DE1178404B - Vorrichtung zum Mischen stroemender Medien mit stillstehenden Leitelementen - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Internat. Kl.: B Ol f

Deutsche Kl.: 12 e - 4/01

Nummer: 1178 404

Aktenzeichen: N16687ΙΠ /12 e

Anmeldetag: 8. Mai 1959

Auslegetag: 24. September 1964

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Mischen strömender Medien mit stillstehenden Leitelementen, denen die Mischkomponenten schichtweise zu einem Hauptstrom vereinigt zugeführt werden und die den Hauptstrom zunächst senkrecht zu den Schichten teilen, sodann die Teilströme im Sinne einer Verringerung der Schichtdicken bei gleichzeitiger Vergrößerung der gegenseitigen Berührungsfläche der Schichten verformen und schließlich die verformten Teilströme zu einem neuen Hauptstrom gleichen Querschnitts, jedoch vervielfachter Schichtzahl wiedervereinigen, wobei die genannten Vorgänge durch in den Leitelementen angeordnete Kanäle von sich in Strömungsrichtung entsprechend änderndem Querschnitt bewirkt werden.

Eine solche bereits vorgeschlagene Vorrichtung ist in ihrer baulichen Ausgestaltung recht kompliziert und daher nur schwierig herzustellen, wodurch bei der Anfertigung erhebliche Kosten entstehen.

Die Erfindung ermöglicht es demgegenüber, eine entsprechend wirkende Mischvorrichtung auf besonders einfache Weise herzustellen, so daß sie auch für die Massenfertigung geeignet ist. Erst durch diese neue bauliche Ausgestaltung kann das im älteren Patent beschriebene Mischverfahren in der Praxis allgemein Anwendung finden.

Die Erfindung besteht darin, daß der Eingangsquerschnitt der Leitelemente ein Quadrat ist und daß jedes Leitelement zwei Kanäle aufweist, deren Eingangsquerschnitte nebeneinanderliegende, den Eingangsquerschnitt des Leitelementes ausfüllende, gleich große Rechtecke sind, die sich zunächst zu zwei diagonal gegenüberliegenden Quadraten von halbem Rechtecksquerschnitt verengen und schließlich wieder zu nebeneinanderliegenden Rechtecken ursprünglicher Größe, jedoch um 90° gedrehter Lage erweitern.

Besonders zweckmäßig ist es, wenn bei der Vorrichtung gemäß der Erfindung in aufeinanderfolgenden Leitelementen die Querschnitts- und Lageänderung der Kanäle des zweiten Leitelementes spiegelbildlich zu den Änderungen der Kanäle des ersten Leitelementes erfolgt.

Zur Vermeidung unerwünschter Richtungsänderungen im Strömungsbild der zu mischenden Medien wird eine Ausführungsform der Vorrichtung gemäß der Erfindung bevorzugt, bei der in den sich verengenden und erweiternden Kanalabschnitten Leitwände angeordnet sind, die auf der jeweils konvergierenden oder divergierenden Wand senkrecht stehen und den sich verengenden oder erweiternden Querschnitt halbieren.

Vorrichtung zum Mischen strömender Medien
mit stillstehenden Leitelementen

Anmelder:

N. V. Onderzoekingsinstituut Research,

Arnhem (Niederlande)

Vertreter:

Dr. K. Schwarzhans, Patentanwalt,

München 19, Romanplatz 9

Als Erfinder benannt:

Robert Sluijters, Arnhem (Niederlande)

Beanspruchte Priorität:

Niederlande vom 8. Juli 1958 (229424)

