DE2035485C3

DE2035485C3 - Device for dissolving and mixing

Info

Publication number: DE2035485C3
Application number: DE19702035485
Authority: DE
Inventors: Roland Dr. 7000 Stuttgart Karg
Original assignee: Ystral GmbH Maschinenbau und Processtechnik
Current assignee: Ystral GmbH Maschinenbau und Processtechnik
Filing date: 1970-07-17
Publication date: 1977-01-13

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Lösen und Mischen pulverförmiger, stark und schnell quellfähigsr Substanzen in flüssigen und hochviskosen Medien, bei der mit Hilfe eines von einem Leitring umgebenen Flügelrades als Pumpelement ein Unterdruckbereich im flüssigen Medium erzeugt wird, in den eine Zuführleitung mit einer Einlaufvorrichtung an dem vom Flügelrad abgewandten Ende für die spezifisch leichteren Substanzen mündetThe invention relates to a device for dissolving and mixing powdery, strong and rapidly swellable Substances in liquid and highly viscous media, with the help of a ring surrounded by a guide Impeller as a pumping element, a negative pressure area is generated in the liquid medium, into which a supply line with an inlet device at the end facing away from the impeller for the specifically lighter ones Substances flows

Vorrichtungen ähnlicher Art sind bekannt. Sie sind beispielsweise mit einem angetriebenen, von einem Leitring umgebenen Flügelrad versehen, aas eine Zwangspassage für die Medien erzeugt und zum Homogenisieren, Emulgieren, Dispergieren u. dgl. von Flüssigkeiten verschiedener Viskosität, aber auch von Flüssigkeiten mit Trockenmasse eingesetzt werden kann. Als nachteilig bei diesen bekannten Einrichtungen hat es sich erwiesen, daß sich pulverige Substanzen mit geringer Wichte, wie z. B. Ruß, Milch- oder Kakaopulver, nicht oder nur sehr schwer in eine flüssige Komponente einarbeiten lassen, es sei denn, das Mischgerät wird so hoch plaziert, daß das Pumpelement einen strudelartigen Lufttrichter ansaugt, mit dem das Pulver nach unten in den Mischkopf gerissen wird. Der Nachteil eines solchen Mischvorganges besteht aber darin, daß Luft mit in den Mischkopf eingesogen und fein in dem Mischgut verteilt wird, was in vielen Fällen unerwünscht ist. Die pulverigen Substanzen neigen bei dieser Art des Misch Vorganges auch sehr leicht zur Klumpenbildung, so daß eine gleichmäßige Verteilung nicht erreicht werden kann.Devices of a similar type are known. For example, you are powered by one, one by one Guide ring surrounded impeller provided, aas generated a forced passage for the media and to Homogenizing, emulsifying, dispersing and the like of liquids of different viscosity, but also of Liquids with dry matter can be used. As a disadvantage of these known devices it has been shown that powdery substances with low specific gravity, such as. B. soot, milk or cocoa powder, not or very difficult to incorporate into a liquid component, unless that Mixing device is placed so high that the pumping element sucks in a vortex-like air funnel with which the Powder is torn down into the mixing head. However, there is the disadvantage of such a mixing process in that air is sucked into the mixing head and finely distributed in the mix, which in many cases is undesirable. The powdery substances tend to very easily in this type of mixing process Lump formation so that even distribution cannot be achieved.

