DE2300475A1

DE2300475A1 - Verfahren und vorrichtung zum mischen von materialien

Info

Publication number: DE2300475A1
Application number: DE2300475A
Authority: DE
Inventors: Douglas W Hege
Original assignee: Hege Advanced Systems Corp
Current assignee: Hege Advanced Systems Corp
Priority date: 1972-01-05
Filing date: 1973-01-05
Publication date: 1973-07-19
Also published as: FR2167688A1; IT978027B; JPS4878550A

Description

Dr.-lng. E. BERKENFELD ■ Dipl..Ing. H. BERKENFELD, Pat.ntanwält., Köln Anlage Aktenzeichen

zur Eingabe vom 4. Januar 1973 VA// Name d. Anm. HEGE ADVANCED SYSTEMS

CORPORATION

Verfahren und Vorrichtung zum Mischen von Materialien

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung, welche Medien mit hoher Energie mischen. Die Art der Medien ist stark veränderlich, und es können eine oder mehrere Flüssigkeiten mit einem Gas und/oder einem festen Stoff gemischt werden, der in der Flüssigkeit löslich sein kann. Die Vorrichtung besteht aus Mischkammern, in welche die Medien gepumpt werden. Das Medium geht durch eine Strahlpumpe am Boden der Mischkammer hindurch, die mit einer oder mehreren Zentrifugalpumpen verbunden ist, welche die Medien zurück in die Mischkammer in Umlauf setzen. Luft, insbesondere Gase oder leichtere Medien können in das Medium an einer Stelle zwischen den Strahlpumpenauslaß und den Zentrifugalpumpeneinlaß eingespritzt werden. Der Zentrifugalpumpenauslaß führt das Medium durch Düsen ab, welche so geformt sind, daß sie Strömungen bilden, die zwecks Massenübertragung aufeinander auftreffen, um die Mischwirksamkeit des Verfahrens zu verstärken. Ein Teil des Mediums vom Pumpenauslaß kann in die Strahlpumpe zurück abgelenkt werden.

Eine andere Ausführungsform sieht ein verbessertes Verfahren und eine Anordnung zur Verwendung eines Zentrifugallaufrades vor, um ein besseres Mischen des einen Materials mit dem anderen, zu bewirken. Ein wichtiges Merkmal besteht darin, daß das Laufrad innerhalb eines Mischbehälters angeordnet ist. Gemäß dem Verfahren wird ein Teil des Materials nach innen in den Behälter gelenkt, um in die Mitte des Laufrades zu fließen, während mindestens ein Teil des aus dem Laufrad ausfließenden Materials mit hoher Geschwindigkeit nach außen gelenkt wird zwecks Dispersion in dem Material im Behälter.

H 112/1

/ λ β η r

Die wieder in Umlauf gesetzte Strömung des Materials durch das Laufrad und das sekundäre Mischen, das in dem Behälter der Vorrichtung erfolgt, verbessern wesentlich die Geschwindigkeit und den Grad der Mischung gegenüber jenen, die mit einem Zentrifugallaufrad mit den gleichen Charakteristiken erzielbar sind, welches in einem üblichen Pumpengehäuse angeordnet ist.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung gemäß der Erfindung enthält eine Einrichtung, welche einen Teil des Materials nach innen in den Behälter lenkt, um in die Mitte des Laufrades zu fließen, einen ersten Teil vorzugsweise in der Form einer kreisförmigen Platte, die auf einer Seite des Laufrades angeordnet ist und sich von einem äußeren Umfang, der mindestens so groß ist wie der äußere Umfang des Laufrades, zu einer inneren Öffnung erstreckt, welche zur Drehachse des Laufrades koaxial ist. Die Platte verhindert, daß das Material in dem Behälter in das Laufrad eintritt, außer wenn dasselbe nach innen und durch die innere Öffnung in die Mitte des Laufrades fließt.

Für die meisten Anwendungen der Erfindung wird das Material im Behälter eine Flüssigkeit sein. Zusätzliches Material, gewöhnlich in der Form von trockenen Bestandteilen, wird zugesetzt, indem dasselbe durch eine Leitung zugeführt wird, welche einen Auslaß aufweist, der zum Pumpeneinlaß koaxial ist und an denselben angrenzt. Der Leitungsauslaß endet vorzugsweise in einem Flansch, der in axialem Abstand von der kreisförmigen Platte liegt, um einen zweiten Teil zu bilden, welcher mit dem ersten Teil gegenüberliegende Oberflächen begrenzt, um einen Teil des ersten Materials aus dem Behälter nach innen zu lenken zwecks Mischung mit den zugesetzten Bestandteilen, wenn dieselben die Leitung verlassen.

Ein wichtiger Vorteil dieser Anordnung besteht darin, daß das Material aus dem Behälter, wenn dasselbe entsprechend der Pumpwirkung des sich drehenden Laufrades in die mittlere Öffnung des ersten Teils fließt, einen sich bewegenden Flüssigkeitstrichter erzeugt, welcher die zugesetzten Bestandteile in das Laufrad und

H 112/1

durch dasselbe saugt, mit wenig Gelegenheit zum Zusammenbacken und dadurch zum Verstopfen des Einlasses des Laufrades.

Für eine noch größere Wirksamkeit des Mischens sieht eine abgeänderte Ausführungsform der Erfindung eine Verstärkung der kinetischen Bewegungsenergie vor, indem ein Teil der aus dem Laufrad ausfließenden Mischung direkt wieder in Umlauf gesetzt wird, um sich mit dem Material aus dem Behälter und den zugesetzten Bestandteilen zu mischen, wenn dieselben in die Mitte des Laufrades eintreten.

Noch eine andere Ausführungsform, die insbesondere für die Mischung gasförmigen Materials mit einer Flüssigkeit geeignet ist, enthält einen Venturiabsehnitt, welcher die Zuführungsleitung koaxial umgibt, um eine Erhöhung des Drucks am Laufradeinlaß zu bewirken, so daß Hohlraumbildung infolge des Zusatzes des gasförmigen Materials vermieden wird. Dieser erhöhte Druck wird erzielt, indem ein Teil der aus dem Zentrifugallaufrad ausfließenden Mischung in den Einlaß des Venturiabschnitts gelenkt wird. Material aus dem Behälter fließt ebenfalls nach innen, um sich mit der in den Venturieinlaß eintretenden, wieder in Umal£lauf gesetzten Mischung und mit dem durch die Leitung zugesetzten Material zu mischen.

Eine Aufgabe der Erfindung besteht demnach in der Ausbildung eines Verfahrens und einer Vorrichtung zum Erzeugen einer verbesserten Mischwirkung mittels eines Zentrifugallaufrades.

Das Verfahren und die Vorrichtung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen genauer beschrieben, in welchen zeigt:

1 eine Gesaratansicht der Misch- und Pumpvorrichtung, Fig. 2 eine genauere Ansicht der Strahlpumpe,

Fig. 3 die Gestaltung des wieder in Umlauf setzenden Systems un-H 112/1

309829/083D

terhalb des Mischtanks,

Fig. 4 eine genauere Ansicht einer Mischdüse, Fig. 5 die Strömung der Medien aus den'Mischdüsen,

Fig. 6 eine schaubildliche Ansicht der Basis der Verteilungsöffnung gemäß Fig. 4, ■

Fig. 7 eine abgeänderte Ausführungsform des wieder in Umlauf setzenden Düsensystems,

Fig. 8 eine Seitenansicht einer anderen Ausführungsform der Erfindung und

Fig. 9 einen Querschnitt nach der Linie 9-9 der Figur 8.

Die Figuren 9A und 9B sind abgeänderte Ausführungsformen der Figur 9.

