DD298742A5

DD298742A5 - Vorrichtung zum mischen von viskosematerial

Info

Publication number: DD298742A5
Application number: DD90341337A
Authority: DD
Inventors: Robert A Janssen
Original assignee: ��`��@��k��
Priority date: 1989-06-07
Filing date: 1990-06-05
Publication date: 1992-03-12
Also published as: DK0402317T3; ATE98901T1; AU626039B2; JPH0321338A; DE69005365D1; EP0402317A1; IE902025L; EP0402317B1; DE69005365T2; CA2018252A1; US4934828A; PT94265A; AU5593990A; KR910000220A; ES2047899T3

Abstract

Mischer fuer viskose Stoffe mit einem Behaelter zur Aufnahme einer zu mischenden viskosen Fluessigkeit, wobei sich die Oberflaeche der Fluessigkeit in Hoehe einer Mischebene im Behaelter befindet, einem Fluegelrad, das im Behaelter koaxial mit der zylindrischen Achse des Behaelters drehbar angebracht ist, mit mehreren flachen unteren Laufradfluegeln, die daran in gleich groszen Abstaenden ringsherum angebracht und zur Senkrechten geneigt sind, und wenigstens einer Reihe von oberen Laufradfluegeln, die daran in gleich groszen Abstaenden ringsherum und im wesentlichen in der Mitte zwischen den peripheren Stellungen der unteren Fluegel angebracht und in der gleichen Richtung wie die unteren Fluegel in einem groeszeren Winkel zur Senkrechten geneigt sind, einem Antriebsmotor, der die Fluegelradwelle in eine Richtung dreht, bei der die Oberkanten der Fluegel die Vorderkanten in Drehrichtung sind, und mehreren Leitelementen im Behaelter in Abstaenden ringsherum an der Innenseite des Behaelters zwischen der Behaelterwand und den Enden der Fluegel mit einer flachen Flaeche an der Vorderseite und einer Flaeche an der Rueckseite mit einem Querschnitt, der im wesentlichen der Haelfte einer Ellipse entspricht, wobei die grosze Achse in Umfangsrichtung liegt.{viskose Stoffe; viskose Fluessigkeiten; Mischer; Fluegelrad; Laufradfluegel; Leitelemente}

Description

Hierzu 2 Seiten Zeichnungen

Ausgangssituation der Erfindung

Es ist bisher recht schwierig gewesen, eine Lösung aus einem Stoff, der recht viskos ist, dadurch herzustellen, daß ein Pulver dieses Stoffes in einem Lösungsmittel gelöst und anschließend das dabei entstehende Gemisch in wirksamer Weise gerührt wird, bis das Pulver gelöst ist, wobei währenddessen die Lösung stark viskos wird. Viele handelsübliche Flügelräder sind zu diesem Zweck in einem Mischbehälter erprobt worden und haben aus einem oder mehreren der folgenden Gründe nicht das gewünschte Ergebnis geliefert: 1. Die gesamte Flüssigkeitsströmung, die durch das Flügelrad erzeugt wird, ist eine Radialströmung, wodurch einzelne Flüssigkeitsströmungszonen im Behälter entstehen und dadurch nur eine minimale Vermischung dieser Zonen untereinander erfolgt.

2. Entstehung von stagnierenden Schichten und Zonen in der Flüssigkeit infolge der besonderen Ausführung der Flügel des Flügelrades.

3. Geringe Scherwirkung des Flügelrades in der Flüssigkeit, wodurch es zu einer nicht effektiven Lösung der Feststoffteilchen im Lösungsmittel kommt.

4. Die Pumpwirkung des Flügelrades, durch die c Flüssigkeit im Behälter herumbewegt wird, ist zu schwach, um zwei flüssige reaktionsfähige Bestandteile, die eine viskose Lösung bilden, in der Zeit, in der die Bestandteile eine Reaktion eingehen, in wirksamer Weise zu mischen.

5. Zu starke Verwirbelung der Flüssigkeit durch das Flügelrad mit der sich daraus ergebenden Entstehung von Wirbeln und Gaseinschlüssen in der Lösung.

Es ist zur Verringerung der Verwirbelung der zu mischenden viskosen Flüssigkeit vorgeschlagen worden, im Mischbehälter Leitelemente, die aus flachen Flügeln bestehen, vorzusehen. Bei der Erprobung derartiger Leitelemente ist jedoch festzustellen, daß, obwohl sie die Wirbelbildung und die Verwirbelung der Flüssigkeit verringern, stagnierende Zonen direkt an der Rückseite dieser Leitelemente durch die stark viskose Beschaffenheit der Flüssigkeit und das dadurch entstehende Strömungsverhalten entstehen.