Ils ist darüber hinaus bei einer Reihe pulverförmiger Substanzen überhaupt nicht möglich, sie mit den bekannten Methoden und Vorrichtungen in flüssige Medien einwandfrei einzumischen. Das ist insbesondere bei stark hygroskopischen und stark bzw. schnell quellenden Pulversubstanzen der Fall, die bei Berührung 6$ mit Feuchtigkeit in ganz kurzer Zeit aufquellen und bei den bekannten Mischeinrichtungen zu einem Verkleben und Zuwachsen der Zuführwege für das Pulver führen würden. Es ist beispielsweise bekannt daß die sogenannten Stammverdickungen für Textilfaden aus Pulvern dieser Art gewonnen werden. Es ist mit den bisher bekannten Mischmethoden nur sehr schwer möglich, im Chargenbetrieb Stammverdickungen ohne Klumpenbildung herzustellen, die auch exakt gleiche physikalische Eigenschaften untereinander aufweisen. Da es bei der Färbung von Textilien aber darauf ankommt, Klumpenbildung zu vermeiden und keine Abweichungen der Eigenschaften der Stammverdickungen zu erhalten, weil das Textilgut sonst nicht gleichmäßig gefärbt werden kann, ist die Aufbereitung dieser pulverförmigen Substanzen bisher mit einem sehr großen Aufwand verbunden und kann nur von geschultem Personal durchgeführt werden.Ils is also not possible at all with a number of powdery substances with the known methods and devices to mix properly in liquid media. That is particular This is the case with strongly hygroscopic and strongly or rapidly swelling powder substances, which are $ 6 when touched swell with moisture in a very short time and to sticking with the known mixing devices and the powder feed paths would become blocked. For example, it is known that the so-called stem thickenings for textile thread are obtained from powders of this type. It is with the Mixing methods known up to now only possible with great difficulty, in batch operation stem thickening without To produce clumps that also have exactly the same physical properties as one another. When dyeing textiles, however, it is important to avoid lump formation and not to avoid any To obtain deviations in the properties of the trunk thickening, because otherwise the textile material would not can be colored evenly, the preparation of these powdery substances is so far with a very associated with great effort and can only be carried out by trained personnel.

Es sind auch Vorrichtungen der eingangs genannten Art bekannt geworden (US-PS 22 93 183), mit deren Hilfe Luft oder andere gasförmige oder flüssige Chemikalien in Flüssigkeiten eingemischt werden sollen. Bei den bekannten Vorrichtungen wird das dadurch erreicht, daß die beispielsweise zum Begasen vorgesehenen Luftleitungen in den Bereich hereingeführt werden, in dem sich oberhalb des Flügelrades ein Unterdruckhohlraum bildet Mit solchen Vorrichtungen ist es nicht möglich, pulverige Substanzen mit quellfähigen Eigenschaften zu vermischen, weil ein Verkleben oder Verstopfen bzw. Klumpenbildung nach kurzer Betrieb-.zeit zu erwarten ist.There are also devices of the type mentioned have become known (US-PS 22 93 183), with their Help air or other gaseous or liquid chemicals to be mixed into liquids. In the known devices this is achieved in that the provided for example for gassing Air lines are introduced into the area in which is located above the impeller With such devices it is not possible to use powdery substances to mix swellable properties, because sticking or clogging or lump formation after short operating time is to be expected.

