DE3020685C2 - Vorrichtung zum kontinuierlichen Vermischen zweier Flüssigkeiten unterschiedlicher Menge und Viskosität - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Vermischen zweier Flüssigkeiten unterschiedlicher Menge und Viskosität mit einer Trommel, die mittels einer Hohlwelle drehbar um eine im wesentli-

jo dien horizontale Achse gelagert ist, mit einem koaxial durch die Hohlwelle geführten ersten Beschickungsrohr für die eine Flüssigkeil, mit einem koaxial zu diesem angeordneten zweiten Beschickungsrohr für die andere Flüssigkeil, und mit einer Auslaßöffnung für das Mischgut.

Bei vielen chemischen und physikalisch-chemischen Reaktionen liegen Stoffe vor, die miteinander reagieren, bevor eine totale Vermischung erzielbar ist. Bei vielen Reaklionen. insbesondere bei Ab- und Adsorptionsre-

M) aktionen wird dadurch ein höherer Chcmikalienverbratich verursacht.

Die Schwierigkeit, eine toialc Vermischung zu erreichen, besteh! darin, daß in vielen Anwendungsfiilleii sehr große Slröniungsmitielmengen, etwa Flüssigkeilen mit relativ niedrigen Konzentrationen der Inhaltsstoflc und/oder Viskositäten mit sehr kleinen Mengen relativ hoher Konzentrationen und/oder Viskositäten zu vermischen sind.

Bei einer bekannten Vorrichtung der eingangs erwähnten ArI (DE-OS 26 52b34) sind in der als würfelförmigen Behälter ausgebildeten Mischtrommel Mischund/odcr Mahlwerkzeuge zum Mischen und Zerkleinern der Flüssigkeiten sowie Festsioffbestandleile vorgesehen. Bei Reaktionen, deren Zielsetzung in der BiI-dung größerer Feststoffverbande — Agglomeration. Flocculation und ähnliche Reaklionen — besteht, werden bei dieser bekannten Vorrichtung beim Rühren zwecks Vermischung z. B. bereits gebildete Flocken wieder zerkleinert.

bO Nachteilig ist ferner, daß die Moleküle der häufig zur Anwendung kommenden organischen Polymere, /. B. auf Polyacrylamidbasis in verdünnter Lösung »ge streckt« vorliegen, so daß durch Scherkräfte bereits ent slandcnc »I locken« leicht zersiörl werden können.

hi Der l-lrfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vor richtung gemäß der eingangs erwähnten Alt so /ti gestalten, daß die Vermischung von Mengen mit eMremen Mengenverhältnissen in einer sehr kurzen Zeitsnanin.·

bei gleichzeitig sehr hoher Mischungsintensität möglich ist wobei bei Bedarf die Bildung einer gewünschten Flockenstruktur durch exakt einstellbare mechanische Beanspruchung möglich und die Vermischung ganz oder teiJweise vor einer Reaktion der vermischten Mengen und/oder der Inhaltsstoffe der Mengen durchführbar sein soll.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergeben sirrh aus den Unteransprüchen.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung bringt folgende Vorteilemilsich:

Bedeutende Einsparung an Chemikalien bei gleicher Wirkung nachfolgender Bearbeitungsstalionen und bedeutende Investitionseinsparung, da die Aufbereitungsanlagen bei gleicher Aufgabenstellung kleiner ausgeführt werden können. Durch die geringere Mengenbelastung sowie durch die Erzielung optimaler »Flockenstrukturen« ergibt sich eine verbesserte Wirkung nachgeschaltcter Aggregate.

Das folgende Beispiel erläutert die mil der erfindungsgemäßen Vorrichtung cr/.iclbarcn Vorteile näher:

Kine Suspension mit einem Fesistoffgchali von 2,8 bis 2,0% soll unter Zugabe von organischen Polymeren auf Polyacrylamidbasis zentrifugiert werden. Bisher konnte unter »Optimierung« verschiedener Parameter ein Verbrauch von 6—7 kg/l Inhaltsfeststoffe der Suspension erzielt werden. Die besten Ergebnisse werden bei einer 0,l°/oigen Lösung erzielt. Diese Lösung mußte in einer Menge von 168 bis 210 Liter/m'.Suspension dosiert werden.