Zielsetzung und kurze zusammenfassende Beschreibung der Erfindung

Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines Mischers sowohl zum Lösen eines Feststoffes in Pulverform, wie z. B. eines Polymers, in einem Lösungsmittel für die Feststoffteilchen wie auch zum anschließenden wirksamen Rühren der dabei entstehenden Lösung, die stark viskos werden kann, oder zum wirksamen Rühren von zwei oder mehr als zwei viskosen Flüssigkeiten, von denen wenigstens eine stark viskos ist, um diese miteinander zu mischen.

Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines Mischers, bei dem die Nachteile des bisherigen Standes der Technik vermieden werden und der in der Lage ist. Feststoffteilchen schnell mit dem Lösungsmittel zu mischen und dabei darin zu lösen oder zwei oder mehr als zwei vib.. jse Flüssigkeiten, von denen wenigstens eine stark viskos ist, zu mischen, ohne daß es zu einer zu starken Verwirbelung, Wirbelbildung und anschließenden Entstehung von Gaseinschlüssen kommt, sowie eine entsprechende Scherwirkung zu erzeugen, so daß die Feststoffteilchen in der gewünschten Art und Weise im Lösungsmittel gelöst oder die viskosen Flüssigkeiten wirskam gerührt werden.

Die Erfindung dor vorliegenden Patentanmeldung bietet zu diesem Zweck einen Mischer zum Mischen von Stoffen, die viskos sind oder während des Mischens viskos werden können, in eine Lösung, der aus einem im wesentlichen zylindrischen, aufrechtstehenden Behälter, deroben offen ist, und einem Deckel, der abnehmbar am Behälter angebracht ist, zum Verschließen des Behälters besteht, wobei der Behälter für die Aufnahme einer zu mischenden viskosen Flüssigkeit ausgeführt ist und sich die Oberfläche der Flüssigkeit in der Höhe einer Mischebene im Behälter befindet. Ein Flügelrad ist drehbar im Behälter untergebracht und besitzt eine senkrechte Welle, die drehbar koaxial mit der zylindrischen Achse des Behälters gelagert ist, mehrere untere Laufradflügel, die in gleich großen Abständen ringsherum an der Welle angebracht sind, wobei diese unteren Flügel aus flachen, im wesentlichen rechteckigen Flügeln bestehen, die zur Senkrechten geneigt und deren Unterkanten nur in einem geringen Abstand vom Boden des Behälters angeordnet sind, und mehrere obere Flügel, die in gleich großen Abständen ringsherurr an der Welle und im wesentlichen in der Mitte zwischen den peripheren Stellungen der unteren Flügel angebracht sind. Die oberen Flügel sind ähnlich flache und im wesentlichen rechteckige Flügel, die in der gleichen Richtung wie die unteren Flügel, jedocu mit einem größeren Winkel geneigt und deren Unterkanten oberhalb der Oberkanten der unteren Flügel und deren Oberkanten unterhalb der Mischebene angeordnet sind. Die radial äußeren Enden der unteren und der oberen Flügel sind ein Stück von der Innenwand des Behälters entfernt, so daß ein Raum für die Aufnahme der Leitelemente entsteht. Eine Antriebsvorrichtung ist mit der Flügelradwelle verbunden und dreht das Flügelrad in eine Richtung, bei der die Oberkanten der Flügel die Hinterkanten sind. Es sind mehrere Leitelemente im Innern des Behälters in Abständen ringsherum an der Innenseite im Aufnahmeraum für die Leitelemente angebracht, und diese Leitelemente bestehen aus senkrecht verlaufenden stabähnlichen Elementen, deren obere Enden über der Mischebene liegen und deren untere Enden nur wenig vom Boden des Behälters entfernt sind. Sie besitzen eine flache Fläche an der Seite, die in die Richtung zeigt, die der Drehrichtung der Flügelradwelle entgegengesetzt ist, und eine Fläche mit einem im wesentlichen elliptischen horizontalen Querschnitt, die in die Drehrichtung der Flügelradwelle zeigt. Eine Befestigungsvorrichtung für die Leitelemente ist zwischen den Leitelementen und der Innenwand des Behälters in einer Höhe oberhalb der Mischebene zur Befestigung der Leitelemente am Behälter angebracht. Es werden vorzugsweise Streben zwischen den Leitelementen angebracht, um die Leitelemente so zu versteifen, daß eine Veränderung ihrer senkrechten Stellung verhindert wird.