Es sind auch andere Vorrichtungen bekannt geworden (GB-PS 8 09 998), die in der Art von Injektoren arbeiten und nur für die Begasung von Flüssigkeiten gedacht sind. Bei diesen Einrichtungen mündet ein gelochtes Rohr trichterförmig außerhalb der Flüssigkeit, und es ist mit solchen Vorrichtungen daher nicht möglich, pulverförmige Substanzen der vorher erwähn ten Art zu vermischen. Gleiches gilt für andere bekannte Mischvorrichtungen (US-PS 27 72 863), die nur zum Vermischen von zwei Flüssigkeiten geeignet sind, weil dort radiale Arme mit Löchern zum Zumischen einer zweiten Flüssigkeit in eine erste vorgesehen sind, die von einem in einem Leitring gelagerten Propeller gefördert werden. Pulverförmige Substanzen und insbesondere solche, die quellfähig sind, wurden in dieser Vorrichtung zum Verkleben innerhalb der radialen Arme neigen und damit die Wirkungsweise unmöglich machen.There are also other devices known (GB-PS 8 09 998) that are in the form of injectors work and are only intended for the gassing of liquids. It flows into these institutions perforated tube funnel-shaped outside the liquid, and it is therefore not possible with such devices possible to mix powdery substances of the aforementioned kind. The same goes for other well-known Mixing devices (US-PS 27 72 863) that are only suitable for mixing two liquids because there radial arms with holes for admixing a second liquid are provided in a first, the be promoted by a propeller mounted in a guide ring. Powdered substances and in particular those that are swellable were used in this device for gluing within the incline radial arms and thus make the mode of operation impossible.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Löse- und Mischeinrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, mit der es möglich ist, ohne den Nachteil eines Lufteinsoges pulverförmige Substanzen mit stark und rasch quellenden Eigenschaften mit flüssigen und gegebenenfalls auch viskosen Komponenten ohne Klumpenbildung vermischen zu können.The invention is based on the object of providing a dissolving and mixing device of the type mentioned at the beginning create, with which it is possible, without the disadvantage of air suction, powdery substances with strong and rapidly swelling properties with liquid and possibly also viscous components without To be able to mix lump formation.

Die Erfindung besteht darin, daß die Zuführleitung mit einer zusätzlichen Fördereinrichtung versehen ist, die als ein von einer Hochdruckpumpe gespeister Injektor ausgebildet ist, der die pulverförmigen Substanzen mit der Treibstrahlflüssigkeit vermischt dem Flügelrad zuführt. Durch diese Ausgestaltung wird es auf verhältnismäßig einfache Weise möglich, auch solche Substanzen miteinander zu vermischen, die bisher nicht oder nur unter Inkaufnahme von Nachteilen vermischt werden konnten.The invention consists in that the feed line is provided with an additional conveyor device, which is designed as an injector fed by a high-pressure pump, which injects the powdery Substances mixed with the propulsion jet fluid are supplied to the impeller. This configuration is it is possible in a relatively simple way to mix such substances with one another that up to now could not be mixed or only with acceptance of disadvantages.

Es ist zum Vermischen von zwei Flüssigkeiten zwar bekannt (FR-PS 3 92 809), das Prinzip der Saugstrahlpumpe anzuwenden, wobei die zuzumischende Flüssigkeit von einem von der anderen Flüssigkeit gebildeten Saugstrahl aus einem getrennten Gefäß angesaugt undIt is known for mixing two liquids (FR-PS 3 92 809), the principle of the suction jet pump to apply, the liquid to be admixed being formed by one of the other liquid Suction jet sucked in from a separate vessel and

mit dieser zusammen dann einem Haupibehälter zugeführt wird. Der Erfindung liegt aber die Erkenntnis zugrunde, daß sich dieses Prinzip auch eignet, um pulverförmige Substanzen anzusaugen, die an sich anderen physikalischen Gesetzen unterliegen und daß durch den Betrieb des Injektors mit einer Hochdruckpumpe der Unterdruck in der Pulverleitung so groß wird, daß das Pulver ohne Zugabe von Luft gefördert werden kann und die Fördergeschwindigkeit für das benetzte Pulver groß genug wird, um den Quellprozeß ίο erst einsetzen zu lassen, wenn die Substanzen von dem Flügelrad im flüssigen Medium verteilt werden. Die Kombination der Injektoreinrichtung und der mechanischen Flügelradmischeinrichtung ist darüber hinaus störungsunanfällig und läßt sich auch für zusätzliche Aufgaben einsetzen, denn wenn als Betriebsflüssigkeit für den Injektor nicht ein Teil der Flüssigkeit abgesaugt und verwendet wird, die mit den pulverförmigen Substanzen vermischt werden soll, sondern wenn eine andere Druckquelle zum Betrieb des Injektors eirrgesetzt wird, dann wird es auch möglich, beispielsweise Verdünnungen von Flüssigkeiten mit dem gleichzeitigen Einmischen pulverförmige Substanzen zu erreichen.is then fed together with this to a main container. The invention lies in the knowledge based on the fact that this principle is also suitable for sucking in powdery substances, which in itself are subject to other physical laws and that by operating the injector with a high-pressure pump the negative pressure in the powder line is so great that the powder is conveyed without the addition of air can be and the conveying speed for the wetted powder is large enough to the swelling process ίο to be used only when the substances are distributed by the impeller in the liquid medium. the In addition, there is a combination of the injector device and the mechanical impeller mixing device failure-prone and can also be used for additional tasks, because if as operating fluid for the injector not part of the liquid is sucked out and used with the powdery Substances are to be mixed, but when another pressure source is used to operate the injector then it will also be possible, for example, to dilute liquids with the simultaneous Mixing in powdery substances to achieve.

