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Die erwähnten Inhomogenitäten bestehen vorwiegend 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 Maximum im Mediums strom 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.
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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 kontinuierliche Mischung in Frage kommt, abgesehen davon, daß bei einer diskontinuierlichen
Mischung temperatur- und verweilzeitabhängige Inhomogenitäten periodisch immer neu
entstehen würden. Da solche Polymerenschmelzen eine extrem hohe Zähigkeit aufweisen,
ist zum Ausgleich der Inhomogenität ein Laminarmischer erforderlich.
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Die bei der Verarbeitung von Polymereuschmeizen auftretenden Schwierigkeiten
ergeben ein typisches Beispiel für Einsatzgebiete eines kontinuierlichen Laminarmischers,
die wegen Art und Stärke zu beseitigender Inhomogenitäten besondere Anforderungen
an die Mischwirkung des Mischers stellen. Aber auch bei den anderen eingangs erwähnten
Aufgaben eines kontinuierlichen Laminarmischers und auch bei der Bearbeitung anderer
hochviskoser Medien, z. B. teigigen oder breiartigen Flüssigkeiten treten ähnliche
Schwierigkeiten auf.
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Bekannte Ausführungen kontinuierlicher Laminarmischer beruhen hauptsächlich
darauf, daß sich eine kontinuierliche Verformung der in einem Mediumsstrom enthaltenen
Inhomogenitäten und damit dessen Homogenisierung durch Scherung des Mediumsstromes
erzielen läßt, d. h. dadurch, daß längs Durchflußstrecken gewisser Länge starke
Geschwindigkeitsgradienten im Medium erzeugt werden. Um eine solche Scherwirkung
auf den Mediumsstrom auszuüben, wurde ein Laminarmischer schon in der Weise aufgebaut,
daß der Mediums strom durch einen Spalt zwischen gegenläufig rotierenden koaxialen
Zylindern hindurchgeführt wird (W. 1. Schrenk, K. J.
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Cleereeman und T.Alfrey, Jr. in der Zeitschrift »SPE Transactions«,
Juli 1963, S. 192 bis 199).
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Auch ist es bekannt (britische Patentschrift 893 059), eine rotierende
Bewegung im Strömungsquerschnitt zu erzeugen oder Kombinationen solcher Verfahren
zu verwenden, wie auch schon zur Erzielung noch wirkungsvollerer Scherverformung
beispielsweise Widerstandskörper in den Strömungsquerschnitt eingebaut oder Überströmungsöffnungen
zwischen den Gängen eines als beweglich oder unbeweglich angeordnete Schraubenspindel
ausgebildeten Drallerzeugers vorgesehen wurden. Auf der Ausnutzung der Scherwirkung
beruht auch ein anderer bekannter Laminarmischer (USA.-Patentschrift 2 840 356),
bei
dem durch eine Anzahl koaxial zueinander auf einer Antriebswelle angeordneter,
jeweils entgegengesetzt gekrümmte Flügel aufweisender Rotoren eine rotierende Bewegung
in dem von einem zylindrischen Gehäuse begrenzten Strömungsquerschnitt erzeugt wird.
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Der Nachteil dieser bekannten Laminarmischer besteht jedoch grundsätzlich
darin, daß - abgesehen davon, daß bei einigen dieser Geräte die erzielbare Mischwirkung
nicht ausreicht - sich verhältnismäßig 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 bekannten Mischern vorhandene Querinhomogenitäten des Mediumstromes,
wenn überhaupt, nur unzureichend ausgeglichen.
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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
Zahnradpumpen miteinander kombiniert (britische Patentschrift 926 799), doch ist
der damit verbundene Aufwand verhältnismäßig groß, während die erzielbare Homogenität
nicht allen Anforderungen gerecht wird.
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Außerdem ist es bekannt (USA.-Patentschrift 2 917 291), bei einem
kontinuierlichen Laminarmischer in einem zylindrischen Gehäuse eine Anzahl kreisrunder,
fest mit der Gehäuseinnenwaudung verbundener Lochscheiben vorzusehen, die jeweils
mit ebenfalls kreisrunden Lochscheiben abwechseln, welche auf einer zu dem Gehäuse
koaxialen umlaufenden Antriebswelle sitzen. Die umlaufenden Lochscheiben bilden
hierbei Mischelemente, die jeweils zwischen zwei in Durchflußrichtung des Mediums
hintereinander angeordneten Kammern des Mischergehäuses längs der gehäusefesten,
die Kammern trennenden, gelochte Wände bildenden, feststehenden Lochscheiben bewegbar
sind. Die Löcher der umlaufenden Lochscheibe sind Durchflußkanäle für das Medium,
welche mit Löchern der jeweils zugeordneten feststehenden Lochscheiben unter Ausbildung
einzelner Durchtrittsquerschnitte zeitweilig überdeckbar sind. Da die Anordnung
einer größeren Anzahl von hintereinander angeordneten Lochscheiben etwa gleichen
Durchmessers Schwierigkeiten mit sich bringt, wenn ein Mischer größerer Ausgangsleistung
gebaut werden soll, wurden die Lochscheiben auch schon durch radial ineinanderliegende
Lochkränze ersetzt, die in radialer Richtung durchströmt sind. Diese Anordnung bedingt
aber einen verhältnismäßig großen Platzbedarf. Auf einem grundsätzlich ähnlichen
Prinzip beruht auch ein anderer bekannter Laminarmischer (USA.-Patentschriften 2
814 827, 3083 881), bei 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 Durchflußrichtung 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.
