DE1557063B1

DE1557063B1 - Kontinuierlicher Laminarmischer fur viskose, insbesondere hochviskose Medien

Info

Publication number: DE1557063B1
Application number: DE1557063A
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Feinpruef Feinmess- U Pruefgeraete 3400 Goettingen GmbH
Current assignee: Feinpruef Feinmess- U Pruefgeraete 3400 Goettingen GmbH
Priority date: 1967-06-15
Filing date: 1967-06-15
Publication date: 1973-09-20
Also published as: DE1557063C2

Description

)ie Erfindung betrifft einen kontinuierlichen Laiarmischer für viskose, insbesondere hochviskose dien, mit beweglichen, angetriebenen Mischelciten, bei dem zumindest ein Durchflußkanäle bestimmter Länge aufweisendes Mischelement zwischen zwei in Durchflußrichtung des Mediums hintereinander angeordneten Kammern eines Mischergehäuses längs einer gehäusefesten, die Kammern trenmnden

gelochten Wand bewegbar ist, dessen Durchflußkanäle unter Ausbildung einzelner Durchtrittsquerschnitte mit Löchern der gelochten Wand zeitweilig überdeckbar sind.

Unter kontinuierlichen Laminarmischera sind

ίο Mischvorrichtungen für fließfähige Medien zu verstehen, die bei stetigem Durchfluß mischen und deren Mischwirkung unter im wesentlichen laminaren Strömungsverhältnissen geschieht Sie finden insbesondere dann Verwendung, wenn es beispielsweise bei hochviskosen Medien nicht mehr möglich ist, Turbulenz zu erzeugen und deren Mischwirkung auszunutzen. Ihre Aufgabe besteht darin, mischbare Flüssigkeiten miteinander zu vermischen, Schwebstoffe, z. B. Pigmente, in fließfähigen Medien gleichmäßig zu verteilen oder in einem Mediumsstrom vorhandene Inhomogenitäten auszugleichen.

Die Aufgabe, Inhomogenitäten der für das Fließen und die Verarbeitbarkeit maßgebenden Materialeigenschaften — beispielsweise hinsichtlich der Zähigkeit oder der viskoelastischen Eigenschaften — eines Mediumstromes auszugleichen, stellt sich insbesondere dann, wenn solche Inhomogenitäten den Ablauf des Verarbeitungsprozesses oder die Güte eines Endproduktes beeinträchtigen können. So wirken sich

z. B. Inhomogenitäten des Mediumsstromes besonders ungünstig aus, wenn das daraus hergestellte Endprodukt sehr geringe Querabmessungen aufweist, wie es etwa beim Fadenspinnen oder Folienziehen der Fall ist.

Diese Schwierigkeiten treten insbesondere bei der Verarbeitung von Polymerenschmelzen zu Fäden oder Folien auf. weil sich wegen der honen Temperatur dieser Set -lelzen neben Inhomogenitäten, die vom Ausgangsmaterial herrühren oder auf statistisehen Schwankungen beruhen, noch temperatur- und verweilzeitabhängige Inhomogenitäten einstellen. Die temperaturabhängigen Inhomogenitäten entstehen wegen der Temperaturabhängigkeit der Materialeigenschaften und der insbesondere bei hoher Schmelztemperatur vorhandenen praktischen Schwierigkeit, überall in der die Schmelze enthaltenen Apparatur eine gleichförmige Temperatur einzuhalten. Auf der anderen Seite ist aber auch in um so stärkerem Maße, je höher die Temperatur einer PolymerenschmeLe ist, deren molekularer Aufbau mit der Zeit zunehmenden Veränderungen infolge thermischer Degradation oder Vernetzung unterworfen. Da es praktisch nicht zu vermeiden ist, daß verschiedene Teile einer solchen Schmelze verschieden lange in der zugeordneten Apparatur verweilen und daher auch den Veränderungen verschieden lange ausgesetzt sind, treten die erwähnten verweilzeitabhängigen Inhomogenitäten auf.

Die erwähnten Inhomogenitäten bestehen vorwiepnd in stetigen Änderungen der Materialeigenschaften über den Strömungsquerschnitt, wobei sich sowohl an den den Mediumsstrom begrenzenden Wänden als auch dazwischen Extremwerte der Materialeigenschaften einstellen können. Dies ergibt sich im Falle der temperaturabhängigen Inhomogenitäten aus der Temperaturverteilung in strömenden Medien bei variabler Wandtemperatur und im Falle der verweilzeitabhängigen Inhomogenitäten aus der vom Wert

Null an den Wänden der Leitungen zu einem Maxirnum im Mediumsstrom ansteigenden Verteilung der Mediumsgeschwindigkeit. Diese über den Strömungsquerschnitt verteilten sogenannten Querinhomogenitäten sind in Strömungsrichtung nur schwach veränderlich und im wesentlichen stationär. Sie wirken sich beispielsweise beim Schmelzspinnen in unterschiedlichem Titer der aus verschiedenen Löchern einer Spinndüse austretenden Fäden aus.

Abgesehen davon können gerade bei einer Polymerenschmelze durch besonders starke Degradation oder Vernetzung an Stellen stark überhöhter Temperatur oder stagnierender Strömung auch klumpenförmige temperatur- und verweilzeitabhängige Inhomogenitäten auftreten, die dann z. B. zu unregelmäßig auftretenden »Knötchen« in ausgesponnenen Fäden oder »Fischaugen« in ausgezogenen Folien führen. Bei der Verarbeitung solcher Polymerenschmelzen ist es daher erforderlich, die in dem Mediumsstrom auftretenden Inhomogenitäten stetig auszugleichen, wobei, allein schon um Gleichförmigkeit der Strömung und damit Kontinuität des Verarbeitungsprozesses zu gewährleisten, nur eine kontinuierhche Mischung in Frage kommt, abgesehen davon, daß bei einer diskontinuierlichen Mischung temperatür- und verweilzeitabhangige Inhomogenitäten periodisch immer neu entstehen wurden. Da solche Polymerenschmelzen eine extrem hohe Zähigkeit aufweisen, ist zum Ausgleich der Inhomogenität ein Laminarmischer erforderlich

Die bei der Verarbeitung von Polymerenschmelzen auftretenden Schwierigkeiten ergeben ein typisches Bespiel fur Einsatzgebiete eines kontinuierlichen Laminarmischers, die wegen Art und Starke zu beseitigender Inhomogenitäten besondere Anfordert«·.-gen an die Mischwirkung des Mischers stellen Aber auch bei den anderen eingangs erwähnten Aufgaben ein«!kontinuierlichen Laminarrmschers und aucn bei der Bearbeitung anderer hochviskoser Medien z.B.

E£w^{ge lg keitentreten ahnhche}

Schwiengkeiten auf. .. - _r . _T .

Bekannte Ausführungen kontinuierlicher Laminarascher bemhen hauptsächlich darauf, daß sich eine kontinuierliche Verformung denn einem Mediumsstrom enthaltenen Inhomogenitäten und damit dessen Homogenisierung durch Scherung des Mediumsstromes erzielen laßt, d. h. dadurch, daß länss Durchnußstrecken geyser Länge starke Geschwindigkeit*- dem durch eine Anzahl koaxial zueinander auf einer Antriebswelle angeordneter, jeweils entgegengesetzt gekrümmte Flügel aufweisender Rotoren eine rotierende Bewegung in dem von einem zylindrischen Ge-

häuse begrenzten Strömungsquerschnitt erzeugt wird.

Der Nachteil dieser bekannten Laminarmischer

besteht jedoch grundsätzlich darin, daß — abgesehen

davon, daß bei einigen dieser Geräte die erzielbare

Mischwirkung nicht ausreicht — sich verhältnismäßig

ίο große Mischvorrichtungen ergeben, wenn der mit der Scherung zusammenhängende Druckabfall nicht zu groß werden soll. Tatsächlich darf nämlich der von dem Mischer hervorgerufene Druckabfall einen verhältnismäßig geringen Wert nicht überschreiten, wenn

die Förderung beispielsweise einer Polymerenschmelze und deren Verarbeitungsprozeß nicht beeinträchtigt werden sollen. Auch lassen die zur Verarbeitung einer solchen Polymerenschmelze dienenden Apparaturen nur wenig Raum für einen Mischer,

während die die Mischzeit im Interesse kurzer Verweilzeiten der Schmelze und damit der Homogenität des Mediumsstromes beschränkt werden muß, was bedeutet, daß der Mischer über kleine Abmessungen verfügen soll. Darüber hinaus werden bei den be-

kannten Mischern vorhandene Querinhomogenitäten des Mediumstromes, wenn überhaupt, nur unzureichend ausgeglichen.

