DE102004026477A1

DE102004026477A1 - Mischvorrichtung für Fluide

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Publication number: DE102004026477A1
Application number: DE102004026477A
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2004-05-27
Filing date: 2004-05-27
Publication date: 2005-12-22
Anticipated expiration: 2024-05-28
Also published as: DE102004026477B4

Abstract

Bei einer Mischanlage (10) zum Mischen einer Flüssigkeit (12) befindet sich die Flüssigkeit (12) in einem Mischbehälter (14). Zum Mischen der Flüssigkeit (12) wird diese dem Behälter (14) entnommen (30) und über einen geschlossenen Kreislauf (34, 40, 42, 44, 54) über Einspritzdüsen (46, 48, 50) in Form von Flüssigkeits-Jets erneut in den Tank (14) eingespritzt. Mit der Mischanlage (10) können nicht nur Flüssigkeiten gemischt werden, sondern es können insbesondere auch Feststoffe, wie Salze, in der Flüssigkeit (12) aufgelöst werden.

Description

Die Erfindung betrifft eine Mischvorrichtung zum Mischen von Fluiden, mit einer Behältereinrichtung zur Aufnahme von zumindest einem zu mischenden Fluid und zumindest einer Mischeinrichtung für das Fluid. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Mischen von Fluiden, sowie die Verwendung des vorgeschlagenen Verfahrens bzw. der vorgeschlagenen Vorrichtung.

Das Mischen von Substanzen ist ein sehr häufig durchzuführender Vorgang, der nicht nur für industrielle, insbesondere chemische Prozesse angewandt wird, sondern auch im Haushalt oftmals durchzuführen ist, wie beispielsweise beim Kochen und Backen.

Als miteinander zu vermischende Substanzen kommen nicht nur Substanzen im gleichen Aggregatszustand (beispielsweise Flüssigkeiten mit Flüssigkeiten oder Feststoffen mit Feststoffen), sondern auch Substanzen in unterschiedlichen Aggregatszuständen (beispielsweise Flüssigkeiten mit Feststoffen) in Betracht. Dabei kann es auch vorkommen, dass sich im Laufe eines Mischungsverfahrens der Aggregatszustand einer der verwendeten Substanzen verändert (z.B. Auflösung von Feststoffen, beispielsweise Salzen, in einer Flüssigkeit oder physikalische Lösung von Gasen in einer Flüssigkeit).

Bei bislang bekannten Mischgeräten werden üblicherweise ein oder mehrere Rührwerkzeuge in die zu mischende Substanz, die sich in einem Behälter befindet, eingebracht und in dieser bewegt, so dass die entsprechende Substanz bzw. die entsprechenden Substanzen durch die eingebrachte mechanische Arbeit miteineinander vermischt werden. Als Rührwerkzeuge werden beispielsweise Mischflügel, Rührfische, Mischquirle (insbesondere für Flüssigkeiten), Knethaken (insbe sondere für teigige Substanzen bzw. Feststoffe) oder Propelloren (insbesondere für Gase) verwendet.

Diese bekannten Mischverfahren weisen jedoch auch Nachteile auf. Insbesondere ist es üblicherweise erforderlich, dass die Rührwerkzeuge von einem eigenen Motor anzutreiben sind. Somit sind für den Befüll- bzw. Entleervorgang des Mischbehältnisses separate Antriebsvorrichtungen vorzusehen, was die Vorrichtung entsprechend aufwändiger, teurer, voluminöser, schwerer und fehleranfälliger macht.

Darüber hinaus kommt es oftmals zu einem nicht unbeträchtlichen Abrieb am Rührwerkzeug, dessen Material sich schlussendlich in den miteinander vermischten Substanzen wiederfindet. Entsprechend häufig ist auch das Rührwerkzeug zu erneuern.

