EP0365652B1

EP0365652B1 - Mit drehinjektor versehener turbomischer zum vermischen von flüssigen und/oder gasförmigen medien

Info

Publication number: EP0365652B1
Application number: EP89905162A
Authority: EP
Inventors: György ANDO; István BATA; Zsolt Katona
Original assignee: Thermowell Bt
Current assignee: THERMOWELL BT.
Priority date: 1988-04-29
Filing date: 1989-04-28
Publication date: 1993-08-25
Anticipated expiration: 2009-04-28
Also published as: EP0365652A1; WO1989010185A1; DE58905377D1; HU201258B; US5176447A

Description

Die Erfindung betrifft einen Mischer für die Absorption von Gasen und Dämpfen in Flüssigkeiten und zum vermischen derselben, sowie zum Vermischen und Homogenisieren einer Flüssigkeit mit einer anderen Flüssigkeit, sowie zur Zerstäubung einer Flüssigkeit in einen Gas-, oder Dampfraum.
In der chemischen Industrie, der pharmazeutischen Industrie, der Wasser-, und Abwasserreinigungstechnologie, der Biotechnologie, in der Technologie des Umweltschutzes, in der Fischzucht und in der Wärme- und Kühltechnik ist ein weiter Kreis der zu den vorerwähnten Zwecken dienenden Anlagen zu finden. Unter den bekannten Lösungen sind Mischer mit Düsen, Mischinjektoren, Drehbürsten, Drehscheiben, Flügelschaufeln, Turbinen und sonstige Spezialmischer bekannt, von denen ein Teil nicht nur die Aufgabe des Vermischens sondern auch der Einführung des Gases in die Flüssigkeit löst.
Als Beispiel für die Vorrichtungen, die gleichzeitig das Problem des Mischens und der Gaszufuhr lösen, möchten wir die HU-PS 180 647, DE-PS 2 513 917 oder GB-PS 2 164 576 erwähnen, deren Gegenstände einerseits dadurch charakterisiert werden können, daß ein elektrischer Direktantrieb vorgesehen ist, der Antriebsmotor in dem Flüssigkeitsraum oder darüber angeordnet und anspruchsvoll ausgeführt ist, die durch die den Flüssigkeitsraum begrenzende Wand geführte Antriebswelle äußerst kostaufwendig ist; eine andere Charakteristik zeigt sich darin, daß bei einem höheren Flüssigkeitsdruck die Gaszufuhr einen separaten Gasdruckerhöher erfordert.
Es ist eine wohlbekannte Tatsache, daß mit erhöhtem Druck der Flüssigkeit die Fähigkeit der Flüssigkeit zur Gasabsorption zunimmt. Aus diesem Grunde haben sich die mit Gasdruckerhöhern, Kompressoren betätigten, mit Düsen und Mischdüsen versehenen, blasenbildenden Systeme verbreitet. Mit diesen Systemen können Durchmischen ohne Totraum und Absorption entweder auf einer großen Grundfläche und mit zahlreichen Düsen gelöst werden, oder bei einer kleineren Grundfläche muß die Höhe äußerst vergrößert werden; eventuell ist eine äußerst tief angeordnete Anlage erforderlich. Die letzte charakterisierte Lösung ist aus der Abwassertechnologie, der Turmbiologie oder aus der biologischen Klärung mit einem Tiefschacht bekannt; auch diese stellen äußerst kostaufwendige Objekte dar. Die gegenwärtig als zeitgemäß betrachteten bekannten Anlagen sind aus der Fachliteratur wohlbekannt, so z.B. Wulf Crueger-Annelises Crueger: Biotechnologie (Verlag für die Landwirtschaft, 1987).
Der Erfindung wurde das Ziel gesetzt, die Nachteile der bekannten Anlagen zu vermeiden, d.h. mit gleichzeitiger wirksamer Mischung eine Anlage zu entwickeln, die mit niedrigeren Investitons-, und Betriebskosten funktioniert und in breitem Maße angewendet werden kann.
Dies wird gemäß den Patentansprüchen erreicht.
Unsere Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß durch die zweckdienliche Gestaltung der Schaufeln des Laufrads einer Zentrifugalpumpe mit radialer Überströmung und mit Hilfe entsprechend angeordneter Düsen ein Mischer zustandegebracht werden kann, der die Vorteile der Drehmischer und der Injektoren vereinigt, d.h. es wird ein Turbomischer mit Drehinjektor entwickelt.
Eine weitere Erkenntnis liegt darin, daß durch die Anordnung eines Rotors mit Schaufeln, der mit dem Laufrad in einer Zwangsverbindung steht und auf dem Riegel der Saugleitung axial verschoben werden kann, der Turbomischer mit dem Drehinjektor in dem flüssigen Medium einen Schachtgenerator bildet, bei dem der Rotor mit den Schaufeln den Druckregler, und die Bremsvorrichtung bildet und die Einrichtung gleichzeitig ein unter- und überirdischer Mischer ist.
