CH431465A

CH431465A - Mischdüse zum Einbringen und Feinverteilen eines Gases oder einer Flüssigkeit in einen Flüssigkeitsstrom

Info

Publication number: CH431465A
Application number: CH232766A
Authority: CH
Inventors: Mueller Hans Ing Dr
Original assignee: Mueller Hans
Priority date: 1966-02-15
Filing date: 1966-02-15
Publication date: 1967-03-15
Also published as: DE1960318U

Description

Mischduse zum Einbringen und Feinverteilen eines Gases oder einer Flüssigkeit in einen Flüssigkeitsstrom
Die Erfindung betrifft eine Mischdüse zum Einbringen und Feinverteilen eines Gases oder einer Flüssigkeit in einen Flüssigkeitsstrom, welche aus einem Gehäuse und einer in diesem axial verstellbaren Spindel besteht. Durch diese axial verstellbare Spindel kann bei bekannten Bauarten nach Art eines Nadelventils der Durchgangsquerschnitt der zu behandelnden Flüssigkeit verändert werden. Solche Mischdüsen finden Anwendung zum Mischen von Flüssigkeiten untereinander oder auch zum Zumischen von Gasen in Flüssigkeiten.

Besondere Anforderungen werden an Mischeinrichtungen gestellt, die unter aseptischen Bedingungen arbeiten sollen, so bei der Sauerstoffzufuhr zu Substratflüssigkeiten für gärungschemische Erzeugung organischer Säuren, Alkoholen, Antibiotika u. a. Hierfür wird nicht nur feinste Durchmischung gefordert, sondern die Mischeinrichtung muss in ihrer Wirkung in genau zu reproduzierender Weise einstellbar und vor allem zwecks Reinigung leicht zerlegbar, aber auch im Betriebszustand durch Dampfstrom oder chemisch leicht sterilisierbar sein. Da die Gärflüssigkeiten laufend umgewälzt werden müssen, die Belüftung - d. h. Sauerstoff zuführung - zweckmässig in diesen Umwälzflüssigkeitsstrom geschieht, ist die Einstellbarkeit besonders wichtig, um beste Zumisch- und Verteilwirkung mit möglichst geringer Schädigung der mit der Flüssigkeit umgewälzten Gär-Organismen (z. B.

Hefen) sicherzustellen.

Die Erfindung löst diese Aufgabe in der Weise, dass die Austrittsleitung für die mit dem Gas oder der Zusatzflüssigkeit gemischte Flüssigkeit ein konisch erweitertes Rohr darstellt, während die zur Änderung des Durchgangsquerschnittes axial verstellbare Spindel in diesem Konusrohr angeordnet und in axialer Richtung im Durchmesser ebenfalls stetig vergrössert ist.

Im Bereich des konischen Rohres kann die Oberfläche der Spindel uneben, beispielsweise mit scharfen ringförmigen Kanten oder scharfen Vorsprüngen, wie Zapfen oder dergleichen, versehen sein, um in der hier durchströmenden gemischten Flüssigkeit durch Wirbel bildung eine Feinverteilung und Feinstmischung zu er reichen.

Eine beispielsweise Ausführung des Erfindungsge genstandes ist in der Zeichnung im Längsschnitt darge stellt.

1 stellt das Gehäuseteil mit der konisch erweiterten
Ausgangsleitung, 2 die in dieser Leitung axial durch
Handrad 3 im Gewinde 4 verstellbare Spindel dar, die entsprechend der Ausgangsleitung gegen deren Aus trittsöffnung 5 konisch verdickt und mit scharfkantigen Ringrillen 6 versehen ist. Mit diesem Gehäuseteil 1 ist das Deckelteil 7 zusammengeschraubt, in welchem die Spindel 1 durch Gewinde 4 und die mit Rundgummi gedichtete Führung 8 gelagert ist. Im gleichen Gehäuseteil 7 ist die Anschlussöffnung 9 für den Eintritt der Flüssigkeit, die mit der Ringkammer verbunden ist.

Ein Düseneinsatz 11, mit Rundgummidichtungen zwischen die beiden Gehäuseteile 1 und 7 - dicht nach aussen - eingeführt, verbindet den Ringraum 10 mit der konisch erweiterten Austrittsleitung; im zylindrischen Teil dieses Düseneinsatzes 11 sind mehrere Bohrungen, welche in den Ringraum 12 führen, der mit der Gaszuleitung 13 verbunden ist. Der Anschluss 14 führt zu Bohrungen in dem Gehäuse, durch welche eine Zu -leitung von Dampf zur Sterilisation der Innenteile ermöglicht wird.