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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.
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Zur Lösung dieser Aufgabe ist der kontinuierliche 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
Mischglied angeordnet ist, das eine gemeinsam mit ihm bewegliche Durchtrittsöffnung
aufweist, deren Querschnitt kleiner als der lichte Querschnitt der angrenzenden
Kammern ist.
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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 Medium jeweils in Portionen örtlich
und zeitlich fluktierend 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 zwischen 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 Herstel-
lung sehr enger
Querschnitte auch auf fertigungstechnische Schwierigkeiten stößt.
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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 Mischerelementes und der
Löcher der gelochten Wand zumindest ihrem hydraulischen Durchmesser entspricht.
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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 werden, 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 enthaltenden Teile von
Inhomogenitäten erfolgt, ergibt sich eine wirkungsvolle Beseitigung klumpenförmiger
Inhomogenitäten.
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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.
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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 zti Inhomogenitätsfronten auf.
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Grobe Querinhomogenitäten des Mediumsstroms werden von dem Mischglied
ausgeglichen. Dadurch, daß dieses quer zum Durchflußweg des Mediums in der Kammer
bewegliche Mischglied 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 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 werden können.
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Je vollständiger das Mischglied den ankommmenden Mediums strom in
eine quer zur Durchflußrichtung hinter dem Mischglied stehende Richtung faltet oder
umschichtet, desto günstiger wirkt es mit dem Mischelement zusammen. Um zu erreichen,
daß die vom Mischglied abgelegten Falten oder Schichten zugleich gestreckt werden,
können eine Reihe von Maßnahmen getroffen werden: Der Querschnitt der Durchtrittsöffnung
des Mischgliedes wird zweckmäßig so angeordnet, daß er während einer Bewegungsperiode
des Mischgliedes innerhalb der durch die Querschnitte der angrenzenden l Kammern
des Mischergehäuses vorgegebenen Grenzen über den maximal möglichen Bewegungsweg
bewegbar ist. Der Querschnitt der Durchtrittsöffnung sollte dabei im Verhältnis
zum Querschnitt der Kammer nicht zu groß und in Bewegungsrichtung nicht zu ausgedehnt
sein; er darf andererseits aber nicht zu klein gewählt werden, damit der. Druckabfall
nicht zu stark wird, so daß gegebenenfalls der Querschnitt der Kammer genügend groß
zu wählen ist. Es hat sich als günstig herausgestellt, wenn der Querschnitt der
Durchtrittsöffnung eines Mischgliedes höchstens ein Viertel des lichten Querschnitts
der angrenzenden Kammern des Mischergehäuses beträgt und etwa in der Größe des lichten
Querschnitts der Mediumszu-- und -abführleitungen zu dem Mischergehäuse und seine
Erstrekkung in Bewegungsrichtung höchstens ein Viertel des während einer - Bewegungsperiode
zurückgelegten Weges ausmacht. Auch kann es vorteilhaft sein, die Anordnung derart
zu treffen, daß zumindest ein Mischelement und ein Mischglied 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 zugeordnete gelochte Wand 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
Dauer einer Bewegungsperiode des Mischgliedes ergibt.
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Es ist grundsätzlich möglich, mehrere Mischelemente und Mischglieder
in beliebiger Reihenfolge hintereinander zu schalten, wobei die Mischelemente und
Mischglieder vorzugsweise in einem gemeinsamen Gehäuse anzuordnen sind. Die Zahl
der Mischelemente und Mischglieder ist jedoch dadurch beschränkt, daß der Druckabfall
des Mischers nicht zu groß werden darf. In Einzelfällen ist die Kombination eines
Mischgliedes mit zwei Mischelementen besonders zweckmäßig.
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Um zu gewährleisten, daß der Durchfluß des Mediums durch den neuen
Laminarmischer keine einen Verarbeitungsprozeß störenden Unterbrechungen oder Schwankungen
erfährt, kann es zweckmäßig sein, die Anordnung derart zu treffen, daß der resultierende
freie Durchtrittsquerschnitt eines Mischelementes mit der zugeordneten gelochten
Wand zeitlich zumindest angenähert konstant ist. Dabei ergebau sich besonders einfache
und übersichtliche Verlhältisse, wenn bei einem Mischelement die Durchei kanäle
und die diesen zugeordneten Löcher der gelochten Wand jeweils in Gestalt einander
zugeordneter gleich oder ungleich langer ffnungsreihen a SDnX deren einzelne Öffnungen
sich bei
Bewegung des Mischelementes relativ zu der gelochte ten 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.
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Eine konstruktiv besonders einfache Ausführung, die bei vorgegebenen
räumlichen Verhältnissen eine optimale Ausnutzung der möglichen Mischwirkung unter
Konstanz des gesamten resultierenden freien Durchtrittsquerschnittes gestattet,
ergibt sich, wenn das Mischelement und die zugeordnete gelochte Wand öffnungsreihen
aufweisen, bei denen jeweils untereinander gleiche Öffnungen mit konstanter, jeweils
dem doppelten Wert der in Richtung der jeweiligen Reihe gemessenen offnungsbreite
entsprechender Teilung angeordnet sind, und die Länge des gegebenenfalls in Teilbereiche
aufgeteilten Bereiches einander zugeordneter Öflnungsreihen, in dem Überdeckungen
von Offnungen möglich sind, zeitlich konstant ist und die auf diesen Überdeckungsbereich
fallenden l Teilungen einander zugeordneter Öffnungsreihen sich, gegebenenfalls
nach Teilung durch gemeinsame ganzzahlige Faktoren, um eine ungerade Zahl unterscheiden.