Man hat auch schon daran gedacht, etwa die als Zahnradpumpen ausgebildeten Spinnpumpen auch

zur kontinuierlichen Homogenisierung der von ihnen geförderten polymeren Spinnflüssigkeit heranzuziehen, doch ist die Mischwirkung einer Zahnradpumpe gewöhnlich äußerst gering. Zur Erhöhung der Mischwirkung wurden daher schon mehrere Zahnradpum-

pen miteinander kombiniert (britische Patentschrift 926 799), doch ist der damit verbundene Aufwand verhältnismäßig groß, während die erzielbare Homogenität nicht allen Anforderungen gerecht wird. Außerdem ist es bekannt (USA.-Patentschrift

2 917 291), bei einem kontinuierlichen Laminarmischer m einem zylindrischen Gehäuse eine Anzahl kreisrunder, fest mit der Gehäuseinnenwandung veroundener Lochscheiben vorzusehen, die jeweils mit ebenfalls kreisrunden Lochscheiben abwechseln, welcne aut einer zu dem Gehäuse koaxialen
den Antriebswelle sitzen. Die umlaufenden

scheiben *

zwischen

wurde ein Laminarmischer schon in der Weise aufgebaut, daß der Mediumsstrom durch einen Spalt den

Cleereeman und T.Alfrey, Jr. in der Zeitschrift »SPE Transactions«, Juli 1963, S. 192 bis 199). Auch ist es bekannt (britische Patentschrift 893 059). eine rotierende Bewegung im Strömungsquerschni t zu erzeugen oder Kombinationen solcher Verfahren zu verwinden, wie auch schon zur Erzielung noch wirkungsvollerer Scherverformung beispielsweise Widersiandskörper in den Strömun|squerschnitt eingebaut oder überströmungsoffnungen zwischen den Gängen eines als beweglich oder unbeweglich angeordnete Schraubenspindel ausgebildeten Drallerzfugers vorgesehen wurden. Auf der Ausnutzung der Scherwirkung beruht auch ein anderer bekannter Laminarmischer (USA.-Patentschrift 2840356), bei dung"dnSSr
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. lerschnitte zeitweilig Anordnung einer größeren angeordneten Lochscheirnit

ein Miscr
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auch ein ande-.-Patentschriften dem in der Wandung eines

feststehenden hohlzylindrischen Gehäuseteils Löcher ausgebildet sind, die durch entsprechende Durchflußkanäle eines hülsenartigen, koaxial dazu umlaufenden Mischelementes unter Ausbildung freier Durchtrittsquerschnitte zeitweilig überdeckbar sind. Durch das Zusammenwirken des umlaufenden Mischelementes mit den Löchern in der Wandung des feststehenden Gehäuseteils erfolgt eine Abteilung und Umordnung von Mediumsportionen, die gemeinsam mit der auftretenden Scherwirkung den Mischeffekt ergibt. Hierbei werden in Durchfliißrichtung des Mediums verteilte Inhomogenitäten ausgeglichen; enthält der Mediumsstrom aber grobe Querinhomogenitäten, wie sie beispielsweise durch temperatur- und verweilzeitabhängige Inhomogenitäten in Polymerenschmelzen gegeben sein können, so müssen besondere Vorkehrungen getroffen werden.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen kontinuierlichen Laminarmischer zu schaffen, der sich bei einfachem und robustem Aufbau und geringem Platzbedarf dadurch auszeichnet, daß er bei geringem Druckabfall sowohl Querinhomogenitäten als auch klumpige Inhomogenitäten eines Mediumstromes einwandfrei ausgleicht.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist der kontinuierliehe Laminarmischer der eingangs beschriebenen Gattung gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der einen der beiden Kammern und einer Zusatzkammer des Mischergehäuses ein quer zum Durchflußweg des Mediums unter Querfaltung des Mediumsstromes bewegbares Misehglied angeordnet ist, das eine gemeinsam mit ihm bewegliche Durchtrittsöffnung aufweist, deren Querschnitt kleiner als der lichte Querschnitt der angrenzenden Kammern ist.

Bei dem erfindungsgemäßen Laminarmischer kann Medium nur dann durch Löcher der gelochten Wand fließen. wenn sich diese gerade mit einem zugeordneten Durchflußkanal des Mischelementes überdekken. Durch die Relativbewegung des Mischelementes zur gelochten Wand wird dabei bewirkt, daß das Mcdium jeweils in Portionen örtlich und zeitlich flnktierend durch die gelochte Wand und das Mischelement hindurchtritt. Um eine starke Mischwirkung zu erzielen, ist an sich eine Abteilung möglichst kleiner Mediumsportionen erwünscht. Die von dem Mischelement abgeteilten Mediumsportionen sind um so kleiner, je kleiner und zahlreicher die Durchflußkanäle und Löcher sind und je größer die Relativgeschwindigkeit rwischen dem Mischelement und der gelochten Wand ist. Da jedoch die Geschwindigkeit des Mischelementes beschränkt ist, weil sonst die bei höherer Zähigkeit des Mediums erforderlich werdende Antriebsleistung zu groß würde und eine mechanische Degradation und Erwärmung des Mediums zu befürchten wären, kann die Größe der abgeteilten Portionen im wesentlichen durch die Abmessungen und die Anzahl der Durchflußkanäle und Löcher verändert werden. Will man jedoch die Querschnitte dieser öffnungen verkleinern, so muß man ihre Anzahl unverhältnismäßig vergrößern, weil sonst der Druckabfall. der mit kleiner werdendem öffnungsquerschnitt stark zunimmt, zu groß würde. Damit sind, da auf der anderen Seite die Anzahl der Kanäle und Löcher durch konstruktive Gesichtspunkte beschränkt ist. der Verringerung der Querschnitte Grenzen gesetzt, abgesehen davon, daß die Kersteilung sehr enger Querschnitte auch auf fertigungstechnische Schwierigkeiten stößt.

Es hat sich herausgestellt, daß sich besonders günstige Verhältnisse hinsichtlich der Bemessung und Anordnung der Löcher der gelochten Wand und der Durchflußkanäle ergeben, wenn der durch die Überdeckung von Durchflußkanälen eines Mischelementes und von Löchern der gelochten Wand gebildete freie Durchtrittsquerschnitt etwa in der Größe des lichten Querschnittes der Mediumszu und -abführleitungen zu dem Mischergehäuse liegt, wenn der am gesamten Laminarmischer auftretende Druckabfall durch entsprechende Dimensionierung der Durchtrittsquerschnitte- und -längen in die Größenordnung des Druckabfalles in den Mediumszu- und -abführleitungen zu dem Mischergehäuse gelegt ist, und wenn die axiale Länge der Durchflußkanäle des Mischereiementes und der Löcher der gelochten Wand zumindest ihrem hydraulischen Durchmesser entspricht.

Durch die beschriebene Aufteilung und Umordnung des Mediums in Portionen werden klumpenförmige Inhomogenitäten in Teile zerlegt, die nicht wieder zusammengeführt, sondern in die Nachbarschaft anders gearteter Mediumsteile gebracht wer- den, so daß sich die zerkleinerten Inhomogenitäten leicht ausgleichen können. Da gleichzeitig auch mit der durch die Scherwirkung bedingten Verformung der durch die Durchlaßkanäle strömenden Mediumsportionen eine Verformung der in ihnen enthalten- den Teile von Inhomogenitäten erfolgt, ergibt sich eine wirkungsvolle Beseitigung klumpenförmiger Inhomogenitäten.

In entsprechender Weise werden in Durchflußrichtung verteilte Inhomogenitäten wirkungsvoll ausgeglichen. Sie werden beim Durchgang durch eine gelochte Wand und ein dieser zugeordnetes Mischelement so aufgeteilt und umgeordnet, daß sie dahinter in Form feinverteilter Querinhomogenitäten in Erscheinung treten, sie sich, zumal wenn sie durch Scherung, beispielsweise in einer Rohrströmung, weiter verformt werden, leicht ausgleichen.

