DE10024991A1

DE10024991A1 - Mischerprozessor

Info

Publication number: DE10024991A1
Application number: DE10024991A
Authority: DE
Inventors: Christian Lambrecht
Original assignee: Individual
Current assignee: Ruberg-Mischtechnik & Cokg 33106 Paderb De GmbH
Priority date: 2000-05-22
Filing date: 2000-05-22
Publication date: 2001-12-06
Anticipated expiration: 2020-05-23
Also published as: DE10024991B4

Abstract

Mischerprozessor mit einem rotationssymmetrischen Mischbehälter (1) mit einem Reaktionsraum (RR) mit mindestens einem Füllstutzen (40, 40S) und einem bodenseitigen Entleerungsstutzen (42) und mindestens einem über eine zentrale Achse (13) angetriebenen wandseitigen Mischwendel (3), wobei der Mischbehälter (1) in einem wendelumgebenden Bereich eine zentrale Bodenerhebung (2) enthält, die mindestens bis zu einem halben durchschnittlichen Füllstand (N) in den Reaktionsraum (RR) hineinreicht.

Description

Die Erfindung betrifft einen Mischerprozessor mit einem rotationssymmetrischen Mischbehälter mit einem Reaktionsraum mit mindestens einem Füllstutzen und einem bodenseitigen Entleerungsstutzen und mindestens einem über eine zentrale Achse angetriebenen wandseitigen Mischwendel.

Derartige Mischprozessoren sind mit flachem oder nach unten konvexem Boden bekannt. Dadurch befindet sich mittig bis in Bodennähe gewöhnlich ein gering durchmischter Raum.

Es ist Aufgabe der Erfindung, einen universell auch als Reaktor nutzbaren Mischprozessor zu offenbaren, der eine erhöhte Mischleistung durch eine Vergleichmäßigung der Einbringung der Mischbewegung in das Mischgutvolumen erbringt.

Die Lösung besteht darin, daß der Mischbehälter in einem wendelumgebenen Bereich eine zentrale Bodenerhebung enthält, die mindestens bis zu einem halben durchschnittlichen Füllstand in den Reaktionsraum hineinreicht.

Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Es ist vorteilhaft vorgesehen, daß die Bodenerhebung etwa bis zur durchschnittlichen normalen Füllstandshöhe reicht, bis zu der gewöhnlich auch die oberen Enden der Mischwendel reichen.

Bevorzugt ist die Form der Erhebung durch eine nach oben verlaufende Verjüngung dem bei den vorbekannten Mischern bestehenden schwach durchmischten mittigen unteren Raumbereich angepaßt; z. B. ist eine Kegelstumpfform wegen ihrer einfachen Fertigung als Näherungsform vorgesehen.

Die Bodenerhebung reicht unten nicht bis zur seitlichen Behälterwandung sondern beläßt einen Ringbereich am Boden. Die Oberfläche der Bodenerhebung zusammen mit der Ringbereichsfläche ist vorteilhaft etwa doppelt so groß wie die Bodenfläche ohne die Erhebung wäre.

Die Ringfläche wird praktisch vollflächig von dem unteren Mischwendelende bestrichen, so daß eine restlose Entleerung des Reaktonsraumes durch den Entleerungsstutzen erfolgt, der über die ganze Breite des Ringbereiches reicht.

Der Reaktionsraum ist mit seiner Achse vertikal oder geneigt gestellt, wobei der Entleerungsstutzen am Tiefspunkt angeordnet ist. Der Reaktionsraum hat aus Fertigungsgründen bevorzugt eine Zylinderform und obenseitig einen Dom. Es sind aber ebensogut eine konische Wandform oder ein kugeliger Wandbereich auszubilden.

Falls in dem Prozessor nicht nur eine reine Mischfunktion ausgeführt werden soll, werden die Außenwandung, der Ringbereich und die Erhebung jeweils mit einer Doppelwandung ausgebildet, deren Innenräume mit Zu- und Ablaufstutzen versehen sind, die über Ventile gesteuert mit einem Heizmediumkreislauf, einem Kühlmediumkreislauf, Dampf, Vakuum od. dgl. verbindbar sind. Die Oberfläche der Erhebung des Bodens erhöht die Heizfläche, die mit dem zu prozessierenden Gut in Verbindung steht, wodurch die Prozeßzeit gegenüber bekannten Vorrichtungen verkürzt ist.

