DE1181675B - Vorrichtung zum Mischen und gleichzeitigen Be- und Entgasen von Fluessigkeiten - Google Patents

Vorrichtung zum Mischen und gleichzeitigen Be- und Entgasen von Fluessigkeiten

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DE1181675B
DE1181675B DEK41079A DEK0041079A DE1181675B DE 1181675 B DE1181675 B DE 1181675B DE K41079 A DEK41079 A DE K41079A DE K0041079 A DEK0041079 A DE K0041079A DE 1181675 B DE1181675 B DE 1181675B
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mixer
suction
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liquid
pipe
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DEK41079A
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English (en)
Inventor
Hans Kotthoff
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01FMIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F27/00Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders
    • B01F27/80Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders with stirrers rotating about a substantially vertical axis
    • B01F27/91Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders with stirrers rotating about a substantially vertical axis with propellers
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01FMIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F27/00Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders
    • B01F27/05Stirrers
    • B01F27/11Stirrers characterised by the configuration of the stirrers
    • B01F27/15Stirrers with tubes for guiding the material

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Mixers Of The Rotary Stirring Type (AREA)

Description

  • Vorrichtung zum Mischen und gleichzeitigen Be- und Entgasen von Flüssigkeiten Es sind Kreiselmischer z.B. aus den deutschen Patentschriften 821 200 und 967436 bekannt, die zum Mischen von Flussigkeiten untereinander und von Flüssigkeiten mit Gasen verwendet werden, Die Vorrichtung nach der Erfindung enthält einen solchen Kreiselmischer. Sie dient zum Be- und Entgasen von Flüssigkeiten, d. h., einer Flüssigkeit wird ein Gas zugeführt, dieses Gas wird innig mit der Flüssigkeit gemischt und verläßt diese nach einer bestimmten Zeit, z. B. nachdem eine gewollte chemische Reaktion stattgefunden hat.
  • Eine Vorrichtung dieser Art ist bekannt aus einem Behälter, einem in den Behälter eingetauchten Kreiselmischer der genannten Art, der auch Schleuder-Kreiselmischer genannt wird, aus einem von unten an den Kreiselmischer herangeführten und an dessen Unterkante endenden Saugrohr und aus über und radial außerhalb des Kreiselmischers angeordneten Prallplatten, sowie mit zu dem Schleuderrad-Kreiselmischer führenden Lufteinlaßrohren.
  • Eine solche Vorrichtung erfüllt die ihr gestellte Aufgabe dann besonders vollkommen, wenn die Flüssigkeit und das Gas innig miteinander gemischt werden, auf einem langen Weg gemeinsam geführt werden und dabei nicht dem Einfluß der Atmosphäre ausgesetzt werden, die die gewünschte Reaktion nachteilig beeinflussen kann. Bei der bekannten Vorrichtung werden diese Aufgaben nur unzureichend gelöst. Die von dem Kreiselmischer weggeschleuderte Flüssigkeit kann nach oben und nach unten abwandern. Bei einer Abwanderung nach oben gerät sie sofort in die Oberflächenzone, an der sie mit der atmosphärischen Umgebungsluft in Berührung tritt.
  • Bei dieser Berührung mit der Atmosphäre kann diese einmal nachteilig auf die gewünschte Reaktion einwirken und zum anderen kann das in die Flüssigkeit eingemischte Gas frühzeitig entweichen, bevor die gewünschte Reaktion zur Gänze abgelaufen ist.
  • Im Unterschied hierzu durchläuft die von dem Schleuderrad-Kreiselmischer radial ausgeschleuderte Flüssigkeit bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung einen zwangsweise vorgeschriebenen Weg. Auf diesem langen Weg müssen die Flüssigkeit und das Gas, die durch das Schleuderrad miteinander vermischt worden sind, mIteinander in inniger Berührung verbleiben, so daß die gewollte chemische Reaktion in vollem Umfang und ohne äußere Beeinflussung stattfinden kann. Konstruktiv erreicht die Erfindung diese Wirkung dadurch, daß konzentrisch zu und radial außerhalb des Saugrohres ein Leitrohr von dessen unterem Ende bis über die Ebene des Kreiselmischers hinaus und an der über diesem angebrachten Prall- platte vorbei nach oben führt, Saugrohr und Leitrohr an ihren unteren Enden unter Bildung eines unten geschlossenen Doppelmantels ineinander übergehen und ein Rohr von der über dem Schleuderrad-Kreiselmischer angeordneten Prallplatte bis kurz übef den Boden dieses Doppelmantels führt.
  • In der Wirkungsweise liegt der Unterschied dieser Konstruktion gegenüber der Konstruktion der bekannten Vorrichtung somit darin, daß dem aus dem Schleuderrad-Kreiselmischer ~austretenden Gemisch zwangsweise ein gemeinsamer - langer Weg vorgegeschrieben wird.
  • Bekannt ist auch noch eine Vorrichtung zur Behandlung von- Gasen oder Dämpfen mit Flüssigkeiten, die ohne bewegte Teile arbeitet. Dieser Vorteil in der Konstruktion wird aber durch Nachteile in der Wirkungsweise aufgehoben. Die Höhe der in dem Behälter der Vorrichtung stehenden Flüssigkeit ist außerst niedrig. Innerhalb dieser kurzen Flüssigkeitshöhe ist die Oberflächenberührung zwischen Flüssigkeit und Gas nur sehr gering, so daß eine Begasung und eine Reaktion auch nur gering sein kann.
  • Bei einer anderen als Rührvorrichtung ausgebildeten bekannten Konstruktion ist als Mischelement eine Schnecke vorgesehen. Der Abstand zwischen den Gängen der Schnecke ist verhältnismäßig groß.
  • Somit können Gas und Flüssigkeit nur schwach miteinander vermischt werden. Eine feine Verteilung oder Zerstäubung, wie es ein Schleuderrad-Kreiselmischer ermöglicht, ist nicht vorhanden.
  • Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung führt das Lufteinlaßrohr durch den Boden des Behälters von unten an die Mündung des Doppelmantels. Als weitere Möglichkeit für die Einleitung der Luft sieht die Erfindung vor, daß ein Lufteinlaßrohr in den Behälter eingeführt ist und in dem Saugrohr unter dem Schleuderrad-Kreiselmischer mündet. In beiden Fällen wird die Luft bzw. das Gas unmittelbar in die bereits durch den Kreiselmischer beschleunigte Flüssigkeitsströmugg gegeben.
  • Dadurch wird ein gewisser Sog ausgeübt und ein Kontakt mit der Atmosphäre vermieden. Bei der bekannten Vorrichtung werden diese Vorteile nicht erreicht.
  • Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung sind auf dem Umfang des Saugrohres verteilt zwischen Saugpropeller und Kreiselmischer nach innen ragende Prallbleche angeordnet. Diese Prallbleche sichern eine stetige Durchmischung auch bei zu starker Gaseinleitung. Dies wird im folgenden noch im einzelnen erläutert.
  • Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist der Behälter unterhalb des Kreiselmischers geteilt, wobei der untere Teil das doppelwandige Saug-und Leitrohr mit verhältnismäßig geringem Abstand radial umgibt und der obere Teil sich zuerst konisch erweitert und dann in eine Tonne ausläuft, auf die der Deckel aufgesetzt wird.
  • Die Zeichnung zeigt im Längsschnitt die Vorrichtung in einer Ausführung. Die Pfeile geben die Richtung der Flüssigkeit und des zugeführten Gases an.
  • Der Schleuderrad-Kreiselmischer 1 wird über die Welle 2 von dem Motor 3 angetrieben. Die radial außerhalb der Welle 2 sichtbaren Stangen dienen zur Lagerung des Kreiselanischers. Das Leitrohr 4 ist von unten an den Kreiselmischer 1 herangeführt und über diesen nach innen abgebogen und dicht an die obere Abschlußplatte des Kreiselmischers angeschlossen. Das Leitrohr 4 sitzt in dem doppelwandigen Rohr, dessen Innenwand, das Saugrohr, mit 5 und dessen Außenwand mit 6 bezeichnet ist.
  • Der Behälter besteht aus dem unteren rohrförmigen Teil 7 und dem oberen rohrförmigen Teil 8, das mit dem Deckel 9 verschlossen ist. In den Boden des Rohres 7 mündet das Rohr 10, und durch den Deckel ist in den Raum unterhalb des Kreiselmischers 1 das Rohr 11 eingeführt.
  • An einer Verlängerung 12 der Welle 2 ist der Saugpropeller 13 befestigt. Über diesem sind an der Innenwand 5 die Prallbleche 14 angeordnet.
  • Zum Erläutern der Wirkungsweise der Vorrichtung sei angenommen, daß der Behälter bis zu der gestrichelten Linie A mit Flüssigkeit gefüllt sei. Das Rohr 10 ist natürlich verschlossen oder das in ihn befindliche Gas steht unter einem solchen Druck, daß die Flüssigkeit nicht über das Rohr ausfließen kann.
  • Der Motor 3 wird angestellt, und der Propeller 13 hebt die Flüssigkeit bis auf die Höhe des Kreiselmischers 1, der diese erfaßt und nach außen schleudert, wo sie zwischen dem Saugrohr 5 und dem Leitrohr 4 nach unten strömt. Das über das Rohr 10 oder das Rohr 11 zugeführte Gas wird dabei mit der Flüssigkeit vermischt. Am unteren Ende des doppelwandigen Saugrohres 5 wird die Flüssigkeit umgelenkt und strömt dann in Richtung der Pfeile zwischen dem Leitrohr 4 und der Wand 6 über die Ebene des Kreiselmischers 1 nach oben, bis sie schließlich über das obere Ende der Wand 6 in Form eines Wasserfalles nach außen strömt und herunterfällt. Die Flüssigkeit löst sich hierbei in einzelne Tröpfchen und feine Wasseradern auf. Die Oberfläche wird vergrößert und das in der Flüssigkeit gebundene Gas wird freigegeben und tritt aus dieser aus. Die Flüssigkeit läuft in dem Rohr 7 nach unten, wird am Boden nach innen umgelenkt, strömt dann wieder durch das Saugrohr 5 nach oben und der Vorgang beginnt von neuem.
  • Während der Be- und Entgasung hat sich das Volumen der Flüssigkeit durch das Zuführen des Gases erhöht und der Flüssigkeitsspiegel liegt etwa in Höhe der eingezeichneten Linie B. Von einem glatten FlüssigkeitsspiegelB kann jedoch nicht gesprochen werden, da sich die Flüssigkeit in dieser Ebene in ständiger Wallung befindet.
  • Der Umlauf und die mehrfache Umlenkung der Flüssigkeitsströmung erfordert eine gewisse Kraft.
  • Da diese von dem Kreiselmischer 1 nicht allein aufgebracht werden kann, wird das Fördern der Flüssigkeit zum Teil durch den Propellerl3 übernommen.
  • Der Propeller 13 dient weiter dazu, die Flüssigkeit zu Beginn des Vorganges in den Bereich des Kreiselmischers 1 zu heben. Hierdurch entsteht ein Spielraqm in der Einfiillhöhe der Flüssigkeit, und es ist nicht erforderlich, darauf zu achten, daß die Flüssigkeit genau bis zur Höhe des Kreiselmischers 1 eingefüllt wird. Eine weitere Aufgabe des Propellers 13 besteht darin, in dem Raum unterhalb des Kråselmischers einen gewissen Druck zu erzeugen, um möglichst viel Gas einzudrücken, wodurch dessen Mischwirkung erhöht wird.
  • Wird durch das Rohr 11 zu viel Gas eingeführt, so drückt dieses die Flüssigkeit unter dem Kreisel mischer 1 nach unten, und die Mischung wird unterbrochen. Im einzelnen geht dies so vor sich, daß sich eine Trombe aus einem Gas-Flüssigkeits-Geisch unter dem Kreiselmischer 1 bildet und mit einer Tangentialgeschwindigkeit unter diesem umlJnlt, aber nicht mehr von diesem erfaßt wird. Um dies zu verhindern, wird durch die Prallbleche 14 die Trombe zerschlagen und deren Kreisbewegung aufgelöst. Die Flüssigkeit strömt dann wieder axial zu dem Kreiselmischer nach oben.
  • Die Vorrichtung kann sowohl im unterbrochenen Betrieb, bei dem jedesmal eine Füllung verarbeitet wird, wie auch im stetigen Betrieb unter stäliniger Zuführung und Abführung von Flüssigkeit verwen det werden.
  • Durch das Rohr 10 kann statt eines Gases selbstverständlich auch eine zu vermischende Flüssigkeit zugeführt werden.
  • Wird mit der Vermischung von Flüssigkeit und Gas eine schemische Reaktion bezweckt, so beginnt diese in dem Augenbliek der Vermischung in dem Kreiselmischer 1 und endet in dem Augenblick, bis die Flüssigkeit über die Oberkante der Wand 6 nach unten strömt. Je nach der gewünschten Verweilzeit des Gases in der Flüssigkeit kann die Anzahl der Leitrohre vermehrt und/oder verlängert werden.