Bei diesem Mischer erhält die Flüssigkeit durch das Flügelrad keine Radialströmung, sondern vielmehr eine Axialströmung. Die Axialströmung erzeugt ein Gesamtströmungsverhalten der Flüssigkeit im Behälter, das den gesamten senkrechten Bereich der Flüssigkeit mit einer nach oben gerichteten Strömung an den Wänden des Behälters und einer nach unten gerichteten Strömung an der Flügelradwelle umfaßt. Mit diesem Mischer können ein effektives und wiiksames Mischen des Feststoffes in Pulverform, wiez. B. eines Polymers, in ein Lösungsmittel und ein anschließendes Mischen der dabei entstehenden viskosen Flüssigkeit oder ein Mischen von zwei oder mehr als zwei viskosen Flüssigkeiten oder einer stark viskosen Flüssigkeit mit einer weniger stark viskosen Flüssigkeit erreicht werden.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Weitere Ziele der Erfindung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung der Erfindung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen zu entnehmen sein. Dabei zeigen

Fig. 1: eine Seitenansicht im Schnitt einer bevorzugten Ausführungsform des Mischers entsprechend der vorliegenden

Erfindung entlang der Schnittlinie 1-1 von Fig.3

Fig. 2: eine Seitenansicht des Abschnitts des Flügelrades von Figur 1, der die Flügel trägt, aus einer Richtung rechtwinklig zur

Betrachtungsrichtung von Fig. 1

Fig. 3: eine Draufsicht im Schnitt entlang der Linie 3-3 von Fig. 1.

Ausführliche Beschreibung der Erfindung

In einer bevorzugten Ausführungsform besteht der Mischer der vorliegenden Erfindung aus einem Behälter 10, der einen aufrechtstehenden Behälterkörper 11 besitzt, der die Form eines im wesentlichen geraden Kreiszylinders hat und oben offen ist,. und einem Deckel, der abnehmbaroben am Behälter angebracht ist und diesen verschließt. Der Deckel kann durch herkömmliche Mittel, wie z. B. Schellen, Bolzen oder dergleichen, befestigt sein, die nicht dargestellt sind, weil es sich um herkömmliche Hilfsmittel handelt. Der Behälter ist so ausgeführt, daß er eine Flüssigkeitsmenge aufnehmen kann. Das kann ein Lösungsmittel sein, in dem ein Feststoff in Pulverform, wie z. B. ein Polymer, gelöst werden soll, fo daß eine viskose Flüssigkeit entsteht, oder eine viskose Flüssigkeit sein, die aus zwei oder mehr als zwei miteinander zu mischenden Flüssigkeiten unteschiedlicher Viskosität besteht, von denen wenigstens eine stark viskos ist. Der Behälter ist so ausgeführt, daß diese Flüssigkeitsmenge so aufgenommen wird, daß sich die Oberfläche der Flüssigkeit in Höhe einer Mischebene L im Behälter befindet. Mit der Bezeichnung „ein im wesentlichen gerader Kreiszylinder" ist ein geometrischer Körper gemeint, der einem geraden Kreiszylinder nahekommt, d. h. ein Körper mit einem Querschnitt in Form eines Sechsecks oder eine geometrische Figur, die mehr Seiten als ein Sechseck besitzt.

Der Behälterkörper 11 besitzt am Boden einen herkömmlichen Ablaßanschluß 13 mit einem Ventil 14 zur Regulierung des Ablaufens der Flüssigkeit aus dem Behälter.

Der Behälter ist von einem herkömmlichen Flüssigkeitsmantel 15 umgeben, der oben einen Auslaß 15a mit Ventil und unten einen Einlaß 15b mit Ventil besitzt, über die eine Flüssigkeit, wie z. B. Wasser, durch den Mantel 15 geleitet wird, um die Temperatur im Innern d6s Behälterkörpers 11 zu regeln. Wenn z. B. die Flüssigkeit im Behälterkörper erhitzt werden soll, dann wird eine heiße Flüssigkeit durch den Mantel 15 geleitet. Wenn dagegen eine Kühlung erwünscht ist, dann wird eine kalte Flüssigkeit durch den Mantel 15 geleitet.

Im Innern des Behältars 10 befindet sich ein Flügelrad allgemein in der Form, die bei 21 gezeigt wird, mit einer senkrechten Welle 22, die unten in einem Lager 22 a am Boden des Behälters läuft und oben durch ein Lager 12 a im Deckel 12 durch den Deckel 12 führt. Obwohl das Lager 22 a im Boden des Behälters als ein einfaches massives Drucklager gezeigt wird, kann es durch entsprechende konstruktive Veränderungen in eine Kombination aus Lager und Ablaßventil umgewandelt werden, die den Auslaß 13 und das Ventil 14 ersetzt.