Auch ist die Mischwirkung bekannter Mischvorrichtungen oftmals nicht optimal. So ist es ein bekanntes Phänomen, dass es im Strömungslee des Rührwerkzeuges üblicherweise zu einer schlechten Durchmischung kommt. Wenn beispielsweise Feststoffe, wie Salze, in einer Flüssigkeit aufzulösen sind, ist es nicht unüblich, dass sich Feststoffteilchen im Strömungslee der Rührwerkzeuge ansammeln und dort nicht bzw. erst nach sehr langer Zeit auflösen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Mischvorrichtung für Fluide, bzw. ein Verfahren zum Mischen von Fluiden vorzuschlagen, welches die bei bekannten Vorrichtungen bzw. Verfahren auftretenden Probleme zumindest zum Teil beseitigt, bzw. zumindest zum Teil mindert. Weiterhin ist es Aufgabe der Erfindung, besonders vorteilhafte Verwendungen für die vorgeschlagene Vorrichtung, bzw. das vorgeschlagene Verfahren aufzuzeigen. Insbesondere macht es sich die Erfindung zur Aufgabe, ein Verfahren bzw. eine Vorrichtung vorzuschlagen, mit der eine besonders gute Mischwirkung erzielbar ist. Weiterhin soll die Vorrichtung bzw. das Verfahren relativ einfach und unaufwändig vom Aufbau, vom Betrieb und von der Wartungsempfindlichkeit sein.

Eine Mischvorrichtung gemäß Anspruch 1 und/oder ein Verfahren gemäß Anspruch 14 lösen die Aufgabe. Weiterhin sind die gemäß Anspruch 18 und 19 vorgeschlagenen Verwendungen besonders vorteilhaft. Die Unteransprüche geben günstige Weiterbildungen an. Zudem fallen in den Rahmen der Erfindung alle Kombinationen aus zumindest zwei der in der Beschreibung, der Zeichnung und/oder den Ansprüchen offenbarten Merkmale. Bei Bereichsangaben sind alle Zwischenwerte als mitoffenbart anzusehen.

Es wird vorgeschlagen, eine Mischvorrichtung zum Mischen von Fluiden, mit einer Behältereinrichtung zur Aufnahme von zumindest einem zu mischenden Fluid und zumindest einer Mischeinrichtung für das Fluid dahingehend weiterzubilden, dass zumindest eine Mischvorrichtung als Umwälzvorrichtung ausgebildet ist, die der Behältereinrichtung Fluid entnimmt und durch zumindest einen im Wesentlichen geschlossenen Kreislauf in die Behältereinrichtung zurückführt. Dadurch ist es möglich, das Mischwerkzeug außerhalb der Behältereinrichtung anzuordnen. Dies ermöglicht gegebenenfalls einen leichteren Zugang zu Bauteilen der Mischvorrichtung, wie z.B. zur Antriebseinheit für das Umwälzwerkzeug, was einen vereinfachten Aufbau bzw. eine vereinfachte Wartung ermöglichen kann. Selbstverständlich ist es denkbar, dass die Behältereinrichtung aus mehreren einzelnen Behältern besteht bzw. ein Behälter auch mehrere Behälterabteile aufweist. Die Rückführung kann dann gegebenenfalls unter Zwischenhaltung anderer Behälter bzw. Behälterteile erfolgen, bis schlussendlich eine Rückführung in den Ausgangsbehälter erfolgt. Weiterhin ermöglicht es der vorgeschlagene Aufbau, dass die Umwälzvorrichtung auch weitere Aufgabe übernehmen kann – worauf im Folgenden näher eingegangen werden wird – so dass sich eine nochmalige Vereinfachung der Gesamtanlage ergeben kann. Darüber hinaus ermöglicht es der vorgeschlagene Aufbau, dass eine besonders gute Mischwirkung realisiert werden kann. Unter Fluiden ist im vorliegenden Fall insbesondere an Gase und/oder Flüssigkeiten zu denken. Es ist jedoch auch möglich und sinnvoll, dass die Mischvorrichtung beispielsweise ein Fluid mischt, dem ein gewisser Anteil an Festkörpern, insbesondere an Festkörpern in Form von körnigen Substanzen, Pulvern, Stäuben und/oder Granulaten zugegeben wird. Diese Zugabe kann insbesondere zum Zwecke der Auflösung dieser Substanzen erfolgen (beispielsweise Auflösen von Salzen in einer Flüssigkeit wie Wasser). Die vorgeschlagene Vorrichtung eignet sich für im Wesentlichen jegliche Art von Flüssigkeit (unterschiedliche Dichten und Viskositäten), insbesondere auch für wässrige Lösungen. Die Dichte der zu vermischenden Flüssigkeit kann beispielsweise im Bereich zwischen 0,5 g/cm³ bis 3 g/cm³, vorzugsweise im Bereich zwischen 0,8 g/cm³ und 2 g/cm³, besonders vorzugsweise im Bereich von 1 g/cm³ bis 1,5 g/cm³ liegen.

