DE2318949B1 - Kombinierte Misch- und Homogenisiermaschine - Google Patents

Description

• Es hat sich gezeigt, daß die vorstehend beschriebenen und andere bekannte Misch- und Homogenisiermaschinen von unbefriedigender Wirksamkeit sind, wenn die in dem Mischgut enthaltene feste Komponente fasriger Struktur ist, beispielsweise wenn Alkalicellulose abgereift und/oder durch Vermischen mit Schwefelkohlenstoff xanthogeniert und anschließend unter Zugabe von verdünnter wäßriger Natronlauge das Cellulosexanthogenat gelöst und die so erhaltene Viscose homogenisiert werden soll.
• Aufgabe der Erfindung ist es, eine für die obengenannten Zwecke besser als die bekannten Maschinen geeignete Misch- und Homogenisiermaschine zur Verfügung zu stellen.
• Diese Aufgabe wird ausgehend von der oben geschilderten aus der schweizerischen Patentschrift 353 724 bekannten kombinierten Misch- und Homogenisiermaschine dadurch gelöst, daß die inneren Mischblätter auf ebenso viele Mischzonen verteilt sind wie die äußeren und unter und in dichtem Abstand von diesen angeordnet sind, daß die Schrägstellung der äußeren Mischblätter in entgegengesetztem Sinn zu der Schrägstellung der inneren Mischblätter ist, daß die Tragarme eine dem Innern des Behälters zugewandte breite runde und eine der Wand bzw. dem Boden des Behälters zugewandte, mit den daran befestigten Abstreifern versehene, schmale Kante aufweisen, wobei mit Bezug auf die Rotationsrichtung des äußeren Rotors die schmale Kante der breiten runden vorauseilt, und daß die Homogenisiervorrichtung das Homogenisierungsgut in der Behältermitte abwärts saugt.
• Ein entscheidendes Merkmal an der Maschine gemäß der Erfindung ist darin zu sehen, daß die zueinander im entgegengesetzten Sinn rotierbaren inneren und äußeren Mischblätter sämtlich nach oben fördernd eingestellt sind.
• Ein weiteres wesentliches Merkmal ist es, daß die inneren Mischblätter dicht unterhalb der äußeren Mischblätter vorbeirotieren. Der lichte Abstand zwischen äußeren und inneren Rührblättern beträgt im Mittel 5 bis 15 mm, normalerweise etwa 10 mm. Kleinere Abstände als 5 mm sind unangebracht, weil es dann zu großen Aufwand erfordert, die Maßnahmen durchzuführen, durch die gewährleistet werden kann, daß ein Zusammenstoßen der inneren und äußeren Mischblätter vermieden wird; größere Abstände als 15 mm sind unangebracht, weil dann die Durchmischung der zu verarbeitenden Masse nicht in dem wünschenswerten Maße erfolgt.
• Von Bedeutung ist auch die besondere Ausgestaltung und Anordnung der Trägerarme, die ein weiteres Merkmal der Erfindung darstellt und entscheidend dazu beiträgt, daß das gesamt zu homogenisierende Gut in den zur Mitte des Behälters führenden Kreislauf kommt.
• Obwohl die Mischblätter des inneren und auch die des äußeren Rotors sämtlich aufwärts fördern, saugt die Homogenisiervorrichtung, zu der der in Bodennähe befindliche Zulauf führt, in der Behältermitte abwärts.
• Dies ist ein weiteres wesentliches Merkmal der Maschine.
• Die Homogenisiervorrichtung kann ein außerhalb des Behälters befindlicher Durchlaufhomogenisator sein, der das Homogenisierungsgut durch eine in der Bodenmitte befindliche Auslaßöffnung ansaugt und nach Durchlauf durch den Homogenisator in das Gefäß an irgendeiner Stelle zurückgibt.