In einer Weiterbildung des Reaktors sind auch die Mischerwendel hohl ausgebildet und von einem Heiz- oder Kühlmedium durchströmt. Der Anschluß des Mediumkreislaufs erfolgt durch geeignete Durchführungen und Ringanschlüsse an der Antriebsachse der Mischwendel.

Es kann eine Einfach- oder Doppelwendel mit Mischarmen an der Zentralachse wandnah gehalten sein. Je nach Ausbildung des Mischraumes und der Art des Mischgutes empfiehlt es sich, einen gegenläufigen Mischwendel nahe der Oberfläche der Bodenerhebung anzuordnen. Dieser ist mit dem gleichen Antrieb wie der Außenwendel oder mit einem gesonderten Antrieb zu verbinden.

Bevorzugt ist die druck- und vakuumdichte Achsdurchführung oben im Mischbehälter angebracht. Insbesondere bei Verwendung eines zweiten Mischantriebes oder zwecks niedriger Bauhöhe ist dieser in der Bodenerhebung untergebracht und obenseitig mit seiner Achse aus dieser herausgeführt.

In einer besonderen Ausführung ist die Grenzwandung zum Reaktionsraum an der Doppelwandung des Ringbereichs und/oder der Erhebung als eine Filterwandung keramisch oder metallisch ausgebildet. Durch diese Filterwandung(en) lassen sich Filtrat abziehen oder ein Reaktions- oder Fluidisermedium einbringen.

Der Mischer ist für Flüssigkeiten, Pasten, Pulver, Granulat, Kristalle etc. geeignet, wobei eine reine Durchmischung und Homogenisierung als auch eine Reaktion verschiedener derartiger Stoffe durchgeführt werden kann.

Die Ausführung mit einer Doppelwandung erlaubt durch Heizung oder Kühlung ein schnelles Lösen eines Stoffes, ein Trocknen des Gemisches bzw. eine Abkühlung, z. B. mit einer Kristallisation.

Bei der weiteren Ausführung mit einer Filteroberfläche läßt sich, z. B. nach einer Kristallisation, die Flüssigkeit absaugen oder herauspressen und anschließend können mit Trockenluft oder Trockendampf die Kristalle getrocknet werden. Das Filtrieren wird durch eine Innenwendel, die das Gut an der Filteroberfläche entlangführt, beschleunigt. Das Trockengut wird durch die Mischwendel ständig bewegt und trocknet dadurch schnell. Die feuchtebeladene Luft oder nasser Dampf wird durch das beheizte Staubfilter abgeführt.

Vorzugsweise ist der Reaktor aus Edelstahl erstellt. Er eignet sich dann für Anwendungen mit höchsten Ansprüchen, nämlich zum Einsatz in der Nahrungsmittelindustrie und insbesondere Pharmazie.

Im Misch- und Reaktionsbetrieb kann der Reaktionsraum chargenweise oder kontinuierlich beschickt werden, wobei der Zu- und Ablauf der Reaktions- und/oder Mischgüter so gesteuert im Verhältnis zueinander erfolgt, so daß ein Normalfüllstand ständig gegeben ist.

Fig. 1 zeigt einen Querschnitt eines doppelwandigen Mischers schematisch.

Fig. 1 zeigt einen Mischbehälter 1 mit einer Doppelwandung 10, 11 sowie einem doppelwandigen Boden-Ringbereich 12, der in einer Ausführung als Filterring 12F zum Reaktionsbereich RR hin ausgebildet ist. Weiterhin ist der zentrale Bodenbereich mit einer stumpfkonischen Bodenerhebung 2 versehen, die ebenfalls doppelwandig ist, wobei der Außenboden 20 geschlossen und der Innenboden 20F in einer Sonderausführung als Filter ausgebildet ist.

Die Innenbereiche der Doppelwände sind jeweils voneinander beabstandet mit Zu- und/oder Ablaufstutzen 15, 16, 21, 22, 23, 24 versehen, an die Heiz- oder Kühlmedien sowie Dampf, Druckluft, Vakuum oder dgl. jeweils anzuschließen und auch im Kreislauf zu führen sind.