Fig.10 zeigt eine Seitenansicht einer abgeänderten Ausführungsform der Erfindung,

Fig.H im Schnitt eine Seitenansicht einer anderen abgeänderten Ausführungsform der Erfindung,

Flg.12 im Schnitt eine Seitenansicht noch einer anderen abgeänderten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 13 i*a Schnitt eine Seitenansicht einer weiteren abgeänderten Ausführungsform der Erfindung,

Fig.l4 einen Schnitt eines abgeänderten Flügelspitsenl&ufradgehäuses zum Erseugsn eines ringwulstförmigen Wirbels in der das Laufrad verlassenden Mischung,

H 112/1

3G9829/083S

Pig.15 eine Seitenansicht der geschnittenen Hälften von Ausführungsformen der austauschbaren Zuführungsleitung und der Deckelplatte,

Fig.l6 im Schnitt eine Seitenansicht einer abgeänderten Ausführungsform zum Mischen mehrerer Bestandteile.

Der Mischtank 10 weist ein Einlaßrohr 11 und ein Auslaßrohr 12 auf. Die Flüssigkeit gelangt aus dem Einlaßrohr in den Mischtank und dann in eine Strahlpumpe, die allgemein mit 13 bezeichnet ist.

Die Strahlpumpe ist genauer in Fig. 2 dargestellt. Die Flüssigkeit im Mischtank gelangt durch einen Bereich verringerten Querschnitts, der durch einen Venturiabschnitt 14 gebildet wird, in die Strahlpumpe, welche die Geschwindigkeit und Durchwirbelung der Flüssigkeit vergrößert. Die Flüssigkeit tritt dann in die Kammer 15 ein, welche Luftejektorauslässe 16, 16' (Fig. 1) enthält. Ein Drucklufttank 17 führt Luft durch Regler 18 und 19, 19' von üblicher Ausbildung in die Ejektoren ein, welche von der Richtung der ankommenden Flüssigkeit weggerichtet sind. Ein Luftdruck von etwa

1,05 bis 6,3 kp/cm kann verwendet werden und ein niedrigerer Be-

reich von 1,4 bis 2,1 kp/cm ist für die meisten Zwecke zufriedenstellend. Das Luft/Flüssigkeitsgemisch wird aus der Kammer 15 durch die Turbinenteile 20, 20' herausgedrückt, welche durch die Motoren 21, 21' angetrieben werden. Der Luftdruck aus den Ejektoren unterstützt die Förderung der Flüssigkeit und verhindert die Hohlraumbildung. Das Luft/Flüssigkeitsgemisch gelangt aus den Kammern 22, 22^f in die Rücklaufleitungen 23, 23' und dann in die Rücklaufkammer 24. Die Rücklaufkammer 24 wird durch die innere Wand 25 und die äußere Wand 26 der Strahlpumpe 13 (Fig. 2) gebildet und liegt innerhalb derselben. Die Rücklaufkammer weist zwei Arten von Austrittsöffnungen auf, nämlich die Verteilungsöffnungen 27 und die Rücklauföffnungen 28. Eine Verteilungsöffnung ist genauer in den Figuren 4 und 6 dargestellt. Die Anordnung von vier Verteilungsöffnungen im Umfang der Wand 26 der Strahlpumpe 13 ist in Fig. 5 gezeigt. Die Verteilungsöffnungen bestehen aus

H 112/1

einem im allgemeinen konkaven Teil 29, der Bohrungen 30, 30^f aufweist. Die aus den Bohrungen austretenden Strömungen konvergieren und treffen aufeinander auf, wie die Pfeile in Fig. 4 zeigen. . Diese Strömungen stellen bei dem dargestellten System eine primäre Mischung und einen Bewegungsenergieaustausch dar. Der konkave Teil 29 kann an der Wand 26 enden oder (wie dargestellt) sich durch den Halsteil 31 von derselben erstrecken. Die Strömungsmuster der aus dem konkaven Teil 29 austretenden Strömungen sind allgemein durch die Pfeile 32 angegeben. Das Gesamtströmungsmuster aus den Vsteilungsöffnungen ist durch die Pfeile 33 in Fig. 5 dargestellt. Dies stellt eine sekundäre Mischung und Wirbelerzeugung dar. Die erzeugten Strömungen steigen in dem Tank nach oben," wie durch die Pfeile 33' angegeben ist. Die Rücklauf öffnungen sind mit den Rücklaufleitungen 34, 34' verbunden, welche in die Strahlpumpe 13 (Fig. 2) abführen.

Die vorstehend beschriebene Einheit kann in einer großen Zahl von Größen hergestellt werden, von kleinen Einheiten mit ungefähr 37,85 1 Fassungsvermögen bis zu großen Einheiten mit mehr als 1.992 1 Fassungsvermögen. Repräsentative Größen und die Wirkungsweise werden für eine Einheit mit einem Fassungsvermögen von 1.992 1.und mit einem hohen Durchsatz dargestellt. Für eine solche Einheit weist der Tank 10 aus nichtrostendem Stahl einen Durchmesser von etwa 1,2 m und eine Höhe von 1,8 m auf. Die Flüssigkeit tritt in die Strahlpumpe 13 ein, welche am oberen und unteren Ende eine öffnung von etwa 125 mm und einen Venturiabschnitt 14 mit einer Breite von etwa 62,5 mm aufweist. Die Luftejektoren 16, 16' führen Luft unter einem Druck von etwa 1,4 bis

2
2,1 kp/era ab. Die Flüssigkeitsbewegung wird durch zwei Pumpen (Tri-Flow #=328F) gelenkt, welche eine Kapazität von etwa 1.992 1 pro Minute haben. Die Pumpen, welche durch die Turbinen 20, 20' in den Kammern 22, 22' dargestellt werden, weisen Einlasse von 100 mm aus der Kammer 15 für das Luft/Flüssigkeitsgemisch und Auslässe von 50 mm für die Rücklaufleitungen 23, 23' auf. Die Motoren 21, 21' mit 75 PS treiben die Pumpen an. Die Rücklaufleitungen 34, 34' haben einen Durchmesser von etwa 25 mm und die

H 112/1

SHQ A ■> Q / ΓΙΟ¹} Κ

Flüssigkeit tritt aus den Düsenenden mit einem Durchmesser von 12,5 mm dieser Rücklaufleitungen zurück in die Strahlpumpe aus. Jede der Verteilungsöffnungen weist am äußeren Umfang der Wand 26 einen Durchmesser von etwa 12,5 mm auf. Die Bohrungen der Verteilungsöffnungen haben einen Durchmesser von etwa 8,33 nun.

Das System gemäß der Erfindung verwendet die drei grundlegenden Mischverfahren der Massenübertragung, der Wirbeldiffusion und der Molekulardiffusion. Die Massenübertragungsmischung erfolgt weitgehend bei der mit hoher Energie bewirkten übertragung eines großen Volumens des Materials, welches aus der Strahlpumpe 13 durch das Zentrifugalpumpensystem 22, 23 und zurück durch die Rücklaufleitungen 3^ wieder in Umlauf gesetzt wird. Dies wird als der Strömungsweg I bezeichnet. Die Wirbeldiffusion und die Molekulardiffusion herrschen in der Flüssigkeitsmasse in dem Tank vor. Die Flüssigkeit in dem Tank ist Infolge der aufsteigenden Wirbel 33' einer ständigen Bewegung unterworfen. Die Flüssigkeit in dem Tank fließt auch mit der aus dem Einlaß 11 eintretenden Flüssigkeit nach unten und ein Teil fließt nach außen und wird von den Wirbelströmungen aufgefangen. Dies wird als der Strömungsweg -3- II bezeichnet. Das Verhältnis zwischen der Strömung der Flüssigkeit in den Wegen I und II wird durch Einstellung der Verteilungsöffnungen 27 und der Rücklauföffnungen 28 geregelt. Die Regeleinrichtung kann sich an einer oder beiden Arten der Verteilungsöffnungen befinden oder eine Regeleinrichtung kann an den Düsenenden der Rücklaufleitungen 3^ befestigt werden. Eine solche Regeleinrichtung ist in Fig. 7 gezeigt, welche einen Verteilerteil 35 darstellt, in welchen die Rücklaufleitungen 34 münden. Die Regeleinrichtung des Verteilerteils 35 kann eine übliche Ausbildung aufweisen, vri«.* rum Beispiel benachbarte drehbare gelochte Platten, in welchen die Lochungen so eingestellt werden können, daß sie miteinander ausgerichtet sind oder nicht.