An der Welle 22 sind mehrere untere Laufradflügel 24 in gleich großen Abständen ringsherum angebracht. In der bevorzugten Ausführungsform beträgt der Abstand 180°. Die unteren Flügel 24 sind flache, im wesentlichen rechteckige Flügel, wie es in Fig. 2 gezeigt wird, und in einem Winkel α, der 25 bis 35° betragen kann, zur Senkrechten geneigt. Die Unterkanten der Flügel sind mit einem Abstand von 0,5 bis 1 cm nur wenig vom Boden des Behälters entfernt. Das Flügelrad besitzt darüber hinaus wenigstens eine Reihe von oberen Flügeln 25. In der bevorzugten Ausführungsform ist nur eine Reihe dieser Flügel vorhanden. Diese Flügel sind in gleicherweise an der Welle 22 in gleich großen Abstanden ringsherum angebracht. In der bevorzugten Ausführungsform sind zwei derartige Flügel in einem Abstand von 180° angebracht. Darüber hinaus befinden sich diese Flügel im wesentlichen in der Mitte zwischen den peripheren Stellungen der unteren Flügel 24. Die oberen Flügel 25 sind ebenfalls in der gleichen Richtung wie die unteren Flügel 24 mit einem Winkel ß, der größer als der Winkel α ist und 35 bis 45° betragen kann, zur Senkrechten geneigt. Obwohl in der bevorzugten Ausführungsform zwei obere Flügel gezeigt werden, können bis zu sechs derartige Flügel vorhanden sein. Die oberen Flügel 25 besitzen etwa ein Fünftel der Breite der unteren Flügel 24 gemessen quer zur Länge der Vorderseite der Flügel und parallel zur Vorderseite, und die radiale Abmessung der oberen Flügel ist die gleiche wie bei den unteren Flügeln.

In der bevorzugten Ausführungsform sind die unteren Flügel an der Welle an einer Stelle angebracht, die etwas näher zur Unterkante 24b des Flügels als der Mittelpunkt der Breite des Flügels liegt. Die oberen Flügel sind an der Welle an einer Stelle in der Mitte der Breite des Flügels angebracht, wobei diese Stelle etwa dreimal weiter vom Boden des Behälters als die Anbringungsstelle der unteren Flügel entfernt liegt.

Die unteren und die oberen Flügel 24 und 25 enden radial an einer Stelle, die von der Innenwand des Behälterkörpers 11 so weit entfernt liegt, daß dazwischen ein Raum zur Aufnahme der Leitelemente frei bleibt.

Die Welle 22 führt durch den Deckel 12 und ist dort mit einer Antriebsvorrichtung 23 zum Drehen der Flügelradwelle verbunden. Diese Antriebsvorrichtung kann ein Elektromotor, dessen Antriebswelle direkt mit der Welle 22 verbunden ist, mit einer Vorrichtung zur Steuerung der Drehzahl eines solchen Motors oder ein E lektromotor, der indirekt über eine Transmission mit der Welle 23 verbunden ist, mit einer Vorrichtung zur Steuerung des Transmissionsübersetzungsverhältnisses und/oder der Drehzahl des Motors sein. Diese Antriebsvorrichtung ist konventionell und nicht Bestandteil der vorliegenden Erfindung und wird infolgedessen nicht weiter beschrieben.

Die Antriebsvorrichtung bewegt die Flügelradwelle in eine Drehrichtung, bei der die Oberkanten 24a und 25a der Flügel 24 und 25 die Vorderkanten in Drehrichtung und die Unterkanten 24b und 25b die Hinterkanten sind. Die Antriebsvorrichtung bewegt das Flügelrad so schnell, daß für das Flügelrad eine Reynoldssche Zahl Nr, von 1 bis 10000 erhalten wird, dabei ist

N_R, = —, wobei Da der Flügelraddurchmesser, N die Drehzahl in min"¹, ρ die Dichte der Flüssigkeit und μ die Viskosität sind.

Es sind mehrere Leitelemente 17 im Behälter 10 in Abständen ringsherum an der Innenseite des Behälters und im Aufnahmeraum S für die Leitelemente angebracht. Es können drei bis sechs solcher Leitelemente im Behälter eingebaut sein. Die Anzahl der Leitelemente ist von der Größe des Behälters abhängig, so daß eine kleinere Anzahl von Leitelementen für einen kleineren Behälter und eine größere Anzahl von Leitelementen für einen größeren Behälter erforderlich sind. Sie sind in Abständen von etwa Vi des Behälterdurchmessers ringsherum an der Innenseite des Behälters angeordnet. LeitelementhalterungsstüUen 18 sind ringsherum an der Innenseite des Behälters oberhalb der Mischebene L angebracht und bestehen im allgemeinen aus U-förmigen Elementen zur Aufnahme der Auflagenstützenhalterungen 17, die von den Leitelementen 17 radial nach außen vorstehen.

Die Leitelemente bestehen aus senkrecht angeordneten stabähnlichen Elementen, deren obere Enden sich über der Mischebene L befinden und deren untere Enden nur wenig vom Boden des Behälters entfernt sind. Sie besitzen jeweils eine flache vordere Fläche 17c an der Seite, die in die Richtung zeigt, die der Drehrichtung der Flügelradwelle 22 entgegengesetzt ist, und eine Fläche 17 d an der Rückseite des Leitelementes, d. h. an der Seite, die in Drehrichtung der Flügelradwelle zeigt. Die Fläche 17d hat eine Form, die als Querschnitt eine im wesentlichen halbe Ellipse besitzt, bei der die Hälfte der großen Achse e senkrecht zur vorderen Fläche 17c angeoiünet ist. Die Länge der Achse e beträgt vorzugsweise V20 des Innendurchmessers des Behälters. Die Breite der Leitelementstirnfläche 17c, d. h. die Abmessung in der radialen Richtung des Behälters, beträgt etwa Vw des Durchmessers des Behälterkörpers 11.

