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Vorrichtung zum Mischen von unter hohem Druck stehenden Gasen mit Flüssigkeit
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Mischen von unter hohem Druck stehenden Gasen mit Flüssigkeiten, wobei das Gas aus einer Düse austritt und mit der Flüssigkeit gemischt wird.
Hiefür ist bereits eine Vorrichtung bekannt, die aus einem Mischtrichter mit Gaszuführungsrohr besteht, der von einem Mantel für die Aufnahme der zuzuführenden Flüssigkeit umgeben ist, feine Öffnungen für die Flüssigkeit in seinem Kegelmantel aufweist und mit einer Haube mit Abflussrohr abgedeckt ist. Bei dieser Vorrichtung reisst das Gas infolge seiner Entlastung, etwa von 150 auf 6 atm, unter grosser Kühlwirkung durch die feinen Öfihungen die Flüssigkeit aus dem Mantelraum mit sich und verteilt sie ganz fein, so dass sich Nebel bilden, die in dem Trichter hochsteigen und in der Haube zum Abfluten gebracht werden.
Diese Vorrichtung weist den Nachteil auf, dass Gas aus dem Abflussrohr entweichen kann, ohne mit der Flüssigkeit je in Berührung gekommen zu sein und dass die aus den feinen Öffnungen austretenden Flüssigkeitströpfchen infolge ihrer Oberflächenspannung schwer eine Mischung mit dem Gas eingehen.
Die Vorrichtung gemäss der Erfindung vermeidet die angeführten Nachteile, in dem erfindungsgemäss für den Austritt des Gases eine in die Flüssigkeit mündende Flachdüse und ein mit seiner Öffnung an diese im kleinen Abstand anschliessender, der Düse entsprechend flacher, Gas und Flüssigkeit aufnehmender Kanal in einer von der Flüssigkeit gespeisten Speicherkammer vorgesehen sind, an die anschliessend eine Mischkammer mit Abflussöffnung angeordnet ist, wobei in die Mischkammer der Kanal ragt und mündet, wobei für die Zuleitung des Gases zur Flachdüse von einer Gasleitung zur Flachdüse entlang derselben Zuleitungskanäle angeordnet sind.
Ist die Flachdüse sehr eng aber breit, so entsteht an ihrer Mündung infolge des hohen Druckes ein Gasschleier sehr hoher Geschwindigkeit, der in die Mitte des Kanals eintritt, in diesem einen Sog erzeugt, der die die Düse umgebende Flüssigkeit mitreisst, so dass schon vom Austritt des Gases aus der Flachdüse ein inniger Kontakt zwischen Gas und Flüssigkeit gegeben ist.
Um einen recht engen Austrittschlitz der Düse zu erhalten, besteht die Flachdüse für den Gasaustritt aus zwei mit geschliffenen Flächen gegeneinander gerichteten, mit Gewindebolzen zusammengehaltenen Platten, die an drei Seiten in einer Nut ein Dichtungsmittel aufweisen und an der vierten Seite die Düsenöffnung bilden, wobei eine Platte die Zuleitungskanäle zu dem Zwischenraum zwischen den geschliffenen Flächen aufnimmt. Auf Grund dieser Düsenausbildung lassen sich Düsenaustrittschlitze von einer Enge von wenigen hundertstel Millimeter bilden.
Der im Querschnitt nach einem langgesLreckten Rechteck ausgebildete Kanal teilt sich in der Mischkammer in mindestens zwei Äste, von welchen jeder nach einem Bogen für eine Wendung des Gasflüssigkeitsgemischstromes gekrümmt ist. Vorzugsweise ist jeder Ast nach einem annähernd Dreiviertelkreisbogen gekrümmt, wobei im Bogen die am Krümmungsende äussere Wand des Kanals länger als die innere Wand ist, so dass das Gas-Flüssigkeitsgemisch gegen die Innenseite der gekrümmten äusseren Kanalwand auftrifft und von dieser weiter in die Flüssigkeit der Mischkammer verteilt wird.
Bei der erfindungsgemässen Vorrichtung ist somit stets ein inniger Kontakt zwischen Gas und Flüssigkeit vorhanden, so dass eine einwandfreie Mischung garantiert ist.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, u. zw. zeigt Fig. 1 einen Querschnitt und Fig. 2 eine Seitenansicht der Vorrichtung.
Mit 1 ist die Flachdüse bezeichnet, die aus den beiden Formplatten 5, 6 besteht, wobei die Platte 5 an drei Seiten eine Nut 2 ausweist, die über drei Seiten eines Rechteckes reicht und ein Dichtungsmittel aufnimmt, gegen das die Platte 6 mittels der Schrauben 1 c gepresst ist. Die gegeneinander gerichteten Flächen der beiden Platten 5, 6 sind geschliffen und der Raum zwischen diesen Flächen bildet den Düsenraum, der an der dichtungsfreien Seite die Düsenmündung 1 d aufweist. In der Platte 5, die dicker als die Platte 6 ist, befinden sich die Zuleitungskanäle 3 zum Düsenraum, die an die Zuleitung 3 a im Düsenanschlussnippel 12 angeschlossen sind.