Eine vorteilhafte Ausführungsform ergibt sich dabei für Einrichtungen mit einem Tragrohr für den Leitring des Flügelrades, wenn das Tragrohr als Förderrohr für die mit Treibstrahlflüssigkeit benetzten Substanzen ausgebildet ist. Bei dieser Ausführungsform wird eine handliche Konstruktion erreicht, die nur geringen Platzbedarf hat.An advantageous embodiment results for devices with a support tube for the guide ring of the impeller when the support tube is used as a delivery tube for the substances wetted with propellant jet fluid is trained. In this embodiment, a handy construction is achieved, which is only small Has space requirements.

In der Zeichnung ist die Erfindung an Hand von Ausführungsbeispielen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung erläutert. Es zeigtIn the drawing, the invention is illustrated using exemplary embodiments and in the following Description explained. It shows

Fig. 1 eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Löse- und Mischeinrichtung mit einem von einem Leitring umgebenen rotierenden Flügelrad und einem neben der Antriebsvorrichtung für das Flügelrad angeordneten Ansaugrohr mit Injektor für rasch und stark quellendes pulveriges Gut undFig. 1 is a side view of a dissolving and mixing device according to the invention with one of one Guide ring surrounded rotating impeller and one next to the drive device for the impeller arranged suction pipe with injector for fast and strong swelling powdery material and

Fig.2 eine Ausführungsform ähnlich Fig. 1, bei der jedoch das Tragrohr für den Leitring des Flügelrades unmittelbar als Ansaugrohr für die pulverigen Substanzen ausgebildet ist.2 shows an embodiment similar to FIG. 1, in which however, the support tube for the guide ring of the impeller is used directly as a suction tube for the powdery substances is trained.