Eine andere Erkenntnis liegt darin, daß an der Leitung des Treibmediums, die als Verlängerung der Hauptwelle eingebaut worden ist, auf der an dem Laufrad anschließenden Rohrwelle ein Ventilator oder ein Turbogebläse aufgekeilt ist, und zwar derart, daß der Druckstutzen an dem Saugstutzen des Turbomischers unmittelbar oder mittelbar angeschlossen ist, wodurch die Konstruktionen einen Turbomischer mit Vorverdichter und Drehinjektor bilden.
Demnach bezieht sich die Erfindung auf einen Mischer für die Absorption von Gasen und Dämpfen in Flüssigkeiten und für das Vermischen derselben, sowie zum Vermischen und Homogenisieren einer Flüssigkeit mit einer anderen Flüssigkeit und/oder zum Zerstäuben einer Flüssigkeit in einen Gas- oder Dampfraum. Der Mischer ist so ausgestaltet, daß wenigstens ein Zentriefugalpumpenlaufrad vorgesehen ist, das an sich bekannte, nach hinten gebogene radiale Schaufeln aufweist; die Schaufeln stehen beidseitig zwischen einer die Absaugeöffnung enthaltenden Stirnplatte und einer den Förderraum vollkommen abschließenden Rückplatte; in der Welle des Laufrads ist eine Teilkammer ausgestaltet, die mit einem koaxialen hohlen Wellenstutzen zusammengebaut ist; wenigstens zwei Schaufeln sind mit dem das Treibmedium fördernden Rohr zusammengebaut, das an dem Innenende der Teilkammer angeschlossen ist, während auf dem anderen äußeren Ende eine Düse vorgesehen ist; das Laufrad ist mit einem Laufradmantel abgeschlossen, durch welchen mit den Düsen koaxiale Injektoren ragen. Der konvergente Teil der Injektoren schließt von drei Seiten her an den Mantel des Laufrads, die Stirnwand und die Rückwand an, während die vierte Seite an eine Schaufel angeschlossen ist. Der Hauptwellenstutzen ist über einen rotierenden Anschluß an einer ortsfesten Leitung für das Treibmedium angeschlossen.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Mischers umschließt ein Saugstutzen die Absaugöffnung.
Bei einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Mischers ist der Saugstutzen mit einer Saugleitung zusammengebaut.
Bei einer dritten vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Mischers schließt der Saugstutzen über einen Spalt an die Saugleitung an, die über Abstandselemente an der Leitung für das Treibmedium befestigt ist.
Es wird als vorteilhaft betrachtet, wenn auf dem Mantel der Saugleitung ein in axialer Richtung verschiebbarer Rotor mit radialen Schaufeln angeordnet ist, der gegen Verdrehen mit einem Gleitriegel gesichert ist.
Bei der fünften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Mischers ist die Leitung des Treibmediums von einer koaxial gelagerten Rohrwelle umschlossen, deren eines Ende an dem Laufrad befestigt ist und auf deren anderem Ende ein Ventilator-Laufrad installiert ist, das in dem an die Saugleitung angepaßten Ventilatorgehäuse angeordnet ist.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Mischers ist zwischen dem Hauptwellenstutzen und der Leitung für das Treibmedium eine Rohrnabe vorhanden, die unabhängig von den vorhererwähnten Elementen drehbar ist und an die radiale Flügelleitungen angeschlossen sind. Die Flügelleitungen reichen durch einen Ring, der über einen Spalt an den Saugstutzen des Laufrads und an die Saugleitung angepaßt ist, wobei an dem Ende der Saugleitung Düsen - in einer den Injektoren entgegengesetzten Richtung - angeordnet sind.
Bei der siebenten vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Mischers sind zwei Laufräder koaxial angeordnet, und zwar so, daß die Saugstutzen einander zugewandt sind. Die Saugstutzen sind über ein die Saugleitung verzweigendes Profil, und die Hauptwellestutzen über ein die Leitung des Treibmediums verzweigendes Profil an der Saugleitung bzw. der Leitung für das Treibmedium angeschlossen.
Es wird weiterhin als vorteilhaft betrachtet, wenn zwei Laufräder vorgesehen sind, die mit den Saugstutzen einander zugewandt koaxial angeordnet sind, wobei an den einen Saugstutzen eine Saugleitung angeschlossen ist, die kürzer ist als der Abstand zwischen den beiden Saugstutzen. Die Hauptwellenstutzen der beiden Laufräder sind an ein Abzweigungsprofil der Leitung für das Treibmedium angeschlossen, das an die über die Saugleitung hinausreichenden Leitung des Treibmediums angeschlossen ist.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Mischers sind die Leitung des Treibmediums und das verzweigende Profil über einen außerhalb der Saugleitung sich drehenden Anschluß miteinander verbunden.