Für eine Massenfertigung als besonders vorteilhaft wurde eine Ausführungsform gefunden, welche gekennzeichnet ist durch ein quadratisches Hüllrohr, in welches ein zusammengestecktes System von abwechselnd spiegelbildlich gebogenen Blechen eingeschoben ist, deren ungebogener Grundriß ein Rechteck ist, dessen kurze Seite gleich der Seitenlänge des Hüllrohrquerschnittes ist und dessen Fläche zwei in Längsrichtung verlaufende Mittelschlitze ungleicher Länge und einen ungeschlitzten Mittelteil aufweist, wobei die Länge des durch die längeren Schlitze entstehenden Lippenpaares gleich der Diagonale der Halbfläche, die Länge des durch die kürzeren Schlitze entstehenden Lippenpaares gleich der Diagonale der Viertelfläche des ungeschlitzten Mittelteiles ist und jeweils zwei hintereinanderliegende Lippen in derselben Richtung und um einen dem vorgenannten zugehörigen Diagonalenwinkel gegen die Mittellinie entsprechenden Winkel abgebogen sind.

Diese Bauelemente können auch, zu mehreren in einer Serie in der vorgesehenen Anordnung vereint, als Gußstücke nach der Methode der verlorenen Wachsform hergestellt werden. Die Mischvorrichtung gemäß der Erfindung wird an Hand der Zeichnungen näher erläutert.

F i g. 1 zeigt ein zugeschnittenes rechteckiges Blech;

F i g. 2 zeigt das fertig gebogene Blech;

F i g. 3 zeigt ein zusammengestecktes System aus zwei Blechen;

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F i g. 4 zeigt in perspektivischer Darstellung einen Teil des quadratischen Hüllrohres (zwecks besserer Übersicht wurde ein Teil der Rohrwand fortgelassen), in welches ein zusammengestecktes System von abwechselnd spiegelbildlich gebogenen Blechen eingeschoben ist, so daß aufeinanderfolgende Leitelemente V-VII, VII-IX und IX-XI entstehen;

F i g. 5 bis 9 erläutern die verschiedenen Stadien des Mischvorganges entsprechend der Lage der Schnitte V-V- VI-VI usw. von Fig. 4;

Fig. 10 bis 13 zeigen, wie sich der Strömungsverlauf ändert, wenn man in dem Leitelement VII-IX von Fig. 4 die Leitwände7 fortläßt;

Fig. 14 bis 17 erläutern dagegen die günstige Wirkung der Leitwände 7 beim gleichen Leitelement VII-IX auf den Verformungs- und Überschichtungsvorgang.

Das in F i g. 1 dargestellte rechteckige Blech 1 weist zwei in der Längsrichtung verlaufende Mittelschlitze 3, 4 ungleicher Länge und einen ungeschlitzten Mittelteil 9 auf, wodurch zwei Lippenpaare 10, 11 gebildet werden. Die Länge des Lippenpaares 10 ist dabei gleich der Diagonale 12 der Halbfläche des ungeschlitzten Mittelteiles 9, und die Länge des Lippenpaares 11 ist gleich der Länge der Diagonale 13 der Viertelsfläche des Mittelteiles 9.

Gemäß F i g. 2 werden die jeweils hintereinanderliegenden Lippen 10, 11 der beiden Lippenpaare in derselben Richtung und in einem dem vorgenannten zugehörigen Diagonalenwinkel gegen die Mittellinie entsprechenden Winkel abgebogen. Die so erhaltenen Bauelemente werden dann zusammengesteckt (vgl. F i g. 3) und gegebenenfalls durch Punktschweißung oder Lötung in der dargestellten Lage aneinander befestigt.

Wie F i g. 4 zeigt, werden durch den Einbau eines solchen zusammengesteckten Systems von abwechselnd spiegelbildlich gebogenen Blechen in einem quadratischen Hüllrohr 6 Kanäle gebildet, deren Querschnitt sich in Strömungsrichtung ändert. Der Eingangsquerschnitt ist dabei ein Quadrat, und jedes der Leitelemente V-VII, VII-IX bzw. IX-XI usw. weist zwei Kanäle auf (vgl. die den Strömungsverlauf darstellenden Pfeile), deren nebeneinanderliegende Eingangsquerschnitte gleich große Rechtecke sind und den Eingangsquerschnitt des Leitelementes ausfüllen (vgl. die Schnitte V-V, VII-VII bzw. IX-IX usw.).

