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Vorrichtung zum kontinuierlichen Verdünnen von Lösungen hochviskoser Wirkstoffe
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Verdünnen von Lösungen hochviskoser Wirkstoffe mit überwiegenden Mengen eines Verdünnungsmittels.
Da in der Technik häufig verdünnte Lösungen hochviskoser Wirkstoffe verwendet werden, begegnet man oft der Aufgabe, konzentrierte Lösungen zu verdünnen. Die verdünnten Lösungen kann man zwar in Rührgefässen herstellen, jedoch erfordert eine solche Arbeitsweise die Bereitstellung von grossen Vorratsbehältern, ganz abgesehen davon, dass sie nicht kontinuierlich vorgenommen werden kann. Auch die einfache Zusammenführung der zu verdünnenden Lösung mit dem Verdünnungsmittel in einer Mischstrekke wäre an sich denkbar, jedoch versagt eine solche Anordnungin aller Regel gerade im Falle von LösungenhochviskoserStoffe.
Um hier eine gute Durchmischung zu gewährleisten, sind meistens Rührwerke in der Mischstrecke oder in den Mischkammern erforderlich, die eines äusseren Antriebes bedürfen, womit eine solche Anlage nicht nur kostspielig und reparaturanfälliger, sondern auch mehr oderweniger ortsgebunden wird.
Die Methode, die konzentrierte Lösung mit dem Verdünnungsmittel in einer Vorrichtung nach dem Prinzip der Wasserstrahlpumpe zu vermischen, bewährt sich bei Lösungen hochviskoser Stoffe ebenfalls nicht, weil die verdünnte Lösung hiebei inhomogen bleibt.
Ein zusätzlicher Nachteil herkömmlicher Mischmethoden und -vorrichtungen ist in der Natur der hochviskosen Stoffe begründet. Meist handelt es sich hiebei nämlich um makromolekulare Verbindungen mit Molekülen langer fadenförmiger Gestalt, die vor allem im turbulent bewegten Medium, also bei den meisten Mischvorgängen, zur Verknäuelung neigen. In vielen Fällen nimmt aber die Wirksamkeit dieser Stoffe mit dem Verknäuelungsgrad ihrer Moleküle ab. Dies ist leicht erklärlich, wenn es für die Wirksamkeit auf das Vorhandensein aktiver Stellen im Makromolekül, z. B. auf basische Gruppen, ankommt, weil diese aktiven Stellen bei Verknäuelung nicht mehr alle nach aussen, sondern auch ins Innere des Knäuels gerichtet sind und damit unwirksam bleiben.
Es wurde nun eine gleichermassen unkomplizierte wie sinnvolle Vorrichtung zum Vermischen einer Lösung eines hochviskosen Wirkstoffes mit überwiegenden Mengen eines Verdünnungsmittels gefunden, in der sich diese Flüssigkeiten unter dem Einfluss ihres Druckes nicht nur homogen, sondern auch ohne Wirksamkeitseinbusse des hochviskosen Stoffes vermischen lassen.
Diese Vorrichtung ist erfindungsgemäss dadurch gekennzeichnet, dass sie aus einem an den Enden abgeschlossenen zylindrischen Rohr besteht, welches mindestens doppelt so lang ist wie sein Durchmesser und an der Stirnseite des oberen Endes ausserhalb der Rohrachse einen Einlassstutzen für die zu ver-
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dünnende Lösung des hochviskosen Stoffes aufweist ;
weiters Im oberen Teil des Rohrmantels seitlich einen Einlassstutzen für das Verdünnungsmittel besitzt, der so angeordnet ist, dass das Verdünnungsmittel tangential oder angenähert tangential zur Krümmung des Rohrmantels einströmt und dass im mittleren und unteren Teil des Rohres senkrecht zur Achse des Rohres und im Abstand voneinander mindestens zwei Siebböden angeordnet sind, die sich über den gesamten Querschnitt erstrecken und schliesslich, dass der untere Teil des Rohres sich auf den Auslassstutzen für die verdünnte Lösung verjüngt.
