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Verfahren und Vorrichtung zum Mischen von Flüssigkeiten mit Gasen
oder von Flüssigkeiten mit Flüssigkeiten oder von Gasen mit Gasen.
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Das Vermischen von Flüssigkeiten erfolgte bis jetzt einfach dadurch,
daß man eine Flüssigkeit der anderen beifügte und zur Herbeiführung einer engeren
Verbindung der Teilchen der Flüssigkeiten das Gemisch durchrührte oder schüttelte.
Bei längerem Stehen trennen sich aber verschiedene Flüssigkeiten bald wieder voneinander,
da die Verbindung der Teilchen derselben nicht stark genug ist.
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Es lassen sich nur jene Flüssigkeiten mischen, zwischen denen die
Adhäsion stärker ist als die Kohäsion; falls diese vorwiegt, bleiben die Flüssigkeiten
voneinander getrennt und lagern sich nach ihrer Dichte übereinander.
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Bekanntlich werden auch gasförmige Körper von Flüssigkeiten aufgenommen
oder gelöst bzw. absorbiert.
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Die Mischung wird eine um so bessere, je mehr den allerkleinsten
Teilchen, den Molekülen, einer Flüssigkeit Gelegenheit gegeben ist,. in recht enge
Verbindung-mit den Molekülen der anderen Flüssigkeit zu treten.
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Dies erreichen aber die bisher bekannt geword enen Rüttel-, Schüttel-
und Mischvorrichtungen nur höchst unvollkommen. Ebenso verhält es sich, wenn Gase
oder gasförmige Körper von Flüssigkeiten aufgenommen, oder wenn zwei gasförmige
Körper miteinander -innigst gemischt oder gemengt werden sollen.
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Je mehr es gelingt die Adhäsion der allerkleinsten Teilchen der zu
mischenden oder zu vermengenden Mittel gegenseitig wirksam zu machen, desto besser
und inniger und vor allem haltbarer wird die Mischung oder Vermengung.
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Man hat schon in Vorschlag gebracht, die einzelnen zu mischenden
Mittel unter Druck in kreisende Bewegung zu setzen, indem das Mittel durch eine
tangentiale Zuführung in einen Behälter eintritt oder eine schraubenförmige Führungsbahn
passiert und die so erzeugtes kreisenden Ströme in einem Winkel gegeneinander geleitet
werden. Dadurch wird der - angestrebte Zweck nur unvollkommen erreicht.
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Hiervon unterscheidet sich die Erfindung dadurch, dag die kreisenden
Ströme mit achsialem Zufluß in parallelen Ebenen übereinander durch tangentiale
Austrittsdüsen gebildet und so gegeneinander geleitet werden, daß der untere kreisende
Strom in der Austrittsrichtung an der-Getäßwandung hochsteigt und an der engsten
Stelle des sich allmählich verjüngenden Querschnitts vom darüber befindlichen, entgegengesetzten,
wieder durch tangentiale Austrittsdüsen erzeugten Strom des anderen zu vermischenden
Mittels getroffen wird, wodurch die Ströme aufeinander eine sich gegenseitig zerreibende
Wirkung ausüben, um so die engste Berührung der kleinsten Teilchen der zu mischenden
Mittel zu sichern, worauf das Gemisch einer Beruhigungsvorrichtung zugeführt wird.
Dadurch ist die zur Zeit denkbar beste Vermischung erreichbar.
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Die aufnehmende Flüssigkeit tritt unter Druck in möglichst feinster
Verteilung vom Hohlkörperinnem- aus tangential gerichtet in einen bauchigen Hohlkörper
aus und steigt daher von selbst, in Schraubenwindungen kreisend, in diesem hoch
und wird an der
engsten Querschnittsstelle in wiederum vom Hohlkörperinnern
aus tangentialer Gegenkreisung vom anderen Mittel wieder unter Druck getroffen,
so daß der eine kreisende Druck dem anderen entgegenwirkt, daher geradezu ein gegenseitiges
Zerreiben und Zerreißen der beiden Strömungen bei ununterbrochener Durcheinanderwirbelung
stattfindet, und dadurch die denkbar engste Verbindung der beiden Mittel eintritt,
da jetzt die allerkleinsten Teilchen in ihrer Adhäsion aufe-inander wirksam werdert.
