DE1224708B

DE1224708B - Vorrichtung zum Mischen stroemender Medien mit stillstehenden Leitelementen

Info

Publication number: DE1224708B
Application number: DEN19001A
Authority: DE
Inventors: Robert Sluijters
Original assignee: Onderzoekings Instituut Research
Current assignee: Onderzoekings Instituut Research
Priority date: 1959-10-13
Filing date: 1960-10-04
Publication date: 1966-09-15
Also published as: US3182965A; NL109918C; US3206170A; CH401926A; DE1178404B; LU41505A1; DK114544B; NL263534A; NL244295A; LU39253A1; DE1236479B; NL111082C; CH385800A; GB1005587A; GB886475A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

BOIf

Deutsche Kl.: 12 e - 4/01

Nummer: 1224 708

Aktenzeichen: N19001III/12 e

Anmeldetag: 4. Oktober 1960

Auslegetag: 15. September 1966

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Mischen strömender Medien mit stillstehenden Leitelementen, denen die Mischkomponenten zu einem Hauptstrom vereinigt zugeführt werden, die den Hauptstrom zunächst in mindestens zwei Teilströme aufteilen und diese in anderer geometrischer Anordnung zu einem neuen Hauptstrom gleichen Querschnittes vereinigen, insbesondere mit Leitelementen, deren Kanäle zwei nebeneinanderliegende, gleich große Eingangsquerschnitte in Form von Rechtecken aufweisen, die den Eingangsquerschnitt des Leitelementes ausfüllen, wobei die Kanäle sich zunächst zu zwei diagonal gegenüberliegenden Quadraten von halbem Rechteckquerschnitt verengen und schließlich wieder zu nebeneinanderliegender Größe, jedoch um 90° gedrehter Lage erweitern, nach Patent 1 178 404.

Mischvorrichtungen dieser Art besitzen den Vorteil, daß eine intensive Mischung von Flüssigkeiten bis zu jedem gewünschten Feinheitsgrad erreicht werden kann, ohne daß es notwendig ist, bewegte Mechanismen zu verwenden. Ein weiterer Vorteil dieser Mischvorrichtungen besteht darin, daß sie aus identischen Einzelelementen durch Aneinanderreihen derselben zusammengesetzt werden können. Die Intensität der Mischung kann durch Veränderung der Zahl dieser Elemente variiert werden.

Diese Mischvorrichtungen besitzen aber auch Nachteile. So ist es z. B. infolge des Zusammenbaues der Mischvorrichtungen aus lose zusammengesteckten Leitelementen schwierig, Verlustströmungen (Leckverluste) innerhalb des Mischers selbst zu vermeiden. Unter anderem hat das zur Folge, daß Teile der zu mischenden Flüssigkeiten nicht den vorgeschriebenen Weg durch die Kanäle zurücklegen, wodurch schlecht gemischte Abschnitte in dem fertiggemischten Strom auftreten. Es ist auch möglich, daß solche Verlustströmungen vom Inneren der Mischvorrichtung nach außen austreten.

Besondere Mängel können sich durch diese Verlustströmungen ergeben, wenn Flüssigkeiten gemischt werden sollen, deren chemische Beschaffenheit sich im Laufe der Zeit ändert. Dies trifft z. B. dann zu, wenn Viskose gemischt wird. Wenn die Verlustströmungen schneller sind als die Mischströme, ergeben sich Flüssigkeitsschichten mit geringerer Reife. Zumeist sind jedoch die Verlustströme wesentlich langsamer als die durch die Kanäle fließenden Mischströme, was zur Folge hat, daß in der fertiggemischten Flüssigkeit Abschnitte mit stark gealterter Flüssigkeit oder sogar Gerinnsel auftreten. Insbesondere diese Gerinnsel stellen eine sehr störende Folgeerscheinung dar.

