DE19531941A1

DE19531941A1 - Mischer für heterogene flüssige Produkte

Info

Publication number: DE19531941A1
Application number: DE19531941A
Authority: DE
Inventors: Karl Prof Dr Heilscher; Christo Prof Dr Kratschanow; Kiril Dr Ing Marew
Original assignee: HEILSCHER KARL PROF DR SC
Current assignee: HEILSCHER KARL PROF DR SC
Priority date: 1994-11-15
Filing date: 1995-08-18
Publication date: 1996-05-30
Anticipated expiration: 2015-08-19
Also published as: DE19531941C2; BG99181A; BG61556B1

Description

Gebiet der Technik

Die Erfindung betrifft einen Mischer für heterogene flüssige Produkte, der bei der Durchführung von Massenaustauschprozessen in der Lebensmittel-, chemischen und pharmazeutischen Industrie Anwendung findet.

Bisheriger Stand der Technik

Bekannt ist eine Vorrichtung zur Extraktion von Obst- und Gemüsepreßtrestern und anderen pflanzlichen Rohstoffen, die aus einem äußeren zylindrischen Behälter besteht, dessen Durchmesser D im Verhältnis zu seiner Höhe H wie 2 : 3 ist und dessen Boden ein flacher zylindrischer Körper ist, unter dem sich ein konusförmiger Teil anschließt, dessen kleinerer Querschnitt nach unten gedreht ist.

Im Zentrum des Behälterbodens ist ein Ablaßhahn montiert. Über dem unteren Konus ist auf der verlängerten Achse des äußeren zylindrischen Behälters ein Einbau montiert, der in seinem unteren Teil als Ansaugtrichter geformt ist, dessen große Öffnung nach unten gerichtet ist. In seinem Mittelteil ist der Einbau in der Art eines zylindrischen Körpers geformt. Das obere Ende des Einbaues ist als eine konusförmige Düse geformt, deren großer Querschnitt nach oben gerichtet ist. Auf der verlängerten Achse befindet sich die Antriebswelle, gelagert in einem Gleitlager, das zentrisch von einem Diffusionsgitter, gebildet aus feststehenden Leitblechen, umgeben, wobei am unteren Ende der Antriebswelle ein Propeller montiert ist. Konzentrisch zu dem äußeren zylindrischen Behälter befindet sich ein innerer zylindrischer Behälter, wobei zwischen der äußeren Oberfläche des inneren Behälters und der inneren Oberfläche des äußeren Behälters eine Wärmeaustauschkammer gebildet wird und die gesamte äußere Oberfläche des äußeren zylindrischen Behälters von einer wärmeisolierenden Schicht umgeben ist.

Auf dem oberen Ende des äußeren zylindrischen Behälters ist ein Deckel angebracht, in dem seitliche Öffnungen sowie eine verstärkte Begehungsluke gebildet sind. In der Mitte des Deckels befindet sich eine zentrale Öffnung, umfassend das obere Ende der Antriebswelle. Auf dem Deckel ist ein Tragrahmen befestigt, auf dem ein Antriebsmotor montiert ist, der über eine Keilriemenübersetzung mit dem oberen Ende der Antriebswelle gekoppelt ist.

Gegenstand der Technik

Ein Mischer für heterogene flüssige Produkte, einschließend einen äußeren zylindrischen Behälter mit der Höhe H größer als sein Durchmesser D, in dem konzentrisch ein innerer zylindrischer Behälter angeordnet ist. Zwischen der äußeren Oberfläche des inneren Behälters und der inneren Oberfläche des äußeren Behälters wird eine Wärmeaustauschkammer gebildet. Die gesamte äußere Oberfläche des äußeren Behälters ist mit einer Wärmedämmschicht umgeben und der Boden des äußeren Behälters hat die Form eines flachen zylindrischen Körpers, übergehend in einen flachen Konus.

