EP2397220A2 - Strömungsgenerator - Google Patents

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EP2397220A2
EP2397220A2 EP11169134A EP11169134A EP2397220A2 EP 2397220 A2 EP2397220 A2 EP 2397220A2 EP 11169134 A EP11169134 A EP 11169134A EP 11169134 A EP11169134 A EP 11169134A EP 2397220 A2 EP2397220 A2 EP 2397220A2
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
medium
working space
flow
channel
flow generator
Prior art date
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Granted
Application number
EP11169134A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP2397220B1 (de
EP2397220A3 (de
Inventor
Daan Waubert de Puiseau
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Waubert De Puiseau Daan
Original Assignee
Individual
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Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Publication of EP2397220A2 publication Critical patent/EP2397220A2/de
Publication of EP2397220A3 publication Critical patent/EP2397220A3/de
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04C—APPARATUS USING FREE VORTEX FLOW, e.g. CYCLONES
    • B04C3/00—Apparatus in which the axial direction of the vortex flow following a screw-thread type line remains unchanged ; Devices in which one of the two discharge ducts returns centrally through the vortex chamber, a reverse-flow vortex being prevented by bulkheads in the central discharge duct
    • B04C3/06—Construction of inlets or outlets to the vortex chamber
    • 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
    • B01F25/10—Mixing by creating a vortex flow, e.g. by tangential introduction of flow components
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04C—APPARATUS USING FREE VORTEX FLOW, e.g. CYCLONES
    • B04C3/00—Apparatus in which the axial direction of the vortex flow following a screw-thread type line remains unchanged ; Devices in which one of the two discharge ducts returns centrally through the vortex chamber, a reverse-flow vortex being prevented by bulkheads in the central discharge duct
    • B04C2003/003—Shapes or dimensions of vortex chambers

Definitions

  • the invention relates to a flow generator for mixing and / or separating media, having a rotation chamber which is formed such that a first medium flowing into the rotation chamber is set in a rotational movement, wherein the rotation chamber, the first medium leads to a rotating path and a the rotary chamber with a working space connecting flow channel, which is arranged and designed such that it predetermines an orientation of the medium emerging from the flow channel into the working space when entering the working space.
  • the invention further relates to a method for mixing and / or separating media with a flow generator in which a flowing medium is set in a rotating movement by a rotary chamber, the flowing, rotating medium is passed through a flow channel from the rotary chamber to a working space and the flowing, rotating medium exits with an orientation from the flow channel into a working space.
  • the invention relates to a method for the treatment of liquid media.
  • flow generators are known in which the media to be mixed are conducted into a working space in which they swirl and then flow out of the working space via an outlet.
  • the media to be mixed are conducted into a working space in which they swirl and then flow out of the working space via an outlet.
  • Separating means the separation of mixtures of substances.
  • separating media for example, known from the prior art cyclones or centrifuges are used.
  • the mixtures to be separated are introduced into the cyclone.
  • the lighter substances are sucked upwards in the cyclone, while the heavier components, such as, for example, dust particles, sink downwards in the cyclone.
  • a medium is understood to mean a single substance or a mixture of several substances, it being possible for the state of matter of the medium to be both gaseous, liquid or solid, provided that their fluidity is given. Also, the state of matter of the individual substances in the mixture may be different. Here are all combinations conceivable. It may be a solid medium in, for example, powder, flake or dust form mixed in a liquid or a gas or a mixture of gaseous and / or liquid and / or solid medium separated from each other.
  • the turbulence intensity is decisive in addition to the time factor.
  • a vigorous and long vortexing of the media is advantageous.
  • a fast outgassing of the gaseous medium can be achieved from the liquid.
  • the different methods of mixing and separating can be used depending on the state of aggregation of the media to be processed. In some cases it is also possible, depending on the device and media, to mix and / or separate media having different states of aggregation.
  • a vortex generator in which a liquid in a rotary chamber is set in rotation, and then swirled in a funnel-shaped working space to an outlet.
  • Such vortex generators are suitable only for the swirling of the introduced medium or mixture of substances, but offer no possibility to further media mix during the Verwirbelungsvorganges in the liquid or filter out of the liquid.
  • homogeneous and heterogeneous crystallization are known from the prior art.
  • seed crystallization the so-called seed crystallizes from the same molecule as the growing crystal.
  • heterogeneous crystallization a foreign germ cell is usually present, e.g. Metallic roughness edges in pipeline or preferably in elbows, which also irregularly with other molecules into the growth. Due to the higher electrostatic attraction of similar molecules with respect to alien molecules, with sufficient presence of seed crystals of, for example, calcium carbonate, preferably homogeneous crystals form in a liquid.
  • washing machines In the calcification of water-leading devices such as. Washing machines is a heterogeneous crystallization of the calcium carbonate in the water on the water lines in the device instead.
  • apparatuses which use electrostatic fields.
  • a purely mechanical process for the production of seed crystals from, for example, calcium carbonate, is not known.
  • the invention has for its object to provide a flow generator, the mixed media evenly and very quickly mixed or mixed media evenly and very quickly separated from each other. It is a further object of the invention to provide a method in which media can be reliably uniformly and rapidly mixed with one another or mixed media can be reliably and uniformly separated from one another in a reliable manner.
  • the invention achieves the objects by a flow generator according to claim 1, a A method for mixing and / or separating according to claim 12 and a method for the treatment of liquid media according to claim 13.
  • Advantageous developments of the invention are specified in the dependent claims.
  • the flow generator according to the invention for mixing and / or separating media has a rotation chamber which is designed in such a way that a first medium flowing into the rotation chamber is set into a rotational movement.
  • a flow channel connecting the rotary chamber to a working space is arranged and designed such that it predetermines an orientation of the medium emerging from the flow channel into the working space when it enters the working space, with a connecting channel also opening into the flowing medium.
  • the medium flows in the flow generator according to the invention from an inlet through the flow generator to an outlet.
  • the medium flows into the rotation chamber and is directed by the rotation chamber to, for example, a circular or elliptical path of movement. It rotates, for example, around a common center around.
  • the rotation chamber may be formed and / or arranged such that the rotation of the medium is at least substantially vertical, i. largely parallel to a longitudinal axis of the flow generator.
  • the rotation chamber may, for example, have a circular or elliptical shape in vertical section.
  • the flowing medium Due to the rotation, the flowing medium has a high internal degree of turbulence. That is, the media molecules and / or media molecule clusters move and swirl toward each other while still moving on the rotating web. In this case, a high number of collisions between the molecules and / or molecular clusters takes place, so that occurring forces, such as shear forces, cause a break-up of the intermolecular forces and thus the molecular clusters, whereby the homogeneity of the mixture is improved.
  • the rotation chamber may be arbitrarily, for example, arcuate in cross-section or configured with a curvature.
  • the shape of the rotation chamber in horizontal section can likewise arbitrarily, for example, round, oval, annular, polygonal or adapted to the basic shape of the flow generator.
  • the flow channel has at least one opening in the region of the rotation chamber and at least one opening in the region of the working space.
  • the flow channel can be designed differently. There are all forms conceivable that connect the rotary chamber and the working space together so that a flowing medium can be passed from the rotary chamber into the working space.
  • is the flow channel as a connecting the rotary chamber and the working space hose can be formed. It can also be formed in a component as, for example, bore or milling, which connects the rotary chamber and the working space with each other.
  • the formation of the flow channel is partly responsible for the orientation with which the flowing medium flows into the working space.
  • the design of the channel can be adjusted according to the intended effects. It is, for example, possible to form the flow channel as a straight channel or as a channel with bends. Also, the opening of the flow channel in the region of the rotation chamber can be formed arbitrarily. Thus, it is possible to form them, for example, symmetrically or asymmetrically, or to chamfer or round off them.
  • orientation is understood as meaning a specific outlet direction of the medium / mixture and / or the way in which the medium / mixture, for example, is fanned out or exits as a spray from the flow channel.
  • the flow generator according to the invention has a connection channel which opens into the flowing medium. Through the connection channel, it is possible to introduce at least one second medium into the flowing medium or to remove a second medium, which is deposited from a mixture of media due to turbulence.
  • the connection channel has at least two openings. An opening on the side of the flowing medium and a side opposite to that of the flowing medium.
  • the connection channel can, like the flow channel, be designed as desired, for example as a hose, a pipe or as a bore or cutout in a component. Also, the spatial configuration of the connection channel can be made arbitrarily. Thus, the connection channel, for example, at least partially straight, arcuate or have an angle. Also, combinations of shapes are conceivable.
  • the flow generator according to the invention swirls a medium flowing through it several times by overlapping movements.
  • forces in the medium can be dissipated between molecular forces, such as, for example, cohesion and / or adhesion forces, so that a first medium can be mixed with a second medium or further media particularly simply, quickly and uniformly.
  • molecular forces such as, for example, cohesion and / or adhesion forces
  • the flow generator according to the invention allows through the connection channel the possibility to mix other media in the flowing medium.
  • the other media can be mixed into the first medium through the connection channel at the same time or at different times.
  • a high flexibility in terms of pressure, timing and the order of media to be mixed with minimal equipment design is given.
  • the flow generator according to the invention enables a particularly fast and uniform distribution of one or more media to be mixed into another medium.
  • the respective proportion of media is irrelevant, since the flow generator according to the invention also allows the rapid and uniform mixing of, for example, small amounts of a medium and / or particularly viscous media.
  • a small amount of a particularly high-viscosity medium can also be mixed into a main medium or with a plurality of different media.
  • the flow generator according to the invention enables fast and uniform Separate media from media mixes.
  • a medium separately from the flowing medium out of the flow generator.
  • the flow generator according to the invention for example, to combine the operations of mixing and separating and, in a particularly advantageous manner, to mix a plurality of media and to separate one or more media from the mixture at a later time.
  • Another advantage of the flow generator according to the invention is that the self-cleaning effect of water can be simulated. This is based on the theory that occurring in nature water is swirled many times more than run in lines laminar flowing water. Due to multiple turbulence, the cluster sizes of the H 2 O molecules of water occurring in nature is significantly smaller and the reactivity of the molecular clusters significantly larger compared to laminar flowing water. Due to the associated higher binding activity of the water clusters foreign substances in the water can be better filtered out. Through the connection channel of the flow generator according to the invention, it is possible to introduce additional water, for example, with a different pressure in the flowing water, thereby causing further turbulence and increased disruption of the H 2 O molecule cluster takes place.
  • Another particular advantage of the flow generator according to the invention is that in this pure crystal nuclei can be formed in the moving liquid, which collect in the course of precipitation and therefore minimize deposits on pipelines and vessel walls.
  • the flow channel has a curvature.
  • the flow channel can be curved in itself or have a section with curvature.
  • the curvature gives the rotating medium a particularly advantageous orientation on exiting into the working space, through which the exiting medium moves on an arcuate path in the working space.
  • the inclination angle of the flow channel can be adjusted to a longitudinal axis of the flow generator according to the intended effects. It is, for example, possible, the flow channel with an inclination angle of 0 °, i. parallel to a longitudinal axis, align. In a particularly preferred embodiment of the flow generator according to the invention, however, the flow channel has an angle of inclination of 5 ° -85 °, preferably 15 ° -75 °, more preferably 25 ° -65 ° and preferably 30 ° -55 ° to the longitudinal axis of the flow generator.
  • the path of movement of the medium in the working space and thus the degree of turbulence and mixing of the medium in the working space can be influenced in a particularly advantageous manner.
  • the angle of inclination of the flow channel thus advantageously determines the outlet direction of the medium from the flow channel into the working space.
  • the speed at which a medium flows through the flow generator depends on several factors. On the one hand, it is crucial with which pressure a medium is introduced into the flow generator. On the other hand, the speed can be influenced by different cross sections of the components of the flow generator. For example, it is possible to decelerate the velocity of the medium flowing in the flow generator by means of a particularly large rotation chamber or to increase the exit velocity of the flowing medium from the flow generator by means of a particularly small cross section of the outlet.
  • the different speeds of the flowing medium within the flow generator cause a further advantageous turbulence of the flowing medium within the flow generator.
  • the flow channel is suitable for influencing the flow velocity within the flow generator.
  • the flow channel can therefore have different cross sections over its length. For example, it is possible to provide this in the connection area to the rotation chamber and in the connection area to the working space with the same cross section. It is also possible to form a bulge, such as a cavity or a small chamber, in the region lying between the connection regions. If, for example, the flowing medium should have a lower velocity when emerging from the flow channel into the working space than when entering the flow channel from the rotation chamber, the cross section of the flow channel in the region of the rotation chamber may be smaller than in the connection area to the working space.
  • the flow channel in the connection region to the rotation chamber has a larger cross section than in the connection region to the working space.
  • the mixing and separating effect of the flowing medium can also be varied via the shape of the working space.
  • the working space can be designed arbitrarily both in its cross-sectional as well as in its longitudinal section. They are e.g. polygonal, arcuate or circular shapes conceivable.
  • a working space facing the outlet opening of the flow channel can be arranged and formed as desired. It is preferably adapted to the effect to be achieved.
  • the outlet opening for example, parallel to a longitudinal axis of the flow generator can be arranged, whereby the exiting medium is aligned in the direction of a central longitudinal axis of the flow generator.