Vorrichtung zum Mischen strömender Medien
mit stillstehenden Leitelementen

Zusatz zum Patent: 1178 404

Anmelder:

N. V. Onderzoekingsinstituut Research, Arnhem

(Niederlande)

Vertreter:

Dr. E. Jung, Patentanwalt,

München 23, Siegesstr. 26

Als Erfinder benannt:

Robert Sluijters, Arnhem (Niederlande)

Beanspruchte Priorität:

Niederlande vom 13. Oktober 1959 (244 295) -

Es wurden schon große Anstrengungen gemacht, um eine befriedigende Abdichtung zwischen den Leitelementen zu erzielen. So wurde versucht, das Austreten von Verlustströmungen längs der Elemente dadurch zu verhindern, daß diese zwischen Schichten aus elastischem Material eingeschlossen werden, die gegen die Leitelemente abgedichtet sind. Abgesehen davon, daß dies eine sehr komplizierte Bauweise ergibt, zeigt es sich, daß immer noch Leckverluste gegen die Außenseite oder längs der Leitelemente und insbesondere zwischen deren Trennflächen auftreten.

Alle diese Übelstände werden nun durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Mischvorrichtung vermieden. Es wird hierbei eine absolute Abdichtung im Inneren der Mischvorrichtung gegen Verlustströmungen erzielt, ohne daß aufwendige Konstruktionen oder große Abdichtungskräfte erforderlich sind.

Die Erfindung besteht im wesentlichen darin, daß die Leitelemente aus elastischem Werkstoff, vorzugsweise Gummi, gefertigt und gleitbar in ein Gehäuserohr eingeschoben sind, dessen axiale Länge kürzer ist als die Gesamtlänge der Leitelemente, und daß die Leitelemente durch Zusammendrücken in axialer Richtung im Gehäuserohr fixiert sind.

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Bei dieser Ausbildung ist es nicht notwendig, die auch da ist es nicht erforderlich, daß sie eine genau

Gehäusewände gegen die Leitelemente abzudichten. ebene Fläche darstellen.

Ein Zusammendrücken der elastischen Leitelemente Dies ist darauf zurückzuführen, daß die vorsprinhat nämlich zur Folge, daß sie gegeneinander ab- genden Randleisten bei geringerem Anpreßdruck gedichtet werden und daß sie sich mit ihrem Außen- 5 stärker deformiert und fester aneinandergepreßt mantel absolut flüssigkeitsdicht an die Gehäusewan- werden, als dies der Fall ist, wenn die ganzen Stirndung anpressen. . flächen aneinanderliegen. Durch Anordnung der

Dabei wird die Abdichtung um so besser, je höher Randleisten um die Kanalmündungen können auch

der in den Kanälen herrschende Flüssigkeitsdruck ist. in den Kanälen innerhalb der Mischvorrichtung tote

Dies ist auf die Tatsache zurückzuführen, daß infolge io Winkel vermieden werden.

des erhöhten Flüssigkeitsdruckes die Berührungs- Um die Elemente gemäß der Erfindung in die richflächen der Leitelemente noch fester aneinander- tige Lage zueinander zu bringen, sind deren Stirngepreßt werden, flächen vorzugsweise mit Zapfen und korrespondie-

Der Zusammenbau der Mischvorrichtung ist sehr renden Ausnehmungen versehen,

leicht durchzuführen, da die Leitelemente gleitbar in 15 Es hat sich jedoch in einigen Fällen gezeigt, daß

das Gehäuse passen, wenn sie nicht zusammen- auch bei nicht genauer Übereinstimmung der Lage

gedrückt sind, und daher einfach eines nach dem der einzelnen Elemente die Zapfen eines Elementes

anderen eingeschoben werden können. in die Ausnehmung des anderen Elementes eintreten.

Obwohl verschiedene elastische Materialien zur Dies ist deshalb möglich, weil die Elemente aus wei-

Herstellung der Leitelemente gemäß der Erfindung 20 chem elastischem Material bestehen und sich die Zap-

brauchbar sind, hat es sich gezeigt, daß ein elastisches fen und die Ausnehmungen so stark deformieren

Material mit einer sehr geringen Volumenausdehnung, können, daß sie trotzdem ineinandergreifen. Dies ist

wie Gummi, besonders geeignet ist. unter Umständen verbunden mit unebenen Über-

Es wurde gefunden, daß die aus einem solchen gangen zwischen den Elementen oder auch mit einer elastischen Material hergestellten Leitelemente eine 25 teilweisen Überlappung der vorspringenden Randhinreichende Dichtung schon bei geringeren Anpreß- leisten. Wenn letzteres eintritt, können zwischen den kräften ergeben, als dies bei Leitelementen der Fall Leitelementen große tote Winkel entstehen, in denen ist, die aus anderen elastischen Materialien bestehen. sich Flüssigkeit ansammelt.