Bei Grundzahlen, die sich um eine gerade Zahl unterscheiden, ergeben sich zeitliche
Schwankungen des resultierenden gesamten Durchtrittsquerschnittes. Solche Grundzahlen
können zugelassen werden, wenn wenigstens eine Grundzahl sehr groß ist, da die Schwankungen
dann verhältnismäßig gering sind. Je geringer die Differenz zwischen den Anzahlen
der auf den Überdeckungsbereich entfallenden Teilungen einander zugeordneter öffnungsreihen
ist, desto kleinere Mediumsportionen werden abgeleitet. Im allgemeinen ist daher
eine Differenz um Eins vorzuziehen, größere Differenzen können jedoch unter Umständen
konstruktive und herstellungstechnische Vorteile bieten. Einen zusätzlichen Mischeffekt
kann man erzielen, wenn die Durchflußkanäle eines Mischelementes und die Löcher
der zugeordneten gelochten Wand als Schlitze ausgebildet sind, die einen Winkel
miteinander einschließen.
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Die Bewegung des Mischelementes und des Mischgliedes kann eine hin-
und hergehende oder eine rotierende sein. Bei rotierender Bewegung läßt sich die
Erfindung konstruktiv besonders einfach verwirklischen. Von besonderem Vorteil ist
es dabei, wenn die als Rotationsteile ausgebildeten Mischelemente und Mischglieder
auf einer gemeinsamen Antriebswelle angeordnet und die Kammern des Mischergehäuses
zylindrisch und koaxial zur Antriebswelle ausgebildet sind.
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In einer bevorzugten Ausführungsform kann die Anordnung derart getroffen
sein, daß auf der Antriebswelle als Mischelement eine mit geringem Spiel gegenüber
der zylindrischen Innenwandung der zugeordneten Kammer spwie zur zugeordneten gelochten
Wand in Umdrehung versetzbare gelochte Scheibe angeordnet ist, deren vorzugsweise
auf zur Antriebswelle konzentrischen Lochkreisen angeordnete Löcher die Durchflußkanäle
bilden und daß als Mischglied ein mit geringem Spiel in der zylindrischen Innenwand
der zugeordneten Kammer in Umdrehung versetzbarer rotntioussynmetrischer Drehkörper
mit einer Durchtrittsöffnung im Bereiche seines Umfang ges auf die Antriebswelle
aufgesetzt ist.
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In einer anderen Ausführungsform kann der Laminarmischer eine als
Hohlwelle ausgebildete Antriebswelle aufweisen, deren Hohlraum eine Kammer des Laminarmischers
bildet und deren Wandung Durchflußkanäle aufweist und die als Mischelement wirkt,
dem als gelochte Wand ein in den Hohlraum der Antriebswelle ragender Zapfen mit
randoffenen Ausnehmungen am Umfang oder eine die Antriebswelle umfassende Wand mit
Ausnehmungen am inneren Umfang oder mit radialen Öffnungen zugeordnet ist, wobei
die Wandung der Hohlwelle außerdem unter Ausbildung eines Mischgliedes eine seitliche
Durchtrittsöffnung aufweist, die einerseits in die vom Wellenhohlraum gebildete
Kammer und andererseits in eine rings um die Antriebswelle in dem Mischergehäuse
verlaufende ausgesparte Kammer mündet.
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Ein besonderer Vorzug des neuen Laminarmischers, der sich im übrigen
bei hervorragender Mischwirkung durch eine gedrängte robuste Bauweise auszeichnet,
liegt darin, daß er ohne weiteres mit einer Zahnradpumpe kombinierbar ist, was insbesondere
für den Einsatz von Spinnpumpen von Bedeutung ist. Zu diesem Zwecke kann der Laminarmischer
derart ausgebildet sein, daß das Mischelement ein mit einem oder mehreren weiteren
Zahnrädern im Eingriff stehendes Zahnrad ist, das mit den mit ihm in Eingriff stehenden
Zahnrädern eine Zahnradpumpe bildet, deren in dem Mischergehäuse ausgesparter Mediumsauslaß
mit einer sich längs eines Teiles des Umfangs des als Mischelement wirkenden Zahnrades
erstreckenden, in dem Mischergehäuse ausgesparten Kammer verbunden ist, die durch
eine mit ihren Löchern den Zahnlücken dieses Zahnrades zugeordnete gelochte Wand
gegen eine weitere Kammer des Mischergehäuses abgegrenzt ist.
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Es ist möglich, den Laminarmischer mit einer Mediumspumpe, insbesondere
einer Spinnpumpe, zu einer Einheit zusammenzufassen, in der Laminarmischer und Mediumspumpe
vorzugsweise über eine gemeinsame Welle angetrieben sind. Hierbei kann durch den
Zusammenbau mit einer Zahnradpumpe nicht nur ein Druckabfall vermieden, sondern
sogar ein Druckanstieg erzeugt werden. Durch die gedrängte Bauweise und die hervorragende
Mischwirkung ist der neue Laminarmischer, wie Versuche gezeigt haben, für alle die
Fälle in hervorragendem Maße geeignet, bei denen schwierige Verhältnisse hinsichtlich
der Mischung oder Homogenisierung sowie der Materialeigenschaften des zu behandelnden
Mediums vorliegen. Darüber hinaus ist der Aufbau des Mischers einfach, so daß auch
die Wartung und Instandhaltung entsprechend leicht zu bewerkstelligen sind und eine
hohe Lebensdauer gewährleistet ist.