Im Behälterboden ist ein Ablaßhahn montiert. Gegenüber dem Ablaßhahn ist im Inneren des Behälters ein Einbau montiert, dessen unteres Ende ein Ansaugtrichter ist mit der Form eines Konus übergehend in einen zylindrischen Körper, der an seinem oberen Ende mit einer konvergenten Düse endet. Auf der verlängerten Achse befindet sich die Antriebswelle, mit einem unten gelagerten Ende, konzentrisch von einem Diffusionsgitter umgeben, gebildet aus unbeweglichen Leitblechen. Am unteren Ende der Antriebswelle ist ein Propeller montiert. Auf dem oberen Ende des äußeren zylindrischen Behälters ist der Behälterdeckel mit einer Begehungsluke montiert. In der Mitte des Deckels ist eine zentrale Öffnung ausgebildet, konzentrisch umfassend das obere Ende der Antriebswelle. Auf dem Deckel ist ein Tragrahmen befestigt, auf dem der Antriebsmotor montiert ist, der durch eine Übersetzung mit dem oberen Ende der Antriebswelle verbunden ist. Erfindungsgemäß geht der niedrige zylindrische Körper an seinem oberen Teil in einen oberen Konus über. In dem niedrigen Konus ist ein Einbau befestigt, wobei die kleineren Öffnungen des Ansaugtrichters und der konvergenten Düse einheitlich in Richtung auf den Deckel ausgerichtet sind. Das Diffusionsgitter besteht mindestens aus zwei unbeweglichen Leitblechen. Die Höhe des inneren zylindrischen Behälters beträgt das 0,2- bis 0,8fache der Höhe des äußeren zylindrischen Behälters. An beiden Enden der Wärmeaustauschkammer sind Anschlußstutzen angebracht. Der Gegenstand der Technik drückt sich auch in einer anderen Variante aus, bei der die Höhe H des äußeren zylindrischen Behälters gleich dessen Durchmesser D ist. Die Vorteile der Erfindung drücken sich darin aus, daß der Mischer einen geringeren Verbrauch an Energie und eine erhöhte Ausbeute an extrahierten Stoffen aufweist, indem gleichzeitig die Homogenisierung von Vielkomponentensystemen beschleunigt wird, weil die kleine Öffnung der als Konus geformten Düse die vertikale Strömung der sich mischenden Produkte konzentriert und beschleunigt, da sich der hydrodynamische Impuls insgesamt als kinetische Energie auf die ausströmende fluide Masse überträgt, wirkend als eingetauchter turbulenter Strahl.

Beschreibung der beiliegenden Abbildungen

Abb. 1 - Schnitt mit Teilansicht des Mischers des ersten Ausführungsbeispiels.

Abb. 2 - Schnitt mit Teilansicht des Mischers des zweiten Ausführungsbeispiels.

Ausführungsbeispiele Erstes Beispiel

Der Mischer für heterogene flüssige Produkte besteht aus: einen äußeren zylindrischen Behälter 1, dessen Höhe H größer als sein Durchmesser D ist, dessen Boden 2 ist geformt als oberer Konus 3 übergehend in einen niedrigen zylindrischen Körper 4 unter dem ein unterer Konus 5 gebildet ist. Die größeren Öffnungen des oberen Konus 3 und des unteren Konus 5 sind nach oben in den zylindrischen Behälter 1 gerichtet. In der Mitte des Behälterbodens 2 ist der Ablaßhahn 6 montiert. Auf den oberen Konus 3 ist auf horizontalen Auflagen 7 mittels Bolzenverbindung 8 und geneigten Streben 9 ein Einbau 10 befestigt. Das untere Ende des Einbaus 10 stellt einen Ansaugtrichter 11 in der Form eines Konus dar, der in einen zylindrischen Körper 12 übergeht, an seinem oberen Ende mit einer konvergenten Düse 13 in Form eines Konus abschließt. Die kleineren Öffnungen des Ansaugtrichters 11 und der konvergenten Düse 13 sind nach oben gerichtet. Auf der verlängerten Achse 14 des Einbaus 10 befindet sich die Antriebswelle 15. Das untere Ende der Antriebswelle 15 lagert in einem Gleitlager 16, konzentrisch von dem unbeweglichen Diffusionsgitter 17 umgeben, gebildet aus 4 senkrechten Leitblechen 18. Unterhalb des Gleitlagers 16 ist an dem unteren Ende der Antriebswelle 15 der Propeller 19 starr befestigt. Konzentrisch innerhalb des äußeren zylindrischen Behälters 1 auf dem oberen Konus 3 ist der innere zylindrische Behälter 20 eingebaut, mit einer bis zur 0,7fachen Höhe des äußeren Behälters 1. Zwischen der äußeren Oberfläche des inneren Behälters 20 und der inneren Oberfläche des äußeren Behälters 1 wird eine Wärmeaustauschkammer 21 gebildet, die an ihren beiden Enden die Anschlußstutzen 22 hat. Die gesamte Oberfläche des äußeren zylindrischen Behälters 1 ist mit einer Wärmedämmschicht 23 umwickelt. Auf dem oberen Ende des äußeren zylindrischen Behälters 1 ist der Deckel 24 mit einer seitlichen Öffnung 25 und einer Begehungsluke 26 aufgeschweißt. In der Mitte des Deckels 24 befindet sich die zentrale Öffnung 27, die das obere Ende der Antriebswelle 15 umschließt. Auf dem Deckel 24 des zylindrischen Behälters 1 ist der Tragrahmen 28 befestigt, auf dem der Motor 29 montiert ist, der über einen mit der Schutzhaube 31 abgedeckten Keilriemenantrieb 30 mit der Übertragungswelle 32 verbunden ist, befestigt in der Lagerkapsel 33 und über Muffe 34 verbunden mit der Antriebswelle 15. Das untere Ende des äußeren zylindrischen Behälters 1 ist auf Tragfüßen 35 und schrägen Verstrebungen 36 montiert.

