DE19534107A1

DE19534107A1 - Nozzle for mixing fluids

Info

Publication number: DE19534107A1
Application number: DE19534107A
Authority: DE
Inventors: Robert Rurlaender; Ruediger Leonhard; Lothar Lange
Original assignee: Wacker Siltronic AG
Current assignee: Siltronic AG
Priority date: 1995-09-14
Filing date: 1995-09-14
Publication date: 1997-03-20

Abstract

A number of fluids are mixed in a mixing nozzle which has a number of supply tubes, nested one inside the other, their number being equal to the number of fluids being mixed. The fluids are pumped through inlet openings into a mixing chamber. The annular gap between supply tubes can be varied, pref. by axial displacement of tubes w.r.t. one another. The number of fluids mixed is a natural number more than one and is pref. 2-20.

Description

Gegenstand der Erfindung ist eine Mischdüse zum Vermischen von zwei oder mehreren Flüssigkeiten.The invention relates to a mixing nozzle for mixing of two or more liquids.

Rührkessel und statische Mischer sind gut geeignet, um Flüs sigkeiten, die in großen Mengen vorliegen, zu vermischen. Sie können jedoch nicht die Anforderungen eines Verbrauchers erfüllen, der weniger als 50 l/h einer Flüssigkeitsmischung benötigt und Wert darauflegt, daß das Mischen von insbeson dere schwer mischbaren Flüssigkeiten zeitlich erst unmittel bar vor der Verwendung der Flüssigkeitsmischung erfolgt.Mixing kettles and static mixers are well suited to rivers to mix liquids that are present in large quantities. However, they cannot meet the needs of a consumer meet the less than 50 l / h of a liquid mixture needs and insists that the mixing of in particular difficult to mix liquids bar before using the liquid mixture.

Es war daher die Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung an zugeben, die den genannten Anforderungen gewachsen ist.It was therefore the object of the invention to provide a device admit that meets the requirements mentioned.

Gelöst wird die Aufgabe durch eine Mischdüse zum Vermischen von n Flüssigkeiten, wobei n eine natürliche Zahl und größer als 1 ist, die dadurch gekennzeichnet ist, daß sie n inein andergesteckte, in eine Mischkammer einmündende Zuführungs rohre zur Zuführung der Flüssigkeiten zur Mischkammer um faßt, und zwischen benachbarten Zuführungsrohren ein Ring spalt besteht, dessen Breite veränderbar ist.The task is solved by a mixing nozzle for mixing of n liquids, where n is a natural number and larger than 1, which is characterized by the fact that they n together inserted, opening into a mixing chamber pipes for supplying the liquids to the mixing chamber holds, and a ring between adjacent feed pipes gap exists, the width of which can be changed.

Mit der Mischdüse können sowohl Flüssigkeiten gemischt wer den, deren Mischung eine echte Lösung ergibt, als auch sol che, die sich nur unter Bildung einer Emulsion mischen las sen. Bei erreichbaren Mischzeiten von weniger als 0,1 s eig net sich die Mischdüse besonders zum Mischen schwer mischba rer Flüssigkeiten, wobei ein kontinuierlicher Produktstrom von ca. 1 bis mehr als 200 l/h entnommen werden kann. Die Mischdüse kann aus Metall oder aus metallfreien Werkstoffen gefertigt werden. Die Fertigung aus metallfreien Werkstoffen ist bevorzugt, wenn die erzeugte Flüssigkeitsmischung zur Behandlung von Halbleitermaterial, das nicht mit Fremdmetal len verunreinigt werden darf, eingesetzt werden soll. Da der Mischvorgang ohne die Bewegung von Teilen der Mischdüse er folgt, entsteht darüber hinaus auch kein das Halbleitermate rial kontaminierender Abrieb.Liquids can be mixed with the mixing nozzle the one whose mixture gives a real solution, as well as sol that could only be mixed to form an emulsion sen. With achievable mixing times of less than 0.1 s the mixing nozzle is particularly suitable for mixing difficult to mix rer liquids, being a continuous product stream from about 1 to more than 200 l / h. The Mixing nozzle can be made of metal or metal-free materials are manufactured. The production from metal-free materials is preferred if the liquid mixture generated for Treatment of semiconductor material that is not with foreign metal len may be contaminated, should be used. Since the Mixing process without moving parts of the mixing nozzle follows, no semiconductor mate is formed rial contaminating abrasion.

Die Mischdüse wird nachfolgend an Hand von Figuren erklärt.The mixing nozzle is explained below using figures.

In Fig. 1a ist schematisch eine Mischdüse zum Mischen von zwei Flüssigkeiten gezeigt. Die in die Mischdüse eintreten den Flüssigkeitsströme und der die Mischdüse verlassende Pro duktstrom sind in der Figur mit Pfeilen angedeutet.In Fig. 1a, a mixing nozzle for mixing two liquids is shown schematically. The liquid streams entering the mixing nozzle and the product stream leaving the mixing nozzle are indicated by arrows in the figure.

Fig. 1b zeigt die gleiche Mischdüse mit verändertem Ring spalt. Fig. 1b shows the same mixing nozzle with a modified ring gap.

In Fig. 2 ist eine Mischdüse dargestellt, mit der vier Flüssigkeiten zu einer Flüssigkeitsmischung vermischt werden können.In FIG. 2 a mixing nozzle is shown, may be mixed with four liquids to a liquid mixture.

