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Mischapparat.
Die Erfindung betrifft einen Mischapparat, insbesondere zum Mischen von Flüssigkeiten mit beigemengten Stoffen, beispielsweise zum Kalken von Zuckersäften u. dgl.
Zweck der Erfindung ist, ein gründlichere Mischen der Flüssigkeiten, insbesondere mit beigemengten Stoffen zu bewirken, als dies bisher erreichbar war.
Der Misehapparat gemäss der Erfindung ist im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, dass Gruppen von Leitorganen hintereinander so angeordnet sind, dass in jeder Gruppe die Flüssigkeit in eine Anzahl von Teilströmen unterteilt und Kanäle gebildet werden, in welchen diese Teilströme unabhängig voneinander geführt werden, wobei die Leitorgane der einen Gruppe jenen der vorhergehenden Gruppe gegenüber versetzt sind und mit diesen einen Winkel bilden, um die aus der vorhergehenden Gruppe austretenden Teilströme zu unterteilen und zugleich deren Strömungsrichtung zu ändern.
Die Leitorgane können Ringform aufweisen, z. B. die Form abgestumpfter Kegelmäntel zeigen, wobei zweckmässig die Neigung der Kegelmantelflächen in der einen Gruppe der Neigung der Leitorgane in der folgenden Gruppe entgegengesetzt ist. Vorzugsweise werden die Leitorgane bzw. die Kanten der Leitorgangruppen derartig angeordnet, dass sie die aus den Kanälen der vorhergehenden Gruppe austretenden Teilströme wieder zerteilen und einen Teil eines vorhergehenden Teilstromes mit einem Teil eines anderen vorhergehenden Teilstromes vereinigen.
Die Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung und den Zeichnungen, auf welchen mehrere Ausführungsbeispiele veranschaulicht sind. Hiebei zeigt : Fig. 1 einen senkrechten Schnitt einer Ausführungsform des Apparates, Fig. 2 einen Schnitt gemäss Linie 2-2 der Fig. 1, Fig. 3 eine abgeänderte Ausführungsform der Leitorgane in vergrössertem Massstab, wobei dieselben radial angeordnet sind, Fig. 4 eine Ausführungsform des Apparates in teilweisem Schnitt, wobei derselbe mit einer Zentrifugalpumpe verbunden ist, Fig. 5 eine schematische Ansicht einer Reihe von Apparateinheiten, wobei jeder Apparat in den nächstfolgenden mündet, Fig. 6 eine andere Ausführungsform des Apparates im Schnitt, Fig. 7 eine Reihe von Apparaten nach Fig. 4 im Schnitt, Fig.
8 eine weitere Ausführungsform eines Apparates mit rechteckigen Behältern, Fig. 9 eine Draufsicht hievon in teilweisem Schnitt, Fig. 10 eine Ausführungsform des Apparates mit nach abwärts gerichtetem, innerem Stromverlauf und nach aufwärts gerichtetem, äusserem Stromverlauf, Fig. 11 eine weitere, abgeänderte Ausführungsform des Apparates, wobei ein Erhitzer aussen in der zirkulierenden Flüssigkeit angeordnet ist.
Die Fig. 12-18 zeigen Ansichten weiterer abgeänderter Ausführungsformen von Leitorganen, wobei einige derselben feststehend, andere dagegen in der nachstehend beschriebenen Weise drehbar angeordnet sind.
Gemäss der schematisch gehaltenen Fig. 1 ist ein zylindrischer Behälter 11 vorgesehen, in dessen Mitte eine vertikale Welle 12 angeordnet ist, auf der ein Propeller 13 befestigt ist. Dieser Propeller dreht sich innerhalb eines inneren zylindrischen Rezipienten 14, dessen oberer Teil nach aussen abgeschrägt ist, um einen trichterartigen Einlass 15 zu bilden, der an seinem oberen Teil an eine zylindrische Wand 16 angeschlossen ist. Oberhalb des Propellers sind Trennwände 17 angeordnet, durch welche der Einlass in eine Anzahl von getrennten Durchlasswegen unterteilt wird, zum Zwecke, eine übermässige Drehung der Flüssigkeit in der Nähe des sich drehenden Propellers zu verhindern.
Durch die Wände 14, 15, 16 wird im Zusammenhang mit dem Boden 18 eine Kammer gebildet, welche als Dampf-oder Kühlkammer verwendet werden kann, zum Zweck, die Temperatur der Flüssigkeit aufrecht zu erhalten bzw. zu regeln.