  • the respective outlet openings may, for example, be arranged so that the medium emerging from them in the working space meets or crosses each other.
  • the outlet opening of the flow channel is arranged and designed such that the exiting medium is directed against an inner surface of a boundary wall of the working space.
  • the boundary wall defines the working space in size and shape.
  • the inner surfaces of the boundary wall are the surfaces directed towards the working space, i. the surfaces with which the flowing medium can come into contact. The particular advantage of this is that the flowing medium is additionally swirled when hitting the inner wall.
  • the formation of the outlet opening can also be arbitrary. Thus, it is possible, for example, to chamfer, round off, to provide the exit opening with grooves, i. bass out or form any other way. According to the design of the outlet opening of the flow channel, the flowing medium in the working space, for example, be sprayed or injected.
  • the outlet opening is arranged and formed such that the medium substantially bundled, for example. Radially emerges from the outlet opening and at an angle of 0 ° -90 °, preferably 0 ° -75 °, particularly preferred 0 ° -45 °, preferably 0 ° -25 ° and advantageously between 0 ° and 15 ° impinges on the inner surface of the boundary wall of the working space. Due to the bundling, it is possible for the medium / mixture flowing into the working space to specify a particularly accurate orientation oriented to the intended effect, ie an exact trajectory in the working space. So it is, for example, possible, a rotating Medium jet to flow along the inner wall of the working space along.
  • connection channel can open in different areas of the flow generator. For example, it is possible to open a connection channel into the rotation chamber. In a particularly preferred embodiment of the invention, however, the connection channel opens into a flow channel. This can be ensured in a particularly advantageous manner that the second medium does not affect the effect of the rotation chamber and yet a second medium can be prematurely mixed into the first medium.
  • the first medium flowing in the flow channel is already in rotation and thus has a particularly high internal degree of turbulence, as a result of which the second medium can be mixed into the first medium in a particularly simple and rapid manner.
  • gases which are already separated from the first medium at an early stage can be removed by the connecting channel opening into the flow channel.
  • a plurality of flow channels and connection channels can be arranged.
  • the amount of medium / time unit to be introduced into the flow generator can be increased, or the cross section of the flow channels can be reduced if necessary.
  • a substance B can be mixed into the first flowing medium A into the flowing medium A via a first connecting channel which opens into the first flow channel and a substance C into the first flowing via a second connecting channel which opens into a second flow channel Medium A are mixed in.
  • the number of flow channels is arbitrary.
  • a flow channel without a connection channel or with a plurality of connection channels may be formed, so that the number of connection channels which are assigned to the respective flow channel is arbitrary.
  • Particularly preferred is a development of the invention, according to which at least two flow channels are arranged, each of which at least one connection channel is assigned.
  • the mixing or separation of a second medium into the first flowing medium can be very complicated. This is the case in particular when a particularly large number of connection channels are arranged and each connection channel has to be connected individually.
  • a mixing sleeve with collecting channel is arranged on the flow generator, wherein the connection channels open with their end facing away from the flowing medium in the collecting channel.
  • This advantageous embodiment makes it possible to connect all connection channels simultaneously via the collection channel. This is particularly advantageous for the area of cleaning the flow generator.
  • each line must be cleaned individually after use. Due to the advantageous embodiment of the flow generator with mixing sleeve only one supply or discharge line to the mixing sleeve is needed, so that after use only a supply or discharge line and the mixing sleeve must be cleaned with collecting duct.
  • connection channel is arranged and designed such that it predetermines an orientation for the medium emerging from the connection channel into the flow channel when it enters the flow channel.
  • the connection channel may, for example, be arranged and configured such that the second medium enters the flow channel with a predetermined direction, which corresponds to a helical movement of the first medium in the flow channel.
  • the connection channel can also be designed such that the second medium is sprayed, for example, on entering the flow channel.
  • orientation is that the second medium can influence the flowing first medium with respect to its trajectory and speed of movement.
  • connection channel can be formed with the same cross section. Further, it is possible to form the cross section between the two connection regions of the connection channel with a deviating cross section. Also can the connection channel in the connection region of the flow channel have a different cross-section than in the connection region of the flow channel opposite the connection region.
  • connection channel is, for example, designed such that it has a smaller cross section in the connection region to the flow channel than in the connection region opposite the connection region of the flow channel.
  • connection channel is also arbitrary. It depends strongly on the effects to be achieved and can therefore be, for example, polygonal, round, elliptical and / or arcuate. In particular, the combinations of two or in one another overflowing cross-sectional and / or longitudinal sectional shape are possible.
  • connection channel can open into the flow channel at an angle between, for example, 0 ° to 90 °. Also advantageous is, for example, an angle through which the second medium is introduced into the flow channel such that the path of movement of the second medium corresponds to the path of movement of the first medium in the flow channel.
  • the connection channel opens into the working space.
  • it can be arranged so that it opens at approximately the same height with the flow channel in the working space and in a central position to the cross section of the working space. It is, for example, possible to position the connection channel so that it is arranged on a central longitudinal axis of the flow generator.
  • the working space in the inlet region of the medium has a larger cross-section than in an outlet opposite the inlet region.
  • an opposing outlet is not necessarily understood to mean an outlet which is directly opposite the inlet region, but an outlet which, with respect to the longitudinal axis of the flow generator, is arranged at a distance from the inlet region.
  • polygonal cross-section are possible, but the shape of a truncated cone or the shape of a cyclone is particularly preferably used.
  • the particular advantage of the cross section of the working space narrowing towards the outlet is that the medium has a higher flow velocity towards the outlet than in the inlet region of the working space. As a result, the turbulence is amplified. Depending on the medium, this ensures particularly good mixing or separation.
  • Another advantage of the increased velocity and narrowed cross-section is that molecular clusters present in a liquid increasingly collide and break apart. It is thus possible, for example, for the molecular clusters present in water to be greatly reduced from H 2 O molecules. A beneficial effect is, for example, that in the water dissolved calcium bicarbonate is split into calcium carbonate and carbon dioxide.
  • Another advantage of the truncated cone-like basic shape of the working space is that the medium flowing in via the flow channels can be guided in a particularly simple manner onto a spiral path in the working space.
  • the medium flowing in via the flow channels can be guided in a particularly simple manner onto a spiral path in the working space.
  • Radial medium - which rotates in itself, to direct a spiral circular path in the working space.
  • the working space with an inlet region of the medium opposite outlet with a smaller cross-section and the associated ability to direct the medium on a spiral path in the working space act on the media centrifugal forces that allow further separation of the media.
  • the heavier components of the media move toward the inner wall of the workspace while the lighter components move toward a central longitudinal axis of the workspace. If the lighter component is a gas, it is, for example, possible to dissipate this via the connecting channel opening into the working space.
  • the outlet of the working space can be configured as desired. So the outlet can, for example. be designed as a round or slot-shaped hole. It is also possible to form the outlet, for example, tubular with a substantially constant cross-section. Due to the design of the outlet different pressure conditions in the working space can be effected. Thus, for example, in the case of a round configuration of the working space, a central vortex can form in the working space, which sucks a gaseous medium such as air through the outlet, resulting in a reduction of a negative pressure existing in the working space.
  • an outlet nozzle or a fitting is arranged at the outlet.
  • the outlet nozzle or the fitting forms a constriction / narrowing of the outlet and largely prevents the suction of, for example, gaseous media through the outlet into the working space. This makes it possible in an advantageous manner to increase the pressure prevailing in the working space vacuum.
  • the outlet nozzle or the fitting can also be designed as desired.
  • One of the direction of the working space opposite the second end of the nozzle or the fitting is also arbitrarily auslagbar.
  • the second end may have a different cross-sectional shape and / or a different cross-sectional size than the first end. It is also possible that the second end, for example, has twice the cross-sectional size of the first end.
  • steps, protrusions or cavitation steps can be formed on the nozzle or the fitting.
  • the nozzle can be formed as a Venturi nozzle.
  • the fitting or the nozzle can be formed integrally with the working space.
  • a fitting or outlet nozzle which can be connected to the working space is preferred, as a result of which it is possible, if necessary, to exchange the fitting or the outlet nozzle which is particularly stressed by the flowing medium.
  • the nozzle Due to the design of the nozzle can be influenced depending on the effect to be achieved, the mixing and separation process in the workspace, so that it is possible, for example, fill media with high pressures in the flow generator and still mix with vacuum in the working space or separate from each other ,
  • the rotation chamber is connected to an inlet chamber arranged in the flow direction in front of the rotation chamber.
  • the inlet chamber can be connected to the rotation chamber via a hose or a tube, or, for example, there can also be a direct transition from the inlet chamber into the rotation chamber.
  • the configuration of the inlet chamber is arbitrary and can, for example, be adapted to a basic shape of the flow generator. It is advantageously possible to introduce a plurality of media separately into the inlet chamber and thereby to achieve a mixing of the media before entering the rotation chamber. Another advantage of the inlet chamber is that the medium can be introduced particularly evenly into the rotation chamber in order to buffer, for example, occurring pressure fluctuations in the supply to the flow generator.
  • a radial distributor is arranged in the inlet chamber according to a particularly preferred embodiment of the invention. This causes the medium is particularly evenly directed in a radial direction and enters with radial alignment in the rotation chamber.
  • the radial distributor is conical. Due to the conical design, the medium is particularly uniformly and reliably directed in a radial direction, without causing flow in the medium, which counteract the radial deflection.
  • a nozzle is arranged between the inlet chamber and the rotation chamber according to a preferred development of the invention.
  • the nozzle causes an advantageous acceleration of the flowing medium, so that the medium penetrates into the rotation chamber at a particularly high speed and is vortexed particularly intensively.
  • the flow generator can be used in a wide variety of areas.
  • embodiments of the flow generator made of plastic or metal meet the requirements placed on them.
  • injection molding or else casting methods can be used for the production.
  • the special fields of application include, for example, the paper industry, water treatment, sewage treatment plants, power plants, the chemical industry or the food industry.
  • the flow generator according to a particularly preferred embodiment of a noble metal, stainless steel, ceramic or a composite of these materials or at least two components, for which the aforementioned materials as composites or used in combination.
  • the preferred materials or composites of these materials advantageously ensure a particular resistance against, for example, to be mixed acids or other aggressive components in the media. Furthermore, they are particularly easy to clean.
  • a separating unit is arranged on the working space.
  • the separating unit can be arranged at the most different positions in the working space.
  • a part of the separating unit can be arranged in the region of the outlet and a further part of the separating unit above it, for example, to convey a light phase of a medium ascending in the working space out of the working space and the heavy phase of a medium which after sinking down to the outlet, leading out of the working space at the bottom.
  • an arrangement of the separating unit is conceivable in which the separating unit or at least a part of the separating unit is arranged in the inlet region of the flowing medium in the working space. In this case, it is advantageously possible, for example, to discharge large quantities of gaseous media in the working space from the working space. Also, the separating unit can, for example, be arranged in the region of the outlet.
  • the separating unit has at least one first and a second outflow on.
  • This embodiment of the separating unit can be used, for example, in a working space which is used as a cyclone and in which the flowing medium moves in a spiral path from the inlet area into the working space to the outlet. Due to the centrifugal forces occurring and the associated separation of the heavy and light components in the medium, it is possible to direct a centrally located to the working space light medium via a example. Centrally located first drain from the working space and a in the Inner wall of the working space located second medium via an example. Ring to the first outflow arranged second outflow from the working space to lead.
  • the surface i. the wall, at which the flowing medium flows arbitrarily.
  • the wall of the rotary chamber, the flow channel, the connection channel or the wall of the working space with, for example, patterns, patterns, projections, recesses or elevations form. These can, for example, extend helically in order to influence the course of the flowing medium.
  • the surface has, at least in sections, an average roughness (Rz) of 0.006 ⁇ m to 12.5 ⁇ m, preferably 1 ⁇ m to 2.5 ⁇ m, particularly preferably 2.5 ⁇ m to 4 ⁇ m, preferably 4 ⁇ m to 7 ⁇ m and advantageously 10 microns to 12 microns.
  • Rz average roughness
  • the inventive method for mixing and / or separating media with a flow generator provides that a flowing medium is rotated by a rotary chamber in a rotating movement, the flowing, rotating medium is passed through a flow channel from the rotary chamber to a working space and the flowing, rotating medium exits with an orientation of the flow channel in a working space, wherein in the region of the flowing medium, a connection channel opens through which a second medium is introduced or removed.
  • a connection channel opens through which a second medium is introduced or removed.
  • Intensive turbulence distributes the media to be mixed with each other or, depending on the design of the turbulence and the media, the media can separate.
  • connection channel is suitable for introducing or removing a second medium into a first medium.
  • the connection channel can be configured differently for this purpose and be arranged at different positions, so that the second medium can be introduced at different times in the flowing medium or discharged from it.
  • the method according to the invention for the treatment of liquid media provides that a liquid, flowing medium is swirled by a rotary chamber and set in a rotating motion, the liquid rotating medium is passed through a flow channel from the rotary chamber to a working space, the liquid, rotating medium flows out with an orientation from the flow channel into a working space, the liquid, rotating medium in the working space flows to an outlet, wherein the working space in the region of the incoming liquid has a larger cross-section than in the region of the outlet and in the region of the rotary chamber or in the flow direction in the area after the rotation chamber, a medium supplied to the liquid, rotating medium or a component of the liquid, rotating medium is discharged.
