Verfahren zum kontinuierlichen Lösen einer pulverförmigen Substanz in einer Flüssigkeit und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum kontinuierlichen Lösen einer zur Klumpenbildung neigenden, pulverförmigen Substanz in einer Flüssigkeit.
Dieses Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass man das Pulver zuerst kontinuierlich in strömende kalte Flüssigkeit einbringt und die so erhaltene strömende Suspension durch Beimischung von Dampf auf eine zur Lösung des Pulvers in der Flüssigkeit günstige Temperatur erwärmt.
Die Erfindung betrifft ferner auch eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens. Diese Vorrichtung zeichnet sich aus durch einen Trichter, der mit einer Verteilleitung zur Zuführung der kalten Flüssigkeit versehen ist, und durch einen an den Trichterausgang angeschlossenen Erwärmer, in welchem die Suspension durch Beimischung von Dampf erwärmt wird.
Der Vorteil des Verfahrens bzw. der Vorrichtung, wird sich aus der Beschreibung eines Ausführungsbeispieles ergeben. Es sei zunächst lediglich noch bemerkt, dass unter einer kalten Flüssigkeit, eine Flüssigkeit verstanden wird, die sich etwa auf Raumtemperatur oder Aussentemperatur befindet, wie z. B. das Wasser eines Wasserverteilungsnetzes.
In der einzigen Figur der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Vorrichtung nach der Erfindung, grösstenteils im Längsschnitt, dargestellt.
Die dargestellte Vorrichtung weist einen Trichter
1 auf, an dessen oberem Rande, aussen, ein ringförmiges Verteilerrohr 2 angebracht ist, das mit einem Eintrittsstutzen 3 versehen ist, welchem z. B. Wasser zugeführt wird. An dieses Rohr 2 sind eine Anzahl gekrümmter Röhrchen 4 angeschlossen, die in den Trichter 1 hineinragen und deren Auslaufende 5 so gerichtet ist, dass die aus den Röhrchen austretende Flüssigkeit eine einen Drall erzeugende Geschwindigkeitskomponente hat. Im mittleren Teil des Trichters 1 sind an dessen Innenwand einige Rippen 6 vorgesehen, die den erwähnten Drall teilweise brechen und für eine gute Durchwirbelung der Flüssigkeit sorgen.
Oberhalb des Trichters 1 befindet sich eine nicht dargestellte Dosiervorrichtung, aus welcher eine pulverförmige Substanz kontinuierlich in den Trichter fällt.
An den Trichter 1 ist unten ein Dampfstrahlerwärmter 7 angeflanscht. Derselbe weist ein Gehäuse 8 auf, das mit einem Eintrittsstutzen 9 für die vom Trichter 1 kontinuierlich in ihn einströmende Pulversuspension versehen ist. Dieser Stutzen 9 steht mit einem Raum 10 in Verbindung, der ein konisches Strahlrohr 11 umgibt und mit letzterem durch eine Reihe von zur Achse dieses Rohres unter einem spitzen Winkel geneigten Bohrungen 12 verbunden ist.
Die Enden des Strahirohres 11 sind in Schultern 13, 14 des Gehäuses 8 eingesetzt, eventuell unter Zwischenlage nicht dargestellter Dichtungen. Das Gehäuse 8 ist mit zwei zum Strahlrohr 11 koaxialen Flanschen 15 und 16 versehen. Der Flansch 15 wird an eine nicht dargestellte Dampfleitung angeschlossen, und der Flansch 16 an einen mechanischen Emulgierapparat 17. Zwischen der Schulter 14 und dem Flansch 16 weist das Gehäuse 8 noch einen kleinen Durchlaufraum 18 auf, mit welchem das untere Ende eines Thermometers 19 in Verbindung steht.
Der Emulgierapparat weist einen nicht dargestellten Rotor auf, der über eine Welle 20 angetrieben wird. Der Rotor weist an seinem Umfang zahlreiche Messer auf, die nahe am Gehäuse des Apparates vorbeistreichen und dadurch in der aus dem Erwärmer 7 austretenden Flüssigkeit eventuell noch enthaltene Klümpchen zerreiben. Der Rotor ist zugleich als Förderorgan ausgebildet, so dass keine Pumpe nötig ist, um die aus dem Austrittsstutzen 21 des Emulgierapparates austretende Flüssigkeit aus letzterem abzusaugen. Der Emulgierapparat weist einen Flansch 22 auf, mittels welchem er unmittelbar an einen Lagerbock 23 angeflanscht ist. Mit 24 ist die Hälfte einer Kupplung bezeichnet, die zur Kupplung der Welle 20 mit der Welle eines nicht dargestellten Motors dient.