• Als sehr vorteilhaft hat sich eine Maschine erwiesen, bei der die Homogenisierungswerkzeuge der Homogenisiervorrichtung am Boden des Behälters angeordnet sind und das Homogenisierungsgut von oben aus dem Behälterinneren ansaugen und radial nach außen in das Behälterinnere zurückgeben. Ein in solcher Art arbeitendes Homogenisierungswerkzeug besteht in der Hauptsache aus einem stehenden Hohlzylinder von 3 bis 10, z. B. 5 mm Wandstärke und mit dicht an dicht durchbohrten Löchern von 5 bis 20, beispielsweise 15 mm Durchmesser in der Zylinderwand und einem im Innern des Zylinders rotierenden Flügelrad, dessen äußere Flügelkanten in einem geringen Abstand, beispielsweise von 1 mm, vor der Innenwand vorbeirotieren. Bei einem Zylinderdurchmesser von etwa 25 cm beträgt die Drehzahl beispielsweise etwa 1500u/Min.
• Im Innern des Behälters in dessen Bodenmitte angeordnete Homogenisierungswerkzeuge werden zweckmäßigerweise von den Endteilen der Tragarme und von den untersten inneren Mischblättern umschlossen, wie es beispielsweise weiter unten näher beschrieben ist.
• Im folgenden wird die kombinierte Misch- und Homogenisiermaschine gemäß der Erfindung an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Von diesen zeigt in schematischer Darstellung F i g. 1 einen Längsschnitt durch eine Maschine, F i g. 2 einen Querschnitt längs der Schnittebene Il-II von F i g. 1, F i g. 3 Schnitte durch die Mischblätter und Tragarme längs der Schnittebene 111-111 von F i g. 1.
• Bei der in F i g. 1 dargestellten Maschine befinden sich ein innerer Rotor 1 und ein äußerer Rotor 2 in einem Behälter 3 mit stehend-zylindrischer Wand 4 und zur Behältermitte abfallendem Boden 5. Der Behälter ist mit einem Deckel 6 zugedeckt, in dem eine Einfüllöffnung 7 vorgesehen ist. Im Behälterboden 5 befindet sich eine Ausfüllöffnung 8. In der Behältermitte ist eine Homogenisiervorrichtung so untergebracht, daß sich ihre Homogenisierwerkzeuge 9 in der Mitte des Behälterbodens befinden. Der zur Homogenisiervorrichtung gehörende Elektromotor (nicht gezeigt) befindet sich außerhalb des Behälters 3. Er ist mit einer Gleitringdichtung abgedichtet. Falls die Homogenisiervorrichtung außerhalb des Behälters (im Bypass) angeordnet ist, befindet sich die Ausfüllöffnung 8 in der Mitte des Behälterbodens 5, und der unterste der inneren Rührarme ist dann bis nahe an die Ausfüllöffnung beigezogen.
• Der innere Rotor 2 dreht, von oben gesehen, im Uhrzeigersinn und besteht aus einer in der Behältermitte hängend angeordneten Welle 10 und daran befestigten zehn inneren Mischblättern 11, die sich jeweils zu zweit in fünf Mischzonen befinden, von denen die obersten drei horizontale Lage haben, die vierte von der Welle 10 aus leicht ansteigend ist und die unterste von der Welle 10 ausgehend zunächst steil, etwa unter 45°, abfällt und dann dem Anstieg des Bodens folgend leicht ansteigt Dementsprechend sind in den drei obersten Mischzonen angeordneten sechs inneren Mischblätter 11 horizontal und die in der vierten Mischzone angeordneten beiden inneren Mischblätter 11 von der Welle d0 aus leicht ansteigend angeordnet, während die beiden in der untersten Mischzone arbeitenden Mischblätter 11 einen stark abfallenden Teil 12 und einen leicht ansteigenden Teil 13 haben. Alle zehn Mischblätter 11 sind derart schräg gestellt, daß sie beim Rotieren des inneren Rotors 1 im Uhrzeigersinn auf das Mischgut nach oben fördernd wirken.
• Der äußere Rotor 2 rotiert, von oben gesehen entgegen dem Uhrzeigersinn. Er besteht im wesentlichen aus einer Hohlwelle 14, daran befestigten äußeren Tragarmen 15 mit an ihnen in Scharnieren 16 befestigten Abstreifern 17 und fünf an jedem Tragarm angebrachten äußeren Mischblättern 18. In F i g. 1 sind der vereinfachten Darstellung wegen zwei Tragarme dargestellt.
• In der Praxis haben sich Maschinen mit drei Tragarmen 15 und je fünf, also insgesamt fünfzehn äußeren Mischblättern 18 besonders gut bewährt. Die Hohlwelle 14 ist hängend gelagert, und von ihr hängen die Tragarme 15 herab. Ihr Anfangsteil 19 ist schräg abwärts gerichtet und reicht bis dicht an die zylindrische Behälterwand 4.
