DE2823604C2

DE2823604C2 - Strahlmischer

Info

Publication number: DE2823604C2
Application number: DE2823604A
Authority: DE
Inventors: Avrom Ringle Webster Groves Mo. Handleman
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1977-05-31
Filing date: 1978-05-30
Publication date: 1985-05-23
Also published as: GB1604326A; DE2823604A1; NL7805843A; FR2392712B1; US4186772A; NL188931C; AU521769B2; CA1100481A; FR2392712A1; DE2857923A1; NL188931B; SE438272B; JPS53148765A; BE867513A; AU3644178A; DE2857922A1; SE7805697L; JPS5731443B2

Description

Die Erfindung betrifft einen Strahlmischer der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art.

Solche Strahlmischer dienen zum kontinuierlichen Vermischen der unter Druck stehenden ersten Komponente (z. B. eine Flüssigkeit oder ein Gas) mit der mittels Druck transportierbaren zweiten Komponente (z. B. ein Pulver, Teilchenmaterial oder ebenfalls eine Flüssigkeit oder ein Gas), um eine Dispersion, eine Aufschlämmung oder eine Lösung herzustellen.

In gewissen Fällen, wie beispielsweise bei der Verwendung von Feuerhemmstoffen zum Bekämpfen von Waldbränden, ist es oft erforderlich, tausende Kilogramm pulverförmiger! Feuerhemmstoffes schnell abzugeben und in richtigem Verhältnis mit Wasser zu einer Aufschlämmung oder einer Lösung zum Bekämpfen des Feuers zu vermischen. In solchen Fällen ist es wichtig, daß der Strahlmischer im Betrieb nicht verstopft

Bei einem bekannten Strahlmischer der eingangs genannten Art (GB-PS 5 21 614) treten im Be'jieb beträchtliche Strömungsverluste und daher eine Verstopfungsgefahr auf, da die unter Druck stehende erste Komponente (in diesem Fall flüssiger Brennstoff) nicht mit der erforderlichen hohen Geschwindigkeit auf die mittels Druck transportierbare zweite Komponente (in diesem Fall Kohlepulver) auftreffen kann, um sie ohne Klumpenbildung miteinander zu vermischen und weiterzubefördem. Durch eine Klumpenbildung wird der Strahlmischer aber verstopft In diesem Fall muß dann der Strahlmischer zerlegt, gereinigt und anschließend wieder zusammengebaut werden. Das ist bei dem bekannten Strahlmischer relativ schwierig, weil dessen verschiedene Bestandteile nicht einfach und schnell aus- und wieder eingebaut werden können, und macht diesen deshalb zur Brandbekämpfung ungeeignet Der bekannte Strahlmischer könnte auch nicht zum Vermischen von Schleifpulvern benutzt werden, weil diese in ihm einen zerstörenden Verschleiß hervorrufen würden. Es wäre auch nicht auf einfache Weise möglich, den Düsenspalt nachzustellen, um einen solchen Verschleiß zu kompensieren und den Strahlmischer an unterschiedliche Durchflußgeschwindigkeiten anzupassen.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Strahlmischer der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art so zu verbessern, daß eine Klumpenbildung der mittels Druck transportierbaren zweiten Komponente und damit eine Verstopfung vermieden wird, wobei aber auch der Strahlmischer mit wenigen Handgriffen auseinandemehmbar und wieder zusammenbaubar sein soll.

Diese Aufgabe ist durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs Ί angegebenen Merkmale gelöst.