Unter Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung konnte der spezifische Verbrauch auf 4 kg je Tonne Feststoffe gesenkt werden. Mittels einer 0,6%igen Lösung des Polymers konnte die Dosiermenge auf 19 bis 20 Liter je m' Suspension reduziert werden.

Außerdem ergab sich eine auf V₁₁₁ verkleinerte Aufbereitungsanlage für das organische Polymer im Vergleich zu herkömmlichen Anlagen bei Zugrundelegung der gleichen Aufgabenstellung.

Die crfindungsgemäßc Vorrichtung kann als Vorstufe /u F.ntwässcrungsaggregiiien wie Siebbamlpresscn. Vakuumfilter. Filter, Druckfilter, Kammerfilter, Pressen, Absnlzbecken, F.indickcrn usw. zur Anwendung kommen. Weiterhin kann sie in Zentrifugen, insbesondere in Vollmantelsehnccken-Zenirifugen. sowohl nach dem Gleichstrom- aL· auch nach dem Gcgcnstromprinzip integriert werden.

Anhand der Zeichnungen werden bevorzugte Ausrührungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung beschrieben.

Fig. 1 zeigt eine Querschnittsansichl der ciindungsgemäßen Vorrichtung, mit der eine teilweise Vermischung der flüssigen Strömungsmittel oder Flüssigkeiten vor der vollständigen Vermischung durchführbar ist:

F i g. 2 /eigl eine weitere Aiisführiingsform der erfinilungsgemäßen Vorrichtung, mit der eine zwangsweise Vermischung unmittelbar nach dem Dosierpunkt durchführbar ist:

F'ig. 3 ist eine teilweise Seitenansicht einer in der ■\usfiihningsforni der Fig. 2 verwendeten Trennwand:

I ι g. 4 zeigt cmc weitere AusführungslOrm der erfinilungsgemäßen Vorrichtung, mit dvv eine Vermischung nach Austritt der Strömiingsmiuelmengen aus der 1 ro mim· I durchführbar ist

Die F i g. 1 zeigt ein Beschickungsrohr 1 als Zuleitung für das in größerer Menge anfallende Strömungsmittel. In dem Beschickungsrohr 1 größeren Durchmessers ist ein kleineres Beschickungsrohr 2 koaxial geführt, mit dem das in kleinerer Menge anfallende Strömungsmittel zugeführt wird Die Austrittsöffnung des Beschickungsrohrs 2 liegt um ein geeignetes Stück vor der Austrittsöffnung des größeren Beschickungsrohres 1. Beide Rohre ragen in eine Trommel 3 hinein, die mittels einer

to Hohlwelle 4 und Lager 5 durch eine Keilriemenscheibe 6 in Drehung versetzt werden kann. Die Trommel 3 umschließt die beiden Beschickungsrohre 1 und 2 vollständig, wobei die Drehachse der Trommel in der gemeinsamen Achse der beiden Rohre 1 und 2 liegt Die Trommeldrehzahl ist in Abhängigkeit von der Drehzahl eines nicht dargestellten Motors durch Änderung des Übersetzungsverhältnisses der Keilriemenscheibe oder durch nicht dargestellte Regelgetriebe veränderbar.

Die auf der Hohlwelle 4 gelagerte Trommel 3 befindet sich in einem vorzugsweise zylindrisch gestalteten Mischbehälter 7, der beispielsweise einen Bodenablauf oder ein Überlaufwehr besitzt, so daß die gewonnene Mischung abgenommen werden kann.

Im Trommelmantel befinden sich Austrittsöffnungen 8, durch die die teilweise vermischten Mengen der Flüssigkeiten in den Mischbehälter 7 gelangen.

