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Verfahren und Vorrichtung zum Vermischen von Flüssigkeiten mit festen
Stoffen, insbesondere von Zuckerlösungen mit Kalk Es gibt bereits Vorrichtungen
zum Mischen von z. B. körnigen Stoffen, bei welchen zueinander versetzte und abwechselnd
nach links und nach rechts geneigte Reihen von parallelen Schaufeln zu Säulen dadurch
vereinigt sind, daß diese Schaufelreihen lotrecht übereinander vorgesehen sind.
Die zu vermischenden Stoffe fallen dabei teils zunächst auf Verteilungs- oder Ablenkkegel
und teils unmittelbar auf die Schaufeln und in die zwischen den einzelnen Schaufeln
befindlichen Kanäle der ersten, z. B. nach, rechts geneigten Reihe, dann zu denen
der zweiten nach links gerichteten Reihe usw., sind zum Wechsel der Fallrichtung
gezwungen und vermischen sich dabei miteinander. Der Durchmischungsgrad kann dabei
nicht bedeutend sein, weil die Säule, wenn man nicht Verstopfungen riskieren will,
nur aus wenigen übereinander befindlichen Gliedern zusammengesetzt sein kann. Andererseits
gibt es Mischverfahren, bei welchen die zu mischenden Flüssigkeiten vermittels Triebmittel
durch Kanäle gepreßt werden, wodurch allerdings die Geschwindigkeit des Vermischens,
aber nicht der Vermischungsgrad erhöht wird. Bei einem Vermischen von Flüssigkeiten
mit anderen Stoffen, z. B. mit festen Teilchen beim Kalken von Zuckersäften, muß
aber ein bedeutend höherer Vermischungsgrad erzielt werden, abgesehen davon, daß
einige Flüssigkeiten, z. B. Zuckersäfte, mehr oder weniger zähflüssig sind und einen
derartigen Apparat nur langsam durchfließen würden. Bei Zuckersäften handelt es
sich ferner darum, die hinzuzusetzende Menge des festen Stoffes, wie Kalk, nicht
auf einmal, sondern allmählich hinzuzufügen.
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Um ein inniges und rasches Durchmischen ohne Rücksicht auf die Beschaffenheit
der Gemischbestandteile zu erreichen und ein gleichmäßiges Durchrühren von geringen
Mengen fester Stoffe mit großen Mengen Flüssigkeit sicher zu ermöglichen, werden
erfindungsgemäß einzelne Teilströme, welche durch die Schaufelreihen in den Säulen
der genannten Art hindurchgelaufen sind, wiederholt zusammengeführt. Zu diesem Zweck
bilden die Schaufelsäulen Bestandteile eines in sich (naturgemäß nur zeitweise,
d. h. während des Vermischens selbst) geschlossenen Kreislaufes, und das Triebmittel
ist z. B. in Form einer Propellerschraube innerhalb eines endlosen Umlaufkanals
angeordnet.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden
Beschreibung und den Zeichnungen, auf welchen mehrere Ausführungsbeispiele veranschaulicht
sind. Hierbei zeigt
Abb. i einen senkrechten Schnitt einer Ausführungsform
des Apparates, Abb. 2 einen Schnitt gemäß der Linie 2-2 der Abb. i, Abb. 3 eine
abgeänderte Anordnung der Schaufeln in vergrößertem Maßstab, Abb. 4 eine weitere
abgeänderte Ausführungsform der Schaufeln in vergrößertem Maßstab, wobei dieselben
radial angeordnet sind, Abb. 5 eine Ausführungsform des Apparates in teilweisem
Schnitt, wobei derselbe mit einer Zentrifugalpumpe verbinden ist, Abb. 6 eine schematische
Ansicht einer Reihe von Apparateinheiten, wobei jeder Apparat in den nächstfolgenden
mündet, Abb. 7 eine andere Ausführungsform des Apparates im Schnitt, Abb. 8 eine
Reihe von Apparaten nach Abb. 5 im Schnitt, Abb. 9 eine weitere Ausführungsform
eines Apparates, mit rechteckförmigen Behältern, Abb. io eine Draufsicht hiervon
in teilweisem Schnitt, Abb. ii eine Ausführungsform des Apparates mit nach abwärts
gerichtetem, innerem Stromverlauf und mit nach aufwärts gerichtetem äußerem Stromverlauf,
Abb.i2 eine weitere abgeänderte Ausführungsform des Apparates, wobei ein Erhitzer
außen in der zirkulierenden Flüssigkeit angeordnet ist, Abb. 13 bis 21 einschließlich
Ansichten weiterer abgeänderter Ausführungsformen von Schaufeln, wobei einige derselben
feststehend, andere dagegen in der nachstehend beschriebenen Weise drehbar angeordnet
sind.