Bei dem Strahlmischer nach der Erfindung trifft die unter Druck stehende erste Komponente ohne nennenswerte SirömungsveriuMe auf die iiiiiiels Druck transportierbare zweite Komponente auf, wodurch die zweite Komponente aus dem Rohr des Strahlmischers herausgesaugt und benetzt wird, bevor es zu einer Klumpenbildung und damit zu einem Verstopfen des Strahlmischers kommen kann. Wesentlich dafür ist, daß das Auslaßende im wesentlichen am Ende der Innenwand des Düsenringes endet und daß der dem Düsenring am nächsten liegende Durchmesser der Innenwand des Aufnahmeteils größer ist als der kleinste Durchmes- ω ser der Innenwand des Düsenringes und der kegelförmige Strahl auf seiner gesamten Länge von der Innenwand des Aufnahmeteils mit radialem Abstand umgeben ist und mit dieser daher nicht in Berührung kommt. Strömungsverluste werden dadurch minimiert, und es ist gewährleistet, daß der kegelförmige Strahl der unter Druck stehenden ersten Komponente auf die mittels Druck transportierbare zweite Komponente mit hoher Geschwindigkeit auftrifft Falls der Strahlmischer trotzdem verstopfen sollte, kann er mit wenigen Handgriffen auseinandergebaut, gereinigt und wieder zusammengebaut werden, da das Rohr, das sich in den Düsenring erstreckt, als von dem Gehäuse getrenntes Teil ausgebildet und aus demselben entfernbar ist Bei dem Strahlmischer nach der Erfindung braucht deshalb lediglich der Aufnahmeteile und dieses Rohr von dem Gehäuse gelöst und entfernt zu werden, um sämtliche wesentlichen Teile des Strahlmischers freizulegen. Durch die axiale Verstellbarkeit des Rohres wird erreicht, daß Abnützungen der Innenwand des Düsenringes und der konischen Fläche des Rohres durch Einstellung des Rohres einfach ausgeglichen werden können. Außerdem können sowohl das Rohr als auch der Düsenring bei starkem Verschleiß einfach ausgetauscht werden. Der Strahlmischer nach der Erfindung eignet sich besonders gut zur kontinuierlichen oder diskontinuierlichen Herstellung von Dispersionen, Lösungen oder Aufschlämmungen aus einem Fluid oder Lösungsmittel als erster Komponente und feinem, körnigem Teilchenmaterial als zweiter Komponente. Außerdem lassen sich ohne weiteres Gase und Flüssigkeiten miteinander vermischen, beispielsweise um eine Flüssigkeit mit Sauerstoff anzureichern. Schließlich ist es bei dem Strahlmischer nach der Erfindung nicht erforderlich, daß der Vorrat der mittels Druck transportierbaren zweiten Komponente oberhalb des Strahlmischers angeordnet ist, weil der Strahlmischer nach der Erfindung eine so hohe Saugleistung hat, daß er von einer Schwerkraft- oder Gefällezufuhr der zweiten Komponente unabhängig ist

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung bilden den Gegenstand der Unteransprüche.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 eine auseinandergezogene perspektivische Darstellung des Strahlmischers nach der Erfindung,

F i g. 2 eine Längsschnittansicht des Strahlmischers und

Fig.3 eine vergrößerte Querschnittansicht eines Teils des Strahlmischers.

Ein Strahlmischer, der in seiner Gesamtheit mit 1 bezeichnet ist, hat ein Gehäuse 3 mit einem ersten Einlaß 5, der mit einer Quelle einer unter Druck stehenden ersten Komponente (z. B. einer Flüssigkeitsleitung oder -pumpe) verbunden wird, und einen zweiten Einlaß 7 hat, dtr mit einem Vorrat einer mittels Druck transportierbaren zweiten Komponente verbunden wird. Der Einlaß 7 ist hier über eine Leitung (Schlauch) 37 mit der Abgabeöffnung eines Behälters verbunden. Der nicht dargestellte Behälter wird beim Transportieren und Lagern von pulverförmigem, feinkörnigem Teilchenmaterial oder anderem fließfähigen oder fluidisierbaren Material, wie beispielsweise pulverförmigen Feuerhemmstoffen, Farbpigmenten, Zement, Bohrschmant, Diatomeenerde, Talk, Kalk usw. benutzt. Es ist häufig erforderlich, das pulverförmige Material aus dem Behälter mit einem Lösungsmittel zu vermischen, um eine Dispersion, eine Aufschlämmung oder eine Lösung herzustellen, wofür der hier beschriebene Strahlmischer 1 benutzt wird. Der Strahlmischer kann aber auch benutzt werden, um flüssige und gasförmige Komponenten zu vermischen.