Die Mischdüse gemäß Fig. 1a umfaßt im wesentlichen zwei konzentrisch ineinandergesteckte Zuführungsrohre 1a und 1b, die in einer gemeinsamen Mischkammer münden. Die Flüssigkei ten werden mit Hilfe einer nicht dargestellten Pumpeinrich tung, beispielsweise einer Membran-, Taumelkolben- oder Dop pelkolben-Dosierpumpe, durch die Eintrittsöffnungen 2a und 2b der Zuführungsrohre 1a und 1b zur Mischkammer 3 geführt. Damit die notwendige Mischarbeit geleistet werden kann, sollten die Flüssigkeiten mit signifikant verschiedenen Ge schwindigkeiten in die Mischkammer 3 eintreten. Es ist be vorzugt, daß die Geschwindigkeitsdifferenz bei schwer misch baren Flüssigkeiten mindestens 1 m/s beträgt. Darüber hinaus hängt das Mischergebnis auch von der zugeführten Flüssig keitsmenge und dem in der Mischkammer erfolgenden Druckab fall ab. Beim Eintritt in die Mischkammer geraten die Flüs sigkeiten in hochturbulente Bewegung, die erst beim Austritt der Flüssigkeitsmischung durch die Austrittsöffnung 4 in ei ne Laminarströmung übergeht.The mixing nozzle according to Fig. 1a essentially comprises two concentrically nested feed pipes 1 a and 1 b, which open into a common mixing chamber. The liquids are with the help of a Pumpeinrich device, not shown, for example a diaphragm, wobble or Dop pelkolben dosing pump, through the inlet openings 2 a and 2 b of the feed pipes 1 a and 1 b to the mixing chamber 3 . So that the necessary mixing work can be performed, the liquids should enter the mixing chamber 3 at significantly different speeds. It is preferred that the speed difference for liquids that are difficult to mix is at least 1 m / s. In addition, the mixing result also depends on the amount of liquid supplied and the pressure drop in the mixing chamber. When entering the mixing chamber, the liquids come into highly turbulent motion, which only passes through the outlet opening 4 into a laminar flow when the liquid mixture emerges.

Zwischen dem inneren Zuführungsrohr 1a und dem äußeren Zu führungsrohr 1b besteht ein Ringspalt 5, den die durch die Eintrittsöffnung 1b zugeführte Flüssigkeit auf den Weg in die Mischkammer 3 passieren muß. Über die Breite des Ring spalts kann die Geschwindigkeitsdifferenz der Flüssigkeiten abgestimmt werden. Durch Vorversuche wird die Ringspaltbrei te gewählt, die für eine vorgegebene Mischaufgabe und bei vorgegebenem Flüssigkeitsdurchsatz das beste Mischergebnis liefert. Die Ringspaltbreite läßt sich vorzugsweise einstel len, indem die Zuführungsrohre in axialer Richtung gegenein ander verschoben werden. In Fig. 1b ist ein gegenüber der Darstellung in Fig. 1a schmälerer Ringspalt 5 gezeigt, der durch Verschieben des inneren Zuführungsrohres 1a zustande gekommen ist.Between the inner feed pipe 1 a and the outer feed pipe 1 b there is an annular gap 5 , which the liquid supplied through the inlet opening 1 b must pass on the way into the mixing chamber 3 . The speed difference of the liquids can be adjusted across the width of the annular gap. Preliminary tests are used to select the annular gap width that delivers the best mixing result for a given mixing task and with a given liquid throughput. The annular gap width can preferably be set by moving the feed tubes in the axial direction against each other. In Fig. 1b there is shown a comparison with the illustration in Fig. 1a narrower annular gap 5, which has come into being a by displacement of the inner feed tube 1.

Die Mischungsdüse kann auch für Mischaufgaben ausgelegt wer den, die das Mischen von mehr als zwei Flüssigkeiten, vor zugsweise 3 bis 20, besonders bevorzugt 3 bis 10 Flüssigkei ten, beinhalten. Zum Mischen von n Flüssigkeiten werden n Zuführungsrohre ineinandergesteckt. Dies ist für n=4 in Fig. 2 dargestellt. Die Flüssigkeiten werden durch die Ein trittsöffnungen 2a, 2b, 2c und 2d in die Mischkammer 3 ge pumpt. Der zwischen benachbarten Zuführungsrohren bestehende Ringspalt 5 kann durch axiales Gegeneinanderverschieben der den Ringspalt ausbildenden Zuführungsrohre verändert wer den.The mixing nozzle can also be designed for mixing tasks which involve the mixing of more than two liquids, preferably 3 to 20, particularly preferably 3 to 10 liquids. To mix n liquids, n feed pipes are plugged into one another. This is shown for n = 4 in FIG. 2. The liquids are pumped through the inlet openings 2 a, 2 b, 2 c and 2 d into the mixing chamber 3 . The existing between adjacent feed pipes annular gap 5 can be changed by axially pushing the feed pipes forming the annular gap against each other.

Claims

1. Mixing nozzle for mixing n liquids, where n is a natural number and greater than 1, characterized in that the mixing nozzle comprises n nested, opening into a mixing chamber supply pipes for supplying the liquids to the mixing chamber, and an annular gap between adjacent supply pipes be available, the width of which can be changed.

2. Mixing nozzle according to claim 1, characterized in that the width of an annular gap by axially facing each other shift the feed forming the annular gap pipes is changeable.

3. Mixing nozzle according to claim 1 or claim 2, characterized ge indicates that n is a natural number from 2 to 20 is.