Durch das Beschickungsrohr 1, dessen Durchmesser in Abhängigkeit von den zu vermischenden Mengen der Flüssigkeiten berechnet wird, gelangt die größere Men-

jo ge an dem Austrittspunkt der kleineren Menge vorbei gemeinsam mit der kleineren Menge an die Stirnwand der sich drehenden Trommel 3. Die beiden Flüssigkeilen gelangen teilweise vermischt an die Austrittsöffnungen 8 im Trommelmantel.

r> Vorteilhafierweise sind die beiden Beschickungsrohre 1 und 2 gegeneinander verschiebbar gelagert, damit während des Betriebes der Vorrichtung der Abstand ihrer Mündungen voneinander veränderbar ist, da dieser Abstand den Grad der Vermischung der beiden Strömungsmittel beeinflußt. Ferner können die Beschikkungsrohre 1 und 2 gemeinsam gegenüber der Stirnwand der Trommel 3 während des Betriebes in axialer Richtung verschoben werden, so daß mit dem veränderlichen Abstand der Mündungen beider Rohre der Grad

•π der Vermischung der Strömungsmittel beeinflußbar ist. Schließlich beeinflußt auch der axiale Abstand der Austrittsöffnungen 8 von der Stirnwand der Trommel 3 den Grad der Vermischung der eingesetzten Strömungsmittel.

Der Grad der Vermischung an den Austrittsöffnungen 8 wird ferner durch die Drehzahl und den Durchmesser der Trommel 3 beeinflußt.

Die Größe der Vorrichtung selbst wird durch die zu vermischenden Mengen bestimmt.

^r>5 Bei Integration der Vorrichtung in eine Zentrifuge erfolgt die Abschleuderung der teilweise vermischten Mengen direkt an die Trommelwand bzw. an die Oberfläche des Flüssigkeitsrings.

Bei dieser Ausführungsform der erfindungsgemaßen

wi Vorrichtung werden die aus den Beschickungsrohren 1 und 2 austretenden Mengen der Flüssigkeit in der Trommel 3 teilweise vermischt. Eine vollständige Vermischung der beiden Mengen erfolgt in dem Mischbehälter 7 nach Abschleuderung durch die Austrittsöff-

ιΓι nungen J! im Mantel der Trommel 3. Durch die rotierende Trommel 3 ergibt sieh im Mischbehälter 7 ein Rühreffekt, der die Vermischung der beiden Strömursgsmitlclkomoonenten fördert.

Bei einer zweckmäßigen Gestaltung der Vorrichtung nach der Fig. I besitzt die Trommel einen Durchmesser von 500 mm und ist 320 mm lang. Sie dreht sich mit einer Drehzahl von 1400 UpM. Der Abstand der Austrittsöffnung 8 von der rechten Stirnwand der Trommel 3 ist 250 mm. Die Größe der Austrittsöffnungen 8 im Trommelmantel beträgt 150-90 mm², wobei 4 Öffnungen vorteilhaft sind. Der lichte Durchmesser des Beschikkungsrohres 1 beträgt 100 mm, während das Bcschikkungsrohr 2 einen lichten Durchmesser von 10 mm besitzt. Die Mündung des Beschickungsrohres 2 ist von der Stirnwand (der Trommel 3) 20 mm entfernt, während die Mündung des Beschickungsrohres 1 von der Stirnwand (der Trommel 3) 80 min entfernt ist.

In Fig. 2 ist eine weitere Ausfiihrungsforin der erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt. Bei dieser Auslührungsform ist die Trommel 3 durch eine Trennwand 9 in zwei unterschiedlich große Kammern 10 und 11 aufgeteilt, wobei die Trennwand 9 parallel zu den Stirnwänden der Trommel 3 angeordnet ist. Das Beschik- 2» kungsrohr 2 mit dem kleineren Durchmesser ist durch die Trennwand 9 hindurchgeführt und ragt in die kleinere Kammer 11 hinein. Die Trennwand 9 ist fest mit der Trommel 3 verbunden, wobei am Umfang der Trennwand 9 Aussparungen 12 vorgesehen sind, durch die 2·; eine Strömungsverbindung zwischen den beiden Kammern 10 und 11 besieht. Der Mantel der (zylindrischen) Kammer 10 besitzt Austritisöffnungen 13, die in den Mischbehälter 7 führen.