Die radial äußersten Enden der Flügel 24 und 25 sind etwa V20 des Durchmessors des Behälters 10 von der innersten Kante der Flügel entfernt.

In der bevorzugten Ausführungsform sind die Leitelemente durch eine Reihe von Streben 20, die allgemein in Umfangsrichtung des Behälterkörpers 11 verlaufen, miteinander und mit den entsprechenden Oberflächen der benachbarten Leitelementen verbunden. In der bevorzugten Ausführungsform sind die Streben nach außen mit einer Krümmung gebogen, die mit der Krümmung der Innenwand des Behälterkörpers 11 konzentrisch ist, und Stäbe mit einem runden Querschnitt. Die Streben können jedoch auch einen anderen Querschnitt haben und, anstatt konzentrisch gebogen zu sein, gerade oder weniger als konzentrisch gebogen sein.

In der bevorzugten Ausführungsform sind wenigstens eine weitere Reihe von Streben 20 a vorhanden, die in einem Abstand unterhalb der Streben 20 angeordnet sind und in ihrer Ausführungsform den Streben 20 entsprechen. Die unterste dieser' zusätzlichen Streben befindet sich über der Mischebene L. Darüber hinaus können die Leitelemente 17 Wandstützen 17 b besitzen, die von den Leitelementen nach außen führen und ringsherum die Innenwand des Behälters berühren. Diese Wandstützen befinden sich vorzugsweise in dergleichen Höhe wie die zusätzlichen Streben 20a. Die Streben 20 und 20a und die zusätzlichen Stützen 17 b versteifen die Leitelemente 17 so, daß eine Veränderung ihrer senkrechten Stellung verhindert wird. Wenn die Leitelemente 17 jedoch eine ausreichende Steifigkeit besitzen, dann können die Streben weggelassen werden. Wenn während des Einsatzes ein aus einzelnen Teilchen bestehender Feststoff in ein Lösungsmittel gemischt und das dabei entstehende Gemisch gerührt werden soll, wobei gleichzeitig die Lösung stark viskos wird, dann wird der Behälter 10 zuerst mit einem Lösungsmittel fast bis zur Mischebene L gefüllt. Anschließend wird der aus einzelnen Teilchen bestehende Feststoff allmählich zugegeben, während die Antriebsvorrichtung 23 die Welle 22 und dadurch die Flüiel 24 und 25 in die Richtung dreht, die durch den Pfeil in Bild 3 angezeigt wird. Die Anordnung der Unterkante 24b der unteren Flügel dicht über dem Boden des Behälters hat zur Folge, daß die Flügel eine starke Pumpwirkung auf die Lösung ausüben, so daß diese nach unten, ringsherum und nach außen und danach nach oben an der Innenseite der Wand des Behälterkörpers entlang bewegt wird. Es entsteht auch eine starke Scherwirkung. Die oberen Flügel 25 pumpen die Flüssigkeit im oberen Teil des Behälters nach unten. Diese Flügel sind deshalb vorgesehen, weil während der experimentellen Untersuchungen, die zur vorliegenden Erfindung geführt haben, festgestellt wurde, daß die unteren Flügel 24 für sich kein so großes Rührvermögen aufwiesen, um die Flüssigkeit im Behälter nach unten zu pumpen, so daß das obere Drittel der Flüssigkeit in Bewegung gehalten wird. Die Rührwirkung der oberen Flügel 25 erzeugt nicht nur eine nach unten gerichtete Bewegung der Feststoffteilchen, die auf der Flüssigkeitsoberfläche oder in der Nähe der Flüssigkeitsoberfläche schweben, sondern versorgt außerdem die unteren Laufradflügel mit Flüssigkeit und Feststoffteilchen, so daß diese in wirksamer Weise gemischt werden. Die oberen Flügel erzeugen außerdem einen Rückdruck der Flüssigkeit, die aus dem oberen Bereich des Behälters kommt, an der Rückseite der unteren Flügel 24, durch die eine Verflüchtigung von Flüssigkeiten mit niedrigem Siedepunkt, die in der Lösung vorhanden sein können, durch den verringerten Druck an der Rückseite der unteren Flügel infolge der Drehbewegung der unteren Flügel durch die Flüssigkeit verhindert wird. Dadurch führen die Drehbewegung, in die die Flüssigkeit in Umfangsrichtung im Innern des Behälterkörpers 11 vorsetzt wird, sowie die dabei entstehende Axialbewegung der Flüssigkeit, wobei die Axialbewegung eine nach oben gerichtete Strömung entlang der Wände des Behälters und eine nach unten gerichtete Strömung in der Nähe der Flügelradwelle aufweist, zusammen zu einer schnellen wirksamen Mischung der Feststoffteilchen mit dem Lösungsmittel, wobei die viskose Flüssigkeit im Behälter 11 sowohl in einem gut gemischten Zustand als auch in Zirkul&tionsbewegung gehalten wird.