• Der Mittelteil 20 der Tragarme 15 läuft in geringem Abstand (etwa 1 bis 5 cm) von der Behälterwand 14 senkrecht herab und geht dann mit seinem Endteil 21 in etwa gleichem Abstand vom Behälterboden 5 auf die Bodenmitte zu. Die Tragarme 15 haben im Querschnittsumriß eine gewisse Ähnlichkeit mit einem Flugzeug-Tragflügel, d. h. sie haben einen länglichen Querschnitt, der eine breite runde Kante 23 und eine schmale Kante 24 zeigt. Die breite runde Kante 23 ist dem Behälterinnern zugewendet, die schmale Kante 24 dem Behälterboden 5 bzw. der Behälterwand 4. Die Tragarme 15 sind zur Behälterwand bzw. zum Behälterboden derart schräg gestellt, daß ihre äußere, also ihre schmale Kante 24, bezogen auf die Rotationsrichtung der Tragarme 15, gegenüber der inneren, also der breiten runden Kante 23 vorausläuft. An der schmalen Kante sind Abstreifer 17 in Scharnieren 16 befestigt. Die Abstreifer 17 sind ähnlich wie auch die Tragarme 15 so gestellt, daß ihre äußere, also ihre die Wand bzw. den Boden abstreifende Kante, bezogen auf die Rotationsrichtung der Tragarme 15, gegenüber der inneren, also der am Scharnier 16 befindlichen Kante in an sich bekannter Weise vorausläuft. Behälterwand 4 und Behälterboden 5 werden von ihnen beim Arbeiten der Mischwerke lückenlos abgeschabt.
• Die inneren Mischblätter 11 befinden sich in einem lichten Abstand von etwa 10 mm unter den äußeren Mischblättern 18. In radialer Richtung erstrecken sich die oberen vier inneren Mischblätter 11 vorzugsweise so weit, daß sie an dem Mittelteil 20 der Tragarme 15 beim Drehen der Rotoren 1 und 2 in einem Abstand von weniger als 10 mm vorbeigehen.
• F i g. 3 zeigt die Gestaltung des Querschnitts der inneren und äußeren Mischblätter 11 bzw. 18 und insbesondere deren Schrägstellung zur Rotationsebene, die ungefähr 30° nach oben bzw. unten beträgt Fig.2 zeigt insbesondere die Gestalt und Anordnung der Tragarme 15 und die Anordnung der an deren schmaler Kante 24 in Scharnieren 16 befestigten Abstreifer 17.
• Die schmale Kante 24 der Tragarme 15, die die Abstreifer 17 trägt, ist der Behälterwandung zugewandt und läuft beim Rotieren in bezug auf die Rotierrichtung (Pfeil in F i g. 2) der breiten runden Kante 23 voraus.
• Bei den Abstreifern 17 eilt die abstreifende Kante 25 der mit dem Scharnier 16 versehenen Kante voraus.
• Normalerweise ist der Behälter mit einem Mantel 22 umgeben, damit zwischen ihm und der Behälterwand 4 und gegebenenfalls auch dessen Boden 5 ein Temperiermittel zum Erwärmen bzw. Kühlen des Behälterinhalts durchströmen kann. Die an Hand der F i g. 1 bis 3 beschriebene Misch- und Homogenisiermaschine wurde beispielsweise in einer Ausführungsgröße verwendet, die ein Arbeitsvolumen von 1000 Litern hatte.
• Mit der Vorrichtung gemäß der Erfindung lassen sich Viscosen von ausgezeichneter Homogenität herstellen.
• Die in den Behälter eingefüllte Alkalicellulose bleibt stets gut aufgelockert, so daß ein gleichmäßiger Reifenabbau erfolgt und, nach Zugabe von Schwefelkohlenstoff, eine völlig gleichmäßige Xanthogenierung der Alkalicellulose gewährleistet ist. Es kommt nicht zum Zusammenballen des Xanthogenats und zu keinem Leerlauf der Maschine, etwa durch bloßes Kreisen des Produkts mit den Mischarmen. Das Auflösen des Xanthogenats in der zugegebenen Löselauge erfolgt mit großer Gleichmäßigkeit, und durch die Homogenisiereinrichtung können auch Viscosen von sehr hoher Viscosität (400 cP) in hohem Grade homogenisiert werden.