Eine Erklärung hierfür kann möglicherweise darin Dieser Nachteil kann nicht eintreten, wenn die gesehen werden, daß die zusammengepreßten EIe- 30 Leitelemente mit in Längsrichtung verlaufenden mente sich unter dem Einfluß des Flüssigkeitsdruckes V-förmigen Nuten an einer oder mehreren Stellen in den Kanälen nur schwer noch weiter deformieren ihres Außenmantels ausgebildet sind, in welche runde, können und deshalb den Flüssigkeitsdruck so weiter- über die ganze Länge des Gehäuses reichende Fühleiten, als wenn das elastische Material selbst eine rungsstangen eingelegt werden, welche die Leit-Flüssigkeit wäre. Infolgedessen kann die Flüssigkeit 35 elemente im Bereich der Nut elastisch deformieren, keine Leckspalten zwischen den Leitelementen her- Wenn die Leitelemente längs dieser Stangen in das vorrufen. Die Mischvorrichtung kann deshalb eine Gehäuse eingeführt werden, ist eine unrichtige gegenleichtere Bauweise aufweisen, da auf die Leitelemente seitige Lage der Elemente unmöglich. Wegen der nur eine geringe Druckkraft ausgeübt werden muß. geringen elastischen Deformation in den Nuten

Der Außenmantel der Leitelemente und das Ge- 40 können die Elemente nur in der richtigen Lage längs häuserohr können verschiedene Querschnittsformen der Führungsstangen eingeschoben werden,
haben. Der Querschnitt kann je nach dem Verlauf In der Zeichnung ist der Gegenstand der Erfindung oder der Gestalt der Kanäle viereckig oder rechteckig an Hand beispielsweiser Ausführungsformen schemasein. Gemäß der Erfindung wird es jedoch vor- tisch veranschaulicht.

gezogen, dem Außenmantel der Leitelemente und ⁴⁵ Fig. 1 ist ein Längsschnitt durch die Mischvor-

dem Gehäuserohr die Form eines Kreiszylinders zu richtung ohne Leitelemente,

verleihen. Infolge der Kreisgestalt des äußeren Man- F i g. 2 zeigt den Stirnflansch der Mischvorrichtung

tels kann das Leitelement unter der Einwirkung der längs der Linie II-II der F i g. 1,

Anpreßkräfte nach allen Richtungen expandieren und Fig. 3 ist eine Stirnansicht eines Leitelementes,

sich daher gleichmäßiger an die Innenwandung des 5o F i g. 4 ist ein Längsschnitt und

Gehäuses anlegen. F i g. 5 eine Rückansicht des gleichen Elementes.

Das Gehäuse kann in diesem Fall aus handeis- In Fig. 1 ist das die Form eines zylindrischen

üblichen Präzisionsrohren hergestellt werden, wobei Rohres aufweisende Gehäuse mit 6 bezeichnet, an

die Durchmesser des Rohres und des Außenmantels dessen beiden Enden Flansche 34, 35 angeschweißt

ohne Schwierigkeiten im voraus so gewählt werden 55 sind. In jedem der Flansche 34 und 35 sind in glei-

können, daß die gewünschte Abdichtung und die chen gegenseitigen Abständen und auf dem gleichen

genaue Anlage am Rohr schon bei einer geringen Teilkreis acht Löcher vorgesehen, die abwechselnd