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Weitere vorteilhafte Merkmale des neuen Laminarmischers ergeben sich
aus den Unteransprüchen.
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In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung
dargestellt. Es zeigt Fig. 1 einen Laminarmischer gemäß der Erfindung in einer ersten
Ausführungsform in perspektivischer Darstellung mit teilweise geschnittenem Gehäuse,
Fig. 2 eine schematische Darstellung der Strömungsverhältnisse in dem Laminarmischer
nach F i g. 1 im Bereich der Scheibe 7, Fig. 3 eine schematische Darstellung der
Strömungsverhältnisse in dem Laminarmischer nach Fig. 1 im Bereich der gelochten
Wand 9 und der Zahnscheibe 12,
Fig. 4 einen Laminarmischer gemäß der Erfindung in
einer zweiten Ausführungsform im axialen Schnitt und F i g. 5 einen Laminarmischer
gemäß der Erfindung in einer dritten Ausführungsform in perspektivischer Darstellung
mit teilweise aufgeschnittenem Gehäuse.
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F i g. 1 zeigt eine erste Ausführungsform des kontinuierlichen Laminarmischers.
In einem Mischergehäuse 1 sind koaxial zu einer Welle 2 zwei zylindrische Kammern
3 b, 3 c und eine Zusatzkammer 3 a ausgebildet. Die in nicht weiter dargestellter
Weise angetriebene Welle 2 ist bei 4 und 5 im Mischergehäuse 1 gelagert und abgedichtet.
Die Zusatzkammer 3 a hat eine seitliche Eintrittsöffnung 6; sie ist von der Kammer
3b durch ein mit der Welle 2 drehfest verbundenes Mischglied 7 in Gestalt einer
runden Scheibe getrennt, das mit engem Spiel zur Innenwand des Mischergehäusesl
umläuft und an einer Stelle seines Randes eine Durchtrittsöffnung 8 aufweist. Die
Kammer 3b ist auf der dem Mischglied 7 gegenüberliegenden Seite durch eine mit dem
Mischergehäuse 1 fest verbundene gelochte Wand 9 begrenzt, die eine Mittelöffnung
zur Durchführung der Welle 2 aufweist und mit einer Reihe von Lö-Löchern 10 in Form
von Bohrungen versehen ist, die auf einem gemeinsamen Lochkreis angeordnet sind
und die zylindrische Wand der Kammer 3 b tangieren. Die gelochte Wand 9 trennt die
Kammer 3 b von der mit einer Austrittsöffnung 11 versehenen Kammer 3 c. In der Kammer
3 c läuft eine als Mischelement dienende mit der Welle 2 drehfest verbundene Zahnscheibe
12, die Durchflußkanäle bildende Zahnlücken 13 am Scheibenrand aufweist, mit engem
Spiel gegenüber der Wand 9 und der zylindrischen Wand der Kammer 3c um.
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Die lichten Querschnitte der Durchtrittsöffnungen 8 des Mischgliedes
7 sowie der Eintrittsöffnung 6 und der Austrittsöffnung 11 sind jeweils kleiner
als die lichten Querschnitte der Zusatzkammer 3 a und der Kammer 3 c. Sie betragen
weniger als ein Viertel der Kammernquerschnitte, liegen dabei aber in der Größenordnung
der in Fig. 1 nicht weiter dargestellten Zur und Abführleitungen des Mischers.
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Die Löcher 10 der gelochten Wand 9 sind auf ihrem Lochkreis gleichmäßig
verteilt, wobei der Lochabstand etwa gleich dem doppelten Lochdurchmesser ist. Die
Stärke der gelochten Wand 9 entspricht etwa dem Durchmesser der Durchflußkanäle
10. Die Teilung der Zahnlücken 13 der Zahnscheibe 12 ist etwa gleich der doppelten
Lückenbreite. Die Zahl der Lücken 13 ist von der der Löcher 10 um Eins verschieden.
Die Löcher 10 und die Zahnlücken 13 sind so angeordnet, daß sie sich unter Bildung
freier Durchtrittsquerschnitte gegenseitig überdecken können.
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Medium, welches durch die Eintrittsöffnung 6 in die Zusatzkammer
3 a einfließt, strömt von dort über die Durchtrittsöffnung 8 des sich drehenden
Mischgliedes 7 in die Kammer 3 b ab. Von der Kammer 3 b tritt es durch die bei Überdeckung
von Zahnlücken 13 der Zahnscheibe 12 mit-Löchern 10 der gelochten Wand 9 gebildeten
freien Durchtrittsquerschnitte in die Rammer 3 c über, von wo es durch die Austrittsöffnung
11 abfließt. Um die XYirkungsweise zu erläutern, sind in Fig. 2 die Strömungsverhältnisse
im Bereich des Mischgliedes 7 und in Fig. 3 die StFsmungsverhältnisse im Bereich
der gelochten Wand 9
und der Zahnscheibe 12 schematisch veranschaulicht.
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Um die Strömung zu veranschaulichen, ist in F i g. 2 in der Eintrittsöffnung
6 eine dicke Stromröhre 14 eingezeichnet und der weitere Verlauf des durch diese
Stromröhre eintretenden Mediums schematisch angedeutet.