Claims (1)

1. Patentansprüche: 1. Kombinierte Misch- und Homogenisiermaschine, bei der in einem stehend-zylindrischen Behälter mit in Bodennähe befindlichem Zulauf zu einer Homogenisiervorrichtung ein das Behälterinnere im wesentlichen erfassendes Mischwerk mit einem inneren und einem dazu gegenläufigen äußeren Rotor arbeitet, dessen innerer Rotor eine im Behälter zentral angeordnete Welle aufweist, die quer zu ihr angebrachte, durch Schrägstellung aufwärts fördernde Mischblätter trägt, die auf mehrere Mischzonen jeweils mindestens zu zweit verteilt sind, und dessen äußerer Rotor mindestens zwei Tragarme aufweist, die an einer die Welle des inneren Rotors oberhalb seiner Mischblätter umgebenden Hohlwelle angebracht sind, dicht vor der zylindrischen Wand und dem Boden des Behälters vorbeifahren und diese mit an ihnen in Scharnieren befestigten Abstreifern, deren abstreifende Kanten voreilend gestellt sind, überstreichen und zur Behältermitte gerichtete, durch Schrägstellung ebenfalls sämtlich in gleiche Richtung fördernde äußere Mischblätter tragen, die auf Mischzonen verteilt sind, die zwischen den Mischzonen der inneren Mischblätter gelegen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die inneren Mischblätter (11) auf ebenso viele Mischzonen verteilt sind wie die äußeren (18) und unter und in dichtem Abstand von diesen angeordnet sind, daß die Schrägstellung der äußeren Mischblätter (18) im entgegengesetzten Sinn zu der Schrägstellung der inneren Mischblätter ist, daß die Tragarme (15) eine dem Innern des Behälters (3) zugewandte breite runde (23) und eine der Wand (4) bzw. dem Boden (5) des Behälters (3) zugewandte, mit den daran befestigten Abstreifern (17) versehene, schmale (24) Kante aufweisen, wobei mit Bezug auf die Rotationsrichtung des äußeren Rotors (2) die schmale Kante (23) der breiten runden (24) vorauseilt, und daß die Homogenisiervorrichtung (25) das Homogenisierungsgut in der Behältermitte abwärts saugt 2. Misch- und Homogenisiermaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Homogenisierungswerkzeuge (9) der Homogenisiervorrichtung am Boden (5) des Behälters angeordnet sind und das Homogenisierungsgut von oben aus dem Behälterinnern ansaugen und radial nach außen in das Behälterinnere zurückgeben.

   Die Erfindung betrifft eine kombinierte Misch- und Homogenisiermaschine, beispielsweise für das Mischen und Homogenisieren von Cellulosederivaten, insbesondere für das Reifen und Xanthogenieren von Alkalicellulose, anschließendes Lösen des Cellulosexanthogenats in verdünnter Natronlauge und Homogenisieren der erhaltenen Viscose.