Anpreßkraft erreicht wird. Es wurde außerdem ge- glatte Bohrungen 36 und Gewindebohrungen 37 sind,

runden, daß die Leitelemente formfester sind, wenn An den Flanschen 34, 35. sind mit Paßkanten die

der Außenmantel die Form eines Kreiszylinders be- 60 Endflansche 26, 27 befestigt, die mit mehreren

sitzt. Löchern 28, 29 versehen sind, welche beim Zusam-

Obwohl die Abdichtung zwischen den Leitelemen- menbau mit den Löchern 36,37 fluchten. Die Löcher ten auch möglich ist, wenn deren Stirnflächen eben 28 sind kegelig angesenkt, so daß die Endflansche sind, wurde gefunden, daß es vorteilhaft ist, gemäß 26, 27 mittels Schrauben 30 mit versenktem Kopf der Erfindung an den Stirnflächen rund um die 65 gegen die Flansche 34, 35 gedrückt werden können. Kanahnündungen vorspringende Randleisten vorzu- Die Endflansche 26, 27 haben eine mittlere Durchsehen. In diesem Fall müssen nur diese Randleisten trittsöffnung 31, die kleiner ist als die lichte Weite des eben sein, um eine gute Abdichtung zu erreichen, und Flansches 35. Dies ermöglicht das Einspannen

von mehreren Leitelementen zwischen den Endflanschen 26, 27.

In F i g. 2 ist der Endflansch 26 in Ansicht nach der Linie II-II der F i g. 1 dargestellt.

Innerhalb des Endflansches ändert sich der Querschnitt der zentralen Durchtrittsöffnung vom Viereck zu einem Kreis, wobei der Kreisquerschnitt gegen die Mitte der Mischvorrichtung gerichtet ist. Die glatten Bohrungen 36,29 dienen zur Befestigung der Mischvorrichtung zwischen (nicht dargestellten) Zufiihrungs- und Abführungsleitungen. Diese Leitungen sind zu diesem Zweck ebenfalls mit Flanschen versehen, die Bohrungen aufweisen, welche mit den Bohrungen 36 und 29 korrespondieren. Die lichten Weiten dieser Leitungen entsprechen dem kreisförmigen Querschnitt der Durchtrittsöffnung.

Die Endflansche 26,27 sind auch mit zwei großen Blindlöchern 32 und mit zwei kleinen Blindlöchern 33 versehen. In den korrespondierenden Blindlöchern 33 der Endflansche 26 und 27 sitzen zwei Stangen 14, die im Gehäuserohr 6 in Richtung der Rohrachse und in der Nähe der Innenwandung des Rohres einander gegenüberliegen. Im Inneren des Gehäuserohres 6 sind achtzehn (nicht dargestellte) Leitelemente untergebracht. Von diesen sind neun Elemente so ausgebildet wie das in den F i g. 3, 4 und 5 dargestellte Element 5. Die neun übrigen Elemente sind in bezug auf einen Längsschnitt symmetrisch hierzu ausgebildet. Die Anordnung der Elemente im Rohr ist so getroffen, daß die zwei Elementtypen miteinander alternieren.

Aus den F i g. 3, 4 und 5 ist ersichtlich, daß die LeitelementeS im wesentlichen aus zylindrischen Blöcken bestehen, die je zwei Kanäle 15,16 aufweisen, welche sich zunächst in der gleichen Richtung, jedoch in entgegengesetztem Sinn verengen und sich dann in der Querrichtung, wiederum in der gleichen Richtung, jedoch im entgegengesetzten Sinn, erweitern.

Der Außendurchmesser der Leitelemente 5 ist etwas kleiner als die lichte Weite des Gehäuserohres 6, so daß die Elemente im Rohr gleiten können. Im Außenmantel der Leitelemente 5 sind zwei V-förmige Längsrillen 17,18 einander diametral gegenüberliegend vorgesehen. Diese Nuten haben eine solche Form, daß das Material in geringem Ausmaß elastisch deformiert werden muß, damit die Leitelemente 5 längs der Innenwandung des Rohres 6 auf die Stangen 14 aufgeschoben werden können.

An den Stirnflächen der Leitelemente 5 sind vorspringende Randleisten 19, 20 rund um die Kanalmündungen 15,16 angeordnet, längs welcher die benachbarten Leitelemente 5 aneinander anliegen und dadurch gegeneinander abgedichtet werden. Die zwei äußersten Leitelemente liegen mit ihren vorspringenden Randleisten 19, 20 am viereckigen Rand 21 des Durchlasses 31 in den Endflanschen 26, 27 an.