Die beschriebene Vorrichtung arbeitet wie folgt:
Aus der nicht dargestellten Dosiervorrichtung fällt kontinuierlich eine bestimmte Menge pulverförmiger Substanz, z. B. Galactomannan, in den Trichter 1.
Galactomannan ist ein pflanzlicher Schleimstoff, der in Pulverform gehandelt wird und der in Wasser gelöst, z. B. bei der Papierfabrikation, benützt wird. Da diese Substanz in Wasser sehr stark zur Klumpenbildung neigt, ist es nicht leicht, eine klumpenfreie Lösung zu erhalten. Vor allem ist auch Wärme nötig, um eine gute Lösung zu erhalten. Bisher war es in ähnlichen Vorrichtungen daher üblich, das betreffende Pulver mit strömendem warmem Wasser zu vermischen. Dem Stutzen 3 des Verteilerringrohres 2 wird dagegen kaltes Wasser zugeführt. Infolge der starken Durchwirbelung des Wassers im Trichter 1 erfolgt eine sehr gleichmässige Verteilung des Pulvers im Wasser. Die zur Lösung des Pulvers erforderliche Wärme wird dadurch zugeführt, dass man Dampf in das Strahlrohr 11 einströmen lässt.
Der Dampfstrahl saugt durch die Bohrungen 12 die wässerige Pulversuspension an, die sich mit dem Dampf vermischt und dadurch auf eine für die Lösung des Pulvers günstige Temperatur erwärmt wird. Die Temperatur wird laufend mittels des Thermometers 19 kontrolliert. Die Lösung gelangt nun in den Emulgierapparat, in welchem - wie bereits erwähnt - etwa noch vorhandene Klümpchen mechanisch zerrieben werden, so dass die aus dem Austrittsstutzen 21 austretende Lösung vollkommen homogen ist.
Dadurch, dass das Pulver im Trichter 1 zunächst mit kaltem Wasser vermischt und die Suspension erst nachher im Dampfstrahlerwärmer auf die Lösungstemperatur erwärmt wird, ergibt sich folgender wichtiger Vorteil. Wenn man in den Trichter warmes Wasser einführt, so bilden sich Dampfschwaden, die nach oben in die Dosiervorrichtung gelangen und deren richtiges Funktionieren stören, indem das Pulver durch den Dampf pappig wird. Das pappig gewordene Pulver setzt sich an den beweglichen Organen der Dosiervorrichtung und an den Wandungen der Leitungen fest und bedeckt dieselben mit einer klebrigen Schicht, so dass häufige Reinigungen nötig sind mit entsprechenden, unerwünschten Betriebsunterbrüchen.
Aber auch während der Arbeit leidet die Genauigkeit der Dosierung unter der zunehmenden Verschmutzung. Bei Anwendung des Dampfstrahlerwärmers wird dagegen dieser Mangel restlos vermieden.
Es sei noch erwähnt, dass der dargestellte Erwärmer 7 ein an sich bekannter, handelsüblicher Apparat ist, der jedoch unvorschriftsgemäss angeschlossen ist.
Nach Vorschrift des Erstellers wird nämlich durch das Rohr 11 ein Wasserstrahl geleitet, während dem Stutzen 9 der Dampf zugeführt wird, wobei lediglich bezweckt wird, das Wasser zu erwärmen. Der bekannte Apparat ist also nicht ein Dampfstrahl-, sondern ein Wasserstrahlerwärmer.
Das beschriebene Verfahren kann selbstverständlich auch mit anderen pulverförmigen Substanzen als Galactomannan und mit anderen Flüssigkeiten als Wasser durchgeführt werden.
Process for continuously dissolving a powdery substance in a liquid and apparatus for carrying out the process
The invention relates to a method for continuously dissolving a powdery substance which tends to form lumps in a liquid.
This process is characterized in that the powder is first continuously introduced into the flowing cold liquid and the flowing suspension thus obtained is heated to a temperature favorable for dissolving the powder in the liquid by admixing steam.
The invention also relates to a device for carrying out the method. This device is characterized by a funnel, which is provided with a distribution line for supplying the cold liquid, and by a heater connected to the funnel outlet, in which the suspension is heated by adding steam.