Diese Kanäle verengen sich zunächst zu zwei diagonal gegenüberliegenden Quadraten von halbem Rechtecksquerschnitt (vgl. die Schnitte VI-VI, VIII-VIII bzw. X-X usw.), und sie erweitern und vereinen sich schließlich wieder zu nebeneinanderliegenden Rechtecken ursprünglicher Größe, jedoch um 90° gedrehter Lage (vgl. die Schnitte VII-VII, IX-IX bzw. XI-XI).

Bei der in F i g. 4 dargestellten Anordnung erfolgt die Querschnitts- und Lageänderung bei den aufeinanderfolgenden Leitelementen (z. B. V-VII bzw. VII-IX) jeweils so, daß die Änderungen der Kanäle des zweiten Leitelementes das Spiegelbild derjenigen des ersten Leitelementes sind. Eine Lippe der gebogenen Bleche 1 bildet dabei in den sich verengenden und erweiternden Kanalabschnitten Leitwände 7, die auf der jeweils konvergierenden oder divergierenden Wand senkrecht stehen und den sich verengenden oder erweiternden Querschnitt halbieren. Der ungeschlitzte Mittelteil 9 jedes zweiten Bleches bildet bei der dargestellten Anordnung im Hüllrohr eine vertikale Scheidewand 8, wobei das der Eintrittsöffnung zunächst liegende Blech nur einseitig geschlitzt ist.

Wenn ein ungefärbter Strom einer viskosen Flüssigkeit, der einen einzigen dunklen Schichtstreifen aufweist, in Pfeilrichtung in die Mischvorrichtung gemäß F i g. 4 eintritt, so findet zunächst eine Aufteilung in zwei Teilströme senkrecht zu den beiden Schichten statt (vgl. F i g. 5, entsprechend dem Querschnitt V-V), wobei der Teilstrom A nach oben und der Teilstrom B nach unten abgelenkt wird. Es findet im weiteren Strömungsverlauf eine Verformung der beiden Teilströme statt, bis diese an der Stelle des Schnittes VI-VI des ersten Leitelementes sich zu jeweils einem quadratischen Strom von halbem Rechtecksquerschnitt verengt haben (vgl. F i g. 6). Diese Teilströme werden dann zu einem neuen Hauptstrom unter erneuter Verformung vereinigt (vgl. F i g. 7, entsprechend dem Schnitt VII-VII von F i g. 4), wobei durch die Überlagerung der beiden Teilströme die Zahl der Schichten verdoppelt worden ist. Dieser Hauptstrom wird dann wiederum in zwei Teilströme aufgeteilt, die in entgegengesetzter Richtung abgelenkt, verformt (vgl. Fig. 8 entsprechend Schnitt VIII-VIII) und überlagert werden, so daß an der Stelle des Schnittes IX-IX von F i g. 4 ein aus vier schwarzen Teilschichten bestehender Hauptstrom vorliegt (vgl. F i g. 9). Durch Einbau einer entsprechenden Anzahl von gebogenen Blechen gemäß F i g. 2 ist es möglich, eine so feine Aufteilung zu erzielen, daß im Hauptstrom schließlich mehr als tausend dunkle Schichten abwechselnd mit hellen Schichten vorliegen.

Die Leitwände 7 bieten dabei den Vorteil, daß eine Rotation der einzelnen Teilströme um die Kanallängsachse vermieden und damit sichergestellt wird, daß sich die einzelnen Flüssigkeitsschichten nicht verzerren bzw. ihre gegenseitige Überlagerung verhindert wird.

Fig. 11 bis 13 verdeutlichen diese Verzerrung in dem Leitelement VII-IX gemäß F i g. 10, wo die Leitwände7 fortgelassen wurden. Fig. 11 entspricht dabei dem Schnitt VII-VII, Fig. 12 dem Schnitt VIII-VIII und Fig. 13 dem Schnitt IX-IX.

