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Verfahren und Apparat zum Mischen von Flüssigkeiten Die Erfindung
betrifft Verfahren und Apparat zum Mischen von Flüssiglieiten und besonders zum
Mischen von Flüssigkeiten verschiedener Temperaturen, wobei die Temperatur der hergestellten
Mischung in gewissen Grenzen gehalten werden muß. Dies ist z. B. der Fall, wenn
ein bituminöses Material, z. B. heißes Pech, mit einem öligen Material, wie Naturteer,
Ölrückstand und Kreosot oder mit einem derselben in Gegenwart von Wasser, gemischt
werden soll. Wenn solche F1Sssiglreiten vermischt werden, bildet sich Schaum, sobald
die Temperatur für einen Augenblick zu hoch ansteigt, woraus sich natürlich eine
enorme Volumenvergrößerung ergibt, die Verluste und Nachteile verursacht.
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Andererseits, wenn die Temperatur mit Bezug auf den Schmelzpunkt des
Pechs zu weit fällt, tritt Faserung ein, d. h. das bituminöse Material läuft in
faserige Klumpen zusammen. Es ist daher äußerst wichtig, die Temperatur der Mischung
zwischen gewissen bekannten Grenzen zu halten.
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Gemäß der Erfindung werden die Flüssigkeiten in einem fortlaufenden
Verfahren gemischt dadurch, daß eine Flüssigkeit durch eine Gruppe von Mischgefäßen
oder 4ammern geführt wird und in den verschiedenen Mischgefäßen oder -kammern solche
Mengen eines oder mehrerer anderer Flüssigkeiten mit oder ohne weitere Mengen der
ersten Flüssigkeit zugesetzt werden, daß in jedem einzelnen Gefäß oder in jeder
einzelnen Kammer eine resultierende Mischung erzielt wird, die eine Temperatur innerhalb
der gewünschten Temperaturgrenzen hat. Ferner sind die in den verschiedenen Kammern
zugesetzten Mengen von Flüssigkeiten derart, daß jegliche starke lokale Wirkung
vermieden wird, die durch einen verhältnismäßig großen Zusatz einer Flüssigkeit
an einem einzigen Punkt entstehen könnte.
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Die Übertragung zwischen den Kammern kann so angeordnet werden, daß
die Mischung, die von der ersten Kammer oder vom ersten Gefäß zum nächsten fließt,
je nachdem erhitzt oder gekühlt wird, so daß sie bereit ist, in der nächsten Kammer
Zusatzmengen der kälteren oder heißeren Flüssigkeiten aufzunehmen. In einem solchen
Falle braucht die Hitzeübertragung, welche stattfindet, während die Mischung durch
zwei Kammern fließt, nicht sehr bedeutend zu sein, da durch Anwendung eines Arbeitsverfahrens
gemäß der vorliegenden Erfindung der große Vorteil erreicht wird, daß die physischen
Eigenschaften der resultierenden Flüssigkeit sich von Kammer zu Kammer verändern,
so
daß die höhere oder niedrigere Temperaturgrenze, bei welcber
sich nachteilige Wirktingen bemerkbar machen, beim Fortschreiten des Verfahrens
vergrößert oder verringert wird.
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Die Erfindung betrifft ferner einen neuen Mischapparat, in welchem
das eben beschriebene Verfahren ausgeführt werden kann.
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Dieser Apparat besteht aus einem Mischgefäß, welches durch Scheidewände
in eine Anzahl getrennter Kammern unterteilt ist, mit solchen Verbindungen, daß
die Mischung vom Kopf- oder Fußende der einen Kammer zum Fuß- oder Kopfende der
nächstfolgenden Kammer fließt. Jede Kammer ist mit einem Rührapparat ausgestattet,
der so angeordnet ist, daß die Mischung in einer Richtung rechtwinklig zum Gesamtdurchfluß
durch das Gefäß umgerührt wird; so kann z. B. eine einzige WelTe~sich in der Längsrichtung
durch das gesamte Gefäß erstrecken und getrennte Rührer tragen, welche in jeder
einzelnen Kammer die schwerere Flüssigkeit vom Boden der Kammer nach dem oberen
Ende derselben befördern und dadurch eine wirksame Mischung von Flüssigkeiten verschiedener
Schwere oder Dichte verursachen.
