EP0170263A2 - Mischer zum Mischen zäher Flüssigkeiten - Google Patents

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EP0170263A2
EP0170263A2 EP85109587A EP85109587A EP0170263A2 EP 0170263 A2 EP0170263 A2 EP 0170263A2 EP 85109587 A EP85109587 A EP 85109587A EP 85109587 A EP85109587 A EP 85109587A EP 0170263 A2 EP0170263 A2 EP 0170263A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
container
mixer according
valve
sealed
pressure
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP85109587A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0170263A3 (de
Inventor
Józef Dobrodziej
Witold Lekawski
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Predsiebiorstwo Projektowania i Dostaw Kompletnych Obiektow Przemyslowych "Chemadex"
Original Assignee
Predsiebiorstwo Projektowania i Dostaw Kompletnych Obiektow Przemyslowych "Chemadex"
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Filing date
Publication date
Priority claimed from PL24902084A external-priority patent/PL141683B1/pl
Priority claimed from PL25303685A external-priority patent/PL144728B3/pl
Application filed by Predsiebiorstwo Projektowania i Dostaw Kompletnych Obiektow Przemyslowych "Chemadex" filed Critical Predsiebiorstwo Projektowania i Dostaw Kompletnych Obiektow Przemyslowych "Chemadex"
Publication of EP0170263A2 publication Critical patent/EP0170263A2/de
Publication of EP0170263A3 publication Critical patent/EP0170263A3/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D7/0058—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits for only one medium being tubes having different orientations to each other or crossing the conduit for the other heat exchange medium
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F31/00—Mixers with shaking, oscillating, or vibrating mechanisms
    • B01F31/65—Mixers with shaking, oscillating, or vibrating mechanisms the materials to be mixed being directly submitted to a pulsating movement, e.g. by means of an oscillating piston or air column
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D21/00—Heat-exchange apparatus not covered by any of the groups F28D1/00 - F28D20/00
    • F28D2021/0019—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for
    • F28D2021/0052—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for for mixers

Definitions

  • the invention relates to a mixer for mixing viscous liquids, in particular for mixing the filler III in sugar production.
  • Known mixers of this type consist of vertically arranged roll containers with a vertical, central shaft on which horizontal, radial mixing elements are attached. Flat, horizontal coils serve between the mixing elements, which guide the coolant to cool the contents of the container. The filling compound is fed to the upper part of the container and removed from its lower part.
  • the filling compound is not moved with sufficient intensity relative to the cooling elements and the available heat exchange surface is relatively small, so that the cooling rate is low.
  • the residence time of the filling compound in the mixer is extended, and large-volume mixing containers must be used in which the heat exchange is further deteriorated. It is therefore necessary to connect several mixers in series-connected batteries, between which the filling compound has to be transported by means of pumps.
  • the crystallization possibilities of the mixers are limited with regard to the dilution of the filling mass to a density at which the pumps have to work.
  • the molasses contained in the filling compound can therefore not be used efficiently.
  • the pumps also increase energy consumption.
  • Mixers with vertically positioned containers are also known, which additionally have cooling elements with mixing elements, larger torques being supplied to the shafts of these mixing elements in order to increase the mixing intensity.
  • These improvements do not fundamentally eliminate the disadvantages of the mixers described above, but rather buy them with drives with several times higher power and higher torque, which causes an even higher energy consumption.
  • the shafts and mixing elements have a complicated structure, since they are characterized by a much higher strength and moreover have to contain supply and discharge elements for the cooling liquid.
  • mixers in the form of vertical containers with vertical shafts are known, on which a mixing element or the mixing elements in the form of a rotary piston are attached, which perform oscillating rotary movements about the axis.
  • the rotary piston performs part of a full revolution from one end position to the other end position, where it is reversed in the opposite direction until it reaches the first end position. The cycle of piston movement is then repeated.
  • Cooling elements in the form of vertical tubes through which the cooling liquid flows are accommodated in the spaces of the container which are not covered by the piston movement.
  • the back-and-forth movement of the pistons causes a relatively intensive movement of the filling compound relative to the cooling elements and enables relatively high rates of heat exchange.