  • the inventive method produces multiple, superimposed turbulence through which a variety of turbulence arise and through which an increased transformation of the liquid medium takes place.
  • reshaping for example, the structure of the medium is influenced.
  • the reformed medium can have different, ie new properties or functions. This makes it possible, for example, advantageously, existing adhesion and / or cohesion forces are formed by the example.
  • Molecular clusters in the medium break up. In this case, in particular, molecular clusters are reduced in size, or else further media separated from the medium are separated out in the medium and the medium can become more reactive.
  • the method according to the invention furthermore makes it possible to carry out a sorting of molecules, molecular structures and / or molecular clusters within the working space.
  • a sorting of molecules, molecular structures and / or molecular clusters within the working space.
  • a stripping gas is introduced into the liquid medium.
  • Stripping media is widely known.
  • a second gaseous medium is admitted, wherein the stripping gas separates out a present in the first medium, for example, dissolved substance. This makes it possible, for example, to reduce oxygen, nitrogen and / or carbon dioxide in water.
  • a salt dissolved in the liquid medium and at least temporarily decomposed into at least one gas component is separated from the liquid medium.
  • the carbon dioxide - which is the lighter component compared to the calcium carbonate - migrates to the center of the working space, while the calcium carbonate flows due to its higher weight to an inner wall of the working space.
  • the ability to remove carbon dioxide from the working space prevents re-mixing of the carbon dioxide with the calcium carbonate molecules. If the carbon dioxide is not or only partially removed, it is possible to lead the carbon dioxide with the water and the calcium carbonate crystals out of the working space. In this case, the carbon dioxide present in the medium dissolves in lime deposits located in water-carrying lines. This is because lime deposits are heterogeneous crystals that have lower intermolecular forces than homogeneous crystals. Consequently, it is easier for the carbon dioxide to combine with the heterogeneous crystals of the deposits than with the homogeneous calcium carbonate crystals.
  • An in Fig. 1 Illustrated flow generator 1 has a head component 2 with an inlet 3, an inlet chamber 4, a rotation chamber 5 and a nozzle 6 arranged between the inlet chamber 4 and the rotation chamber 5 and a core component 7.
  • the flow generator 1 is round in cross-section.
  • the core component 7 is screwed to the head component 2 via a thread (not shown here) and has a radial distributor 8, which is arranged centrally relative to the core component 7 and runs out in pyramidal fashion to form an outer edge 9 of the core component 7.
  • the nozzle 6 is formed by a constriction between the head member 2 and the core member 7, wherein the core member 7 further defines the rotation chamber 5.
  • connection channels 10 a, 10 b are arranged, extending from the rotation chamber 5 extend to a working space 11.
  • a plurality of connection channels 12, 13 are arranged on the core component 7.
  • the first connection channel 12 has an opening 14 on the outer side 15 of the core component 7 and a second opening 16 which opens in the flow channel 10b.
  • the second connection channel 13 has a first opening 17 on the outside of the flow generator 1 and opens with a second opening 18 in the working space 11.
  • the second connection channel 13 is arranged such that it with its second opening 18 in a central position of the working space 11 empties.
  • the flow channels 10a, 10b have an inclination angle (not shown here) of 20 ° to a longitudinal axis of the flow generator 1.
  • the working space 11 has the shape of a truncated cone, wherein the narrow end has an outlet 19.
  • the inlet region 20 of the flowing medium (not shown here) into the working space 11 has a larger cross-section than the outlet 19 through which the medium exits the working space 11.
  • a mixing sleeve 22 is arranged on the flow generator 1.
  • the mixing sleeve 22 is connected via a screw connection (not shown here) to the head component 2 and the core component 7.
  • a collecting channel 23 is arranged, in which the connecting channels 12 open with their respective first opening 14.
  • the collecting channel 23 can be filled via a filler neck (not shown here) with a second medium (not shown here).
  • a first medium (not shown here) is filled via the inlet 3 into the inlet chamber 4.
  • the medium strikes the radial distributor 8 and is deflected towards the nozzle 6 in a radial movement path.
  • the nozzle 6 accelerates the flowing medium and introduces it into the rotation chamber 5.
  • the rotary chamber 5 guides the flowing medium onto a rotating path. Through the nozzle 6 and the rotary chamber 5 caused strong turbulence in the medium.
  • the swirling and rotating medium is conducted from the rotary chamber 5 into the flow channels 10a, 10b.
  • the flowing medium Due to the angle of inclination of the flow channels 10a, 10b, the flowing medium extends in a rotating manner about its own axis on a spiral path through the flow channels 10a, 10b and enters the working space 11 in the inlet region 20.
  • the second medium is introduced via the arranged on the mixing sleeve 22 filler neck 24 into the collecting channel 23. The second medium penetrates into the connection channels 12 via the first openings 14.
  • the second medium is mixed with the first medium via the connection channels 12 opening into the flow channels 10a, 10b.
  • a third medium is additionally introduced into the working space 11 via the second connecting channel 13 and into the medium penetrating from the flow channels 10a, 10b into the working space 11 mixed.
  • the mixed medium flowing out of the flow channels 10a, 10b into the working space 11 enters the working space 11 in bundled form - as a jet.
  • the jet rotates about its own axis and moves in the working space 11 on a spiral path to the outlet 19. Due to the truncated cone-like shape of the working space 11, the rotating, moving on a spiral path medium jet undergoes acceleration to the outlet 19th
  • An in Fig. 2 illustrated second embodiment of a flow generator 30 has a head member 31 with an inlet 32, an inlet chamber 33, a rotary chamber 34, a the inlet chamber 33 and the rotary chamber 34 connecting nozzle 35 and a connecting channel 36.
  • the connection channel 36 is arranged in the central position of the flow generator 30 and leads through the head component 31 and through a core component 37 and opens into a working space 38.
  • the core component 37 comprises two flow channels 39 which connect the rotation chamber 34 with the working space 38.
  • the head component 31 is connected to the core component 37 via a screw connection 41, that core component 37 is in turn connected to the working space 38 via a second screw connection (not shown here).
  • the working space 38 has the shape of a truncated cone, wherein the truncated cone in the region of its larger cross section with the core member 37 via the second screw (not shown) is connected and in the region of the smaller cross section of the working space 38 a separating unit 42 is arranged.
  • the separating unit 42 has a first outflow 43 and a second outflow 44.
  • the first drain 43 is formed as a tube and arranged in the central position to the flow generator 30.
  • the second drain 34 encloses the first drain 43 annularly.
  • water (not shown here), for example, is introduced into the inlet chamber 33 via the inlet 32 with calcium hydrogen carbonate dissolved in the water.
  • the water is introduced into the rotary chamber 34 via the radial distributor 40 and the nozzle 35.
  • the water is directed onto a rotating path guided via the flow channels 39 in the working space 38 on.
  • the water enters into the working space 38 due to the rotational movement about its own axis as a rotating jet and passes through it on a spiral path.
  • the calcium carbonate molecules in the water act as seed crystals, so that a homogeneous crystallization takes place in the working space 38. Because of the workspace 38 acting centrifugal forces migrate the heavy calcium carbonate crystals in the wall portion 45 of the working space 38 and can be discharged via the second drain 44 in admixture with water from the working space 38.
  • Fig. 3 shows an embodiment of an outlet 50 with a molded piece 51 arranged thereon, which is screwed into the outlet 50 via a thread (not shown here).
  • the fitting 51 is chamfered at a first end 53 facing the working space 52.
  • the fitting 51 has a Kavitationsprung 55 on.
  • the medium (not shown here) passes through the outlet 50.
  • the outlet 50 is further tapered by the fitting 51, so that suction of media through the outlet 50 into the working space 52 is prevented.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Strömungsgenerator zum Mischen und/oder Separieren von Medien, mit einer Rotationskammer, die derart ausgebildet ist, dass ein erstes in die Rotationskammer strömendes Medium in eine Rotationsbewegung versetzt ist und einem die Rotationskammer mit einem Arbeitsraum verbindenden Strömungskanal, der derart angeordnet und ausgebildet ist, dass er eine Orientierung des aus dem Strömungskanal in den Arbeitsraum austretenden Mediums beim Eintritt in den Arbeitsraum vorgibt. Um Medien gleichmäßig und besonders schnell miteinander zu vermischen oder vermischte Medien gleichmäßig und besonders schnell voneinander zu separieren, ist vorgesehen, dass ein Anschlusskanal in das strömende Medium mündet.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Strömungsgenerator zum Mischen und/oder Separieren von Medien, mit einer Rotationskammer, die derart ausgebildet ist, dass ein erstes in die Rotationskammer strömendes Medium in eine Rotationsbewegung versetzt ist, wobei die Rotationskammer das erste Medium auf eine rotierende Bahn führt und einem die Rotationskammer mit einem Arbeitsraum verbindenden Strömungskanal, der derart angeordnet und ausgebildet ist, dass er eine Orientierung des aus dem Strömungskanal in den Arbeitsraum austretenden Mediums beim Eintritt in den Arbeitsraum vorgibt. Weiter betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Vermischen und/oder Separieren von Medien mit einem Strömungsgenerator, bei dem ein strömenden Medium durch eine Rotationskammer in eine rotierende Bewegung versetzt wird, das strömende, rotierende Medium durch einen Strömungskanal von der Rotationskammer zu einen Arbeitsraum weitergeleiten wird und das strömende, rotierende Medium mit einer Orientierung aus dem Strömungskanal in einen Arbeitsraum austritt. Abschließend betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Behandlung von flüssigen Medien.
  • Zum Mischen von Medien sind bspw. Strömungsgeneratoren bekannt, bei denen die zu vermischenden Medien in einen Arbeitsraum geleitet werden, in dem sie verwirbeln und über einen Auslass anschließend aus dem Arbeitsraum herausströmen. Um Medien besonders gut zu vermischen, ist es aus dem Stand der Technik bekannt, bspw. mehrere Arbeitsräume nacheinander anzuordnen.
  • Unter Separieren wird das Trennen von Stoffgemischen verstanden. Zum Separieren von Medien werden bspw. aus dem Stand der Technik bekannte Zyklone oder auch Zentrifugen verwendet. Bei den Zyklonen werden die zu trennenden Stoffgemische in den Zyklon eingeleitet. Die leichteren Stoffe werden im Zyklon nach oben abgesaugt, während die schwereren Bestandteile, wie bspw. Staubpartikel, im Zyklon nach unten sinken.
  • Auch ist es bekannt, die Medien so in den Zyklon einzuleiten, dass sie auf einer spiralförmigen Bahn im Zyklon nach unten sinken und sich Mediengemische unter Ausnutzung der durch die spiralförmige Bahn auftretenden Zentrifugalkräfte separieren. Hierbei werden die schweren Partikel an die Zykloninnenwand gedrückt, während sich die leichteren Partikel zum Inneren des Zyklons bewegen. Dieses Verfahren wird bspw. auch zum "Ausgasen" von Medien verwendet. Bei diesen Verfahren muss dass Medium eine lange Zeit in dem Zyklon verweilen, um ausreichende gute Separierergebnisse zu erreichen.
  • Unter einem Medium wird dabei im Rahmen der Anmeldung ein einzelner Stoff oder ein Gemisch aus mehreren Stoffen verstanden, wobei der Aggregatzustand des Mediums sowohl gasförmig, flüssig oder fest sein kann, sofern deren Fließfähigkeit gegeben ist. Auch kann der Aggregatzustand der einzelnen Stoffe im Stoffgemisch unterschiedlich sein. Hierbei sind sämtliche Kombinationen denkbar. Es kann ein festes Medium in bspw. Pulver-, Flocken-oder Staubform in einer Flüssigkeit oder einem Gas eingemischt sein oder auch ein Gemisch aus gasförmigem und/oder flüssigem und/oder festem Medium voneinander separiert werden.
  • Für eine gleichmäßige Durchmischung der Medien bzw. für eine gute Separation der Medien ist neben dem zeitlichen Faktor auch die Verwirbelungsintensität entscheidend. Damit sich bspw. auch schlecht zu vermischende Medien wie bspw. Öl und Wasser gleichmäßig und fein vermischen, ist ein kräftiges und langes Verwirbeln der Medien vorteilhaft. Auch kann bei einem Gas-Flüssigkeitsgemisch über ein besonders kräftiges Verwirbeln ein schnelles Ausgasen des gasförmigen Mediums aus der Flüssigkeit erreicht werden.
  • Die unterschiedlichen Verfahren zum Mischen und Separieren können je nach Aggregatzustand der zu verarbeitenden Medien verwendet werden. Teilweise ist es in Abhängigkeit von Vorrichtung und Medien auch möglich, Medien mit unterschiedlichen Aggregatzuständen zu vermischen und/oder zu separieren.
  • Aus verschiedenen Bereichen der industriellen Anwendung wie bspw. der Papierindustrie oder der Getränkeindustrie ist die Notwendigkeit bekannt, mehrere Medien nacheinander miteinander zu vermischen und/oder voneinander zu separieren. Dies ist Aufgrund der langen Wege, die das Medium in den Strömungsgeneratoren zurück legen muss mit besonders hohem gerätetechnischem und damit kostenintensivem Aufwand verbunden.