Dabei tritt teilweise durch die Reibung, teilweise durch die Mischung selbst eine
Wärmeerhöhung ein, welche den Mischvorgang begünstigt; Um die so erzeugte, ungemein
innige Mischung in den Stand der Ruhe überzuführen, läßt man sie unter dem, nach
deni Mischen noch der Flüssigkeit innewohnendem Druck hochsteigen und dabei die
Wirbelbewegung in der Flüssigkeit aufzehren.
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Dieser letztere Vorgang läßt sich in verschiedener Weise erreichen.
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Man kann somit nach der Erfindung eine Flüssigkeit mit der anderen
in unbegrenzten Mengen weit inniger vermischen, als dies bisher möglich war, z.
B. eine Flüssigkeit mit Alkohol, eine Farbflüssigkeit mit einer zweiten usw, Natürlich
kann man die Einrichtung auch so treffen, daß die-eine Mischfiüssigkeit hochsteigend
von einer weiteren Flüssigkeit, wiederum vom Hohlkörperinnern aus tangential austretend,
kreisend getroffen wird, indem eine dritte tangentiale Austrittsdüsenanordnung in
einer dritten Ebene darüber befindlich ist.
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Es hat sich gezeigt, daß es vorteilhaft ist, das spezifisch schwerere
Mittel in der untersten Düsenringebene tangential kreisend austreten zu lassen und
die leichteren-Mittel darüber im Gegenstrom, ebenfalls von einer Düsenringebene
aus tangentialkreisend, zuzuführen.
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Beim Mischen von Flüssigkeiten mit Gasen tritt die Flüssigkeit ebenfalls
in der unteren Düsenringebene aus, während das Gas durch die oberen Düsen die kreisende
Flüssigkeit an der engsten Ouerschnittsstelle im Gegenstrom trifft und so die Mischung
oder Absorption vor sich geht. Da das Gas nunmehr auf die denkbar kleinsten Teilchen
der Flüssigkeit trifft, ist die adhäsierende Wirkung bedeutend größer und vor allem
andåuernder als bisher, da das Gas von den kleinsten Flüssigkeitsteilchen geradezu
fest gebunden wird, weshalb sich das Verfahren der Erfindung auch mit Vorteil zur
Anreicherung von Flüssigkeiten mit Gasen eignet. Man kann nicht nur beispielsweise
Wasser mit Kohlensäure oder Sauerstoff oder anderen Gasen innigst mischen, sondern
man kann auch beispielsweise den Kohlensäuregehalt des Bieres-wesentlich erhöhen
und, was glanz besonders wichtig ist, längere Zeit erhalten als bisher, da das Gas
in seinen kleinsten Teilchen viel besser und daher viel länger an den kleinsten
Teilchen der Flüssigkeit haftet, als es bisher möglich war, da bisher die heftige
und innige Aufeinanderwirkung der beiden Mittel im Gegenstrom fehlte. Kohlensäurebäder
nach der Er-findung hergestellt werden daher wirksamer als dle bisherigen künstlichen
Kohlensäurebäder, ebenso Sauerstoffbäder. Auch - das Imprägnieren alkoholfreier
Getränke mit Kohlensäure wird nach der Erfindung vorteilhafter als bisher, da nunmehr
die denkbar innigste Vermischung der beiden Mittel gesichert ist.
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Beim Vermengen von Gasen mit Gasen bzw.
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Luft mit Gasen treten ähnliche Wirkungen auf, da die Gasmoleküle in
denkbar innigste Berührung miteinander gelangen und daher in vorteilhaftester Weise
adhäsierend aufeinander wirksam werden.
