DE4308839A1 - Vorrichtung zum Mischen von Strömungsmedien - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Mischen von Strö­ mungsmedien, mit einem einen Einlaß und einen Auslaß aufweisen­ den Gehäuse und einer innerhalb des Gehäuses angeordneten Leit­ einrichtung, wobei zwischen der Innenwandung des Gehäuses und der Leiteinrichtung mindestens ein sich von dem Einlaß zu dem Auslaß im wesentlichen axial erstreckender Strömungspfad ver­ läuft.

Vorrichtungen der in Rede stehenden Art werden grundsätzlich zum Mischen, Homogenisieren oder Dispergieren unterschiedlich­ ster Strömungsmedien verwendet. So sind beispielsweise auf dem Gebiet der Chemie, der Erdölgewinnung oder Erdölverarbeitung, aber auch auf dem Gebiet der Medizin, Flüssigkeiten unter­ schiedlichster Konsistenz miteinander zu mischen bzw. homogeni­ sieren oder zu dispergieren. Gleiches gilt für die Maschinen­ bauindustrie, wo beispielsweise innerhalb eines Maschinenaggre­ gats Kühl- und Schmiermittel mit ganz bestimmter Viskosität durch Mischen unterschiedlicher Öle eingestellt werden. Ebenso kann es sich bei den zu mischenden Strömungsmedien um Gase han­ deln, die es ebenfalls beim Mischen zu homogenisieren gilt. Bei den zu mischenden Strömungsmedien handelt es sich um mindestens zwei unterschiedliche Medien, die vor dem Einströmen in die ei­ gentliche Mischvorrichtung bereits in einer Zuführleitung ge­ meinsam strömen. Eine homogene Mischung der Strömungsmedien ist dabei jedoch noch nicht erreicht. Grundsätzlich spielt es bei der nachfolgend beschriebenen Lehre keine Rolle, ob es sich bei den zu mischenden Strömungsmedien um zwei oder gar mehrere Me­ dien handelt. Wesentlich ist ausschließlich, daß die Medien - ganz gleich ob Flüssigkeit oder Gas - sich in einem strömungs­ fähigen Zustand befinden müssen.

Der Anmelderin sind aus der betrieblichen Praxis Vorrichtungen der in Rede stehenden Art bekannt, bei denen das zuvor bereits erwähnte Zuführrohr in die eigentliche Vorrichtung führt, die eine durch ein Gehäuse abgeschlossene Kammer aufweist. Inner­ halb dieser Kammer sind sogenannte Strahler mit unterschiedlich ausgelegten Strömungskanälen angeordnet, die eine mehr oder we­ niger wirkungsvolle Verwirbelung der gemeinsam eingeströmten Strömungsmedien verursachen. Nach Verwirbelung mittels einer innerhalb des Gehäuses angeordneten Leiteinrichtung strömt das verwirbelte Gemisch aus einem Einlaß in eine Abführleitung und kann von dort auf einer beliebigen Einrichtung bzw. einem be­ liebigen Prozeß zugeführt werden.

Die der Anmelderin aus der Praxis bekannte Vorrichtung zum Mi­ schen von Strömungsmedien ist jedoch in der Praxis problema­ tisch, da mit einer solchen bekannten Vorrichtung keine hinrei­ chende Mischung und schon gar keine Homogenisierung des Ge­ mischs erreicht wird. Bildet man bei der bekannten Vorrichtung die Leiteinrichtung mit mehreren kanalartigen Hindernis sen bzw. Strömungsbarrieren aus, so erhöht sich der Strömungswiderstand so erheblich, daß der Vorrichtung eine Fördereinrichtung, bei­ spielsweise eine Pumpe, vor- bzw. nachzuschalten ist. Dies ist jedoch wiederum einerseits kostenaufwendig in der Konstruktion und andererseits kostenintensiv im Betrieb.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrich­ tung zum Mischen von Strömungsmedien derart auszugestalten und weiterzubilden, daß eine hinreichende Mischqualität bzw. eine Homogenisierung oder Dispergierung der Mischung erreicht wird. Der innerhalb der Vorrichtung auftretende Strömungswiderstand soll möglichst gering sein. Des weiteren soll die Vorrichtung bei einfachster Konstruktion nur geringe Betriebskosten verur­ sachen.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Mischen von Strömungsme­ dien löst die voranstehende Aufgabe durch die Merkmale des Pa­ tentanspruches 1. Danach ist die eingangs genannte Vorrichtung derart ausgebildet, daß sich die Leiteinrichtung insgesamt von dem Einlaß bis zu dem Auslaß erstreckt und einen sich an den Einlaß anschließenden, um eine Längsachse tordierten und in Längsrichtung gestuften Leitkörper aufweist, so daß der Strö­ mungspfad beidseitig des Leitkörpers spiralförmig verläuft.