In Abhängigkeit von der Beschickungsmenge, der jo Drehzahl der Trommel 3, dem Abstand der Trennwand 9 und den Austrittsöffnungen 13 im Trommelinantel von den Rohrmündungen, der Anzahl und Größe der Aussparungen 12 in der Trennwand 9 sowie der Gestaltung der Scherkante der Aussparungen 12 wird die Zeit und die Intensität der Vermischung nach dem Zusammentreffen der beiden Strömungsmittelmengen beeinflußt. Durch das kleinere Beschickungsrohr 2 gelangt die geringere Menge der beiden Strömungsmittel bzw. Flüssigkeiten zum Vermischungspunkt. 4»

In Fig.4 ist eine dritte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt. Bei dieser Ausführungsform erfolgt die Vermischung der beiden Strönningsrnittelmengen bzw. Flüssigkeiten erst nach Austritt der Mengen aus der Trommel 3. Wie bei der Ausführungsform nach der F i g. 2 ist die Trommel 3 durch eine Trennwand 9 in zwei unterschiedlich große Kammern 10 und 11 aufgeteilt, wobei das Beschickungsrohr 2 mit dem kleineren Durchmesser in die kleinere Kammer 11 und das Beschickungsrohr 1 mit dem größeren Durchmesser in die größere Kammer 10 hineinragt. Es besteht zwischen den beiden Kammern 10 und 11 untereinander keine Strömungsverbindung. Vielmehr besitzt jede Kammer 10, 11 eigene Austrittsöffnungen 14 im Trommelmantel, die direkt zum Mischbehälter 7 führen. Daher erfolgt die Vermischung erst nach Austritt der beiden Flüssigkeitsmengen aus den Austrittsöffnungen 14 in den Mischbehälter 7.

Die Ausführungsform nach F i g. 1 arbeitet in folgender Weise: Nachdem die Trommel 3 in Drehung ver- bo setzt worden ist, werden die beiden Strömungsmittel durch die beiden Beschickungsrohre geführt und auf die sich drehende Stirnwand der Trommel 3 geleitet und dadurch teilweise vermischt Die beiden teilweise vermischten Mengen der beiden Strömungsmittel werden durch die Austrittsöffnungen 8 (Dosierpunkt) im Mantel der sich drehenden Trommel 3 in den Mischbehälter 7 abgeschleudert und dort durch die sich drehende Trommel vollständig vermischt. Der Mischbehälter 7 besitzt einen Bodenablauf oder ein Überlaufwehr, so daß die gewonnene Mischung abgenommen werden kann.

Bei der Ausführungsform nach der F i g. 2 werden die beiden Strömiingsmitielmengen getrennt in die Kam mern 10 und 11 geführt. Bei einer Drehung der Trommel 3 gelangt Strömungsmittel durch die Aussparungen bzw. Öffnungen 12 in die größere Kammer 10, wo os sich bereits mit dem vorhandenen Strömungsmittel mischt. Iis tritt dann durch die Austritisöffnungen 13 im Trommelinanlol (Dosierpunkt) in den Mischbehälter 7 ein. Durch die rasche Drehung der Trommel 3 wird eine iniensive Vermischung der beiden Strömungsmittelkomponenten beim Austritt aus der Öffnung 13 in den Mischbehälter 7 erreicht.