  • the large movement resistances opposed to the rotary piston not only require drives with high power and corresponding energy consumption, but also cause a complication of the construction of the piston, since it has to transmit large forces caused by the resistances of the filling material circulation via the cooling elements.
  • the arrangement of the cooling elements and the system of the coolant distribution to the individual cooling elements in mixers of this type are very complicated.
  • the invention has for its object to provide a mixer for mixing viscous liquids, in particular for mixing the filler III in sugar production, in which a high mixing intensity of the content can be achieved compared to the cooling elements.
  • the material to be mixed should be mixed so that the size of the mixer is not limited.
  • the mixer should be simple; the volume of the mixer should not be limited in order to avoid the use of mixer batteries.
  • the mixer according to the invention contains at least two containers, preferably vertical, cylindrical or cylindrical containers, which are set up next to one another and are connected in the lower part by a connecting line with a corresponding diameter in such a way that they form a system of communicating tubes. At least one container is connected to the atmosphere in the upper part and at least one container is tightly sealed at the top. According to the invention, the container or containers, which are sealed off at the top, are connected in the upper part via a line and a valve to a pressurized gas or steam source.
  • the upper part of the container closed at the top can also be connected to a vacuum source, which according to the invention can consist of a barometric condenser, the vacuum pipelines of the filling mass cooking appliances or vacuum pumps.
  • a vacuum source which according to the invention can consist of a barometric condenser, the vacuum pipelines of the filling mass cooking appliances or vacuum pumps.
  • the cooling elements are arranged one above the other in the form of preferably flat tubular elements in horizontal layers.
  • the one or more tightly sealed containers are preferably provided with a heating jacket through which the heat transfer medium is guided.
  • the interior of these containers is provided with horizontally arranged, immovable mixing elements, for example in the form of horizontally arranged metal angles.
  • valve in the supply line which supplies the gas or the gas to the closed container at the top under pressure or vacuum.
  • This valve is at least a two-way valve, which alternately connects the inside of the container with the pressure or with the vacuum source in the one layer and with the atmosphere or a container in the second layer, in which there is a pressure which is different from the pressure supplied or Vacuum is different.
  • This valve is connected to a level controller, which controls its position depending on the liquid level in the container.
  • the mixer for mixing viscous liquids in particular for mixing and crystallizing the filling mass III in sugar production, consists of a container 1, which is open to the atmosphere via a chimney 2, and a container 3 closed in the upper part.
  • the containers 1 and 3 have preferably cylindrical shape and are preferably placed vertically next to each other.
  • a centrally and vertically arranged rotary shaft 4 which is driven by a motor 5.
  • Radial mixing elements 6 are attached to the shaft 4.
  • immovable cooling tube elements 7 are arranged in the interior of the container 1, through which the cooling water supplied by means of a nozzle 8 and discharged by means of a nozzle 9 flows.
  • the Layers of the cooling elements 7 are connected to one another in rows in two groups.
  • a nozzle 10 is used to feed the filling compound into the mixer, with troughs 11 provided with openings under the inlet of the nozzle 10 into the container 1 in the bottom. Over the trays 11 is housed an apertured pipe 12 which is connected to dilute the filling material having a W asserzu- or drain facilities.
  • the lower part of the sealed container 3 is connected to the container 1 in its lower part by means of a connecting line 13.
  • the container 3 is enclosed by a heating jacket 14, in the interior of which the heating liquid is supplied via a nozzle 17.
  • a nozzle 16 is used to discharge the heating fluid from the interior of the heating jacket 14.
  • the inside of the container 3 is connected by means of a nozzle 15 to a line for removing the filling compound from the mixer for further processing in centrifuges.
  • the upper part of the container 3 is connected by means of a line 18 and a two-way valve 19 to a line 20 which is connected to a pressure or vacuum source, i.e. to a pressurized steam or gas source or to a vacuum pump station or steam condensers.
  • a pressure or vacuum source i.e. to a pressurized steam or gas source or to a vacuum pump station or steam condensers.
  • a liquid level sensor which is connected to a controller 23 controlling a three-way two-position valve 19, is mounted inside the container 3 sealed at the top. Additional plate heating elements 21 and mixing elements 22 are also fastened in the interior of the container 3. They have the shape of immovable metal angles, which are connected to the walls of the container 3.