Erfindungsgemäß ist zunächst erkannt worden, daß eine besonders wirkungsvolle Mischung flüssiger oder gasförmiger Strömungsme­ dien dann erreicht wird, wenn sich die Leiteinrichtung insge­ samt durch das Gehäuse bzw. durch den vom Gehäuse umgebenen In­ nenraum hindurch erstreckt, nämlich vom Einlaß bis zum Auslaß. Der Leitkörper ist dabei um eine Längsachse tordiert, wobei es sich bei dieser Längsachse vorzugsweise um die Symmetrieachse des Gehäuses handelt. Der tordierte bzw. verdrehte Leitkörper bildet demnach zwei voneinander getrennte Strömungspfade, näm­ lich beidseits des Leitkörpers zwischen der Innenwandung des Gehäuses und der Oberfläche der jeweiligen Leitkörperseite. In weiter erfindungsgemäßer Weise ist der tordierte Leitkörper ge­ stuft, so daß das zu mischende Strömungsmedium nicht an einer glatten Leitkörperfläche entlang strömt, sondern vielmehr an jeder Stufe des Leitkörpers, d. h. Stufe für Stufe verwirbelt und dabei erneut gemischt und somit homogenisiert wird. Der Mischvorgang wird ganz besonders dadurch begünstigt, daß sich die beiden so gebildeten Strömungspfade spiralförmig durch den Innenraum des Gehäuses hindurch erstrecken, wobei das strömende Gemisch nicht gleichmäßig sondern durch die einzelnen Stufen verwirbelt durch den Innenraum hindurchströmt. Bereits durch die voranstehend genannten Maßnahmen wird eine hinreichende Mischqualität und somit Homogenisierung des Strömungsmediums erreicht.

Hinsichtlich einer konkreten Ausgestaltung des Leitkörpers ist es unter dem Gesichtspunkt einer besonders wirksamen Verwirbe­ lung von ganz besonderem Vorteil, wenn der Leitkörper als seg­ mentierte, segmentweise um die Längsachse tordierte, sich in Strömungsrichtung erstreckende Platte ausgeführt ist. Die Seg­ mente könnten dabei in Form vorzugsweise rechtwinkliger Vier­ kantprofile aus Vollmaterial ausgebildet und um die mittig durch den Leitkörper hindurch laufende Längsachse um maximal die Breite der Segmente verdreht sein. Dabei muß lediglich si­ chergestellt sein, daß zwischen den Segmenten kein Freiraum vorliegt, daß vielmehr die Segmente zumindest mit ihren Kanten noch aneinanderliegen, so daß keine Strömung durch einen Freiraum zwischen den Segmenten hindurch möglich ist. Die Seg­ mente könnten um einen Winkel von 10° bis 25° zueinander ver­ dreht sein, wobei der Leitkörper 5 bis 20 Stufen bzw. Segmente, vorzugsweise 6 bis 18 Stufen bzw. Segmente, aufweisen könnte.

Die stufenweise Ausgestaltung des Leitkörpers durch im Quer­ schnitt rechtwinklige Segmente hat den enormen Vorteil, daß an den Kanten der jeweiligen Stufen in ganz besonderem Maße Ver­ wirbelungen bzw. Strömungsabrisse auftreten. Eine quasi Beruhi­ gung der Strömung kann über die Kanten hinweg nicht erfolgen, da von Stufe zu Stufe die Strömung erneut verwirbelt wird. Da­ durch wird der Mischvorgang besonders effizient bzw. führt be­ reits durch die voranstehend genannten Maßnahmen zu einer Homo­ genisierung, wobei der durch die Stufen verursachte Strömungs­ widerstand wesentlich geringer ist als die Vorkehrung von als Strömungsbarrieren eingebauten Leitblechen oder dgl.

Hinsichtlich einer besonders sicheren Fixierung des Leitkörpers innerhalb des Gehäuses ist es von Vorteil, wenn dieser an sei­ nem dem Einlaß zugewandten Ende, vorzugsweise an dem ersten Segment, eine zum Eingriff in das Gehäuse dienende Drehsiche­ rung aufweist. Die Drehsicherung könnte in Form zweier an den beiden Randbereichen des ersten Segments ausgebildeter, sich vorzugsweise in Richtung des Einlasses erstreckender und in das Gehäuse im Bereich des Einlasses eingreifender Laschen, Schul­ tern, Pins oder dgl. ausgeführt sein. Ohne weiteres wäre es je­ doch auch denkbar, daß die Drehsicherung sich von den Segmenten in radialer Richtung erstreckt und eine Klemmwirkung gegenüber der Innenwandung des Gehäuses hervorruft.

Zur abermaligen Verbesserung des Mischvorganges bzw. der Misch­ qualität und somit auch zur Begünstigung einer ganz besonders wirkungsvollen Homogenisierung bzw. Dispergierung ist es von ganz besonderem Vorteil, wann sich an den Leitkörper ein den Strömungspfad zwischen der Innenwandung des Gehäuses und der Leiteinrichtung verjüngender Ventilkörper anschließt. Dieser Ventilkörper könnte sich vom Leitkörper aus, ausgehend von ma­ ximal der Dicke des Leitkörpers, konisch erweitern, so daß die aus den zwei zuvor erörterten Strömungspfaden auf den Leitkör­ per treffende Strömung an dessen Oberfläche schräg nach außen zur Innenwandung des Gehäuses hin geleitet wird.