Claims (5)

  1. Patentansprüche: 1. Vorrichtung zum Mischen und gleichzeitigen Be- und Entgasen von Flüssigkeiten aus einem Behälter, einem in den Behälter eingetauchten Schleuderrad-Kreiselmischer, einem von unten an den Kreiselmischer herangeführten und an dessen Unterkante endenden Saugrohr und aus über und radial außerhalb des Kreiselmischers angeordneten Prallplatten, sowie mit zu dem Schleuderrad-Kreiselmischer führenden Lufteinlaßrohren, dadurch gekennzeichnet, daß konzentrisch zu und radial außerhalb des Saugrohres (5) ein Leitrohr (6) von dessen unterem Ende bis über die Ebene des Kreiselmischers (1) hinaus und an der über diesem angebrachten Prallplatte vorbei nach oben führt, Saugrohr (5) und Leitrohr (6) an ihren unteren Enden unter Bildung eines unten geschlossenen Doppelmantels ineinander übergehen und ein Rohr (4) von der über dem Schleuderrad-Kreiselmischer (1) angeordneten Prallplatte bis kurz über den Boden dieses Doppelmantels führt.
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Lufteinlaßrohr (10) durch den Boden des Behälters (7, 8) von unten an die Mündung des Doppelmantels führt.
  3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Lufteinlaßrohr (11) in den Behälter (7, 8) eingeführt ist und in dem Saugrohr (5) unter dem Schleuderrad-Kreiselmischer (1) mündet.
  4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Umfang des Saugrohres (5) verteilt zwischen Saugpropeller (13) und Kreiselmischer (1) nach innen ragende Prallbleche (14) angebracht sind.
  5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (7, 8) unterhalb des Kreiselmischers (1) geteilt ist, der untere Teil (7) das doppelwandige Saug- und Leitrohr (5, 6) mit verhältnismäßig geringem Abstand radial umgibt und sich der obere Teil (8) zuerst konisch erweitert und dann in eine Tonne ausläuft.
    In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 489 931, 579141, 920 844.
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