Die Flüssigkeit wird dem Apparat durch irgendeinen geeigneten Einlass, z. B. 20, und die Stoffe, welche mit der Flüssigkeit vermischt werden sollen, z. B. durch einen Einlass 21 zugeführt. Das Flüssigkeitsgemiseh strömt infolge der Drehung des Propellers 13 durch den zylindrischen Raum 14 hindurch nach abwärts, wobei die Welle 12 in irgendeiner geeigneten Weise angetrieben wird, beispielsweise durch die Riemenscheibe 22, die entweder oberhalb oder unterhalb des Apparates angeordnet sein kann. Das Flüssigkeitsgemisch strömt also nach abwärts, wird dann in radialer Richtung in der Nähe des Bodens des Apparates auseinandergetrieben und steigt hierauf durch den ringförmigen, von der zylindrischen Wand 16 und der äusseren Wand des Apparates 11 gebildeten Raum empor.
Um ein möglichst gründliches Vermischen und möglichst innige Berührung der Flüssigkeit und der mit der Flüssigkeit zu vermischenden Stoffe zu erreichen, ist in dem genannten ringförmigen Raum eine Anzahl von Leitorganen 23 angeordnet. Diese Leitorgane sind zweckmässig aus Blech od. dgl. dünnem Plattenmaterial hergestellt und können die verschiedensten Formen aufweisen, z. B. wie bei Fig. 1 und 2 angenommen, die Form konischer Ringe, d. i. die Form des Mantels eines kurzen, gestutzten Kegels.
Eine Anzahl dieser Ringe ist konzentrisch zu einer Gruppe vereinigt und zwei oder mehrere dieser Gruppen sind übereinander so angeordnet respektive miteinander vereinigt, dass die Kanten der einzelnen Ringe
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Schnitt einen Winkel bilden.
Der konisch geformte Einlass 15, durch welchen die Flüssigkeit zu dem Propeller fliesst, trägt dazu bei, dass das Mitführen von Luft verhindert wird. In den Fällen, in welchen die Anwesenheit von Luft nicht hinderlich ist, kann von dieser konischen Ausbildung auch abgesehen werden.
Der Apparat kann entweder kontinuierlich arbeiten, d. h. es kann ein kontinuierliches Einströmen der zu behandelnden Flüssigkeit und des Stoffes bzw. der Stoffe, die mit der Flüssigkeit gemischt werden sollen, erfolgen, während das behandelte Material durch den Auslass 24 ausströmt, oder der Apparat arbeitet mit Unterbrechung. Beispielsweise kann eine bestimmte Flüssigkeitsmenge in den Apparat eingebracht und in Zirkulation gehalten werden, während gleichzeitig die Stoffe, welche mit der Flüssigkeit gemischt werden sollen, hinzugefügt werden. Der Apparat wird entleert, wenn der gewünschte Grad der Mischung erreicht ist.
In Fig. 3 ist eine weitere Ausführungsform dargestellt, derzufolge die Leitorgane 26 mit Bezug auf die Mitte des Apparates radial verlaufen und aufeinanderfolgende Gruppen mit Bezug aufeinander in derselben Weise angeordnet sind, wie dies bei der oben beschriebenen konzentrischen Anordnung der Leitorgane der Fall ist.
Fig. 4 zeigt eine abgeänderte Ausführungsform des Apparates in schematischer Darstellung, wobei die Leitorgane 27 den Apparatkörper ausfüllen und das Aufwärtsströmen durch eine Zentrifugalpumpe 28 od. dgl. bewirkt wird, wobei gleichzeitig eine aussen angebrachte Rüekflussleitung 29 vorgesehen ist.
Nach Fig. 5 ist eine Reihe von Apparateinheiten vorgesehen, wobei jede nachfolgende etwas niedriger als die vorhergehende angeordnet ist, und die in die oberste Einheit, z. B. bei 31, eintretende Flüssigkeit in der beschriebenen Weise gemischt und behandelt wird. Auf diese Weise wird ein intensiveres Mischen hervorgerufen. Zusätzliche Reagenzien oder andere Stoffe können allenfalls durch Rohre 32, die zwischen den Behältern angeordnet sind und durch Ventile gesteuert werden, der Flüssigkeit zugefügt werden.