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Vorzugsweise wird am Ende der Mischkammern eine oder mehrere Kammern
vorgesehen, in welcher Umrühren ohne Zusatz irgendeiner anderen Flüssigkeit stattfindet.
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Der Flüssigkeitsspiegel in den Kammern kann zweckmäßig mittels eines
Ausflußrohres geregelt werden, das in geeigneter Höhe in der letzten Kammer angeordnet
ist. Es kann vorkommen, daß, wenn Stoffe wie Pech und Teer gemischt werden, trotz
der in dem neuen N'erfahren vorgesehenen Vorsidltsmaßregeln Schaumbildung eintritt.
Aus diesem Grunde besteht ein weiteres Kennzeichen der Erfindung darin, die unteren
Scheidewände nach aufwärts nur bis ungefähr die halbe Höhe des Apparates zu führen,
so daß ein weiterer Raum oberhalb des Flüssigkeitsspie gels gelassen ist für Schaum,
der erzeugt werden soll. Zwischen den oberen Scheidewänden und dem Kopfende des
Apparates sind Zwischenriiume gelassen, so daß der Schaum von einer Abteilung zur
nächstfol genden fließen kann, und die Rührer sind von solchen Abmessungen, daß
sie durch den Schaum, der erzeugt werden sollte, hindurchgehen und das Zerstören
desselben fördern.
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Es ist bereits eine Mischvorrichtung bekannt, bei der über der Flüssigkeit
ein freier Raum zur Aufnahme von etwa gebildetem Schaum verbleibt. port sind ebenfalls
die Kammern durch je zwei abwechselnd am Boden und an der Decke des Mischgefäßes
angebrachte, nicht ganz bis zur Decke bzw. zum Boden reichende Scheidewände von
ein ander getrennt, haben halbzyliuderförmige Böden, und die Endkammer ist mit einem
Ausflußrohr versehen.
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Diese bekannte Mischvorrichtung Idient zur Mischung einer Flüssigkeit
mit Gasen.
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Diese bekannte Einrichtung ist nicht zur Verwendung geeignet, wenn
zwei Flüssigkeiten vermischt werden sollen, bei denen reichliche Schaumlbildung
auftritt und der Schaum nicht von der Flüssiglceit in die nächste Kammer mitgenommen
wird.
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Die Neuerung besteht darin, daß die Kammern oben offen sind, so daß
der Schaum ohne weiteres in die nächste Kammer tritt, während die Flüssigkeit in
bekannter Weise einmal von unten nach oben und dann von oben nach unten in die jeweils
nächste Kammer übergeführt wird.
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In den Zeichnungen ist eine Ausführungsform eines Apparates zur Ausführung
des neuen Verfahrens beispielsweise dargestellt.
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Abb. I ist eine Draufsicht des Apparates mit teilweise fortgebrochener
Deckelplatte.
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Abb. 2 ist eine Seitenansicht, Abb. 3 eine Endansicht.
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Der Apparat, der besonders zum Mischen von Pech mit unbearbeitetem
Teer bestimmt ist, besteht aus einem geschlossenen : Behälter I mit geraden Seiten
und halbzylinderförmigem Boden. Der Behälter ist in sechs Kammern 2, 3, 4, 5, 6,
7 unterteilt. Jede der Scheidewände ist doppelwandig und hat eine Platte8, die sich
nach aufwärts vom Boden des Behälters derart erstreckt, daß sie ein Wehr bildet,
und eine zweite Platte 9, die sich nach abwärts von nahe dem Kopfende des Behälters
I bis nahe zum Bolzen desselben erstreckt. Diese Bodenplatten 8 und 9 sind in geringem
Abstande voneinander derart angeordnet, daß die Flüssigkeiten frei zwischen denselben
hindurchgehen können. Jede Kammer 2, 3, 4 und 5 hat auf der einen Seite einen Einlaß
I0, der von einem Rohr II abgezweigt und durch ein Ventil 12 gesteuert ist, und
auf der anderen Seite drei Einlaßöff nungen 13, abgezweigt von Röhren 14, 22 und
23 und gesteuert durch Ventile 15. Die IZammer 6 hat weder ein Einlaß- noch ein
Auslaßrohr; aber die Kammer 7 hat ein Auslaßrohr I6, das ungefähr in der Höhe des
oberen Randes der Platte 8 angeordnet ist.