Bei der Verwendung der Mischdüse wird die zu behandelnde Flüssigkeit bei Anschluss 9 eingeleitet, sie gelangt in den Ringraum 10, durch die Düse 11 in den zwischen Gehäuseteil 1 und Spindel 2 gebildeten kegelmantelförmigen Raum und zur Austrittsöffnung 5. Beim Umwälzen einer Gärflüssigkeit wird diese aus dem Gärbehälter mittels Pumpe bei 9 unter Druck eingeführt und von der Austrittsöffnung 5 wieder zum Behälter geleitet. Der Innenraum der Mischdüse hat die Gestalt eines Venturirohres, in dem Düseneinsatz tritt eine Geschwindigkeitserhöhung bei Druckverminderung ein. An dieser Stelle wird deshalb das zuzumischende Gas, Luft oder Sauerstoff, durch Anschluss 13 und Ringraum 12 zugeleitet, wozu mässiger Gasdruck nötig ist.

Die zunächst grobe Mischung strömt nun durch den kegelmantelförmigen Mischraum, dessen ringförmiger Querschnitt durch axiale Verstellung der Spindel von fast völligem Schluss bis zur maximal erreichbaren Grösse verändert werden kann. An den scharfen Ringkanten 6 der Spindeloberfläche treten Wirbelungen, bei grosser Strömungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit, welche durch höheren Eingangsdruck bei Verkleinerung des Ringquerschnittes erreicht wird, wohl auch Kavitationen auf, jedenfalls erfolgt in dieser Zone eine äusserst feine Durchmischung und Emulgierung der Flüssigkeit mit dem Gas. Die Erweiterung der Querschnittsfläche bewirkt eine Abnahme der Geschwindigkeit und Zunahme des Druckes, womit günstigere Lösungsbedingungen für das Gas in der Flüssigkeit gegeben sind als in der Zone der intensiven Durchwirbelung.

Zu der für die Anwendung der Mischdüse in biologischen Verfahren nötigen Sterilisierung wird das keimtötende Medium, Dampf, Heisswasser oder chemisches Mittel, bei 14 eingeführt, dann werden der Reihe nach die Öffnungen bei 5 (durch Verstellen der Spindel 2), 9 und 13 geöffnet, so dass alle Flüssigkeitsund Gaswege durchströmt werden. Es kann aber auch auf die Bohrungen 14 verzichtet werden; dann ist das Mittel bei 9 einzuführen, und der Reihe nach sind die Öffnungen bei 13 und 5 zu öffnen. Auch in diesem Falle werden alle inneren Wege erfasst. Zur Reinigung kann die Düseneinrichtung nach Öffnen weniger Schrauben zerlegt werden.

Die Mischdüse ist auch zur Emulgierung sowie Homogenisierung mit guter Wirkung verwendbar, also auch zur Feinstmischung mischbarer und emulgierbarer Flüssigkeiten. Der Grad der Durchmischung und Dispersion kann durch die Einstellung des Flüssigkeitsdruckes und die axiale Verstellung der Spindel, damit änderung des Durchtrittquerschnittes erfolgen.

Claims

PATENTANSPRUCH Mischdüse zum Einbringen und Feinverteilen eines Gases oder einer Flüssigkeit in einen Flüssigkeitsstrom, welche aus einem Gehäuse und einer in diesem zur Veränderung des Durchgangsquerschnittes für den Flüssigkeitsstrom axial verstellbaren Spindel besteht, dadurch gekennzeichnet, dass die Austrittsleitung für die gemischte Flüssigkeit ein konisch erweitertes Rohr darstellt, die axial verstellbare Spindel in diesem Rohr angeordnet und in axialer Richtung im Durchmesser ebenfalls stetig vergrössert ist.

UNTERANSPRÜCHE 1. Mischdüse nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche der verstellbaren Spindel im Bereich des konischen Rohres mit Unebenheiten versehen ist.

2. Mischdüse nach Patentanspruch und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Unebenheit der Spindeloberfläche aus ringförmigen scharfen Kanten besteht.

3. Mischdüse nach Patentanspruch und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Unebenheit der Spindeloberfläche aus einer Anzahl scharfer Vorsprünge besteht.

4. Mischdüse nach Patentanspruch und Unteranspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenräume die Form eines Venturirohres bilden, an dessen engster Stelle ein Düseneinsatz (11) angeordnet ist, in dessen Wandung Bohrungen zur Einführung des zuzumischenden Stoffes, des Gases oder der Zusatzflüssigkeit vorgesehen sind.