  • Aus der WO2008/039115 A1 ist ein Wirbelgenerator bekannt, in dem eine Flüssigkeit in einer Rotationskammer in Rotation versetzt wird, um dann in einem trichterförmigen Arbeitsraum verwirbelt zu einem Auslass geführt zu werden. Derartige Wirbelgeneratoren sind nur für das Verwirbeln des eingeleiteten Mediums oder Stoffgemisches geeignet, bieten jedoch keine Möglichkeit, weiter Medien während des Verwirbelungsvorganges in die Flüssigkeit einzumischen oder aus der Flüssigkeit herauszufiltern.
  • Bei der Bildung von Kristallen ist aus dem Stand der Technik die homogene und heterogene Kristallisation bekannt. Bei der homogenen Kristallisation besteht der sogenannte Kristallisationskeim aus dem gleichen Molekül wie das weiter wachsende Kristall. Bei der heterogenen Kristallisation liegt üblicherweise eine artfremde Keimzelle z.B. metallische Rauhigkeitskanten in Rohrleitung oder bevorzugt in Rohrbögen vor, die unregelmäßig auch andere Moleküle mit ins Wachstum einbezieht. Aufgrund der untereinander höheren elektrostatischen Anziehungskraft von gleichartigen Molekülen gegenüber artfremden Molekülen bilden sich bei ausreichend vorhandenen Keimkristallen aus bspw. Kalziumkarbonat bevorzugt homogene Kristalle in einer Flüssigkeit.
  • Bei der Verkalkung von Wasser führenden Geräten wie bspw. Waschmaschinen findet eine heterogene Kristallisation des sich im Wasser befindenden Kalziumkarbonats an den Wasser führenden Leitungen im Gerät statt. Zur Vermeidung der Kalkablagerungen sind bspw. Apparaturen bekannt, die elektrostatische Felder verwenden. Ein rein mechanisch verlaufendes Verfahren zur Erzeugung von Keimkristallen aus bspw. Kalziumcarbonat, ist nicht bekannt.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Strömungsgenerator bereitzustellen, der unterschiedlichste Medien gleichmäßig und besonders schnell miteinander vermischt oder vermischte Medien gleichmäßig und besonders schnell voneinander separiert. Ferner liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren bereitzustellen, bei dem Medien zuverlässig gleichmäßig und schnell miteinander vermischt oder vermischte Medien zuverlässig gleichmäßig und schnell voneinander separiert werden können.
  • Die Erfindung löst die Aufgaben durch einen Strömungsgenerator gemäß Anspruch 1, ein Verfahren zum Vermischen und/oder Separieren gemäß Anspruch 12 und ein Verfahren zur Behandlung von flüssigen Medien gemäß Anspruch 13. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
  • Der erfindungsgemäße Strömungsgenerator zum Mischen und/oder Separieren von Medien weist eine Rotationskammer auf, die derart ausgebildet ist, dass ein erstes, in die Rotationskammer einströmendes Medium in eine Rotationsbewegung versetzt wird. Ein die Rotationskammer mit einem Arbeitsraum verbindender Strömungskanal, ist derart angeordnet und ausgebildet, dass er eine Orientierung des aus dem Strömungskanal in den Arbeitsraum austretenden Mediums bei einem Eintritt in den Arbeitsraum vorgibt, wobei darüber hinaus ein Anschlusskanal in das strömende Medium mündet.
  • Das Medium strömt im erfindungsgemäßen Strömungsgenerator von einem Einlass durch den Strömungsgenerator hindurch zu einem Auslass. Im Verlauf des Durchströmens wird das Medium in einer Rotationskammer in eine rotierende Bewegung versetzt. Das Medium strömt dabei in die Rotationskammer ein und wird durch die Rotationskammer auf bspw. eine kreis- oder auch ellipsenförmige Bewegungsbahn gelenkt. Es rotiert dabei bspw. um ein gemeinsames Zentrum herum. Die Rotationskammer kann derart ausgebildet und/oder angeordnet sein, dass die Rotation des Mediums zumindest weitestgehend vertikal, d.h. weitestgehend parallel zu einer Längsachse des Strömungsgenerators erfolgt. Die Rotationskammer kann im Vertikalschnitt bspw. eine kreisförmige oder ellipsenförmige Form aufweisen.
  • Durch die Rotation weist das strömende Medium einen hohen inneren Verwirbelungsgrad auf. Das heißt, die Mediummoleküle und/ oder Mediummolekülcluster verschieben und verwirbeln sich zueinander, wobei sie sich weiterhin auf der rotierenden Bahn bewegen. Dabei findet eine hohe Anzahl von Kollisionen zwischen den Molekülen und/oder Molekülclustern statt, so dass dabei auftretende Kräfte, wie bspw. Scherkräfte, ein Aufbrechen der zwischenmolekularen Kräfte und damit der Molekülcluster bewirken, wodurch die Homogenität des Gemisches verbessert wird.
  • Die Rotationskammer kann im Querschnitt beliebig bspw. bogenförmig oder mit einer Krümmung ausgestaltet sein. Die Form der Rotationskammer im Horizontalschnitt kann ebenfalls beliebig wie bspw. rund, oval, ringförmig, polygonal oder an die Grundform des Strömungsgenerators angepasst sein.
  • Ausgehend von der Rotationskammer strömt das Medium durch den Strömungskanal in den Arbeitsraum. Der Strömungskanal weist dabei mindestens eine Öffnung im Bereich der Rotationskammer und mindestens eine Öffnung im Bereich des Arbeitsraums auf. Der Strömungskanal kann unterschiedlich ausgebildet sein. Es sind alle Formen denkbar, die die Rotationskammer und den Arbeitsraum so miteinander verbinden, dass ein strömendes Medium von der Rotationskammer in den Arbeitsraum geleitet werden kann. Bspw. ist der Strömungskanal, als ein die Rotationskammer und den Arbeitsraum verbindender Schlauch ausbildbar. Auch kann er in einem Bauteil als bspw. Bohrung oder Fräsung ausgebildet werden, die die Rotationskammer und den Arbeitsraum miteinander verbindet.
  • Die Ausbildung des Strömungskanals ist zum Teil dafür verantwortlich, mit welcher Orientierung das strömende Medium in den Arbeitsraum einströmt. Die Ausgestaltung des Kanals entsprechend den bezweckten Wirkungen angepasst werden. Es ist bspw. möglich, den Strömungskanal als geraden Kanal oder als Kanal mit Abwinklungen auszubilden. Auch kann die Öffnung des Strömungskanals im Bereich der Rotationskammer beliebig ausgebildet werden. So ist es möglich, diese bspw. symmetrisch oder unsymmetrisch auszubilden oder auch anzufasen oder abzurunden.
  • Das strömende Medium tritt mit einer Orientierung aus dem Strömungskanal in den Eintrittsbereich des Arbeitsraums aus. Unter einer Orientierung wird dabei eine bestimmte Austrittsrichtung des Mediums/Gemisches und/ oder die Art, wie das Medium/Gemisch bspw. gefächert oder als Sprühnebel aus dem Strömungskanal austritt verstanden.
  • Der erfindungsgemäße Strömungsgenerator weist einen Anschlusskanal auf, der in das strömende Medium mündet. Durch den Anschlusskanal ist es möglich, mindestens ein zweites Medium in das strömende Medium einzuleiten oder ein zweites Medium, das aufgrund der Verwirbelung aus einem Mediengemisch abgeschieden wird, abzuführen. Dafür weist der Anschlusskanal mindestens zwei Öffnungen auf. Eine Öffnung auf der Seite des strömenden Mediums und eine auf der des strömenden Mediums gegenüberliegenden Seite. Der Anschlusskanal kann ebenso wie der Strömungskanal beliebig, bspw. als Schlauch, Rohr oder als Bohrung oder Ausfräsung in einem Bauteil ausgebildet sein. Auch kann die räumliche Ausgestaltung des Anschlusskanals beliebig erfolgen. So kann der Anschlusskanal bspw. zumindest abschnittsweise gerade, bogenförmig oder auch einen Winkel aufweisen. Auch sind Kombinationen der Formen denkbar.
  • Der erfindungsgemäße Strömungsgenerator verwirbelt ein durch ihn hindurch strömendes Medium durch sich überlagernde Bewegungen mehrfach. Durch diese multiplen, ineinander übergehenden Verwirbelungen können zwischenmolekulare Kräfte, wie bspw. Kohäsionsund/oder Adhäsionskräfte Kräfte im Medium abgebaut werden, so dass ein erstes Medium mit einem zweiten Medium oder weiteren Medien besonders einfach, schnell und gleichmäßig miteinander vermischt werden kann. Insbesondere das Einmischen eines zweiten Mediums oder weiterer Medien in ein bereits verwirbeltes erstes Medium gewährleistet gute Mischergebnisse.
  • Der erfindungsgemäße Strömungsgenerator ermöglicht durch den Anschlusskanal die Möglichkeit, weitere Medien in das strömende Medium einzumischen. Die weiteren Medien können durch den Anschlusskanal gleichzeitig oder zu unterschiedlichen Zeitpunkten in das erste Medium eingemischt werden. Besonders vorteilhaft können auch mehrere Medien gleichzeitig und ein weiteres Medium zu einem späteren Zeitpunkt in die bereits vermischten Medien eingemischt werden. Dadurch ist eine hohe Flexibilität bezüglich des Druckes, Zeitpunktes und der Reihenfolge von zu vermischenden Medien bei minimalem apparativem Aufbau gegeben.
  • Der erfindungsgemäße Strömungsgenerator ermöglicht eine besonders schnelle und gleichmäßige Verteilung eines oder mehrerer einzumischenden Medien in ein weiteres Medium. Dabei ist der jeweilige Mengenanteil der Medien unerheblich, da der erfindungsgemäße Strömungsgenerator auch das schnelle und gleichmäßige Einmischen von bspw. geringen Mengen eines Mediums und/oder von besonders viskosen Medien ermöglicht. Besonders vorteilhaft kann auch eine geringe Menge eines besonders hochviskosen Mediums in ein Hauptmedium oder mit mehreren unterschiedlichen Medien vermischt werden.
  • Weiter ermöglicht der erfindungsgemäße Strömungsgenerator das schnelle und gleichmäßige Separieren von Medien aus Mediengemischen. Durch den Anschlusskanal des erfindungsgemäßen Strömungsgenerators ist es möglich, ein Medium separat vom strömenden Medium aus dem Strömungsgenerator heraus zu leiten. Bspw. ist es möglich, ein Gas aus einem Gas-Flüssigkeitsgemisch durch die besonders starken Verwirbelungen heraus zu trennen (Ausgasen) und durch den Anschlusskanal abzuführen.
  • Auch ist es mit dem erfindungsgemäßen Strömungsgenerator bspw. möglich, die Vorgänge des Mischen und Separieren zu kombinieren und in besonders vorteilhafter Weise, mehrere Medien zu vermischen und ein oder mehrere Medien zu einem späteren Zeitpunkt aus dem Gemisch zu separieren.
  • Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Strömungsgenerators besteht darin, dass der Selbstreinigungseffekt von Wasser simuliert werden kann. Hierbei liegt die Theorie zugrunde, dass in der Natur vorkommendes Wasser um ein Vielfaches mehr verwirbelt wird, als in Leitungen geführtes laminar strömendes Wasser. Durch vielfache Verwirbelung ist die Clustergrößen der H2O-Moleküle von in der Natur vorkommendem Wasser deutlich kleiner und die Reaktivität der Molekülcluster deutlich größer gegenüber laminar strömendem Wasser. Aufgrund der damit verbundenen höheren Bindungsaktivität der Wassercluster können Fremdstoffe im Wasser besser ausgefiltert werden. Durch den Anschlusskanal des erfindungsgemäßen Strömungsgenerators ist es möglich, zusätzliches Wasser bspw. mit einem anderen Druck in das strömende Wasser einzuleiten, so dass dadurch weitere Verwirbelungen entstehen und ein erhöhtes Aufbrechen der H2O-Molekülcluster stattfindet.
  • Ein weiterer besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Strömungsgenerators besteht darin, dass in diesem reine Kristallkeime in der bewegten Flüssigkeit gebildet werden können, die im weiteren Verlauf Ausfällungen aufsammeln und daher Ablagerungen an Rohrleitungen und Gefäßwänden minimieren.
  • Gemäß einer besonders bevorzugten Weiterbildung der Erfindung weißt der Strömungskanal eine Krümmung auf. Der Strömungskanal kann dabei in sich gekrümmt sein oder einen Abschnitt mit Krümmung aufweisen. Die Krümmung gibt dem rotierenden Medium beim Austritt in den Arbeitsraum eine besonders vorteilhafte Orientierung, durch welche sich das austretende Medium auf einer bogenförmigen Bahn im Arbeitsraum bewegt.