Die experimentellen Untersuchungen mit dem Mischer haben gezeigt, daß der Mischer das richtige Strömungsverhalten und die richtige Mischwirkung erzeugen kann, die ausreichen, um eine Lösung zu mischen, die eine Viskosität von bis zu 500OcP besitzt und einen flüchtigen Bestandteil enthält. Es wurde festgestellt, daß die Bedienpersonen eine Lösungsphase und chemische Reaktionen mit dem selben Mischer anwenden konnten. Es kam zu einer minimalen Verwirbelung in der Flüssigkeit und dadurch zu keiner Entstehung von Wirbeln, die zu einem unerwünschten „Einschließen" von Gasbläschen in der Lösung führen. Wenn zwei oder mehr als zwei stark viskose Flüssigkeiten miteinander oder eine Flüssigkeit mit niedriger Viskosität und eine Flüssigkeit mit hoher Viskosität gemischt werden sollen, dann werden eine Flüssigkeit in den Behälter 11 bis zu einer Höhe, die dem Anteil dieser Flüssigkeit im Gesamtgemisch entspricht, und danach die andere Flüssigkeit in den Behälter gefüllt wird, so daß die Füllstandshöhe des Gemisches die Mischebene L erreicht, wenn das Flügelrad 21 gedreht wird. Dieser Mischvorgang liefert das gleiche Flüssigkeitsströmungsverhalten und eine wirksame Mischung der Flüssigkeiten, und der Mischer arbeitet genauso wirksam wie beim Mischen eines aus einzelnen Teilchen bestehenden Feststoffs mit einem Lösungsmittel.

-6- 298 742 Beste Ausführungsform

Der Mischer, wie er in den Zeichnungen gezeigt wird, besaß zum Mischen eines aus einzelnen Teilchen bestehenden Polyvinylalkoholpolymers (PVC-Polymers) mit einem dafür geeigneten Lösungsmittel, wie z. B. Dimethylsulfoxid (DMSO), einen Behälterkörper 11 mit einer Höhe von 30 cm und einem Innendurchmesser von 19cm. Es waren zwei untere Flügel 24 vorhanden, die an der WeIe 22 in einem Winkel von 30° zur Senkrechten und einer Stelle 4,8cm über dem unteren Ende der Welle angebracht waren. Zwischen den Unterkanten 24b der unteren Flügel und dem Boden des Behälters wurde ein Zwischenraum von etwa 1 cm gelassen. Die Flügel 24 waren 11 cm breit, und der Außendurchmesser der beiden Flügel betrug 13cm, wenn sie an der Welle 22 angebracht waren.

Die oberen Flügel waren an der Welle 22 in einer Höhe von etwa 13cm vom unteren Ende ier Welle entfernt angebracht, besaßen eine Breite von 2cm und waren in einem Winkel von 40° zur Senkrechten geneigt. Sie ha- ten den gleichen Durchmesser wie die unteren Flügel 24.

Die Leitelemente 17 waren in einem Abstand von 1 cm ringsherum an der Innenseite des Behälterkörpers 11 angeordnet, wobei die Breite der Vorderseite 17r etwa 1cm betrug und die halbe große Achse der Ellipse etwa 1cm lang war. Die radial äußeren Enden der Flügel 24 und 25 waren etwa 1 cm von der Innenkante der Leitelemente 17 entfernt.

Die Auflageflächen der Auflagenstützenhalterungen 17a befanden sich etwa 30cm über dem Boden des Behälters, und die Leitelemente reichten von einer Stelle etwa 1 cm über den Auflagenstützenhalterungen bis zur einer Stelle, die etwa 1 cm vom Boden des Behälters entfernt war.

Die Welle 22 besaß einen Durchmesser von 0,375 Zoll, und die Antriebsvorrichtung war so eingestellt, daß die Welle mit einer Drehzahl von 200 bis 300min~' bewegt wurde.

Der Mischer wurde dazu eingesetzt, etwa 600g eines PVA-Polymers in 5000g DMSO-Lösungsmittel zu lösen, um innerhalb von etwa 4h bei 6O⁰C eine viskose Lösung mit einer Viskosität von etwa 500OcP herzustellen.