Schräg zur Durchflußrichtung verteilte Inhomogenitäten werden, wenn die Inhomogenitätsfronten einigermaßen quer zur Strömungsrichtung verlaufen, ähnlich wie in Durchflußrichtung verteilte Inhomogenitäten ausgeglichen. Als zusätzliche Mischwirkung tritt hierbei durch den Austausch von Mediumsportionen quer zur Durchströmungsrichtung noch ein Austausch von Mediumsteilen senkrecht zu Inhomogenilätsfronten auf.

Grobe Querinhomogenitäten des Mediumsstroms werden von dem Misehglied ausgeglichen. Dadurch, daß dieses quer zum Durchflußweg des Mediums in der Kammer bewegliche Mischelied den Durchfluß auf einen Durchflußquerschnitt beschränkt, der kleiner als der Querschnitt der Kammer ist und in dieser einen Weg beschreibt, legt es den ankommenden Mediumsstrom in Falten oder schichtet ihn um. so daß vorher nebeneinander fließende Mediumsschichten

6» hinter dem Mischglied unter einem gewissen Winkel zur Durchflußrichtung und gegebenenfalls praktisch hintereinander weiterfließen. Auf diese Weise werden Querinhomogenitäten in schräg zur Durchflußrichtung liegende und gegebenenfalls in praktisch in

Durchflußrichtung verteilte Inhomogenitäten umgeformt, die sodann in der bereits beschriebenen Weise durch ein Mischelement in Verbindung mit einer gelochten Wand ausgeglichen «erden können.

309 538 478

ίο

und in Bewegungsnchtung nicm zu _e gemessenen Öffnungsbreite entsprechen-

SfST^S SÄ^& ** so dir Teilung geordnet sind, und ^e Länge des ge-

bfll Tlbhe aufgeteilten Bereiche

den damit der Druckabfall nicht zu stark wird, so der ι ellung angeoranei sina, unu u c ^,,₆. ~- . SSenenfalls der Querschnitt der Kammer ge- *o gebenenfalls in Teilbereiche aufgeteilten Bereiche daß S^eS^e^ⁿ'^_äy_e ^r _n i_st es hat sich als günstig einander zugeordneter Öffnungsreihen, in dem Über- °^u^^d^J.^_e^°SerechnittderDurchtritti deckungen von öffnungen möglich s.nd, zeitlich SnI eS KÄSwäten. ein Viertel des konstant ist und die auf diesen Überdeckungsbereich £ Verschnitts der angrenzenden Kammern des fallenden Teilungen einander zugeordneter öfinungs MtcherS'eTbeträgt und etwa in der Größe des ,5 reihen sich, gegebenenfalls nach Teilung durch geuchtt^ Querschnitts der Mediumszu- und -abführlci- meinsame ganzzahüge Faktoren, um eine ungerade SSS zu dem Mischergehäuse und seine Erstrek- Zahl unterscheiden. Bei Grundzahlen, die: s.ch um S?L Bewegungsrichtung höchstens ein Viertel des eine gerade Zahl unterscheiden ergeben sich zeal .ehe Ehrend dnSr Bewegungsperiode zurückgelegten Schwankungen des resultierenden gesamten Durch w ,!„macht Auch kann es vorteilhaft sein, die 30 trittsquerschnittes. Solche Grundzahlen können zu-AnSLu^rderart zu Sen, daß zumindest ein gelassen werden, wenn wenigstens eine Grundzahl "ernenf und ein Mischglied entweder gegen- sehr groß ist, da die Schwankungen dann v^haltms- oder eleichsinnio bewegt hintereinander ange- mäßig gering sind. Je geringer die Differenz z^'^schen - nd und daß bei gegensinniger Bewegung den Anzahlen der auf den Überdeckungsbereich entmittelbar aufeinanderfolgen bzw. bei gleich- 35 fallenden Teilungen einander zugeordneter öffnungs-Beweeune zwischen diesen die einem Misch- reihen ist, desto kleinere Mediumsportionen ^eraen it zueeordnete eelochte Wand oder eine zu- abgeleitet. Im allgemeinen ist daher eine Dirlerenz he eelochte Wand liegt und der Abstand zwi- um Eins vorzuziehen, größere Differenzen können crVipn einer gelochten Wand und einem Mischglied jedoch unter Umständen konstruktive und hersteiwenkste^s gleich der Länge ist, die sich aus dem 40 lungstechnische Vorteile bieten. Einen zusätzlichen Produkt der mittleren Mediumsdurchflußgeschwindig- Mischeffekt kann man erzielen, wenn die Durchflußkrit in dem zwischen dem Mischglied und der ge- kanäle eines Mischelementes und die Löcher der zulnrhten Wand liegenden Kammerteil und der Dauer geordneten gelochten Wand als Schätze ausgebildet Piner Beweeunesperiode des Mischgliedes ergibt. sind, die einen Winkel miteinander einschließen.

II ist erundsätziich möglich, mehrere Mischdc- 45 Die Bewegung des Mischelementes und des Mischmente und Mischglieder in beliebiger Reihenfolge gliedes kann eine hin- und hergehende oder eine rohintereinander zu schalten, wobei die Mischelemente tierende sein. Bei rotierender Bewegung läßt sich die „τ,η Mkrhelieder vorzugsweise in einem gemeinsa- Erfindung konstruktiv besonders einfach verwimi- * Gehäuse anzuordnen sind. Die Zahl der Misch- chen. Von besonderem Vorteil ist es dabei, wenn die Zemente und Mischglieder ist jedoch dadurch be- 50 als Rotauonsteüe ausgebildeten Mischelemente uno schränkt daß der Druckabfall des Mischers nicht zu Mischglieder auf einer gemeinsamen Antriebswelle «-roß werden darf In Einzelfällen ist die Kombination angeordnet und die Kammern des Mischergehauses lines Mischgliedes mit zwei Mischelementen beson- zylindrisch und koaxial zur Antriebswelle ausgemi-

^Um'zu'eewäfrleisten, daß der Durchfluß des Me- 55 In einer bevorzugten Ausführungsform kann die

diums durch den neuen Laminarmischer keine einen Anordnung derart getroffen sein, daß auf der An-

Verarbeitunesprozeß störenden Unterbrechungen triebswelle als Mischelement eine mit geringem Spiel

oder Schwankungen erfährt, kann es zweckmäßig gegenüber der zylindrischen Innenwandung der zu-

«£in die Anordnung derart zu treffen, daß der re- geordneten Kammer sowie zur zugeordneten g^e'°5""

Zitierende freie Durchtrittsquerschnitt eines Misch- 60 ten Wand in Umdrehung versetzbare gelochte Scheibe

etonentes mit der zugeordneten gelochten Wand zeit- angeordnet ist, deren vorzugsweise auf zur Antnebs-

kU zumindest angenähert konstant ist Dabei erge- welle konzentrischen Lochkreisen angeordnete _ Lo-

b sich besonders einfache und übersichtliche Ver- eher die Durchflußkanäle bilden und dal> als Misch-

hältnisse wenn bei einem Mischelement die Durch- glied ein mit geringem Spiel in der zylindrischen In-

fl ßkanäie und die diesen zugeordneten Löcher der 65 nenwand der zugeordneten Kammer in Umdrehung

«fochten Wand jeweils in Gestalt einander zugeord- versetzbarer rotationssymmetrischer Drehkörper nut

eter eleich oder ungleich langer Öffnungsreihen einer Durchtrittsöffnung im Bereiche seines Umfan-

angeoidnet sand, deren einzelne öffnungen sich bei ges auf die Antriebswelle aufgesetzt ist

11 12

In einer anderen Ausführungsform kann der La- F i g. 4 einen Laminarmischcr gemäß der Erfin-

minarmischer eine als Hohlwelle ausgebildete An- dung in einer zweiten Ausführungsform im axialen

triebswellc aufweisen, deren Hohlraum eine Kammer Schnitt und

des Laminarmischers bildet und deren Wandung F i g. 5 einen Laminarmischer gemäß der Erfin-

Durchflußkanäle aufweist und die als Mischelement 5 dung in einer dritten Ausführungsform in pcrspck-

wirkt, dem als gelochte Wand ein in den Hohlraum tivischer Darstellung mit teilweise aufgeschnittenem

der Antriebswelle ragender Zapfen mit randofTenen Gehäuse.