Im Rahmen einer ganz besonders vorteilhaften Ausgestaltung könnte der Ventilkörper als Kegelstumpf ausgeführt sein, dessen kleinere Fläche an dem Leitkörper anliegt. Die Achse des als Kegelstumpf ausgeführten Ventilkörpers könnte mit der Längsachse des Leitkörpers zusammenfallen.

Sofern das Gehäuse einen zylindrischen Innenraum aufweist, könnte der Ventilkörper gemeinsam mit der Innenwandung des Ge­ häuses einen etwa kreisringförmigen Durchgang bilden, der im Sinne eines Ventils wirkt. Die entlang des gestuften Leitkör­ pers verwirbelte Mischung prallt auf die Oberfläche des Kegel­ stumpfes, umströmt diesen und gelangt von dort aus - mehr oder weniger gleichmäßig - durch den kreisringförmigen Durchgang hindurch in den in Strömungsrichtung danach angeordneten Be­ reich bzw. Abschnitt der Leiteinrichtung.

Ganz am Rande sei hierzu noch erwähnt, daß der Leitkörper mit dem Ventilkörper fest verbunden sein kann. Ebenso könnte der Leitkörper und der Ventilkörper als monolytisches Gebilde, näm­ lich als integrales Bauteil, ausgeführt sein.

Zur abermaligen Begünstigung des Mischergebnisses und der Homo­ genisierung könnte sich an den Ventilkörper ein weiteres Teil der Leiteinrichtung anschließen, nämlich ein sich vorzugsweise bis zum Auslaß erstreckender, zu Schwingungen im Ultraschall- Bereich anregbarer Ultraschall-Leitkörper. Die in diesem Be­ reich strömende Mischung würde dann im Rahmen einer dritten Stufe einer Ultraschall-Behandlung unterzogen, wodurch das Mi­ schergebnis noch einmal ganz erheblich verbessert werden kann. Das dem Ultraschall ausgesetzte Strömungsmedium wird durch den Ultraschall ein weiteres Mal homogenisiert, so daß letztendlich eine homogene Mischung der ursprünglich unterschiedlichen Strö­ mungsmedien vorliegt.

Der Ultraschall-Leitkörper könnte hinsichtlich einer ganz be­ sonders einfachen Konstruktion derart ausgelegt sein, daß er durch das hindurchströmende Strömungsmedium zur Ultraschall- Schwingung anregbar ist. Mit anderen Worten ist hier keine Fremderregung erforderlich, sondern wird der Ultraschall-Leit­ körper durch das Strömungsmedium selbst in Schwingung ver­ bracht, wodurch wiederum eine abermalige Homogenisierung der Mischung stattfindet. Der Ultraschall-Leitkörper ist dabei der­ art auszulegen, daß er bei gegebenen Strömungsgeschwindigkeiten und -drücken auch tatsächlich Schwingungen im Ultraschallbe­ reich ausführt.

Hinsichtlich einer besonders wirkungsvollen Ausgestaltung des Ultraschall-Leitkörpers ist es von weiterem Vorteil, wenn die­ ser als wesentliche Bauteile zwei in Form einer archimedischen Spirale ausgebildete, parallel zur Längsachse verlaufende, axial versetzt verlaufende Wandungen aufweist. Diese Wandungen könnten mit ihren freien Enden an dem Ventilkörper anliegen, so daß beidseits der Wandungen sich in Längsrichtung erstreckende, der Strömungsrichtung entgegengerichtete Einlässe zum Einleiten der Strömung quer zur Längsachse ausgebildet sind. Folglich würde das die Kegelfläche umströmende Gemisch durch den zwi­ schen Innenwandung und Kegelfläche gebildeten Ringkanal hin­ durch in den Bereich des Ultraschall-Ventilkörpers strömen und von dort aus in radialer Richtung in zwei diametral einander gegenüberliegende Einlässe des Ultraschall-Leitkörpers hinein­ gezwungen werden. Von dort aus wird das Strömungsmedium entlang des durch die Wandungen gebildeten, in Form einer archimedi­ schen Spirale gebildeten Strömungspfades beidseits zur Mitte hin aufeinanderzu bewegt, wobei sich das so in radialer Rich­ tung bewegte Strömungsmedium im mittigen Bereich des Ultra­ schall-Leitkörpers wieder trifft bzw. dort zusammengeführt wird. Von dort aus öffnet sich dann der Ultraschall-Leitkörper in Richtung der Längsachse zum Auslaß hin. Wesentlich ist hier, daß die abströmseitige Öffnung des Ultraschall-Leitkörpers mit dem Auslaß fluchtet, so daß das nach Ultraschallbehandlung weitgehend homogenisierte Gemisch ungehindert aus dem Ultra­ schall-Leitkörper heraus bzw. durch den Auslaß hindurch aus der Vorrichtung ausströmen kann.