Jedes Leitelement 5 besitzt außerdem zwei Zapfen 22, 23 an einer Stirnfläche und zwei Ausnehmungen 24, 25 an der anderen Stirnfläche, die den Zapfen gegenüberliegen. Mit Hilfe dieser Zapfen und Ausnehmungen werden die benachbarten Leitelemente im Inneren des Rohres in der richtigen Lage fixiert. Die Zapfen 22 und 23 des äußersten rechten Elementes im Rohr 6 rasten in den zwei Löchern 32 des Endflansches ein.

Das Material der Elemente ist Naturkautschuk mit einer Härte von 65 bis 70 Shore. Dieses Material ist gegen kaustische Alkalien widerstandsfähig. Wenn saure Substanzen gemischt werden sollen, kann ein säurefester synthetischer Gummi gewählt werden.

Die Länge der Mischvorrichtung zwischen den Kanten 21 der Endflansche 26, 27 ist etwas geringer als die Gesamtlänge der aneinandergereihten Leitelemente 5, gemessen zwischen den äußersten vorspringenden Randleisten 19, 20. Beim Zusammenbau des Mischers werden deshalb die Leitelemente in

ίο axialer Richtung durch Anziehen der Schrauben 30 zusammengedrückt, wobei die Endflansche 26,27 gegen die Flansche 34, 35 gezogen werden. Beim Zusammendrücken werden die Leitelemente gleichzeitig in radialer Richtung dichtend an die Innenwand des Gehäuses 6 gepreßt. Auf diese Weise wird sowohl zwischen den Leitelementen selbst als auch zwischen diesen und der Gehäusewand eine besonders gute Abdichtung erreicht.

Die erfindungsgemäße Mischvorrichtung ist besonders wirkungsvoll beim Mischen von hochviskosen Flüssigkeiten, wie z. B. Viskose. Es sind natürlich verschiedene Abänderungen der beschriebenen Ausführungsform innerhalb des Rahmens der Erfindung möglich. Verschiedene Abmessungen können von der beschriebenen Ausführungsform abweichen. Das Verhältnis zwischen Länge und Durchmesser der Mischvorrichtung kann innerhalb weiter Grenzen ebenso verändert werden wie die Zahl der Leitelemente. Auf diese Weise kann jeder Feinheitsgrad der Mischung erhalten werden.

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Mischen strömender Medien mit stillstehenden Leitelementen, denen die Mischkomponenten zu einem Hauptstrom vereinigt zugeführt werden, die den Hauptstrom zunächst in mindestens zwei Teilströme aufteilen und diese in anderer geometrischer Anordnung zu einem neuen Hauptstrom gleichen Querschnittes vereinigen, insbesondere mit Leitelementen, deren Kanäle zwei nebeneinanderliegende, gleich große Eingangsquerschnitte in Form von Rechtecken aufweisen, die den Eingangsquerschnitt des Leitelementes ausfüllen, wobei die Kanäle sich zunächst zu zwei diagonal gegenüberliegenden Quadraten von halbem Rechteckquerschnitt verengen und schließlich wieder zu nebeneinanderliegender Größe, jedoch um 90° gedrehter Lage erweitern, nach Patent 1178404, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitelemente aus elastischem Werkstoff, vorzugsweise Gummi, gefertigt und gleitbar in ein Gehäuserohr (6) eingeschoben sind, dessen axiale Länge kürzer ist als die Gesamtlänge der Leitelemente (5), und daß die Leitelemente durch Zusammendrücken in axialer Richtung im Gehäuserohr (6) fixiert sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl der Außenmantel der Leitelemente (5) als auch das Gehäuserohr (6) die

6c Form eines Kreiszylinders aufweist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitelemente an ihren Stirnfläche rand um die Kanalmündungen (15,16) mit vorspringenden Randleisten (19,20) versehen sind.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitelemente an ihren Stirnflächen mit Zapfen (22,

23) und korrespondierenden Ausnehmungen (24, 25) versehen sind.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitelemente an einer oder an mehreren Stellen ihres Außenmantels mit in Längsrichtung verlaufenden V-förmigen Nuten (17,18) versehen sind, und

daß runde Führungsstangen (14) über die ganze Länge des Gehäuserohres (6) in diese Nuten eingelegt sind und die Leitelemente im Bereich der Nuten deformieren.

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

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

609 660/360 9.66 © Bundesdruckerei Berlin