In der F i g. 1 ist ein von einem Leitring 1 umgebenes Flügelrad 2 in ein flüssiges Medium 3 eingehängt, das beispielsweise in einem nicht dargestellten Behälter eingefüllt ist. Das Flügelrad 2 wird von einem Elektromotor 4 aus über eine Welle angetrieben, die innerhalb eines Tragrohres 5 für den Leitring 1 geführt ist, das entweder an der Behälterwand oder auf andere Weise gehalten ist. Neben dem Tragrohr 5 ist ein Ansaugrohr 6 angeordnet, das von einem fest mit dem Tragrohr 5 oder mit dem Elektromotor 4 verbundenen Flansch gehalten und im Bereich dos Flansches 7 mit einem Abschlußventil 8 und außerdem noch mit einem Injektor 14 versehen ist, der in bekannter Weise auf dem Prinzip der Saugstrahlpumpe beruhend arbeitet. Auf dem Ansaugrohr 6 sitzt ein Einfülltrichter 9, der mit den stark und rasch quellenden pulverigen Substanzen, insbesondere beispielsweise mit den Substanzen zur Herstellung der Stammverdickungen für Textilfarben gefüllt ist. Diese pulverigen Substanzen werden nun während des Betriebes der Mischeinrichtung vom Injektor 14 angesaugt, dem über einen Anschluß 15 Flüssigkeit aus dein Behälter oder von einer anderen Quelle her über eine Hochdruckpumpe zugeführt wird Außerdem wird die Flüssigkeit 3 im Sinne des Pfeiles 10 durch einen Vorleitring 11 and anschließend durch den Leitring 1 gefördert und tritt mit großer kinetischer Energie in Richtung des Pfeiles 12 aus dem Leitring 1 oder aus einer zusätzlich angeordneten Verlängerung 13 mit einem zweiten Flügelrad heraus, so daß eine Umwälzhewegung und ein Mischvorgang im Behälter erzeugt wird. Nach dem öffnen des Ventils 8 wird durch den Betrieb des Injektors 14 der Unterdruck in dem Ansaugrohr 6 so groß, daß die pulverigen Substanzen ohne Zugabe von Luft gefördert werden können, wobei die Fördergeschwindigkeit für das im injektor benetzte Pulver so groß wird, daß der bei üblichen Mischeinrichtungen zu Verstopfungen führende Quellprozeß erst einsetzen kann, wenn die Substanzen von dem Flügelrad bereits im flüssigen Medium 3 verteilt sind.In FIG. 1, an impeller 2 surrounded by a guide ring 1 is suspended in a liquid medium 3 which is filled for example in a container, not shown. The impeller 2 is from a The electric motor 4 is driven by a shaft which is guided within a support tube 5 for the guide ring 1 is held either on the container wall or in some other way. In addition to the support tube 5 is a Suction pipe 6 is arranged, which is firmly connected to the support pipe 5 or to the electric motor 4 by a Flange held and in the area dos flange 7 with a shut-off valve 8 and also with one Injector 14 is provided, which works in a known manner based on the principle of the suction jet pump. on the suction pipe 6 sits a funnel 9, which with the strongly and rapidly swelling powdery substances, in particular, for example, with the substances for producing the thickening of the stem for textile dyes is filled. These powdery substances are now from during the operation of the mixing device Injector 14 sucked in, the liquid from your container or from another via a connection 15 Source is supplied via a high pressure pump. In addition, the liquid 3 is in the direction of arrow 10 by a preliminary guide ring 11 and then by the Guide ring 1 is promoted and exits the guide ring 1 with great kinetic energy in the direction of arrow 12 or from an additionally arranged extension 13 with a second impeller out, so that a Umwälzhewegung and a mixing process is generated in the container. After opening the valve 8 is through the operation of the injector 14, the negative pressure in the suction pipe 6 so great that the powdery substances can be conveyed without adding air, whereby the conveying speed for the wetted in the injector Powder becomes so large that the swelling process which leads to blockages in conventional mixing devices is the first to occur can start when the substances from the impeller are already distributed in the liquid medium 3.