Üblicherweise wird für zumindest eine Umwälzvorrichtung wenigstens eine Pumpe vorgesehen, die die Umwälzung des Fluids bewirkt. Vorzugsweise wird dazu eine Kreiselpumpe verwendet, die sich üblicherweise durch einen relativ einfachen Aufbau, eine relative Störungsfreiheit im Betrieb und durch relativ hohe Durchsatzraten auszeichnen.

Von Vorteil ist es, wenn zumindest eine Umwälzvorrichtung zumindest eine, vorzugsweise am tiefsten Punkt der Behältereinrichtung liegende Entnahmeöffnung aufweist. Durch diese Anordnung ist es insbesondere möglich, dass die Entnahmeöffnung für die Umwälzvorrichtung auch zur Entnahme von Flüssigkeit, gegebenenfalls auch zur im Wesentlichen restlosen Entnahme der durchmischten Flüssigkeit, dienen kann. Auch zum Zwecke des Umwälzens ist diese Anordnung von Vorteil, da dadurch – beispielsweise wenn es um das Lösen von Salzen in einer wässrigen Lösung geht – Flüssigkeitsanteile mit einem hohen Salzgehalt, und damit mit einer hohen Dichte, die aufgrund der Gravitation nach unten wandern, über die Umwälzvorrichtung nach oben befördert werden können, und so eine besonders gute Durchmischung gefördert werden kann.

Vorzugsweise weist zumindest eine Umwälzvorrichtung zumindest eine fluidrückführende Einrichtung, vorzugsweise eine Mehrzahl von fluidrückführenden Einrichtungen auf. Dabei kann es sich um einfache Ausgabeöffnungen oder auch um Rohrenden handeln. Üblicherweise sind diese so angeordnet, dass diese unterhalb der normalen Füllhöhe der Behältereinrichtung liegen. Insbesondere kann durch die Düsenanzahl ein möglichst guter Kompromiss zwischen einfachem Aufbau, hoher Einspritzgeschwindigkeit (weniger Einspritzdüsen), einem möglichst hohen Flüssigkeitsdurchsatz und einer gegebenenfalls besseren Mischwirkung durch die Rückführung des Fluids an unterschiedliche Orte (mehrere Düsen) gefunden werden, wobei bei dieser Optimierung selbstverständlich auch andere Parameter berücksichtigt werden können. Als sinnvoll hat sich eine Düsenanzahl von zwei, drei, vier oder fünf fluidrückführenden Einrichtungen erwiesen.

Möglich ist es auch, dass die fluidrückführenden Einrichtungen längs des Umfanges der Behältereinrichtung und/oder bezüglich deren Höhe zueinander versetzt angeordnet sind. Mit anderen Worten können die Einrichtungen derart angeordnet werden, dass sich diese nicht längs einer Linie befinden. Dadurch ist eine nochmalige verbesserte Mischwirkung möglich.

Bei Versuchen hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn wenigstens eine fluidrückführende Einrichtung das Fluid in einer im Wesentlichen horizontalen und parallel zur Wand der Behältereinrichtung gerichteten Richtung abgibt. Durch diese Art der Einspritzung kann sich ein Wirbel in der Behältereinrichtung ausbilden, der für eine besonders gute Durchmischung des Fluids sorgen kann.

