DE2702069A1

DE2702069A1 - Verfahren und vorrichtung zum mischen von pulverfoermigen trockenstoffen und/oder fluessigen medien mit einer oder mehreren fluessigkeiten

Info

Publication number: DE2702069A1
Application number: DE19772702069
Authority: DE
Inventors: Elmar M Dipl Ing Veltrup; Friedrich J Dipl Ing Zucker
Original assignee: Supraton F J Zucker GmbH
Current assignee: BWS Technologie GmbH
Priority date: 1977-01-19
Filing date: 1977-01-19
Publication date: 1978-07-20
Also published as: DE2702069C2

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Mischen von pulverförmigen
Trockenstoffen und/oder flüssigen Medien mit einer oder mehreren Flüssigkeiten Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Mischen von pulverförmigen Trockenstoffen und/ oder flüssigen Medien mit einer oder mehreren Flüssigkeiten, insbesondere zur Herstellung einer Suspension, Dispersion u.dgl.
Das Mischen von Trockenkomponenten mit einer Naßkomponente zur Herstellung einer homogenen Suspension bzw. Dispersion bereitet in nicht seltenen Fällen noch Schwierigkeiten, insbesondere eine homogene Mischung im kontinuierlichen Verfahren zu erreichen. Wesentlich ist hierbei die Forderung, daß das Verhältnis der gewichtsmäßigen Anteile von Feststoff und Flüssigkeit gleichbleibend gehalten wird. Im diskontinuierlichen Verfahren, beispielsweise durch Verwen- dung eines Rührwerkes in einem Behälter, läßt sich eine zufriedenstellende Dispersion erreichen, wenn das Rühren lange genug durchgeführt wird. Eine solche Maßnahme ist energie- und zeitaufwendig und kann auch nicht überall durchgeführt werden. Für einen leistungsfähigen MischprozeB sind umfangreiche Mischvorrichtungen notwendig. Hierzu gehören große Behälter, wobei der Raumbedarf sehr erheblich wird. Es bestehen auch Schwierigkeiten für das Mischen von Feststoffen in Flüssigkeiten, wenn ein Feststoff von der Flüssigkeit mehr oder weniger schwer benetzbar ist, insbesondere dann, wenn der Flüssigkeitsanteil gering zu halten ist.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Herstellung von Mischungen bzw. Suspensionen oder Dispersionen von pulverförmigen Trockenstoffen und/oder flüssigen Medien mit einem oder mehreren flüssigen Medien durchzuführen, bei der der ProzeB zur Erzielung einer homogenen, mehr oder weniger pastösen Masse im kontinuierlichen Verfahren vorgenommen werden kann, wobei ein gleichbleibendes Verhältnis der gewichtsmäßigen Anteile von Feststoff und Flüssigkeit gewährleistet ist. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß ein Strom von einem oder mehreren pulverförmigen Trokkenstoffen und/oder flüssigen Medien der Einwirkung mindestens einer unter Hochdruck stehenden Flüssigkeitskomponente als Hochdruck-Flüssigkeitsstrahl unterworfen und die dadurch erzielte Mischung kontinuierlich ausgetragen wird.
Durch die Anwendung mindestens eines unter Hochdruck stehenden Flüssigkeitsstrahls erzielt man ein Mischen der betreffenden Komponenten auf rein hydraulische Art in der Weise, daß bei Einhalten der miteinander zusammenzubringenden Mengen in vorbestimmter Dosierung eine Vermischung der Komponenten bzw. eine Suspension oder Dispersion erzielt wird, bei der die gewichtsmäßigen Anteile der Komponenten wie vorbestimmt in der mehr oder weniger pastösen Masse gleichbleiben. Durch die Anwendung eines hydraulischen hohen Druckes einer Flüssigkeitskomponente läßt sich ein Schergefälle wirksam machen, durch das eine vollständige Durchdringung der Trockenkomponente bzw. Komponenten mit der Flüssigkeitskomponente bzw. -komponenten gewährleistet wird. Dies gilt auch bei dem Zusammenbringen von großen Mengen pulverförmiger Stoffe mit relativ wenig Flüssigkeit, um eine homogene pastöse Masse zu erzielen.
Eine nachträgliche Entmischung der Komponenten findet nicht statt, sondern die erzielte Mischung bzw. Suspension u.dgl.
bleibt hinsichtlich der homogenen Vermischung lange Zeit stabil. Die Fertigstellung der Mischung u.dgl. geschieht in aller kürzester Zeit. Die Mischung bzw. Suspension oder Dispersion kann danach unmittelbar eingesetzt werden. Der bauliche Aufwand ist äußerst gering. Insbesondere kann das Mischen u.dgl. im kontinuierlichen Betrieb durchgeführt werden.