The advantage of the method or the device will emerge from the description of an exemplary embodiment. It should initially only be noted that a cold liquid is understood to mean a liquid that is approximately at room temperature or outside temperature, such as. B. the water of a water distribution network.
In the single figure of the drawing, an embodiment of the device according to the invention is shown, for the most part in longitudinal section.
The device shown has a funnel
1, at the upper edge, outside, an annular manifold 2 is attached, which is provided with an inlet nozzle 3, which z. B. water is supplied. A number of curved tubes 4 are connected to this tube 2, which protrude into the funnel 1 and the outlet end 5 of which is directed so that the liquid emerging from the tube has a speed component that generates a swirl. In the middle part of the funnel 1, some ribs 6 are provided on its inner wall, which partially break the mentioned swirl and ensure a good swirling of the liquid.
Above the funnel 1 there is a metering device, not shown, from which a powdery substance falls continuously into the funnel.
A steam jet heater 7 is flanged to the funnel 1 at the bottom. The same has a housing 8 which is provided with an inlet connection 9 for the powder suspension flowing continuously into it from the funnel 1. This nozzle 9 communicates with a space 10 which surrounds a conical jet pipe 11 and is connected to the latter by a series of bores 12 inclined to the axis of this pipe at an acute angle.
The ends of the jet tube 11 are inserted into shoulders 13, 14 of the housing 8, possibly with the interposition of seals, not shown. The housing 8 is provided with two flanges 15 and 16 which are coaxial with the jet pipe 11. The flange 15 is connected to a steam line, not shown, and the flange 16 to a mechanical emulsifying apparatus 17. Between the shoulder 14 and the flange 16, the housing 8 also has a small passage space 18 with which the lower end of a thermometer 19 is in connection stands.
The emulsifying apparatus has a rotor, not shown, which is driven via a shaft 20. The rotor has numerous knives on its circumference, which sweep past the housing of the apparatus and thereby grind any lumps that may still be contained in the liquid emerging from the heater 7. The rotor is at the same time designed as a conveying element, so that no pump is necessary to suck off the liquid emerging from the outlet connection 21 of the emulsifying apparatus from the latter. The emulsifying apparatus has a flange 22 by means of which it is flanged directly to a bearing block 23. With 24 half of a coupling is designated, which is used to couple the shaft 20 to the shaft of a motor, not shown.
The device described works as follows:
A certain amount of powdery substance, e.g. B. Galactomannan, into the funnel 1.
Galactomannan is a vegetable mucilage that is sold in powder form and that is dissolved in water, e.g. B. is used in paper production. Since this substance has a very strong tendency to form lumps in water, it is not easy to obtain a lump-free solution. Above all, heat is also needed to get a good solution. So far, it has therefore been common in similar devices to mix the powder in question with flowing warm water. In contrast, cold water is fed to the nozzle 3 of the distributor ring pipe 2. As a result of the strong swirling of the water in the funnel 1, the powder is distributed very evenly in the water. The heat required to dissolve the powder is supplied by allowing steam to flow into the jet pipe 11.
The steam jet sucks in the aqueous powder suspension through the bores 12, which mixes with the steam and is thereby heated to a temperature that is favorable for dissolving the powder. The temperature is continuously monitored by means of the thermometer 19. The solution now reaches the emulsifying apparatus, in which - as already mentioned - any lumps that may still be present are mechanically ground up so that the solution emerging from the outlet nozzle 21 is completely homogeneous.
The fact that the powder is initially mixed with cold water in the funnel 1 and the suspension is only subsequently heated to the solution temperature in the steam jet heater results in the following important advantage. If warm water is introduced into the funnel, steam plumes form, which reach the top of the dosing device and disrupt its proper functioning, as the powder becomes sticky due to the steam. The powder, which has become cardboard, attaches itself to the moving parts of the dosing device and to the walls of the lines and covers them with a sticky layer, so that frequent cleaning is necessary with corresponding, undesired interruptions in operation.
But even during work, the accuracy of the dosage suffers from the increasing pollution. When using the steam jet heater, however, this deficiency is completely avoided.
It should also be mentioned that the heater 7 shown is a commercially available apparatus which is known per se, but which is connected improperly.
According to the manufacturer's instructions, a water jet is namely passed through the pipe 11, while the steam is supplied to the nozzle 9, the sole purpose of which is to heat the water. The known apparatus is therefore not a steam jet but a water jet heater.
The method described can of course also be carried out with other powdery substances than galactomannan and with liquids other than water.