Da es sich technisch nicht vermeiden lässt, dass sich die Öffnungen der Siebböden im Laufe der Zeit verstopfen, istes vorteilhaft, wenn der obere Teil des Rohres, an dem sich die beiden Einlassstutzen befinden, vom unteren, z. B. durch einen Gewinde- oder Klemmverschluss, getrennt werden kann. Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn man die Siebböden herausnehmen und auswechseln kann und diese deshalb beweglich anordnet, wobei die Lage des untersten Siebbodens durch die Verjüngung des Rohres gegeben ist.
Nach einer zweckmässigen Ausführungsform gemäss der Erfindung werden die Siebböden durch zylindrische Einsätze im Abstand voneinander gehalten. Weiterhin hat es sich als zweckmässig erwiesen, dass erfindungsgemäss die Öffnungen im obersten Siebboden (welcher also dem Einlassstutzen am nächsten ist) relativ gross sind, im zweitobersten kleiner sind usf. und im untersten am kleinsten sind.
In der Zeichnung ist die bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemässen Mischvorrichtungim Längsschnitt schematisch dargestellt.
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ist-l-der oberelassstutzen --5-- befindet und in dessen Innerem die Siebböden --6a und 6b--oben grosse Öffnungen, unten kleine-angeordnet sind, welche durch den zylindrischen Abstandhalter -7-- voneinander ge- trenntsind.-6 und 7-- sind beweglich und können zur Reinigung leicht aus --2-- entnommen werden.
Die allgemine Ausführungsform unterscheidet sich von dieser speziellen nur dadurch, dass-1 und 2sowie auch-6a und 6b-fest miteinander verbunden sein können und dass --7- dadurch entbehrlich wird.
Die Dimensionen der erfindungs gemässen Vorrichtungrichten sich nach den jeweiligen Erfordernissen.
Sie sind nicht kritisch und können diesen Erfordernissen unschwer angepasst werden. Dies gilt auch für den Abstand der Siebböden voneinander, der nur nicht Null werden darf, weil sonst zwei Siebböden in einen zusammenfallen würden.
Obwohl die Vorrichtung in erster Linie dafür gedacht ist, dass ihre Längsachse bei Betrieb senkrecht steht, ist dies nicht unbedingt erforderlich, besonders dann nicht, wenn die eintretenden Flüssigkeiten unter höherem Druck stehen und das Rohr ganz ausfüllen. Die Stutzen-3, 4 und 5-- können ferner mit Rückschlagventilen ausgestattet sein.
Die volle Wirkung der Vorrichtung wird in der Regel erreicht, wenn Verdünnungsmittel und zu verdünnende Lösung mindestens im Volumenverhältnis 10 : 1 stehen.
Damit stets gleichbleibende Konzentrationen erzielt werden, empfiehlt es sich für die Praxis, die Flüssigkeiten über geeignete Dosiervorrichtungen zu leiten.
Die Vorrichtung kann aus beliebigem Material bestehen, sofern dieses durch die Flüssigkeiten nicht angegriffen wird. Für wässerige Systeme hat sich Polyvinylchlorid gut bewährt.
Durch die Vorrichtung wird erreicht, dass das Verdünnungsmittel in kreisende Strömung versetzt wird und hiebei ausserhalb des Strömungszentrums die zu verdünnende Lösung erfasst, dass zunächst eine mässig turbulente Durchmischung erfolgt, und dass die turbulente Strömung durch die Siebböden laminarisiert wird (wobei nach den heutigen Erkenntnissen eine Entknäuelung und Streckung der gelösten Makromoleküle erfolgen kann).
Topologische Veränderungen der Kriterien-a bis d-, durch welche dieser technische Effekt im wesentlichen nicht abgeändert wird, sind als äquivalent zu betrachten, d. h., das Rohr kann z. B. auch elliptischen Querschnitt haben und seine Achse kann gekrümmt sein, wenn es beispielsweise aus biegsamem Material besteht.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung dient, z. B. in der Papierindustrie mit hervorragendem Erfolg zur kontinuierlichen Verdünnung wässeriger viskoser Polyäthyleniminlösungen mit der 100fachen Menge Wasser, wonach die verdünnte Lösung dieses Hilfsmittels unmittelbar in den Stoffauflauf der Papiermaschine dosiert werden kann.