DE3007990C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Vermischen eines dispersen Feststoffes mit einer Flüssigkeit, bei dem die Flüssigkeit mittels einer Düse in einen Expansionsraum versprüht und dabei in im Expansionsraum bewegten Feststoff eingedüst wird. Außerdem betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Durchführen dieses Verfahrens mit einem Mischer, in dem der Feststoff bewegt wird, mit einer rohrförmigen Leitung zum Zuführen der Flüssigkeit und mit einem Düsenkopf am Ende der Leitung zum Versprühen der Flüssigkeit.

Zum Zugeben einer Flüssigkeit zu mehr oder weniger trockenem Schüttgut ist es bekannt, wenn eine besonders feine Zerteilung des flüssigen Zusatzes erwünscht ist, diesen mittels einer oder mehreren Düsen zuzugeben, um ihn beispielsweise kegelförmig zu zerstäuben, bevor er auf das Schüttgut auftrifft. So ist es bekannt, flüssige Zusätze mittels Einstoff- oder Mehrstoffdüsen in einen Mischer oder einen Mischgranulator einzugeben, in welchem ein mit solchen Zusätzen zu befeuchtendes Schüttgut (Mischgut) von Mischwerkzeugen bewegt wird. Die Zugabe kann dabei von außen durch die Wand des Mischbehälters oder auch von innen durch die Welle erfolgen. Der Mischer oder Mischgranulator kann im Chargenbetrieb oder auch kontinuierlich arbeiten.

Die flüssigen Zusätze werden dabei dem Düsenkopf unter Ausnutzung eines Druckgefälles zugeführt, gegebenenfalls im Düsenkopf miteinander vermischt und aus der Öffnung des Düsenkopfes ausgespritzt, so daß ein Sprühbild aus fein zerteilten Flüssigkeitströpfchen entsteht und die Flüssig­ keit daher großflächig und in feiner Verteilung auf das Schüttgut gelangt. Es läßt sich aber nicht in allen Fällen und bei allen flüssigen Zusätzen eine ausreichend feine Zerteilung der Flüssigkeit erzielen, d. h. die den Düsenkopf verlassenden Flüssigkeitströpfchen sind unter Umständen noch verhältnismäßig groß. Das ist besonders dann nachteilig, wenn stark hygroskopische Schüttgüter zu befeuchten sind, weil zu große Tröpfchen in solchen Fällen leicht zu einer ungleich­ mäßigen Befeuchtung führen, die auch nicht mehr durch den Mischvorgang auszugleichen ist. Durch Anbackungen von Schütt­ gut am Düsenkopf entstehen insbesondere bei der Verarbeitung von stark hygroskopischen Schüttgütern überfeuchte Klumpen oder Klümpchen, die, wenn sie vom Düsenkopf abfallen, zu örtlichen Überfeuchtungen des Schüttgutes führen und einen negativen Einfluß auf das Kornspektrum ausüben.

Weiterhin hat sich gezeigt, daß beim Versprühen von zum Ver­ kleben neigenden Flüssigkeiten und/oder beim Befeuchten von stark hygroskopischen oder zum Verkleben neigenden Schütt­ gütern sich mehr oder weniger schnell am Düsenkopf Material­ ansätze bilden, welche die Düsenöffnung verändern und das Sprühbild beeinträchtigen können, so daß die gewünschte feine Zerteilung und gleichmäßige großflächige Verteilung der flüssigen Zusätze schon bald nicht mehr gewährleistet ist und der Mischer oder Mischgranulator daher häufig gereinigt werden muß.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, beim Eindüsen flüssiger Zusätze in Mischer oder Mischgranulatoren Anlagerun­ gen am Düsenkopf zu verhindern, welche das Sprühbild und/oder die Tröpfchengröße der versprühten Flüssigkeit beeinträch­ tigen können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Verfahren der eingangs genannten Gattung mit den Merkmalen des Kennzeichens des Hauptanspruches gelöst.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird aus einer das Sprühbild umgebenden ringförmigen Düse Gas, z. B. Luft ausgeblasen, so daß eine Hülle aus Gas das Sprühbild umgibt, wobei der axiale Bereich mit der höchsten Strömungsgeschwindigkeit des Gases in der ringförmigen Düse in Strömungsrichtung im Abstand vor der Austrittsöffnung der ringförmigen Düse liegt.