Zwei oder mehrere Strömungen mit hoher Energie von heterogenen Mischungen von Massen, welche aufeinander auftreffen, ergeben einen solchen Massenaustausch, daß die dichteren Substanzen ihre

H 112/1

309829/0835

Stellung rait den weniger dichten Substanzen tauschen und sich dann mit frischem, weniger dichtem Mate-fcrial in Kontakt befinden, wodurch die Mischung, die Auflösung, die Adsorption und/oder die Reaktion verstärkt wird. Dieser Austausch erfolgt hauptsächlich in drei Bereichen:

1. zwischen den verschiedenen Strömungen, welche aus der Düse austreten und aufeinander auftreffen,

2. zwischen diesen Strömungen und der Masse der Flüssigkeit in dem Tank und

3. zwishen den Flüssigkeitsströmungen aus den Leitungen 34 und der Flüssigkeit aus dem Tank, welche in die Strahlpumpe gesaugt wird.

Wenn der Einlaßdruck der Zentrifugalpumpe durch die Verwendung der Strahlpumpe vergrößert wird, können große Mengen von Gasen (oder von weniger dichten Medien) an einer Stelle zwischen der Strahlpumpe und dem Zentrifugalpumpeneinlaß eingespritzt werden, wobei die Zentrifugalpumpe noch immer eine hohe Abflußmenge erzeugt (das heißt keine Hohlraumbildung). Das Einspritzen dieser großen Mengen von Gasen (oder von weniger dichten Medien) in den Strahlpumpenauslaß, wo der Druck etwa 2,45 bis 2,8 kp/cm oder

mindestens 1,05 kp/cm oberhalb des Tankdrucks liegt und wo die Gase/Medien dann einem zunehmenden Druckgradienten (zum Beispiel

von 4,2 bis 14 kp/cm ) und einer starken Wirbelbildung in der Pumpe unterworfen sind, verstärkt die Gas/Mediumdiffusion als sehr kleine Blasen und deren Mischung, Suspension oder Absorption.

Das Verfahren und die Vorrichtung gemäß der Erfindung sind für die Klärung von Zucker nützlich. Ein Zuckersirup, dem Phosphorsäure und Kalk zugesetzt wurden, wurde in der ¥ in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung unter den folgenden Bedingungen gemischt:

H 112/1

309829/0836

Tankgröße verwendetes Volumen Pumpenströmungsgeschwindigkeit Tankströmungsgeschwindigkeit

Strahlpumpenströmungsgeschwindigkeit

Durchsatz Druck am Verteiler Druck am Pumpeneinlaß Druck an der Verengung NPSH

Motor

Ampere Wiederinuralaufsetaingsfaktor Luftströmungsgeschwindigkeit Druck der Luft Düsen

4 Tankdüsen

4 Strahldüsen Strahlpumpenverengung Durchmesser des Laufrades

Klärkessel

1.992 1 996 1
540 g/min 290 g/min

250 g/min 80 g/min

13,3 kp/cm²

1,47 kp/cm² 75 mm Quecksilbersäule 510 cm 55 PS

6,75

400 cnrVmin

2,1 kp/cm² 4 Auslaß-/4 Aufnahmedüsen

Durchmesser von 8,3 mm pro Paar

Durchmesser von 11,8 mm 58 mm
175 mm

Der sich ergebende Sirup enthielt Verunreinigungen von 50 bis 100 Teile/Million (Durchae-s-s-schnitt etwa 75 Teile/Million) und

9.340 Blasen/cm . Ein vergleichbarer Mischvorgang ohne die Verwendung der Strahlpumpe ergab einen Sirup, der Verunreinigungen von 50 bis 500 Teilen/Million (Durchaschnitt etwa 150 Teile/Million) und 2.577 Blasen/cm*" aufwies. Die Verwendung der Strahlpumpe ergab daher ein besseres und gleichmäßigeres Produkt.

Eine in den Figuren 8 und 9 dargestellte andere Ausführungsform enthält einen Behälter 10, der ein Zentrifugallaufrad 11 aufweist, welches auf einer Welle 12 drehbar angeordnet ist, die sich durch den Boden des Behälters erstreckt und von einem Elektromotor 13

H 112/1

α q *> α /nou

durch Riemenscheiben I¹I und 15 mittels eines V-förmigen Riemens 16 angetrieben wird. Die Welle 12 ist im Lager 17 drehbar gelagert, das am Boden des Behälters befestigt ist. Eine Flüssigkeitsdichtung 18 verhindert ein Laken aus dem Behälter zwischen der Welle 12 und dem Lager 17. Eine Leitung 19, die ein zweites Material 20 in die Mitte des Laufrades zuführt, erstreckt sich koaxial zur Drehachse des Laufrades. Am oberen Ende der Leitung 19 befindet sich ein trichterförmiger Einlaß 21. Die Leitung 19 endet in einem Auslaß 22, der an den Einlaß 23 des Laufrades- 11 angrenzt.

Ein Zuführungsform 2k ermöglicht die Füllung des Behälters IO mit einem ersten flüssigen Material 25 bis zu einer gewünschten Höhe, bevor das erste Material durch die Leitung 19 zugeführt wird.

Eine kreisförmige Wand 26 umgibt den Umfang des Zentrifugallaufrades 11. Die Innenfläche 27 der Wand 26 liegt in radialem Ab- ■ stand vom Laufrad, um einen Drehzwischenraum herzustellen. Durchlässe 28 sind rund um die Wand 26 in der Umfangsrichtung im Abstand voneinander angeordnet, deren Einlasse 29 an das Laufrad angrenzen und deren Auslässe 30 in den Behältst münden.

Ein erster Teil, wie zum Beispiel die kreisförmige Platte 31, ist am oberen Ende der Wand 26 angeordnet. Der äußere Umfang der Platte 31 ist mindestens so groß wie der äußere Umfang des Laufrades. Die Platte weist eine mittlere öffnung 32 auf, die zum Laufrad koaxial ist, um einen Einlaß zu der Mitte des Laufrades vorzusehen. Die Innenfläche 33 der Platte 31 liegt in axialem Abstand von den Flächen 3¹* der Laufradflügel 35, um genügend Zwischenraum für die Drehung des Laufrades zu lassen.

Ein zweiter Teil, wie zum Beispiel der Flansch 36, ist in koaxialem Abstand mit der Platte 31 durch Leitflügel 37 "verbunden und stützt seinerseits den Auslaß der Leitung -2-9- 19 mittels einer Gewindeverbindung 38 ab. Die Leitflügel 37 dienen dazu, die Strömung des Materials aus dem Behälter richtig in das Laufrad zu lenken,und verhindern auch einen Wirbelkreislauf der Masse des

H 112/1

-iftfloofl / η ο r> c

Materials im Behälter, welcher sonst die Wirksamkeit des Mischens verringern würde.

Der erste Teil 31 und dar zweite Teil 36 bilden zwischen sich einen Durchlaß, um das flüssige Material in der Kanuner durch die öffnung 32 nach innen und unten in die Mitte des Laufrades 11 zu lenken.

