DE19531941C2

DE19531941C2 - Mischer für heterogene flüssige Produkte

Info

Publication number: DE19531941C2
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: 1999-06-24
Anticipated expiration: 2015-08-19
Also published as: BG99181A; BG61556B1; DE19531941A1

Description

Gebiet der Technik

Die Erfindung betrifft einen Mischer für ein heterogenes flüssiges Produkt nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Er findet bei der Durchführung von Massenaustauschprozessen in der Lebensmittel-, chemischen und pharmazeutischen Industrie Anwendung.

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 unterer Teil aus einem flachen zylindrischen Körper besteht, unter dem sich ein flacher konusförmiger Teil anschließt, dessen kleinerer Querschnitt nach unten zeigt.

Im Zentrum des Behälterbodens ist ein Ablaßhahn montiert. Über dem unteren konusförmigen Teil ist zentrisch zur verlängerten Achse des äußeren zylindrischen Behälters ein Einbau montiert, der in seinem unteren Teil als Ansaugtrichter geformt ist und dessen größere Öffnung nach unten gerichtet ist. In seinem Mittelteil ist der Einbau in der Art eines zylindrischen Körpers geformt. Der obere Teil des Einbaus ist als eine konusförmige Düse geformt, deren größerer Querschnitt nach oben gerichtet ist. Die Antriebswelle für den Propeller ist so gelagert, daß ihre Achse mit der verlängerten Achse des äußeren Behälters identisch ist. Die untere Lagerung der Antriebswelle bildet ein Gleitlager, das zentrisch von einem Diffusionsgitter, gebildet aus feststehenden Leitblechen, umgeben ist, wobei am unteren Ende der Antriebswelle der 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. Die gesamte äußere Oberfläche des äußeren zylindrischen Behälters ist von einer wärmeisolierenden Schicht umgeben.

Das obere Ende des äußeren zylindrischen Behälters ist durch einen Deckel abgeschlossen, in dem außermittige Öffnungen sowie eine verstärkte Begehungsluke ausgebildet sind. In der Mitte des Deckels befindet sich eine zentrale Öffnung, die das obere Ende der Antriebswelle umfaßt. Auf dem Deckel ist ein Tragrahmen befestigt, auf dem der Antriebsmotor montiert ist. Motor und oberes Ende der Antriebswelle sind über eine Keilriemenübersetzung gekoppelt.

Nachteil dieser Vorrichtung zur Extraktion ist in bezug auf die erbrachte Extraktions- und Homogenisierungsleistung der relativ hohe Energieverbrauch sowie die nicht erreichten optimal erzielbaren Extraktions- und Homogenisierungsergebnisse der behandelten Produkte.

Die Aufgabe der Erfinder bestand darin, bei der Mischung flüssiger bzw. fest-flüssiger Produkte in einem Mischer nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 die Extraktions- und Homogenisierungseffekte zu erhöhen, die Mischzeiten zu verringern und gleichzeitig den bisher erforderlichen Energieverbrauch zu senken.

Diese Aufgabe wurde dadurch gelöst, daß das Leitrohr in seinem mittleren Bereich im wesentlichen zylindrisch und in seinem oberen Bereich als konvergente Düse ausgebildet 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 eines ersten Ausführungsbeispiels

Abb. 2: Schnitt mit Teilansicht des Mischers eines zweiten Ausführungsbeispiels

Der Mischer für heterogene flüssige Produkte nach Abb. 1 besteht aus einem äußeren zylindrischen Behälter 1, dessen Höhe H größer als sein Durchmesser D ist und dessen Boden 2 als oberer Konus 3 geformt ist und in einen niedrigen zylindrischen Körper 4 übergeht, 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, der 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 ein 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 0,7-fachen 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.

Der Mischer für heterogene flüssige Produkte nach Abb. 2 besteht aus einem zylindrischen Gefäß 11, dessen Höhe H wesentlich höher ist als sein Durchmesser D, wobei das Gefäß von unten mit einem konischen oder elliptischen Boden 21 geschlossen ist, auf dem ein zentrales niedriges Halsstück mit Flansch 5 aufgebaut ist, auf dem über Bolzenverbindungen der untere Deckel 4 befestigt ist. Auf diesem Deckel ist der elektrische Antriebsmotor 2 über Ankerverbindungen 24 befestigt und auch die Lagerkapsel 25 sowie das Abflußrohr mit Ablaßhahn 3. Oben ist das zylindrische Gefäß mit einem Deckel 12 verschlossen, der ausgerüstet ist mit einer seitlichen, halsartigen Öffnung 13, mit einer Begehungsluke 14 und einem Einlaßstutzen 15 für die Flüssigkeit. 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.

Bei dem erfindungsgemäßen Mischer kann die Höhe H des zylindrischen Gefäßes auch gleich seinem Durchmesser D sein.

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 Ge misch wird über den Behälterboden 2 angesaugt und durch den Ansaugtrichter 11a und das Diffusionsgitter 17 erreicht es den Ausgang der Düse 13. Von dort tritt es eine Strahlfontaine bildend aus, die die umgebende Masse mit sich zieht, und die in der Art eines konischen Stromes die Oberfläche erreicht. Dort zerteilt sich der Strom und sinkt nach unten zum Boden 2, 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 den 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. Der Propeller 8 wird von der Antriebsvorrichtung, die unter dem Boden des Gefäßes angeordnet ist, angetrieben.

Claims

1. Mischer für ein heterogenes, flüssiges Produkt, mit einem im wesentlichen zylindrischen Behälter, mit einem Ablaßhahn an dem Boden des Behälters, mit einem Deckel als oberer Abschluß des Behälters, mit einem konzentrisch in dem Behälter angeordneten Leitrohr, dessen unterer Bereich als Ansaugtrichter ausgebildet ist, mit einem konzentrisch in dem Leitrohr angeordneten Propeller, der nach oben fördert, mit einer Antriebswelle für den Propeller, mit einem unterhalb bzw. oberhalb des Behälters angeordneten Antriebsmotor für die gelagerte Antriebswelle und mit mindestens zwei Leitblechen, die sich von der Lagerung radial bis zur Innenwandung des Leitrohres erstrecken, dadurch gekennzeichnet, daß das Leitrohr in seinem mittleren Bereich (12; 18) im wesentlichen zylindrisch und in seinem oberen Bereich (13; 16) als konvergente Düse ausgebildet ist.

2. Mischer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter in seinem unteren Bereich einen Doppelmantel zur Wärmeübertragung aufweist, dessen Höhe 0,2 bis 0,8 der Höhe des Behälters ist.

3. Mischer nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe H des Behälters größer oder gleich seinem Durchmesser D ist.

4. Mischer nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden als Konus oder gewölbt ausgebildet ist.

5. Mischer nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden aus einem unteren Konus (5), einem sich daran nach oben anschließenden flachen zylindrischen Körper (4) und einem sich daran nach oben anschließenden oberen Konus (3) gebildet ist (Abb. 1).