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Abb. i zeigt einen zylindrischen Behälter ii, in dessen Mitte eine
vertikale Welle i2 angeordnet ist, auf der ein Propeller 13 befestigt ist. Dieser
Propeller dreht sich innerhalb eines Zylinders 14, dessen oberer Teil nach außen
abgeschrägt ist, um einen trichterartigen Einlaß 15 zu bilden, der an seinem oberen
Teil an die Wand 16 anschließt. Oberhalb des Propellers sind Trennwände 17 angeordnet,
durch welche der Einlaß in eine Anzahl von getrennten Durchlaßwegen unterteilt wird,
zum Zwecke, eine übermäßige Drehung der Flüssigkeit zu verhindern. Durch die Wände
14, i5, 16, 18 wird eine Kammer gebildet, welche als Heiz-oder Kühlkammer zum Zweck,
die Temperatur der Flüssigkeit aufrechtzuerhalten bzw. zu regeln, verwendet wird.
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Die Flüssigkeit wird dem Apparat durch den Einlaß 2o, und die Stoffe,
welche mit der Flüssigkeit gemischt werden sollen, werden durch den Einlaß 21 zugeführt.
Das Flüssigkeitsgemisch strömt infolge der Drehung des Propellers 13 durch den zylindrischen
Raum 14 hindurch abwärts, teilt sich in der Nähe des Bodens und steigt durch den
ringförmigen, von der zylindrischen Wand 16 und der äußeren Wand des Apparates ii
gebildeten Raum empor. Die Welle 12 wird durch die Riemenscheibe 22 angetrieben.
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Uin ein möglichst gründliches Vermischen und möglichst innige Berührung
der Flüssigkeit und der mit der Flüssigkeit zu vermischenden Stoffe zu erreichen,
ist in dem ringförmigen Raum eine Reihe von Schaufeln a3 angeordnet. Diese Schaufeln
sind vorzugsweise konisch ausgebildet und in Gruppen, beispielsweise in einer Anzahl
von übereinanderliegenden Gruppen, angeordnet. Die unterste Schaufelgruppe ist mit
einer Reihe konzentrischer Öffnungen versehen, durch welche die Flüssigkeit nach
aufwärts strömt. Die Schaufelgruppe unmittelbar oberhalb der untersten Gruppe ist
derart angeordnet, daß die Schaufeln einen Winkel mit den Schaufeln der untersten
Gruppe bilden. Infolge dieser besonderen Anordnung der Schaufelgruppen wird der
Strom nicht nur unterteilt, sondern es wird auch die Richtung desselben geändert
und hierdurch eine besonders wirksame Mischung erzielt. Dieser Vorgang wiederholt
sich so oft, als Gruppen von Schaufeln und Schaufeln in den Gruppen vorhanden sind.
Der konisch geformte Einlaß 15, durch welchen die Flüssigkeit zu dem Propeller
fließt, trägt dazu bei, daß das Mitführen von Luft verhindert wird.
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Der Apparat kann entweder kontinuierlich oder mit Unterbrechung arbeiten.
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In Abb. 3 ist eine weitere Ausführungsform der Schaufeln dargestellt,
wobei die Gruppen der Schaufelbleche 25 lediglich das Merkmal der Richtungsänderung
für die aufsteigenden Flüssigkeitsströme aufweisen. Der Richtungswechsel ruft hierbei
den gewünschten Mischungsgrad hervor.
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Die Abb. 4 zeigt eine radiale Anordnung der Schaufeln 26.
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Einen Mischbehälter anderer Ausführung mit Schaufeln 27, Zentrifugalpumpe
28, Rückflußleitung 29 zeigt Abb. 5.
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Nach Abb. 6 ist eine Reihe von Mischapparaten 30 vorgesehen,
wobei jede nachfolgende etwas niedriger als die vorhergehende angeordnet ist. Die
Flüssigkeit tritt bei 3i ein. Zusätzliche Reagenzien oder andere Stoffe können durch
Rohre 32, die zwischen den Behältern angeordnet sind, dem Gemisch hinzugefügt werden.