Im Betrieb wird der Behälter 10 zuerst bis zu einer gewünschten Höhe mit einem flüssigen Material aus dem Zuführungsrohr 24 gefüllt. Der Elektromotor wird angelassen, um den Kreislauf des ersten flüssigen Materials nach innen zwischen den Teilen 31 und 36 durch die öffnung 32 in die Mitte des Laufrades 11 zu bewirken und dann durch die Laufradflügel 35 und die Durchlässe 28 nach außen zurück zwecks Mischung mit dem Material im Behälter. Ein zweites Material 20, gewöhnlich ein trockenes pulverförmiges oder körniges Material, wird in den Trichter 21 geschüttet und aus demselben durch die Leitung 19 zugeführt zwecks Mischung mit dem einfließenden Material 25 am Auslaß der Leitung. Die beiden Materialien fließen dann gemeinsam durch die öffnung 32, zwischen den Laufradflügeln 35 nach außen und dann durch die Durchlässe 28 in den Behälter. Nachdem die gewünschte Menge des zweiten Materials 20 zugesetzt worden ist, kann der Mischer solange wie gewünscht laufen und die resultierende Mischung kann dann durch den Auslaß 39 abgeführt werden.

Die Vorrichtung kann aber auch als ein kontinuierlicher Mischer statt als ein Chargenmischer betrieben werden, indem eine kontinuierliche Strömung durch das Zuführungsrohr 24, die Leitung 19 und den Auslaß 39 mit t* Geschwindigkeiten aufrecht erhalten wird, die von dem Verhältnis der Materialien und dem für das fertige Produkt gewünschten Grad des Mischens abhängen.

Die Vorteile der bevorzugten Ausführungsform, welche ein verbessertes Mischen mittels der WiederinumlaufSetzung durch das Laufrad und ein sekundäres Mischen in dem Behälter vorsieht, sind

H 112/1

309829/0835

deutlich aus den Figuren 8 und 9 ersichtlich. Zunächst ermöglicht die Ausbildung gemäß der Erfindung ein inniges Mischen der ersten und zweiten Materialien, bevor dieselben in die Mitte des Laufrades eintreten. Infolgedessen bewegen sich beide Materialien miteinander durch die Laufradflügel. Das aus dem Laufrad ausfließende Material wird dann durch die Durchlässe 28 in mehrere Strömungen von hoher Geschwindigkeit gelenkt, um sich innig zu mischen und sekundäre umlaufende Strömungen in der im Behälter 10 verbleibenden Flüssigkeit zu erzeugen.

Ein zusätzlicher Vorteil, der sich aus der Einwärtsströmung des Materials 25 durch die öffnung 32 ergibt, besteht darin, daß das einfließende Material 25 einen sich bewegenden Flüssigkeitstrichter erzeugt, der das Material 20 in das Laufrad saugt, sobald dasselbe zugesetzt ist, ohne das Zusammenbacken oder das Anhaften am Einlaß 32 zu ermöglichen.

Die kreisförmige Wand 36 gewährleistet zusammen mit den Durchlässen 28, daß ein geringerer Bewegungsenergieverlust des aus dem Laufrad 11 auslließenden Gemisehs auftritt als in dem typischen spiralförmigen Pumpengehäuse erfolgt, das einen tangentialen Auslaß aufweist, so daß das Gemisch durch die Durchlässe 28 mit einer relativ hohen Geschwindigkeit- fließt und die ausströmenden Strahlen sich vollständig in der umgebenden Flüssigkeit im Behäl-' ter verteilen.

Die Durchlässe 28 sind in Fig. 9 gerade und radial dargestellt, dieselben können aber auch abgewinkelt sein, um der Flüssigkeit im Behälter eine wirbelnde, umrührende Bewegung zu erteilen. Sie können alle in der gleichen Richtung oder abwechselnd in entgegengesetzten Richtungen abgewinkelt sein, «je nach der Art des gewünschten sekundären Mischens. Die Durchlässe 28 der Figur 9 können durch Durchlässe 28a in Fig. 9A oder durch Düsen 28b in Fig. 9B ersetzt werden. Die Durchlässe 28a in Fig. 9A werden erzeugt durch Entfernung der Innenfläche der Wand 26a in der Form einer zunehmenden Spirale, welche zum Einlaß jedes Durchlasses 4& führt,

H 112/1

309829/083 5

wobei der Durchmesser der Spirale in der Richtung der Laufraddrehung zunimmt. Diese Anordnung ermöglicht, daß ein Teil der kinetischen Energie des aus dem Laufrad ausfließenden Gemischs in Druck in dem zunehmenden Spiralbereich umgewandelt und dann beim Durchgang durch die Auslässe 30a in kinetische Energie von hoher Geschwindigkeit zurück verwandelt wird. Andererseits sind die Düsen der Figur 9B in den Fällen nützlich, in denen gewünscht wird, Mischstrahlen von sehr hoher Geschwindigkeit zu haben, welche in das Material im Behälter 10 gerichtet sind. Diese Anordnung ist besonders nützlich, wenn Mischungen absetzen gelassen werden und dann wieder umgerührt werden müssen.

Eine in Fig. 10 dargestellte abgeänderte Ausführungsforra der Vorrichtung gemäß Fig. 8 sieht eine Vergrößerung der kinetischen Bewegungsenergie zwecks verbesserten Mischens von dickeren Aufschlämmungen und dergleichen vor. Ähnliche Bestandteile sind mit den gleichen Bezugsziffern wie in den vorhergehenden Figuren bezeichnet. Die Ausführungsform der Figur 10 enthält Durchlässe 40 für die Wiederinuralaufsetzung eines Teils des aus dem Laufrad ausfließenden Gemischs, um sich mit den ersten und zweiten Materialien zu mischen und denselben Bewegungsenergie zu erteilen, wenn sie in die Mitte des Laufrades fließen. Die Durchlässe 40 werden durch mindestens zwei Leitungsteile 41 gebildet, die in der Umfangsrichtung im Abstand liegende Einlasse 42 aufweisen, welche an den Umfang des Laufrades angrenzen, und in der Umfangsrichtung im Abstand liegende Auslässe 43, welche an den Auslaß 22 der Leitung 19 angrenzen, um das erste Material in die Mitte des Laufrades zuzuführen. Die Auslässe 43 haben vorzugsweise die Form von konvergierenden Düsen 44, um Strahlen mit hoher Geschwindigkeit zu erzeugen, und demnach eine stärkere Vergrößerung der Bewegungsenergie. Die Einlasse 42 und die Auslässe 43 liegen vorzugsweise rund um den Umfang des Laufrades bzw. rund um den Leitungsauslaß 22 in gleichem Abstand voneinander, um eine ausgeglichene Strömung zu erzeugen. Die Auslässe 43 können entweder in radialen Ebenen liegen, um die Drehachse des Laufrades 11 zu kreuzen, oder dieselben können in tangentialer Richtung abgewinkelt

H 112/1

^nQoOQ /no-st;

sein, um eine wirbelnde Bewegung entweder in der gleichen oder ent gegengesetzten Richtung zur Drehung des Laufrades zu erzeugen, wenn es für ein optimales Mischen von besonderen Materialien gewünscht wird.