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Bewegt sich die Durchtrittsöffnung8 des Mischgliedes 7 an der seitlichen
Eintritts öffnung 6 vorbei, so strömt das eintretende Medium unmittelbar durch 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 4 a;
es kann aber nicht in dem gleichen Maße durch die Durchtrittsöffnung abströmen,
wie es durch den Einlaß 6 eintritt, weil dann in zunehmendem Maße in der Zusatzkammer
3 a bereits vorhandenes Medium abströmt, das bei der vorgehenden Umdrehung des 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 Eintrittsöffaung 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
3 b unterhalb des Mischgliedes 7 praktisch »eingefaltet« wird.
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Diese Verhältnisse sind in F i g. 2 veranschaulicht: In dem dargestellten
Augenblick hat die Durch- -trittsöffnung 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 Eintrittsöffnung 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 unmitteIbar vor der Schleife
16 entstandene Schleife der bei 15 veranschaulichten Art bei 17 angedeutet ist.
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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 3b und der gelochten Wand 9 (Fig. 1) nehmen
die Schleifen in der Kammer 3 b 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 b 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 Mediumsmischung in Strömungsrichtung erzielt, weil das
jeweils neu in das Mischergehäuse 1 eintretende Medium mit Mediumsteilen zusammengeführt
wird, die bereits früher in die Zusatzkammer 3 a eingetreten waren.
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Selbstverständlich ergeben sich entsprechende Verhältnisse, wenn
ein solches Mischglied der beschriebenen Art beispielsweise im Bereich der Austrittsöffnung
11 (F i g. 1) angeordnet würde.
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Die Strömungsverhältnisse im Bereich. der Löcher 10 der gelochten
Wand 9 und der Zahnlücken 13 der Zahnscheibe 12 sind aus Fig.3 zu ersehen, in der
bei 18 idealisierte Strömungsfronten des auf die gelochte Wand 9 der Kammer 3b 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.
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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.
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Mit zunehmender Annäherung an die durch Üb erdeckung 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 ; Iln 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 an-. gedeutet. Die von den verdrängten
Schleifenresten dargestellten Mediumsportionen fügen sich unterhalb der Zahnscheibe
12 in anderer gegenseitiger Zuordnung wieder zusammen, als sie vorher bestanden
hat.
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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. lOb
bzw. 10 c hindurchgegangen, während die Portionen 20 und 24 durch die Zahnlücke
13 b und die Löcher lOb bzw. 10 c geflossen sind.
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Die erwähnte und in der Zeichnung dargestellte
Schleifenbildung
der Strömungsfronten, die dadurch zustande kommt, daß das Medium an den Wänden der
Löcher 10 und der Zahnlücken 13 haftet, wobei die Strömungsgeschwindigkeit zur Mitte
des jeweils freien Durchtrittsquerschnitts hin anwächst, zeigt, daß die durchtretenden
Mediumsportionen auch durch Scherung verformt werden, wie es für die Mischwirkung
erforderlich ist.
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Im Zusammenhang gesehen, ergeben sich somit folgende Strömungsverhältnisse
für das Medium.
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Das durch die Eintrittsöffnung 6 in die Zusatzkammer 3 a eintretende
Medium wird durch die Wirkung des Mischgliedes 7 und deren Durchtrittsöffnung 8
so geleitet, daß sich in der Kammer 3b hinter dem Mischglied 7 in Falten gelegte
Stromröhren ergeben, die zu schraubenförmigen Gebilden auseinander gezogen werden.
Dadurch werden in dem eingetretenen Medium vorhandene grobe Querinhomogenitäten
in annähernd in Durchflußrichtung verteilte Inhomogenitäten umgewandelt, so daß
die in Fig.3 dargestellten Strömungsfronten 18 annähernd auch als Inhomogenitätsfronten
betrachtet werden können. Das Medium wird sodann bei dem örtlich und zeitlich fluktuierenden
Durchströmen der freien Durchtrittsquerschnitte der Löcher 10 und der Zahnlücken
13 der gelochten Wand 9 bzw. der Zahnscheibe 12 in Portionen aufgeteilt, wobei die
Inhomogenitätsfronten aufgebrochen werden. Diese Portionen werden in anderer Zuordnung
wieder zusammeugefügt, wobei, da aus den Strömungs- und damit Inhomogenitätsfronten
18 Schleifen gebildet werden, hinter der Zahnscheibe 12 fein verteilte Querinhomogenitäten
vorhanden sind, die sich von selbst ausgleichen oder in Einzelfällen nochmals durch
einen Mischer dieser Art ausgeglichen werden können.
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Gleichzeitig werden bei der portionsweisen Durchströmung der Löcher
10 und der Zahnlücken 13 klumpige Inhomogenitäten zerteilt, verformt und umgeordnet.
Ebenso wie die feinen Querinhomogenitäten können sich diese Teile klumpiger Inhomogenitäten
verhältnismäßig leicht selbst ausgleichen. Der Ausgleich der Inhomogenitäten wird
noch dadurch unterstützt, daß sie infolge der wegen der Schleppwirkung der Zahnscheibe
12 auffretenden Scherung weiter verformt werden.
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Der Mischer könnte im übrigen auch in umgekehrter Richtung von dem
Medium durchströmt werden. In diesem Falle würden die Stromröhren von den Zahnlücken
13 der Zahnscheibe 12 sowie den Löchern 10 der gelochten Wand 9 in Teilstücken unter
gleichzeitiger Verformung und Umordnung durchgelassen, während durch die Wirkung
des Mischgliedes 7 mit der Durchtrittsöffnung 8 eine Verteilung dieser verformten
und umgeordneten Teilstücke über den ganzen Querschnitt der Austrittsöffnung zustande
kommt.