Ebenso hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn wenigstens eine fluidrückführende Einrichtung das Fluid in einer quer zur Horizontalen im Wesentlichen parallel zur Wand der Behältereinrichtung gerichteten Richtung abgibt. Auch dies kann zu einer besonders guten Durchmischung des Fluids führen. Beide erwähnten Anordnungen können auch vorteilhaft miteinander kombiniert werden. Insbesondere ist es sinnvoll, wenn eine der fluidrückführenden Einrichtungen das Fluid quer zur Horizontalen ausgibt, während die übrigen fluidrückführenden Einrichtungen das Fluid im Wesentlichen horizontal ausgeben. Dadurch kann ein Wirbel ausgebildet werden, der durch die zusätzlich induzierte Querkomponente in vorteilhafter Weise gestört wird. Insbesondere wenn die quer zur Horizontalen verlaufende Einspritzung durch die unterste fluidrückführende Einrichtung erfolgt, kann es ermöglicht werden, dass in das Fluid eingebrachte Feststoffe (z.B. noch nicht gelöste Salze) von einer unten angeordneten Entnahmeöffnung für die Umwälzvorrichtung ferngehalten werden können, so dass die Feststoffe nicht, bzw. in deutlich reduzierter Menge in den Pumpenkreislauf gelangen können, und so eine Beschädigung bzw. ein Verschleiß der Pumpe weitgehend vermieden werden kann. Auch ist es möglich, dass ein Absetzen der Feststoffe vermieden werden kann, so dass eine nochmals verbesserte Durchmischung resultieren kann. Als "quer" ist ein beliebiger Winkel zwischen 0° und 360° denkbar, insbesondere ein um 90° quer zur Horizontalen nach oben gerichteter Flüssigkeitsausstoß denkbar.

Als vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn wenigstens eine fluidrückführende Einrichtung als Einspritzdüse ausgebildet ist. Eine derartige Einspritzdüse kann das Fluid in Form eines Jets ausstoßen, was sich als besonders vorteilhaft für den Mischungsvorgang erwiesen hat.

Von Vorteil ist es auch, wenn die Behältereinrichtung einen im Wesentlichen runden Querschnitt aufweist. In diesem Falle können für eine Durchmischung besonders vorteilhafte Strömungsverhältnisse realisiert werden. Insbesondere kann eine Wirbelausbildung ermöglicht bzw. gefördert werden.

Weiterhin kann es sich als vorteilhaft erweisen, wenn eine Behältereinrichtung zumindest ein Strömungshindernis aufweist. Ein derartiges Strömungshindernis, beispielsweise in Form einer unter einem bestimmten Winkel angeordneten Prallplatte, kann nochmals für eine verbesserte Durchmischung sorgen. Um eine gegebenenfalls mögliche Ansammlung von Feststoffen hinter dem Strömungshindernis zu verhindern, können zumindest Teile der Strömungshindernisse beweglich ausgeführt werden.

Besonders günstig ist es weiterhin, wenn wenigstens eine von zumindest einer Umwälzvorrichtung abzweigende Fluidentnahmeeinrichtung und/oder Fluidzuführungseinrichtung vorgesehen ist. In diesem Fall ist es möglich, die Anzahl der in der Behältereinrichtung vorzusehenden Öffnungen zu verringern. Darüber hinaus kann die Pumpe neben der Umwälzwirkung auch zur Entleerung bzw. zur Befüllung der Behältereinrichtung verwendet werden, so dass es möglich ist, die Anzahl an erforderlichen Antriebsaggregaten zu verringern. Unabhängig davon ist es selbstverständlich auch möglich, gesonderte Zuführungseinrichtungen bzw. Entnahmeeinrichtungen vorzusehen, die insbesondere auch zur Probenentnahme dienen können.

Weiterhin kann es sich als vorteilhaft erweisen, wenigstens eine Festkörpereinbringvorrichtung vorzusehen. Diese kann beispielsweise als einfaches "Mannloch", oder aber auch gegebenenfalls als Schleuseinrichtung ausgebildet werden, um beispielsweise eine besonders hohe Keimfreiheit des Behälterinneren realisieren zu können.

Möglich ist es dabei, dass zumindest eine Festkörpereinbringvorrichtung, insbesondere eine Festkörpereinbringvorrichtung für körnige Substanzen, Pulver, Stäube und/oder Granulate, als in zumindest einer Umwälzvorrichtung angeordnetes Zugabemittel ausgeführt ist. Dies kann beispielsweise durch eine Venturi-Düseneinrichtung realisiert werden. Dadurch kann insbesondere auch der Betrieb der Mischvorrichtung für das Bedienpersonal vereinfacht werden, da es gegebenenfalls nicht mehr erforderlich ist, Substanzen unter Aufbringung körperlicher Arbeit zunächst an eine im oberen Bereich der Behältereinrichtung befindliche Füllöffnung zu tragen.