Damit nun keine Verlagerung der Einlässe des Ultraschall-Leit­ körpers während des Betriebes der erfindungsgemäßen Vorrichtung stattfindet, ist der Ultraschall-Leitkörper - wie auch der vor­ erörterte Leitkörper - drehsicher in dem Gehäuse festgelegt. Dazu weist der Ultraschall-Leitkörper an seinem dem Auslaß zu­ gewandten Ende eine zum Eingriff in das Gehäuse dienende Dreh­ sicherung auf. Die Drehsicherung ist in Form zweier am auslaß­ seitigen Randbereich des Ultraschall-Leitkörpers ausgebildeter, sich vorzugsweise in Richtung des Auslasses erstreckender und in das Gehäuse im Bereich des Auslasses eingreifender Laschen, Schultern, Pins oder dgl. ausgeführt. Wie auch im Falle des Leitkörpers könnte der Ultraschall-Leitkörper ebenso in radi­ aler Richtung gegenüber der Innenwandung des Gehäuses arretiert sein.

Damit nun das zu mischende und nach Durchströmen der erfin­ dungsgemäßen Vorrichtung gemischte bzw. homogenisierte Medium weder einlaßseitig noch auslaßseitig den definierten Strömungs­ pfad verlassen kann, sind einlaßseitig und auslaßseitig das Ge­ häuse schließende Deckel vorgesehen. Entsprechend ist der Ein­ laß und der Auslaß in den das Gehäuse beidseitig schließenden Deckeln ausgebildet. Die in den Deckeln ausgebildeten Öffnungen sind vorzugsweise derart angelegt, daß sie koaxial zu dem In­ nenraum des Gehäuses liegen.

Eine Vorkehrung der zuvor genannten, das Gehäuse abschließenden Deckel vorausgesetzt, könnte eine Fixierung der Leiteinrichtung dadurch erfolgen, daß der Leitkörper und der Ultraschall-Leit­ körper endseitig an den Deckeln drehsicher festgelegt sind, wo­ bei die Drehsicherungen in die Deckel eingreifen. Alternativ oder zusätzlich könnte sich das Gehäuse insgesamt zwischen den Deckeln erstrecken, so daß der Leitkörper und der Ultraschall- Leitkörper zwischen den Deckeln - innerhalb des Gehäuses - kraftschlüssig festgelegt sind.

Zur Abdichtung der gesamten Vorrichtung ist es von Vorteil, wenn das Gehäuse zu den Deckeln hin mittels einer Dichtung, vorzugsweise mittels eines Dichtringes, abgedichtet ist. Der Dichtring, beispielsweise in Form eines O-Ringes, könnte end­ seitig in dem Gehäuse oder in der dem Gehäuse zugewandten Deckelfläche ausgebildet sein.

Ein sichere Montage der erfindungsgemäßen Vorrichtung könnte dadurch gewährleistet sein, daß die Deckel mittels vorzugsweise vier sich durch gleichmäßig zueinander beabstandete, im Randbe­ reich der Deckel ausgebildete Bohrungen hindurch erstreckende, in das Gehäuse eingeschraubte Schrauben, Bolzen oder dgl. ver­ schraubt sind. Alternativ dazu könnten die Deckel mittels vor­ zugsweise vier sich durch gleichmäßig zueinander beabstandete, im Randbereich der Deckel ausgebildete Bohrungen hindurch er­ streckende, zumindest an den Enden mit Gewinden versehene Stan­ gen und aufgeschraubte Muttern in zusammengepreßter Weise mit dem Gehäuse verschraubt sind. Diese Stangen würden dann in etwa parallel zu dem Gehäuse sich außerhalb des Gehäuses zwischen den Deckeln bzw. überstehenden Rändern der Deckel erstrecken.

In den bereits mehrfach erwähnten Einlaß hinein und aus dem Auslaß heraus könnte je eine dort festlegbare Rohrleitung füh­ ren. Dazu könnten die Rohrleitungen über ein endseitig vorgese­ henes Außengewinde in ein in den Durchgängen der Deckel ausge­ bildetes Innengewinde eingeschraubt werden. Ebenso wäre es denkbar, die Rohrleitungen mittels Bajonettanschluß oder durch Auf- bzw. Einstecken festzulegen.

Schließlich ist es in materialmäßiger Hinsicht von Vorteil, wenn der Leitkörper und/oder der Ventilkörper und/oder der Ul­ traschall-Leitkörper und/oder die Deckel aus Aluminium oder ei­ ner Aluminiumlegierung hergestellt ist bzw. sind. Entsprechend der Aggressivität der zu mischenden Strömungsmedien könnten die voranstehend genannten Bauteile auch aus einem resistenten Kunststoff bestehen, wobei der Ultraschall-Leitkörper stets zur Ultraschall-Schwingung geeignet sein muß. Das Gehäuse könnte aus Kunststoff oder aus Aluminium bzw. einer Aluminiumlegierung hergestellt sein, wobei hier lediglich eine hinreichende Resi­ stenz der Innenwandung gewährleistet sein muß.