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Dadurch, daß bei dieser Ausführungsform die Antriebswelle 2 sich
durch die Zusatzkammer 3 a und die Kammern 3b und 3 c erstreckt, wird durch die
zwischen den Kammerwänden und der Welle 2 auftretende Scherung die Mischwirkung
noch verstärkt.
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Die grundsätzlich gleiche Wirkungsweise weist eine weitere Ausführungsform
des neuen Laminarmischers auf, die in F i g. 4 schematisch veranschaulicht ist:
In einem Mischergehäuse 1' ist eine in nicht weiter dargestellter Weise angetriebene
Welle 2' und 4' gelagert und abgedichtet. Das in das Mischergehäuse 1'
ragende Ende
der Welle 2' ist als Hohlwelle ausgebildet, die stumpf am Boden 25' des Mischergehäuses
1' endet. Um das hohlwellenförmige Ende der Welle 2' sind im Mischergehäuse 1' eine
ringförmige Zusatzkammer 3' d und Kammern 3e und 3f ausgebildet, und das Innere
des hohlen Endes der Welle 2' bildet eine weitere Kammer 3'g. Die Zusatzkammer 3'd
hat eine seitliche Eintrittsöffnung 6' und steht mit der Kammer 3'g im Inneren des
hohlen Endes der Welle 2' durch eine seitliche Durchtrittsöffnung 8' eines ein Mischglied
bildenden Teilstückes 7'der Hohlwellenwand in Verbindung. In die Kammer 3' g ragt
ein mit dem Gehäuseboden fest verbundener Zapfen 9'a, der auf seinem Umfang randoffene
kerbenförmige Ausnehmungen 10'a aufweist. Ein mit einer bestimmten Dicke ausgeführtes
Teilstück 12' a der Hohlwellenwand am Ende des hohlen Teils der Welle 2' läuft mit
geringem Spiel zum Zapfen 9'a und zum Gehäuseboden 25' um und ist mit einer Reihe
von Durchflußkanälen in Form von Lücken 13'a versehen. Das Teilstück 12'a der Hohlwellenwand
ist von der Kammer 3'e umgeben, die auf der dem Gehäuseboden 25' gegenüberliegenden
Seite von einer mit dem Mischergehäuse 1' fest verbundenen Wand 9'b begrenzt ist.
Die Wand 9' b weist eine Mittelöffnung zur Durchführung der Welle 2' auf und ist
mit einer Reihe auf einem zur Welle 2' konzentrischen Lochkreis verteilter Löcher
10' b versehen.
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Auf der anderen Seite der Wand 9'b liegt die Kammer 3'f, von der eine
seitliche Austrittsöffnung 11' -abgeht. In der Kammer 3'f läuft eine mit der Welle2'
drehfest verbundenen Zahnscheibe 12'b bestimmter Dicke mit engem Spiel zur Wand
9'b und zur zylindrischen Wand der Kammer 3'f um. Die Zahnscheibe 12' b ist mit
Zahnlücken 13' b versehen, die den Löchern 10'b zugeordnete Durchflußkanäle darstellen.
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Die Anordnung und gegenseitige Zuordnung der Ausnehmungen 10 a des
Zapfens 9' a und der Lücken 13'a der Hohlwellewand 12'a sowie der Löcher 10'b der
Wand 9'b und der Zahnlücken 13' b der Zahnscheibe 12'b entsprechen der bei der Ausführung
nach F i g. 1 beschriebenen Anordnung und gegenseitigen Zuordnung der Löcher 10
der gelochten Wand 9 bzw. der Zahnlücken 13 der Zahnscheibe 12. Insbesondere ist
entsprechend der Ausführung nach F i g. 1 auch die Zahl der Ausnehmungen 10'a von
der Zahl der Lücken 13' a sowie die Zahl der Löcher 10' b von der Zahl der Zahnlücken
13'b jeweils um Eins verschieden, so daß bei der Überdeckung von Ausnehmungen 10'a
mit Lücken 13' a sowie von Löchern 10'b mit Zahnlücken 13' b jeweils ein konstanter
freier Durchtrittsquerschnitt resultiert.
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Die Hohlwellenwand 12'a und die Zahnscheibe 12' b üben daher im Verein
mit dem gekerbten Zapfen 9'a bzw. der gelochten Wand 9'b bei Drehung der Welle 2',
ebenso wie bei der Ausführung nach F i g. 1 die Zahnscheibe 12 im Verein mit der
gelochten Wand9, auf ein den Mischer durchströmendes Medium jeweils die an Hand
von F i g. 3 erläuterte Wirkung eines Mischelementes unter Gewährleistung kontinuierlichen
Durchflusses aus. Die Hohlwellenwand 7' mit der Durchtrittsöffnung 8'wiederum wirkt
ebenso wie das bei der Ausführung nach F i g. 1 beschriebene Mischglied 7 mit der
Durchtrittsöffnung 8 in der an Hand von Fig. 2 erläuterten Weise.
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Durch die Eintrittsöffnung 6' in die Zusatzkammer 3'd eintretendes
Medium fließt durch die Durchtrittsöffnung 8' in die Kammer 3'g im Inneren des hohlen
Teiles der Welle 2'. ab, wobei es infolge der Drehung der Welle 2' in Falten gelegt
wird. Die so gebildeten Falten werden in der Kammer -3' g durch die zwischen der
Hohlwellenwand 7', 12'a und dem Zapfen 9' a wirkende Scherung schraubenförmig auseinandergezogen,
bevor das Medium durch die bei Überdekkung von Ausnehmungen 10'a des Zapfens 9'a
mit Lücken 13'a der Hohlwellenwand 12'a entstehenden freien Durchtrittsquerschnitte
portionsweise sowie örtlich und zeitlich fluktuierend in die Kammer 3' e gelangt.
