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Vorrichtung zum Mischen von Flüssigkeiten mit Gas durch Umpumpen der
Flüssigkeit Die Erfindung betrifft Vorrichtungen zum Mischen von Flüssigkeiten mit
Gas durch Umpumpen der Flüssigkeit sowie zur stetigen Entnahme von Flüssigkeiten
entweder aus einem Behälter, dessen Innenraum mit der äußeren Atmosphäre in Verbindung
steht, oder aus dem Flüssigkeitsraum eines oben ein Gasvolumen einschließenden geschlossenen
Behälters beliebigen Innendrucks unter anschließender stetiger Rückführung des entnommenen
Flüssigkeitsvolumens in den Behälter, und zwar in dessen Gasraum vorzugsweise zur
Verwendung, als Flüssigkeits-Umpumporgan für Apparate zum Mischen von Flüssigkeiten
und Gasen.
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In der Industrie, d. h. vorzugsweise in der chemischen Industrie,
sind Apparate zum Mischen, Rühren und Emulgieren bekannt, welche auf Vibrationsbasis
arbeiten. Diese Apparate arbeiten im allgemeinen so, daß ein Schaft, welcher in
die zu mischende Flüssigkeit eintaucht * und an seinem unteren Ende Platten verschiedener
Form trägt, durch einen Vibrator am oberen Ende in Längsschwingung, d. h. in Richtung
der Schaftachse, gebracht wird. Der Vibrationsmischer hat gegenüber dem klassischen,
drehenden Mischer bzw. Rührer verschiedene Vorteile. So kann z. B. der Vibrationsmischer
auf einfache Weise und ohne Stopfbüchse durch den Behälterdeckel durchgeführt wer-
den,
wobei die Abdichtung durch eine einfache, mitschwingende Membran erfolgt.
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Soll nun neben der Vibrationsmischung noch ein Pumpvorgang zum Fördern
der Flüssigkeit bzw. des Gemisches aus dem Behälter eingeschaltet werden oder ein
Einmischen von gasförmigen Stoffen erfolgen, so müßten zu den bekannten Vibrationsmischern
noch zusätzlich Pumpen oder ähnliche Vorrichtungen vorgesehen werden.
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Nach der Erfindung wird eine Vereinfachung und Intensivierung des
Mischvorganges und eine Kombination mit dem Pumpvorgang dadurch erreicht, daß ein
in die Flüssigkeit eintauchendes, unten durch eine innen dichtende leichte Ventilklappe
oder -platte selbsttätig abschließbares rohrförmiges Gehäuse, das oben eine Austrittsmöglichkeit
für das von ihm umschlossene Flüssigkeitsvolumen entweder in Form eines aus dem
Behälter herausgeführten Austrittsrohres oder von im oberen Behälterteil, also im
Gasteil, angeordneten Löchern oder Düsen aufweist und mit einem Schwingungserzeuger
verbunden ist, in seiner Gesamtheit in der Gehäuselängsachse in Vibrationsbewegungen
versetzt wird.
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Zur Erhöhung der Förderleistung von Flüssigkeiten kann die Vorrichtung
nach der Erfindung am Eintauchende des Gehäuses einen Satz Ventilplatten aufweisen.
Als Vibrationspumpe wird die in die Flüssigkeit ganz eintauchende Pumpe zweckmäßig
doppelt wirkend ausgeführt durch zusätzliche Anordnung eines im Gehäuse untergebrachten
und eine obere stirnseitige Öffnung des letzteren abschlie-Benden, innen dichtenden
Plattenventils.
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Die Vorrichtung nach der Erfindung kann auch so ausgeführt werden,
daß das am unteren Ende des Gehäuses angeordnete Ventil in umgekehrter Anordnung,
d. h. mit außen dichtender Ventilklappe ausgebildet ist, so daß das Gas oder eine
andere Flüssigkeit von oben bzw. von außen eingesaugt wird.
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Fig. I zeigt eine einfache Form dieser Mischvorrichtung. Der Vibrator
a erzeugt eine Längsvibration des in Form eines Rohres b ausgebildeten Mischers.
Dieses Rohr b ist unten mit einer einfachen, leichten Ventilklappe c verschlossen.