Das Gehäuse 3 des Strahlmischers ist aus rostfreiem Stahl hergestellt und enthält gemäß den F i g. 1 und 2 eine Kammer 9, die einen ersten Strömungskanal bildet und mit dem Einlaß 5 in Verbindung steht. Eine Hülse 11 steht von dem Gehäuse 3 nach außen vor. Die Hülse 11

könnte sich auch nach innen in das Gehäuse 3 erstrekken. Das Gehäuse 3 ist zwar insgesamt in Form eines 90°-Rohrknies dargestellt, könnte jedoch auch eine andere Form haben. Der Einlaß 7 weist gemäß den F i g. 1 und 2 ein Rohr 13 auf, dessen Durchmesser etwas kleiner ist als der der Bohrung der HUlse 11. Das Rohr 13 ist in die Hülse 11 so einführbar, daß es sich durch die Kammer 9 erstreckt, wobei die unter Druck stehende erste Komponente die Kammer 9 füllt und das Rohr 13 umgibt. Ein Aufnahmeteil, welcher in seiner Gesamtheit mit 15 bezeichnet ist, ist an dem Gehäuse 3 lösbar befestigt. Das Innere Aufnahmeteil 15 bildet als zweiten Strömungskanal eine Mischkammer 17, in welcher die erste Komponente und die zweite Komponente vermischt werden. Ein flacher Düsenring 19 ist innerhalb des Gehäuses 3 zwischen der Kammer 9 und der Mischkammer 17 angeordnet und hat eine zentrale Düsenöffnung 21, die das Auslaßende des Rohres 13 aufnimmt. Die Düsenöffnung 21 ist im Durchmesser etwas größer als der Außendurchmesser des Auslaßendes des Rohres 13, und letzteres ist innerhalb der Düsenöffnung 21 mitlig angeordnet, um dadurch einen ringförmigen Düsenspalt N zu begrenzen, durch den hindurch die unter Druck stehende erste Komponente aus der Kammer 9 mit hoher Geschwindigkeit in den Aufnahmeteii 15 abgegeben wird. Die erste Komponente wird als ein konzentrischer, kegelförmiger hohler Strahl / abgegeben und erzeugt innerhalb der Mischkammer 17 ein Vakuum. Das Vakuum steht mit dem Auslaßende des Rohres 13 in Verbindung und saugt daher die zweite Komponente zwangsläufig in die Mischkammer 17.

Gemäß Fi g. 3 hat das Rohr 13 eine konische äußere Fläche 23 an seinem Auslaßende, wobei der Konuswinkel Φ dieser Fläche gegen die Längsmittellinie des Rohres zwischen etwa 1° und 30° und vorzugsweise zwischen etwa 5° und 15° liegt. Der Düsenring 19 hat eine konische Innenwand 25, die seine Düsenöffnung 21 begrenzt Der Durchmesser der Düsenöffnung 21 und die Länge der Innenwand 25 in der Richtung der durch den Düsenspalt N hindurchgehenden Strömung sind abhängig von den gewünschten Durchströmungsbedingungen des Düsenspaltes N. Ähnlich ist die Durchflußgeschwindigkeit in dem DUsenspalt N eine Funktion des Druckes innerhalb der Kammer 9 und der Mischkammer 17 und des Durchflußquerschnittes des Düsenspalts N. Letzterer ist die Querschnittsfläche der Breite G zwischen der konischen Fläche 23 des Rohres 13 und der konischen Innenwand 25. Das durch den von dem Düsenspalt in die Mischkammer 17 abgegebenen Strahl erzeugte Vakuum ist teilweise von der Geschwindigkeit des Strahls abhängig.

Der Strahlmischer 1 ist besonders gut zum wirksamen Beschleunigen der aus der Kammer 9 in die Mischkammer 17 gehenden ersten Komponente geeignet, wofür es wenigstens zwei wichtige Möglichkeiten gibt Erstens ist die Querschnittsfläche der Kammer 9 in bezug auf die Querschnittsfläche des Düsenspalts N ziemlich groß. Das gestattet der ersten Komponente mit einer Geschwindigkeit durch die Kammer 9 zu strömen, die viel langsamer ist als diejenige, mit der sie durch den Düsenspalt strömt, so daß ein kleiner oder kein Energieverlust durch den Strom der ersten Komponente durch die Kammer 9 verursacht wird. Die Länge L des Düsenspalts N in der Richtung, in der er durchströmt wird, ist relativ klein. Das gestattet, die erste Komponente fast augenblicklich und auf einer kurzen Strecke auf ihre Abgabegeschwindigkeit zu beschleunigen und somit die Strömungsverluste zu minimieren, während sie durch den Düsenspalt strömt und mit hoher Lineargeschwindigkeit aus diesem abgegeben wird. In einem Extremfall kann die Innenwand 25 eine scharfe Messerschneide sein, die eine extrem kurze effektive Länge L (z. B. wenige hundertstel Millimeter) in der Richtung der Durchströmung des Düsenspalts N hat. In anderen Fällen kann die Innenwand 25 für Zwecke, die sich aus den folgenden Darlegungen ergeben, eine größere Länge L haben. Es ist zu erkennen, daß, wenn die Düsenspaltlänge L größer wird, die Scherung (und der damit verbundene Energieverlust) in dem Düsenspalt größer wird. Die Scherung ist bei schmaleren Düsenspalten selbstverständlich größer. Es hat sich gezeigt, daß unter den meisten Betriebsbedingungen der Durchmesser D1 des