Zweites Beispiel

Der Mischer für heterogene flüssige Produkte besteht aus: zylindrischem Gefäß 11, dessen Höhe H wesentlich höher ist, als sein Durchmesser D, wobei das Gefäß von unten geschlossen ist mit konischem oder elliptischem Boden 21 auf dem aufgebaut ist ein zentrales niedriges Halsstück mit Flansch 5, auf dem über Bolzenverbindungen der untere Deckel 4 befestigt ist. Auf diesem Deckel ist der elektrische Antriebsmotor 2 befestigt über Ankerverbindungen 24 und auch die Lagerkapsel 25 sowie das Abflußrohr mit Ablaßhahn 3. Oben ist das zylindrische Gefäß geschlossen mit Deckel 12, der ausgerüstet ist mit einer seitlichen, halsartigen Öffnung 13, mit einer Begehungsluke 14 und Einlaßstutzen für Flüssigkeit 15. Über der Innenseite des Gefäßbodens und zentrisch auf der Achse liegt der Einbau 18, bestehend aus Ansaugtrichter 7 von unten, zylindrischem Körper 17 in der Mitte und einer konvergenten Düse 16 von oben. Der Einbau ist mit dem boden über geneigte Stützen 20, Bolzenverbindungen 23 und horizontalen Stützen 22 verbunden. Im zylindrischen Körper ist das Diffusionsgitter 19 montiert, zusammengesetzt aus radial angeordneten unbeweglichen Leitblechen 9 und zentralem Gleitlager. In ihm ist das obere Ende der vertikalen Antriebswelle 10 gelagert, auf dem der Propeller 8 unterhalb des Gitters befestigt ist, in dem die Welle nach unten durch Simmeringabdichtungen der Lagerkapsel verläuft und direkt oder durch Übersetzung verbunden ist mit dem Elektroantriebsmotor. Am unteren Ende des zylindrischen Gefäßes sind tragende Füße 1 montiert, verstärkt durch Stützbleche 6.

Die Erfindung wird auch noch durch ein weiteres Beispiel beschrieben, bei dem die Höhe H des zylindrischen Gefäßes gleich seinem Durchmesser D ist.

Anwendung der Erfindung

Der Mischer für heterogene flüssige Produkte arbeitet entsprechend dem Ausführungsbeispiel Abb. 1 auf folgende Weise: Durch die seitliche Öffnung 25 des Deckels 24 füllt man die zu vermischenden Produkte entsprechend eines vorher festgelegten Verhältnisses ein. Die Begehungsluke 26 wird geschlossen und der Antriebsmotor 29 eingeschaltet. Über die Antriebswelle 15 wird die Drehbewegung auf den Propeller 19 übertragen. Das Gemisch wird über den Behälterboden 2 angesaugt und durch den Ansaugtrichter 11, das Diffusionsgitter 17 erreicht es den Ausgang der Düse 13. Von dort tritt es, eine Strahlfontäne bildend, aus, die die umgebende Masse mitzieht, sie turbulisiert in der Art eines konischen Stromes die Oberfläche erreicht. Dort zerteilt sich der Strom sinkt nach unten zum Boden 2 sich rücklaufend formierend zu fingerartigem Fluß, wonach er erneut vom Ansaugtrichter 11 angesaugt und den Einbau 10 durchläuft. Der Prozeß wird mehrfach zum Homogenisieren der Masse wiederholt. Der Motor 29 wird ausgeschaltet, womit das Drehen des Propellers 19 beendet wird. Der Ablaßhahn 6 wird geöffnet und das homogenisierte Gemisch läuft durch ihn aus.

Wenn eine Kühlung oder Erwärmung der zu mischenden Produkte erforderlich ist, wird über die Anschlußstutzen 22 der Wärmeaustauschkammer 21 Wasser oder Dampf zugeführt.

Die Wirkungsweise des Mischers für das Ausführungsbeispiel Abb. 2 ist analog, weil die charakteristischen Arbeitsbedingungen des Mischers die gleichen sind und nur der Antrieb des Propellers 8 realisiert wird von der Welle 10 verbunden mit der Antriebsvorrichtung gelegen unter dem Boden des Gefäßes.