Ferner wird ein Verfahren zum Mischen von Fluiden, bei dem die Mischung des Fluids zumindest teilweise durch eine Entnahme von Fluid aus einer Behältereinrichtung und anschließende Rückführung des Fluids in die Behältereinrichtung über zumindest einen im Wesentlichen geschlossenen Kreislauf erfolgt, vorgeschlagen. Das vorgeschlagene Verfahren sowie die in den Unteransprüchen vorgeschlagenen Weiterbildungen weisen die im Zusammenhang mit der Mischvorrichtung genannten Vorteile in analoger Weise auf.

Die vorgeschlagene Mischvorrichtung bzw. das vorgeschlagene Verfahren ist besonders geeignet, um lösliche Feststoffe in einer Flüssigkeit aufzulösen.

Insbesondere ist die Vorrichtung bzw. das Verfahren dazu geeignet, zur Mischung von Dialysekonzentrat verwendet zu werden. Bislang wird Dialysekonzentrat in wässriger Lösung zu den Dialysezentren befördert. Da Dialysekonzentrat jedoch üblicherweise zu 85 % aus Wasser besteht, kann es sich insbesondere für größere Dialysezentren als wirtschaftlicher erweisen, das Dialysekonzentrat vor Ort zu mischen. In diesem Falle ist es nur noch erforderlich, die Dialysesalze als Feststoff anzuliefern. Als Wasserversorgung kann eine entsprechende Aufarbeitungsanlage vor Ort installiert werden. Dadurch können insbesondere Transportkosten in erheblichem Maße eingespart werden. Durch die vorgeschlagene Vorrichtung bzw. die vorgeschlagene Verfahren kann eine schnelle, einfache, kostengünstige und qualitativ hochwertige Mischung direkt vor Ort erfolgen.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt in:
1: eine Mischvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung in seitlicher, schematischer Ansicht;
2: eine mögliche Anordnung von Einspritzdüsen in einem Mischbehälter in Draufsicht;
3: einen Teilausschnitt der in 2 gezeigten Düsenanordnung in schematischer Ansicht;
4: eine mögliche Bauform einer Einspritzdüse in seitlicher schematischer Ansicht.
In 1 ist eine Mischanlage 10 zum Mischen einer wässrigen Lösung 12 in schematischer Ansicht dargestellt. Die Mischanlage 10 dient zur Erzeugung eines Dialysekonzentrats. Dazu muss gereinigtes Wasser mit einer speziellen Salzzubereitung derart vermischt werden, dass das Salz vollständig aufgelöst ist.
Die Mischanlage 10 besteht aus einem Behälter 14, der im vorliegenden Ausführungsbeispiel ein Füllvolumen von etwa 800 l aufweist. Im oberen Bereich 18 des Behälters 14 ist eine Öffnung in Form eines sogenannten Mannlochs 16 vorgesehen, durch das die Salzzubereitung in das gereinigte Wasser eingebracht werden kann. Der Boden des Behälters 12 ist in einem Winkel von vorliegend etwa 25° gegenüber der Horizontalen geneigt. Im Normalbetrieb beträgt die Füllstandshöhe 22 etwa 3/4 der Höhe des Behälters 14. Die Füllstandshöhe 22 der wässrigen Lösung 12 kann durch ein Schauglas 24, welches vorliegend in Form eines durchsichtigen Plastikschlauchs ausgebildet ist, von außen kontrolliert werden. Selbstverständlich kann unabhängig oder zusätzlich dazu eine Kontrolle des eingefüllten Volumens durch ein geeignetes Messinstrument im Zulauf oder sonstige Einrichtungen gemessen werden.