  • Um die Orientierung, d.h. die Bewegungsrichtung des ausströmenden Mediums weiter zu beeinflussen, kann der Neigungswinkel des Strömungskanal zu einer Längsachse des Strömungsgenerators entsprechend den bezweckten Wirkungen angepasst werden. Dabei ist es bspw. möglich, den Strömungskanal mit einem Neigungswinkel von 0°, d.h. parallel zu einer Längsachse, auszurichten. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Strömungsgenerators weist der Strömungskanal jedoch einen Neigungswinkel von 5°-85°, bevorzugt 15°-75°, besonders bevorzugt 25°-65° und vorzugsweise 30°-55° zur Längsachse des Strömungsgenerators auf. Durch den Neigungswinkel kann in besonders vorteilhafter Weise die Bewegungsbahn des Mediums im Arbeitsraum und damit der Verwirbelungs- und Vermischungsgrad des Mediums im Arbeitsraum beeinflusst werden. Der Neigungswinkel des Strömungskanals bestimmt damit vorteilhaft die Austrittsrichtung des Mediums aus dem Strömungskanal in den Arbeitsraum. So kann die Ausrittrichtung bspw. zu einem Mittelpunkt des Arbeitsraums oder von einem Mittelpunkt des Arbeitsraums weg ausgerichtet sein.
  • Auch ist es möglich, den Zeitraum, den das strömende Medium zum Durchlaufen des Arbeitsraums benötigt, zu beeinflussen. So wird bspw. durch einen Winkel, der annähernd 90° zur Längsachse des Strömungsgenerators ist, die Durchlaufzeit des strömenden Mediums durch den Arbeitsraum verlängert.
  • Die Geschwindigkeit, mit der ein Medium durch den Strömungsgenerator fließt, ist von mehreren Faktoren abhängig. Zum einen ist entscheidend, mit welchem Druck ein Medium in den Strömungsgenerator eingeleitet wird. Zum anderen kann die Geschwindigkeit durch unterschiedliche Querschnitte der Bestandteile des Strömungsgenerators beeinflusst werden. So ist es bspw. möglich, die Geschwindigkeit des in dem Strömungsgenerator strömenden Mediums durch eine besonders große Rotationskammer abzubremsen oder auch die Austrittsgeschwindigkeit des strömenden Mediums aus dem Strömungsgenerator durch einen besonders kleinen Querschnitt des Auslasses zu erhöhen. Die unterschiedlichen Geschwindigkeiten des strömenden Mediums innerhalb des Strömungsgenerators bewirken eine weitere vorteilhafte Verwirbelung des strömenden Mediums innerhalb des Strömungsgenerators.
  • Durch besonders häufiges Abbremsen und Beschleunigen des Mediums im Strömungsgenerators, d.h. durch unterschiedliche Geschwindigkeiten des strömenden Mediums innerhalb des Strömungsgenerators wird ein besonders hoher Verwirbelungsgrad erreicht und damit ein besonders vorteilhaftes schnelles und gleichmäßiges Vermischen oder -bei den entsprechenden Mediengemischen- ein besonders schnelles Separieren einzelner Medien voneinander.
  • Insbesondere der Strömungskanal eignet sich, die Strömungsgeschwindigkeit innerhalb des Strömungsgenerators zu beeinflussen. Der Strömungskanal kann deshalb unterschiedliche Querschnitte über seine Länge aufweisen. So ist es bspw. möglich, diesen im Anschlussbereich an die Rotationskammer und im Anschlussbereich an den Arbeitsraum mit gleichem Querschnitt zu versehen. Auch ist es möglich, im zwischen den Anschlussbereichen liegenden Bereich eine Ausbuchtung, wie bspw. einen Hohlraum oder eine kleine Kammer, auszubilden. Wenn bspw. das strömende Medium beim Austritt aus dem Strömungskanal in den Arbeitsraum eine geringere Geschwindigkeit aufweisen soll, als beim Eintritt in den Strömungskanal von der Rotationskammer, kann der Querschnitt des Strömungskanals im Bereich der Rotationskammer kleiner ausgebildet sein, als im Anschlussbereich an den Arbeitsraum.
  • In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der Strömungskanal im Anschlussbereich an die Rotationskammer einen größeren Querschnitt auf, als im Anschlussbereich an den Arbeitsraum. Hierdurch tritt das strömende Medium mit erhöhter Geschwindigkeit in den Arbeitsraum ein, wodurch das strömende Medium in besonders vorteilhafter Weise besonders intensiv verwirbelt wird.
  • Der Vermischungs- und Separierungseffekt des strömenden Mediums kann ferner über die Form des Arbeitsraumes variiert werden. Der Arbeitsraum kann sowohl in seiner Querschnitts- als auch in seiner Längsschnittsform beliebige gestaltet sein. Es sind z.B. polygonale, bogenförmige oder auch kreisförmige Formen denkbar.
  • Auch sind je nach bezweckter Wirkung Formen, die sich aus bogenförmigen und geraden Abschnitten zusammensetzen denkbar. Besonders bevorzugt wird eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Strömungsgenerators, bei der der Arbeitsraum im Querschnitt eine elliptische oder kreisförmige Form aufweist. Dadurch kann die Bewegungsbahn des strömenden Mediums im Arbeitsraum auf besonders einfache Weise beeinflusst werden.
  • Eine dem Arbeitsraum zugewandte Austrittsöffnung des Strömungskanals kann beliebig angeordnet und ausgebildet sein. Sie ist bevorzugt an die zu erzielende Wirkung angepasst. So ist die Austrittsöffnung bspw. parallel zu einer Längsachse des Strömungsgenerators anordbar, wodurch das austretende Medium in Richtung einer zentralen Längsachse des Strömungsgenerators ausgerichtet ist. Bei der Anordnung von mehreren Strömungskanälen können die jeweiligen Austrittsöffnungen bspw. so angeordnet sein, dass das aus ihnen austretende Medium im Arbeitsraum aufeinandertrifft oder sich überkreuzt.
  • In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die Austrittsöffnung des Strömungskanals derart angeordnet und ausgebildet, dass das austretende Medium gegen eine Innenfläche einer Begrenzungswand des Arbeitsraumes gerichtet ist. Die Begrenzungswand definiert dabei den Arbeitsraum in Größe und Form. Die Innenflächen der Begrenzungswand sind die Flächen, die zum Arbeitsraum hin gerichtet sind, d.h. die Flächen, mit denen das strömende Medium in Kontakt kommen kann. Der besondere Vorteil hierbei ist, dass das strömende Medium beim Auftreffen auf die Innenwand zusätzlich verwirbelt wird.
  • Die Ausbildung der Austrittsöffnung kann ebenfalls beliebig erfolgen. So ist es möglich, die Austrittsöffnung bspw. anzufasen, abzurunden, mit Riefen zu versehen, d.h. auszufransen oder beliebig andersartig auszubilden. Entsprechend der Ausgestaltung der Austrittsöffnung des Strömungskanals kann das strömende Medium in den Arbeitsraum bspw. eingesprüht oder eingedüst werden.
  • Nach einer besonders bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist die Austrittsöffnung derart angeordnet und ausgebildet, dass das Medium im Wesentlichen gebündelt, bspw. strahlenförmig, aus der Austrittsöffnung austritt und unter einem Winkel von 0°-90°, bevorzugt 0°-75°, besonders bevorzugt 0°-45°, vorzugsweise 0°-25° und vorteilhaft zwischen 0° und 15° auf die Innenfläche der Begrenzungswand des Arbeitsraumes auftrifft. Durch die Bündelung ist es möglich, dem in den Arbeitsraum einströmenden Medium/Gemisch eine besonders genaue und auf die bezweckte Wirkung ausgerichtete Orientierung, d.h. einen genaue Bewegungsbahn im Arbeitsraum, vorzugeben. So ist es bspw. möglich, einen rotierenden Mediumsstrahl an der Innenwand des Arbeitsraums entlang strömen zu lassen.
  • Abhängig vom Verwendungszweck kann der Anschlusskanal in verschiedenen Bereichen des Strömungsgenerators münden. So ist es bspw. möglich, einen Anschlusskanal in die Rotationskammer münden zu lassen. In einer besonders bevorzugten Weiterbildung der Erfindung mündet der Anschlusskanal jedoch in einen Strömungskanal. Dadurch kann auf besonders vorteilhafte Weise sichergestellt werden, dass das zweite Medium nicht die Wirkung der Rotationskammer beeinträchtigt und trotzdem ein zweites Medium frühzeitig in das erste Medium eingemischt werden kann. Hinzu kommt, dass das im Strömungskanal strömende erste Medium sich bereits in Rotation befindet und dadurch einen besonders hohen inneren Verwirbelungsgrad aufweist, wodurch das zweite Medium besonders einfach und schnell in das erste Medium eingemischt werden kann. Auch können bspw. Gase, die sich bereits frühzeitig aus dem ersten Medium heraus separieren, durch den in den Strömungskanal mündenden Anschlusskanal abgeführt werden.
  • Bei vielen Anwendungsbereichen des Strömungsgenerators ist es notwendig, große Mengen von Medien in besonders kurzer Zeit zu vermischen oder voneinander zu separieren. Um die Durchflussmenge durch den Strömungsgenerator zu erhöhen, können mehrere Strömungskanäle und Anschlusskanäle angeordnet sein. Hierdurch kann bspw. die in den Strömungsgenerator einzufüllende Menge an Medium/Zeiteinheit erhöht werden oder es kann bei Bedarf der Querschnitt der Strömungskanäle vermindert werden.
  • Weiter ist es in vorteilhafter Weise möglich, unterschiedliche Medien separat voneinander in das erste strömende Medium einzumischen. So kann bspw. in das strömende Medium A über einen ersten Anschlusskanal, der in den ersten Strömungskanal mündet ein Stoff B in das erste strömende Medium A eingemischt werden und über einen zweiten Anschlusskanal, der in einen zweiten Strömungskanal mündet ein Stoff C in das erste strömende Medium A eingemischt werden. Die Anzahl der Strömungskanäle ist dabei beliebig. Weiter kann ein Strömungskanal ohne Anschlusskanal oder auch mit mehreren Anschlusskanälen ausgebildet sein, so dass die Anzahl der Anschlusskanäle, die dem jeweiligen Strömungskanal zugeordnet sind beliebig ist. Besonders bevorzugt wird eine Weiterbildung der Erfindung, wonach mindestens zwei Strömungskanäle angeordnet sind, denen jeweils mindestens ein Anschlusskanal zugeordnet ist.
  • Bei der vorher beschriebenen Ausgestaltung des Strömungsgenerators mit mehreren Strömungskanälen und mindestens jeweils einem zugeordneten Anschlusskanal kann das Einmischen oder Separieren eines zweiten Mediums in das erste strömende Medium sehr aufwendig sein. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn besonders viele Anschlusskanäle angeordnet sind und jeder Anschlusskanal einzeln angeschlossen werden muss.
  • Nach einer besonders bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist an dem Strömungsgenerator eine Mischmanschette mit Sammelkanal angeordnet, wobei die Anschlusskanäle mit ihrem dem strömenden Medium abgewandten Ende in den Sammelkanal münden. Durch diese vorteilhafte Ausgestaltung ist es möglich, alle Anschlusskanäle gleichzeitig über den Sammelkanal zu verbinden. Dies ist insbesondere auch für den Bereich der Reinigung des Strömungsgenerators von Vorteil. Bei dem Anschluss der Anschlusskanäle an jeweils eine eigene Leitung zum Zu- oder Abführen von Medien muss im Anschluss an die Benutzung jede Leitung einzeln gereinigt werden. Durch die vorteilhafte Ausgestaltung des Strömungsgenerators mit Mischmanschette wird nur eine Zu- oder Abführleitung zu der Mischmanschette benötigt, so dass nach dem Benutzen ausschließlich eine Zu- oder Abführleitung und die Mischmanschette mit Sammelkanal gereinigt werden müssen.
  • Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist der Anschlusskanal derart angeordnet und ausgebildet, dass er dem aus dem Anschlusskanal in den Strömungskanal austretenden Medium beim Eintritt in den Strömungskanal eine Orientierung vorgibt. Der Anschlusskanal kann bspw. so angeordnet und ausgebildet sein, dass das zweite Medium mit einer vorgegebenen Richtung in den Strömungskanal eintritt, welche einer spiralförmigen Bewegung des ersten Mediums im Strömungskanal entspricht. Dabei kann der Anschlusskanal auch derart ausgebildet sein, dass das zweite Medium beim Eintritt in den Strömungskanal bspw. eingesprüht wird. Der besondere Vorteil der Orientierung ist, dass das zweite Medium das strömende erste Medium bezüglich seiner Bewegungsbahn und Bewegungsgeschwindigkeit beeinflussen kann.
  • Die beiden Anschlussbereiche des Anschlusskanals können mit gleichem Querschnitt ausgebildet sein. Weiter ist es möglich, den Querschnitt zwischen den beiden Anschlussbereichen des Anschlusskanals mit einem davon abweichenden Querschnitt auszubilden. Auch kann der Anschlusskanal im Anschlussbereich des Strömungskanals einen anderen Querschnitt aufweisen als in dem dem Anschlussbereich des Strömungskanals gegenüberliegenden Anschlussbereich. Vorteilhaft ist der Anschlusskanal bspw. derart ausgebildet, dass er im Anschlussbereich an den Strömungskanal einen geringeren Querschnitt aufweist als in dem dem Anschlussbereich des Strömungskanals gegenüberliegenden Anschlussbereich.