Zuletzt ist es vorteilhaft, wenn bei dem erfindungsgemäßen Mischer an der Leitung des Treibmediums ein Verteilrohr angeschlossen ist und an das Rohr je zwei horizontale, zueinander senkrechte Flügelleitungen für das Treibmedium angeschlossen sind, desweiteren an die beiden einander gegenüberliegenden Flügelleitungen die Hauptwellenstutzen des Laufrads mit je einer horizontalen Welle und mit freier Absaugöffnung angeschlossen sind; die Enden der beiden weiteren einander gegenüberliegenden Flügelleitungen für das Treibmedium enden in ein sich nach oben öffnendes Kniestück, an dem ein Hauptwellenstutzen eines Laufrads mit einem mit der Saugleitung zusammengebauten Stutzen angeschlossen ist.
Der wichtigste Vorteil des erfindungsgemäßen Turbomischers mit Drehinjektor zeigt sich in der hochwirksamen Gaszufuhr, die durch die auf einer großen Drehfläche vorsichgehenden Bildung von Blasen mit kleinem Durchmesser und durch die mehrfache Turbulenz gemeinsam erreicht wird.
Ein weiterer Vorteil zeigt sich darin, daß der Antrieb von in breitem Maße verwendeten strömungstechnischen Maschinen - die zur Förderung von Flüssigkeit, Gas und Dampf dienen - indirekt erfolgt, was in den meisten Fällen aus der Druckleitung für die Zirkulation oder Rezirkulation gelöst werden kann. Die Durchführung einer Drehwelle, eines elektrischen Kabels durch die die Flüssigkeit und den Gasraum begrenzenden Wände erübrigt sich, ein Elektromotor, elektrische Vorrichtungen in den Mischräumen sind nicht erforderlich, auf diese Weise besteht die Möglichkeit, den Betrieb in einem offenen oder geschlossenen Raum, bei atmosphärischem Druck, bei Überdruck oder unter Vakuum zu führen.
Die Mehrzweckigkeit wird dadurch gefördert, daß der Mischer selbstansaugend ist, wodurch eine bedeutende Flüssigkeitsförderhöhe ermöglicht wird, auf diese Weise wird die Absorption gefördert, sie findet bei einem höheren Druck statt, desweiteren funktioniert der Mischer als ein Zerstäuber, die räumliche Variabilität in den Mischräumen ist hochgradig, der sich in mehreren Ebenen drehende und einfach regelbare Wirbeldurchmesser ermöglicht die Bewegung der Flüssigkeit ohne Totraum.
Aus den möglichen Anwendungsgebieten können wir die folgenden erwähnen: Oxidationstechnologien, Mischer für die chemische Industrie, pharmazeutische Industrie, biotechnologische Mischer, Autoklave, Reaktoren, Fermentierer, Gaswäscher, Kondensatoren in der Energieindustrie, Absorber, Luft- und Flüssigkeitskühler, bei zum Umweltschutz dienenden Anlagen, verschiedene Mischer, Neutralisation, Abscheider, Sandfänger in Hydrologie und Abwasserklärung, Entfernung von Eisen und Mangan, Becken für Aeration, Belüftung von Teichen und Flüssen, bei der Fischzucht. Wie es aus dem Gesagten hervorghet, kann der Turbomischer mit Drehinjektor in weitem Maße angewendet werden, die Herstellung erfolgt aus bekannten Materialien, vorzugsweise Metall oder Kunststoff, unter Anwendung einer einfachen Technologie.
Die Erfindung wird anhand einiger Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Mischers unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert; es zeigen:

Figur 1: Halbsicht-Halbschnitt eines Mischers,
Figur 2: den Querschnitt des Mischer nach Figur 1,
Figur 3: den Teilschnitt nach Figur 2,
Figur 4: eine andere Ausführung des Mischers,
Figur 5: die Ansicht des Mischers, mit einem Rotor ergänzt,
Figur 6: die mit einem Ventilator ergänzte Ansicht des Mischers,
Figur 7: eine Ausführungsform des Mischers, mit einem Segnerrad ergänzt,
Figur 8-11: verschiedene Ausführungsformen des Mischers mit zwei Laufrädern, zuletzt
Figur 12: die axonometrische Darstellung eines mit vier Laufrädern ausgestalteten Mischers.

Wie aus den Figuren 1 und 2 ersichtlich, bildet ein Laufrad 1 - das den Ventilatoren mit radialer Überströmung oder Pumpen ähnlich ist - den aktiven Teil des Mischers.