Fig. 15 bis 17 zeigen dagegen den Strömungsverlauf im gleichen Leitelement, aber bei Anwesenheit solcher Leitwände7, wobei die Fig. 15 bis 17 den Schnitten VII-VII bzw. VIII-VIII bzw. IX-IX entsprechen. Man sieht, daß die einzelnen Schichten ganz parallel übereinandergelagert sind.

Die erfindungsgemäße Mischvorrichtung eignet sich insbesondere zum Mischen von feinkörnigen Stoffen, von Gasen und von hochviskosen Flüssigkeiten, wie Spinnlösungen, z. B. Viskose.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Mischen strömender Medien mit stillstehenden Leitelementen, denen die Mischkomponenten schichtweise zu einem Hauptstrom vereinigt zugeführt werden und die den Hauptstrom zunächst senkrecht zu den Schichten teilen, sodann die Teilströme im Sinne einer Verringerung der Schichtdicken bei gleichzeitiger Vergrößerung der gegenseitigen Berührungsfläche der Schichten verformen und

schließlich die verformten Teilströme zu einem neuen Hauptstrom gleichen Querschnitts, jedoch vervielfachter Schichtzahl wiedervereinigen, wobei die genannten Vorgänge durch in den Leitelementen angeordnete Kanäle von sich in S Strömungsrichtung entsprechend änderndem Querschnitt bewirkt werden, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingangsquerschnitt der Leitelemente ein Quadrat ist und daß jedes Leitelement (V-VII, VII-IX, IX-XI usw.) zwei Kanäle aufweist, deren Eingangsquerschnitte nebeneinanderliegende, den Eingangsquerschnitt des Leitelementes ausfüllende, gleich große Rechtecke (in V, VII, IX usw.) sind, die sich zunächst zu zwei diagonal gegenüberliegenden Quadraten (in VI, VIII, X usw.) von halbem Rechtecksquerschnitt verengen und schließlich wieder zu nebeneinanderliegenden Rechtecken (in VII, IX, XI usw.) ursprünglicher Größe, jedoch um 90° gedrehter Lage erweitern (F i g. 4 und 10 bis 13).

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in aufeinanderfolgenden Leitelementen (z. B. V-VII und VII-IX) die Querschnitts- und . Lageänderung der Kanäle des zweiten Leitelementes spiegelbildlich zu den Änderungen der Kanäle des ersten Leitelementes erfolgt (Fig. 4).

3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in den sich verengenden und erweiternden Kanalabschnitten Leitwände (7) angeordnet sind, die auf der jeweils konvergierenden oder divergierenden Wand senkrecht stehen und den sich verengenden oder erweiternden Querschnitt halbieren (Fig. 4 und 14 bis 17).

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch ein quadratisches Hüllrohr (6), in welches ein zusammengestecktes System von abwechselnd spiegelbildlich gebogenen Blechen (1) eingeschoben ist, deren ungebogener Grundriß ein Rechteck ist, dessen kurze Seite gleich der Seitenlänge des Hüllrohrquerschnittes ist und dessen Fläche zwei in Längsrichtung verlaufende Mittelschlitze (3 und 4) ungleicher Länge und einen ungeschlitzten Mittelteil (9) aufweist, wobei die Länge des durch den längeren Schlitz (3) entstehenden Lippenpaares (10) gleich der Diagonale (12) der Halbfläche, die Länge des durch den kürzeren Schlitz (4) entstehenden Lippenpaares (11) gleich der Diagonale (13) der Viertelfläche des ungeschlitzten Mittelteiles (9) ist und jeweils zwei hintereinanderliegende Lippen (10 und 11) in derselben Richtung und um einen dem vorgenannten zugehörigen Diagonalenwinkel gegen die Mittellinie entsprechenden Winkel abgebogen sind (F i g. 1 bis 3).

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 358 018.

In Betracht gezogene ältere Patente:
Deutsches Patent Nr. 1138 023.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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