander greifende Wandungen (18) aufweist.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandungen (18) mit ihren freien Enden an dem Ventilkörper (13) anliegen, so daß beidseits der Wandungen (18) sich in Längsrichtung erstreckende, der Strömung entgegengerich tete Einlässe (19) zum Einleiten der Strömung quer zur Längsachse (7) ausgebildet sind.

17. Vorrichtung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Ultraschall-Leitkörper (17) in Richtung der Längsachse (7) zum Auslaß (2) hin öffnet.

18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die abströmseitige Öffnung (20) des Ultraschall-Leitkörpers (17) mit dem Auslaß (2) fluchtet.

19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Ultraschall-Leitkörper (17) - wie auch der Leitkörper (8) - drehsicher in dem Ge häuse (3) festgelegt ist.

20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Ultraschall- Leitkörper (17) an seinem dem Auslaß (2) zugewandten Ende eine zum Eingriff in das Gehäuse (3) dienende Drehsicherung (11) aufweist.

21. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehsicherung (11) in Form zweier am auslaßseitigen Randbereich des Ultraschall-Leitkörpers (17) ausgebildeter, sich vorzugsweise in Richtung des Auslasses (2) erstreckender und in das Gehäuse (3) im Bereich des Auslasses (2) eingreifender Laschen (21), Schul tern, Pins oder dgl. ausgeführt ist.

22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaß (1) und der Auslaß (2) in den das Gehäuse (3) beidseitig schließenden Deckeln (22) ausgebildet sind.

23. Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die in den Deckeln (22) ausgebildeten Öffnungen - Einlaß (1) und Auslaß (2) - koaxial zu dem Innen raum (15) des Gehäuses (3) ausgebildet sind.

24. Vorrichtung nach Anspruch 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, daß der Leit körper (8) und der Ultraschall-Leitkörper (17) endseitig an den Deckeln (22) drehsi cher festgelegt sind, wobei die Drehsicherungen (11) in die Deckel (22) eingreifen.

25. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Gehäuse (3) zwischen den Deckeln (22) erstreckt und daß der Leitkörper (8) und der Ultraschall-Leitkörper (17) zwischen den Deckeln (22) - innerhalb des Ge häuses (3) - kraftschlüssig festgelegt sind.

26. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (3) zu den Deckeln (22) hin mittels einer Dichtung (23), vorzugsweise mittels eines Dichtringes, abgedichtet ist.

27. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckel (22) mittels vorzugsweise vier sich durch gleichmäßig zueinander beab standete, im Randbereich der Deckel (22) ausgebildete Bohrungen (24) hindurch er streckende, in das Gehäuse (3) eingeschraubte Schrauben (25), Bolzen oder dgl. verschraubt sind.

28. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckel (22) mittels vorzugsweise vier sich durch gleichmäßig zueinander beab standete, im Randbereich der Deckel (22) ausgebildete Bohrungen (24) hindurch er streckende, zumindest an den Enden mit Gewinden versehene Stangen (26) und aufgeschraubten Muttern (27) in zusammengepreßter Weise mit dem Gehäuse ver schraubt sind.

29. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß in den Einlaß (1) hinein und aus dem Auslaß (2) heraus je eine dort festlegbare Rohr leitung (28) führt.

30. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß der Leitkörper (8) und/oder der Ventilkörper (13) und/oder der Ultraschall-Leitkörper (17) und/oder die Deckel (22) aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung herge stellt ist bzw. sind.

31. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 30, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (3) aus Kunststoff oder aus Aluminium oder aus einer Aluminiumlegie rung hergestellt ist.