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Das Verfahren der Erfindung, die miteinander zu mischenden Mittel
übereinander im Gegenstrom kreisend aufeinander wirken zu lassen, und hierauf in
den Zustand der Ruhe überzuführen, kann durch zweckentsprechend konstruierte Einrichtung
erreicht werden.
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Auf der Zeichnung ist in Fig. I eine beispielsweise Ausführungsform-
einer zur Durchführung des Verfahrens dienenden Vorrichtung im Schnitt dargestellt.
Fig. 2 zeigt den unteren Austrittskörper für sich herausgezeichnet im Schnitt, Fig.
3 in Draufsicht, -Fig. 4 den oberen Austrittskörper in Draufsicht und Fig. 5 eine
andere Änsführungsform der Weiterleitung des Gemisches zur Bewirkung der Beruhigung.
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Die in Fig; I dargestellte Vorrichtung dient 'beispielsweise zum
Mischen oder zur Anreicherung einer Flüssigkeit mit einem Gase.
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Die durch den Stutzen a eintretende Flüssigkeit tritt durch die tangential
gerichteten Düsen b, welche gebildet sind durch entsprechende tangentiale Aussparungen
im unteren Körper c, und diesem zugehörige Aussparungen im darüber passenden Deckkörper
d, aus, so daß die Flüssigkeit in der bauchigen Hohl. wulst e von selbst, in Schraubenwindungen
kreisend, hochsteigt, daher hier feinst verteilt wird, da sie ununterbrochen an
die Wandung von e anschlägt und nach der engsten Stelle f des Ringquerschnittes
getrieben wird. An dieser wird die von selbst in Schraubenwindungen nach oben kreisende
Flüssigkeit im Gegenstrom unter Druck vom Gase. (von der Kohlensäure) getroffen,
die durch den Stutzen in den Apparat eintritt und durchdie den unteren Austrittsdüsen
b entgegengesetzt gerichteten in einer darüber befindlichen Ebene liegenden Düsen
h in die Flüssigkeit übertritt. Diese Düsen entsprechen ebenfalls wieder einem aufeinanderpassenden
Doppelkörper, indem i und k aufeinanderpassen
und dabei die Ringnut
I mit. den Austrittsdüsen h frei lassen. Bei f wird mithin die kreisend hochsteigende
Flüssigkeit im ununterb-.-ochenen Wirbel von der Kohlensäure, die bei h austritt,
getroffen; man kann den Mischvorgang durch das Schauglas m eines laternenartigen
Aufsatzes beobachten.
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Um die Mischfiüssigkeit allmählich zur Ruhe zu bringen, läßt man
sie gemäß Fig. I in eine Schraubennut ff eintreten, um den Beruhigungsweg zu verlängern
und die Wirbelungen aufzuheben. Die Flüssigkeit nimmt ihren Weg dann weiter durch
einen Siebkörper o nach außen, um durch den Stutzen p zu entweichen. Am Schauglas
q erkennt man, daß die Flüssigkeit sich gegenüber dem Stande bei m vollkommen oder
doch hinreichend beruhigt hat.
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Gemäß Fig. 5 wird die Flüssigkeit von f aus durch ein Tauchrohr r
geleitet; man läßt sie durch einen Siebkegel s austreten und weiter oben die Siebe
t passieren und nach dem Stutzen u gelangen, um so eine Beruhigung der -Flüssigkeit
zu bewirken bzw. die Wirbelung zu beheben.
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Die Apparate zur Durchführung des Verfahrens zeichnen sich durch
ihre große Einfachheit aus und lassen sich überall ohne weiteres aufstellen, so
- daß sie in allen einschlägigen Industriezweigen Verwendung finden können. Die
Anwendung ist eine sehr vielseitige, da derartige Apparate in sehr vielen Zweigen
der Technik wünschenswert oder notwendig sind.