is Auslaßendes des Rohres 13 dem Durchmesser der Leitung 37 nahekommen sollte, was im folgenden noch näher erläutert ist. Beispielsweise beträgt bei Strahlmischern durch die etwa 1893 l/min an erster Komponente (z. B. Wasser) hindurchgehen, der Durchmesser D1 etwa 61 mm und der Durchmesser der Leitung 37 etwa 60 mm. Die Düsenspaltbreite G ist so bemessen, daß sie Durchflußgeschwindigkeiten bei Druckabfällen an dem Düsenspalt (z. B. 2,1 -13,8 bar Überdruck) gestattet, um die erste Komponente ausreichend zu beschleunigen, damit ein gewünschtes Arbeitsvakuum erzeugt wird.

Es ist außerdem festgestellt worden, daß das Verhältnis der Düsenspaltlänge L zu der Düsenspaltbreite G (d. h. L/G) vorzugsweise in einem Bereich von 0,001 für eine Messerschneiden-Innenwand 25 liegen und bis etwa 10 für eine Innenwand 25, die insgesamt parallel zu der konischen Fläche 23 an dem Rohr 13 ist betragen sollte. Die Fläche 23 und die Trennwand 25 sind zwar parallel, um sicherzustellen, daß der kegelförmige Strahl /gut begrenzt und in einem konvergierenden Kegel, der insgesamt parallel zu den konischen Flächen 23 ist, in die Mischkammer 17 geleitet wird, es ist jedoch nicht wesentlich, daß diese Parallelität vorhanden ist

Gemäß den F i g. 2 und 3 hat der Aufnahmeteil 15 eine Leitung 26 mit konstantem Durchmesser, wobei ein Übergangsabschnitt 27 zwischen dem Düsenring 19 und der Leitung 26 angeordnet ist. Der Durchmesser D 3 des Übergangsabschnittes 27 ist beträchtlich größer als der Durchmesser D 2 der Düsenöffnung 21.

Die dritte Maßnahme, aufgrund der der Strahlmischer Energieverluste minimiert, besteht darin, daß die Innenwand des Übergangsabschnittes 27 zwischen dem Düsenspalt N und der Leitung 26 keine Berührung mit dem kegelförmigen Strahl / (mit strichpunktierten Linien in F i g. 3 dargestellt) hat, wenn der Strahl aus dem Düsenspalt austritt und in der Mischkammer 17 konvergiert Das gewährleistet daß Reibungsverluste an den Mischkammerwänden minimiert werden, wenn der Strahl mit hohen Geschwindigkeiten in die Mischkammer 17 eintritt Weiter ist der Durchmesser des Übergangsabschnittes 27 an jedem Punkt längs desselben größer als der Durchmesser des kegelförmigen Strahls, damit die Wände des Übergangsabschnittes keine Berührung mit dem Strahl haben. Die Querschnittsfläche der Leitung 26 stromabwärts der Mischkammer 17 ist etwa gleich dem 3- bis 7fachen der Querschnittsfläche des Düsenspalts N.

Im Betrieb konvergiert der Strahl /um den Strom der zweiten Komponente, die von dem Rohr 13 in die Mischkammer 17 abgegeben wird, wodurch das Vermisehen der beiden Komponenten eingeleitet wird, die sich mit hoher Geschwindigkeit durch die Mischkammer 17 (d. h. durch das Innere des Übergangsabschnittes 27 und der Leitung 26) bewegen, so daß ein relativ hohes

Vakuum aufrechterhalten wird. Wenn die beiden Komponenten in die Leitung 26 eintreten, wird das Mischen noch weiter verstärkt, und das Mischen geht im wesentlichen auf der Länge der Leitung 26 weiter.