Ausnehmungen am Umfang oder eine die Antriebs- Fig. 1 zeigt eine erste Ausführungsform des konwelle umfassende Wand mit Ausnehmungen am inne- tinuierlichen Laminarmischers. Tn einem Mischerren Umfang oder mit radialen öffnungen zugeordnet io gehäuse 1 sind koaxial zu einer Welle 2 zwei zylinist, wobei die Wandung der Hohlwelle außerdem drische Kammern 3 b, 3 c und eine Zusatzkammer 3 α unter Ausbildung eines Mischgliedes eine seitliche ausgebildet. Die in nicht weiter dargestellter Weise Durchtrittsöffnung aufweist, die einerseits in die vom angetriebene Welle 2 ist bei 4 und 5 im Mischer-Wellenhohlraum gebildete Kammer und andererseits gehäuse 1 gelagert und abgedichtet. Die Zusatzin eine rings um die Antriebswelle in dem Mischer- 15 kammer 3a hat eine seitliche Eintrittsöffnung6; sie gehäuse verlaufende ausgesparte Kammer mündet. ist von der Kammer 3 b durch ein mit der Welle 2

Ein besonderer Vorzug des neuen Laminar- drehfest verbundenes Mischglied 7 in Gestalt einer mischers, der sich im übrigen bei hei vorragender runden Scheibe getrennt, das mit engem Spiel zur Mischwirkung durch eine gedrängte robuste Bau- Innenwand des Mischergehäuses 1 umlauft und an weise auszeichnet, liegt darin, daß er ohne weiteres 20 einer Stelle seines Randes eine Durchtrittsöffnung 8 mit einer Zahnradpumpe kombinierbar ist, was ins- aufweist. Die Kammer 3 b ist auf der dem Mischbesondere für den Einsatz von Spinnpumpen von glied 7 gegenüberliegenden Seite durch eine mit dem Bedeutung ist. Zu diesem Zwecke kann der Laminar- Mischergehäuse 1 fest verbundene gelochte Wand 9 mischer derart ausgebildet sein, daß das Misch- begrenzt, die eine Mittelöffnung zur Durchführung element ein mit einem oder mehreren weiteren Zahn- 25 der Welle 2 aufweist und mit einer Reihe von Lörädern im Eingriff stehendes Zahnrad ist, das mit ehern 10 in Form von Bohrungen versehen ist, die den mit ihm in Eingriff stehenden Zahnrädern eine auf einem gemeinsamen Lochkreis angeordnet sind Zahnradpumpe bildet, deren in dem Mischergehäusc und die zylindrische Wand der Kammer 3 b tangieausgesparter Mediumsauslaß mit einer sich längs ren. Die gelochte Wand 9 trennt die Kammer 3 b eines Teiles des Umfangs des als Mischelement wir- 3° von der mit einer Austrittsöffnung 11 versehenen kenden Zahnrades erstreckenden, in dem Mischer- Kammer 3 c. In der Kammer 3 c läuft eine als Mischgehäuse ausgesparten Kammer verbunden ist, die element dienende mit der Welle 2 drehfest verbundurch eine mit ihren Löchern den Zahnlücken dieses dene Zahnscheibe 12, die Durchflußkanäle bildende Zahnrades zugeordnete gelochte Wand gegen eine Zahnlücken 13 am Scheibenrand aufweist, mit engem weitere Kammer des Mischergehäuses abgegrenzt ist. 35 Spiel gegenüber der Wand 9 und der zylindrischen

Es ist möglich, den Laminarmischer mit einer Me- Wand der Kammer 3 c um.

diumspumpe, insbesondere einer Spinnpumpe, zu Die lichten Querschnitte der Durchtrittsöffnuneiner Einheit zusammenzufassen, in der Laminar- gen 8 des Mischgliedes 7 sowie der Eintrittsöffnung 6 mischer und Mediumspumpe vorzugsweise über eine und der Austrittsöffnung 11 sind jeweils kleiner als gemeinsame Welle angetrieben sind. Hierbei kann 40 die lichten Querschnitte der Zusatzkammer 3 α und durch den Zusammenbau mit einer Zahnradpumpe der Kammer 3 c. Sie betragen weniger als ein Viertel nicht 'uir ein Druckabfall vermieden, sondern sogar der Kammernquerschnitte, liegen dabei aber in der ein Druckanstieg erzeugt werden. Durch die ge- Größenordnung der in F i g. 1 nicht weiter dargedrängte Bauweise und die hervorragende Mischwir- stellten Zu- und Abführleitungen des Mischers. kung ist der neue Laminarmischer, wie Versuche *s Die Löcher 10 der gelochten Wand 9 sind auf gezeigt haben, für alle die Fälle in hervorragendem ihrem Lochkreis gleichmäßig verteilt, wobei der Maße geeignet, bei denen schwierige Verhältnisse Lochabstand etwa gleich dem doppelten Lochdurchhinsichtlich der Mischung oder Homogenisierung so- messer ist. Die Stärke der gelochten Wand 9 entwie der Materialeigenschaften des zu behandelnden spricht etwa dem Durchmesser der Durchflußkanäle Mediums vorliegen. Darüber hinaus ist der Aufbau 5° 10. Die Teilung der Zahnlücken 13 der Zahnscheibe des Mischers einfach, so daß auch die Wartung und 12 ist etwa gleich der doppelten Lückenbreite. Die Instandhaltung entsprechend leicht zu bewerkstelli- Zahl der Lücken 13 ist von der der Löcher 10 um gen sind und eine hohe Lebensdauer gewährleistet ist. Eins verschieden. Die Löcher 10 und die Zahnlücken

Weitere vorteilhafte Merkmale des neuen Lami- 13 sind so angeordnet, daß sie sich unter Bildung

narmischers ergeben sich aus den Unteransprüchen. 55 freier Durchtrittsquerschnitte gegenseitig überdecken

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des können. Gegenstandes der Erfindung dargestellt. Es zeigt Medium, welches durch die Eintrittsöffnung 6 ir Fig. 1 einen Laminarmischer gemäß der Erfin- die Zusatzkammer 3a einfließt, strömt von dort übei

dung in einer ersten Ausführungsform in perspekti- die Durchtrittsöffnung 8 des sich drehenden Misch

vischer Darstellung mit teilweise geschnittenem Ge- 60 gliedes 7 in die Kammer 3 b ab. Von der Kammer 3 /

häuse, tritt es durch die bei Überdeckung von Zahnlückei

Fig. 2 eine schematische Darstellung der Strö- 13 der Zahnscheibe 12 mit Löchern 10 der gelochtei

mungsverhältnisse in dem Laminarmischer nach Wand 9 gebildeten freien Durchtrittsquerschnitte ii

F i g. 1 im Bereich der Scheibe 7, die Kammer 3 c über, von wo es durch die Austritts Fig. 3 eine schematische Darstellung der Strö- 65 öffnung 11 abfließt. Um die Wirkungsweise zu erläu

mungsverhältnisse in dem Laminarmischer nach tern, sind :n Fig. 2 die StTÖmungsverhältnisse ir

F i g. 1 im Bereich der gelochten Wand 9 und der Bereich des Mischgliedes 7 und in F i g. 3 die Strc Zahnscheibe 12. mungsverhältni«e im Bereich der gelochten Wand

und der Zahnscheibe 12 schematisch veranschaulicht

Um die Strömung zu veranschaulichen, ist in Fig.2 in der EintrittsöfEnung6 eine dicke Stromröhrs 14 eingezeichnet und der weitere Verlauf des durch diese Stromröhre eintretenden Mediums schematisch angedeutet

Bewegt sich die Durchtrittsöffnung 8 des Mischgliedes? an der seitlichen Eintrittsöffnung 6 vorbei, so strömt das eintretende Medium unmittelbar durch to die Durchtrittsöffnung 8 in die Kammer 3 b. Entfernt sich jedoch im Verlaufe der Drehung des Mischgliedes 7 die Durchtrittsöffnung 8 von der Eintrittsöffnung 6, so folgt das eintretende Medium zwar dieser Bewegung und füllt dabei die Zusatzkammer 4a: es kann aber nicht in dem gleichen Maße durch die Durchtrittsöffnung abströmen, wie es durch den Einlaß 6 eintritt, weil dann in zunehmendem Maße iß der Zusatzkammer 3 ο bereits vorhandenes Medium abströmt, das bei der vorgehenden Umdrehung des ao Mischgliedes 7 eingetreten war, ohne durch die sich fortbewegende Durchtrittsöffnung 8 abfließen zu können. Bewegt sich die Durchtrittsöffnung im Verlaufe der Umdrehungsbewegung des Mischgliedes 7 wieder auf die Eintrittsöffnung 6 zu, so will das Medium, in dem Bestreben, den Weg geringsten Widerstandes zu suchen, aus der Eintrittsöffnung 6 der Durchtrittsöffnung 8 in um so stärkerem Maße entgegenfließen, je näher diese der Eintrittsöffnung 6 kommt. Die Folge davon ist, daß der Mediumsstrom in die Kammer 3b unterhalb des Mischgliedes7 praktisch »eingefaltet« wird.