Im unteren Bereich 28 des Behälters 14 sind vorliegend drei Einspritzdüsen 46, 48 und 50 ausgebildet. Am Boden des Behälters 14 ist weiterhin ein trichterförmiger Ansatz 26 angeordnet, der eine Auslassöffnung 30 aufweist. Der trichterförmige Ansatz 26 und die Auslassöffnung 30 sind vorliegend derart ausgebildet und angeordnet, dass eine im Wesentlichen restlose Entleerung des Behälters 14 über die Auslassöffnung 30 möglich ist. Hinter der Auslassöffnung 30 befindet sich ein Kugelventil 32, das per Hand, aber auch durch beispielsweise elektrische Ansteuerung geregelt werden kann. Über einen ersten Schlauch 34 (Saugleitung) wird die von der Auslassöffnung 30 kommende wässrige Lösung 12 einer Kreiselpumpe 54 zugeführt. Die Kreiselpumpe 54, die vorliegend von einem Elektromotor mit einer maximalen Leistungsaufnahme von 2,2 kW angetrieben wird, weist im vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Förderleistung von ca. 800 l pro Minute (bei freiem Auslauf) auf. Die Pumpe 54 fördert die wässrige Lösung 12 in Richtung eines Verteilers 52. An dem Verteiler 52 sind mehrere Kugelventile 32 angeordnet, mittels derer (per Hand oder per Steuersignal geregelt) die Verbindung zu einem der Schläuche 46, 48 und 50 (Druckleitungen), bzw. zu einem Ausgabeschlauch 36 geöffnet werden kann. Zusätzlich befindet sich auf der Ansaugseite der Kreiselpumpe 54 ein Einfüllschlauch 38, der ebenfalls über ein Kugelventil 32 mit dem ersten Schlauch 34 verbunden werden kann.
Im normalen Mischbetrieb sind die Kugelventile 32 so geschaltet, dass sich ein geschlossener Kreislauf ausgehend vom Behälter 14 über die Auslassöffnung 30, den ersten Schlauch 34, die Pumpe 54, den Verteiler 52 sowie die Schläuche 40, 42, 44 und die dazugehörigen Einspritzdüsen 46, 48, 50 zurück in den Behälter 14 ergibt. Der Ausgabe schlauch 36 sowie der Einzelschlauch 38 sind vom geschlossenen Kreislauf getrennt.
Durch den Betrieb der Pumpe 54 wird die wässrige Lösung 12 durch den Umwälzkreislauf transportiert und durch die Einspritzdüsen 46, 48 und 50 so in die im Behälter 14 befindliche wässrige Lösung 12 derart eingespritzt, dass letztere in eine wirbelförmige, rotierende Bewegung versetzt wird, die für eine hervorragende Durchmischung der Flüssigkeit 12 sorgt. Die untere Einspritzdüse 4b ist – bei einer Behälterhöhe von ca. 170 cm – in einer Höhe von ca. 20 cm (gemessen vom tiefsten Punkt des trichterförmigen Ansatzes 26) angeordnet. Die mittlere Einspritzdüse 48 befindet sich in einer Höhe von 30 cm, die obere Einspritzdüse befindet sich in einer Höhe von ca. Zweidritteln der Behälterhöhe, vorliegend also in einer Höhe von ca. 120 cm. Für den ersten Schlauch 34 (Saugleitung) wird ein Schlauch mit einem Durchmesser von 2" verwendet. Für den zweiten bis vierten Schlauch 40, 42, 44 (Druckleitungen) werden Schläuche mit einem Durchmesser von 1 1/4'' verwendet, die vorliegend unter einem Druck von 1,8 bar stehen. Selbstverständlich können auch andere Dimensionierungen verwendet werden. Auch ist es möglich, dass die Schläuche zumindest teilweise durch starre Rohrleitungen ersetzt werden.
Zum Befüllen des Behälters 14 mit einer Flüssigkeit 12 werden die Kugelventile 32 derart geschaltet, dass die Auslauföffnung 30 gesperrt ist, der Einfüllschlauch 38 sowie die Druckschläuche 40, 42, 44 dagegen geöffnet sind. Dadurch kann die Pumpe 54 als Ansaugpumpe für die Befüllung der Mischanlage 10 fungieren. Durch eine entsprechende Stellung der Kugelventile 32 (Auslasföffnung 30 geöffnet, Druckschläuche 40, 42, 44 geschlossen, Ausgabeschlauch 36 geöffnet) kann die Pumpe 54 darüber hinaus auch als Ausgabeförderpumpe fungieren.
In den 2 und 3 wird die Anordnung und Ausrichtung der Einspritzdüsen 46, 48, 50 im Behälter 14 verdeutlicht.