In Fig. 11 ist noch eine andere Ausführungsform dargestellt, die besonders zum Mischen von Gasen mit Flüssigkeiten geeignet ist. Bei dieser Ausführungsforra wird eine mit einem Venturiabschnitt versehene Strahlpumpe mit dem Zentrifugallaufrad der Mischvorrichtung gemäß den vorhergehenden Ausführungsformeη kombiniert. In Fig. 11 erstreckt sich ein Venturiabschnitt 45 koaxial zu der mittleren Leitung 46, welche Gas zwecks Mischung mit einem flüssigen "Material im Behälter 10 zuführen kann. Der Auslaß 47 des Venturiabschnitts 45 ist angrenzend an den Auslaß 48 der Leitung 46 angeordnet und mit der mittleren öffnung in der Platte 31 verbunden, welche in die Mitte des Laufrades 11 führt. Rohre 49 lenken mindestens einen Teil des aus dem Laufrad ausfließenden Gemischs durch eine konvergierende Düse 50, damit dasselbe in den Einlaß 51 des VenturiabSchnitts als eine Strömung von hoher Geschwindigkeit eintritt. Wenn diese Strömung in den Venturiabschnitt 45 eintritt, saugt sie einen Teil der Flüssigkeit im Behälter nach innen, damit sich dieselbe mit einem Gas vom Auslaß der Leitung 46 mischt, wenn dasselbe in die Mitte des Laufrades eintritt. Der Auslaß der Leitung 46 soll vorzugsweise weit genug stromabwärts in dem divergierenden Teil des Venturiabschnitts liegen, so daß der umgebende Druck trachtet, die Gasblasen in die Lösung zu drücken.

Die Kombination einer Strahlpumpe mit dem Zentrifugallaufradin der Ausführungsform gemäß Fig. 11 ist besonders vorteilhaft, wenn Gase mit einer Flüssigkeit gemischt werden, weil dar durch die Strahlpumpe am Eiriaß des Laufrades erzeugte zusätzliche Druck die Hohlraumbildung zu verhindern trachtet, so daß die Wirksamkeit sowohl des Pumpens als auch des Mischens durch das Laufrad aufrecht erhalten wird.

H 112/1

309829/0835

Bei allen vorstehenden Ausführungsformen werden das durch die mittlere Leitung zugeführte zweite Material und der zwecks Mischens mit dem zweiten Material nach innen gelenkte Teil des ersten Materials, wenn dasselbe in die Mitte des Laufrades eintritt , von der gleichen Seite des Laufrades zugeführt. Fig. 12 veranschaulicht eine andere Ausführungsform der Erfindung, bei welcher das zweite Material durch die Leitung 19 in das obere Ende des Laufrades 52 eingeführt wird, während das erste Material aus dem Behälter 10 zwischen dem Boden des Behälters 10 und der Deckelplatte 53, welche die Stütze 54 im Abstand vom Behälterboden hält, nach innen gelenkt wird, um in dem Boden des Laufrades nach oben zu strömen. Bei dieser Ausführungsform strömen zusätzliche Teile des ersten Materials durch Bohrungen 70 in der Leitung 19 nach innen, aber diese Bohrungen können gewünschtenfalls weggelassen werden. Wie bei den vorhergehenden Ausführungsformen mischen sich die beiden Materialien, wenn sie in die Mitte des Laufrades eintreten, und fließen gemeinsam durch die Durchlässe nach außen, welche durch die Laufradflügel begrenzt werden. Das in Fig. 12 dargestellte Laufrad 52 weist eine geschlossene Stirnseite auf, aber dasselbe kann auch mit einer offenen Stirnseite versehen sein, was den Vorteil hat, daß dasse3-be leichter zu reinigen ist.

In Fig. 13 ist noch eine andere Ausführungsform der Erfindung dargestellt, die das Gegenstromprinzip der Figur 12 in der in sich abgeschlossenen Mischvorrichtung verwendet, welche keine Verbindung mit drehbaren Dichtungen durch den Behälter 10 erfordert. Aus diesem Grunde ist die Vorrichtung gemäß Fig. 13 besonders für tragbare Mischvorrichtungen anwendbar, wie zum Beispiel mit der Hand gehalt,e^o Haushaltsmischer oder auf dem Tank angeordnete industrielle Mischer. Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 13 i3t die Leitung 55 starr mit dem Laufrad 56 verbunden und beide sind für die Drehung durch den Elektromotor 57 über den V-förmigen Riemen 58 und die Riemenscheiben 59 und 60 angeordnet. Die Leitung 55 ist für die Drehung durch die Lager 61 und 62 in dem rohrförmigen Stützteil63 abgestützt. Der Stützteil 63 endet an

H 112/1

309829/0835

seinem unteren Ende im Gehäuse 64, das öurchlässe 65 aufweist, welche an den Umfang des Laufrades 56 angrenzen und zu dem Material im Behälter führen. Die untere Deckelplatte 66, die eine mittlere öffnung 67 aufweist, bildet einen Sicherheitsdeckel, um eine Verletzung durch das sich drehende Laufrad 56 zu verhindern. Schenkel 68 ermöglichen den Kreislauf von Flüssigkeit aus dem Behälter 10 in die Mitte des Laufrades 56 zwecks Mischung mit einem zweiten Material, das durch die Leitung 55 zugeführt wird. Wie bei der Ausführungsform gemäß Fig. 12 kann das Material aus dem Tank dem Laufrad wahlweise durch Bohrungen 71 im rohrförmigen Stützteil 63 und durch Bohrungen 72 in der sich drehenden Zuführungsleitung 55 zugeführt werden, zusätzlich zu der Aufwärtsströmung durch die öffnung 67.

Gemäß Fig. Ik können die äußeren Enden 73 der Laifradflügel 35 und die Innenfläche 7k der kreisförmigen Wand 26 wahlweise gekrümmt statt gerade sein, wie in den vorhergehenden Ausführungsformen gezeigt ist. Die gekrümraten Enden 73 und die gekrümmte Fläche 74 wirken zusammen, um einen ringwulstförmigen Raum von im wesentlichen kreisförmigem Querschnitt zu erzeugen, welcher die Bildung eines ringwulstförmigen Wirbels in dem die Laufradflügel verlassenden Material fördert, wie durch die Pfeile angegeben ist. Die durch diesen Wirbel in dem Gemisch erzeugten Schubkräfte verbessern die Mischwirksamkeit des Laufrades mindestens für einige Materialien.

Fig. 15 veranschaulicht die Vielseitigkeit der Vorrichtung gemäß der Erfindung bei der Aufnahme von Mischungen mit einem großen Bereich von Viskositäten in einem Mischer, der ein Laufrad von gegebener Größe aufweist. Die rechte Hälfte der Figur 15 ist ein halber Schnitt einer Ausführungsform 75, welche zum Mischen von Materialien mit relativ niedriger Viskosität geeignet ist, und die linke Hälfte der Figur 15 ist ein halber Schnitt einer abgeänderten Ausführungsform 76 zum Mischen von Materialien mit relativ hoher Viskosität. Für jede Ausführungsform ist der nicht dargestellte halbe Schnitt zu dem dargestellten halben Schnitt sym-

H 112/1

309829/0836

metrisch.

Die Ausführungsform 75 enthält eine Zuführungsleitung 77, die mit einer kreisförmigen Platte 78 durch Schrauben 79 verbunden ist, welche durch den Leitflügel und das Abstandsstück 80 hindurchgehen, Die kreisförmige Platte 78 ist ihrerseits auf dem ringförmigen Wandteil 81 durch Schrauben 82 befestigt. Der Wandteil 81 ist der Wand 26 in Fig. 8 ähnlich und alle anderen Elemente desMischeers gemäß Fig. 15 entsprechen i ähnlichen Elementen in den vorstehend beschriebenen Mischern.

Bei der Ausführungsform 75 sind der Durchmesser des Auslasses der Leitung 77 und der Durchmesser der Einlaßöffnung 83 in der Mitte der Platte 78 im wesentlichen gleich dem Durchmesser der öffnung des Laufrades 84. Sie stellen annähernd die kleinsten A ausführbaren Durchmesser für diese öffnungen dar.