Über eine zentrale Achse 13, die druck- und vakuumdicht in Lager 17 im Dom des Mischers gelagert ist, ist ein Antriebsmotor 14 mit den beiden Mischwendeln der Doppelwendel 3 über radiale Rührarme 30, 31 verbunden. Durch die Achse 13 sind durch Ringdurchführungen 32A, 33A ein Medienzulauf und ein Medienrücklauf, wie die Rührarme 30,31 mit den Wendeln 3 jeweils beabstandet verbunden, so daß deren Hohlräume mit einem Kühl- oder Wärmeträgerdurchfluß gespeist werden können.

Im Dom des Behälters und/oder in dessen Seitenwandung, etwas über dem normalen Füllstand N, sind Füllstutzen 40, 40S angeordnet und den bodenseitigen Ringbereich 12 überbrückend ist ein Entleerungsstutzen 41 angeordnet. Vor den Stutzen 40, 40S; 41 sind Mengendurchflußdosiervorrichtungen angeordnet, die so steuerbar oder geregelt zu steuern sind, daß ein vorgegebener Füllstand N bei einer jeweils vorgegebenen Verweilzeit des Mischgutes im Reaktor gehalten ist. Wird Luft, z. B. zum Trocknen des Mischgutes oder gewonnener Kristalle oder anderer Feststoffe, durch die Filter 12F, 20F eingebracht, so wird diese über einen beheizten Abluftfilter 43 an einem domseitigen Entlüftungsstutzen 42 abgeführt oder abgesaugt; über diesen Weg kann auch ein Vakuum im Reaktionsraum RR aufgebaut und so das Mischgut entgast oder dessen Trocknung unterstützt werden.

In einer Sonderausführung ist nahe der reaktionsraumseitigen Oberfläche der Bodenerhebung 2, insbesondere der Filterfläche 20F, ein zusätzlicher Einfach- oder Doppelwendel 35 angeordnet, der, wie gestrichelt gezeigt, gegensinnig wie der Außenwendel 3 verläuft und ebenfalls an die Achse 13 angeschlossen ist. Auch dieser Wendel 35 kann hohl und mediengespeist sein.

In einer nicht dargestellten Sonderausführung ist der Innenwendel 35 mit einem gesonderten Antrieb, der bevorzugt in der Bodenerhebung 2 angeordnet ist, ausgestattet.

Bezugszeichenliste

1

Mischbehälter

10

Innenwandung/Doppelwandung

11

Außenwandung/Doppelwandung

12

Ringbodenbereich

12

F Filterring

13

Antriebsachse

14

Antriebsmotor

15

Mantelzulauf

16

Mantelrücklauf

17

Achsdurchführung

2

Bodenerhebung (Einstülpung)

20

Boden Doppelwandung

20

F Bodenwandung/Reaktionsraum (Filter) Doppelwandung

21

Bodenzulauf

22

Bodenablauf

23

Ringbodenzulauf

24

Ringbodenablauf

3

Mischwendel/Doppelwendel

30

Rührarme

31

Rührarme

32

Medienzulauf 32A-Anschluß

33

Medienrücklauf 33A-Anschluß

35

Innenwendel (Doppelinnenwendel)

40

Füllstutzen oben

40

S Seitenstutzen

41

Entleerungsstutzen

42

Entlüftungsstutzen

43

Abluftfilter
VN Füllstand
RR Reaktionsraum

Claims

1. Mischerprozessor mit einem rotationssymmetrischen Mischbehälter (1) mit einem Reaktionsraum (RR) mit mindestens einem Füllstutzen (40, 40S) und einem bodenseitigen Entleerungsstutzen (42) und mindestens einem über eine zentrale Achse (23) angetriebenen wandseitigen Mischwendel (3), dadurch gekennzeichnet, daß der Mischbehälter (1) in einem wendelumgebenen Bereich eine zentrale Bodenerhebung (2) enthält, die mindestens bis zu einem halben durchschnittlichen Füllstand (N) in den Reaktionsraum (RR) hineinreicht.

2. Mischerprozessor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bodenerhebung (2) mindestens bis an den durchschnittlichen Füllstand (N) reicht und sich etwa bis auf eine obere Höhe des Mischwendelendes erstreckt.

3. Mischerprozessor nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mischbehälterwandung (10) bodenseitig innen einen größeren Durchmesser als die Bodenerhebung (2) bodenseitig außen aufweist, so daß dazwischen ein Ringbodenbereich (12) ausgebildet ist.