Gemäß einer bevorzugten Durchführungsform des Verfahrens wird die Hülle mit regulierbarem Druck und regulierbarer Strömungsgeschwindigkeit des Gases ausgeblasen.

Weiterhin wird die Aufgabe der Erfindung bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Gattung mit den Merkmalen des Kennzeichens von Anspruch 3 gelöst. Bei der Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens ist eine Hülse vorgesehen, die die Leitung im Bereich ihres Endes im Abstand umgibt, die im Bereich des Düsenkopfes ein offenes, sich konisch verjüngendes Ende mit einer Öffnung aufweist, ferner ist in dem Raum zwischen der Leitung und der Hülse eine Zufuhr für unter Druck stehendes Gas vorgesehen. Weiterhin ist der Düsenkopf nach außen abgerundet, so daß zwischen dem sich konisch verjüngenden Ende der Hülse und dem Düsenkopf ein Ringspalt mit einer engsten Stelle gebildet ist.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Hülse ein Rohr mit einem als Führung ausgebildeten hinteren Ende, das eine Dichtung enthält.

Besonders bevorzugt ist, daß die auf der rohrförmigen Leitung axial verschiebbar geführte Hülse gegenüber der Leitung auch arretierbar ist.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren werden einerseits Material- oder Schmutzanlagerungen am Düsenkopf verhindert, andererseits wird gewährleistet, daß das Sprühbild in seiner gewünschten Form erhalten bleibt oder sogar noch verbreitert bzw. stärker aufgefächert wird, weil der den Schutz gewährleistende Gasmantel die Düse und das von dieser ausgehende Sprühbild einhüllt, ohne das Sprühbild zusammenzudrücken. Benutzt man zum Erzeugen der Schutzhülle bzw. des Gasmantels Luft, sind die für den Schutz der Düse erforderlichen Aufwendungen gering und stehen in keinem Verhältnis zu den Kosten, die durch häufiges Reinigen der Düse erforderlich wären. Bei Verarbeitung von beispielsweise steril zu haltenden Gütern kann die Schutzhülle auch aus inertem Gas gebildet weerden. Die dadurch entstehenden zusätzlichen Kosten sind ebenfalls vertretbar, weil sie deutlich niedriger sind als die sonst durch häufiges Anhalten, Reinigen und erneutes Sterilisieren der Mischmaschine anfallenden Kosten.

Bei der Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens wird sichergestellt, daß die den Düsenkopf und das von diesem ausgehende Sprühbild umhüllende Gashülle bzw. der Gasmantel ebenso wie der flüssige Zusatz aufgrund eines Düseneffektes ausgeblasen wird. Er bildet dementsprechend ähnlich wie die aus dem Düsenkopf austretende Flüssigkeit ein sich nach außen aufweitendes Sprühbild, der das Sprühbild der Flüssigkeit umhüllt und es sogar noch auseinander­ ziehen kann, wenn der Zufuhrdruck für das Schutzgas entsprechend eingestellt ist.

Durch die Erfindung erhält man in einfacher und wirtschaftlich vertretbarer Weise einen guten Schutz von in Mischern oder Mischgranulatoren eingesetzten Düsen bzw. Düsenköpfen gegen unerwünschte Materialanlagerungen, welche die Düse mit der Zeit verstopfen bzw. deren Sprühbild ungünstig verändern können, weil das um die Düse herumgeblasene Gas wie Luft auch sich der Düse nähernde Feststoffpartikel wegbläst und sich auf der Oberseite des Düsenkopfes eventuell ablagernde Flüssigkeits­ tröpfchen mitreißt. Dementsprechend brauchen derart ausgebildete Düsenvorrichtungen, die beispielsweise in Mischern für kontinuier­ lichen oder Chargenbetrieb verwendet werden, nur selten gereinigt werden, so daß die für eine Reinigung erforderlichen Stillstandszeiten derart ausgerüsteter Maschinen gesenkt werden können. Auch sind keine örtlichen Überbefeuchtungen des Mischgutes zu befürch­ ten da die zugegebenen Flüssigkeiten äußerst fein und gleich­ mäßig zerteilt abgegeben werden.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer erfindungs­ gemäß ausgestatteten Düse in einem Längsschnitt dargestellt.

