DE19720528A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Vermischen eines ersten Fluids mit einem zweiten Fluid - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Vermischen eines ersten Fluides mit einem zweiten Fluid, insbesondere einer Flüssigkeit mit einem pulverförmigen Feststoff, mit einem strömenden ersten Fluid und einem in das erste Fluid ein­ mündenden, inneren Dosierkanal für das zweite Fluid, welches unter einem höheren Druck steht, als das erste Fluid. Die Erfindung ist weiter auf ein Verfahren zum Vermischen eines ersten Fluides mit einem zweiten Fluid gerichtet, insbesondere zum Vermischen einer Flüssigkeit mit einem pulverförmigen Feststoff, bei der das strömende erste Fluid unter einem geringeren Druck steht, als das zweite Fluid und dadurch dieses zweite Fluid über einen Dosierkanal ansaugt und in das erste Fluid eingemischt wird.

Es gibt viele industrielle Verfahren, bei denen es erforderlich ist, pulverförmige Feststoffe in Flüssigkeiten einzubringen, um so z. B. Lösungen oder Dispersionen herzustellen. Die bekanntesten, hierzu verwendeten Vorrichtungen bestehen üblicherweise im wesentlichen aus einem Rührwerksbehälter, in dem die Flüssigkeit von einem Rührwerk umgerührt wird, während der pulverförmige Feststoff durch eine Öffnung im Behälter entweder von Hand oder mit Hilfe einer Zellenradschleuse aus einer Pulvervorlage auf die Flüssigkeitsoberfläche gestreut und dann mit Hilfe des Rührwerks in die Flüssigkeit eingerührt wird. Solche bekannten Vorrichtungen haben den großen Nachteil, daß sich beim Einstreuen des Pulvers dieses zum Teil an den Innenwandbereichen des Behälters ablagert, an die keine Flüssigkeit gelangt, so daß dieser Pulveranteil nicht mit in die Flüssigkeit eingemischt wird und das gewünschte Mischungs­ verhältnis bzw. die gewünschte Lösungskonzentration somit verfälscht wird. Darüber hinaus hat die Zugabe des pulver­ förmigen Feststoffes von Hand den Nachteil, daß aus Gründen des Arbeitsschutzes üblicherweise eine Absaugvorrichtung vorgesehen werden muß, über die das Pulver zusammen mit Lösungsmittel­ dämpfen zum Teil wieder abgesaugt wird, was eine zusätzliche Abluftreinigung erforderlich macht. Wenn das Pulver mit Hilfe einer Zellenradschleuse aus einer Pulvervorlage zudosiert wird, kann es dazu kommen, daß Flüssigkeitsdämpfe in die Pulver­ vorlage eindringen und der dort bevorratete Feststoff feucht wird und verklumpt und sich nicht mehr störungsfrei austragen läßt.

Um diese Nachteile zu vermeiden, ist in der DE-OS 42 08 442 eine als Saug-/Mischvorrichtung bezeichnete gattungsgemäße Vorrichtung bekannt, bei der ein durch einen Hauptkanal strömendes Fluid ein durch einen Nebenkanal strömendes Sekundärfluid ansaugt und in einer schmalen Mündungsstelle vermischt. Diese bekannte Vorrichtung hat den Nachteil, daß es bei instabilen Strömungszuständen des ersten Fluides bzw. der Flüssigkeit, wie sie insbesondere beim An- und Abfahren der Vorrichtung auftreten können, dazu kommt, daß Flüssigkeit in den Dosierkanal für das zweite Fluid oder das Pulver eindringt und dieses darin verklumpt und den Dosierkanal verstopft. Störungen im Betrieb der Vorrichtung sind die unausweichliche Folge.

Um diesen Nachteil zu beheben, ist mit der DE-OS 38 01 591 auch bereits vorgeschlagen worden, in dem Mischbereich eine weiteren Kanal mit kreisringförmigem Querschnitt koaxial zwischen dem ersten Ringkanal und dem inneren Dosierkanal vorzusehen und über diesen Luft in den Mischbereich einzu­ blasen. Diese Lösung ist apparativ sehr aufwendig, denn sie erfordert ein zusätzliches Gebläse für Druckluft mit allen für dessen Betrieb erforderlichen Regeleinrichtungen. Darüber hinaus kann es auch bei dieser Vorrichtung zu Verklumpungen des pulverförmigen Feststoffes kommen, sobald die Anlage abgestellt wird und die Mündung des Dosierkanals für den Feststoff nicht länger mittels eingeblasener Druckluft von der über den ersten Kanal zugeführten Flüssigkeit getrennt wird.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung und ein Verfahren der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß ein unerwünschtes Vermischen der beiden Fluide im Dosierkanal selbst und damit ein Verklumpung des zweiten Fluids bzw. des Pulvers im Dosierkanal infolge eingetretener Flüssigkeit bzw. Flüssigkeitsdämpfe zuverlässig vermieden werden.