Als ein Beispiel für die Leistungsfähigkeit des Strahlmischers 1 bei der Impulsübertragung von dem Strahl der ersten Komponente auf die zweite Komponente innerhalb der Mischkammer 17 sei angegeben, daß ein Strahlmischer, der so bemessen ist, daß er einen Druckabfall von 2,8 bar an dem Düsenspalt hat, ein Teilvakuum innerhalb der Mischkammer 17 und innerhalb des Rohres 13 erzeugt, für das aufgrund von Messungen festgestellt worden ist, daß es 710mbar übersteigt, wenn das Rohr 13 geschlossen ist, und mehr als 610 mbar, wenn die zweite Komponente strömt. Dieses hohe Vakuum saugt zwangsläufig die zweite Komponente aus dem oben beschriebenen Behälter mit hoher Strömungsgeschwindigkeit heraus. Beispielsweise werden durch einen Strahlmischer, der so dimensioniert ist, daß durch ihn 1892 l/min bei einem Überdruck von 2,1 bar hindurchgepumpt werden, etwa 450 kg einer pulverförmigen zweiten Komponente, wie beispielsweise Barit, in etwa 1 min hindurchgesaugt

Die konische Fläche 23 und die Innenwand 25 des Rohres 13 bzw. des Düsenringes 19 können gehärtet (z. B. karburiert oder nitriert) werden, um eine harte verschleißfeste Fläche zu schaffen, die dem Abrieb durch die beiden Komponenten, die mit hohen Geschwindigkeiten hindurchströmen, widersteht

Das Rohr 13 erstreckt sich, wie oben erwähnt durch die Hülse 11 hindurch in das Gehäuse 3 und hat einen Innendurchmesser, der etwas größer ist als der Außendurchmesser des Rohres 13. Letzteres hat eine oder mehrere Umfangsnuten 28 zur Aufnahme einer O-Ringdichtung 29, die das Rohr 13 relativ zu der Bohrung der Hülse abdichtet, wenn ersteres axial in letzteres eingeführt ist Aufgrund dieser Dichtung kann das Rohr 13 axial in die Hülse hinein- und aus der Hülse herausbewegt werden, wobei die Dichtung aufrechterhalten wird. Gemäß Fig.2 ist die Hülse 11 koaxial zu der Düsenöffnung 21 in dem Düsenring 19 und zu dem Aufnahmeteil 15. Das Rohr 13 wird in das Gehäuse 3 über die Hülse 11 und durch die Kammer 9 so eingeführt, daß das Auslaßende des Rohres insgesamt koplanar zu dem stromabwärtigen Ende der Innenwand 25 und koaxial zu der Düsenöffnung 21 ist so daß der Düsenspalt N um das gesamte Rohr 13 herum eine gleichmäßige Breite C hat und die erste Komponente in der Kammer 9 das Rohr 13 umgibt Mehrere Befestigungsschrauben 31 sind in die Hülse U und gegen die Außenfläche des Rohres 13 geschraubt V/enn alle Befestigungsschrauben 31 an der Außenfläche des Rohres 13 anliegen, ist das Rohr in seiner Lage in bezug auf die Hülse U axial festgehalten. Durch Hinein- und Herausschrauben der Befestigungsschrauben 31 kann das Ende des Rohres 13 leicht in bezug auf die Innenwand 25 eingestellt und in seiner Lage festgehalten werden, wenn das Rohr der Düsenöffnung 21 richtig zentriert ist, das heißt wenn der Düsenspalt N eine gleichmäßige Breite G um das Auslaßende des Rohres 13 herum hat Wenn die konische Fläche 23 des Rohres 13 derart verschlissen ist, daß dadurch die Strömungsgeometrie in dem Strahlmischer 1 beeinflußt wird, können die Befestigungsschrauben 31 gelockert und das Rohr 13 leicht entfernt werden, was ermöglicht, die konische Fläche 23 an dem Rohr nachzuarbeiten oder das Rohr weiter in das Gehäuse hineinzubewegen, um den Verschleiß des Rohres und/oder den Verschleiß der Innenwand 25 auszugleichen. Da die Befestigungsschrauben 31 in der Hülse 11 entfernt von dem Düsenring 19 und der Kammer 9 angeordnet sind, strömt die erste Komponente durch die Kammer 9 und die Düsenöffnung 21 hindurch, ohne auf irgendeinen von den Befestigungsschrauben herrührenden Widerstand zu stoßen. In der hier beschriebenen Ausführungsform ist die Düsenöffnung in dem Strahlmischer 1 ein ununterbrochener Ringspalt um das Rohr 13 herum ohne Stützen, Strömungsteiler oder andere Drosselstellen, die die hindurchgehende Strömung blockieren oder anderweitig behindern würden. Auf diese Weise ist der konzentrische kegelförmige Strahl / ein kontinuierlicher Ringstrahl, wenn er aus: dem Düsenspalt N abgegeben wird. Strömungsteiler können aber zwischen der Außenfläche des Rohres 13 und der Innenwand 25 des Düsenspalts N angeordnet werden, um das Auslaßende des Rohres 13 in der Düsenöffnung 21 abzustützen oder zu zentrieren.