In Fig. 6 ist ein vertikaler Mischbehälter 33 vorgesehen, der im Verhältnis zu seinem Durchmesser hoch ist und durch welchen sich eine hohe Säule von Leitorganen 34 erstreckt, so dass ein besonders inniges Durchmischen der Flüssigkeit erzielt wird, welche durch die Zentrifugalpumpe 35 oder ein anderes entsprechendes Organ hindurchgepumpt wird.
Gemäss Fig. 7 ist eine Reihe von Mischbehältern 36 vorgesehen. Die Flüssigkeit tritt durch das Einlassrohr 37 ein und wird durch eine Zentrifugalpumpe oder ein anderes geeignetes Organ 38 in den links befindlichen Behälter gepumpt, aus welchem sie durch ein Rohr 39 nach abwärts fliesst. Am Boden wird sie dann unterteilt, wobei ein Teil durch einen Rohrarm 40 zu der Zentrifugalpumpe zurückströmt, während der übrige Teil durch einen zweiten Rohrarm 41 zu einer zweiten Zentrifugalpumpe 42 gelangt, und dann durch den zweiten Behälter und von dort teilweise in den dritten Behälter, durch welchen sie vermittels einer dritten Zentrifugalpumpe 43 hindurchgepumpt wird.
Ein Teil der Flüssigkeit geht durch den Auslass 44 hindurch, während ein anderer Teil durch das Rohr 45 zurückfliesst und nochmals durch den dritten Behälter zirkuliert.
Gemäss Fig. 8 und 9 weist der Behälter 46 nicht zylindrische Form auf, besitzt vielmehr einen rechteckigen Umriss. Er enthält einen inneren zylindrischen Teil 47, innerhalb dessen ein Propeller 48 auf einer vertikalen Welle 49 befestigt ist, ähnlich wie bei dem in Fig. 1 dargestellten Apparat. Die Leitorgane 50 sind hier nicht ringförmig ausgebildet, sondern verlaufen gerade und sind in zwei Hauptgruppen angeordnet, u. zw. je eine an jedem Ende des Hauptbehälters, innerhalb des Raumes, welcher sieh zwischen den Enden des Hauptbehälters und einem Paar von Querwänden 51 befindet.
Der Apparat gemäss Fig. 10 besteht aus einem Behälter 52 mit darin enthaltenen Ringgruppen 53 und einem Propeller oder einem anderen geeigneten Organ 54, durch welches das Strömen der Flüssigkeit durch den Behälter nach abwärts und durch ein äusseres Rückflussrohr 55 nach aufwärts bewirkt wird.
Gemäss dieser Anordnung sind Mittel vorgesehen, um die Flüssigkeit zu erhitzen, z. B. Heizschlangen oder Spiralen 56, die vorzugsweise im unteren Teil des Behälters, wie aus der Zeichnung ersichtlich, angeordnet und zur Aufnahme von Dampf eingerichtet sind.
Der Apparat nach Fig. 11 kann ähnlich wie der in Fig. 4 dargestellte ausgebildet sein, wobei eine zusätzliche Vorrichtung zur Erhitzung der Flüssigkeit, während dieselbe durch die äussere Leitung nach abwärts fliesst, angeordnet ist. Diese Vorrichtung kann aus einem Kalander 57 bestehen, der mit Dampf versorgt wird.
Die Fig. 12-18 zeigen verschiedene weitere Ausführungsformen von Leitorganen. In Fig. 12 und 13 sind die Leitorgane 58 radial in Kränzen und diese übereinander angeordnet, wobei abwechselnd der eine Kranz fest und der nächste drehbar ist, so dass die letztgenannten Organe während ihrer Drehung ein gründliches Mischen der Flüssigkeit bewirken.
Gemäss der in Fig. 14 gezeigten Anordnung sind die Leitorgane 60 vorzugsweise sämtlich fest angeordnet.
Gemäss Fig. 15 weisen die Leitorgane 61 eine gekrümmte Form auf, um die Flüssigkeit nach rück-
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Die Umkel1rkrümmung der Leitorgane 63 gemäss Fig. 16 ermöglicht nicht nur eine Unterteilung und ein Mischen der Flüssigkeit, sondern bewirkt auch ein schraubenförmiges Strömen um die innere Wand des Behälters herum.
Gemäss Fig. 17 sind die Leitorgane 64 gewellt bzw. scharf gerippt und ausserdem sind sie in einem Winkel zueinander angeordnet, wie dies bereits bei früheren Ausführungsformen gezeigt ist.
