DE10100100A1 - Vorrichtung zum Mischen und Verfahren zur Messung der Homogenisierung - Google Patents

Vorrichtung zum Mischen und Verfahren zur Messung der Homogenisierung

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Mischen von mindestens zwei Stoffen wie z. B. Pulver und Flüssigkeiten oder mit Zusatzstoffen versehenem Gut oder zwei Fluida oder auch zur Homogenisierung von newtonischen und nicht-newtonischen Flüssigkeiten in einem Mischbehälter mit einem eingreifenden Rührwerk, das so gebaut ist, dass das Mischgut dem Behälter am unteren Ende entnommen wird und mittels einer Pumpe über eine Förderleitung durch den Rührer in den Vermischungsprozess zurückgefördert wird. Die Rückförderung des Mischgutes erfolgt axial durch den Rührer durch, so dass der Stoff oder Fluid aus den Außenkanten der mit Öffnungen ausgestatteten Rührerscheibe austritt. In diesem Konzept des Homogenisierungskreislaufs kann ebenfalls zur Messung des Homogenisierungsgrades und Komponentenreinheit ein Kondensator angeschlossen werden zur Messung der Dielektrizitätskonstante. Die instrumentelle Verwendung eines elektrischen Oszillators kann über die geeigneten Schaltungen die Ermittlung der effektiven Mischzeit im Mischbehälter ermöglichen.

Description

Nach dem Stand der Technik finden sich verschiedene Vorrichtungen zum Mischen mit diversen Rührerarten, wie Intermig, Propeller-, oder Scheiben-Rührer von mindestens zwei Stoffen in einem Mischbehälter (wie beispielsweise DE-A-196 39 695) vor.
Hierbei handelt es sich prinzipiell um einen Propeller-Rührerflüget mit einem Misch- Behälter, der nur eine begrenzte sich stets nach oben hin bewegende Mengenzahl an Mischgut effektiv vermischen kann, wobei viele anderen vom Prinzip ähnliche Mischvorrichtungen meistens mit einer geänderten Rührergeometrie verwendet werden, was jedoch nicht immer endgültig eine ökologische und wirtschaftliche Effizienz bedeuten muss.
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Mischen und zur Messung der Homogenisierung von mindestens zwei Stoffen wie z. B. Pulver und Flüssigkeiten oder mit Zusatzstoffen versehenem Gut oder zwei Fluida oder auch zur Homogenisierung der newtonschen und nicht-newtonschen Flüssigkeiten in einem Mischbehälter mit einem eingreifenden Rührwerk, das so gebaut ist, dass das teilweise homogenisierte bzw. vermischte Gut dem Behälter am besten am unterem Ende entnommen werden kann und mittels einer Pumpe (z. B. 2-Kammer-Pumpe) über eine Förderleitung durch den Rührer in den Vermischungsprozess zurückgefördert wird.
Die Rückförderung des Mischgutes erfolgt axial durch den Rührer durch, so dass der teilweise durchmischte bzw. homogenisierte Stoff oder Fluid an den Aussenkanten der mit mindestens einer Öffnung ausgestatteten Rührerscheibe austritt.
Der erfindungsmässige Vorteil ergibt sich hier aus der Verstärkung des Schergefälles des Mischgutes an den Rühreraussenkanten und der Herabsetzung der Viskosität während der Homogenisierung und z. B. während eines chemischen Reaktionsfortschritts wie bei den Polyreaktionen, spricht beispielweise Polymerisation. Hinzu kommt noch dadurch verursachte Verbesserung der Innenströmung im Mischbehälter, wobei auch der oft gehemmte vertikale Stofftransport effektiver gesteigert werden kann.
Darüber hinaus kann noch ein Zusatzstoff z. B. für eine gewünschte Reaktion zu einem späteren Zeitpunkt über die Förderleistungen mittels der Pumpe dem Mischgut hinzugefügt werden, wie z. B. wie bei der Dispergierung im Lackbereich oder Lebensmittelbereich.
Weitere Vorteile ergeben sich aus der Möglichkeit der Variation der Ausströmungsgeschwindigkeit oder, -drücke aus der Rührerscheibe, wobei auch das untere Teil der Scheibe für diesen Zweck genutzt werden könnte, obwohl jedoch die beste Effektivität an den Scheibenaussenkanten mit dem höchsten Schergefälle dort gewährleistet wird. Die Vorrichtung kann mit einem Wärmeaustauscher bei der Homogenisierung konzipiert sein, um die entstehende Wärme aus dem durch die erhöhe Viskosität gehemmten.
Wärmestaubereich aus dem Mischmedium abzuführen, da viele Stoffe und Fluida wärmeempfindlich sind und meistens sich die auch zu rasche Wärmeentwicklung für den Homogenisierungsprozess ungünstig auswirkt.
In diesem Konzept des Homogenisierungskreislaufs kann ebenfalls zur Messung des Homogenisierungsgrades oder auch der Reinheit der Komponenten mindestens ein Kondensator mit C = ε.A/d (z. B. Zylinderkondensator C = (2πεo1)/(1n(r1/r2))) angeschlossen werden. Zwecks der Messung der Dielektrizitätskonstante eines mit bekannter Kapazität versehenden Kondensators für dessen Betrieb erforderlicher Strom aus der Rückgewinnung der Wärme (z. B. mittels eines Wärmemotors) aus dem Wärmeaustauscher genutzt werden könnte.
Zur signifikanten Messung des Homogenisierungsgrades erfordert es prinzipiell einiger statistischer Vergleichmessungen, wobei die Standardabweichung der einzelnen Messreihen ein Maß an statistischer Homogenisierung liefert. Die Verwendung von mindestens einem Kondensator erlaubt eine repräsentative Messung anhand der Vergleichsmessungen und Eichungen mit Vergleichsmischungen und Vergleichssubstanzen für die Erfassung des Homogenisierungsgrades und der Reinheit des Mischgutes, aber auch der hinzufügenden Einzelnkomponenten, sowie des Fortschritts des Homogenisierungsprozesses. Die instrumentelle Verwendung eines elektrischen Oszillators könnte ebenfalls über die geeignete Schaltung unter der Einbeziehung der Kapazität C, Induktivität L und des Wirkwiderstandes R die Erfassung des Homogenisierungsprozesses mittels der diversen Funktionen eines Oszillographen mit seinen Stromstärke-Zeit-Diagrammen zur Ermittlung der effektiven Mischzeit im Mischbehälter ermöglichen.
Bezugszeichenliste
4
Mischbehälter
5
Rührwerk
6
Rührerscheibe
7
Austrittsöffnung
8
Drehmotor
9
Kondensator
10
Wärmeaustauscher