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Jede Kammer ist ferner mit einem Rührapparat ausgestattet, ! der
aus einem Eisenrahmen 17 besteht, welcher auf einem Teil einer sich durch den Gesamtbehälter
erstrekkenden Wellen8 sitzt und von solcher Abmessung ist, daß er bei seiner Drehbewegung
den halbzylinderförmigen Teil des Behälters I fast berührt. Die verschiedenen Rührarme
17 sind in verschiedenen Winkeln zueinander angeordnet, so daß nur je ein Rührer
jederzeit durch die Oberfläche hindurchgeht. Der
Apparat wird von
Böclçen 24 getragen, die auf Säulen sitzen, und das Mauerwerk ist so angeordnet,
daß unter dem Apparat ein Ofen angeordnet werden kann, so daß, wenn nötig, die eine
oder andere der Kammern erhitzt werden kann.
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Ein tvpischesVerfahren ist dann wie folgt: Zuerst wird Teer bei ungefähr
750 C in die ersten drei Kammern durch den Einlaß I3 eingeführt, dann wird heißes
Pech durch den Einlaß 10 zugeführt und darauf wieder Teer von ungefähr 400 C durch
die Einlaßöffnungen I3 in die Kammern 2, 3 und 4 und Pech durch den Einlaß 10 in
die Kammern 2 und 3. Die Verhältnisse des Pechs und Teers sind so geregelt, daß
weder Schäumen noch Faserbildung stattfindet. Angenommen z. der Teer habe eine Temperatur
von 400 C und d enthielte 501o Wasser, und das Pech von einem Schmelzpunkt von I00°
C habe eine Temperatur von 2500 C, dann wir-d einem ganzen Behälter ein Volumenteil
Pech zu drei Volumenteilen Teer zugesetzt, ohne daß Schäumen oder Faserbildung stattfindet.
Die Flüssigkeiten werden natürlich fortlaufend zugesetzt durch die Rohre e II und
I4, und die Mengen, welche in die verschiedenen Kammern einfließen, werden durch
die Ventile 12 und 14 « gesteuert. Die Steuerung ist derart, daß die Temperatur
in der ersten Kammer 2 auf ungefähr go0 C mit einem Maximum von 100° C gehalten
wird und allmählich in den aufeinanderfolgenden Kammern abnimmt bis auf 750 C in
der Kammer 7. Bei fortschreitender Mischung durch den Apparat kann das Verhältnis
von Pech zum Teer geändert werden, da die Temperatur, bei welcher Faserbildung sattfindet,
sinkt, und diejenige, bei welcher Schaumbildung stattfindet, steigt, sobald der
Teer zum Pech zugesetzt wird und das Wasser aus der Mischung verdampft. Infolge
der letzterwähnten Tatsache wird nicht nur der Wassergehalt wesentlich niedriger,
sondern die Temperatur der Mischung sinkt wesentlich wegen des Aufhörens der latenten
Hitze mit dem Ergebnis, daß das Risiko des Schäumens wesentlich verringert wird.
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In den Kammern 5, 6 und 7 wird keine Flüssigkeit mehr zugesetzt,
aber die gesamte Mischung wird in diesen Kammern umgerührt. Die Mischung fließt
durch das Überlaufrohr I6 aus, welches somit dazu dient, den Flüssigkeitsspiegel
in allen Kammern zu regeln, und das so angeordnet ist, daß die Rührer 17 stets durch
die Oberfläche der, Flüssigkeit hindurchgehen. Dieses trägt wesentlich dazu bei,
die Umrührwirkung zu erhöhen und unterstützt ferner das Zerstören jeglicher Schaumbildung.