Die Düse besteht im wesentlichen aus einer rohrförmigen Leitung 1 und einer deren äußeres Ende im Abstand konzen­ trisch umgebenden rohrförmigen Hülse 2. In das äußere Ende der rohrförmigen Leitung 1 ist ein nach außen abgerundeter Düsenkopf 3 eingeschraubt, der eine in der Zeichnung nicht dargestellte Durchgangsbohrung enthält, um unter Ausnutzung eines Druckgefälles durch die Leitung 1 herangeführtes fließfähiges Material wie eine Flüssigkeit auszusprühen. Das Aussprühen kann dabei unter erhöhtem Druck in einen Mischbe­ hälter erfolgen, in dem normaler Atmosphärendruck herrscht, oder auch in einen Unterdruckbehälter aufgrund Saugwirkung.

Die Hülse 2 ist axial verschiebbar auf der Leitung 1 ange­ ordnet und zu diesem Zweck am hinteren Ende mit einer Manschette 6 versehen, die mit Gleitsitz auf der als Führungs­ fläche ausgebildeten Oberfläche der Leitung 1 sitzt und einen Dichtungsring 5 enthält. Mehrere durch die Wand der Hülse 2 geschraubte Gewindestifte 4 können gegen die Oberfläche der Leitung 1 drücken, um die Hülse 2 gegenüber der Leitung 1 und damit gegenüber dem Düsenkopf 3 zu arretieren.

Ein an die Hülse 2 angeschlossener Rohrstutzen 7 dient zum Einleiten von unter Druck stehendem Gas wie Luft in den zwischen der Leitung 1 und der Hülse 2 befindlichen ring­ förmigen Hohlraum 8. Der Rohrstutzen 7 ist am äußeren Ende mit widerhakenartigen Schultern 9 zum Aufstecken eines Schlauches versehen, während die Leitung 1 am äußeren Ende ein Außengewinde 10 zum Anschrauben an eine Zufuhrleitung aufweist.

Am äußeren Ende der Hülse 2 ist ein sich kegelstumpfförmig verjüngender Aufsatz 11 angebracht, der eine Öffnung 12 aufweist, die zwar wesentlich weiter als die Öffnung des Düsenkopfes 3, jedoch enger als der größte Außendurchmesser des abgerundeten Düsenkopfes 3 ist. Zwischen dem Aufsatz 11 und der Oberfläche des Düsenkopfes 3 befindet sich ein düsenförmiger Ringspalt 13, dessen geringste Weite durch axiales Verstellen der Hülse 2 gegenüber dem Rohr 1 bzw. dem Düsenkopf 3 verändert und eingestellt werden kann.

Im Betrieb wird durch die Leitung 1 zu versprühendes Strö­ mungsmittel zugeführt, wobei es sich um eine Flüssigkeit oder auch ein Mehrstoffgemisch handeln kann. Dieses Strö­ mungsmittel verläßt den Düsenkopf 3 in Form eines sich mit zunehmendem Abstand vom Düsenkopf erweiternden Sprühbildes 14. Gleichzeitig wird durch den Rohrstutzen 7 unter höherem Druck wie am Auslaßende der Düse stehendes Gas wie bei­ spielsweise Luft zugeführt, welche sich im ringförmigen Raum 8 gleichmäßig verteilt und diesen durch den verengten Ringspalt 13, der die Wirkung einer zur Längsachse des Sprüh­ bildes gerichteten Düse hat, verläßt. Da sich die engste Stelle des Ringspaltes 13 jedoch im Abstand von der Öffnung 12 des Aufsatzes 11 innerhalb der Hülle 2 befindet, ent­ spannt sich das durch den Ringspalt 13 hindurchtretende Strömungsmittel, bevor es aus der Auslaßöffnung 12 austritt. Dadurch wird der Gasstrahl nach außen umgelenkt und bildet eine sich mit zunehmendem Abstand von der Düse erweiternden Hülle 15, die das aus dem Düsenkopf 3 austretende Sprühbild vollständig einhüllt und sogar die Breite dieses Sprühbildes und die Tröpfchengröße in demselben beeinflussen kann. Alle aufgrund des Saugeffektes im Bereich des Düsenkopfes 3 von der Seite angesaugten Fremdkörper wie beispielsweise Par­ tikel des zu befeuchtenden Schüttgutes werden von der aus Gas gebildeten Schutzhülle 15 mitgerissen und von der Düse weggetragen, bevor sie den Düsenkopf 3 erreichen können. Somit ist der Düsenkopf 3 im Betrieb sicher gegen Material­ anlagerungen, beispielsweise Ablagerungen des zu benetzenden Schüttgutes, geschützt. Aber auch sich auf der Außenseite des Düsenkopfes 3 ablagernde Flüssigkeitströpfchen werden mitge­ rissen und können daher keine größeren Tropfen bilden, die zu einer ungleichförmigen Befeuchtung des Mischgutes führen könnten.