Es gibt nun verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der vorlie­ genden Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten und wei­ terzubilden. Dazu ist einerseits auf die dem Patentanspruch 1 nachgeordneten Ansprüche, andererseits auf die nachfolgende Er­ läuterung von Ausführungsbeispielen der Erfindung anhand der Zeichnung zu verweisen. In Verbindung mit der Erläuterung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung werden auch im allgemeinen bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Lehre erläutert. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 in schematischer Darstellung eine Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrich­ tung zum Mischen von Strömungsmedien,

Fig. 2 den Gegenstand aus Fig. 1 in einer geschnittenen Dar­ stellung,

Fig. 3 in einer schematischen Seitenansicht, vergrößert, einen beidseitig am Gehäuse oder an Deckeln des Ge­ häuses arretierbaren Leitkörper im Rahmen eines zwei­ ten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vor­ richtung,

Fig. 4 eine stirnseitige Ansicht des Leitkörpers der Vor­ richtung aus den Fig. 1 und 2,

Fig. 5 eine stirnseitige Ansicht des Ultraschall-Leitkörpers der in den Fig. 1 und 2 gezeigten Vorrichtung,

Fig. 6 in einer schematischen Seitenansicht, teilweise ge­ schnitten, ein weiteres Ausführungsbeispiel einer er­ findungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. 7 den Gegenstand aus Fig. 6 im Schnitt entlang der Linie A-A,

Fig. 8 in einer schematischen Seitenansicht den Leitkörper des in Fig. 6 gezeigten Ausführungsbeispiels,

Fig. 9 in einer Stirnansicht den Gegenstand aus Fig. 8,

Fig. 10 den Gegenstand aus Fig. 8 im Schnitt entlang der Linie C-C,

Fig. 11 den Gegenstand aus Fig. 8 im Schnitt entlang der Linien D-D,

Fig. 12 den Gegenstand aus Fig. 8 im Schnitt entlang der Linie E-E,

Fig. 13 den Gegenstand aus Fig. 8 im Schnitt entlang der Linie F-F,

Fig. 14 den Gegenstand aus Fig. 8 im Schnitt entlang der Linie G-G,

Fig. 15 den Gegenstand aus Fig. 8 im Schnitt entlang der Linie H-H und

Fig. 16 den Gegenstand aus Fig. 6 im Schnitt entlang der Linie B-B.

Die Fig. 1 und 2 sowie 6 zeigen zwei Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Mischen bzw. Homogenisieren von Strömungsmedien, mit einem einen Einlaß 1 und einen Auslaß 2 aufweisenden Gehäuse 3 und einer innerhalb des Gehäuses 3 an­ geordneten Leiteinrichtung 4, wobei zwischen der Innenwandung 5 des Gehäuses 3 und der Leiteinrichtung 4 mindestens ein sich von dem Einlaß 1 zu dem Auslaß 2 im wesentlichen axial er­ streckender Strömungspfad 6 verläuft.

Erfindungsgemäß erstreckt sich die Leiteinrichtung 4 insgesamt von dem Einlaß 1 bis zu dem Auslaß 2. In weiter erfindungsge­ mäßer Weise weist die Leiteinrichtung 4 einen sich an den Ein­ laß 1 anschließenden, um eine Längsachse 7 tordierten und in Längsrichtung gestuften Leitkörper 8 auf. Folglich verläuft der Strömungspfad 6 beidseitig des Leitkörpers 8, und zwar spiral­ förmig, was insbesondere den Fig. 2 und 4 bzw. 6 und 7 bis 15 zu entnehmen ist.

Die voranstehend genannten Figuren zeigen besonders deutlich, daß der Leitkörper 8 als segmentierte, segmentweise um die Längsachse 7 tordierte, sich in Strömungsrichtung erstreckende Platte ausgeführt ist. Die Segmente 9 sind in Form rechtwinkli­ ger Vierkantprofile aus Vollmaterial ausgebildet und um die mittig durch den Leitkörper 8 hindurchlaufende Längsachse 7 verdreht. Bei dem in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausfüh­ rungsbeispiel sind insgesamt 16 Stufen vorgesehen, wobei der Leitkörper 8 grundsätzlich etwa zwischen 5 und 20 Stufen bzw. Segmente 9 aufweisen kann.

Die Fig. 2 und 4 lassen erkennen, daß der Leitkörper 8 an sei­ nem dem Einlaß 1 zugewandten Ende, nämlich an dem ersten Seg­ ment 10, eine zum Eingriff in das Gehäuse 3 dienende Drehsiche­ rung 11 aufweist.