Der Einlaß 5 hat eine Kupplung 33, mit der ein Wasserschlauch oder dgl. leicht an den Strahlmischer 1 angeschlossen werden kann. An das Rohr 13 ist ein T-Stück 35 angeschraubt, an welches der Schlauch 37 leicht angeschlossen werden kann. Mit dem T-Stück 35 ist ein Vakuumunterbrecherventil 39 verbunden. Dieses Vakuumunterbrecherventil blockiert, wenn es geschlossen ist, die Verbindung zwischen dem in der Mischkammer 17 und in dem Rohr 13 erzeugten Vakuum und der Atmosphäre und öffnet, wenn es in seiner offenen Stellung ist, die Verbindung zwischen dem Vakuum und der Atmosphäre. Wenn das Vakuumunterbrecherventil 39 offen ist (es braucht nicht vollkommen offen zu sein), strömt Luft durch es hindurch in die Mischkammer und in das Rohr 13, wodurch das Vakuum, welches die zweite Komponente aus dem Behälter saugt, unterbrochen oder reduziert und damit das Ansaugen verringert oder beendet wird. Durch Einstellen des Vakuumunterbrecherventils 39 kann somit die Menge an über das Rohr 13 in den Strahlmischer 1 gesaugter zweiter Komponente leicht kontrolliert werden.

Der Düsenring 19 hat gemäß F i g. 3 eine Schulter 41 an seiner der Kammer 9 zugewandten Stirnseite und einen nach außen vorstehenden Bund 43. Die Schulter 41 hat im wesentlichen denselben Durchmesser wie die kreisförmige innere Bohrung des Gehäuses 3 und wird daher ohne weiteres in dem offenen Ende des Gehäuses 3 aufgenommen, so daß die Düsenöffnung 21 relativ zu der Langsmitteliinie der Hülse 11 und dem in sie eingeführten Rohr 13 zentriert wird. Das Gehäuse 3 und der Aufnahmeteil 15 haben Flansche 45 bzw. 47, die abdichtend, Fläche an Fläche aneinander befestigbar sind. Wenn der Flansch 47 in dichter Anlage an dem Flansch 43 ist, ist der Düsenring 19 in einer gewünschten Stellung in bezug auf das Gehäuse 3 und den Aufnahmeteil 15 festgehalten. Eine Umfangsnut 49 in der Außenfläche des Flansches 47 nimmt einen O-Ring 51 auf, der den Aufnahmeteil 15 an dem Gehäuse 3 abdichtet

Die Flansche 45 und 47 haben jeweils geneigte Außenflächen und sind durch eine abdichtende Reifklammer 53 aneinanderziehbar. Nach dem Befestigen der Klammer 53 an den Flanschen 45 und 47 sind diese Flansche Fläche an Fläche aneinandergezogen und durch den O-Ring 51 abgedichtet Der Strahlmischer 1 kann somit leicht von einer Durchflußgeschwindigkeitskapazität auf eine andere umgestellt werden, indem Iediglich der Düsenring 19 gegen einen anderen ausgetauscht wird, der andere Düsenöffnungsabmessungen hat, und indem der Aufnahmeteil 15 ausgetauscht wird, um ein gewünschtes Verhältnis zwischen der Düsen-

spaltquerschnittsfläche und der Mischkammerquerschnittsfläche aufrechtzuerhalten.