Diese Aufgabe wird mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung dadurch gelöst, daß der Dosierkanal mittels einer Ventil­ einrichtung verschließbar ist. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, daß die Mündung des Dosierkanals beim Anfahrvorgang von der Ventileinrichtung solange verschlossen gehalten werden kann, bis das durch den ersten Kanal strömende Fluid im Mischungsbereich an der Dosierkanalmündung einen so geringen, statischen Druck hat,daß es nicht in den Dosierkanal eindringen kann, sondern vielmehr nach Öffnen der Ventileinrichtung das über den Dosierkanal zugeführte zweite Fluid ansaugt. Beim Abfahrvorgang der Vorrichtung wird die Dosierkanalmündung mit Hilfe der Ventileinrichtung wieder verschlossen, bevor der Druck des ersten Fluides im Mischbereich auf einen Wert ansteigen kann, der größer ist als der Druck des zuzu­ mischenden, zweiten Fluides, wodurch auch beim Abfahren der Vorrichtung ein Eintreten von Flüssigkeit in den Dosierkanal sicher verhindert und Verklumpungen zuverlässig vermieden werden.

Der erste Fluid strömt vorzugsweise durch ein Rohr, in dem die Mischvorrichtung befestigt ist und das sich beispielsweise saugseitig vor einer Pumpe befinden kann, die eine Strömung im Rohr und die bei genügender Ansaughöhe oder durch Drosselung vor der Mischvorrichtung einen Unterdruck im Mischungspunkt erzeugt. Dadurch kann durch den höheren athmosphärischen Umgebungsdruck im Dosierkanal das zweite Fluid in das erste Fluid eingesaugt werden.

Der erste Kanal kann ein Ringkanal sein, in den die Dosier­ kanalmündung zweckmäßig in Strömungsrichtung einmündet. Die Ventileinrichtung besteht vorzugsweise im wesentlichen aus einem von einem Schließelement in Richtung auf die Dosier­ kanalmündung beaufschlagten Ventilkörper und einem vom Fluidstrom entgegen der Wirkung des Schließelements beauf­ schlagten Öffnungselement. Zusätzlich wirkt die auf den Ventilkörper durch den im Dosierkanal herrschenden höheren Druck resultierende Kraft als Öffnungselement. Bei dieser besonders vorteilhaften Ausgestaltung drückt das zweckmäßig im wesentlichen aus einer Feder bestehende Schließelement den Ventilkörper solange gegen die Dosierkanalmündung und verschließt diese dadurch zuverlässig, bis ein gewünschter Zustand erreicht ist, bei dem das durch den ersten Fluidkanal fließende Fluid und die durch den höheren Druck im Dosierkanal wirkende Kraft auf den Ventilkörper so auf die Ventil­ einrichtung wirken, daß der Ventilkörper entgegen der Wirkung des Schließelements von der Dosierkanalmündung weggezogen und diese dadurch freigegeben wird.

Das Öffnungselement durch die Fluidströmung kann dabei vorzugsweise aus einem mit dem Ventilkörper verbundenen Anströmkörper bestehen, auf den das strömende erste Fluid bzw. das Fluidgemisch einen Impuls ausübt und bei Erreichen einer bestimmten, voreingestellten Strömungsgeschwindigkeit den Ventilkörper mit einer dem Schließelement entgegenwirkenden Kraft beaufschlagen. Herrscht jetzt im Dosierkanal ein höheren Druck, als in der Mischzone, so wirkt die dadurch auf den Ventilkörper wirkende Druckkraft zusätzlich auf den Ventilkörper, so daß die Ventileinrichtung geöffnet wird und das zweite Fluid eingemischt wird. Wenn die vorgegebene Strömungsgeschwindigkeit oder der vorgegebene Druck im Dosierkanal unterschritten wird, schließt die Rückstellfeder das Ventil wieder, bevor Flüssigkeit in den Dosierkanal eindringen und das dort befindliche Pulver anfeuchten kann.