Bei dem in Fig. 3 gezeigten Leitkörper 8 ist an beiden Enden jeweils eine Drehsicherung 11 vorgesehen, so daß sich der in Fig. 3 dargestellte Leitkörper 8 im Rahmen eines weiteren Aus­ führungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung als quasi einteilige Leiteinrichtung 4 insgesamt durch das Gehäuse 3 hin­ durch erstrecken kann und beidseitig festgelegt ist. Ebenso könnte sich an einer Seite des in Fig. 3 gezeigten Leitkörpers 8 ein weiteres Element der Leiteinrichtung 4 anschließen.

Die Fig. 2, 3 und 4 lassen des weiteren erkennen, daß die Dreh­ sicherung 11 in Form zweier an den beiden Randbereichen des er­ sten Segments 10 ausgebildeter, sich vorzugsweise in Richtung des Einlasses 1 erstreckender und in das Gehäuse 3 im Bereich des Einlasses 1 eingreifender Laschen 12 ausgeführt ist.

Die Fig. 2 und 6 zeigen deutlich, daß sich an den Leitkörper 8 ein den Strömungspfad 6 zwischen der Innenwandung 5 des Gehäu­ ses 3 und der Leiteinrichtung 4 verjüngender Ventilkörper 13 ansehließt. Der Ventilkörper 13 erweitert sich vom Leitkörper 8 aus, ausgehend von maximal der Dicke des Leitkörpers 8, mit ko­ nischem Verlauf. Die Fig. 2 und 6 zeigen besonders deutlich, daß der Ventilkörper 13 als Kegelstumpf ausgeführt ist, dessen kleinere Fläche 14 an dem Ventilkörper 13 anliegt.

Gemäß den Darstellungen in den Fig. 2 und 6 fällt die Achse des als Kegelstumpf ausgeführten Ventilkörpers 13 mit der Längsachse 7 des Leitkörpers 8 zusammen. Da das Gehäuse 3 einen zylindrischen Innenraum 15 aufweist, bildet der Ventilkörper 13 gemeinsam mit der Innenwandung 5 des Gehäuses 3 einen in etwa kreisringförmigen Durchgang 16. Bei den hier gewählten Ausfüh­ rungsbeispielen ist der Leitkörper 8 mit dem Ventilkörper 13 fest verbunden bzw. sind die beiden Bauteile monolytisch ausge­ führt.

Die Fig. 2 und 6 zeigen des weiteren, daß sich an den Ventil­ körper 13 ein sich bis zum Auslaß 2 erstreckender, zu Schwin­ gungen im Ultraschall-Bereich anregbarer Ultraschall-Leitkörper 17 anschließt. Dieser Ultraschall-Leitkörper 17 ist durch das hindurchströmende Strömungsmedium zur Ultraschall-Schwingung anregbar.

Die Fig. 5 und 16 zeigen gemeinsam, daß der Ultraschall-Leit­ körper 17 zwei in Form einer archimedischen Spirale ausgebil­ dete, parallel zur Längsachse 7 verlaufende, axial versetzt in­ einandergreifende Wandungen 18 aufweist. Gemäß den Darstellun­ gen in den Fig. 2 und 6 liegen die Wandungen 18 mit ihren freien Enden an dem Ventilkörper 13 an, so daß beidseits der Wandungen 18 sich in Längsrichtung erstreckende, der Strömung entgegengerichtete Einlässe 19 zum Einleiten der Strömung quer zur Längsachse 7 ausgebildet sind.

In Fig. 16 ist angedeutet, daß der Ultraschall-Leitkörper 17 in Richtung der Längsachse 7 zum Auslaß 2 hin öffnet. Die abström­ seitige Öffnung 20 des Ultraschall-Leitkörpers 17 fluchtet da­ bei mit dem Auslaß 2. Wie auch der Leitkörper 8 ist der Ultra­ schall-Leitkörper 17 drehsicher in dem Gehäuse 3 festgelegt und weist dazu an seinem dem Auslaß 2 zugewandten Ende eine zum Eingriff in das Gehäuse 3 dienende Drehsicherung 11 auf. Diese Drehsicherung 11 ist in Form zweier am auslaßseitigen Randbe­ reich des Ultraschall-Leitkörpers 17 ausgebildeter, sich in Richtung des Auslasses 2 erstreckender und in das Gehäuse 3 im Bereich des Auslasses 2 eingreifender Laschen ausgeführt.

Den Fig. 2 und 6 läßt sich des weiteren entnehmen, daß der Ein­ laß 1 und der Auslaß 2 in das Gehäuse 3 beidseitig schließenden Deckeln 22 ausgebildet sind. Die in den Deckeln 22 ausgebilde­ ten Öffnungen - Einlaß 1 und Auslaß 2 - sind koaxial zu dem In­ nenraum 15 des Gehäuses 3 ausgebildet. Folglich sind der Leit­ körper 8 und der Ultraschall-Leitkörper 17 endseitig an den Deckeln 22 drehsicher festgelegt, wobei die Drehsicherungen 11 bzw. 12, 21 in die Deckel 22 eingreifen.