Die durchtretenden Mediumsportionen werden anbei durch Scherung verformt und umgeordnet.
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Durch die Faltung und anschließende Scherung werden grobe Querinhomogenitäten
des durch 6' in den Mischer eintretenden Mediums so umgewandelt, daß sie bei Annäherung
an den Zapfen 9'a in der Kammer 3'g praktisch in Durchflußrichtung verteilt sind.
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Sie werden sodann, ebenso wie ursprünglich im Medium vorhandene fein
verteilte Querinhomogenitäten, klumpenförmige Inhomogenitäten und in Strömungsrichtung
verteilte Inhomogenitäten beim Durchtritt des Mediums durch die Ausnehmungen 10'a
und die Lücken 13'a in zeitlich und örtlich fluktuierenden Portionen zerteilt, verformt
und umgeordnet, so daß sich die Inhomogenitäten leicht ausgleichen können.
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Dieser Ausgleich wird bei der Ausführung des Mischers nach Fig. 4
noch~dadurch beschleunigt und verstärkt, daß das Medium in der Kammer 3'e durch
Scherung zwischen der Hohlwellenwand 12'a und den Wänden der Kammer 3'e weiter verformt,
sodann beim Durchtritt durch die Löcher 10' b der gelochten Wand 9' b und die Zahnlücken
13' b der Zahnscheibe 12'b nochmals portionsweise verformt und umgeordnet und schließlich
der Scherung zwischen der Zahnscheibe 12' b und der Hohlwellenwand 7' einerseits
und den Wänden der Kammer 3'f andererseits ausgesetzt wird, bevor es durch die Austrittsöffnung
11'abfließt. Ebenso wie bei der Ausführung nach Fig. 1 ist auch bei der Ausführung
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 10' a auf dem verhältnismäßig geringen Umfang des Zapfens
9'a unterzubringen sind, kann es herstellungstechnisch erwünscht sein, die Zahl
der Ausnehmungen 10'dazu verringern. Um Konstanz des aus der Überdeckung von Ausnehmungen
10' a mit Lücken 13'a der Hohlwellenwand 12'a resultierenden freien Durchtrittsquerschnittes
zu gewährleisten, wird man dabei die Zahl der Ausnehmungen mit Vorzug um eine ungerade
Zahl, etwa 3 oder 5, kleiner wählen als die Zahl der Lücken 13'a. Man könnte aber
auch an Stelle des Zapfens 9'a eine die Hohlwellenwand 12' a umschließende Ringwand
mit Ausnehmungen 18'a dem inneren Umfang oder radialen Öffnungen vorsehen, wobei
dann das Medium nicht mehr zwischen der Hohlwellenwand 12' a und dem Zapfen 9'da,
sondern zwischen der Hohlwellenwand 12' a und dem Gehäuseboden 25'geschert würde.
Um diese Scherwirkung zu verbessern, könnte man einen mit der Hohlwellenwand 12'a
einen Ringspalt bildenden Zapfen auf dem Gehäuseboden 25~ anordnen..
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Sollte aus konstruktiven Gründen im Einzelfall
die Hohlwellenwand
12' a nicht dick genug ausgeführt werden können, um zu gewährleisten, daß die Mediumsportionen,
die durch die von den Lücken 13'a dargestellten Durchflußkanäle hindurchtreten,
in wünschenswertem Maße geschert werden, so kann man die Scherung z. B. in die Lücken
13' a verlagern, indem man den Zapfen 9' a verlängert, so daß die Lücken 13'a dann
hinreichend lange Durchflußkanäle ergeben.
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In F i g. 5 ist eine dritte Ausführungsform des Mischers dargestellt,
der mit einer Zahnrad-Spinnpumpe zu einer Einheit zusammengefaßt ist.