Zwischen einer Stirnwand 2 und einer Rückwand 3 des Laufrads 1 sind nach rückwärts gebogene radiale Schaufeln angeordnet, die in der Hinsicht der Gestaltung der üblichen Ausführung entsprechen. In der Stirnwand 2 des Laufrads 1 ist eine Ansaugöffnung 38 auf die übliche Weise ausgestaltet.
In der Mitte des Laufrads ist eine Teilkammer 7 ausgestaltet, die vollkommen von einem Einlaßraum 18 und einem aus Schaufelkammern 14 bestehenden Förderraum abgeschlossen ist. Der Teilkammer 7 ist an eine Leitung 12 für das Treibmedium angeschlossen. Bei dem hier dargestellten Beispiel beläuft die Zahl sich auf vier, aber mehr können ebenfalls angewendet werden. Für alle Fälle scheint es zweckmäßig, mindestens zwei Leitungen wegen des Massenausgleichs einzubauen.
Die Rohrleitung 12 für das Treibmedium folgt der Linie je einer Schaufel, eventuell kann sie als ein einziges Flügelprofil ausgestaltet werden, wie es aus Figur 3 ersichtlich ist. Sowohl die Rohrleitung 12, als auch die Schaufel 5 sind kürzer als der Radius des Laufrads 1. Am Ende der Rohrleitung 12 - die das Treibmedium fördert - ist eine Düse 9 ausgestaltet. In dem gegenwärtigen Fall ist diese eine Spaltdüse, aber eine abweichende Form ist ebenfalls möglich.
In dem Laufrad 1, in der Achse 39 der Düse 9 ist ein Injektor 8 eingebaut. Der Diffusor 10 des Injektors 8 reicht über den Umfang des Laufrads 1 hinaus. Von der Seite her ist das Laufrad 1 - zwischen den Injektoren 8 - mit einem Mantel 32 des Laufrads abgeschlossen. Der konvergente Teil des Injektors 8 schließt an den Mantel 32 des Laufrads, die Stirnwand 2, die Rückwand 3 und die Schaufel 4 an. Die Schaufel 4 ist keineswegs mit der Schaufel 5, die mit dem Rohr für das Treibmedium zusammengebaut ist, identisch.
An die Teilkammer 7 schließt sich ein hohler Hauptwellenstutzen 6 an. Wie es aus der Figur 1 ersichtlich ist, kann der Hauptwellenstutzen 6 an der der Stirnwand 2 zugewandten Seite angeordnet werden; in diesem Fall bildet die Rückwand die abschließende Wand der Teilkammer 7. Es besteht die Möglichkeit, den Hauptwellenstutzen 6 - wie es in Figur 12 dargestellt ist - an der der Rückwand 3 zugewandten Seite anzuordnen. In diesem Fall schließt die Rückwand 3 nur den Förderraum des Laufrads 1 ab; die Teilkammer 7 muß - an der der Stirnwand 2 zugewandten Seite - mit einer hier nicht dargestellten Wand abgeschlossen werden.
Der Hautpwellenstutzen 6 ist mit einem sich drehenden Anschluß an eine Leitung 16 für das Treibmedium angebaut. Der hier in Einzelheiten nicht dargestellte rotierende Anschluß ist derweise ausgestaltet, daß der Hauptwellenstutzen leckfrei, aber drehbar an die Leitung 16 angeschlossen ist.
Rings der Ansaugöffnung 38 ist auf der Stirnwand 2 ein Saugstutzen 13 installiert, an den eine Saugleitung 17 angeschlossen ist. In dem gegenwärtigen Fall ist die Saugleitung 17 ortsfest an dem Saugstutzen 13 befestigt.
Das Mischverfahren mit dem oben beschriebenen Turbomischer mit den sich drehenden Injektor ist leicht verständlich:
Das über die Leitung 16 für das Treibmedium unter Überdruck ankommende Medium strömt durch den Hauptwellenstutzen 6, die Teilkammer 7 und die Rohrleitungen 12 für das Treibmedium zu der Düse 9 und tritt in den Injektor 8 ein. Die Reaktionskraft des durch den Injektor 8 strömenden Mediums bringt das Laufrad in eine Drehbewegung.
Das in den Injektor 8 einströmende Medium reißt das sich in der Schaufelkammer befindende Medium mit sich. Wenn nun das Laufrad 1 sich dreht, funktioniert es auch als eine Pumpe und füllt über die Saugleitung 17 das über den Injektor 8 geförderte Medium nach. Das von der Saugleitung 17 über den Einlaßraum 18 in die Schaufelkammer 14 ankommende geförderte Medium kann ausschließlich über den Injektor 8 das System verlassen. Auf diese Weise werden in dem Diffusor 10 das Treibmedium und das geförderte Medium miteinander vermischt.