Der Anströmkörper kann über eine Betätigungsstange mit dem Ventilkörper verbunden sein und ist zweckmäßig als hinter dem Mischungspunkt in der Strömung liegende Prallplatte ausgebildet. In diesem Fall befindet sich der Anströmkörper im Fluidstrom des vom ersten und zweiten Fluid gebildeten Fluidgemisches. Es ist aber auch möglich, den Anströmkörper im Fluidstrom des ersten Fluides, also vor dem Mischungsraum, anzuordnen.

Vorzugsweise bildet der Ventilkörper bei geöffnetem Ventil mit der Dosierkanalmündung eine etwa ringförmige Dosieröffnung, wobei die Weite der Öffnung über eine Stellschraube verändert werden kann. Durch diese Ausgestaltung ist es besonders leicht möglich, die Strömungsrichtung des zweiten Fluides im gesamten Mischbereich unter einem Winkel zur Strömungsrichtung des ersten Fluides zu halten und so eine besonders gute Vermischung zu erzielen. Darüber hinaus ist diese Ausgestaltung baulich besonders einfach und wenig verschleißanfällig.

Der Ventilkörper ist vorzugsweise als Doppelkegelkörper ausgestaltet, dessen in Strömungsrichtung vorderer Kegel das eigentliche Verschlußelement für die Dosierkanalmündung bildet und dessen in Strömungsrichtung hinterer Kegel eine Leitfläche für das Fluidgemisch darstellt. Die Schließkraft des Schließ- elementes ist bevorzugt einstellbar, beispielsweise mittels einer Einstellschraube, einer Einstellmutter oder dergleichen, so daß die Bedingungen, bei der die Dosierkanalmündung öffnet bzw. schließt, durch einfaches Verstellen der Schließkraft dem Schließelementes verändert werden kann.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird der Dosierkanal in Abhängigkeit je nach Anwendungsfall entweder von der von dem ersten Fluid bzw. dem Fluidgemisch auf einen Anströmkörper im Fluidstrom ausgeübten Impuls, oder durch die auf den Ventil­ körper durch den Dosierkanal als Druck wirkende Kraft, oder durch Kombination beider Kräfte geöffnet oder geschlossen. Es ist daher ohne aufwendige Regelungs- bzw. Steuerungstechnik für die Ventileinrichtung möglich, daß die Dosierkanalmündung von dem Ventilkörper erst dann geöffnet wird, wenn der Druck des ersten Fluides im Mischbereich nahe der Dosierkanalmündung so stark abgesunken ist und die Strömung der Flüssigkeit so groß ist, daß diese beiden Parameter vorgegebene Werte erreichen, bei dem die Flüssigkeit nicht ungewollt in den Dosierkanal zurückströmen kann, durch den das zweite Fluid, insbesondere das Pulver mit höherem Druck als dem Druck des ersten Fluides im Mischungsbereich diesem zugeführt wird. Der Dosierkanal wird also in besonders vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung erst dann geöffnet, wenn der Druck des ersten Fluides im Mischbereich so gering ist, daß es nicht in den Dosierkanal eindringen kann, und der Dosierkanal wird wieder verschlossen, bevor der Druck im ersten Fluid durch äußere Einflüsse im Mischbereich soweit ansteigt, daß es in den Dosierkanal eindringen könnte.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Vermischen eines ersten Fluides mit einem zweiten Fluid kann in der Saugleitung einer Flüssigkeitspumpe angeordnet sein. Durch Drosselung der angesaugten Flüssigkeit mittels eines Ventils, einer Klappe oder dergleichen, kann der Druck in der zwischen Drosselorgan und Pumpensaugstutzen eingebauten Vorrichtung, das heißt im Kanal für das erste Fluid soweit abgesenkt werden, daß er unter Umgebungsdruck fällt. Die strömende Flüssigkeit wirkt mit einem Impuls auf den Anströmkörper und wirkt damit gegen die Schlief­ kraft des Schließelementes. Zusätzlich wirkt der im Dosierkanal herrschende Umgebungsdruck, der höher ist als der Druck im ersten Kanal, auf den Ventilkörper. Beide Kräfte zusammen öffnen den Ventilkörper und geben die ringförmige Dosierkanal­ mündung frei durch die das zweite Fluid in das erste Fluid eingesaugt und mit diesem vermischt wird. Steigt der Druck im Mischungsraum an oder verlangsamt sich die Strömung unter eine bestimmte Geschwindigkeit, so wird der Dosierkanal durch die Ventileinrichtung wieder verschlossen, bevor das erste Fluid dort eindringen kann.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Vermischen eines ersten mit einem zweiten Fluid kann auch mit einem höheren, als dem Umgebungsdruck im ersten Kanal betrieben werden so z. B. in der Druckleitung einer Pumpe. Dann muß der Druck in der Zuführung des zweiten Fluides beispielsweise durch einen Verdichter so weit angehoben werden, daß er über dem Druck des ersten Fluides liegt.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen, worin eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung an einem Beispiel näher erläutert wird. Es zeigt:

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Mischvorrichtung in Betriebsstellung mit geöffneter Dosierkanalmündung

Fig. 2 die erfindungsgemäße Mischvorrichtung mit verschlossenem Dosierkanal in einer Fig. 1 entsprechenden Darstellung

Fig. 3 die Vorrichtung nach den Fig. 1 und 2 in ihrer Einbaulage in der Saugseite einer Pumpe in stark schematisierter Darstellung

Fig. 4 die Vorrichtung nach der Erfindung in einer Einbaulage auf der Druckseite einer Pumpe in stark schematisierer Darstellung.

In der Zeichnung bezeichnet 10 eine Mischvorrichtung zum Vermischen einer ersten Fluides nämlich einer Flüssigkeit 11 mit einem zweiten Fluid, das bei der dargestellten Ausführungs­ form ein pulverförmiger, fließfähiger bzw. fluidisierbarer Feststoff 12, der mit der Flüssigkeit 11 zu einem Fluidgemisch 13 vermischt werden soll.

Die Mischvorrichtung 10 ist hier in ein Rohr 41 eingebaut, das einen Kanal für das erste Fluid 11 und nach der Mischvor­ richtung für das Fluidgemisch 13 bildet. In diesen mündet eine innerer Einsatz 42, der im Inneren mit einem zentralen Dosier­ kanal 22 für das fließfähige Pulver 12 versehen ist und der an seinem in Strömungsrichtung 15 hinteren Ende eine in Strömungs­ richtung sich konisch aufweitende Dosierkanalmündung 23 bildet. Das Rohr 41 ist im in Strömungsrichtung 15 gesehenen hinteren Teil mit vier sternförmigen Haltebügeln 25 versehen, die eine Ventileinrichtung 26 für den Dosierkanal 22 halten. Die Ventileinrichtung besteht im wesentlichen aus einer Betäti­ gungsstange 27, die in einem mit den Haltebügeln über ein Gehäuse 34 verbundenen Axiallager 28 axial verschieblich aufgenommen ist und die an ihrem in Strömungsrichtung 15 hinteren Ende einen Anströmkörper 29 und an ihrem vorderen Ende einen Ventilkörper 30 trägt, der in dem dargestellten Aus­ führungsbeispiel etwa doppelkegelförmig ausgestaltet ist und eine Dichtfläche 31 hat, mit der er sich an die Dosierkanal­ mündung 23 anlegen kann, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist. Der Ventilkörper wird mittels einer Schraubendruckfeder 32 in Richtung auf die Dosierkanalmündung gedrückt, wozu sich die unter Vorspannung stehende Schraubendruckfeder einerseits an einem an der Betätigungsstange 27 angeordneten Anschlag 33 und andererseits in einem an den Haltebügeln 25 fest angeordneten Schraubenfedergehäuse 34 abstützt. In bevorzugter, nicht dargestellter Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die Vorspannung der Feder 32 veränderbar, was einfach dadurch geschehen kann, daß der Anschlag 33 auf der Betäti­ gungsstange 27 mittels eines Gewindes in seiner axialen Stellung einstellbar ist. Es ist auch möglich, am Federgehäuse selbst eine Einstellschraube vorzusehen, die zur Einstellung der Federvorspannung dient. Zweckmäßig kann das Federgehäuse 24 auch geöffnet und die verwendete Feder gegen eine solche mit einer anderen Federkonstante ausgetauscht werden. Das Axial­ lager 28 ist so in einem Gewinde verstellbar ausgeführt, daß der Anschlag 33 in geöffneter Stellung des Ventilkörpers 30 an diesem Axiallager 28 anschlägt. Dadurch läßt sich die Weite der Dosierkanalöffnung 40 leicht einstellen.