Claims (8)

1. Vorrichtung zum Mischen, Vermengen und Homogenisieren von mindestens zwei Stoffen z. B. von staub- oder pulver oder partikelförmigen auch mit einem Zusatzstoff ergänzten Gut und einer Flüssigkeit oder mindestens zwei fluider Stoffe oder zur Homogenisierung der newtonschen und nicht-newtonschen Flüssigkeiten in einem Mischbehälter, das mit einem Rührwerk so versehen ist, dass durch das zu mischende oder teilweise homogenisierte Gut in den Mischbehälter (4) zurückgefördert oder hinzugefügt wird.
Das Rührwerk (5) kennzeichnet sich dabei durch mindestens einen Förderungskanal und mindestens eine Austrittsöffnung (7) z. B. aus einer Aussenkante oder Unterkannte mit mindestens einer Rührerscheibe (6) oder einem Teil des Rührwerks (5) und mit mindestens einem Drehmotor (8) bestehend.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Pumpenförderungskreislauf an die Rührer-Behälter-Vorrichtung angeschlossen wird und mit mindestens einem Wärmeaustauscher (10) und mindestens einem Kondensator (9) und mindestens einem elektrischen Oszillator versehen ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verwendung des Kondensators zwecks der Messung der Dielektrizitätskonstante, der relativen Permittivität, der elektrischen Suszeptibilität, der Kapazität oder des Verschiebungsstroms, zur Erfassung des Homogenisierungsgrades oder des Reinheitsgrades des Mischvorganges und der zu mischenden Komponenten benutzt wird.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein elektrischer Schwingkreis oder elektrischer Oszillator zur Ermittlung der Stromstärke-Zeit- Diagramme und Funktionsdarstellungen eines Oszillographen für die Erfassung und zur Visualisierungskontrolle des Mischvorganges und der Homogenisierung verwendet wird.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schaltungsreihe die Einbeziehung eines Kondensatormikrophons zur akustischen Warnung und des Korrekturbedarfs im Misch- und Homogenisierungsprozess ermöglicht wird.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass in der Rührer-Behälter- Vorrichtung der Fortschritt einer chemischen Reaktion z. B. einer Polyreaktion wie Polymerisation durchgeführt und gemessen wird.
7. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Prüfung der Homogenisierung nach einem Kadex-Mischer bei 2 oder mehr Komponenten-Systeme wie z. B. Bindemittel und Härter durchgeführt wird.
8. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Zylinderkondensator zur Ermittlung der Ausrichtung der Dipole im elektrischen Feld mittels der elektrischen Polarisation P = (εr - 1)εoE verwendet wird.
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2440224A2 (fr) * 1978-10-11 1980-05-30 Carboxyque Francaise Procede de traitement d'un liquide par un gaz, notamment d'eaux residuaires par l'oxygene
US4747690A (en) * 1985-10-29 1988-05-31 Rheon Automatic Machinery Co., Ltd. Kneading apparatus for bread dough and the like and a method of controlling the quality thereof during kneading
DE3844174C2 (de) * 1988-12-29 1992-11-12 Fresenius Ag, 6380 Bad Homburg, De
DE19639695A1 (de) * 1995-09-26 1997-03-27 Amann Dietmar Vorrichtung für das Mischen von zumindest zwei Stoffen
DE19919859A1 (de) * 1999-04-30 2000-11-09 Guenter Slowik Verfahren und Vorrichtung zur Behandlung von in einem Behälter, insbesondere durch Misch- oder Rührvorgänge, in Rotation um die Behälterachse befindlichem Stoff oder Stoffgemisch
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