  • the plate heating elements 21 accommodated in the interior of the container 3 are connected to the circulation of the heating medium which is supplied to the heating jacket 14 of the container 3.
  • the diluted filling compound flows out of the troughs 11 through the openings in the bottoms thereof into the interior of the container 1 and fills both this container and the container 3 connected to it at the top.
  • the three-way Valve 19 is brought into a position in which line 18 is connected via line 20 to a compressed gas source (1.2 atm) so that the gas flows to the upper part of container 3. Since the container 3 is sealed off at the top, the pressurized gas presses on the surface of the container 3 filled with filling compound and moves it via the connecting line 13 into the container 1. This increases the filling compound level in the container 1. This movement is unimpeded because the upper part the container 1 is connected to the atmosphere via the chimney 2.
  • the filling compound is lowered in the container 3 to a filling level which is somewhat higher than the outlet connection 15 for the filling compound, which is registered by the filling level sensor in the container 3.
  • the automatic controller 23 connected to this sensor switches the three-way two-position valve 19 into a position in which the Line 18 and thus also the upper part of the container 3 is connected to the atmosphere. As a result, the pressure in the upper part of the container 3 drops to atmospheric pressure.
  • valve 19 fills the upper part of the container 3 as a result of the level differences of the filling mass in the containers 1 and 3 forming the communicating tubes until the highest level in the container 3 is reached. Reaching the highest level of the filling mass in the container 3 is registered by the level sensor connected to the controller 23. The controller 23 then switches the three-way valve 19 into the position in which the line 18 and thus the upper part of the container 3 are connected via line 20 to the compressed gas source; the above process is repeated.
  • the filling compound filling the containers 1 and 3 is in an intensive pulsation movement with respect to the cooling elements 7, as a result of which the heat exchange and rapid cooling of the filling compound are promoted.
  • the uniformity of the temperature of the filling compound in the horizontal cross section of the container 1 is ensured by the arrangement according to the invention, namely by the vertical shaft 4 driven by the motor 5 and the radial mixing elements 6 fastened on the shaft 4.
  • the heating elements have an additional mixing effect on the heated filling compound immovable mixing elements 22 which are fixed in the upper part of the container 3.
  • the filling compound is cooled during the continuous flow through the container 1 by heat being given off to the cooling medium which is supplied through the nozzle 8, flows through the cooling elements 7 and is discharged via the nozzle 9.
  • the filling compound is repeatedly heated as a result of contact with the heating jacket 14 and the plate heating elements 21 through which the heating medium flows.
  • the heating medium is supplied in accordance with the requirements for the crystallization of the filling compound III in the mixer by means of the connector 17 and removed by means of the connector 16.
  • the mixer according to the invention can be designed with large dimensions, since intensive movements of the fill mass compared to the cooling and heating elements of the mixer can be achieved without the need to use mechanical elements for which great power is required to drive them.
  • the intensive movement of the filler mass compared to the cooling elements allows high heat exchange rates, which shortens the time the filler remains in the mixer.
  • the enumerated factors enable the construction of individual mixers of the type according to the invention without these having to be connected to one another. Pump systems and battery arrangements can therefore be dispensed with.
  • the mixer according to the invention can also work if the line 20 is connected to a vacuum source, for example the vacuum pump station of a sugar factory.
  • a vacuum source for example the vacuum pump station of a sugar factory.
  • the effect of the mixer according to the invention is then similar, only with the difference that after filling the containers 1 and 3 with the filling compound, the two-position valve 19 is set in a position in which the upper part of the container 3 is connected to the vacuum source.
  • the pressure in the upper part of the container 3 is reduced to a value which is substantially lower than atmospheric pressure, for example to 0.2 ata, as a result of which the filling compound passes through the connecting line 13 from the container 1, where the filling compound is under atmospheric pressure, to the inside the container 3 is promoted.
  • the level sensor in the container 3 responds, whereupon the controller 23 reverses the two-position valve 19 into a position in which the interior of the container 3 is connected to the atmosphere.