  • Die Querschnitts- und/oder Längsschnittsform des Anschlusskanals ist ebenfalls beliebig. Sie hängt stark von den zu erzielenden Wirkungen ab und kann daher bspw. polygonal, rund, elliptisch und/ oder auch bogenförmig sein. Insbesondere sind auch die Kombinationen aus beiden oder ineinander überfließenden Querschnitts- und/oder Längsschnittsform möglich.
  • Die Anordnung des Anschlusskanals ist ebenfalls beliebig. So kann der Anschlusskanal mit einem Winkel zwischen bspw. 0° bis 90° in den Strömungskanal münden. Vorteilhaft ist bspw. auch ein Winkel, durch den das zweite Medium so in den Strömungskanal eingeleitet wird, dass die Bewegungsbahn des zweiten Mediums der Bewegungsbahn des ersten Mediums im Strömungskanal entspricht.
  • Nach einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Strömungsgenerators mündet der Anschlusskanal in dem Arbeitsraum. Der Anschlusskanal kann hierbei an beliebiger Stelle in den Arbeitsraum münden, bspw. kann er so angeordnet werden, dass er auf annähernd gleicher Höhe mit dem Strömungskanal in den Arbeitsraum und in einer zum Querschnitt des Arbeitsraums zentralen Position mündet. Dabei ist es bspw. möglich, den Anschlusskanal so zu positionieren, dass er auf einer zentralen Längsachse des Strömungsgenerators angeordnet ist.
  • In einer besonderen Ausführungsform weist der Arbeitsraum im Eintrittsbereich des Mediums einen größeren Querschnitt auf als in einem dem Eintrittsbereich gegenüberliegendem Auslass. Unter einem gegenüberliegenden Auslass wird hierbei nicht zwangsläufig ein dem Eintrittsbereich direkt gegenüberliegender Auslass verstanden, sondern ein Auslass, der, bezogen auf die Längsachse des Strömungsgenerators, mit einem Abstand zum Eintrittsbereich angeordnet ist. Möglich sind bspw. polygonalen Querschnitt, besonders bevorzugt wird jedoch die Form eines Kegelstumpfes bzw. die Form eines Zyklons verwendet.
  • Der besondere Vorteil des sich zum Auslass hin verengenden Querschnitts des Arbeitsraums ist, dass das Medium zum Auslass hin eine höhere Strömungsgeschwindigkeit aufweist als im Eintrittsbereich des Arbeitsraums. Hierdurch wird die Verwirbelung verstärkt. Je nach Medium wird hierdurch ein besonders gutes Vermischen oder Separieren gewährleistet. Ein weiterer Vorteil der sich durch die erhöhte Geschwindigkeit und den verengten Querschnitt ergibt ist, dass in einer Flüssigkeit vorhandene Molekülcluster vermehrt aneinanderstoßen und auseinanderbrechen. So ist es bspw. möglich, dass die in Wasser vorliegenden Molekülcluster aus H2O-Molekülen stark verkleinert werden. Ein hieraus vorteilhafter Effekt ist bspw., dass im Wasser gelöstes Kalziumhydrogenkarbonat zu Kalziumkarbonat und Kohlendioxid aufgespaltet wird.
  • Ein weiterer Vorteil der kegelstumpfartigen Grundform des Arbeitsraums liegt darin, dass das über die Strömungskanäle einströmende Medium besonders einfach auf eine spiralförmige Bahn im Arbeitsraum geleitet werden kann. In besonders vorteilhafter Weise ist es damit möglich, ein aus dem Strömungskanal als gebündeltes Medium, - und damit bspw. strahlenförmiges Medium - welches in sich rotiert, auf eine spiralförmige Kreisbahn im Arbeitsraum zu lenken. Durch diese Kombination der Bewegungsbahnen treten die unterschiedlichen Medien in besonders häufigen Kontakt zueinander, so dass ein besonders schnelles Durchmischen der Medien möglich ist. Aufgrund der hohen Kontaktrate kann bei den entsprechenden Medien auch ein besonders schnelles Separieren der Medien stattfinden.
  • Aufgrund der vorteilhaften Ausgestaltung des Arbeitsraums mit einem dem Eintrittsbereich des Mediums gegenüberliegendem Auslass mit geringerem Querschnitt und der damit verbundenen Möglichkeit, das Medium auf eine spiralförmige Bahn im Arbeitsraum zu lenken, wirken an den Medien Zentrifugalkräfte, die eine weitere Separation der Medien ermöglichen. Die schwereren Bestandteile der Medien bewegen sich zur Innenwandung des Arbeitsraums, während die leichteren Bestandteile sich zu einer zentralen Längsachse des Arbeitsraums hin bewegen. Sollte es sich bei dem leichteren Bestandteil um ein Gas handeln, ist es bspw. möglich, dieses über den in den Arbeitraum mündenden Anschlusskanal abzuführen.
  • Der Auslass des Arbeitsraums kann beliebig ausgestaltet sein. So kann der Auslass bspw. als rundes oder schlitzförmiges Loch ausgebildet sein. Auch ist es möglich, den Auslass bspw. rohrförmig mit im Wesentlichen gleichbleibendem Querschnitt auszubilden. Durch die Ausgestaltung des Auslass können unterschiedliche Druckverhältnisse im Arbeitsraum bewirkt werden. So kann sich bspw. bei einer runden Ausgestaltung des Arbeitsraums ein zentraler Wirbel im Arbeitsraum ausbilden, der durch den Auslass ein gasförmiges Medium wie bspw. Luft ansaugt, wodurch sich eine Verringerung eines im Arbeitsraum bestehenden Unterdruckes ergibt..
  • In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist am Auslass eine Auslassdüse oder ein Formstück angeordnet. Die Auslassdüse oder das Formstück bildet eine Verengung/Verjüngung des Auslasses und verhindert weitestgehend das Ansaugen von bspw. gasförmigen Medien durch den Auslass in den Arbeitsraum. Hierdurch ist es in vorteilhafter Weise möglich, den im Arbeitraum herrschenden Unterdruck zu erhöhen.
  • Die Auslassdüse oder das Formstück kann ebenfalls beliebig ausgebildet werden. So ist es möglich, ein in Richtung des Arbeitsraum zeigendes erstes Ende der Auslassdüse oder des Formstückes bspw. anzufasen oder abzurunden. Ein der Richtung des Arbeitsraums gegenüber liegendes zweites Ende der Düse oder des Formstück ist ebenfalls beliebig ausbildbar. So kann das zweite Ende bspw. eine andere Querschnittform und/oder eine andere Querschnittgröße aufweisen als das erste Ende. Auch ist es möglich, dass das zweite Ende bspw. die doppelte Querschnittsgröße des ersten Endes aufweist. Weiter sind Absätze, Vorsprünge oder Kavitationsstufen an der Düse oder dem Formstück ausbildbar. So ist die Düse bspw. als Venturidüse ausbildbar.
  • Das Formstück bzw. die Düse kann einstückig mit dem Arbeitsraum ausgebildet werden. Bevorzugt ist ein mit dem Arbeitsraum verbindbares Formstück bzw. Auslassdüse, wodurch die Möglichkeit besteht, das durch das strömende Medium besonders beanspruchte Formstück bzw. die Auslassdüse gegebenenfalls auszutauschen.
  • Durch die Ausgestaltung der Düse kann in Abhängigkeit vom zu erzielendem Effekt der Misch- und Separationsvorgang im Arbeitsraum beeinflusst werden, so dass es möglich ist, bspw. Medien mit hohen Vordrücken in den Strömungsgenerator einzufüllen und trotzdem mit Unterdruck im Arbeitsraum zu vermischen oder voneinander zu separieren.
  • Um die Rotationskammer besonders einfach mit dem strömenden Medium zu befüllen, ist die Rotationskammer in einer besonders bevorzugten Ausführungsform mit einer in Strömungsrichtung vor der Rotationskammer angeordneten Einlasskammer verbunden. Die Einlasskammer kann bspw. über einen Schlauch oder ein Rohr mit der Rotationskammer verbunden sein oder es kann bspw. auch ein direkter Übergang von der Einlasskammer in die Rotationskammer bestehen.
  • Die Ausgestaltung der Einlasskammer ist beliebig und kann bspw. an eine Grundform des Strömungsgenerators angepasst werden. Es ist in vorteilhafter Weise möglich, mehrere Medien separat in die Einlasskammer einzuleiten und dadurch ein Vermischen der Medien vor Eintritt in die Rotationskammer zu erreichen. Ein weiterer Vorteil der Einlasskammer ist, dass das Medium besonders gleichmäßig in die Rotationskammer eingeleitet werden kann, um bspw. auftretende Druckschwankungen in der Zuführung zum Strömungsgenerator abzupuffern.
  • Um die Überführung des Mediums von der Einlasskammer weiter zu verbessern, ist gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung in der Einlasskammer ein radialer Verteiler angeordnet. Dieser bewirkt, dass das Medium besonders gleichmäßig in eine radiale Richtung gelenkt wird und mit radialer Ausrichtung in die Rotationskammer eintritt.
  • In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist der radiale Verteiler kegelförmig ausgebildet. Durch die kegelförmige Ausbildung wird das Medium besonders gleichmäßig und zuverlässig in eine radiale Richtung gelenkt, ohne dass Strömungen im Medium entstehen, die der radialen Auslenkung entgegenwirken.
  • Um bereits im Übergangsbereich zwischen Einlasskammer und Rotationskammer eine Verwirbelung des Mediums zu erreichen, ist gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung eine Düse zwischen Einlasskammer und Rotationskammer angeordnet. Die Düse bewirkt eine vorteilhafte Beschleunigung des strömenden Mediums, so dass das Medium mit besonders hoher Geschwindigkeit in die Rotationskammer eindringt und besonders intensiv verwirbelt wird.
  • Der Strömungsgenerator kann in den unterschiedlichsten Bereichen verwendet werden. In vielen Anwendungsbereichen erfüllen Ausführungen des Strömungsgenerators aus Kunststoff oder Metall die an diese gestellten Anforderungen. Hierbei können insbesondere Spritzguss- oder auch Gießverfahren zur Herstellung verwendet werden.
  • Zu den besonderen Anwendungsbereichen zählt bspw. die Papierindustrie, die Wasseraufbereitung, Kläranlagen, Kraftwerke, chemische Industrie oder die Lebensmittelindustrie. Um die dort bestehenden Anforderungen im Bezug auf bspw. Sterilität oder Haltbarkeit zu gewährleisten, besteht der Strömungsgenerator gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform aus einem Edelmetall, Edelstahl, Keramik oder einem Verbundstoff aus diesen Werkstoffen oder aus mindestens zwei Bauteilen, für die die vorgenannten Werkstoffe als Verbundstoffe oder in Kombination verwendet werden. Die bevorzugten Werkstoffe bzw. Verbundstoffe aus diesen Werkstoffen gewährleisten in vorteilhafter Weise eine besondere Resistenz gegen bspw. zu mischende Säuren oder andere aggressive Bestandteile in den Medien. Ferner sind sie besonders einfach zu reinigen.
  • Gemäß einer besonders bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist an dem Arbeitsraum eine Separiereinheit angeordnet. Durch die Separiereinheit ist es möglich Medien, die im Arbeitsraum separiert vorliegen, getrennt voneinander aus dem Arbeitsraum heraus zu befördern. Die Separiereinheit kann dabei an den unterschiedlichsten Positionen im Arbeitsraum angeordnet sein. So kann bspw. ein Teil der Separiereinheit im Bereich des Auslasses angeordnet sein und ein weiterer Teil der Separiereinheit oberhalb davon, um bspw. eine im Arbeitsraum nach oben aufgestiegene leichte Phase eines Mediums aus dem Arbeitsraum zu befördern und die schwere Phase eines Mediums, welche nach unten zum Auslass hin sinkt, im unteren Bereich aus dem Arbeitsraum herauszuführen. Auch ist bspw. eine Anordnung der Separiereinheit denkbar, bei der die Separiereinheit oder zumindest ein Teil der Separiereinheit im Eintrittsbereich des strömenden Mediums in dem Arbeitsraum angeordnet ist. Dabei ist es in vorteilhafter Weise möglich, bspw. große Mengen von im Arbeitsraum befindlichen gasförmigen Medien aus dem Arbeitsraum herauszuleiten. Auch kann die Separiereinheit bspw. im Bereich des Auslasses angeordnet werden.
  • In einer besonders bevorzugten Ausführungsform weist die Separiereinheit mindestens einen ersten und einen zweiten Abfluss auf. Diese Ausgestaltung der Separiereinheit kann bspw. bei einem Arbeitsraum angewendet werden, der als Zyklon verwendet wird und bei dem sich das strömende Medium auf spiralförmiger Bahn vom Eintrittsbereich in den Arbeitsraum zum Auslass bewegt. Durch die dabei auftretenden Zentrifugalkräfte und die damit verbundene Separierung der schweren und leichten Bestandteile im Medium ist es möglich, ein sich in zentraler Lage zum Arbeitsraum befindliches leichtes Medium über einen bspw. zentral angeordneten ersten Abfluss aus dem Arbeitsraum zu leiten und ein sich im Bereich der Innenwandung des Arbeitsraums befindliches zweites Medium über einen bspw. ringförmig um den ersten Abfluss angeordneten zweiten Abfluss aus dem Arbeitsraum zu leiten.