Die beschriebene Vorrichtung 10 kann - wie in Fig. 3 dargestellt - auf der Saugseite einer Flüssigkeitspumpe 43 angeordnet sein, die die das erste Fluid 11 durch die Vorrichtung 10 ansaugt und damit eine Strömung und entweder durch eine entsprechende Saughöhe vor der Vorrichtung 10 oder durch Drosselung der Strömung in einem Ventil 44 oder dgl. einen Unterdruck in der Vorrichtung 10 erzeugt. Die Mischvor­ richtung funktioniert wie folgt:

Im stationären, in Fig. 1 dargestellten Mischvorgang strömt die Flüssigkeit 11 durch eine äußere Pumpe angetrieben mit einer bestimmten Geschwindigkeit in das Rohr 41 ein. Durch die Drosselung im Ventil 44 saugseitig vor der Vorrichtung 10 wird der Flüssigkeitsdruck im Mischbereich 39 auf einen Wert abgesenkt, der geringer ist als der im Dosierkanal herrschende athmosphärischen Umgebungsdruck, so daß bei geöffneter Ventileinrichtung - wie in Fig. 1 gezeigt - der gegebenenfalls mit Luft fluidisierte Feststoff 12 in die Flüssigkeit 11 durch den ringförmigen Spalt 40 eingesaugt wird, der bei geöffnetem Ventil 30 zwischen dem Ventilkörper und der Dosierkanalmündung entsteht. Das Pulver 12 wird dabei infolge des im Mischbereich 39 herrschenden Unterdrucks aus einem Vorlagebehälter 45 durch den Dosierkanal 22 bis eben zu der Spaltöffnung 40 gefördert und in das strömende Fluid 11 eingemischt. Die gewählte, doppelkegel-förmige Ausgestaltung des Ventilkörpers trägt dabei dazu bei, daß die gemischte Strömung nur mit geringer Turbulenz an der Spaltöffnung 40 vorbeiströmt.

Das Fluidgemisch 13 strömt dann zumindest mit einem Teilstrom gegen den Anströmkörper 29, wie dies in Fig. 1 durch die Pfeile 41 angedeutet ist. Der durch die Strömungs­ geschwindigkeit des Fluidgemisches 13 vor dem Anströmelement 29 auf dieses ausgeübte Impuls erzeugt eine Stellkraft, die entgegen der von der Schraubendruckfeder 32 ausgeübten Schlief­ kraft in Strömungsrichtung 15 über die Betätigungsstange 27 auf den Anschlag 33 wirkt. Gleichzeitig wirkt der im Dosierkanal 22 herrschende Druck auf den Ventilkörper 30 und bewirkt ebenfalls eine Kraft, die entgegen der von der Schraubendruckfeder 32 ausgeübte Schließkraft wirkt. Sobald also diese Kraft auf den Ventilkörper und die Impulskraft auf den Anströmkörper gemeinsam die Vorspannkraft der Feder 24 überwinden, wird der Ventilkörper 30 von der Kanalmündung 23 abgehoben und bei entsprechend großer Strömungsgeschwindigkeit und fortbe­ stehendem Unterdruck im Mischungsbereich 39 in dem in Fig. 1 dargestellten Öffnungszustand gehalten. Federvorspannung und Federkonstante sind dabei so gewählt, daß der Ventilkörper 30 erst bei ausreichendem Unterdruck der Flüssigkeit 11 im Mischbereich 39 und ausreichender Strömung abgehoben wird. Wenn der Druck im Mischbereich 39 oder die Strömungs­ geschwindigkeit der Flüssigkeit 11 im Ringkanal 20 und damit auch die Strömungsgeschwindigkeit des Fluidgemisches 13 vor dem Anströmkörper 29 oder beides zusammen unter einen vorgegebenen Wert absinkt, verringern sich auch der auf den Anströmkörper 29 ausgeübte Impuls bzw. die auf den Ventilköper 30 wirkende Druckkraft. Die auf den Anschlag 33 ausgeübte Kraft reicht dann nicht mehr aus, die Druckfeder 34 zu spannen und dadurch das Ventil in seiner Offenstellung zu halten. Der Ventilkörper wird vielmehr unter der Wirkung der Vorspannkraft der Feder wieder in Richtung auf die Dosierkanalmündung verschoben, wodurch der ringförmige Spalt 40 wieder verschlossen wird. Durch geeignete Auswahl der Feder und Einstellung von deren Vorspannkraft in Zusammenwirken mit der geeigneten Form und Größe des Anström­ körpers 29 wird der Spalt verschlossen, bevor der Flüssig­ keitsdruck im Mischbereich 39 auf einen Wert ansteigen kann, bei dem Flüssigkeit 11 oder Flüssigkeitsdämpfe in den Dosierkanal 22 eindringen könnten und dort das Pulver in unerwünschter Weise befeuchten und so den Dosierkanal verstopfen könnte. Auch bei stehender Strömung, beispielsweise bei Abschalten der Pumpe 43, kann keine Flüssigkeit in den Dosierkanal 22 eintreten und dort zu Verklumpungen des Pulvers führen.