Bezugszeichenliste

Abb. 1

1 äußerer zylindrischer Behälter
2 Boden
3 oberer Konus
4 flacher zylindrischer Körper
5 unterer Konus
6 Ablaßhahn
7 horizontale Auflagen
8 Bolzenverbindung
9 geneigte Streben
10 Einbau
11 Ansaugtrichter
12 zylindrischer Körper
13 konvergente Düse
14 verlängerte Achse
15 Antriebswelle
16 Gleitlager
17 Diffusionsgitter
18 feststehende Leitbleche
19 Propeller
20 innerer zylindrischer Behälter
21 Wärmeaustauschkammer
22 Anschlußstutzen
23 wärmedämmende Schicht
24 Deckel
25 seitliche Öffnung
26 Begehungsluke
27 zentrale Öffnung
28 Tragrahmen
29 Antriebsmotor
30 Keilriemenübertragung
31 Schutzhaube
32 Kupplungswelle
33 Lagerkörper
34 Kupplung
35 Tragfüße
36 schräge Verstrebungen

Abb. 2

1 tragende Füße
2 Elektroantriebsmotor
3 Ablaßrohr mit Hahn
4 unterer Deckel
5 Flansch
6 Stützbleche
7 Ansaugtrichter
8 Propeller
9 Leitbleche, unbeweglich
10 Antriebswelle
11 zylindrisches Gefäß
12 oberer Deckel
13 seitliche Flanschöffnung
14 Begehungsluke
15 Anschlußstutzen
16 konvergente Düse
17 zylindrischer Körper
18 Einbau
19 Diffusionsgitter
20 geneigte Stützen
21 Boden
22 horizontale Stützen
23 Bolzenverbindung
24 Ankerverbindung
25 Lagerkapsel

Claims

1. Mischer für heterogene flüssige Produkte, bestehend aus einem äußeren zylindrischen Behälter, dessen Höhe H größer ist als sein Durchmesser D, in dem konzentrisch ein innerer zylindrischer Behälter angeordnet ist, wobei sich zwischen der äußeren Oberfläche des inneren Behälters und der inneren Oberfläche des äußeren Behälters ein Hohlraum für den Wärmeaustausch befindet und die ganze Oberfläche des äußeren zylindrischen Behälters von einer wärmedämmenden Schicht umgeben ist und der Boden des äußeren Behältes in der Art eines niedrigen zylindrischen Körpers geformt ist, der in einen unteren Konus übergeht, wobei am Boden ein Ablaßhahn montiert ist und ihm gegenüberliegend ist im inneren Behälter ein Einbau montiert, dessen unteres Ende einen Ansaugtrichter darstellt, in Form eines Konus übergehend in einen zylindrischen Körper, der an seinem oberen Ende mit einer konvergenten Düse abschließt, wobei in der verlängerten Achse des Einbaus sich die Antriebswelle mit einem unteren gelagerten Ende befindet, konzentrisch von einem aus feststehenden Leitblechen geformten Diffusionsgitter umgeben, wobei am unteren Ende der Antriebswelle ein Propeller montiert ist und am oberen Ende des äußeren zylindrischen Behälters ein verstärkter Deckel mit Begehungsöffnung ist, wobei sich im Zentrum des Deckels eine zentrale Öffnung befindet, konzentrisch das obere Ende der Antriebswelle umschließend und auf dem Deckel ein Tragrahmen befestigt ist, auf dem der Antriebsmotor montiert ist, der über eine Übertragung mit dem oberen Ende der Antriebswelle verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der untere zylindrische Körper (4) in seinem Oberteil übergeht in einen oberen Konus (3) und in ihm eingebaut ist ein Einbau (10), in dem die kleinen Öffnungen des Ansaugtrichters (11) und der konvergenten Düse (13) einheitlich in Richtung auf den Deckel (24) ausgerichtet, wobei das Diffusionsgitter (17) mindestens zwei unbewegliche Leitbleche (18) enthält und die Höhe des inneren zylindrischen Behälters (20) zwischen 0,2 bis 0,8 der Höhe des äußeren Behälters (1) beträgt und an beiden Enden der Wärmeaustauschkammer (21) Verbindungsstutzen angebracht sind.

2. Mischer für heterogene flüssige Produkte gemäß Anspruch 2, entsprechend Ausführungsbeispiel Abb. 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Propeller (8) auf der Antriebswelle (10) montiert ist, die mit ihrem oberen Ende im Diffusionsgitter (19) gelagert ist und mit ihrem unteren Teil in der Lagerkapsel (25) gelagert, letztere im unteren Deckel (4) befestigt und das Ende der Welle direkt oder durch eine Übertragung mit dem Antriebsmotor (2) verbunden ist, der auch im Deckel des Bodens (21) montiert ist.

3. Mischer für heterogene flüssige Produkte entsprechend Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe H des zylindrischen Gefäßes gleich dem Durchmesser D ist.