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In Abb. 7 ist ein verhältnismäßig hoher vertikaler Mischbehälter 33
mit Schaufeln 34 und Zentrifugalpumpe 35 dargestellt.
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Abb. 8 zeigt eine Reihe von Mischbehältern 36. Die Flüssigkeit tritt
durch das Einlaßrohr 37 ein und wird durch eine Zentrifugalpumpe oder eine andere
geeignete Vorrichtung 38 zu dem links befindlichen Behälter 36 gepumpt, aus welchem
sie durch ein Rohr 39 abwärts fließt. Das Rohr 39 teilt sich; ein Teil der
Flüssigkeit
strömt durch einen Rohrarm 40 zu der Zentrifugalpumpe zurück, während der übrige
Teil durch Rohrarm 41: zu einer zweiten Zentrifugalpumpe 42 gelangt, um von dort
in entsprechender Weise durch weitere Behälter geführt zu werden. 43 ist eine Zentrifugalpumpe,
45 ein Rohrarm, 44 der Auslaß für die Flüssigkeit.
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Abb. 9 und io zeigen einen rechteckigen Mischer 46 mit Innenzylinder
47 in Propeller 48 mit Welle 49. Die Schaufelbleche 50 sind hier nicht konisch
ausgebildet und sind in zwei Gruppen angeordnet, und zwar eine Gruppe an jedem Ende
des Hauptbehälters, innerhalb des Raumes, welcher sich zwischen den Enden des Hauptbehälters
und einem Paar von Querwänden 51: befindet.
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Der Apparat gemäß Abb. ii besteht aus einem Behälter 52 mit Schaufeln
53, einem Propeller 54 und Rückflußrohr 55. Dampfschlangen 56 erhitzen die Flüssigkeit.
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Der Apparat nach Abb. 12 ist wie der in Abb. 5 dargestellte ausgebildet.
Ein Heizkörper 57 dient zur Erhitzung der Flüssigkeit.
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Die Abb. 13 bis 21 zeigen verschiedene weitere Ausführungsformen von
Schaufeln.
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In Abb. i3 und 14 sind die Schaufeln 58 radial in Reihen angeordnet,
eine über der anderen, wobei die Reihen abwechselnd fest und drehbar angeordnet
sind, und wodurch ein gründliches Mischen der Flüssigkeit bewirkt wird.
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Gemäß Abb. 15 sind die Schaufeln 59 entweder fest oder drehbar und
unter einem Winkel angeordnet. Die Aufwärtsbewegung der Flüssigkeit erfolgt schraubenförmig
nach der inneren Fläche der Behälterwand hin.
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Die Schaufeln in der obersten Reihe sind so geformt, daß die austretenden
Ströme nahezu tangential und horizontal gerichtet sind, wogegen ein Strömen der
Flüssigkeit in radialer Richtung nach einwärts nicht möglich ist.
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Die Schaufeln 6o der Abb. 16 sind fest angeordnet.
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Die Schaufeln 61 der Abb. 17 weisen eine gekrümmte Form auf.
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lach Abb. 18 besitzen die Schaufeln 62 gerade Form und bewirken lediglich
eine Teilung des Stromes.
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Die Anordnung der Schaufeln 63 (Abb. ig) bewirkt ein schraubenförmiges
Strömen der Flüssigkeit um die innere Wand des Behälters. Gemäß Abb. 2o sind die
Schaufeln 64 gewellt und außerdem in einem Winkel zueinander angeordnet.
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In Abb. 21 sind mehrere Anordnungen verschiedener Schaufelgruppen
65, 66 gezeigt, wobei auch eine ungleiche Teilung des Stromes dadurch bewirkt wird,
daß die Schaufeln in derartigen Zwischenräumen angeordnet sind, daß weniger als
die Hälfte des Flüssigkeitsstromes nach einer Seite einer bestimmten Schaufel abgelenkt
wird.
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Es sind auch noch zahlreiche andere Schaufelformen und Anordnungen
von Schaufeln möglich, wobei dieselben entweder fest oder beweglich sein können.
In den Fällen, in welchen einige der Schaufeln beweglich angeordnet sind, kann ihr
Träger drehbar sein, wobei die Schaufeln auch als Propeller dienen können, um die
Flüssigkeit durch den Apparat hindurchzutreiben.