Die Länge L' der Leitung 26 ist etwa 5- bis 50mal langer als ihr Durchmesser D 4 und vorzugsweise etwa 15- bis 25mal langer als ihr Durchmesser, um die Vermischung der beiden Komponenten innerhalb der Leitung 26 zu verbessern. Das Verhältnis L7D4 sollte also zwischen etwa 5 und 50 und vorzugsweise zwischen etwa 15 und 30 liegen. Dieses Verhältnis hängt von vielen Faktoren ab, beispielsweise von den physikalischen Kenndaten der beiden Komponenten, die miteinander gemischt werden, von den DurchfluBgeschwindigkeiten und Drücken, von den Temperaturen der beiden Komponenten und von vielen anderen Faktoren. Die oben angegebenen Vorzugsbereiche sind Bereiche, in denen viele Materialien "leicht und zufriedenstellend durch den Strahlmischer 1 vermischt werden können.

Da ein kegelförmiger Flüssigkeitsstrahl /, der durch den Düsenspalt N strömt, beim Eintritt in die Mischkammer 17 kavitiert und daher eine Vielzahl von Flüssigkeitströpfchen erzeugt, die im Vergleich zu dem Volumen der Flüssigkeit eine große Oberfläche haben, kann ein Strom von gasförmiger zweiter Komponente wie Luft oder Sauerstoff, der über das Rohr 13 zugeführt wird, leicht in die Mischkammer 17 gesaugt werden, wodurch die gasförmige Komponente in innigen Kontakt mit den Flüssigkeitsteilchen gebracht und darin leicht aufgelöst wird, um eine nahezu gesättigte flüssige Lösung zu bilden, die aus der Mischkammer 17 über die Leitung 26 ausgestoßen wird. Auf diese Weise kann der Strahlmischer 1 zur Durchführung von Sauerstoffanreicherungs- oder Belüftungsprozessen benutzt werden.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen 35

40

45

50

55

60

65

Claims

Patentansprüche:

1. Strahlmischer mit einem Gehäuse, mit einem ersten Einlaß in dem Gehäuse, der mit einer Quelle einer unter Druck stehenden ersten Komponente verbindbar ist, mit einem zweiten Einlaß in dem Gehäuse, der mit einem Vorrat einer mittels Druck transportierbaren zweiten Komponente verbindbar ist, mit einem Auslaß in dem Gehäuse, mit einem von dem ersten Einlaß zu dem Auslaß führenden ersten Strömungskanal in dem Gehäuse, mit einem im ersten Strömungskanal angeordneten und lösbar am Gehäuse befestigten Düsenring, dessen Innenwand sich in Strömungsrichtung konisch verjüngt, wobei der am Ende der Innenwand vorliegende Durchmesser wesentlich kleiner als der Durchmesser des erjten Strömungskanals ist, mit einem Rohr, das sich von dem zweiten Einlaß durch den ersten Strömungskanal hindurch bis in den Düsenring erstreckt, das koaxial zu dem zweitem Einlaß angeordnet ist, das einen wesentlich kleineren Außendurchmesser als der erste Strömungskar al hat und das an seinem Auslaßende am Außenumfang eine konische Fläche aufweist, die von der Innenwand des Düsenringes mit radialem Abstand umgeben ist, wobei ein Düsenspalt gebildet wird, aus dem die erste der beiden zu vermischenden Komponenten in Form eines kegelförmigen Strahls austritt, und mit einem an dem Gehäuseauslaß lösbar befestigten Aufnahmeteil, der ei- nen zweiten Strömungskanal bildet, in dem sich die beiden Komponenten vermischen, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (13) sich durch den zweiten Einlaß (7) hindurcii erstreckt, durch denselben hindurch in das Gehäuse (3) einbringbar und aus dem Gehäuse entfernbar ist, in diesem axial verstellbar ist und im wesentlichen am Ende der Innenwand (25) des Düsenringes (19) endet, daß der dem Düsenring am nächsten liegende Durchmesser (D 3) der Innenwand des Aufnahnietcils (IS) größer ist als der kleinste Durchmesser (D 2) der Innenwand des Düsenringes und daß der kegelförmige Strahl (J) auf seiner gesamten Länge von der Innenwand des Aufnahmeteils mit radialem Abstand umgeben ist.