Durch die Nachgiebigkeit des Dichtungsmittels in der Nut 2 ist mittels der Schrauben 1 c der Düsenraum bzw. die Enge desselben regulierbar, so dass aus der Düse ein ganz dünner Gasstrahl bis zu 0, 01 mm erzielbar ist.
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Die Flachdüse 1 ist in eine Speicherkammer 4 für die Flüssigkeit eingebaut, die von der Leitung 10 gespeist wird, in die ein Schauglas 10 a zur Kontrolle des Flüssigkeitsstromes eingebaut ist.
Die Speicherkammer 4, in der die Formplatte 5 der Flachdüse 1 befestigt ist, ist von einem stirnseitigen, lösbaren Verschlussdeckel 8 abgeschlossen, so dass nach dem Lösen desselben der Zugang zu den Schrauben 1 c für das Regulieren der Enge der Flachdüse frei ist.
In der Speicherkammer 4 befindet sich unter der Düsenmündung 1 d im kleinen Abstand die Öffnung eines Kanals 7, der im Querschnitt entsprechend der Flachdüse nach einem langgestreckten Rechteck ausgebildet ist und mittig unter der Flachdüse 1 d angeordnet ist. Der Kanal 7 ragt dicht durch die Wand der Speicherkammer 4 in eine an diese anschliessende Mischkammer 11, an die das Abflussrohr 9 für das Gas-Flüssigkeitsgemisch angeschlossen ist. Der Kanal 7 teilt sich in der Mischkammer 11 in zwei Äste 7 a und 7 b, von welchen jeder tangential abzweigend und entgegengesetzt nach annähernd einem Dreiviertelkreisbogen gewendet gekrümmt ist. Am Krümmungsende jedes Kanalastes ist die äussere Kanalwand länger als die innere Kanalwand ausgebildet.
Dadurch wird erreicht, dass der aus dem Kanal kommende Gas-Flüssigkeitsgemischstrom gegen die gekrümmte innere Seite der Kanalaussenwand auftrifft und von dieser streuend in das vorhandene Gas-Flüssigkeitsgemisch eintritt, so dass eine nochmalige Durchmischung stattfindet.
Da das an der Düse entspannte Gas der Umgebung Wärme entzieht, besteht die Gefahr, dass um die Düse die Flüssigkeit einfriert. Um dies zu verhindern, mündet die Flüssigkeitszuleitung 10 ober der Flachdüse 1 in die Speicherkammer 4, so dass die Flachdüse von der zugeführten wärmeren Flüssigkeit umspült und ein Einfrieren verhindert ist, wodurch die Vorrichtung betriebsfähig bleibt.
Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist kurz folgende : Über den mit der Gasflasche und eine Leitung verbundenen Anschlussnippel 12 gelangt das Gas zur Düsenöffnung 1 d, wo es als ein, z. B. 0, 01 mm dicker Gasschleier mit hoher Geschwindigkeit austritt, u. zw. in einer Breite entsprechend jener der Flachdüse, die z. B. 50 mm sein kann. Der Gasschleier tritt mittig in den Kanal 7, der z.
B. einen Querschnitt von 1 mm X 50 mm und eine Tiefe von 30 mm aufweist, und erzeugt einen sehr starken Sog, der die die Flachdüse umgebende Flüssigkeit mitreisst, die den feinen Gasschleier auf dem Weg durch den Kanal bzw. die Kanaläste aufnimmt bzw. sich innig mischt, wobei der Mischvorgang infolge der Ausbildung der Enden der Kanaläste noch, wie bereits beschrieben, intensiviert wird, so dass durch die Abflussleitung 9 ein einheitliches Gas-Flüssigkeitsgemisch abgeleitet wird.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Vorrichtung zum Mischen von unter hohem Druck stehenden Gasen mit Flüssigkeit, wobei das Gas aus einer Düse austritt und mit der Flüssigkeit gemischt wird, dadurch gekennzeichnet, dass für den Austritt des Gases eine in die Flüssigkeit miindende Flachdüse (1) und ein mit seiner Öffnung
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die anschliessend eine weitere, das Gas-Flüssigkeitsgemisch aufnehmende Mischkammer (11) mit Abflussöffnung (9) vorgesehen ist, wobei in die Mischkammer (11) der Kanal (7) ragt und mündet, wobei für die Zuleitung des Gases zur Flachdüse (1) von einer Gasleitung (3 a) zur Flachdüse entlang derselben Zuleitungskanäle (3) angeordnet sind.