Das annähernd tangential austretende Gemisch erzeugt einen Wirbel rings des rotierenden Laufrads 1. Das Laufrad 1 und die mitrotierende Saugleitung 17 zwingen durch Mediumreibung das umschließende Medium zu einer Drehbewegung. Auf diese Weise wird die Mischwirkung erhöht.
Sowohl das Treibmedium als auch das geförderte Medium können gleicherweise flüssig oder gasförmig sein.
Wenn nun das Laufrad 1 in dem Flüssigkeitsraum angeordnet ist und die obere Kante der Saugleitung 17 sich in dem Gasraum befindet, werden das Laufrad und die Saugleitung 17 in dem stationären Zustand mit der gegebenen Flüssigkeit bis zum Flüssigkeitsstand aufgefüllt. Beim Anlassen beginnt das Treibmedium über die Injektoren 8 die Flüssigkeit abzusaugen, wonach das Laufrad - nachdem es in eine Drehbewegung gesetzt worden ist - als eine Zentrifugalpumpe zu funktionieren beginnt und nach der Entleerung der Flüssigkeit auf den Ventilatorbetrieb umgestellt wird.
Im folgenden möchten wir noch einige Versionen des Mischers mit Drehinjektor vorstellen. Grundsätzlich ist das Funktionsprinzip mit dem vorherbeschriebenen im Großen und Ganzen übereinstimmend; daher werden wir auf die Abweichungen nur hinweisen, wo die Notwendigkeit dazu besteht.
Figur 4 stellt einen Mischer dar, der zweckmäßig bei größeren Tauchtiefen verwendet werden kann. Bei dieser Ausführungsform ist die Saugleitung 17 nicht an dem Saugstutzen 13 des Laufrads befestigt, sondern sie ist unter Zwischenschaltung eines Abstandshalters 20 an der Leitung 16 befestigt. Die Saugleitung 17 schließt sich mit einem ringförmigen Spalt an den Saugstutzen an. Der Vorteil des derweise ausgestalteten Mischers besteht darin, daß die Saugleitung 17 und die Leitung 16 gemeinsam eine größere Festigkeit aufweisen.
In Figur 5 ist ein Mischer veranschaulicht, dessen Saugleitung 17 mit dem Saugstutzen zusammengebaut ist. Auf der Saugleitung ist ein Rotor 21 mit radialer Beschaufelung locker montiert, der gegenüber Verdrehung mit einem Gleitriegel gesichert ist. Der Rotor 21 kann auf der Saugleitung 17 axial verschoben werden.
Wenn nun der Rotor 21 zwischen den Endstellungen, d.h. vollkommen unter dem Flüssigkeitsstand und vollkommen in dem Gasraum bewegt wird, wird die Drehzahl des Laufrads auch bei einem konstanten Druck des Mediumstroms auf der Leitung 16 sich ändern, wodurch auch das Ausmaß, das das aus dem Injektor 8 auströmende Medium auf das Moment über die Reaktionskraft ausübt - sich ändert. Auf diese Weise nimmt das Wirkungsmaß der sich drehenden Strahlen bei der Verlangsamung zu, bei einer Beschleunigung nimmt es ab.
Falls die horizontale Abmessung des Flüssigkeitsraumes wenigstens an der einen Seite kürzer ist als das Doppelte des größten Wirkungsbereichs, kann durch Eintauchen des Rotors 21 in den Flüssigkeitsraum diejenige Drehzahl eingestellt werden, bei der die Wellen des Wirbels, die der Turbomischer mit dem Drehinjektor erzeugt, und die von der begrenzenden Wand mit derselben Frequenz reflektierten sekundären Wellen in die gleiche Frequenz gelangen, wobei die Interferenz eine Wellenbewegung erzeugt, deren Bewegung den Durchmesser des Laufrads übertrifft. Das bedeutet, daß der aus dem Laufrad 1 und dem Rotor 21 bestehende Mischer als ein hydraulischer Generator funktioniert, wodurch die Flüssigkeit dynamisch, intensiv vermischt und bewegt wird, so können auch Feststoffe größerer Mengen bewegt werden.
Der zum Abbremsen und zur oberflächigen Vermischung geeignete Rotor 21 kann selbstverständlich durch jedwelche mechanische Bremsvorrichtung ersetzt werden; in diesem Fall, wenn das Laufrad und die mitlaufende Saugleitung 17 völlig abgebremst wird, sind die Injektoren stationär, der Wirkungsbereich ist maximal.
Der in Figur 6 dargestellte Mischer kann bei großen Eintauchtiefen erfolgreich angewendet werden.
Auf dem Hauptwellenstutzen 6 des Laufrads 1 ist eine Rohrwelle 23 befestigt, die über Lager 35 auch auf der Leitung 16 montiert ist. Auf dem anderen Ende der Rohrwelle ist das Ventilatorlaufrad 25 befestigt.
