DE2702069C2

DE2702069C2 - Vorrichtung zum Mischen mindestens eines pulverförmigen Feststoffes mit mindestens einer Flüssigkeit zur Herstellung einer Dispersion

Info

Publication number: DE2702069C2
Application number: DE2702069A
Authority: DE
Inventors: Elmar M. Dipl.-Ing. 4150 Krefeld Veltrup; Friedrich J. Dipl.-Ing. 4040 Neuss Zucker
Original assignee: Fried Krupp AG
Current assignee: BWS Technologie GmbH
Priority date: 1977-01-19
Filing date: 1977-01-19
Publication date: 1986-07-10
Also published as: DE2702069A1

Description

insgesamt gesehen mit der erfindungsgemäßen Maßnahme ein verbesserter Mischungsgrad erreicht wird und gleichzeitig das Gut von der Innenwandung der

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Mischkammer ferngehalten wird.

Mischen nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs!. 40 Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann ein Das Mischen von Trockenkomponenten mit einer Strom von einem oder mehreren pulverförmigen Trok-Naßkomponente zur Herstellung einer homogenen kenstoffen und/oder flüssigen Medien der Einwirkung Suspension bzw. Dispersion bereitet in nicht seltenen mindestens einer unter Hochdruck stehenden Flüssig-Fällen noch Schwierigkeiten, insbesondere eine homo- keitskomponente als Hochdruck-Flüssigkeitsstrahl ungene Mischung im kontinuierlichen Verfahren zu errei- 45 terworfen und die dadurch erzielte Mischung kontinuchen. Wesentlich ist hierbei die Forderung, daß das Ver- ierlich ausgetragen werden.

Durch die Anwendung mindestens eines unter Hochdruck stehenden Flüssigkeitsstrahls erzielt man ein Mischen der betreffenden Komponenten auf reinhydraulisehe 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 Trockenkompo-

mehr oder weniger schwer benetzbar ist. insbesondere f,o nente bzw. -komponenten mit der Flüssigkeitskompodann. wenn der Flüssigkeitsanteil gering zu halten ist. nente bzw. -komponenten gewährleistet wird. Dies gilt

Bekannt ist eine rohrförmige Mischvorrichtung auch bei dem Zusammenbringen von großen Mengen (US-PS 16 49 062) mit einer Mischkammer, in deren pulverförmiger Stoffe mit relativ wenig Flüssigkeit, um Zentrum mehrere Düsen zum Einführen der Flüssig- eine homogene pastöse Masse zu erzielen. Eine nachkeitskomponente hineingeführt sind. Diese Düsen be- b5 irägliche Entmischung der Komponenten findet nicht wirken fächerförmig auseinandergehende Flüssigkeits- statt, sondern die erzielte Mischung bzw. Suspension strahlen, die bewirken, daß sich das zu mischende Pulver u. dgl. bleibt hinsichtlich der homogenen Vermischung auf die Flüssigkeit von außen auflegt und somit das lange Zeit stabil. Die Fertigstellung der Mischung u.dgl.

hältnis der gewichtsmäßigen Anteile von Feststoff und Flüssigkeit gleichbleibend gehalten wird. Im diskontinuierlichen Verfahren, beispielsweise durch Verwendung 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 Misihprozeß 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

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 Trokkenstoffe 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 mindestens 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 Flüssigkeiiskornponente 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 Hochdrurk-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 1000bar. Vorzugsweise werden Drücke von etwa 50 bis 250 bar eingehalten.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung können die Einlasse 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 Einlasse 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. Trokkenkomponenten 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 eignen 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 Bentoni! (aktiviertem Tonerdemineral) 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 Kreide 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 nrrhstehend erläutert.

F i g. 1 und 2 zeigen eine Einrichtung zum Mischer, von pulverförmigen Stoffen und/oder flüssigen Medien mit einer Flüssigkeit gemäß der Erfindung im Aufriß und in Draufsicht, schematisch.

F i g. 3 ist ein Schnitt durch die Einrichtung der Fig. 1 nach der Linie IH-III.