Das Mischen mittels mindestens einer unter Hochdruck stehenden Flüssigkeitskomponente kann sowohl für einen oder mehrere pulverförmige Trockenstoffe als auch für flüssige Medien für sich sowie ferner für Trockenstoffe und flüssige Medien zugleich durchgeführt werden. Dabei kann die Trockenstoffkomponente unter Zusatz von einer oder mehreren Flüssigkeitskomponenten vorher miteinander vermengt werden.
Man kann auch mehrere Flüssigkeitskomponenten zunächst miteinander vermengen und diese sodann der Einwirkung minde- stens eines unter Hochdruck stehenden Flüssigkeitsstrahls unterziehen. Es ist ferner möglich, alle zur Mischung anstehenden Trockenkomponenten und Flüssigkeitskomponenten ohne eine vorherige Vermengung zugleich der Wirkung der unter Hochdruck stehenden Flüssigkeitskomponente zu unterwerfen. Ferner ist es möglich, zugleich mit einer unter Hochdruck stehenden Flüssigkeitskomponente noch weitere Trockenkomponenten und/oder Flüssigkeitskomponenten zuzugeben.
Die Komponenten der pulverförmigen Trockenstoffe und die Komponenten der mit den Trockenkomponenten zu vermischenden Flüssigkeiten können gewichtsmäßig oder volumenmäßig vordosiert zusammengeführt werden. Vorteilhaft werden der Hochdruck-Flüssigkeitsstrahl oder die -strahlen unter Erzeugung von Turbulenzen dem Strom des Trockenstoffes und/oder flüssigen Mediums zugeführt. Je nach Art der pulverigen Trockenkomponenten und/oder flüssigen Medien, die beispielsweise aus Wasser oder einer Lösung bestehen können, richtet sich der Druck des Flüssigkeitsstrahls, der in weiten Grenzen gehalten werden kann, z.B. von etwa 10 bis 1000 bar.
Vorzugsweise werden Drücke von etwa 50 bis 250 bar eingehalten.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung kann die Vorrichtung zur Herstellung einer Mischung bzw. einer Suspension aus pulverförmigen Stoffen und/oder flüssigen Medien mit einer oder mehreren Flüssigkeiten in der Weise gestaltet sein, daß das Ausgangsende einer Förderrinne für den Trockenstoff oder das flüssige Medium zu einem Mischrohr mündet, in das Einlässe für eine oder mehrere unter Hochdruck stehenden Flüssigkeiten führen. Diese Einlässe können Rund- und/oder Flachstrahldüsen sein. Sie können in axialer, radialer und/oder in diagonaler Richtung zu der Längsachse des Mischrohres gerichtet sein. Auf diese Weise werden beabsichtigt Turbulenzen in die dem Mischvorgang unterworfene Masse zum Druckmischen hinein gebracht. Eine tangentiale Anordnung der Einlässe zu dem Mischrohr unterstützt die gewünschte Turbulenzwirkung noch besonders. Insbesondere bei Verwendung von abrasiven Medien ist der erfindungsgemäße Prozeß und die Vorrichtung von besonderem Vorteil, da sich in der Einrichtung, in der der Mischvorgang vor sich geht, keine sich bewegenden mechanischen Teile befinden und benötigt werden.
Zum Zuführen der Trockenkomponente bzw. Trockenkomponenten und/oder flüssigen Medien zu der Stelle, an der der Hochdruck-Flüssigkeitsstrahl wirksam wird, werden Förderrinnen, Förderbänder bzw. Förderrohre verwendet. Um die zu dosierenden Mengen genau einhalten zu können, können bekannte Dosiereinheiten verwendet werden, z.B. Förderschnecken, die mit vorbestimmten Drehzahlen rotieren, so daß das Verhältnis der Dosierung der Trockenkomponenten und/oder flüssigen Medien mit Sicherheit eingehalten werden kann.
Der erfindungsgemäße Mischprozeß und die Mischvorrichtung eigenen sich auch für alle mehr oder weniger schwer benetzbaren pulverförmigen Stoffe, die mit einer Flüssigkeit, Lösung od.dgl. zu mischen sind. Dies gilt ferner für quellfähige und hochquellfähige Stoffe, die im allgemeinen bei Zugabe einer Flüssigkeit zur Quellung gelangen und/oder mehr oder weniger klebrige Eigenschaften erhalten. Ein besonderer Anwendungsfall für stark quellfähige Suspensionen ist der Einsatz von Bentonit (aktiviertem Tonerde- mineral) in Suspensionen, beispielsweise zur Absicherung und Verhärtung von Schlitzwänden in der Bauindustrie. Die Bentonit-Suspensionen werden auch zum Gleitfähigmachen und Abstützen von Bohrlöchern aller Art im Erdreich angewendet.