Das Laufrad 25 ist in einem Ventilatorgehäuse 24 angeordnet, dessen Druckstutzen 26 sich an die Saugleitung 17 anpaßt. In dem mit einem Deckel 34 abgedeckten Gehäuse 24 sind die Leitschaufeln vorhanden.
Bei dieser Ausführungsform ist die Saugleitung 17 stehend ausgestaltet, die Höhe ist gering, z.B. kann dem geschlossenen Mischraum der Ventilator-Druckstutzen unmittelbar - über einen Spalt 19 - angeschlossen werden.
Die Wirkungsweise ist wie folgt:
Das Laufrad 25 des Ventilators ist mit dem Laufrad 1 mitlaufend, so wird das geförderte Medium vorverdichtet.
Bei dem in Figur 7 dargestellten Mischer ist zwischen dem Hauptwellenstutzen 6 des Laufrads 1 und der Leitung 16 für das Treibmedium eine Rohrnabe 28 eingefügt, die unabhängig von den vorerwähnten drehbar ist. Aus der Rohrnabe 28 ragen zwei Flügelleitungen 29 radial hervor, an deren Enden je eine Düse 30 montiert ist. Im wesentlichen bilden die Rohrnabe 28, die Flügelleitungen 29 und die Düsen 30 ein Segnerrad. Die Richtung der Düsen ist der Richtung der Injektoren 8 entgegengesetzt.
Um die freie Bewegung der Flügelleitungen 29 sicherstellen zu können, ist zwischen der Saugleitung 17, die an der Leitung 16 mit Abstandshaltern 20 befestigt ist, und dem Saugstutzen 13 ein Ring 27 mit je einem Spalt 19 eingesetzt, durch welchen die Flügelleitungen hinausragen. Bei dem Mischer wird dem Segnerrad die folgende Aufgabe zugeteilt:
Ein Teil des durch die Leitung 16 strömenden Treibmediums tritt über die Rohrnabe 28 aus, gelangt in die Flügelleitung 29 und die Düse 30, wodurch das Segnerrad sich zu drehen beginnt. Die Bahn der Blasen aus dem Gas- Flüssigkeitgemisch, das von den Injektoren 8 gefördert wird, wird durch den aus der Düse ausströmenden Flüssigkeitsstrahl gekreuzt; die Blasen werden zerkleinert und gleichzeitig auf eine Bahn mit größerem Durchmesser mitgerissen, d.h. daß in dem Flüssigkeitsraum die Blasen eine größere Gesamtfläche aufweisen und zur Absorption eine längere Zeit zur Verfügung steht. Der doppelringförmige Wirbel entgegengesetzter Richtung übt eine Scherwirkung aus; eine Turbulenz entsteht. Die Konstruktionen bilden eine Einrichtung, die Wirbel in Gegenstrom erzeugt.
Der Mischer kann mit mehreren Laufrädern aufgebaut werden. In Figur 8 ist ein Mischer dargestellt, bei dem die vertikal angeordnete Leitung 16 für das Treibmedium und eine Leitung 31 mit horizontaler Achse über ein Abzweigungsprofil verbunden sind und an beiden Enden - auf an sich bekannte Weise - je ein Laufrad 1 mit Hilfe des rotierenden Anschlusses 15 installiert ist. Die saugstutzen 13 sind an ein Abzweigungsprofil einer Saugleitung 40 angepaßt, das Profil ist mit der vertikal verlaufenden Saugleitung 17 zusammengebaut. Die Saugleitung 17 und das Profil der Saugleitung 40 sind mit Abstandshaltern 20 an der Leitung 16 und dem Abzweigungsprofil der Leitung 31 für das Treibmedium befestigt. Die beiden Laufräder 1 können in der gleichen oder der entgegengesetzten Richtung sich drehen. Bei der Drehung im Gegensinn induzieren die Laufräder einen sekundären Wirbel, die Turbulenz wird erhöht.
Der in den Figuren 9-11 veranschaulichte Mischer ist mit zwei Laufrädern aufgebaut. Hier ist eine Saugleitung 17 vorhanden, die kürzer ist als der Abstand, zwischen den Saugstutzen 13 des Laufrads 1 mit vertikaler Achse und sie ist nur an den einen Saugstutzen angepaßt. Die Leitung 16 für das Treibmedium - die übrigens horizontal verläuft - ragt über die Saugleitung 17 hinaus oder sie kann ortsfest ausgestaltet werden oder es besteht die Möglichkeit, sie außerhalb der Saugleitung 17 mit Hilfe eines Drehanschlusses 15 in einen festen und einen sich drehenden Teil zu unterteilen.
Der Mischer kann zu zahlreichen Zwecken verwendet werden.