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Durch die Anordnung der Platten 8 und 9 wird die Mischung stets vom
Kopfende der einen Kammer zum Bodenende der nächsten Kammer geführt und infolgedessen
ein inniges Wischen der beiden Flüssigkeiten gesichert, da dickflüssiges Material
auf die Oberfläche der Flüssigkeit gebracht und mit dem eintretenden leichteren
oder dünneren Material vermischt wird, bevor es zur nächsten Kammer fließt.
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Da die Platten g nicht ganz bis zum Kopfende des Behälters I reichen,
stehen alle Kammern2, 3, 4, 5, 6 und 7 am Kopfende miteinander in Verbindung. Auf
dem oberen Ende der Kammer 7 ist eine Haube 19 angeordnet, und in derselben sitzt
ein Ventilator 20, so daß die Dämpfe von irgendeiner der Kammern durch die Haube
19 mittels des Ventilators abgezogen und kondensiert werden können.
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Drei Mannlöcher 21 sind für Reinigungszwecke vorgesehen, jedes direkt
oberhalb der Scheidewände, so daß jedes Mannloch für zwei Kammern dient. Am Boden
der Kammer 7 ist ein Abzugshahn 22 vorgesehen, und an ihrem unteren Ende haben die
Platten 8 kleine, enge Löcher, um das Ablassen des ganzen Gefäßes durch diesen Hahn
zu erleichtern.
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Zahlreiche Änderungen können vorgenommen werden, je nach Art der
verschiedenen Flüssigkeiten ; z. B. kann eine Kammer (oder mehrere Kammern) im Mauerwerk
so angeordnet sein, daß sie direkt geheizt werden kann, oder die Kammern können
mit Dampfmänteln ausgestattet sein, um die Temperatur hoch zu halten oder sie in
jeder einzelnen Kammer zu erhöhen. Es könnte ferner vorkommen, daß die Eigenschaften
der Mischung sich derart von einer Kammer zur anderen ändern, daß es erwünscht ist,
mit verschiedenen Geschwindigkeiten umzurühren.
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Zu diesem Zweck werden entweder getrennte Wellen in den verschiedenen
Kammern angeordnet, welche Rührer tragen, und diese Wellen mit verschiedenen Geschwindigkeiten
angetrieben, oder verschiedene Abschnitte einer einzigen sich durch den ganzen Behälter
erstreckenden Welle können durch Getriebe so verbunden werden, daß der gleiche Zweck
erreicht wird. Der gleiche Zweck kann auch durch Änderung der Form oder des Charakters
der Rührer erreicht werden.
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An Stelle der beschriebenen Doppelwände könnte die Mischung von einer
Kammer zur anderen durch Röhren geführt werden, die entweder innerhalb oder außerhalb
angeordnet sind. Im letzteren Falle können die Röhren zur Erhöhung der Temperatur
mit Dampfmänteln versehen sein oder, wenn die Temperatur herabgesetzt werden soll,
mit Kühlvorrichtungen. Wenn es gewünscht ist, die gesamte Feuchtigkeit und die leichten
Dämpfe
abzuziehen, kann der Apparat unter Vakuum gestellt werden.
Die Erfindung ist selbstverständlich nicht genau an die beschriebene Bauart oder
das beschriebene Verfahren gebunden, und es können gemäß der Erfindung alle Arten
von Flüssigkeiten außer Pech und Teer vorteilhaft gemischt werden. Die Erfindung
eignet sich ferner für das Mischen einer Anzahl von Flüssigkeiten zur gleichen Zeit
und ist nicht auf das Mischen von nur zwei Flüssigkeiten beschränkt.
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Der in den Zeichnungen dargestellte Apparat hat drei getrennte Einlaßrohre
I4, 22 und 23 tatsächlich zu dem Zweck, mehrere verschiedene Flüssigkeiten zu mischen,
so daß mit diesem Apparat vier verschiedene Flüssigkeiten zugleich zusammengemischt
werden können, welche durch die Rohre II, I4, 22 und 23 einfließen.