Es wird festzustellen sein, daß der Mischer gemäß der vorliegenden Erfindung einen aus einzelnen Teilchen bestehenden Feststoff in einem Lösungsmittel zu einer stark viskosen Lösung oder zwei oder mehr als zwei viskose Flüssigkeiten, von denen wenigstens eine stark viskos ist, schnell und wirksam mischen kann, ohne daß es dabei zu starker Verwirbelung, Wirbelbildung und anschließender Entstehung von Gaseinschlüssen kommt. Stagnierende Zonen in der Nähe der Leitelemente werden befestigt, so daß eine Ansammlung von Polymerfeststoffteilchen an der Wand des Behälters oder am Leitelement verhindert und die Flüssigkeit im Innern des Behälters nicht nur ringsherum, sondern auch nach oben an der Wand des Behälters entlang und nach unten in der Nähe des Flügelrades bewegt wird, so daß die Festoffteilchen in der gesamten Flüssigkeitsmenge vollständig gemischt werden. Die Flüssigkeit wird der Rückseite an diesen Flügeln entsteht, wodurch eine Verflüchtigung von Flüssigkeiten mit niedrigem Siedepunkt, die in der Lösung vorhanden sein können, verhindert und dadurch die Entstehung von Gasbläschen in der Flüssigkeit vermieden wird. Die Flügel übernehmen das Mischen mit einer minimalen Verwirbelung, wodurch im wesentlichen eine Wirbelbildung und die Entstehung des unerwünschten „Einschließens" von Gasbläschen in der Flüssigkeit beseitigt werden.

Claims

1. Mischer für viskose Stoffe, dadurch gekennzeichnet, daß er besteht aus einem im wesentlichen zylindrischen aufrechtstehenden Behälterkörper, der oben offen ist und einen Deckel besitzt, der am Behälter abnehmbar angebracht ist und diesen oben verschließt, wobei der Behälterkörper so ausgeführt ist, daß eine zu mischende viskose Flüssigkeit so aufnimmt, daß sich die Oberfläche der Flüssigkeit in Höhe einer Mischebene im Behälter befindet, einem Flügelrad, das im Behälter drehbar angebracht ist, mit einer senkrechten Welle, die koaxial mit der Zylinderachse des Behälters drehbar gelagert ist, mit mehreren unteren Laufradflügeln, die an der Welle in gleich großen Abständen ringsherum angebracht sind, wobei diese unteren Flügel flache, im wesentlichen rechteckige Flügel sind, die zur Senkrechten geneigt und deren Unterkanten nur wenig über dem Boden des Behälters angeordnet sind, und wenigstens einer Reihe von oberon Flügeln, die an der Welle in gleich großen Abständen ringsherum und im wesentlichen in der Mitte zwischen den peripheren Stellungen der Reihe der unteren Flügel angebracht sind, wobei diese oberen Flügel flache, im wesentlichen rechteckige Flügel sind, die in dergleichen Richtung wie die unteren Flügel mit einem größeren Winkel zur Senkrechten geneigt und deren Untorkanten in einem Abstand über den Oberkanten der unteren Flügel und deren Oberkanten unterhalb der Mischebene angeordnet sind, die radial äußeren Enden der unteren und oberen Flügel in einem so großen Abstand von der Innenwand des Behälterkörpers angeordnet sind, daß ein Raum zur Aufnahme von Leitelementen entsteht, einer Antriebsvorrichtung, die mit der Flügelradwelle verbunden ist und die Flügelradwelle in eine Richtung dreht, bei der die Oberkanten der Flügel die Vorderkanten in Drehrichtung und die Unterkanten die Hinterkanten sind, einer Reihe von Leitelementen, die im Behälterkörper in Abständen ringsherum an der Innenseite des Behälters im Aufnahmeraum für die Leitelemente angebracht sind, wobei die Leitelemente aus senkrecht verlaufenden stabähnlichen Elementen bestehen, deren obere Enden über der Mischebene liegen und deren unteren Enden nur wenig vom Boden des Behälters entfernt angeordnet sind und die darüber hinaus eine flache Fläche an der Seite bilden, die in die Richtung zeigt, die der Drehrichtung der Flügelradwelle entgegengesetzt ist, und eine Fläche aufweist, die in Drehrichtung der Flügelradwelle zeigt, die als horizontalen Querschnitt die Form einer im wesentlichen halben Ellipse besitzt, wobei die große Achse in Umfangsrichtung liegt, und Leitelementbefestigungsvorrichtungen, die zwischen den Leitelementen und der Innenwand des Behälters ringsherum in einer Höhe oberhalb der Mischebene zui Befestigung der Leitelemente am Behälter angebracht sind.

2. Mischer nach Anspruch 1, weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß er Streben zwischen den Leitelementen besitzt, durch die die Leitelemente so versteift werden, daß eine Änderung ihrer senkrechter. Stellung verhindert wird.

3. Mischer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Leitelemente 3 bis 6 beträgt.

4. Mischer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der unteren Flügel 2 beträgt und die unteren Flügel in einem Abstand von 180° ringsherum an der Welle angebracht sind.

5. Mischer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Neigungswinkel der unteren Flügel bis 35° beträgt.

6. Mischer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der unteren Flügel im wesentlichen die Form eines halben Quadrates besitzt.