Beim Anfahren der Mischvorrichtung, das heißt bei Beschleu­ nigung der Flüssigkeit 11 und durch den durch die Drosselung im Ventil 44 erzeugten Unterdruck in der Vorrichtung 10 wirken die Impulskraft auf den Anströmkörper 29 und die Druckkraft auf den Ventilkörper 30 so, daß bei einer vorbestimmten Zusammensetzung von Kräften erzeugt durch die Strömungsgeschwindigkeit und durch den Unterdruck im Mischungsbereich 39 die Schließkraft der Feder 34 überwunden und der Ventilkörper 30 von der Dosierkanalmündung abgehoben und dann durch den so freige­ gebenen, ringförmigen Spalt 40 das Pulver 12 in die Flüssigkeit 11 eingemischt wird.

Bei Verwendung der erfindungsgemäßen Mischvorrichtung in der saugseitigen Einbaulage einer Flüssigkeitspumpe 43 wird der zum Ansaugen des Pulvers 12 erforderliche Unterdruck entweder durch Drosselung mittels des Ventils 44 oder durch eine geeignet gewählte Ansaughöhe erzeugt. Das Ventil 30 bleibt im Betrieb der Mischvorrichtung so lange geschlossen, bis der Unterdruck zum Ansaugen des Pulvers groß genug ist. Das Pulver muß dabei nicht unbedingt wie in dem schematischen Vorlagebehälter 45 eingefüllt sein, sondern kann auch mittels eines Schlauches direkt aus dem Liefergebinde (z. B. Sack oder Big-Bag) in die Vorrichtung 10 angesaugt werden.

Die Flüssigkeitspumpe kann z. B. eine Exzenterschneckenpumpe oder eine Strahlpumpe sein, die unempfindlich gegen Feststoffe in der Flüssigkeitsströmung ist. Bei dieser Verwendung kann die Flüssigkeit 11 aus einem hier nicht dargestellten Vorlage­ behälter - beispielsweise ein Rührwerksbehälter - über die Drossel 44 und Vorrichtung 10 angesaugt werden und mit dem Pulver 12 vermischt wieder in den Vorlagebehälter zurückgepumpt werden. Bei dieser Kreislaufführung reichert sich bei mehrmaligem Durchgang der Feststoff im Vorlagebehälter solange an, bis das gewünschte Mischungsverhältnis erreicht ist.

Bei der erfindungsgemäßen Verwendung nach Fig. 4 ist die Vorrichtung 10 nicht mehr im unterdruckerzeugenden Saugbereich einer Flüssigkeitspumpe angeordnet, sondern hier auf der Druckseite. Um die Druckdifferenz zwischen der Flüssigkeit 11 und dem fluidisierten Pulver 12 herzustellen, wird jetzt der hier geschlossene Pulvervorlagebehälter 46 und damit der Dosierkanal 22 durch einen Verdichter 47 unter Druck gesetzt, um dann durch die gleichzeitige Wirkung der Druckkraft auf den Ventilkörper 30 und die Impulswirkung der Strömung der Flüssigkeit auf den Anströmkörper 29 die Kraft entgegen der Schließkraft des Federelementes 32 zu erzeugen, die den Dosierkanal öffnet und dann das durch den erhöhten Druck in die Mischzone 39 strömende Pulver 12 in die Flüssigkeit einmischt. Auch hier werden An- und Abfahrvorgang der Pumpe 43 von der erfindungsgemäßen Vorrichtung ohne äußeren Bedienungsaufwand sicher beherrscht.

Die Pulvervorlage muß hier vor dem Einschalten des Verdichters mit der gewünschten Menge an Pulver gefüllt und verschlossen werden. Es ist aber auch denkbar, aus einer offenen Pulver­ vorlage mit einer Zellenradschleuse Pulver in einen durch einen Verdichter in den Dosierkanal 22 geförderten Luftstrom das Pulver zuzugeben. Auch diese Ausführungsart kann in der oben beschriebenen Art und Weise an einem Vorlagebehälter für die Flüssigkeit 11 ein Flüssigkeitskreislauf angeschlossen werden, in dem das Pulver bei mehrmaligen Durchgang angereichert wird.

Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte und beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern es ergeben sich eine Vielzahl von Änderungen und Ergänzungen, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. So könnte beispielsweise zusätzlich zu der Rückstellfeder 32 in der Ventileinrichtung ein Dämpfungs­ element vorgesehen sein, das Schwingungen in der Ventilein­ richtung unterbindet, die durch Schwankungen des auf das Öffnungselement 29 wirkenden Impulses hervorgerufen werden. Der Anströmkörper, der in der dargestellten Ausführungsform im wesentlichen als einfache Prallplatte ausgestaltet ist, kann auch eine andere, strömungstechnisch günstigere Anströmfläche haben, so daß Strömungsverluste gering gehalten werden. Besonders in der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsvariante kann dieser Anströmkörper gegebenenfalls ganz entfallen, da die auf den Ventilkörper 30 wirkende Druckkraft bei bestimmten Druckdifferenzen alleine ausreichen kann, den Dosierkanal zu öffnen.

Der vom Ventilkörper 30 freigegebene Spalt muß nicht wie beim beschriebenen Ausführungsbeispiel ein kreisförmiger Ringspalt sein, sondern kann auch andere Formen aufweisen, beispielsweise oval oder etwa rechteckig sein, wobei dann selbstverständlich die Dosierkanalmündung und der Ventilkörper 30 eine ent­ sprechende Form haben. Der pulverförmige Feststoff kann sowohl pneumatisch allein durch die Wirkung der Druckdifferenz zwischen der Mischzone 39 und dem Dosierkanal 22 zugeführt oder bei Bedarf mit einer Exzenterschneckenpumpe oder dergleichen zum Mischbereich gefördert werden.

Der Anströmkörper 29 muß nicht wie im dargestellten Ausführungsbeispiel hinter der Einmündung des Dosierkanals liegen, sondern es ist auch möglich, den Anströmkörper in Strömungsrichtung 15 gesehen vor der Mischzone 39 anzuordnen, wo er von dem ersten Fluid 11 beaufschlagt wird. Die Über­ tragung der von dem Anströmelement ausgeübten Kraft auf das Ventilelement kann dann über ein geeignetes Getriebe erfolgen. Eine solche Ausgestaltung kann insbesondere dann Vorteile haben, wenn das aus beiden Fluiden bestehende Fluidgemisch eine stark schleißende Wirkung hat und den Anströmkörper einem großen Verschleiß unterwerfen würde. Es ist auch nicht unbedingt erforderlich, daß der Ventilkörper in Durchfluß­ richtung der Fluide öffnet und seine Schließbewegung entgegen dieser Durchflußrichtung 15 erfolgt; es ist vielmehr auch denkbar, daß dieser Ventilkörper entgegen der Durchflußrichtung von der Dosierkanalmündung abgehoben wird und so einen Ringkanal für das zweite Fluid freigibt, wenn dies im Einzelfall zweckmäßig erscheint. Das Federgehäuse und das Schließelement kann auch im Dosierkanal 20 plaziert sein, wo es vom Pulver 12 umströmt wird und gegebenenfalls durch Gummibalgen geschützt werden, wenn das Fluidgemisch 13 zur Anhaftung neigt.

Um das Mischergebnis im Mischbereich weiter zu verbessern, ist es möglich, im Bereich vor der Mischungszone 39 Drallelemente anzuordnen, die der einströmenden Flüssigkeit einen Drall aufprägen, der die Vermischung begünstigt. Die bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel mittels der Feder auf den Ventilkörper ausgeübte Schließkraft kann auch auf pneumatischem oder hydraulischem Wege erzeugt werden.

Die Mischvorrichtung kann auch in eine strömende Flüssigkeit in einem Rührwerksbehälter, die durch ein Rührorgan in eine rotierende Bewegung gebracht wird, ein fluidisiertes Pulver einleiten. Dazu wird die Vorrichtung im Rührwerksbehälter so befestigt, daß die durch ein Rührwerk bewegte Flüssigkeit in der in Fig. 1 dargestellten Richtung 15 an der Vorrichtung 10 vorbeiströmt. Die Druckdifferenz wird entweder durch Evakuierung des Behälters ähnlich wie in Fig. 3 dargestellt erzeugt werden, oder durch eine Druckerhöhung im Dosierkanal, ähnlich wie in Fig. 4 beschrieben.