Wenn die Leitung für das Treibmittel vollkommen feststehend angeordnet ist und das Laufrad 1 vollkommen in die Flüssigkeit eingetaucht ist, an dessen Saugstutzen die Saugleitung 17 angeschlossen ist, wird das Laufrad auf an sich bekannte Weise funktionieren, während das andere Laufrad 1 das Treibmedium und das aus der Umgebung eingesaugte geförderte Medium in Form eines Gemisches auf die Flüssigkeitsoberfläche zerstäubt.
Auf diese Weise funktioniert der Mischer als Misch- und Zerstäubungsvorrichtung.
Sollte das mit dar Saugleitung 17 in Verbindung stehende Laufrad 1 desselben Mischers über der Flüssigkeitsoberfläche liegen, wird die Flüssigkeit aufgesaugt, mit dem Treibmedium vermischt und zerstäubt, wie dies bei Mischkondensatoren vorteilhaft ist, während das andere Laufrad 1 das Durchrühren von Flüssigkeit - Flüssigkeit realisiert.
Falls der Mischer im Verhältnis zu der Leitung 16 für das Treibmedium sich dreht, ist die Wirkungsweise wie folgt: Infolge das höheren Gewichts ist jenes Laufrad 1 in die Flüssigkeit eingetaucht, dessen Saugstutzen 13 mit der Saugleitung 17 verbunden ist. Nun ist in dem Laufrad 1 und in der Saugleitung 17 Flüssigkeit vorhanden, die Höhe entspricht der Flüssigkeitsoberfläche. Während infolge der Drehbewegung die Flüssigkeit vollkommen verdrängt wird, wird das Laufrad durch die Auftriebskraft der Flüssigkeit auf die Oberfläche aufgekippt. Nun strömt am offenen Ende der Saugleitung 17 die Flüssigkeit ein, wodurch das Laufrad zurückgekippt wird. Infolge der Kippbewegung wird auch das andere Laufrad 1 teilweise in die Flüssigkeit eingetaucht; auf diese Weise funktioniert das Laufrad einmal als Zerstäuber, dann bläst es das Gemisch des Treibmediums und des geförderten Mediums in die Flüssigkeit.
Die Anzahl der Laufräder kann erhöht werden; in Figur 12 ist ein Mischer veranschaulicht, der über vier Laufräder verfügt, je Paar mit verschiedenen Funktionen.
An die vertikal verlaufende Leitung 16 für das Treibmedium schließt sich ein Verteilrohr 37 über den Drehanschluß 15 an; das Rohr verfügt über zwei aufeinander senkrecht verlaufende Flügelleitungen 36, 41, die paarweise ausgestaltet sind.
An die beiden Flügelleitungen 41, die das Treibmedium fördern, ist unter Zwischenschaltung je eines Drehanschlusses je ein Laufrad 1 mit horizontaler Drehachse angebaut, dessen Absaugöffnung vollkommen frei ist, d.h. weder ein Saugstutzen, noch eine anschließende Saugleitung sind vorhanden. Der Drehsinn der Laufräder 1 ist entgegengesetzt.
Am Ende der anderen beiden Flügelleitungen 36 sind vertikal nach oben offene Kniestücke, an denen solche Laufräder 1 installiert sind, deren Hauptwellenstutzen von der Rückwand 3 her an die Teilkammer 7 angeschlossen ist. Die Laufräder 1 verfügen über Saugstutzen 13, die mit je einer Saugleitung 17 zusammengebaut sind; der Drehsinn der Laufräder ist übereinstimmend.
Die Laufräder 1 mit der horizontalen Achse realisieren das Mikromischen von Flüssigkeit - Flüssigkeit, die Laufräder 1 mit der vertikalen Achse rühren Flüssigkeit und Gas, wie bereits spezifiziert. Währenddessen dreht sich der gesamte Mischer auf der Leitung 16 für das Treibmedium, die ganze Flüssigkeitsmenge wird durchgemischt, daher geht Makromischen vor sich hin.
Wie es aus den vorgezeigten Beispielen hervorgeht, paßt sich der erfindungsgemässe Mischer den verschiedensten Aufgaben an. Jede Version ist aus Metall, Kunststoff oder aus deren Kombination in einer einfachen Technologie hergestellt.