  • Um dem strömenden Mediums bspw. eine spezielle Verwirbelungsrichtung oder eine bestimmte Orientierung zu geben oder auch das Hängenbleiben von bspw. partikelförmigen Medien oder Gemischen mit partikelförmigen Medien an der Oberfläche, an der das strömende Medium fließt, zu verhindern, kann die Oberfläche, d.h. die Wandung, an der das strömende Medium fließt beliebig ausgebildet sein. So ist es möglich, bspw. die Wandung der Rotationskammer, des Strömungskanal, des Anschlusskanals oder auch die Wandung des Arbeitsraums mit bspw. Mustern, Raster, Vorsprüngen, Ausnehmungen oder Erhebungen auszubilden. Diese können bspw. helixförmig verlaufen, um damit den Verlauf des strömenden Mediums zu beeinflussen. In einer besonderen bevorzugten Ausführungsform weist die Oberfläche zumindest abschnittsweise eine gemittelte Rautiefe (Rz) von 0,006 µm bis 12,5 µm, bevorzugt 1 µm bis 2,5 µm, besonders bevorzugt 2,5 µm bis 4 µm, vorzugsweise 4 µm bis 7 µm und vorteilhaft 10 µm bis 12 µm auf. Hierdurch lassen sich die Strömungsund Verwirbelungsbewegungen und die Richtung des strömenden Mediums in besonders vorteilhafter Weise ausgestalten und die Sterilklassen bis 6 nach DIN 4768/1 erfüllen.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zum Vermischen und/oder Separieren von Medien mit einem Strömungsgenerator, sieht vor, das ein strömendes Medium durch eine Rotationskammer in eine rotierende Bewegung versetzt wird, das strömende, rotierende Medium durch einen Strömungskanal von der Rotationskammer zu einem Arbeitsraum weitergeleitet wird und das strömende, rotierende Medium mit einer Orientierung aus dem Strömungskanal in einen Arbeitsraum austritt, wobei in dem Bereich des strömenden Mediums ein Anschlusskanal mündet, durch den ein zweites Medium eingeleitet oder abgeführt wird. Um Medien miteinander zu vermischen und/oder zu separieren, ist es vorteilhaft, diese miteinander zu verwirbeln. Durch intensive Verwirbelung verteilen sich die zu vermischenden Medien miteinander bzw. abhängig von der Ausgestaltung der Verwirbelung und der Medien können sich die Medien voneinander trennen. Mit entscheidend für das Ergebnis des Vermischens oder Separierens ist der Zeitpunkt, zu dem ein zweites Medium in ein erstes Medium eingemischt wird oder von einem ersten Medium abgeführt wird. Der Anschlusskanal ist dazu geeignet, ein zweites Medium in ein erstes Medium einzuleiten oder abzuführen. Der Anschlusskanal kann hierfür unterschiedlich ausgestaltet sein und an unterschiedlichen Positionen angeordnet werden, sodass das zweite Medium zu unterschiedlichen Zeitpunkten in das strömende Medium eingeleitet oder von diesem abgeführt werden kann.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zur Behandlung von flüssigen Medien sieht vor, dass ein flüssiges, strömendes Medium durch eine Rotationskammer verwirbelt und in eine rotierende Bewegung versetzt wird, das flüssige rotierende Medium durch einen Strömungskanal von der Rotationskammer zu einem Arbeitsraum weitergeleitet wird, das flüssige, rotierende Medium mit einer Orientierung aus dem Strömungskanal in einen Arbeitsraum ausströmt, das flüssige, rotierende Medium im Arbeitsraum zu einem Auslass strömt, wobei der Arbeitsraum im Bereich der eintretenden Flüssigkeit einen größeren Querschnitt als im Bereich des Auslasses aufweist und in dem Bereich der Rotationskammer oder in Strömungsrichtung in den Bereich nach der Rotationskammer, ein Medium zu dem flüssigen, rotierenden Medium zugeführt oder ein Bestandteil des flüssigen, rotierenden Mediums abgeführt wird.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren erzeugt mehrfache, sich überlagernde Verwirbelungen, durch die eine Vielzahl von Turbulenzen entstehen und durch die eine vermehrte Umbildung des flüssigen Mediums stattfindet. Durch die Umbildung wird bspw. die Struktur des Mediums beeinflusst. Hierdurch kann das umgebildete Medium andere, d.h. neue Eigenschaften bzw. Funktionen aufweisen. Dadurch ist es bspw. in vorteilhafter Weise möglich, bestehende Adhäsions- und/oder Kohäsionskräfte, durch die bspw. Molekülcluster im Medium gebildet werden, aufzubrechen. Hierbei werden insbesondere Molekülcluster verkleinert oder auch in dem Medium gelöste, weitere Medien aus dem Medium heraussepariert und das Medium kann reaktiver werden.
  • Durch das erfindungsgemäße Verfahren ist es ferner möglich, eine Sortierung von Molekülen, Molekülstrukturen und/oder Molekülclustern innerhalb des Arbeitsraums vorzunehmen. So ist es bspw. möglich, im Medium gelöste Gase zum Zentrum des Arbeitsraums zu transportieren, wodurch eine Umsortierung der Mediumsbestanteile zueinander erreicht wird.
  • In einer besonders bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird in das flüssige Medium ein Stripping-Gas eingelassen. Das Strippen von Medien ist weitestgehend bekannt. Beim Strippen wird bspw. in ein erstes Medium, ein zweites gasförmiges Medium (Stripping-Gas) eingelassen, wobei das Stripping-Gas ein in dem ersten Medium vorhandenen bspw. gelösten Stoff heraustrennt. Dadurch ist es bspw. möglich, Sauerstoff-, Stickstoff-und/oder Kohlendioxidanteile in Wasser zu vermindern.
  • Grundsätzlich ist es möglich, ein sich im Arbeitsraum befindliches gasförmiges Medium zumindest teilweise aus dem Arbeitsraum herauszufiltern oder im Arbeitsraum zu belassen. Gemäß einer besonders bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein in dem flüssigen Medium gelöstes, mindestens vorübergehend in mindestens eine Gaskomponente zerfallenes Salz, aus dem flüssigen Medium separiert. So ist es bspw. möglich, in Wasser gelöstes Kalziumhydrogenkarbonat aufgrund der vielen Turbulenzen und Verwirbelungen zu Kalziumkarbonat und Kohlendioxid umzubilden und frei werdendes Kohlendioxid aus dem Arbeitsraum herauszuführen.
  • Aufgrund der im Arbeitsraum auf das Medium wirkenden Zentrifugalkräfte wandert das Kohlendioxid -welches gegenüber dem Kalziumkarbonat der leichtere Bestandteile ist - in das Zentrum des Arbeitsraumes, während das Kalziumkarbonat aufgrund seines höheren Gewichtes zu einer Innenwandung des Arbeitsraumes strömt.
  • Hierdurch findet eine weitestgehende Separierung -bzw. Partionierung- des Kohlendioxids in dem Wasser statt. Hinzu kommt, dass sich durch die erhöhte Anzahl an reinen Kalziumkarbonat-Molekülen (Keimkristalle) im Medium vermehrt homogene KalziumkarbonatKristalle bilden.
  • Durch die Möglichkeit, dass Kohlendioxid aus dem Arbeitsraum abzuführen, wird ein erneutes Vermischen des Kohlendioxids mit den Kalziumkarbonat-Molekülen verhindert. Sollten das Kohlendioxid nicht oder nur teilweise abgeführt werden, ist es möglich, das Kohlendioxid mit dem Wasser und den Kalziumkarbonat-Kristallen aus dem Arbeitsraum herauszuführen. Hierbei löst sich das im Medium vorliegende Kohlendioxid in wasserführenden Leitungen befindliche Kalkablagerungen an. Dies resultiert daraus, dass die Kalkablagerungen heterogene Kristalle darstellen, die geringere zwischenmolekulare Kräfte aufweisen als homogene Kristalle. Folglich ist es für das Kohlendioxid leichter, sich mit den heterogenen Kristallen der Ablagerungen zu verbinden, als mit den homogenen Kalziumkarbonatkristallen.
  • Im Folgenden werden Details der Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:
    • Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Längsschnitt durch eine erste Ausführungsform eines Strömungsgenerators;
    • Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Längsschnitt durch eine zweite Ausführungsform eines Strömungsgenerator mit einer am Auslass angeordneter Separiereinheit.
    • Fig. 3 eine schematische Darstellung eines Längsschnittes durch eine Ausführungsform
      eines Auslasses eines Strömungsgenerator.
  • Ein in Fig. 1 dargestellter Strömungsgenerator 1 weist ein Kopfbauteil 2 mit einem Einlass 3, einer Einlasskammer 4, einer Rotationskammer 5 und einer zwischen der Einlasskammer 4 und der Rotationskammer 5 angeordnete Düse 6 sowie ein Kernbauteil 7 auf. Der Strömungsgenerator 1 ist im Querschnitt rund ausgebildet.
  • Das Kernbauteil 7 ist mit dem Kopfbauteil 2 über ein Gewinde (hier nicht dargestellt) verschraubt und weist einen radialen Verteiler 8 auf, der zentral gegenüber dem Kernbauteil 7 angeordnet ist und pyramidenförmig zu einer Außenkante 9 des Kernbauteils 7 ausläuft. Die Düse 6 wird durch eine Verengung zwischen dem Kopfbauteil 2 und dem Kernbauteil 7 gebildet, wobei das Kernbauteil 7 ferner die Rotationskammer 5 begrenzt.
  • Am Kernbauteil 7 sind zwei Strömungskanäle 10a, 10b angeordnet, die sich von der Rotationskammer 5 zu einem Arbeitsraum 11 erstrecken. Darüber hinaus sind am Kernbauteil 7 mehrere Anschlusskanäle 12, 13 angeordnet. Der erste Anschlusskanal 12 weist eine Öffnung 14 an der Außenseite 15 des Kernbauteils 7 und eine zweite Öffnung 16, die im Strömungskanal 10b mündet, auf. Der zweite Anschlusskanal 13 weist eine erste Öffnung 17 an der Außenseite des Strömungsgenerators 1 auf und mündet mit einer zweiten Öffnung 18 in den Arbeitsraum 11. Der zweite Anschlusskanal 13 ist derart angeordnet, dass er mit seiner zweiten Öffnung 18 in einer zentralen Position des Arbeitsraums 11 mündet. Die Strömungskanäle 10a, 10b weisen einen Neigungswinkel (hier nicht dargestellt) von 20° zu einer Längsachse des Strömungsgenerators 1 auf.
  • Der Arbeitsraum 11 hat die Form eines Kegelstumpfes, wobei das schmale Ende einen Auslass 19 aufweist. Der Eintrittsbereich 20 des strömenden Mediums (hier nicht dargestellt) in den Arbeitsraum 11 weist einen größeren Querschnitt auf, als der Auslass 19 durch den das Medium aus dem Arbeitsraum 11 austritt.
  • Weiter ist am Strömungsgenerator 1 eine Mischmanschette 22 angeordnet. Die Mischmanschette 22 ist über eine Schraubverbindung (hier nicht dargestellt) mit dem Kopfbauteil 2 und dem Kernbauteil 7 verbunden. An der Mischmanschette 22 ist ein Sammelkanal 23 angeordnet, in den die Anschlusskanäle 12 mit ihrer jeweils ersten Öffnung 14 münden. Der Sammelkanal 23 kann über einen Einfüllstutzen (hier nicht dargestellt) mit einem zweiten Medium (hier nicht dargestellt) befüllt werden.
  • Im Betrieb wird ein erstes Medium (hier nicht dargestellt) über den Einlass 3 in die Einlasskammer 4 eingefüllt. In der Einlasskammer 4 trifft das Medium auf den radialen Verteiler 8 und wird auf eine radiale Bewegungsbahn zur Düse 6 hin ausgelenkt. Die Düse 6 beschleunigt das strömende Medium und leitet es in die Rotationskammer 5 ein. Die Rotationskammer 5 führt das strömende Medium auf eine rotierende Bahn. Durch die Düse 6 und die Rotationskammer 5 entstehen im Medium starke Verwirbelungen. Das verwirbelte und rotierende Medium wird von der Rotationskammer 5 in die Strömungskanäle 10a, 10b geleitet. Durch den Neigungswinkel der Strömungskanäle 10a, 10b verläuft das strömende Medium rotierend um eine eigene Achse auf einer spiralförmigen Bahn durch die Strömungskanäle 10a, 10b hindurch und tritt im Eintrittsbereich 20 in den Arbeitsraum 11 ein. Gleichzeitig mit dem Einfüllen des Mediums in den Einlass 3 wird das zweite Medium über den an der Mischmanschette 22 angeordneten Einfüllstutzen 24 in den Sammelkanal 23 eingeleitet. Das zweite Medium dringt über die ersten Öffnungen 14 in die Anschlusskanäle 12 ein.