Claims (21)

1. Vorrichtung zum Vermischen eines ersten Fluides mit einem zweiten Fluid, insbesondere einer Flüssigkeit mit einem pulverförmigen Feststoff, mit einem strömenden ersten Fluid, und einem in das erste Fluid einmündenden inneren Dosierkanal für das zweite Fluid, welches unter einem höheren absoluten Druck steht als das erste Fluid, dadurch gekennzeichnet, daß der Dosierkanal (22) mittels einer Ventileinrichtung (26) verschließbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Fluid (11) in einem Ringkanal (20) um den Dosierkanal (22) fließt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventileinrichtung (26) im wesentlichen aus einem von einem Schließelement (32) in Richtung auf die Dosierkanalmündung (23) beaufschlagten Ventilkörper (30) und einem oder zwei entgegen der Wirkung des Schließelementes (32) wirkenden Öffnungselement besteht.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventileinrichtung (30) durch die durch den Druck im Dosierkanal (22) wirkende Kraft auf den Ventilkörper (30) geöffnet wird.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventileinrichtung (30) durch das durch den Fluidstrom (13, 41) entgegen der Wirkung des Schließelementes (32) beaufschlagte Öffnungselement (29) geöffnet wird.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventileinrichtung (30) durch die durch den Druck im Dosierkanal (22) wirkende Kraft auf den Ventilkörper (30) und durch das durch den Fluidstrom (13, 41) entgegen der Wirkung des Schließelementes (32) beaufschlagte Öffnungselement (29) geöffnet wird.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Anströmkörper (29) als Prallplatte ausgebildet ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Anströmkörper (29) im Fluidstrom des ersten Fluides (11) angeordnet ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Anströmkörper (29) im Fluidstrom des vom ersten und zweiten Fluid (11, 12) gebildeten Fluidgemisches (13) angeordnet ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Schließelement (32) im wesentlichen aus einer Feder besteht

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Dosierkanalmündung (23) in Strömungsrichtung (15) liegt.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (30) bei geöffnetem Ventil mit der Dosierkanalmündung (23) eine etwa ringförmige Dosieröffnung (40) bildet.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe der Dosieröffnung (40) über eine Stellschraube (28) verstellbar ist.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (30) als Doppelkegelkörper ausgestaltet ist.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtfläche (31) des Ventilkörpers (30) der Ventileinrichtung (26) im geschlossenen Zustand in der Dosierkanalmündung (32) nahe dem Mischungsraum (39) abdichtet.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Schließkraft des Schließelementes (32) einstellbar ist.

17. Verfahren zum Vermischen eines ersten Fluides mit einem zweiten Fluid, insbesondere einer Flüssigkeit mit einem pulverförmigen Feststoff, bei dem zwischen dem ersten Fluid und dem zweiten Fluid ein Druckgefälle besteht und das zweite Fluid über einen Dosierkanal von dem ersten Fluid im Bereich verringerten Druckes angesaugt und in das erste Fluid eingemischt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Dosierkanal (22) in Abhängigkeit von der Druckdifferenz auf den Ventilkörper (30) wirkenden Kraft oder in Abhängigkeit von dem vom ersten Fluid (11) bzw. Fluidgemisch (13) auf einen Anströmkörper (29) im Fluidstrom (41) ausgeübten Impuls geöffnet oder verschlossen wird.

18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Dosierkanal (22) erst dann geöffnet wird, wenn der Druck des ersten Fluides (11) im Mischbereich (39) so gering ist, daß das erste Fluid (11) nicht in den Dosierkanal (22) eindringen kann, und daß der Dosierkanal (22) verschlossen wird, bevor der Druck im ersten Fluid (11) im Mischbereich (39) soweit ansteigt, daß das erste Fluid (11) in den Dosierkanal (22) eindringen kann.

19. Verwendung einer Vorrichtung zum Vermischen eines ersten Fluides mit einem zweiten Fluid nach einem der Ansprüche 1 bis 16 in der Saugleitung einer Flüssigkeitspumpe (43), wobei das erste Fluid (11) über die Vorrichtung (10) angesaugt wird und das erste Fluid (11) einen geringeren Druck hat, als das unter athmosphärischem Druck stehende zweite Fluid (12).

20. Verwendung einer Vorrichtung zum Vermischen eines ersten Fluides mit einem zweiten Fluid nach einem der Ansprüche 1 bis 16 zwischen einer Zufuhrleitung für das erste Fluid (11) und einer Ableitung für das Fluidgemisch (13), wobei der Druck im zweiten Fluid (12) über den Druck des ersten Fluides (11) angehoben wird.

21. Verwendung einer Vorrichtung zum Vermischen eines ersten Fluides mit einem zweiten Fluid nach einem der Ansprüche 1 bis 16 mit einem durch ein Rührwerk in rotierende Bewegung versetzten ersten Fluid (11) in einem Rührwerksbehälter und einem in dieses bewegte erste Fluid (11) einmündenden Dosierkanal (22), wobei der Druck im zweiten Fluid (12) über den Druck des ersten Fluides (11) angehoben wird oder der Druck des ersten Fluides (11) unter den Druck des zweiten Fluides (12) abgesenkt wird.