Bei den hier gewählten Ausführungsbeispielen erstreckt sich das Gehäuse 3 zwischen den Deckeln 22. Der Leitkörper 8 und der Ul­ traschall-Leitkörper 17 sind zwischen den Deckeln 22 - inner­ halb des Gehäuses 3 - kraftschlüssig festgelegt. Das Gehäuse 3 ist zu den Deckeln 22 hin mittels einer Dichtung 23, vorzugs­ weise mittels eines Dichtringes, abgedichtet.

Bei dem in Fig. 6 gezeigten Ausführungsbeispiel der erfindungs­ gemäßen Vorrichtung sind die Deckel 22 mittels vier sich durch gleichmäßig zueinander beabstandete, im Randbereich der Deckel 22 ausgebildete Bohrungen 24 hindurch erstreckende, in das Ge­ häuse 3 eingeschraubte Schrauben 25 beidseitig verschraubt.

Alternativ zu dem voranstehend genannten Ausführungsbeispiel zeigen die Fig. 1 und 2 andeutungsweise, daß die Deckel 22 mit­ tels vorzugsweise vier sich durch gleichmäßig zueinander beab­ standete, im Randbereich der Deckel 22 ausgebildete Bohrungen 24 hindurch erstreckende, an den Enden mit Gewinden versehene Stangen 26 und aufgeschraubten Muttern 27 in zusammengepreßter Weise mit dem Gehäuse 3 verschraubt sind.

Schließlich sei darauf hingewiesen, daß gemäß den Darstellungen in den Fig. 1 und 2 in den Einlaß 1 hinein und aus dem Auslaß 2 heraus je eine dort festlegbare Rohrleitung 28 führt.

Hinsichtlich der materialmäßigen Beschaffenheit der erfindungs­ gemäßen Vorrichtung bzw. deren Komponenten wird auf den allge­ meinen Teil der Beschreibung verwiesen.

Abschließend sei hervorgehoben, daß die hier beanspruchte Lehre durch die voranstehend erörterten Ausführungsbeispiele nicht eingeschränkt, sondern lediglich beispielhaft erläutert ist.

Claims (33)

1. Vorrichtung zum Mischen von Strömungsmedien, mit einem einen Einlaß (1) und einen Auslaß (2) aufweisenden Gehäuse (3) und einer innerhalb des Gehäuses (3) angeordneten Leiteinrich­ tung (4), wobei zwischen der Innenwandung (5) des Gehäuses (3) und der Leiteinrichtung (4) mindestens ein sich von dem Einlaß (1) zu dem Auslaß (2) im wesentlichen axial erstreckender Strö­ mungspfad (6) verläuft, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Leit­ einrichtung (4) insgesamt von dem Einlaß (1) bis zu dem Auslaß (2) erstreckt und einen sich an den Einlaß (1) anschließenden, um eine Längsachse (7) tordierten und in Längsrichtung gestuf­ ten Leitkörper (8) aufweist, so daß der Strömungspfad (6) beid­ seitig des Leitkörpers (8) spiralförmig verläuft.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Leitkörper (8) als segmentierte, segmentweise um die Längsachse (7) tordierte, sich in Strömungsrichtung er­ streckende Platte ausgeführt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Segmente (9) in Form vorzugsweise rechtwinkliger Vierkant­ profile aus Vollmaterial ausgebildet und um die mittig durch den Leitkörper (8) hindurchlaufende Längsachse (7) um maximal die Breite der Segmente (9) verdreht sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Segmente (9) um einen Winkel von 10° bis 25° zueinander verdreht sind.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Leitkörper (8) 5 bis 20 Stufen bzw. Seg­ mente (9), vorzugsweise 6 bis 18 Stufen bzw. Segmente (9), auf­ weist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Leitkörper (8) an seinem dem Einlaß (1) zugewandten Ende, vorzugsweise an dem ersten Segment (10), eine zum Eingriff in das Gehäuse (3) dienende Drehsicherung (11) aufweist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehsicherung (11) in Form zweier an den beiden Randberei­ chen des ersten Segments (10) ausgebildeter, sich vorzugsweise in Richtung des Einlasses (1) erstreckender und in das Gehäuse (3) im Bereich des Einlasses (1) eingreifender Laschen (12), Schultern, Pins oder dgl. ausgeführt ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß sich an den Leitkörper (8) ein den Strömungs­ pfad (6) zwischen der Innenwandung (5) des Gehäuses (3) und der Leiteinrichtung (4) verjüngender Ventilkörper (13) anschließt.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Ventilkörper (13) vom Leitkörper (8) aus, ausgehend von maximal der Dicke des Leitkörpers (8), konisch erweitert.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeich­ net, daß der Ventilkörper (13) als Kegelstumpf ausgeführt ist, dessen kleinere Fläche (14) an dem Leitkörper (13) anliegt.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse des als Kegelstumpf ausgeführten Ventilkörpers (13) mit der Längsachse (7) des Leitkörpers (8) zusammenfällt.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, wobei das Gehäuse (3) einen zylindrischen Innenraum (15) aufweist, da­ durch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (13) gemeinsam mit der Innenwandung (5) des Gehäuses (3) einen in etwa kreisring­ förmigen Durchgang (16) bildet.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Leitkörper (8) mit dem Ventilkörper (13) fest verbunden ist.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch ge­ kennzeichnet, daß Leitkörper (8) und Ventilkörper (13) als in­ tegrales Bauteil ausgeführt sind.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch ge­ kennzeichnet, daß sich an den Ventilkörper (13) ein sich vor­ zugsweise bis zum Auslaß erstreckender, zu Schwingungen im Ul­ traschall-Bereich anregbarer Ultraschall-Leitkörper (17) an­ schließt.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Ultraschall-Leitkörper (17) durch das hindurchströmende Strömungsmedium zur Schwingung anregbar ist.