Die Ausführungsform 76 enthält eine Zuführungsleitung 84, die mit einer kreisförmigen Platte 85 durch Schrauben 86 verbunden ist, welche wie bei der Ausführungsform 75 durch den Leitflügel und das Abstandsstück 87 hindurchgehen. Die Platte 85 ist am Wandteil 81 durch die gleichen Schrauben 82 befestigt, die bei der Ausführungsform 75 für die Platte 78 verwendet werden. Die beiden Ausführungsformen können daher leicht ausgetauscht werden, indem lediglich die Schrauben 82 entfernt werden und die eine Ausführungsform durch die andere ersetzt wird.

Bei der Ausführungsform 76 machen der Durchmesser des Auslasses der Zuführungsleitung 84 und der Durchmesser der mittleren Einlaßöffnung 88 der Platte 85 einen verhältnismäßig großen Prozent^ satz des Außendurchmessers der Flügel des Laufrades 84 aus. Der Unterschied der Durchmesser kann beispielsweise nur 25 mm betragen und das aus dem Behälter in die Einlaßöffnung 88 eintretende Material strömt hauptsächlich nur durch den äußeren Teil mit einer Breite von 12,5 mm der Laufradflügel. Wie bereits erwähnt, verarbeitet die Ausführungsform 76 viel stärker viskose Mischun-

H 112/1

gen ohne Verstopfung als die Ausführungsform 75, weil die Durchmesser der Leitung 84 und der Einlaßöffnung 88 größer sind als die entsprechenden Durchmesser der Leitung 77 und der Einlaßöffnung 83» sowie weil der senkrechte Abstand zwischen dem Auslaß der Leitung 84 und der Platte 85 größer ist als der entsprechende Abstand zwischen dem Auslaß der Leitung 77 und der Platte 78.

Eine Gruppe von Zuführungsleitungen, Leitflügel-Abstandsstücken und Deckelplatten, die einen Bereich von g Größen zwischen den Ausführungsformen 75 und 76 bilden, können kombiniert werden, um verschiedene Mischerfordernisse zu erfüllen. Abstandsstücke von verschiedener Höhe, die beispielsweise mit einer Zuführungsbitung von gegebener Größe und einem Deckelplatteneinlaß verwendet werden, können das Verhältnis der wieder in Umlauf gesetzten Strömung zur Geschwindigkeit des zugesetzten Bestandteils regeln. Indem in allen Bestandteilen gleicher Abstand und gleiche Gewindegröße für die Schraubbohrungen vorgesehen wird, ist die Austauschbarkeit gewährleistet.

Pig. 16 veranschaulicht noch eine andere Ausführungsform der Mischvorrichtung gemäß der Erfindung, welche koaxiale Zuführungsleitungen für zwei flüssige oder feste Bestandteile plus einem Gas kombiniert. Ein erster Bestandteil, der beispielsweise eine feste Farbe sein kann, wird durch eine Trichteröffnung 89 in einer äußeren koaxialen Zuführungsleitung 90 zugesetzt. Gleichzeitig wird ein zweiter Bestandteil (zum Beispiel eine flüssige Farbe) durch eine Trichteröffnung 91 einer mittleren koaxialen Zuführungsleitung 92 zugesetzt. Zusätzlich kann ein gasförmiger Bestandteil durch eine innere koaxiale Zuführungsleitung 93 zugesetzt werden. Die drei Zuführungsleitungen werden im Abstand voneinander durch Leitflügel 94 abgestützt, obwohl auch äquivalente Stützeinrichtungen verwendet werden können. Der gasförmige Bestandteil kann auch durch einen mittleren Durchlaß 95 in der Laufradwelle zugesetzt werden, statt denselben durch die innere Zuführungsleitung 93 zuzuführen.

H 112/1

3098 2 9/0835

Ein wichtiges Merkmal der Ausführungsform gemäß Fig. 16 besteht darin, daß der gasförmige Bestandteil innerhalb der öffnung des Laufrades so dicht wie möglichm der Basisplatte zugesetzt wird, statt am Einlaß der Deckelplatte, wie in Pig. 11. Auf diese Weise wird der maximale Druck voll ausgenützt, der von dem im Behälter wieder in Umlauf gesetzten Material verfübbar ist, so daß die Druckverstärkung durch den Venturiabschnitt der Figur 11 nicht erforderlich ist, um die Hohlraumbildung zu verhindern.

Die Mischwirksamkeit des Verfahrens und der Vorrichtung gemäß der Erfindung ist durch eine Prototypvorrichtung veranschaulicht worden, welche der in Fig. 8 gezeigten ähnlich ist und welche die in Tabelle 2 angegebenen Charakteristiken aufweist.

Tabelle 2

Behälter Motor

Laufrad

Gehäuse Zuführungsrohr Leitflügel

Durchmesser ungefähr 175 mm Fassungsvermögen 7>57 1 1 PS, 12 Ampfere
veränderliche Drehzahlregelung O - 9000 U/min
0 - 4500 U/min

Durchmesser 75 mm, offene Stirnseite

5 nach hinten gekrümmte Flügel berechnete Kapazität 3-8 g/min Einlaßdurchmesser 28,125 mm

6 Strahldüsen mit einem Durchmesser

von 7,8 mm

Laufradabstand ungefähr 3,125 mm Einlaßdurchmesser 68,75 mm Auslaßdurchmesser 31*25 mm

axialer Abstand vom Leitungsauelaß zum Gehäuseeinlaß ungefähr 12,5mm

3 radiale Flügel

H 112/1

309829/083B

BEISP IE L .

Ein gesättigter Zuckersirup (62 bis 67 Gewichtsprozent Zucker) wurde durch das folgende Verfahren hergestellt:

a) Schütte 2,36 1 kalten Wassers mit einer Temperatur von 21° C in den Behälter,

b) lasse den Motor an und stelle die Drehzahl auf halbe Kraft ein (6 Ampere),

c) schütte 4,53 kg granulierten Zucker so rasch wie möglich in das Zuführungsrohr, ohne daß dasselbe überfließt (ungefähr 30 Sekunden zwischen dem Beginn und der Beendigung des Schüttens, wobei kein Material in dem Rohr verbleibt),

d) erhöhe die Motordrehzahl auf ungefähr 80 bis 90 % der Kraft (9 Ampere) und lasse denselben 4,5 Minuten laufen.

Sobald der ganze Zucker durch das Zuführungsrohr geschüttet ist, mischt sich derselbe augenblicklich und verteilt sich gleichmäßig im Wasser. Zu diesem Zeitpunkt ist derselbe jedoch nicht aufgelöst und setzt sich ab, wenn die Mischung stehen gelassen wird. Nach 4,5 Minuten zusätzlichen Mischens (das heißt nach insgesamt 5 Minuten) ist der Zucker vollständig aufgelöst und die Temperatur der Mischung hat sich auf ungefähr 26° C erhöht. Kein Zucker wird später rekristallisieren und sich aus der Lösung absetzen, ohne Rücksicht auf die Zeit, während welcher die Mischung stehen gelassen wird.