2 stellt dabei eine schematische Draufsicht von oben in das Behälterinnere dar. In der Mitte des Behälterbodens ist der trichterförmige Ansatz 26 mit der darin befindlichen Auslassöffnung 30 zu erkennen. Weiterhin ist die Anordnung der unteren Einspritzdüse 46, der mittleren Einspritzdüse 48 sowie der oberen Einspritzdüse 50 zu erkennen.
In 2 ist gut zu erkennen, dass die erste Einspritzdüse 46 die von ihr ausgegebene Flüssigkeit in einer Richtung ausstößt, die im Wesentlichen parallel zur Behälterwand 72 in einer Richtung verläuft, die parallel zu einer Durchmesserlinie 56 durch den Behälter 54 verläuft. Dagegen sind die mittlere Einspritzdüse 48 sowie die obere Einspritzdüse 50 so angeordnet, dass diese die Flüssigkeit 12 in einer Richtung ausgeben, die im Wesentlichen parallel zur Behälterwand 72 und waagrecht zum Boden erfolgt.
In 3 ist der in 2 durch eine gestrichelte Linie angedeutete Ausschnittbereich A nochmals dargestellt. In dieser Darstellung ist gut zu sehen, dass der Ausströmwinkel α der unteren Düse 46, der durch die Ausströmrichtung 58 der Düse 46 und die Fließrichtung 60 der in Bewegung gesetzten wässrigen Lösung 12 definiert ist, vorliegend in etwa 90° beträgt. Dieser Winkel kann jedoch einen beliebigen Winkel zwischen 0° und 360° einnehmen, wie insbesondere 15°, 30°, 45°, 60°, 75°, 105°, 120°, 135°, 150°, 165°, 180°, 195°, 210°, 225°, 240°, 255°, 270°, 285°, 300°, 315°, 330°, 345°.
In 4 ist schließlich eine mögliche Ausführungsform einer Einspritzdüse 46 für die beschriebene Mischanlage 10 dargestellt. Bei der dargestellten Einspritzdüse 46 kann es sich nicht nur um eine untere Einspritzdüse 46, sondern auch um eine mittlere 48 oder obere Einspritzdüse 50 handeln. Die Einspritzdüse 46 weist einen Schlauchansatzbereich 62 zur Verbindung mit einem Schlauch auf. Dieser kann beispielsweise als Gewinde oder aber auch als Rutschhemmung zum Aufschieben eines Schlauches ausgebildet sein. Weiterhin weist die Einspritzdüse 46 einen Gewindebereich 64 auf, auf den eine Befestigungsmutter 66 aufgeschraubt werden kann. Es ist ein Ringflansch 68 vorgesehen, auf dem ein Dichtungsgummi 70 angeordnet ist. Die Zufuhrseite 74 der Einspritzdüse 46 geht über einen gewinkelten Bereich 76 (vorliegend eine Biegung von 90°) in einen Ausströmbereich 78 über. Die Ausströmöffnung 80 ist in einem Ausströmwinkel β von vorliegend 30° angeschnitten. Dadurch wird sichergestellt, dass die aus der Einspritzdüse 46 ausströmende Flüssigkeit eine gewisse gerichtete Bündelungswirkung zur Behälterwand 72 erhält. Dies wirkt sich vorteilhaft auf die Strömung im Behälter 14 aus, so dass eine bessere Mischwirkung resultiert.
Der Abstand zwischen der Ausströmöffnung 80 und der Behälterwand 72 beträgt vorliegend etwa 4 cm. Es wird darauf hingewiesen, dass der Ausströmwinkel β beliebige Werte zwischen 0° und 90°einnehmen kann, insbesondere 20°, 25°, 35°, 40°, 45° oder 50°.
Wie aus 4 ersichtlich ist, kann die Einspritzdüse 46 dadurch an der Behälterwand 72 des Behälters 14 einer Mischanlage 14 befestigt werden, dass die Zufuhrseite 74 der Einspritzdüse 46 durch eine entsprechende Bohrung der Behälterwand 72 gesteckt wird, und anschließend eine Befestigungsmutter aufgeschraubt und angezogen wird. Dank des Dichtungsgummis 70, der am Ringflansch 68 vorgesehen ist, ergibt sich eine dichte Anordnung.
Für die beschriebene Mischanlage 10 sind selbstverständlich auch andere Abmessungen und Einsatzzwecke denkbar.