Diese Verhältnisse sind in F i g. 2 veranschaulicht:

In dem dargestellten Augenblick hat die Durchtrittsöffnung 8 die von der Eintrittsöffnung 6 am weitesten entfernt liegende Stelle passiert und bewegt sich auf die Eintrittsöffnung 6 zu. Da das eintretende Medium bestrebt ist, auf dem kürzesten Weg zu der Durchtrittsöffnung 8 zu gelangen, strömt es dieser in zunehmendem Maße von der Emtrittsöffnung 6 aus entgegen. Dadurch, daß das Medium der Stromröhre 14 jedoch im vorherigen Verlauf der Drehbewegung des Mischgliedes 7 der von der Eintrittsöffnung 6 sich entfernenden Durchtrittsöffnung 8 zu folgen bestrebt war, ergibt sich hinter der Eintrittsöffnung 6 die in Fig. 2 bei 15 angedeutete Schleifenbildung der Stromröhre 14. Die Schleife 15 tritt im weiteren Verlauf der Drehbewegung, d. h. mit zunehmender Annäherung der Durchtrittsöffnung 8 an die Eintrittsöffnung 6, in die Durchtrittsöffnung ein. Eine Schleife bildet sich auch, wenn sich die Durchtrittsöffnung 8 an der Eintrittsöffnung 6 vorbeibewegt weil das der Durchtrittsöffnung 8 bis dahin entgegenfließende Medium dann dazu übergeht, ihr zu folgen. Die so bei der vorhergehenden Umdrehung entstandene Schleife ist bei 16 veranschaulicht, während die zeitlich unmittelbar vor der Schleife 16 entstandene Schleife der bei 15 veranschaulichten Art bei 17 angedeutet ist.

Unter der von den umlaufenden Teilen, d. h. der Antriebswelle 2 und des Mischgliedes 7 auf das Medium ausgeübten Schleppwirkung sowie der Haftung des Mediums an der Innenwandung der Kammer 3 b und der gelochten Wand 9 (Fig. 1) nehmen die Schleifen in der Kammer 3 ft hinter dem Mischglied 7 die Form von Schraubenlinien an, wobei sie durch Scherung des Mediums gestreckt werden. Sie liegen daher im wesentlichen quer zur Durchflußrichtung der Kammer 3& und werden um so dünner, je weiter sie darin strömen. Dadurch wird nicht nur bewirkt, daß grobe Querinhomogenitäten in solche umgewandelt werden, die in Durchflußrichtung oder schräg dazu verteilt sind, sondern es wird auch eine Mediumsmiscbung in Strömungsrichtung erzielt, weil das jeweils neu in das Mischergehäuse 1 eintretende Medium mit Mediumsteilen zusammengeführt wird, die bereits früher in die Zusatzkammer 3 α eingetreten waren.

Selbstverständlich ergeben sich entsprechende Verhältnisse, wenn ein solches Mischglied der beschriebenen Art beispielsweise im Bereich der Austrittsöffhung 11 (F i g. 1) angeordnet würde.

Die SrrömungsverhäJtnisse im Bereich der Löcher 10 der gelochten Wand 9 und der Zahnlücken 13 der Zahnscheibe 12 sind aus F i g. 3 zu ersehen, in der bei 18 idealisierte Strönuingsfronten des auf die gelochte Wand 9 dor Kammer 3 b sich zubewegenden Mediums angedeutet sind. Die Strömungsfronten 18 sind in einigem Abstand von der gelochten Wand 9 geradlinig und parallel zu der Wand 9 verlaufend angenommen.

Da die Abstände der Löcher 10 etwa gleich dem doppelten Lochdurchmesser und die Teilung der Zahnlücken 13 etwa gleich der doppelten Lückenbreite sind sowie die Anzahl der Löcher 10 und der Zahnlücken 13 sich um Eins voneinander unterscheiden, ergibt sich eine gegenseitige Überdeckung zwischen den Löchern 10 und den Lücken 13 in dem Sinne, daß jedem bei der Bewegung der Zahnscheibe 12 abnehmenden Überdeckungsquerschnitt zwischen einem Loch und einer Zahnlücke — entsprechend einem freien Durchtrittsquerschnitt — an einer anderen Stelle ein etwa im gleichen Maße zunehmender Überdeckungsquerschnitt entspricht. Demnach bleibt der gesamte resultierende freie Durchtrittsquerschnitt, der sich aus der jeweiligen Überdeckung der Löcher 10 mit den Zahnlücken 13 ergibt, in jeder Bewegungsphase der Zahnscheibe 12 im wesentlichen konstant, so daß ein kontinuierlicher Durchfluß des Mediums gewährleistet ist.

Mit zunehmender Annäherung an die durch Uberdeckung von Löchern 10 und Zahnlücken 13 gebildeten freien Durchtrittsquerschnitte werden die ursprünglich geraden Strömungsfronten 18 zu Schleifen ausgezogen. Diese durch die freien Durchtrittsquerschnitte durchtretenden Schleifen, wie sie etwa bei

19 angedeutet sind, werden im weiteren Verlauf der Bewegung der Zahnscheibe 12 abgeschnürt, wenn ein Loch der gelochten Wand 9 von einem Zahn der Zahnscheibe 12 abgedeckt wird, wie es etwa bei 20 veranschaulicht ist. Im weiteren Verlauf der Bewegung werden die so abgeschnürten Schleifen vom nachdrängenden Medium aus den Zahnlücken 13 verdrängt, wenn sich wiederum eine Überdeckung mit einem Loch 10 ergibt. Dies ist etwa bei 21 angedeutet. Die von den verdrängten Schleifenresten dargestellten Mediumsportionen fügen sich unterhalb der Zahnscheibe 12 in anderer gegenseitiger Zuordnung wieder zusammen, als sie vorher bestanden hat. So sind z. B. die bei 21, 22 und 23 angedeuteten Mediumsportionen alle aus der Zahnlücke 13 a ausgetreten, jedoch durch die Löcher 10 a bzw. 10 b bzw. 10 c hindurchgegangen, während die Portionen

20 und 24 durch die Zahnlücke 13 b und die Löcher 10 b bzw. 10 c geflossen sind.

Die erwähnte und in der Zeichnung dargestellte

15

Schleifenbildung der Strömungsfronten, die dadurch ragende Ende der WesUe 2' ist als Hohlwelle ausgezustande kommt, daß da.> Medium an den Wänden bildet, die stumpf am Boden 25' des Mischergehauder Löcher 10 und der Zahnlücken 13 haftet, wobei ses Γ endet. Um das hohlwellenförmige Ende der die Strömungsgeschwindigkeit zur Mitte des jeweils Welle 2' sind im Mischergehäuse 1' eine ringförmige freien Durchtrittsquerschnitts hin anwächst, zeigt, 5 Zusatzkammer 3' d und Kammern 3 e und 3/ ausgedaß die durchtretenden Meüiumsportionen auch bildet, und das Innere des hohlen Endes der Welle 2 durch Schening verformt werden, wie es für die bildet eine weitere Kammer 3'g. Die Zusatzkammer Mischwirkung erforderlich ist. 3'd hat eine seitliche Eintrittsöffnung 6' und steht