   Mischmaschinen, in denen man feste Komponenten enthaltende fließfähige Gemenge mischen und anschließend an das Mischen homogenisieren kann, sind beispielsweise aus der schweizerischen Patentschrift 353 724 bekannt. Bei den darin beschriebenen Misch-und Homogenisiermaschinen arbeiten ein Mischwerk und eine Homogenisiervorrichtung in einem stehendzylindrischen Behälter, dessen Boden nach der Mitte abfällt. Die Homogenisiervorrichtung befindet sich in der Mitte dieses Bodens. Das Mischwerk besteht aus zwei gegenläufigen Rotoren. Es erfaßt den größten Teil des Behälterinneren und umgreift mit seinem unteren Teil den die Homogenisierwerkzeuge enthaltenden Teil der Homogenisiervorrichtung. Bei dem einen der beiden Rotoren trägt eine zentral in dem Behälter angeordnete Welle quer zu ihr angeordnete innere Mischblätter. Diese sind jeweils zu zweit auf mehrere Mischzonen verteilt und schräg gestellt, um vertikale Förderwirkung zu haben. Bei dem anderen der beiden Rotoren sind zwei Tragarme an einer Hohlwelle angebracht, die einen Teil der Welle des ersten Rotors oberhalb von dessen Mischblättern koaxial umgibt. Die Tragarme fahren beim Arbeiten des Mischwerks dicht vor der zylindrischen Wand des Behälters und vor dessen Boden vorbei. An den Außenkanten der Tragarme sind in Scharnieren Abstreifer aus federnd biegsamem Material befestigt. Diese sind von den Scharnieren zur abstreifenden Kante in Rotationsrichtung voreilend und derart versetzt angeordnet, daß im Verlauf einer Rotorumdrehung Wand und Boden des Behälters lükkenlos überstrichen und abgeschabt werden. Jeder der Tragarme trägt zur Behältermitte gerichtete, ebenfalls in Schrägstellung angeordnete äußere Mischblätter. Sie sind auf Mischzonen verteilt, die zwischen den Mischzonen der inneren Mischblätter gelegen sind.

   Bei der bekannten Maschine sind ihre inneren Mischblätter in dem gleichen Sinne schräg gestellt wie ihre äußeren Mischblätter, nämlich wie die Blätter einer rechtsgängigen Förderschraube. Da jedoch der innere Rotor im Uhrzeigersinn, der äußere aber im entgegengesetzten Sinn arbeitet, befördern die inneren Mischblätter das Mischgut nach oben, die äußeren nach unten. Durch das Zusammenspiel der Bewegungen der inneren und äußeren Mischblätter bildet sich in dem Mischgut eine Zirkulation aus, die in der Behältermitte nach oben und in der Nähe der Behälterwand nach unten läuft. Im Zusammenwirken mit den Tragarmen und den Abstreifern werden die einzelnen Komponenten des Mischguts kräftig durchmischt. Die Abstreifer verhindern insbesondere die Ausbildung ungemischter Zonen unmittelbar an der Behälterwandung. Der äußere Rotor rotiert vorzugsweise mit 40 U/Min., der innere vorzugsweise mit etwa 60 U/Min. Die in der Bodenmitte befindliche Homogenisiervorrichtung wird in Tätigkeit gesetzt, wenn der Mischprozeß beendet ist, d. h., wenn durch das Mischwerk der Zerkleinerungsgrad der festen Komponenten nicht mehr weiter vergrößert werden kann. Die beiden Rotoren läßt man dabei weiterlaufen. Die Homogenisiervorrichtung saugt das Mischgut unmittelbar über dem Behälterboden von allen Seiten an und stößt es nach der Bearbeitung in Achsrichtung der Rotoren nach oben aus. Die Tourenzahl der Homogenisierwerkzeuge der Homogenisiervorrichtung liegt vorzugsweise zwischen 3000 und 10 000 UlMin.

   Misch- und Homogenisiermaschinen gemäß der schweizerischen Patentschrift 353 724, die die vorstehend beschriebenen Merkmale aufweisen und in der vorstehend beschriebenen Weise betrieben werden, befinden sich in mehreren Ausführungsformen im Handel.

   Einige davon haben drei gleichmäßige um die Hohlwelle verteilte Tragarme mit daran angebrachten äußeren Mischblättern.