Als weitere Beispiele können Kreise und auch pharmazeutische Pulver genannt werden. In der Lebensmittelindustrie spielen Dickungsmittel wie Carrageenate u.dgl. eine wichtige Rolle, z.B. bei der Herstellung von Speiseeis oder auch in der Kosmetikindustrie, beispielsweise bei der Herstellung von Zahncreme u.dgl. Alle solche Stoffe können im kontinuierlichen Prozeß mittels des Verfahrens und der Einrichtung gemäß der Erfindung in haltbare Mischungen, Suspensionen, Dispersionen u.dgl. übergeführt werden.
Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels nachstehend erläutert.
Fig. 1 und 2 zeigen eine Einrichtung zum Mischen von pulverförmigen Stoffen und/oder flüssigen Medien mit einer Flüssigkeit gemäß der Erfindung im Aufriß und in Draufsicht, schematisch.
Fig. 3 ist ein Schnitt durch die Einrichtung der Fig. 1 nach der Linie III-III.
Die Einrichtung 1 zum Mischen von pulverförmigen Stoffen und/oder flüssigen Medien mit einer Flüssigkeit unter Zugabe von vorbestimmten Mengen sieht ein Zusammenführen von mehreren Feststoffkomponenten vor. Hierzu können z.B. drei Vorratsbehälter 2, 3 und 4 dienen, die mit trichterförmigen Bodenteilen 5, 6 und 7 versehen sind. Am unteren Ende der Trichter 5, 6, 7 befinden sich Zellenschleusen 8, 9 und 10, von denen Förderrohre 11, 12 und 13 zu einem gemeinsamen Mischrohr 14 führen. Die Abführung der pulverförmigen Feststoffkomponenten und/oder flüssigen Medien aus den Vorratsbehältern erfolgt anteilsmäßig in entsprechend dosierten Mengen, was beispielsweise durch die Förderschnecken 15, 16 und 17 vorgenommen werden kann. Hierbei kann für die Förderrohre 11 und 13 noch eine Zwischenförderschnecke 18 vorgesehen sein.
An den Stutzen 14, in den die drei Komponenten in vordosierten Mengen eingebracht werden, schließt sich ein Misch-und Abführungsrohr 19 an, in das Einlässe 20, 21 und 22 zum Einleiten einer unter Hochdruck stehenden Flüssigkeit oder Wasser führen. Die genannten Einlässe können eine oder mehrere Rund- und/oder Flachstrahldüsen sein, die in axialer und/oder radialer und/oder diagonaler Richtung in das Mischrohr 19 münden. Zweckmäßig ist der Teil des Mischrohres 19, in dem die Strahldüsen angebracht sind, von einem Mantelrohr 23 umgeben, zu dem eine Leitung 24 von einem Hochdruck-Pumpenaggregat 25 führt.
Die gewichts- oder volumenmäßig vordosierten zu mischenden Komponenten, die an dem Stutzen 14 kontinuierlich zusammengeführt werden, werden danach zugleich der Einwirkung von Hochdruck-Flüssigkeitsstrahlen mittels der Düsen 20, 21, 22 unterworfen, wodurch der Mischvorgang auf völlig hydraulischem Wege, ohne Zuhilfenahme von mechanischen Teilen od.dgl. durchgeführt wird. Die unter hohem Druck stehenden Flüssigkeitsstrahlen unterwerfen die Komponenten einem solchen Schergefälle, daß, insbesondere mittels der herbeigeführten Turbulenzen, in dem Mischrohr 19 die fertige Mischung, Suspension, Dispersion u.dgl. entsteht.
Der Mischvorgang erfolgt kontinuierlich. Die Impactwirkung der Hochdruck-Flüssigkeitsstrahlen überführt die zugegebenen Komponenten zu der erstrebten Mischung bzw. bei Trockenkomponenten in die gewünschte mehr oder weniger pastöse Masse bzw. die Suspension oder Dispersion. Hierbei ist eine völlige Homogenität des Endproduktes gewährleistet, das hinsichtlich seiner Eigenschaften in bezug auf das Verhältnis der gewichtsmäßigen Anteile von Feststoff und/oder Flüssigkeit einerseits sowie Flüssigkeit andererseits mindestens bis zur weiteren Verarbeitung, im allgemeinen auf längere Zeit, gleichbleibend ist. Die erzielte Mischung u.dgl. ist unmittelbar zur weiteren Verarbeitung einsetzbar.