7. Mischernach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der oberen Flügel in jeder Reihe 2 bis 6 beträgt.

8. Mischer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Reihen von oberen Flügeln in einem Abstand senkrecht an der Welle angebracht sind und sich alle unterhalb der Mischebene befinden.

9. Mischer für viskose Stoffe, dadurch gekennzeichnet, daß er besteht aus einem im wesentlichen zylindrischen, aufrechtstehenden Behälterkörper, der oben offen ist und einen Deckel besitzt, der am Behälter abnehmbar angebracht ist und diesen oben verschließt, wobei der Behälterkörper so ausgeführt ist, daß er eine zu mischende viskose Flüssigkeit so aufnimmt, daß sich die Oberfläche der Flüssigkeit in Höhe einer Mischebene im Behälter befindet, einem Flügelrad, das im Behälter drehbar angebracht ist, mit einer senkrechten Welle, die koaxial mit der Zylinderachse des Behälters drehbar gelagert ist, zwei im wesentlichen rechteckigen unteren Laufradflügeln, die an

der Welle in einem Abstand von 180° ringsherum angebracht sind, wobei diese unteren Flügel flache, im wesentlichen rechteckige Flügel sind, die in einem Winkel von 25 bis 35° zur Senkrechten geneigt und deren Unterkanten nur wenig über dem Boden des Behälters angeordnet sind, einer Reihe von zwei bis sechs oberen Flügeln, die an der Welle in gleich großen Abständen ringsherum angebracht sind, wobei diese oberen Flügel flache, im wesentlichen rechteckige Flügel sind, die in der gleichen Richtung wie die unteren Flügel und in einem größeren Winkel als dem Neigungswinkel der unteren Flügel geneigt sind, wobei der Neigungswinkel der oberen Flügel 35 bis 45° beträgt, bei den oberen Flügeln die Unterkanten oberhalb der Oberkanten der unteren Flügel und die Oberkanten unterhalb der Mischebene angeordnet sind und die radial äußeren Enden der unteren und oberen Flügel in einem so großen Abstand von der Innenseite des Behälters ringsherum entfernt sind, daß ein Raum zur Aufnahme von Leitelementen entsteht, eine Antriebsvorrichtung, die mit der Flügelradwelle verbunden ist und die Flügelradwelle in eine Richtung drehen soll, bei der die Oberkanten der Flügel die Vorderkanten in Drehrichtung und die Unterkanten die Hinterkanten sind, eine Reihe von drei bis sechs Leitelementen, die im Behälter in Abständen ringsherum an der Innenseite des Behälters im Aufnahmeraum für die Leitelemente angebracht sind, wobei die Leitelemente aus senkrecht verlaufenden stabähnlichen Elementen bestehen, deren obere Enden über der Mischebene liegen und deren unteren Enden nur wenig über dem Boden des Behälters angeordnet sind und die darüber hinaus eine flache Fläche an der Seite besitzen, die in die Richtung zeigt, die der Drehrichtung der Flügelradwelle entgegengesetzt ist und eine radiale Abmessung von etwa V» des Durchmessers des Behälters hat, und außerdem eine Fläche aufweist, die in ihrem horizontalen Querschnitt im wesentlichen elliptisch ist und in Drehrichtung der Flügelradwelle zeigt, wobei eine Hälfte der großen Achse der Ellipse etwa V» des Durchmessers des Behälters entspricht, wobei die radial äußeren Enden der Flügel in einem Abstand von etwa V20 des Durchmessers des Behälters von den Flügeln entfernt angeordnet sind, Leitelementbefestigungsvorrichtungen, die zwischen den Leitelementen und der Innenseite des Behälters ringsherum in einer Höhe über der Mischebene zur Befestigung der Leitelemente am Behälter angebracht sind, und Streben, die zwischen den Leitelementen so angebracht sind, daß diese Leitelemente versteift werden, so daß eine Veränderung ihrer vertikalen Stellung verhindert wird.

10. Mischer nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Streben gerade Stangen sind.

11. Mischer nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Streben Stangen sind, die nach außen zur Innenseite des Behälters gebogen sind.

12. Mischer nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Reihen von Streben in senkrechten Abständen im Behälter angebracht sind.

13. Mischer nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die unteren Flügel in einem Winkel von 30° angebracht sind.

14. Mischer nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die oberen Flügel in einem Winkel von 40° angebracht sind.

15. Mischer nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß vier Leitelemente vorhanden sind.

16. Mischer nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die oberen und die unteren Flügel an der Welle in der Mitte der Breite d angebracht sind, wobei der Abstand zwischen den Flügeln und der Anbringungsstelle der oberen Flügel etwa dem Dreifachen des Abstandes zwischen der Anbringungsstelle der unteren Flügel und dem unteren Ende der Flügelradwelle entspricht.

17. Mischer nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der oberen Flügel etwa einem Fünftel der Breite der unteren Flügel entspricht.