In Fig. 18 sind mehrere Anordnungen verschiedener Leitorgangruppen 65, 66 gezeigt, wobei auch eine ungleiche Teilung des Stromes bewirkt wird, dadurch, dass die Leitorgane in einem derartigen Zwischenraum angeordnet sind, dass weniger wie die Hälfte des Flüssigkeitsstromes nach einer Seite eines bestimmten Leitorganes und mehr als die Hälfte nach der anderen Seite dieses Leitorgans abgelenkt wird.
Es ist ohne weiteres ersichtlich, dass auch noch zahlreiche andere Formen und Anordnungen der Leitorgane möglich sind, wobei dieselben entweder fest oder beweglich angeordnet sein können. In den Fällen, in welchen eine Anzahl der Organe beweglich angeordnet ist, kann ihr Träger drehbar sein, wobei diese Leitorgane auch als Propeller dienen können, um die Flüssigkeit durch den Apparat hindurchzutreiben.
Beim Durchströmen der Flüssigkeit durch einen derartigen Apparat findet nicht nur eine Teilung des Flüssigkeitsstromes an den unteren Kanten der untersten Leitorgangruppe statt, sondern infolge der versetzten Anordnung der aufeinanderfolgenden Gruppen auch eine wiederholte Teilung des Stromes und eine jedesmalige Wiedervereinigung der Teilströme, weiter aber auch eine mehrmalige Ablenkung jedes Teilstromes von seiner Richtung. Der Vorgang der Stromteilung und des Mischens durch plötzliche Richtungsänderung wiederholt sich so oft, als Gruppen vorhanden sind, so dass eine besonders wirksame Mischung erzielt wird. Diese Anordnung der Leitorgane ist nicht nur beim Mischen verschiedener Flüssigkeiten von Vorteil, sondern bewährt sich insbesondere bei dem Durchmischen von Flüssigkeiten, welche feste Stoffe suspendiert enthalten.
Wenn nämlich ein suspendiertes Stoffteilchen von einer Flüssigkeit in gerader Linie mitgeführt wird, nimmt es normal ungefähr die Geschwindigkeit des Flüssigkeitsstromes an, seine Oberfläche bleibt daher, so lange diese Bedingungen gleich bleiben, mit denselben Flüssigkeitsteilchen in Berührung. Wird die Flüssigkeit aber in einer Zick-Zack-Bahn getrieben, so erleidet das feste Stoff teilchen eine Verzögerung, so oft sich die Richtung des Flüssigkeitsstromes ändert, weil es ein anderes spezifisches Gewicht hat und ein anderes Trägheitsverhalten zeigt als die Flüssigkeit.
Die suspendierten Teilchen ändern daher bei jeder Richtungsänderung der Flüssigkeit auch ihre Lage gegenüber den Flüssig- keitsteilehen, mit welchen sie früher in Berührung standen und kommen mit anderen Flüssigkeitsteilen in Berührung, wodurch zwischen suspendierten Stoffteilchen und der Flüssigkeit sich abspielende physikalische oder chemische Vorgänge ermöglicht bzw. beschleunigt werden. Dies ist z. B. von ausserordentlichem Werte für das Kalken der Rohrzuckersäfte. Die Kolloidflocken ziehen in diesem Falle allmählich weitere Kolloide aus der sie umgebenden Flüssigkeit an sich und können beim Übergang von einer Flüssigkeitsschiehte in eine andere diese rascher als sonst sammeln.
Die Flocken bilden sich daher rasch und erreichen bei Benutzung dieser Anordnung eine aussergewöhnliche Grösse.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Mischapparat, insbesondere zum Mischen von Flüssigkeiten mit beigemengten Stoffen, beispielsweise zum Kalken von Zuckersäften, dadurch gekennzeichnet, dass Gruppen von Leitorganen hintereinander so angeordnet sind, dass in jeder Gruppe die Flüssigkeit in eine Anzahl von Teilströmen unterteilt wird und Kanäle gebildet werden, in welchen diese Teilströme unabhängig voneinander geführt werden, wobei die Leitorgane der einen Gruppe jenen der vorhergehenden gegenüber versetzt sind und mit diesen einen Winkel bilden, um die aus der vorhergehenden Gruppe austretenden Teilströme zu unterteilen und zugleich deren Strömungsrichtung zu ändern.