17. Vorrichtung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeich­ net, daß der Ultraschall-Leitkörper (17) zwei in Form einer ar­ chimedischen Spirale ausgebildete, parallel zur Längsachse (7) verlaufende, axial versetzt ineinander greifende Wandungen (18) aufweist.

18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandungen (18) mit ihren freien Enden an dem Ventilkörper (13) anliegen, so daß beidseits der Wandungen (18) sich in Längsrichtung erstreckende, der Strömung entgegengerichtete Einlässe (19) zum Einleiten der Strömung quer zur Längsachse (7) ausgebildet sind.

19. Vorrichtung nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeich­ net, daß sich der Ultraschall-Leitkörper (17) in Richtung der Längsachse (7) zum Auslaß (2) hin öffnet.

20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die abströmseitige Öffnung (20) des Ultraschall-Leitkörpers (17) mit dem Auslaß (2) fluchtet.

21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Ultraschall-Leitkörper (17) - wie auch der Leitkörper (8) - drehsicher in dem Gehäuse (3) festgelegt ist.

22. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß der Ultraschall-Leitkörper (17) an seinem dem Auslaß (2) zuge­ wandten Ende eine zum Eingriff in das Gehäuse (3) dienende Drehsicherung (11) aufweist.

23. Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehsicherung (11) in Form zweier am auslaßseitigen Randbe­ reich des Ultraschall-Leitkörpers (17) ausgebildeter, sich vor­ zugsweise in Richtung des Auslasses (2) erstreckender und in das Gehäuse (3) im Bereich des Auslasses (2) eingreifender La­ schen (21), Schultern, Pins oder dgl. ausgeführt ist.

24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Einlaß (1) und der Auslaß (2) in den das Gehäuse (3) beidseitig schließenden Deckeln (22) ausgebildet sind.

25. Vorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die in den Deckeln (22) ausgebildeten Öffnungen - Einlaß (1) und Auslaß (2) - koaxial zu dem Innenraum (15) des Gehäuses (3) ausgebildet sind.

26. Vorrichtung nach Anspruch 24 oder 25, dadurch gekennzeich­ net, daß der Leitkörper (8) und der Ultraschall-Leitkörper (17) endseitig an den Deckeln (22) drehsicher festgelegt sind, wobei die Drehsicherungen (11) in die Deckel (22) eingreifen.

27. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 24 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Gehäuse (3) zwischen den Deckeln (22) erstreckt und daß der Leitkörper (8) und der Ultraschall- Leitkörper (17) zwischen den Deckeln (22) - innerhalb des Ge­ häuses (3) - kraftschlüssig festgelegt sind.

28. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 24 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (3) zu den Deckeln (22) hin mittels einer Dichtung (23), vorzugsweise mittels eines Dicht­ ringes, abgedichtet ist.

29. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 24 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckel (22) mittels vorzugsweise vier sich durch gleichmäßig zueinander beabstandete, im Randbereich der Deckel (22) ausgebildete Bohrungen (24) hindurch er­ streckende, in das Gehäuse (3) eingeschraubte Schrauben (25), Bolzen oder dgl. verschraubt sind.

30. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 24 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckel (22) mittels vorzugsweise vier sich durch gleichmäßig zueinander beabstandete, im Randbereich der Deckel (22) ausgebildete Bohrungen (24) hindurch er­ streckende, zumindest an den Enden mit Gewinden versehene Stan­ gen (26) und aufgeschraubten Muttern (27) in zusammengepreßter Weise mit dem Gehäuse verschraubt sind.

31. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 30, dadurch ge­ kennzeichnet, daß in den Einlaß (1) hinein und aus dem Auslaß (2) heraus je eine dort festlegbare Rohrleitung (28) führt.

32. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 31, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Leitkörper (8) und/oder der Ventilkörper (13) und/oder der Ultraschall-Leitkörper (17) und/oder die Deckel (22) aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung herge­ stellt ist bzw. sind.

33. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 32, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Gehäuse (3) aus Kunststoff oder aus Alu­ minium oder aus einer Aluminiumlegierung hergestellt ist.