Aus den vorstehenden Beschreibungen der verschiedenen Ausführungsforraen der Erfindung ist ersichtlich, daß alle eine einzigartige und verbesserte Mischwirkung ergeben. Ein wichtiges Merkmal der Erfindung besteht darin, daß das Mischen innerhalb des Lagerbehälters erfolgt, so daß Rohre, Verbindungsstücke und Ventile entfallen* Durch Anordnung des Zentrifugallaufrades inner-

H 112/1

309829/0835

halb des Behälters wird eine verbesserte Mischwirkung erzielt, sowohl durch Wiederinumlaufsetzung eines Teils der Flüssigkeit im Behälter durch das Laufrad, wenn Material zugesetzt wird, als auch durch sekundäre Mischwirkung, welche durch die eine hohe Geschwindigkeit aufweisenden Strömungen der gemischten Bestandteile erzielt wird, die das Laufrad verlassen. Bekannte Zentrifugalmischer haben übliche Zentrifugalpurapen verwendet, um die Mischwirkung zu erzielen. Zwecks maximaler Wirksamkeit des Pumpens sind diese Pumpen mit spiralförmigen Gehäusen versehen, um die hohe Bewegungsenergie der das Laufrad verlassenden Flüssigkeit in hohen Druck der das Pumpengehäuse verlassenden Flüssigkeit umzuwandeln. Diese Umwandlung erzeugt unwirksames Mischen. Andererseits halten die Vorrichtung und das Verfahren gemäß der Erfindung die hohe kinetische Energie der das Laufrad verlassenden Flüssigkeitsströmungen aufrecht und verwenden diese kinetische Energie, um ein verbessertes sekundäres Mischen der Flüssigkeit in dem Behälter zu erzielen.

Die Erfindung kann zum Mischen oder Umrühren einer großen Zahl von Substanzen verwendet werden, wie zum Beispiel Homogenisierung, Dispersion und Reaktion. Die Substanzen können eine oder mehrere Flüssigkeiten sein, die miteinander mischbar oder unmischbar sein können, und dieselben können feste Stoffe oder Gase enthalten, welche in denselben löslich oder unlöslich sind. Eine besonders nützliche Ausführungsform der Erfindung ist die Belüftung von Flüssigkeiten, wie zum Beispiel industrieller und städtischer Abfallströmungen. Die wirksame Belüftung solcher Strömungen durch die Erfindung verringert die Verunreinigungseffekte der Strömungen. Bei einer weiteren Ausführungsform werden andere reaktive Gase beigemischt, wie zum Beispiel Schwefeldioxid oder Chlor, um die Sulphonierung oder Chlorierung beispielsweise von Kohlenwasserstoff strömungen zu bewirken.

Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten und beschriebenen beispielsweisen Ausführungsforraen beschränkt, die verschiedene Abänderungen erfahren können, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

Patentansprüche :

309829/0838

Claims

Dr.-lng. E. BERKENFELD · Dipl.-lng. H. BFiRKENfEiD, Patentanwälte, Köln

Anläge Aktenzeichen / O U U H / Q

zur Eingabe vom 4. JanUar 1973 VA// Named. An«. HEGE ADVANCED SYSTEMS

CORPORATION

PATENTANSPRÜCHE

Vorrichtung zum Mischen eines zweiten Materials mit einem ersten flüssigen Material von der Afc, welche ein durch einen Motor angetriebenes j drehbares Zentrifugallaufrad und eine Leitung enthält, die einen Auslaß aufweist, der zum Zentrifugallaüfrad koaxial ist und an dasselbe angrenzt, um das zweite Material in die Mitte des Laufrades zuzuführen für die Strömung durch dasselbe nach außen,

gekennzeichnet

durch einen Behälter für das erste Material,

durch eine Einrichtung, welche einen Teil des ersten flüssigen Materials aus dem Behälter nach innen lenkt, um sich mit dem zweiten Material zu mischen, wenn dasselbe in die Mitte des Laufrades eintritt, und

durch eine Einrichtung, welche mindestens einen Teil der aus dem Laufrad ausfließenden Mischung mit hoher Geschwindigkeit lenkt zwecks Dispersion in der Flüssigkeit im Behälter*

Mischvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung, welche einen Teil des ersten Materials aus dem Behälter nach innen lenkt, um sich mit dem zweiten Material zu mischen, wenn dasselbe in die Mitte des Laufrades eintritt, aus einem ersten Teil besteht, der in axialer Richtung von einer Stirnseite des Laufrades im Abstand liegt und der sich von einem äußeren Umfang, der mindestens so groß ist wie der äußere Umfang des Laufrades, zu einer inneren öffnung erstreckt, die zur Drehachse des Laufrades koaxial ist.

H 112/1

309829/0833

3. Mischvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung, welche einen Teil des ersten Materials aus dem Behälter nach innen lenkt, um sich mit dem zweiten Material zu mischen, wenn dasselbe in die Mitte des Laufrades eintritt, ferner aus einem zweiten Teil innerhalb des Behälters besteht, der in axialer Richtung vom ersten Teil auf der dem Laufrad gegenüberliegenden Seite im Abstand liegt und der den Auslaß der Leitung umgibt, um ein zweites Material der Mitte des Laufrades zuzuführen, so daß die ersten und zweiten Teile gegenüberliegende Flächen begrenzen, um einen Teil des ersten Materialsaus dem Behälter nach innen zu lenken, damit sich dasselbe mit dem zweiten Material mischt, wenn es den Auslaß der Leitung verläßt, wobei die Mischung dann durch die öffnung im ersten Teil und in die Mitte des Laufrades fließt.

4. Mischvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung, welche mindestens einen Teil der aus dem Laufrad ausfließenden Mischung nach außen lenkt, zwecks Dispersion in der Flüssigkeit im Behälter, aus einer Struktur besteht, die dem Umfang des Zentrifugallaufrades in radialem Abstand umgibt, wobei die Struktur mindestens zwei in der Umfangsrichtung im Abstand liegende Durchlässe aufweist, deren Einlasse an das Laufrad angrenzen und deren Auslässe in den Behälter münden.

5. Mischvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Struktur, welche den Umfang des Zentrifugallaufrades in radialem Abstand umgibt, aus einer kreisförmigen Wand besteht, von welcher ein Teil der Innenfläche in der Form einer zunehmenden Spirale entfernt ist, die in der Richtung der Laufraddrehung zum Einlaß jedes Durchlasses führt.

6. Mischvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die in der Umfangsrichtung im Abstand liegenden Durchlässe aus mindestens zwei in gleichem Abstand liegenden Düsen bestehen, welche die dex* Flüssigkeitsmischung durch das Laufrad erteilte

H 112/1

309829/083B

Bewegungsenergie bewahren, um mit dem Rest des Materials im Behälter eine sekundäre Mischwirkung zu erzeugen.

7. Mischvorrichtung nach Anspruch 6, welche ferner gekennzeichnet ist durch mindestens zwei Rohre, die von der das Zentrifugallaufrad umgebenden Struktur ausgehen, sowie rund um dieselbe in gleichem Abstand liegen und nach innen gekrümmt sind, um in Auslässen zu enden, welche an den Auslaß der Leitung für die Zuführung des zweiten Materials angrenzen, wobei die Rohrauslässe die wieder in Umlauf gesetzte Mischung zurück in die Mitte des Laufrades lenken.

8. Mischvorrichtung nach Anspruch 7> weihe ferner gekennzeichnet ist durch eine Vielzahl von Leitflügeln, die parallel zur Drehachse des Laufrades angeordnet sind und sich von dem angrenzenden koaxialen Auslaß der Leitung für das zweit.e Material nach außen erstrecken, um die Strömungsrichtung des Teils der ersten Flüssigkeit aus dem Behälter in die Mitte des Laufrades zu steuern und die Wirbelbildung zu regeln.

S. Mischvorrichtung nach Anspruch 4, welche ferner gekennzeichnet ist durch einen Venturiabschnitt, der die Leitung für die Zuführung des zweiten Materials in die Mitte des Zentrifugallaufrades umgibt und zu derselben koaxial ist, soweie durch eine Einrichtung, welche mindestens eienen Teil der aus dem Laufrad ausfließenden Mischung in den Einlaß des VenturiabSchnitts lenkt.