Claims

Mischvorrichtung (10) zum Mischen von Fluiden (12), mit einer Behältereinrichtung (14) zur Aufnahme von zumindest einem zu mischenden Fluid (12) und zumindest einer Mischeinrichtung für das Fluid, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Mischeinrichtung als Umwälzvorrichtung (34, 40, 42, 44, 54) ausgebildet ist, die der Behältereinrichtung Fluid (12) entnimmt und durch zumindest einen im Wesentlichen geschlossenen Kreislauf in die Behältereinrichtung (14) zurückführt.
Mischvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Umwälzvorrichtung (34, 40, 42, 44, 54) wenigstens eine Pumpe (54), vorzugsweise wenigstens eine Kreiselpumpe, aufweist.
Mischvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Umwälzvorrichtung (34, 40, 42, 44, 54) zumindest eine, vorzugsweise am tiefsten Punkt der Behältereinrichtung (14) liegende Entnahmeöffnung (30) aufweist.
Mischvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Umwälzvorrichtung (34, 40, 42, 44, 54) zumindest eine fluidrückführende Einrichtung (46, 48, 50), vorzugsweise eine Mehrzahl von fluidrückführenden Einrichtungen (46, 48, 50), aufweist.
Mischvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die fluidrückführenden Einrichtungen (46, 48, 50), längs des Umfanges der Behältereinrichtung (14) und/oder bezüglich deren Höhe zueinander versetzt angeordnet sind.
Mischvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine fluidrückführende Einrichtung (48, 50) das Fluid in einer im Wesentlichen horizontalen und parallel zur Wand (72) der Behältereinrichtung (14) gerichteten Richtung abgibt.
Mischvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine fluidrückführende Einrichtung (46) das Fluid in einer quer zur Horizontalen im Wesentlichen parallel zur Wand (72) der Behältereinrichtung (14) gerichteten Richtung abgibt.
Mischvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine fluidrückführende Einrichtung als Einspritzdüse (46, 48, 50) ausgebildet ist.
Mischvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Behältereinrichtung (14) mit im Wesentlichen runden Querschnitt,
Mischvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Behältereinrichtung (14) zumindest ein Strömungshindernis aufweist, welches vorzugsweise beweglich ausgeführt ist.
Mischvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch wenigstens eine von zumindest einer Umwälzvorrichtung (34, 40, 42, 44, 54) abzweigende Fluidentnahmeeinrichtung (36) und/oder Fluidzuführungseinrichtung (38).
Mischvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch wenigstens eine Festkörpereinbringvorrichtung.
Mischvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Festkörpereinbringvorrichtung, insbesondere eine Festkörpereinbringvorrichtung für körnige Substanzen, Pulver, Stäube und/oder Granulate, als in zumindest einer Umwälzvorrichtung (34, 40, 42, 44, 54) angeordnetes Zugabemittel ausgeführt ist.
Verfahren zum Mischen von Fluiden, bei dem die Mischung des Fluids (12) zumindest teilweise durch eine Entnahme von Fluid (12) aus einer Behältereinrichtung (14) und anschließende Rückführung des Fluids (12) in die Behältereinrichtung 14 über zumindest einen im Wesentlichen geschlossenen Kreislauf (34, 40, 42, 44, 54) erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das zurückgeführte Fluid (12) in Form zumindest eines, vorzugsweise mehrerer Fluidjets (46, 48, 50) in die Behältereinrichtung (14) eingebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Fluidjet (48, 50) im Wesentlichen horizontal und parallel zur Wand (72) der Behältereinrichtung (14) verläuft.
Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Fluidjet (46) quer zur Horizontalen, im Wesentlichen parallel zur Wand (72) der Behältereinrichtung (14) verläuft.
Verwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 14 bis 17 und/oder einer Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 13 zum Auflösen von löslichen Feststoffen in einer Flüssigkeit (12).
Verwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 13 bis 17 und/oder einer Vorrichtung (10), nach einem der Ansprüche 1 bis 13, zur Mischung von Dialysekonzentrat (12).