Der erzielten Mischung können entweder zugleich mit dem Hochdruck-Flüssigkeitsstrahl oder auch noch innerhalb der Mischzone eine oder mehrere Trockenkomponenten und/oder Flüssigkeitskomponenten zugegeben werden.
Von dem Mischrohr 19 kann das homogene Endprodukt in zur Abförderung dienenden Gefäßen oder Behältern, z.B. Tankwagen u.dgl., gebracht werden, wobei keine Gefahr besteht, daß durch einen mehr oder weniger langen Förderweg eine Entmischung der Komponenten stattfindet. Die Einrichtung ist zweckmäßig so ausgebildet, daß das Mischrohr 19 um den Stutzen 14 schwenkbar gelagert ist, so daß bei dem kontinuierlichen Betrieb eine Reihe von Förderbehältern u.dgl.
hintereinander gefüllt werden können, so daß in dem kontinuierlichen Prozeß keine Unterbrechung zu erfolgen braucht.
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Claims

Anspriiche Verfahren zum Mischen von pulverförmigen Trockenstoffen und/oder flüssigen Medien mit einer oder mehreren Flüssigkeiten, insbesondere zur Herstellung einer Suspension, Dispersion u.dgl., dadurch gekennzeichnet, daß ein Strom von einem oder mehreren pulverförmigen Trockenstoffen und/oder flüssigen Medien der Einwirkung mindestens einer unter Hochdruck stehenden Flüssigkeitskomponente als Hochdruck-Flüssigkeitsstrahl unterworfen und die dadurch erzielte Mischung kontinuierlich ausgetragen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trockenstoffkomponente unter Zusatz von einer oder mehreren Flüssigkeitskomponenten miteinander vermengt und die Vermengung der Einwirkung mindestens einer unter Hochdruck stehenden Flüssigkeitskomponente als Hochdruck-Flüssigkeitsstrahl unterworfen und die dadurch erzielte Mischung kontinuierlich ausgetragen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Flüssigkeitskomponenten miteinander vermengt und die Vermengung der Einwirkung mindestens einer unter Hochdruck stehenden Flüssigkeitskomponente als Hochdruck-Flüssigkeitsstrahl unterworfen und die dadurch erzielte Mischung kontinuierlich ausgetragen wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Trockenkomponenten und/oder die Flüssigkeitskomponenten bei Einwirkung durch einen Hochdruckstrahl oder mehrere Hochdruckstrahlen gewichtsmäßig oder volumenmäßig vordosiert zusammengeführt werden.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Hochdruck-Flüssigkeitsstrahl bzw.

die -strahlen unter Erzeugung von Turbulenzen den Trokken- und/oder Flüssigkeitskomponenten zugeführt wird bzw. werden.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer der Hochdruck-Flüssigkeitsstrahlen unter einem Druck von etwa 10 bis 1000 bar, vorzugsweise in dem Bereich von 50 bis 250 bar, gehalten wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der erzielten Mischung neben der unter Hochdruck stehenden Flüssigkeitskomponente zugleich Trockenkomponenten und/oder Flüssigkeitskomponenten zugegeben werden.
8. Vorrichtung zum Mischen von pulverförmigen Trockenstoffen und/oder flüssigen Medien mit einer oder mehreren Flüssigkeiten, insbesondere zur Herstellung einer Suspension, Dispersion od.dgl., gekennzeichnet durch ein Mischrohr mit einem oder mehreren Einlässen (14) für einen oder mehrere pulverförmige Trockenstoffe und/oder flüssige Medien und mit weiteren Einlässen (20,21,22) zum Einleiten einer oder mehrerer unter Hochdruck stehenden Flüssigkeiten.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Mischrohr eine Fördervorrichtung (11,12,13) für einen oder mehrere pulverförmige Trockenstoffe und/ oder flüssige Medien angeordnet ist, und daß die Fördervorrichtung mit einer Dosiervorrichtung, z.B. einer Förderschnecke (15,16,17), versehen ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlässe (20,21) zum Einleiten der unter Hochdruck stehenden Flüssigkeit bzw. Flüssigkeiten tangential zum Mischrohr angeordnet sind.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Mischrohr (19) von einem Mantelrohr (23) umgeben ist, zu dem eine Leitung (24) von einem Hochdruck-Pumpenaggregat (25) führt.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Mischrohr schwenkbar vorgesehen ist.