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Ein Mischergehäuse 1" ist auf einander gegenüberliegenden Seiten
durch Deckplatten 26" und 26"b abgedeckt. In den Deckplatten 26"a und 26"b ist bei
4" und 5" eine in nicht weiter dargestellter Weise angetriebene Welle 2" gelagert
und abgedichtet, wobei die Lagerstelle bei 4" in der Zeichnung offen liegt, weil
die Deckplatte 26"a teilweise abgeschnitten dargestellt ist. Auf der Welle 2" ist,
drehfest mit ihr verbunden, ein Zahnrad 12" angeordnet, das mit einem weiteren Zahnrad
27" im Eingriff steht. Um die Eingriffstelle der beiden Zahnräder 12" und 27" sind
Aussparungen 28" und 29" im- Gehäuse 1" ausgebildet, wobei die Aussparung 28" mit
einer Eintrittsöffnung 6" in der Deckplatte verbunden ist. Die beiden Zahnräder
12" und 27" bilden zusammen eine Zahnradpumpe bekannter Art, die bei dem durch einen
Pfeil angedeuteten Drehsinn der Welle 2" und bei allseitig geringem Spiel zum Gehäuse
1", zur Deckplatte 26" a und zu einer fest mit dem Gehäuse 1" verbundenen Wand 9"
von der Aussparung 28" in der Aussparung 29" fördert. Abweichend von einer normalen
Zahnradpumpe ist die Aussparung 29" mit einer um einen Teil des Umfangs des Zahnrades
12" im Gehäuse 1" ausgesparten Kammer 3"h im Gehäuse 1" ausgesparten Kammer 3"h
verbunden. Die Kammer 3" h erstreckt sich bis kurz vor die Aussparung 28", so daß
der am Zahnkranz des Zahnrades 12" anliegende Teil 30" des Gehäuses 1" die Kammer
3"h noch gegen die Aussparung 28"abdichtet. Die mit dem Gehäuse 1" fest verbundene
gelochte Wand 9 ist im Bereich des Zahnkranzes 12", soweit dieser von der Kammer
3" h umfaßt wird, mit einer Reihe von Löchern 10" versehen, die sich mit Zahnlücken
13" des Zahnrades 12" überdecken können. Die unter sich gleichen Löcher 10" sind
gleichmäßig verteilt, wobei die Teilung dem doppelten Lochdurchmesser entspricht
und die Anzahl der Lochteilungen von der auf die Länge der Lochreihe entfallenden
Zahnteilungen des Zahnrades 12" um Eins verschieden ist. Die Löcher münden in eine
zur Welle 2" konzentrisch im Gehäuseblock ausgebildete Kammer 3"i, die von einer
mit der Welle 2" umlaufenden Scheibe U-förmigen Mischglied 7" begrenzt wird. Das
Mischglied 7" ist an seinem im übrigen mit engem Spiel zur zylindrischen Wand 3"
i umlaufenden Rand mit einer Durchtrittsöffnung 8" versehen. Durch die Durchtrittsöffnung
8" ist die Kammer 3"i mit einer weiteren im Gehäuse 1" ausgebildeten Zusatzkamrner
3"k verbunden, von der eine Austrittsöffnung 11" abgeht.
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Das Zahnrad 12" wirkt über die Erstreckung der Kammer 3"h längs seines
Umfangs in Verbindung mit der gelochten Wand 9" in gleicher Weise, wie die bei der
Ausführung nach F i g. 1 beschriebene Zahnscheibe 12 in Verbindung mitsder gelochten
Wand 9 auf ein den Mischer durchströmendes Medium in der
an Hand
von F i g. 3 erläuterten Weise als ein Mischelement ein. Das Mischglied 7" mit der
Durchtrittsöffnung 8" wiederum entspricht dem bei der Ausführung nach F i g. 1 beschriebenen
Mischglied 7 mit der Durchtrittsöffnung 8, deren Wirkung an Hand von F i g. 2 erläutert
wurde.
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Durch die Eintrittsöffnung 6" in die Aussparung 28" eintretende Medium
wird von den Zahnlücken der Zahnräder 12" und 27" aufgenommen. Das von den Zahnlücken
des Zahnrades 27" aufgenommene Medium wird dabei in die Aussparung 29" gefördert,
wo es durch den gegenseitigen Eingriff der Zahnräder aus den Zahnlücken ausgequetscht
wird. Von der Aussparung 29" fließt dieses Medium weiter in die Kammer 3"h und von
dort durch die bei Überdeckung von Zahnlücken 13" des Zahnrades 12" mit Löchern
10" der gelochten Wand 9" sich ergebenden freien Durchtrittsquerschnitte portionsweise
sowie zeitlich und örtlich fluktuierend in die Kammer 3" i.
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Dabei verdrängt es aber auch die von den Zahnlükken 13" des Zahnrades
12" aus der Aussparung 28" herangeförderten Mediumportionen in die Kammer 3"i. Durch
diese gegenseitige Verdrängung von Mediumsteilen, die bei Eintritt in den Mischer
weit voneinander getrennt waren, wird gegenüber den Ausführungen nach Fig. 1 und
4 eine noch zusätzliche Umordnung des Mediums erzielt. Eine weitere zusätzliche
Umordnung ergibt sich daraus, daß das vom Zahnrad 12" geförderte Medium nicht vollständig
durch die Zahnlücken 13" in die Kammer 3"
abfließt, sondern zum Teil wiederum in
die Aussparung 29" gefördert wird, wo es sich mit Mediumsteilen mischt, die vom
Zahnrad 27" frisch herangeführt werden. Schließlich wird das Medium in die Kammer
3"h infolge der Schleppwirkung des Zahnrades 12" stark geschert. In der Kammer 3"i
wird das Medium durch Scherung zwischen dem umlaufenden Mischglied 7" und den Wänden
der Kammer 3" i verformt, sodann durch die mit dem Mischglied 7" rotierende Durchtrittsöffnung
8" in die Zusatzkammer 3"k gefaltet und dort zwischen dem Mischglied 7" und den
Wänden der Zusatzkammer 3"k wiederum geschert, bevor es durch die Austrittsöffnung
11" abfließt.
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-Durch die zwischen dem Teil 30" des Mischergehäuses 1" und dem Zahnkranz
12" bestehende Abdichtung der Aussparung 28" gegen die Kammer 3"h ist gewährleistet,
daß die durch die Zahnräder 12" und 27" gebildete Zahnradpumpe einen Druckanstieg
erzeugt, der den für die Mischung benötigten Druckabfall kompensiert oder gar überkompensiert.
Die Ausführung des Mischers nach Fig. 5 ist daher von großem Vorteil, wenn ein dem
Mischer nachgeschalteter Vorgang durch eine Druckabsenkung beeinträchtigt würde.
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Die Ausführungen des Mischers nach Fig. 1, 4 und 5 können ohne weiteres
mit Spinnpumpen zu einer Einheit zusammengefaßt werden, wobei Spinnpumpe und Mischer
vorteilhaft über eine gemeinsame Welle angetrieben werden.