Im Zusammenhang gesehen, ergeben sich somit mit der Kammer 3'g im Inneren des hohlen Endes folgende Strömungsverhältnisse für das Medium. io der Welle 2' durch eine seitliche Durchtrittsöffnung 8 Das durch die Eintrittsöffnung 6 in die Zusatz- eines ein Mischglied bildenden Teilstückes T der kammer 3 a eintretende Medium wird durch die Wir- Hohlwellenwand in Verbindung. In die Kammer 3 g kung des Mischgliedes 7 und deren Durchtritts- ragt ein mit dem Gehäuseboden fest verbundener öffnung 8 so geleitet, daß sich in der Kammer 3ft Zapfen 9'a, der auf seinem Umfang randoffene kerhinter dem Mischglied 7 in Falten gelegte Stromröh- 15 benfönnige Ausnehmungen 10'α aufweist Ein mit ren ergeben, die zu schraubenförmigen Gebilden aus- einer bestimmten Dicke ausgeführtes Teilstück 12' a einander gezogen werden. Dadurch werden in dem der Hohlwellenwand am Ende des hohlen Teils der eingetretenen Medium vorhandene grobe Quer- Welle 2' läuft mit geringem^ Spiel zum Zapfen 9' α Inhomogenitäten in annähernd in Durchfiußrichtung und zum Gehäuseboden 25' um und ist mit einer verteilte Inhomogenitäten umgewandelt, so daß ehe »o Reihe von Durchflußkanälen in Form von Lücken in Fig. 3 dargestellten Strömungsfronten 18 anna- 13'α versehen. Das Teilstück 12'α der Hohlwellcnhernd auch als Inhomogenitätsfronten betrachtet wer- wand ist von der Kammer 3'e umgeben, die auf der den können. Das Medium wird sodann bei dem ort- dem Gehäuseboden 25' gegenüberliegenden Seite von lieh und zeitlich fluktuierenden Durchströmen der einer mit dem Mischergehäusel' fest verbundenen freien Durchtrittsquerschnitte der Löcher 10 und der »5 Wand 9'ft begrenzt ist. Die Wand 9'ft weist eine Mit-Zahnlücken 13 der gelochten Wand 9» bzw. der Zcli-i- telöffnung zur Durchführung der Welle 2'^ auf und scheibe 12 in Portionen aufgeteilt, wobei die lnhomo- ist mit einer Reihe auf einem zur Welle 2' konzengenitätsfronten aufgebrochen werden. Diese Portio- trischen Lochkreis verteilter Löcher 10'ft versehen, nen werden in anderer Zuordnung wieder zusarn- Auf der anderen Seke der Wand 9' ft liegt die Kammengefügt, wobei, da aus den Strömungs- und damit 30 mer 3'/, von der eine seitliche Austrittsöffnung 11' Inhomogenitätsfronten 18 Schleifen gebildet werden, abgeht. In der Kammer 3'/ läuft eine mit der hinter der Zahnscheibe 12 fein verteilte Querinhomo- Welle 2' drehfest verbundenen Zahnscheibe 12' b begenitäten vorhanden sind, die sich von selbst aus- stimmter Dicke mit engem Spiel zur Wand 9'ft und gleichen oder in Einzelfällen nochmals durch einen zur zylindrischen Wand der Kammer 3'/ um. Die Mischer dieser Art ausgeglichen werden können. 35 Zahnscheibe 12'ft ist mit Zahnlücken 13'ft versehen, Gleichzeitig werden "bei der portionsweisen Durch- die den Löchern 10'ft zugeordnete Durchflußkanäle strömung der Löcher 10 und der Zahnlücken 13 darstellen.

klumpige Inhomogenitäten zerteilt, verformt und um- Die Anordnung und gegenseitige Zuordnung der

geordnet. Ebenso wie die feinen Querinhomogenitä- Ausnehmungen 10a des Zapfens 9'α und der Lücken ten können sich diese Teile klumpiger Inhomogeni- 4° 13'α der Hohlwelkwand 12'α sowie der Löcher täten verhältnismäßig leicht selbst ausgleichen. Der 10'ft der Wand 9'b und der Zahnlücken 13'ft der Ausgleich der Inhomogenitäten wird noch dadurch Zahnscheibe 12'ft entsprechen der bei der Ausfühunterstützt, daß sie infolge der wegen der Schlepp- rung nach F i g. 1 beschriebenen Anordnung und gewirkung der Zahnscheibe 12 auftretenden Scherung genseitigen Zuordnung der Löcher 10 der gelochten weiter verformt werden. 45 Wand 9 bzw. der Zahnlücken 13 der Zahnscheibe

Der Mischer könnte im übrigen auch in umge- 12. Insbesondere ist entsprechend der Ausführung

* kehrter Richtung von dem Medium durchströmt wer- nach Fig. 1 auch die Zahl der Ausnehmungen 10'α den. In diesem Falle würden die Stromröhrcn von von der Zahl der Lücken 13'α sowie die Zahl der den Zahnlücken \Z der Zahnscheibe 12 sowie den Löcher 10'ft von der Zahl der Zahnlücken 13'ft je-Löchern 10 der gelochten Wand 9 in Teiisiücken 50 weils um Eins verschieden, so daß bei der Überunter gleichzeitiger Verformung und Umordtiiung deckung von Ausnehmungen 10'α mit Lücken 13'a durchgelassen, während durch die Wirkung des sowie von Löchern 10'ft mit Zahnlücken 13'ft je-Mischgliedes 7 mit der Durchtrittsöffnung 8~ eine weils ein konstanter freier Durchtrittsquerschnitt reVerteilung dieser verformten und umgeordneten sultiert.

Teilstücke über den ganzen Querschnitt der Ausli ins-55 Die HohlweHenwand 12'α und die Zahnscheibe öffnung zustande kommt. 12'ft üben daher im Verein mit dem gekerbten Zap-

Dadurch, daß bei dieser Ausführungsform die An- fen 9'a bzw. der gelochten Wand 9'ft bei Drehung triebswelle 2 sich durch die ZusaUkammer 3a und der Welle 2', ebenso wie bei der Ausführung nach die Kammern 3ft und 3c erstreckt, wird durch die Fig. 1 die Zahnscheibe 12 im Verein mit der gelochzwischen den Kammerwänden und der Welle 2 auf- 60 ten Wand 9, auf ein den Mischer durchströmendes tretende Scherung die Mischwirkung noch verstärkt. Medium jeweils die an Hand von Fig. 3 erläuterte Die grundsätzlich gleiche Wirkungsweise weist Wirkung eines Mischelementes unter Gewährleistung eine weitere Ausführungsform des neuen Laminar- kontinuierlichen Durchflusses aus. Die Hohlwellenmischers auf, die in F i g. 4 schematisch veranschau- wand 7' mit der Durchtrittsöffnung 8' wiederum licht ist: 65 wirkt ebemso wie das bei der Ausführung nach Fig. 1

In einem Mischergehäuse 1' ist eine in nicht weiter beschriebene Mischglied 7 mit der Durchtritts- % dargestellter Weise angetriebene Welle2' und 4' ge- öffnung 8 in der an Hand von Fig. 2 erläuterten

lagert und abgedichtet. Das in das Mischergehäuse 1' Weise.

_Dorck die Einübung* _m die Zus.— 3'<( eintretendes Medium nrft. durchΛ^^Ε, Medi I²' ^a

der Welle 2" in Falten gelegt

man die hindui*r«5

;n 9' α verlängert, so daß die

9'fl wirkende Scherung schraubentoraug ^r""£_k_ _kanäle ergeben. _Ausführungsform des Mi

gezogen, bevor das Mediumdurch ehe ^ Ob«* ^ ^ _p._{g 5} «teme^W ^

örtlich und zeitiich fluktuierend in die ^^J*/ Hegenden Seiten ^^^^",fund M''b l· gelangt Die durchtretenden Mediumspomonen je Ug^ den Deckp atteu M α und 26 b

3·

in DurcMußrich.ung verta

g-f

Portionen zerteilt, verformt und umgeordnet se,daß sich die Inhomogenitäten leicht ausgleichen können. Dieser Ausgleich wird bei der Ausführung des Mischers nach Fig. 4 noch dadurch beschleunigt und verstärkt, daß als Medium in der Kammer Ve durch Scherung wischen der Hohlwellenwand 12 α und den Wänden der Kammer Ve-weiter vertormt, sodann beim Durchtritt durch die Locher IC»ft der gelochten Wand 9'b und die Zahnlucken 13jj de Zahnscheibe 12'6 nochmals portionsweise verfonnt und umgeordnet und schließlich der Scherung zw.-sehen der Zahnscheibe Wb und der Hohlwellenwand?' einerseits und den Wänden der Kammer3 / andererseits ausgesetzt wird, bevor es durch die Austrittsöffnung 11' abfließt. Ebenso wie bei der Ausführung nach Fig. 1 ist auch be, der Ausfuhrung nach Fig.4 die Durchflußrichtung umkehrbar. Die Mischung des Mediums würde dabei zwar im einzelnen in anderer Folge ablaufen, jedoch insgesamt die gleiche Wirkung ergeben. .