Bei der Ausführiingsforiii nach der Fig. 4 gelangen die beiden Slrömungsmillelkomponenten getrennt durch für jede Kammer 10, 11 vorgesehene Aiistriitsoflniingen 14 im Trommelmantel (Dosierpunkt) in den Mischbehälter 7, wo sie beim Verlassen der Trommel 3 auf Grund ihrer Drehung intensiv vermischt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (13)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum kontinuierlichen Vermischen zweier Flüssigkeiten unterschiedlicher Menge und Viskosität mit einer Trommel, die mittels einer Hohlwelle drehbar um eine im wesentlichen horizontale Achse gelagert ist, mit einem koaxial durch die Hohlwelle geführten ersten Beschickungsrohr für die eine Flüssigkeit, mit einem koaxial zu diesem angeordneten zweiten Beschickungsrohr für die andere Flüssigkeit, und mit einer Auslaßöffnung für das Mischgut, dadurch gekennzeichnet, daß die Trommel (3) in einem ruhenden Behälter (7) angeordnet ist, daß die Trommel (3) eine im wesentlichen senkrechte Stirnfläche und in ihrem Mantel Austrittsöffnungen (8) aufweist, daß das zweite Beschikkungsrohr (2) durch das erste Beschickungsrohr (1) geführt ist, daß die Beschickungsrohre (1,2) vor der Stirnfläche der Trommel (3) enden, und daß die Auslaßöffnung in dem Behälter angeordnet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trommel (3) durch eine zu ihrer Mantelfläche senkrechte Trennwand (9) in zwei Kammern (10,1 1) unterteilt ist, daß das eine Beschikkungsrohr (1) in die eine Kammer (10) und das andere Beschickungsrohr (2) in die andere Kammer (11) hineinragt und daß die beiden Kammern (10, 11) durch in der Trennwand (9) angebrachte Aussparungen (12) miteinander in Strömungsverbindung stehen, und daß die eine Kammer (10) im Trommclmantel Austrittsöffnungen (13) besitzt, die in den Mischbehälter (7) führen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Beschickungsrohr kleineren Durchmessers (2) in die kleinere Kammer (11) und daß das Beschickungsrohr größeren Durchmessers (1) in die größere Kammer (10) hineinragt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trommel (3) durch eine zu ihrer Mantelfläche senkrechte Trennwand (9) in zwei Kammern (10, 11) unterteilt ist. daß das Beschikkungsrohr (1) in die eine Kammer (10) und das Beschickungsrohr (2) in die andere Kammer (11) hineinragt, und daß jede Kammer (10, 11) eigene Austrittsöffnungen (14) im Trommelmantel aufweist, die zudem Mischbehälter(7)führen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Beschickungsrohr (2) kleineren Durchmessers in die kleinere Kammer (11) und das Beschickungsrohr (1) größeren Durchmessers in die größere Kammer (10) hineinragt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Beschickungsrohr (2) während des Betriebes axial gegen das Beschickungsrohr (1) verschiebbar ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ueschickungsrohre (1,2) während des Betriebes gemeinsam in axialer Richtung gegenüber der Stirnwand der Trommel 3 verschiebbar sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eier Ort der Ausirittsöffnungen (8) im Trummclmantel in Abhängigkeit vom Vermiscliungsgrad in uxialer Richtung wählbar ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gckenr zeichnet, daß zur Vermischung von Suspensionen irid/oder Emulsionen mit Chemikalien zwecks Herbeiführung einer bestimmten Flokkenbildung die Drehzahl der Trommel veränderbar ist.

10. Vorrichtung nach eineni der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zur Festlegung der Flockenstruklur der Dosierpunkt der Chemikalie und/oder der Lösung der Chemikalie veränderbar ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche I bis in 10, dadurch gekennzeichnet, daß zur Fesilegung der Flockenstruktur die Viskosität bei gleicher Lösungskon/.cntration der Chemikalie veränderbar ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß zur Festlegung der Flockenstruktur und/oder des Chemikalienverbrauchs und/ oder des Mengenverhältnisses der Strömungsmittel die Lösungskonzentralion veränderbar ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Chemikalie und/oder die

2» Lösung der Chemikalie unter Druck und unter Verwendung einer Düse dosierbar isl.