10. Mischvorrichtung nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung, welche mindestens einen Teil der aus dem Laufrad ausfließenden Mischung in den Einlaß des Venturiabschnitts lenkt, aus einer Düse besteht, die zum Venturiabschnitt koaxial ist und an den Einlaß desselben angrenzt, sowie aus mindestens zwei in gleichem Abstand liegenden Rohren, welche zwischen die das Zentrifugallaufrad umgebende Struktur und den Einlaß der Düse eingeschaltet sind, wobei die Rohre Qurchlässe begrenzen,

H 112/1

309829/083 &

welche Einlasse in der Wand der Struktur angrenzend an den Umfang des Laufrades und in die Düse mündende Auslässe aufweisen.

11. Mischvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Struktur in radialem Abstand vom Umfang des Zentrifugallaufrades aus einer kreisförmigen Wand besteht, welche im senkrechten Querschnitt eine konkave Innenfläche aufweist, wobei die äußeren Enden der Flügel entgegengesetzt gekrümmt sind, um einen ringwulstförmigen Raum von angenähert kreisförmigem Querschnitt zwischen den Enden der Flügel und der Innenfläche der Wand zu begrenzen.

12. Mischvorrichtung nach Anspruch 1, welche ferner gekennzeichnet ist durch eine Einrichtung, die einen Teil der aus dem Laufrad ausfließenden Mischung direkt wieder in Umlauf setzt, um dieselbe mit den ersten und zweiten Materialien zu mischen und denselben Bewegungsenergie zu erteilen, wenn sie in die Mitte des Laufrades eintreten.

13. Mischvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung, welche einen Teil der aus dem Laufrad ausfließenden Mischung wieder in Umlauf setzt, aus mindestens zwei Leitungsteilen besteht, die angrenzend an den Umfang des Laufrades in der Umfangsrichtung im Abstand liegende Einlasse und angrenzend an den Auslaß der Leitung für die Zuführung des ersten Materials in die Mitte des Laufrades in der Umfangsrichtung in Abstand liegende Auslässe aufweisen.

lh. Mischvorrichtung nach Anspruch 1, welche ferner gekennzeichnet ist durch eine zweite Leitung, die einen Auslaß aufweist, der zu dem Auslaß der erstgenannten Leitung für die Zuführung eines dritten Materials in die Mitte des Laufrades koaxial ist und an denselben angrenzt.

15. Mischvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Material ein Gas ist und daß der Auslaß der Leitung

H 112/1

309829/0636

■ . " ■"' 230U475

für die Zuführung des zweiten Materials innerhalb der öffnung des Zentrifugallaufrades liegt.

16. Mischvorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitung für die Zuführung des zweiten Materials aus einer Hohlwelle zum Drehen des Zentrifugallaufrades besteht.

17. Verfahren zum'Mischen eines zweiten Materials mit einem ersten flüssigen Material in einem Behälter,

dadurch gekennzeichnet,

daß ein Teil des ersten Materials zwecks Bildung einer nach innen fließenden Strömung in die Mitte eines sich in dem Behälter drehenden Zentrifugallaufrades gelenkt wird,

daß das zweite Material in die Mitte des Laufrades gefördert wird, w so daß es sich mit der Strömung des ersten Materials vereinigt, wenn dieselbe in die Mitte des Laufrades eintritt, und

daß die aus dem Laufrad ausfließende Mischung der ersten und zweiten Materialien eine Vielzahl von Strömungen mit hoherGeschwindigkeit bildet, welche nach außen fließen und sich in der Flüssigkeit im Behälter verteilen.

18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der aus dem Laufrad ausfließenden Mischung wieder in Umlauf gesetzt wird, um eine Vielzahl von Strömungen mit hoher Geschwindigkeit zu bilden, welche nach innen gegen die Mitte des Laufrades fließen, um die Bewegungsenergie jenes Teils des ersten Materials zu verstärken, der in die Mitte des Laufrades fließt.

19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der aus dem Laufrad ausfließenden Mischung zu dem Einlaß eines Venturiabschnitts wieder in Umlauf gesetzt wird, der koaxial zur Drehachse des Laufrades angeordnet ist, wobei der Auslaß des Venturiabschnitts an die Mitte des Laufrades auf

H 112/1

3098 29/08 3 6

der Seite angrenzt, von welcher das zweite Material zugeführt wird, um den Druck der in die Mitte des Laufrades eintretenden Flüssigkeit zu verstärken.

20. System zum Mischen einer Flüssigkeit, gekennzeichnet durch einen Tank, der die Flüssigkeit enthält,

durch eine Strahlpumpe, bestehend aus einem Strahlejektor und einem Venturiabschnitt, dessen Einlaß mit der Flüssigkeit in dem Tank in Verbindung stehen kann,

durch eine Pumpe,

durch eine Einrichtung (A), welche den Auslaß des Venturiabschnitts mit dem Einlaß der Pumpe verbindet,

durch eine Einrichtung (B), welche den Auslaß der Pumpe mit dem Einlaß des Strahlejektors verbindet, und

durch eine Einrichtung (C), welche den Auslaß der Pumpe mit der Flüssigkeit in dem Tank verbindet.

21. System nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (C) aus Verteilungsöffnungen besteht, wobei jede Verteilungsöffnung aus einem Plattenteil besteht, der mit Bohrungen versehen ist, welche Flüssigkeit aus der Pumpe in den Tank in der Form von konvergierenden Strömungen hindurchgehen lassen.

22. System nach Anspruch 21»,geekennzeichnet durch eine Kammer, welche rund um die Strahlpumpe angeordnet ist, wobei der Einlaß der Kammer mit der Pumpe verbunden ist und die Auslässe der Kammer die Einrichtung (B) und die Einrichtung (C) bilden.

23. System nach Anspruch 20, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (D), die Luft in die Pumpe ausstößt, welche in der Einrichtung (A) angeordnet ist.

24. System nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Ein-

H 112/1

309829/083b

richtung (D) aus Ejektorleitungen besteht, deren Auslässe gegen den Einlaß der Pumpe gerichtet sind und deren Einlasse mit einem Druckluftsystem verbunden sind.

25. Verfahren zum Mischen eines Materials in einem Behälter, dadurch gekennzeichnet,

daß das Material durch eine Pumpe geleitet wird,-

daß das Material von der Pumpe in zwei Strömungen geteilt wird,

daß die erste der Strömungen durch Verteileröffnungen in der Form von aufeinander auftreffenden Strahlen geleitet wird,

daß die zweite der Strömungen durch den Einlaß einer Strahlpumpe geleitet wird, welche mittels derselben Material aus dem Behälter ansaugt und die Speisung für die Pumpe bildet, wobei die ersten und zweiten Strömungen aufrecht erhalten werden, um eine umlaufende Strömung des Materials in dem Behälter zu induzieren.

26. Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß ein

■a&usätzliches Medium in die Pumpe eingespritzt wird, um den

Druck am Einlaß der Pumpe um mindestens 1,05 kp/cm zu verstärken.

27. Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß das Material eine wäßrige Lösung ist.

28. Verfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß das Medium Luft ist.

29- Verfahren zum Behandeln einer Strömung, welche ein Medium und eine zweite Substanz enthält, dadurch gekennzeichnet,

daß die Strömung in eine Strahlpumpe geleitet wird, welche mit dem Inneren eines Behälters in Verbindung steht,

daß die Fördermenge der Strahlpumpe in eine Zentrifugalpumpe geleitet wird, um den Druck am Einlaß der Pumpe zu verstärken,

H 112/1

309829/083S

und

daß die Fördermenge der Zentrifugalpumpe in den Behälter geleitet wird und daß ein zusätzliches Medium in die Strömung der Fördermenge der Strahlpumpe eingespritzt wird, um den Druck am Einlaß der Zentrifugalpumpe zu verstärken.

H 112/1

309829/0835

Lee rs e i te