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Mit dem unteren Teil taucht das Rohr b in die Flüssigkeit ein, während
der obere Teil in den Gasraum ragt. Der obere Teil ist mit einer Anzahl kleiner
Löcher d versehen. Wenn nun das Rohr eine schnelle Bewegung nach unten ausführt,
öffnet sich das Ventil c und läßt die Flüssigkeit in das Rohr einströmen. Bei der
Gegenbewegung nach oben schließt das Ventil c, so daß bei schnell wechselnden Bewegungen,
wie diese durch die Vibration hervorgerufen werden, die Flüssigkeit im Rohr b immer
höher steigt und schließlich durch die feinen Löcher d in den Gasraum gesprüht wird.
Diese Vorrichtung arbeitet sowohl unter Druck als auch bei Atmosphärenverhältnissen.
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Es soll erwähnt werden, daß diese Pumpenwirkung nichts mit einer
gewöhnlichen Kolbenpumpe mit zwei Ventilen gemeinsam hat. Bei letzterer werden die
Ventile durch zwangläufigeVerdrängung der Flüssigkeit in einem geschlossenen Raum
geöffnet und geschlossen. Bei der oben beschriebenen Vibrationspumpe bzw. dem Umwälzmischer
öffnet und schließt sich das Ventil lediglich durch das Beharrungsvermögen der Flüssigkeit.
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Fig. 2 zeigt im Prinzip den gleichen Mischer wie Fig. I. An Stelle
der feinen Löcher treten beim Mischer nach Fig. 2 große Öffnungen d2, so daß die
Flüssigkeit oben nach allen Seiten in größeren Strahlen ungehindert austreten kann.
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Fig. 3 zeigt im Prinzip eine ähnliche Anordnung wie Fig. I und 2.
Diese als Pumpe wirkende Vorrichtung besitzt jedoch keine Öffnungen im Gasraum,
sondern die Flüssigkeit wird durch das Rohr e aus dem Gefäß ausgepumpt. Sie verläßt
dieses Rohr bei f, an welcher Stelle ein Schlauch angekuppelt werden kann. Diese
Anordnung ist hauptsächlich für Flüssigkeiten, die unter atmosphärischem Druck stehen,
zu verwenden.
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Fig. 4 zeigt eine Anordnung, bei der das Rohr b zwei Ventile c besitzt.
Geht der Mischer nach unten, öffnet sich das untere Ventil, geht er nach oben, öffnet
sich das obere Ventil. Diese Pumpvorrichtung hat also eine vermehrte Leistung gegenüber
der Ausführung nach Fig. 3 und arbeitet ebenfalls im allgemeinen unter Atmosphärendruck.
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Fig. 5 zeigt einen Mischer, bei dem der umgekehrte Vorgang abläuft.
Durch die Vibration des Vibrators, tritt das Gas aus dem Gasraum durch die Öffnungen
d1 in das Rohr b1 und weiter durch das Ventil c1 in die Flüssigkeit ein, so daß
das Gas in der Flüssigkeit fein verteilt wird und gegebenenfalls eine Schaumbildung
auftritt. Die Wirkungsweise des Ventils c1 entspricht grundsätzlich der Wirkungsweise
der beschriebenen Ventile c nach den Fig. I bis 4, lediglich mit dem Unterschied,
daß die Ventilklappe hier außen angeordnet ist und daß als Folge der Trägheit der
Flüssigkeit bei jedem Vibrationshub ein kleiner luftleerer Raum unter der Ventilklappe
entsteht, in den das Gas aus dem Rohr eindringt. Durch hohe Frequenz der Schwingungen
wird mit jedem Hub nur wenig Gas in die Flüssigkeit gebracht und mit dieser fein
vermischt, so daß gegebenenfalls ein verteilter Schaum entstehen kann.
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Im allgemeinen wird mit einer Amplitude von 0,2 bis 3 mm und einer
Periodenzahl von 20 bis 200 pro Sekunde gearbeitet. Dabei können mit einem solchen
Mischer Drücke von 2 atü und mehr erhalten werden.
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Es ist selbstverständlich, daß noch eine große Anzahl ähnlicher Mischer
bzw. Pumpen konstruiert werden können, die auf dem gleichen Prinzip arbeiten, so
kann z. B. durch seitliche Lochverteilung im Gasraum die Flüssigkeit seitlich zerspritzt
werden usw.