Die vorstehend beschriebene und in der Zeichnung gezeigte Düsenvorrichtung hat sich beispielsweise beim Befeuchten von so stark hygroskopischen Materialien wie Dextrin in einem geschlossenen Mischbehälter bestens bewährt. Dextrin ist ein beim Zusammentreffen mit Feuchtigkeit stark zum Kleben nei­ gendes Material. Bei Verwendung der oben beschriebenen Düsen­ vorrichtungen konnte das Dextrin jedoch ohne Klumpenbildung und ohne Verschmutzung der Düsen im Mischer gleichmäßig be­ feuchtet werden.

Obwohl die Erfindung vorstehend anhand jeweils nur einer Düse oder Düsvorrichtung erläutert worden ist, versteht es sich, daß ein Mischer oder Mischgranulator, in welchem mehr oder weniger trockenes Schüttgut befeuchtet werden soll, auch mit mehreren Düsen oder Düsvorrichtungen dieser Art ausgestattet werden kann, ebenso wie es möglich ist, die Düsen sowohl an der Behälterwand als auch an der Welle des Mischers oder Mischgranulators oder auch sowohl an der Behälterwand als auch der Welle anzubringen.

Claims (5)

1. Verfahren zum Vermischen eines dispersen Feststoffes mit einer Flüssigkeit, bei dem Flüssigkeit mittels einer Düse in einen Expansionsraum versprüht und dabei in im Expansionsraum bewegten Feststoff eingedüst wird, dadurch gekenn­ zeichnet, daß aus einer das Sprühbild umgebenden ringförmigen Düse Gas, z. B. Luft, ausgeblasen wird, so daß eine Hülle aus Gas das Sprühbild umgibt, wobei der axiale Bereich mit der höchsten Strömungsgeschwindigkeit des Gases in der ringförmigen Düse in Strömungsrichtung im Abstand vor der Austrittsöffnung der ringförmigen Düse liegt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülle mit regulierbarem Druck und regulierbarer Strömungsgeschwindigkeit des Gases ausgeblasen wird.

3. Vorrichtung zum Vermischen eines dispersen Feststoffes mit einer Flüssigkeit gemäß einem Verfahren nach Anspruch 1, mit einem Mischer, in dem der Feststoff bewegt wird, mit einer rohrförmigen Leitung zum Zuführen der Flüssigkeit und mit einem Düsenkopf am Ende der Leitung zum Versprühen der Flüssigkeit, dadurch gekennzeichnet, daß eine Hülse vorgesehen ist, die die Leitung im Bereich ihres Endes im Abstand umgibt und die im Bereich des Düsenkopfes ein offenes, sich konisch verjüngendes Ende (11) mit einer Öffnung (12) aufweist, daß in dem Raum zwischen der Leitung und der Hülse eine Zufuhr für unter Druck stehendes Gas vorgesehen ist und daß der Düsenkopf nach außen abgerundet ist, so daß zwischen dem sich konisch verjüngenden Ende der Hülse und dem Düsenkopf ein Ringspalt (13) mit einer engsten Stelle gebildet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (2) ein Rohr mit einem als Führung ausgebildeten hinteren Ende (6), das eine Dichtung (5) enthält, ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die auf der rohrförmigen Leitung (1) axial verschiebbar geführte Hülse (2) gegenüber der Leitung arretierbar ist.