4. Mischerprozessor nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bodenerhebung (2) nach oben verjüngt und endseitig abgeflacht ausgebildet ist.

5. Mischerprozessor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Bodenerhebung (2) ein Kegelstumpf ist.

6. Mischerprozessor nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischbehälterwandung (10) im wesentlichen zylindrisch oder nach oben verjüngt oder erweitert und ggf. mit einem oberen Dom ausgebildet ist.

7. Mischerprozessor nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischbehälterwandung (10, 11) eine Doppelwandung ist, die mit beabstandeten Mantelzulauf- und Mantelablaufstutzen (15, 16) zum Zwischenraum der Wandungen (10, 11) versehen ist.

8. Mischerprozessor nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringbodenbereich (12) doppelwandig ist und der Wandzwischenraum mit einem Ringbodenablauf (21) und ggf. einem Ringbodenzulauf (23) beabstandet zueinander versehen ist.

9. Mischerprozessor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Ringbodenbereich als ein Filterring (12F) ausgebildet ist.

10. Mischerprozessor nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bodenerhebung (2) als doppelter Boden (20F, 20) ausgebildet ist, und mit einem Bodenablauf (22) und ggf. einem dazu beabstandeten Bodenzulauf (21) versehen ist.

11. Mischerprozessor nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die reaktionsraumseitige Bodenwandung (20F) der Bodenerhebung (2) als ein Filter ausgebildet ist.

12. Mischerprozessor nach Anspruch 9 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Filterring (12F) und/oder die Filter- Bodenwandung (20F) aus Keramik oder Metall besteht.

13. Mischerprozessor nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenraum des doppelwandigen Ringbodenbereiches (12, 12F) und der Innenraum der doppelwandigen Bodenerhebung (20, 20F) miteinander verbunden sind und jeweils gemeinsam einen Ablauf und ggf. einen Zulauf (21, 22; 23, 24) aufweisen.

14. Mischerprozessor nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an der Achse (13) oder einer weiteren zentralen Achse mindestens eine Innenwendel (35) mit umgekehrtem Wendelsinn als die wandseitige Mischwendel (3) angeordnet ist.

15. Mischerprozessor nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Misch- oder Innenwendel (3, 35) als eine Hohlwendel ausgebildet ist und mit einem Medienzulauf- (32A) und einem Medienrücklaufanschluß (33A) versehen ist.

16. Mischerprozessor nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsachse(n) (13) deckenseitig und/oder obenseitig in der Bodenerhebung (2) mit einer druck- und vakuumdichten Achsdurchführung (17) gelagert ist/sind und jeweils von einem drehzahlsteuerbaren Motor (14) angetrieben ist/sind.

17. Mischerprozessor nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Reaktionsraum (RR) obenseitig über einen Entlüftungsstutzen (42) mit einem, ggf. beheizbaren, Abluftfilter (43) verbunden ist.

18. Mischerprozessor nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuläufe (15, 21, 23, 32A) über jeweils ein zugeordnetes Ventil und die Rückläufe (16, 22, 24, 33A) über jeweils ein weiteres zugeordnetes Ventil mit einem Heizmediumkreislauf, mit einem Kühlmediumkreislauf, mit Dampf, mit Vakuum, mit Druckluft und/oder mit einem Filtrat- oder Kondensatabzug verbunden sind.

19. Mischerprozessor nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils der Füllstutzen (40, 40S) und/oder der Entleerungsstutzen (41) mit je einem steuerbaren Mengendurchlaß verbunden ist, womit eine Füllstandsregelung oder -steuerung bei einem kontinuierlichen Reaktorbetrieb erfolgt.

20. Mischerprozessor nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Mischerbehälter (1) mit seiner Achse (13) vertikal oder geneigt angeordnet ist.

21. Mischerprozessor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Entleerungsstutzen (42) sich über die volle Breite des Ringbodenbereiches (12) erstreckt und am tiefsten Punkt des Reaktionsraumes (RR) angeordnet ist.

22. Mischerprozessor nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß sich mindestens einer der Mischwendel (3) bis nahe zum Ringbodenbereich (12) erstreckt.

23. Mischerprozessor nach einem der Ansprüche 3 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß die reaktionsraumseitige Oberfläche des Ringbereichs (12) und der Bodenerhebung (2) etwa doppelt so groß ist, wie eine Bodenfläche ohne die Erhebung wäre.