  • Während das erste Medium den Strömungskanal 10a, 10b durchströmt wird das zweite Medium über die in die Strömungskanäle 10a, 10b mündenden Anschlusskanäle 12 mit dem ersten Medium vermischt. Nach dem Austritt des gemischten Mediums aus den Strömungskanälen 10a, 10b und dem Eintritt in den Arbeitsraum 11, wird über den zweiten Anschlusskanal 13 zusätzlich ein drittes Medium in den Arbeitsraum 11 eingeleitet und in das aus den Strömungskanälen 10a, 10b in den Arbeitsraum 11 eindringende Medium eingemischt.
  • Das aus den Strömungskanälen 10a, 10b in den Arbeitsraum 11 ausströmende gemischte Medium tritt in gebündelter Form - als Strahl - in den Arbeitsraum 11 ein. Der Strahl rotiert um eine eigene Achse und bewegt sich im Arbeitsraum 11 auf einer spiralförmigen Bahn zum Auslass 19. Aufgrund der kegelstumpfartigen Form des Arbeitsraums 11 erfährt der rotierende, sich auf einer spiralförmigen Bahn bewegende Mediumstrahl eine Beschleunigung bis zum Auslass 19.
  • Durch die sich überlagernden Verwirbelungen, nämlich durch den in sich rotierenden Strahl, der sich auf einer spiralförmigen Bahn bewegt und die den Verwirbelungseffekt verstärkende Beschleunigung des Mediums zum Auslass 19 hin, findet ein erhöhtes Maß an Verwirbelungen innerhalb des Mediums statt, so dass das zweite Medium, welches in den Strömungskanal 10a, 10b und das dritte Medium, welches in den Arbeitsraum 11 eingeleitet wurde besonders schnell und gleichmäßig mit dem ersten Medium vermischt werden
  • Ein in Fig. 2 dargestellte zweite Ausführungsform eines Strömungsgenerator 30 weist ein Kopfbauteil 31 mit einem Einlass 32, einer Einlasskammer 33, einer Rotationskammer 34, eine die Einlasskammer 33 und die Rotationskammer 34 verbindende Düse 35 und einen Anschlusskanal 36 auf. Der Anschlusskanal 36 ist in zentraler Position des Strömungsgenerators 30 angeordnet und führt durch das Kopfbauteil 31 und durch ein Kernbauteil 37 hindurch und mündet in einen Arbeitsraum 38. Das Kernbauteil 37 umfasst zwei Strömungskanäle 39, die die Rotationskammer 34 mit dem Arbeitsraum 38 verbinden. Weiter ist ein pyramidenförmiger radialer Verteiler 40 am Kernbauteil 37 angeordnet, der das erste Medium in eine annähernd radiale Bewegungsrichtung lenkt.
  • Das Kopfbauteil 31 ist über eine Schraubverbindung 41 mit dem Kernbauteil 37 verbunden, dass Kernbauteil 37 ist, wiederum über eine zweite Schraubverbindung (hier nicht dargestellt) mit dem Arbeitsraum 38 verbunden.
  • Der Arbeitsraum 38 weist die Form eines Kegelstumpfes auf, wobei der Kegelstumpf im Bereich seines größeren Querschnitts mit dem Kernbauteil 37 über die zweite Schraubverbindung (hier nicht dargestellt) verbunden ist und im Bereich des kleineren Querschnitts des Arbeitsraums 38 eine Separiereinheit 42 angeordnet ist.
  • Die Separiereinheit 42 weist einen ersten Abfluss 43 und einen zweiten Abfluss 44 auf. Der erste Abfluss 43 ist als Rohr ausgebildet und in zum Strömungsgenerator 30 zentraler Position angeordnet. Der zweite Abfluss 34 umschließt den ersten Abfluss 43 ringförmig.
  • Im Betrieb wird über den Einlass 32 bspw. Wasser (hier nicht dargestellt) mit im Wasser gelöstem Kalziumhydrogenkarbonat in die Einlasskammer 33 eingeleitet. Das Wasser wird über den radialen Verteiler 40 und die Düse 35 in die Rotationskammer 34 eingeleitet. In der Rotationskammer 34 wird das Wasser auf eine rotierende Bahn gelenkt über die Strömungskanäle 39 in den Arbeitsraum 38 weiter geleitet. Das Wasser tritt auf Grund der Rotationsbewegung um eine eigene Achse als in sich drehender Strahl in den Arbeitsraum 38 ein und durchläuft diesen auf einer spiralförmig verlaufenden Bahn.
  • Durch die starken Verwirbelungen, die das Wasser durch die Düse 35, die Rotationskammer 34 und die Strömungskanäle 39 erfährt, bildet sich aus dem im Wasser gelösten Kalziumhydrogenkarbonat Kalziumkarbonat und Kohledioxid. Nach Eintritt in den Arbeitsraum 38 wandert das leichte gasförmige Kohledioxid nach oben in Richtung des Kernbauteils 37 und wird über den Anschlusskanal 36 der in den Arbeitsraum 38 mündet aus dem Strömungsgenerator 30 herausgeführt.
  • Die im Wasser befindlichen Kalziumkarbonatmoleküle fungieren als Keim-Kristalle, so dass eine homogene Kristallisation im Arbeitsraum 38 stattfindet. Aufgrund der im Arbeitsraum 38 wirkenden Zentrifugalkräfte wandern die schweren Kalziumkarbonatkristalle in den Wandungsbereich 45 des Arbeitsraums 38 und können über den zweiten Abfluss 44 im Gemisch mit Wasser aus dem Arbeitsraum 38 abgelassen werden.
  • In zentraler Position des Arbeitsraums 38 sammelt sich weitestgehend kalziumkarbonatkristallfreies Wasser, welches über den ersten Abfluss 43 aus dem Arbeitsraum 38 abgeführt werden kann.
  • Fig. 3 zeigt eine Ausführungsform eines Auslasses 50 mit einem daran angeordnetem Formstück 51, das über ein Gewinde (hier nicht dargestellt) in den Auslass 50 eingeschraubt ist. Das Formstück 51 ist an einem dem Arbeitsraum 52 zugewandtem ersten Ende 53 angefast. An einem dem Arbeitsraum 52 abgewandten Ende 54 weist das Formstück 51 einen Kavitationsprung 55 auf.
  • Im Betrieb durchläuft das Medium (hier nicht dargestellt) den Auslass 50. Der Auslass 50 wird durch das Formstück 51 weiter verjüngt, so dass ein ansaugen von Medien durch den Auslass 50 in den Arbeitsraum 52 verhindert wird.

Claims (15)

  1. Strömungsgenerator (1, 30) zum Mischen und/oder Separieren von Medien, mit
    - einer Rotationskammer (5, 34), die derart ausgebildet ist, dass ein erstes in die Rotationskammer (5, 34) strömendes Medium in eine Rotationsbewegung versetzt ist, wobei die Rotationskammer das erste Medium auf einer rotierenden Bahn führt, und
    - einem die Rotationskammer (5, 34) mit einem Arbeitsraum (11, 38, 52) verbindenden Strömungskanal (10a, 10b, 39), der derart angeordnet und ausgebildet ist, dass er eine Orientierung des aus dem Strömungskanal (10a, 10b, 39) in den Arbeitsraum (11, 38, 52) austretenden Mediums beim Eintritt in den Arbeitsraum (11, 38, 52) vorgibt, wobei das aus dem Strömungskanal in den Arbeitsraum ausströmende Medium in gebündelter Form, als um eine eigene Achse rotierender Strahl in den Arbeitsraum eintritt
    - und einem in das strömende Medium mündenden Anschlusskanal (12, 13, 36), der eine Öffnung auf der Seite des strömenden Mediums und eine auf der des strömenden Mediums gegenüberliegenden Seite aufweist,
    - wobei der Anschlusskanal mit der Öffnung auf der Seite des strömenden Mediums in den Strömungskanal oder in den Arbeitsraum mündet.
  2. Strömungsgenerator nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungskanal (10a, 10b, 39) eine Krümmung aufweist und/oder der Strömungskanal (10a, 10b, 39) im Anschlussbereich an die Rotationskammer (5, 34) einen größeren Querschnitt aufweist als im Anschlussbereich an den Arbeitsraum (11, 38, 52).
  3. Strömungsgenerator nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Arbeitsraum (11, 38, 52) im Querschnitt eine elliptische oder kreisförmige Form aufweist und/oder im Eintrittsbereich des Mediums einen größeren Querschnitt aufweist als in einem dem Eintrittsbereich gegenüberliegendem Auslass (19, 46, 50).
  4. Strömungsgenerator nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine dem Arbeitsraum (11, 38, 52) zugewandte Austrittsöffnung des Strömungskanals (10a, 10b, 39) derart angeordnet und ausgebildet ist, dass das austretende Medium gegen eine Innenfläche (45) einer Begrenzungswand des Arbeitsraumes (11, 38, 52) gerichtet ist.
  5. Strömungsgenerator nach einem der vorangegangenen Ansprüche, gekennzeichnet durch mindestens zwei Strömungskanäle (10a, 10b), denen jeweils mindestens ein Anschlusskanal (12) zugeordnet ist, wobei die Anschlusskanäle (12) besonders vorteilhafterweise an Ihrem dem strömenden Medium abgewandten Ende in einen an einer Mischmanschette (22) angeordneten Sammelkanal (23) münden.
  6. Strömungsgenerator nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlusskanal (12) derart angeordnet und ausgebildet ist, dass er eine Orientierung des aus dem Anschlusskanal (12) in den Strömungskanal (10a, 10b) austretenden Mediums beim Eintritt in den Strömungskanal (10a, 10b) vorgibt.
  7. Strömungsgenerator nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, das am Auslass (50) des Arbeitsraumes (52) eine Auslassdüse oder ein Formstück (51) angeordnet ist.
  8. Strömungsgenerator nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotationskammer (5, 34) mit einer in Strömungsrichtung vor der Rotationskammer (5, 34) angeordneten Einlasskammer (4, 33) verbunden ist, in der vorteilhafterweise ein radialer Verteiler (8, 37) angeordnet ist, der besonders vorteilhafterweise kegelförmig ausgebildet ist.
  9. Strömungsgenerator nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Düse (6, 35) zwischen Einlasskammer (4, 33) und Rotationskammer (5, 34) angeordnet ist.
  10. Strömungsgenerator nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungsgenerator (1, 30) aus einem Edelmetall, Edelstahl, Keramik oder einem Verbundstoff aus diesen Werkstoffen besteht oder aus mindestens zwei Bauteilen besteht, für die die vorgenannten Werkstoffe als Verbundstoffe oder in Kombination verwendet werden.
  11. Strömungsgenerator nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Arbeitsraum (38) eine Separiereinheit (42) angeordnet ist, die besonders vorteilhafterweise mindestens einen ersten und einen zweiten Abfluss (43, 44) aufweist.
  12. Verfahren zum Vermischen und/oder Separieren von Medien mit einem Strömungsgenerator (1, 30) nach einem der vorangegangenen Ansprüchen, bei dem:
    - ein strömenden Medium durch eine Rotationskammer (5, 34) in eine rotierende Bewegung versetzt wird,
    - das strömende, rotierende Medium durch einen Strömungskanal (10a, 10b, 39) von der Rotationskammer (5, 34) zu einen Arbeitsraum (11, 38, 52) weitergeleitet wird,
    - das strömende, rotierende Medium mit einer Orientierung aus dem Strömungskanal (10a, 10b, 39) in einen Arbeitsraum (11, 38, 52) austritt,
    dadurch gekennzeichnet, dass in den Bereich des strömenden Mediums ein Anschlusskanal (12, 13, 36) mündet durch den ein zweites Medium eingeleitet oder abgeführt wird.
  13. Verfahren zur Behandlung von flüssigen Medien, wobei
    - ein flüssiges Medium durch eine Rotationskammer (5, 34) verwirbelt und in eine rotierende Bewegung versetzt wird,
    - das flüssige rotierende Medium durch einen Strömungskanal (10a, 10b, 39) von der Rotationskammer (5, 34) zu einen Arbeitsraum (11, 38, 52) weitergeleitet wird,
    - das flüssige rotierende Medium mit einer Orientierung aus dem Strömungskanal (10a, 10b, 39) in einen Arbeitsraum (11, 38, 52) ausströmt und
    - das flüssige rotierende Medium im Arbeitsraum (11, 38, 52) zu einem Auslass (19, 46,50) strömt, wobei der Arbeitsraum (11, 38, 52) im Bereich der eintretenden Flüssigkeit einen größeren Querschnitt als im Bereich des Auslasses (19, 46, 50) aufweist und
    - in dem Bereich der Rotationskammer (5, 34) oder in Strömungsrichtung in dem Bereich nach der Rotationskammer (5, 34), ein Medium zu dem flüssigen rotierenden Medium zugeführt oder ein Bestandteil des flüssigen rotierenden Mediums abgeführt wird.
  14. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass in das flüssige Medium ein Stripping-Gas eingelassen wird.
  15. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass ein in dem flüssigen Medium gelöstes, mindestens vorübergehend in mindestens eine Gaskomponente zerfallenes Salz aus dem flüssigen Medium separiert wird.
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