Die Einrichtung zum Mischen von pulverförmigen Stoffen 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 Zellenschleu-

•35 sen 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 Vorratsbehähern 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, schlieOt sich eine Mischkammer mit Abführungsrohr 19 an, in die Einlasse 20, 21 und 22 zum Einleiten einer unter Hochdruck stehenden Flüssigkeit oder Wasser führen. Die genannten Einlasse können eine oder mehrere Rund- und/oder Flachstrahldüsen sein, die in axialer und/oder radialer und/oder diagonaler Richtung in die Mischkammer münden. Zweckmäßig ist die Mischkammer mit den Strahldüsen 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 Einwi, kung 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 Schergeräile. daß, insbesondere mittels der herbeigeführten Turbulenzen, in der Mischkammer 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 ι ο 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 r, mit dem Hochdruck-Flüssigkeitsstrahl oder auch noch innerhalb der Mischzone eine oder mehrere Trockenkornponcntcr. und/oder Flüssigkeitskomponenten zugegeben werden.

Von der Mischkammer 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 die Mischkammer 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.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

Pulver von der Flüssigkeit auf die Innenwand der rohrförmigen Mischkammer gedrückt wird. Dort bleibt das Pulver haften und baut sich langsam auf. Von Zeit zu Zeit wird dieses zu Klumpen angewachsene Pulver von der Innenwand abgelöst und mit dem vermischten Pulver weitergeführt. Diese Klumpenbildung ist jedoch für den weiteren Verwendungszweck des gemischten Pulvers unerwünscht

Die fächerförmigen Strahlen der bekannten Düsen

!.Vorrichtung zum Mischen mindestens eines pulverförmigen Feststoffes mit mindestens einer Flüssigkeit zur Herstellung einer Dispersion mit einer rohrförmigen Mischkammer, mit einem vertikal an einem Ende der Mischkammer angeordneten Feststoffeinlaß und mehreren Flüssigkeitseinlässen in die _._....

Mischkammer zur kontinuierlichen Zugabe des io bewirken, daß das Zentrum des Mischrohres als Miscn-Feststoffes bzw. der Flüssigkeit, wobei die Flüssig- zone wirkungslos wird und folglich nur im äußeren Umkeit unter hohem Druck mittels einer Leitung züge- fangsbereich der Mischkammer eine Mischzone gebilgeben wird, und mit einem Auslaß aus der Misch- det wird.

kammer für die Dispersion, dadurch gekenn- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vor-

zeichnet. daß die Flüssigkeitseinlässe(20,21,22) 15 richtung zu schaffen, mit der die Herstellung von Mischungen bzw. Suspensionen oder Dispersionen von pulverförmigen Trockenstoffen und/oder flüssigen Medien mit einem oder mehreren flüssigen Medien durchzuführen ist, bei der der Prozeß zur Erzielung einer

auf dem Umfang und an der rückwärtigen Stirnseite der Mischkammer (19) verteilt angeordnet und am Umfang und an der rückwärtigen Stirnseite von einem gemeisnamen Mantelrohr (23) umgeben sind.

daß die Leitung (24) zu dem Mantelrohr geführt ist, 20 homogenen, mehr oder weniger pastösen Masse im

und daß die auf dem Umfang der Mischkammer (19) angeordneten Flüssigkeitseinlässe (20, 21) radial oder tangential und/oder in Fließrichtung geneigt verlaufen.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischkammer (19) mit dem Mantelrohr (23) um eine senkrechte Achse drehbar gelagert ist
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die unter Hochdruck stehende Flüssigkeit einen Druck von 10 bis 1000 bar aufweist.
4. Vorrichtung nach Ansprucn 3, dadurch gekennzeichnet daß der Flüssigkeitsdruck in dem Bereich von 50 bis 250 bar vorgesehen is

kontinuierlichen Verfahren vorgenommen werden kann, wobei ein gleichbleibendes Verhältnis der gewichtsmäßigen Anteile von Feststoff und Flüssigkeit gewährleistet ist

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Kennzeichens des Patentanspruchs 1 gelöst

Mit diesen Maßnahmen steht der gesamte Querschnitt der Mischkammer als Mischzone zur Verfügung. Dadurch werden Ablagerungen im unteren Teil der Mischkammer verhindert. Um den Einfluß der Schwerkraft auf Ablagerungen weitgehend zu eliminieren, ist die Mischkammer in einem Winkel zur Vertikalen geneigt, die so weit gehen kann, daß sie nahezu an die senkrechte Achse heranreicht Damit kann die Schwerkraft für den Mischeffekt herangezogen werden, so daß