Da die Ausnehmungen Wa auf dem verhältnismäßig geringen Umfang des Zapfens 9'« unterzubringen sind, kann es herstellungstechnisch erwünscht seinf die Zahl der Ausnehmungen 10'« zu vernn- 5» gern. Um Konstanz des aus der überdeckung von Ausnehmungen Wa mit Lücken 13'* der Hohlwellenwand 12'a resultierenden freien Durchtnttsquerschnittes zu gewährleisten, wird man dabei dve Zahl der Ausnehmungen mit Vorzug um eine ungerade Zahl, etwa 3 oder 5, kleiner wählen als die Zahl der Lücken 13'«. Man könnte aber auch an Stelle des Zapfens Va eine die Hohlwellenwand 12'_β umschließende Ringwand mit Ausnehmungen 10 α dem inneren Umfang oder radialen öffnungen vorsehen, wobei dann das Medium nicht mehr zwischen der Hohlwellenwand 12'a und dem Zapfen 9'α sondern J^^en _7ahnradpumpe bekannter Art, die bei dem einω H ^gedeuteten Drehsinn der \VeUe 2 durch^ '«ⁿ _{rin m} Spiel zum Gehäuse 1 zur

^ ~i ^ 1g S ^ ^^ _{fMt mt dem Geh}

DfJjJ^_{n Wand} 9" von der Aussparung 28" 1 ve bun« _1ψ, _{fönJert Abwei}chend von

^{in aer} ^_n Zahnradpumpe ist die Msjui« η ^^ ^ _einen Teil des Umjparung^ _Zahnradesl2" im Gehausei' ausgefangs ^ae _{yh m} _Gehäuse 1" ausgesparten

sparten Kam _{Die Kam r} 3"Λ erstreckt

Kammer^ _Aussparung 28", so da£J der am

g" ™ Zahnrades 12" anliegende Teil 30 Zahnkranz oe _{Kammgr rfc noch gegen}

Js gehäuses _{Die mk dem} Gehäuse 1"

^sparung Z« ^^ _? .^ ^ _ßereic

^fef^ ^₁Vf soweit dieser von der Kammer 3" h Zahnkranzes 1, ^.^ ^ _{Löchem 1Q}„ _vgr_

^u»^faßt *'™;_c ^m "J₁ _Zahnlücken 13" des Zahnrades

1 ϊ" fiherdecken können. Die unter sich gleichen Lö-JJ ubejdecR ^e* £ _{ih wobei die} Teilung

eher IC» ^durchmesser entspricht und die dem doppelten "** _{der au{ die Lange der}

AnzahJ^JJ™^⁸ _Zahnteilungen des Zahnrades ;_{ieden ist}. Die Löcher münden in

™_{zentrisch im} Gehäuseblock aus-κοηζ ^ ^ ^^

Mischglied 7" 7" ist an seinem im Wand 3" i g 8"

g 8" ist die ^ ^, ^_

verbunden, von der

12 mn^
eine zur

2 J
begrenzt

ubr gen

Kammer:
gebildeten
e.ne Aurtnttjoffnung

im EinzeUa.l denVischer durchströmendes Medium in der

Hand von F i g. 3 erläuterten Weise als ein Mischelement ein. Das Mischgüed 7" mit der Durchtrittsnffnuns 8" wiederum entspricht dem bei der Ausfüh- ^g nach Fig. 1 beschriebenen Mischglied 7 mit Her Durchtrittsöffnung 8, deren Wirkung an Hand von F i g. 2 erläutert wurde.

Durch die Eintrittsöffnung 6" :n die Aussparung 78" eintretende Medium wird von den Zahnlücken der Zahnräder 12" und 27" aufgenommen. Das von den Zahnlücken des Zahnrades 27" aufgenommene Sedium wird dabei in die Aussparung 29" gefördert, _w0 es durch den gegenseitigen Eingriff der Zahnräder aus den Zahnlücken ausgequetscht wird. Von der Aussparung 29" fließt dieses Medium weiter iß die Kammer 3" h und von dort durch die bei Überdeckung von Zahnlücken 13" des Zahnrad- 12" mit Sem 10" der gelochten Wan^ 9" sich ergebenden freien Durchtrittsquerschnitte portionsweise sowie Sich und örtlich fluktuierend in die Kammer 3" L Dabei verdrängt es aber auch die von den Zahnlük- *o ken 13" des Zahnrades 12" aus der Aussparung 28" herangeförderten Mediumportionen in die Kammer ri. Durch diese gegenseitige Verdrängung von Mediumsteilen, die bei Eintritt in den Mischer weit voneinander getrennt waren, wird gegenüber den Aus-Ehrungen nach Fig. 1 und 4 eine noch zusätzliche Umordnung des Mediums erzielt. Eine weitere zu-SShe Umordnung ergibt sich daraus, daß das vnm Zahnrad 12" geförderte Medium nicht vollständig durch die Zahllücken 13" in die Kammer 3"i 3» abfließt, sondern zum Teil ™^εί1εΐ^? "L^ Mediumsrung 29" gefördert wird, wc.es s.cn ^^ _herangeteilen mischt, die vom Z-annrau _Me(i,_um in die führt werden. Schließlich wird ^^ _{des Zahn}. Kammer 3" h infolge der a«uepp™" | y ,· _wird rades 12" stark geschert. In ^ά"Λ^_άεπ1 umlaudas Medium durch Scherunß ^T_{den der} Kammer fenden Mischglied 7" und den w Mischglied

3" i verformt, sodann duichOje :mn _ZusaU_

7" rotierende D«^™^?™*^*» dem Mischkammer 3" k gefaltet und ^^atzkammer 3" k güed 7" und den Wänden■**£ _&Q _Austrittsöffwiederum geschert, oevor es

nung 11" abfließt. „ _des j^i_scherge-

Durch die zwischen dem leii „ _hende Abhäuses 1" und dem Zahnkranz l·- ρ _Kammer 3" h

^^^.^^^J^Vz^^^ ¹²" ist gewährleistet, ^""V_{6 emen} Druckanstieg und 27" f ^e Zahwadpumpe^me ^^

erzeugt, der den fur die^^M'^schU _ü ⁿ _b=_rk_ompensiert. Die abfall kompensiert oder ga_ uoerK ^ ^ ^^ ^_n Ausführung des Mischers nacn s- _nachgeschalgroßem Vorteil wenn ^ei" ^deg^^l _kabsenkung beeinteter Vorgang durch eine urucK

trächtigtwurde. Mischers nach Fig. 1, 4

Die Ausfuhrungen des Mtfcn _{Q zu}

und 5 können ohne weiteres mu P H _

einer E^SgJJ^ffiÄ eine gemeinpumpe und Mischer voneund same Welle angetneben werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Kontinuierlicher Laminarmischer für viskose, insbesondere hochviskose Medien, mit bebeweglichen, angetriebenen Mischelemenies, bei dem zumindest ein Durchflußkanäle bestimmter Länge aufweisendes Mischelement zwischen zwei in Durchflußrichtung des Mediums hintereinaa der angeordneten Kammern eines Mischergehäuses längs einer gehäusefesten, die Kammern trennenden gelochten Wand bewegbar ist, dessen Durchflußkanäle unter Ausbildung einzelner Durchtrittsquerschnitte mit Löchern der gcloch ten Wand zeitweilig überdeckbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der einen der beiden Kammern (36, 3'g, 3'e, 3"i) und einer Zusatzkammer (3 a, 3'd, 3"Jt) des Mischergehäuses ein quer zum Durchflußweg des Mediums unter Querfaltung des Mediumslromes bew egbares Mischglied (7, 7', 7") angeordnet ist, das eine gemeinsam mit ihm bewegliche Durch- »0 trittsöffnung (8, 8', 8") aufweist/deren Querschnitt kleiner als der lichte Querschnitt der angrenzenden Kammern (3 b - 3 α, 3' g - 3' d, 3"/-3" it) ist.