Claims

Mischer für die Absorption oder Vermischen von Gasen und Dämpfen in Flüssigkeiten oder zum Vermischen, Homogenisierung einer Flüssigkeit mit einer anderen Flüssigkeit und/oder zur Zerstäubung einer Flüssigkeit in Gas- oder Dampfraum, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Zentrifugalpumpenlaufrad vorgesehen ist, das nach hinten zurückgebogene Schaufeln (4, 5) aufweist, wobei die Schaufeln (4, 5) beidseitig von einer eine Absaugöffnung (38) enthaltenden Stirnwand (2) und einer den Förderraum abschließenden Rückplatte (3) umschlossen sind, in der Welle des Zentrifugalpumpenlaufrads (1) eine Teilkammer (7) ausgestaltet ist, die mit einem koaxialen hohlen Hauptwellenstutzen (6) zusammengebaut ist, mindestens zwei Schaufeln (5) mit einer Rohrleitung (12) für das Treibmedium zusammengebaut sind, das innere Ende der Rohrleitung an die Teilkammer (7) angeschlossen ist, wobei an dem äußeren Ende eine Düse (9) vorgesehen ist, das Zentrifugalpumpenlaufrad (1) mit einem Mantel (32) abgeschlossen ist, durch den mit den Düsen (9) koaxiale Injektoren (8) geführt sind, der konvergente Teil (11) der Injektoren (8) von drei Seiten her an den Mantel (32) des Laufrads, die Stirnwand (2) und die Rückwand (3) angeschlossen, und an der vierten Seite mit einer Schaufel (4) verbunden, und wobei der Hauptwellenstutzen (6) über einen sich drehenden Anschluß (15) an eine stationäre Rohrleitung (16) für das Treibmedium angeschlossen ist.
Mischer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Saugstutzen (13) die Saugöffnung (38) umschließt.
Mischer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Saugstutzen (13) an eine Saugleitung (17) angeschlossen ist.
Mischer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Saugstutzen (13) über einen Spalt (19) mit der Saugleitung (17) verbunden ist, die über Abstandshalter (20) an der Rohrleitung (16) für das Treibmedium befestigt ist.
Mischer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Mantel der Saugleitung (17) ein in axialer Richtung verschiebbarer Rotor (21) mit radialer Beschaufelung vorhanden ist, der gegen Verdrehung mit einem Gleitriegel (22) gesichert ist.
Mischer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß rings der Rohrleitung (16) für das Treibmedium eine koaxial gelagerte Rohrwelle (23) angeordnet ist, deren eines Ende an dem Laufrad (1) befestigt ist, während auf dem anderen Ende ein Ventilator-Laufrad (25) angebaut ist, das in dem an die Saugleitung (17) angepaßten Ventilatorgehäuse (24) angeordnet ist.
Mischer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Hauptwellenstutzen (6) und der Rohrleitung (16) eine Rohrnabe (28) angeordnet ist, die von diesen unabhängig verdrehbar ist und an die radiale Flügelleitungen (29) angeschlossen sind, die über einen Ring (27) hinausragen, der über einen Spalt mit dem Saugstutzen (13) des Laufrads und der Saugleitung (17) verbunden ist, wobei an den Enden der Flügelleitungen (29) Düsen (30) in einer den Injektoren (8) entgegengesetzten Richtung angeordnet sind.
Mischer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Laufräder (1) vorgesehen sind, die mit den Saugstutzen (13) einander zugewandt und koaxial angeordnet sind, wobei die Saugstutzen (13) über ein Abzweigungsprofil (40) an die Saugleitung, und die Hauptwellenstutzen (6) über ein Abzweigungsprofil (31) für das Treibmedium an die Saugleitung (17) angeschlossen sind bzw. mit der Leitung (16) verbunden sind.
Mischer nach Ansprüchen 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Laufräder (1) vorgesehen sind, die mit den Saugstutzen einander zugewandt koaxial angeordnet sind, wobei an dem einen Saugstutzen (13) eine Saugleitung angeschlossen ist, die kürzer ist, als der Abstand zwischen den beiden Saugstutzen (13), während der Hauptwellenstutzen (6) der beiden Laufräder (1) an ein Abzweigungsprofil (31) der Treibmediumleitung anschließt und das letztere an der über die Saugleitung (17) hinausreichenden Leitung (16) angeschlossen ist.
Mischer nach Anspruch 9 dadurch gekennzeichnet, daß die Leitung (16) für das Treibmedium und das Abzweigungsprofil (31) außerhalb der Saugleitung (17) über einen Drehanschluß (15) verbunden sind.
Mischer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß an der Leitung (16) für das Treibmedium ein Verteilrohr (37) angeschlossen ist, an das zueinander senkrecht je zwei horizontale Flügelleitungen (36, 41) für das Treibmedium angeschlossen sind, an zwei einander gegenüber liegenden Flügelleitungen (41) die Hauptwellenstutzen (6) je eines Laufrads (1) mit horizontaler Achse und freier Absaugöffnung angeschlossen sind, und das Ende weiterer zwei Flügelleitungen (36) in einem nach oben offenen Kniestück enden, an dem der Hauptwellenstutzen (6) eines Laufrads (1) dessen Saugstutzen (13) mit einer Saugleitung (17) verbunden ist, angeschlossen ist.