2. Strahlmischer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die konische Fläche (23) des Roh res (13) einen Konuswinkel gegen dessen Längsachse in einem Bereich zwischen etwa 1° und 30° und vorzugsweise zwischen Γ und 15° hat.

3. Strahlmischer nach Anspruch 2, dadurch ge- kennzeichnet, daß die Innenwand (25) des Düsenrin ges (19) parallel zu der konischen Fläche (23) des Rohres (13) ist.

4. Strahlmischer nach einem der Ansprüche 1 bis

3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (3) mit einer rohrförmigen Hülse (11) zur Aufnahme des Rohres (13) versehen ist, die koaxial zu dem Düsenring (19) ist, daß eine Dichtung (29) zwischen dem Rohr und der Hülse angeordnet ist und daß Vorrichtungen (31) zum Befestigen des Rohres an der Hülse bo vorgesehen sind.

5. Strahlmischer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung (29) ein O-Ring zwischen der Außenfläche des Rohres (13) und der Innenflächeder Hülse(li)ist.

6. Strahlmischer nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Voirrichtungen (31) zum Befestigen des Rohres (13) an der Hülse (11) Befestigungsschrauben sind, die radial durch die Hülse hindurch bis in Anlage an dem Rohr geführt und unabhängig voneinander einstellbar sind, um das Rohr zn dem Gehäuse (3) konzentrisch zu dem Düsenring (19) zu befestigen.

7. Strahlmischer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungsschrauben (31) das Rohr (13) entfernt von seinem Auslaßende erfassen, so daß der kegelförmige Strahl (J) ohne Drosselung durch die Befestigungsschrauben in den Aufnahmeteil (15) abgegeben werden kann.

8. Strahlmischer nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daS der Aufnahmeteil (15) an seinem Auslaßende eine Leitung (26) und zwischen dem Düsenring (19) und der Leitung einen Obergangsabschnitt (27) aufweist, wobei der Obergangsabschnitt und die Leitung den zweiten Strömungskanal (1.7) begrenzen, und daß die Querschnittsfläche der Leitung stromabwärts des Obergangsabschnitts etwa gleich dem 3- bis 7fachen der Querschnittsfläche des Düsenspalts (N) ist

9. Strahlmischer nach Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Übergangsabschnitt (27) denjenigen Teil des Aufnahmeteils (15) bildet, in welcnem die Innenwand des Aufnahmeteils radialen Abstand von dem kegelförmigen Strahl f/}hat

10. Strahlmischer nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitung (26) des Aufruhmeteils (15) einen stromaufwärtigen Teil hat, der koaxial zu dem kegelförmigen Strahl (J) ist und dessen Länge (L') in einem Bereich zwischen etwa dem 5- und dem 50fachen des Durchmessers (DA) der Leitung liegt.

11. Strahlmischer nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des Übergangsabschnitts (27) und des stromaufwärtigen Teils der Leitung (26) in einem Bereich zwischen etwa dem 15- und dem 25fachen des Durchmessers (D 4) der Leitung liegt

12. Strahlmischer nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Düsenring (19) an rfem Gehäuse (3) durch den Aufnahmeteil (15) lösbar befestigt ist

13. Strahlmischer nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (3) einen Flansch (45) hat und daß der Übergangsabscbnitt (27) einen entsprechenden Flansch (47) hat, wobei die Flansche bei an dem Gehäuse befestigtem Übergangsabschnitt mit ihren Stirnflächen aneinanderliegen und das Gehäuse und der Übergangsabschnitt gemeinsam den Düsenring (19) an dem Gehäuse festhalten.

14. Strahlmischer nach einem der Ansprüche 1 bis

13, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenwand (25) des Düsenringes (19) im Bereich des Düsenspalts (N) eine Länge L in der Richtung der Strömung durch den Düsenspalt und dieser eine Breite (G) zwischen der konischen Fläche (23) des Rohres (13) und der Innenwand des Düsenringes hat und daß das Verhältnis von L/G zwischen etwa 0,001 und 10 liegt.

15. Strahlmischer nach einem der Ansprüche 1 bis

14, dadurch gekennzeichnet, daß die konische Fläche (23) und die Innenwand (25) des Düsenringes (19) örtlich verschleißfest ausgebildet sind.