In der F i g. 2 wird die zu lösende oder zu mischende pulverige Substanz vom Trichter 9 aus durch das Ansaugrohr 6 wiederum dem Injektor 14 zugeführt, dem über den Anschluß 15 Flüssigkeit von einer Hochdruckpumpe her zugeführt wird, die die pulverige Substanz ansaugt und im Injektor 14 bereits teilweise oder ganz benetzt. Im Gegensatz zu der Ausführungsform dei F i g. 1 gelangt die durch den Anschluß 15 zugeführte Treibstrahlflüssigkeit anschließend durch den Rohrteil 6a in das Innere des Tragrohres 5, wird von dort aus in Richtung des Pfeiles 16 durch die Unterdruckwirkung des Flügelrades 2 und den Förderdruck des Injektors in den Leitring 1 hereingebracht und von dort aus in dergleichen Weise, wie bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1, aus dem Leitring 1 oder dessen Verlängerung 13 herausgetrieben. Auch bei dieser Ausführungsform tritt das Medium 3 im Sinne des Pfeiles 10 in den Vorleitring 11 ein, der über Stege Ua an dem Tragrohr 5 befestigt ist. Die in den Stutzen 15 eingeführte Treibstrahlflüssigkeit für den Injektor 14 kann dabei in gewissen Fällen dem Medium 3 unmittelbar entnommen oder von einer zusätzlichen Flüssigkeitsquelle entnommen sein. Es bietet sich somit auch eine vorteilhafte Möglichkeit sowohl zum Verdünnen als auch zum Konzentrieren von Lösungen. Auch im Fall der Ausführungsform der F i g. 2 kann vor dem Trichter 9 ein Abschlußventil angeordnet sein, das jedoch nicht eingezeichnet ist. In beiden Fällen ist entscheidend, daß die Fördergeschwindigkeit durch den Einsatz des Injektors so groß ist, daß das Aufquellen der pulverigen Substanzen in der Flüssigkeit erst erfolgt, wenn sie bereits aus dem Leitring 1 ausgetreten sind.In FIG. 2, the powdery substance to be dissolved or mixed is fed from the funnel 9 through the Suction pipe 6 is in turn fed to injector 14, to which liquid from a high pressure pump via connection 15 is fed forth, which sucks in the powdery substance and already partially or completely in the injector 14 wetted. In contrast to the embodiment of FIG. 1 is fed through the terminal 15 Propulsion jet fluid then through the tube part 6a into the interior of the support tube 5, is from there in Direction of arrow 16 through the negative pressure effect of the impeller 2 and the delivery pressure of the injector in brought in the guide ring 1 and from there in the same way as in the embodiment of FIG 1, from the guide ring 1 or its extension 13 driven out. In this embodiment, too, the medium 3 enters the inlet guide ring in the direction of arrow 10 11, which is attached to the support tube 5 via webs Ua is. The propulsion jet fluid for the injector 14, which is introduced into the nozzle 15, can in certain cases taken directly from the medium 3 or taken from an additional liquid source. It This also offers an advantageous option for both diluting and concentrating of solutions. Also in the case of the embodiment of FIG. 2 can be a shut-off valve in front of the funnel 9 be arranged, but this is not shown. In both cases it is crucial that the conveyor speed through the use of the injector is so great that the swelling of the powdery substances in the Liquid does not take place until it has already emerged from the guide ring 1.

Durch die Erfindung wird eine äußerst vorteilhafte Ausführungsform zum Einarbeiten pulverförmiger Substanzen mit geringem spezifischem Gewicht und stark quellender Eigenschaft in Medien flüssiger bis hochviskoser Konsistenz geschaffen. Es ist auch möglich, durch die Ansaugleitung flüssige Substanzen einzutragen, deren spezifisches Gewicht wesentlich geringer als das der im Behälter befindlichen Flüssigkeit ist, obwohl der Schwerpunkt der Erfindung auf dem Gebiet der Verarbeitung pulverförmiger, stark und rasch quellender Substanzen mit flüssigen Medien liegt.The invention provides an extremely advantageous embodiment for incorporating powdery substances with low specific weight and strong swelling properties in media from liquid to highly viscous Consistency created. It is also possible to introduce liquid substances through the suction line, whose specific weight is significantly lower than that of the liquid in the container, although the Main focus of the invention in the field of processing powdery, strong and rapidly swelling Substances with liquid media lies.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

Claims

Patent claims:

1. Device for dissolving and mixing powdery, strong and rapidly swellable substances in liquid to highly viscous media, in which with the help of an impeller surrounded by a guide ring as Pump element a negative pressure area is generated in the liquid medium, in which a supply line with an inlet device at the end facing away from the impeller for the substances to be admixed opens, characterized in that the feed line with an additional A delivery device is provided which is designed as an injector (14) fed by a high pressure pump which mixes the powdery substances with the propellant jet liquid the impeller (2) feeds

2. Apparatus according to claim 1 with a support tube for the guide ring of the impeller, characterized characterized in that the support tube (5) serves as a delivery tube for the substances wetted with propellant jet fluid is trained