2. Laminarmischer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der durch die Überdeckung von Durchflußkanälcn (13. 13'α, 13'6, 13") eines Mischelementes (12, 12' a, 12'ft, 12") und von Löchern (10, 10'α, 10' 6, 10") der gelochten Wand gebildete freie Durchtrittsquerschnitt etwa in der Größe des lichten Querschnittes der Mediumszu- und -abführleitungcn zu dem Mischergehäuse liegt, daß der am gesamten I.aminarmischer auftretende Druckabfall durch entsprechende Dimensionierung der Durchtrittsquerschnitte- und -längen in die Größenordnung des Druckabfalles in den Mediumszu- und -abführleitungen zu dem Mischergehäuse gelegt ist, und daß die axiale Länge dei Durchflußkanäle des Mischelementes und der Löcher der gelochten Wand zumindest ihrem hydraulischen Durchmesser entspricht.

3. Laminarmischer nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der Durchtrittsöffnung (8, 8', 8") eines Mischgliedes (7, 7', 7") höchstens ein Viertel des lichten Querschnitts der angrenzenden Kammern {3b-3a, 3'g-3'd, 3"i-3"k) des Mischergehäuses beträgt und etwa in der Größe des lichten Querschnittes der Mediumszu- und -abführleitungen zu dem Mischergehäuse liegt und seine Erstreckung in Bewegungsrichtung höchstens ein Viertel des während einer Bewegungsperiode zurückgelegten Weges ausmacht.

4. Laminarmischer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der Durchtrittsöffnung (8, 8', 8") des Mischgliedes (7,7'. 7") während einer Bewegungsperiode des Mischgliedes innerhalb der durch die Querschnitte der angrenzenden Kammern des Mischergehäuses vorgegebenen Grenzen über den maximal möglichen Bewegungsweg bewegbar ist.

5. Laminarmischer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Mischelement (12, 12') und ein Mischglied (7, 7') entweder gegensinnig oder gleichsinnig bewegt hintereinander angeordnet sind, und daß bei gegensinniger Bewegung diese unmittelbar aufeinanderfolgen bzw. bei gleichsinniger Bewegung zwischen diesen die einem Mischelement zugeordBete gelochte Wand (9, 9 a, 96, 9") oder eine zusätzliche gelochte Wand liegt und der Abstand zwischen einer gelochten Wand und einem Mischglied wenigstens gleich der Länge ist, die sich aus dem Produkt der mittleren Mediumsdurchflußgeschwindigkeit in dem zwischen dem Mischglied und der gelochten Wand liegenden Kammerteil und der Dauei einer Bewegungsperiode des Mischgliedes ergibt.

6. Laminannischer nach den Ansprüchen 2 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Mischelement (12, 12'α, 12'6, 12") die Durchflußkanäle (13, 13'α, 13'6, 13") und die diesen zugeordneten Löcher (10, 10'α, 10'6, 10") der gelochten Wand (9, 9Ό, 9'6, 9") jeweils in Gestalt einander zugeordneter gleich oder ungleich langer Öffnungsreihen angeordnet sind, deren einzelne öffnungen sich bei Bewegung des Mischelementej relativ zu der gelochten Wand jeweils in der Bewegungsrichtung fortschreitend zeitweilig, örtlich unter Ausbildung einer Überdeckung entweder über die gesamte Länge der Öffnungsreihen oder jeweils nur in einem oder mehreren Teilbereichen der Öffnungsreihen, deren Lage und Länge gegebenenfalls zeitlich veränderbar ist, überdecken.

7. Laminannischer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der resultierende freie Durchtrittsquerschnitt eines Mischelementes (12, 12'α, 12'6, 12") mit der zugeordneten gelochten Wand (9. 9'a. 9'6. 9") zeitlich zumindest angenähert konstant ist.

8. Laminannischer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Mischelement (12, 12'α, 12'6 12") und die zugeordnete gelochte Wand (9, 9'a, 9'6, 9") öffnungsreihen aufweisen, bei denen jeweils untereinander gleiche öffnungen mit konstanter jeweils dem doppelten Wert der in Richtung der jeweiligen Reihe gemessenen Öffnungsbreite entsprechender Teilung angeordnet sind, und die Länge des gegebenenfalls in Teilbereiche aufgeteilten Bereiches einander zugeordneter öffnungsreihen, in dem öberdeckungen von öffnungen möglich sind, zeitlich konstant ist und die auf diesen Überdeckungsbereich fallenden Teilungen einander zugeordneter öffnungsreihen sich, gegebenenfalls nach Teilung durch gemeinsame ganzzahlige Faktoren, um eine ungerade Zahl unterscheiden.

9. Laminannischer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchflußkanäle (13, 13'α, 13'6,13") eines Mischelementes (12, 12'α, 12'6, 12") und die Löcher (10, 10'α. 10'6. 10") der zugeordneten gelochten Wand (9, 9'a, 9'6, 9") als Schlitze ausgebildet sind, die einen Winkel miteinander einschließen.

10. Laminannischer nach einem der vorhersiehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die als Rotationsteile ausgebildeten Mischelennente und Mischglieder auf einer gemeinsamen Antriebswelle (2, 2', 2") angeordnet und die Kammern (3a, 36, 3c, 3'rf, 3'e, 3'f, 3"L 3"k) des Mischergehäuses (1, 1', 1") zylindrisch und koaxial zur Antriebswelle ausgebildet sind.

11. Laminarmischer nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Antriebswelle

(2, 2', 2") als Mischelement eine mit gciingem Spiel gegenüber der zylindrischen Innenwandung der zugeordneten Kammer (3 c, 3'/) sowie zur zugeordneten gelochten Wand in Umdrehung versetzbare gelochte Scheibe (12, 12' b) angeordnet ist, deren vorzugsweise aui zur Antriebswelle konzentrischen Lochkreisen angeordnete Löcher die Durchflußkanäle (13, 13' b) bilden und daß als Mischglied ein mit geringem Spiel zu der zylindrischen Innenwand der zugeordneten Kammer (3 a, 3 b, 3"i - 3" k) in Umdrehung versetzbarer rotationssymmetrischer Drehkörper (7, 7") mit einer Durchtrittsöffnung im Bereiche seines Umf anges auf die Antriebswelle aufgesetzt ist

12. Laminarmischer nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Mischelement als Zahnscheibe oder Zahnrad (12 b, 12") ausgebildet ist

13. Laminannischer nach einem der Ansprüche 1 bis 8. dadurch gekennzeichnet, daß er eine als Hohlwelle ausgebildete Antriebswelle (2') aufweist, deren Hohlraum eine Kammer (3'g) des Laminarmischers bildet und deren Wandung (12' a) Durchflußkanäle (13'α) aufweist und die als Mischeiement wirkt, dem als gelochte Wand ein in den Hohlraum der Antriebswelle ragender Zapfen (9'a) mit randoffenen Ausnehmungen (10'α) am Umfang oder eine die Antriebswelle umfassende Wand mit Ausnehmungen am inneren Umfang oder mit radialen öffnungen zugeordnet ist, und daß die Wandung der Hohlwelle außerdem unter Ausbildung eines Mischgliedc:· eine seitliche Durchtrittsöffnung (8') aufweist die einerseits in die vom Wellenhohlraum gebildete Kammer (3'g) und andererseits in eine rings um die Antriebswelle (2') in dem Mischergehäuse (1) verlaufende ausgesparte Kammer {3'd) mündet.

14. Laminannischer nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Mischelement ein mit einem oder mehreren weiteren Zahnrädern (27") in Eingriff stehendes Zahnrad (12") ist, das mit den mit ihm in Eingriff stehenden Zahnrädern eine Zahnradpumpe bildet, deren in dem Mischergehäuse (1") ausgesparter Mediumsauslaß (29") mit einer sich längs eines Teiles de« Umfanes des air Mischelement wirkenden Zahnrades (12") erstreckenden, in dem Mischergehäuse (1") ausgesparten Kammer (3"/z) verbunden ist, die durch eine mit ihren Löchern (10") den Zahnlücken (13") dieses Zahnrades (12") zugeordnete gelochte Wand (9") gegen eine weitere Kammer 3"/) des Mischergehäuses (1") abgegrenzt ist.

15. Laminannischer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er mit einer Mediumspumpe, insbesondere einer Spinnpumpe, zu einer Einheit zusammengefaßt ist, in der Laminarmischer und Mediumspumpe vorzugsweise über eine gemeinsame Welle angetrieben sind.

16. Laminarmischer nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß er der Mediumspumpe vorgeschaltet ist.