  • the balancing of the pressures acting on the filling compound in the containers 1 and 3 causes, according to the principle of the communicating tubes, that the filling compound flows out of the container 3 back into the container 1.
  • the cycle is then repeated; it causes an intensive movement of the filling material in relation to the cooling and heating elements of the mixer in the manner described.

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Abstract

Ein Mischer zum Mischen zähflüssiger Flüssigkeiten, insbesondere zum Mischen der Füllmasse III bei der Zuckerherstellung, besteht aus wenigstens zwei vertikal nebeneinander aufgestellten Behältern (1, 3), deren untere Teile mittels einer Verbindungsleitung (13) so verbunden sind, daß sie ein System kommunizierender Röhren bilden. Wenigstens einer dieser Behälter (1) ist in seinem oberen Teil mit Atmosphäre verbunden, wenigstens ein Behälter (3) ist nach oben dicht abgeschlossen. Der obere Teil des nach oben dicht abgeschlossenen Bahälters (3) ist über ein Ventil (19) mit einer Druck- oder Unterdruckquelle verbunden, deren Druck sich vom Atmosphärendruck unterscheidet. Der obere Teil des nach oben abgeschlossenen Behälters (3) wird mittels des Ventils (19) nacheinander mit Atmosphäre und der Druck- bzw. Unterdruckquelle verbunden, wodurch die Füllmasse in den Behältern in eine pulsierende Auf- und Abbewegung versetzt wird. Bei dieser Bewegung strömt die Füllmasse an den Mischelementen (6 und 22) sowie an den Kühlelementen (7) und den Heizelementen (14, 21) vorbei, wodurch sie gemischt, gekühlt und erwärmt wird.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf einen Mischer zum Mischen zäher Flüssigkeiten, insbesondere zum Mischen der Füllmasse III bei der Zuckerherstellung.
  • Bekannte Mischer dieser Art bestehen aus vertikal angeordneten Walzbehältern mit einer vertikalen,zentralen Welle, auf der horizontale, radiale Mischelemente angebracht sind. Zwischen den Mischelementen dienen flache, horizontale Rohrschlangen, die die Kühlflüssigkeit zur Kühlung des Behälterinhalts führen. Die Füllmasse wird dem oberen Teil des Behälters zugeführt und aus seinem unteren Teil abgeführt.
  • Bei Mischern dieser Art wird die Füllmasse gegenüber den Kühlelementen nicht ausreichend intensiv bewegt und die zur Verfügung stehende Wärmeaustauschfläche ist verhältnismäßig klein, so daB die Kühlgeschwindigkeit gering ist. Hierdurch wird die Aufenthaltszeit der Füllmasse im Mischer verlängert,und es müssen großvolumige Mischbehälter verwendet werden, in denen der Wärmeaustausch weiter verschlechtert ist. Es müssen daher mehrere Mischer in hintereinandergeschaltete Batterien verbunden werden, zwischen denen die Füllmasse mittels Pumpen transportiert werden muß.
  • Auch sind die Kristallisationsmöglichkeiten der Mischer hinsichtlich der Verdünnung der Füllmasse zu einer Dichte begrenzt, bei denen die Pumpen arbeiten müssen. Die in der Füllmasse enthaltene Melasse kann daher nicht rationell ausgenutzt werden. Überdies wird durch die Pumpen der Energieverbrauch erhöht.
  • Es sind weiter Mischer mit vertikal aufgestellten Behältern bekannt, die zusätzlich Kühlelemente mit Mischelementen aufweisen, wobei zur Vergrößerung der Mischintensität den Wellen dieser Mischelemente größere Drehmomente zugeführt werden. Durch diese Verbesserungen werden jedoch die Nachteile der vorstehend beschriebenen Mischer nicht grundsätzlich beseitigt, sondern durch Antriebe mit mehrfach höherer Leistung und höherem Drehmoment erkauft, wodurch ein noch höherer Energieverbrauch verursacht wird. Darüber hinaus sind die Wellen und Mischelemente kompliziert aufgebaut, da sie sich durch eine wesentlich höhere Festigkeit auszeichnen und überdies Zuführungs- und Ableitungselemente für die Kühlflüssigkeit enthalten müssen.
  • Schließlich sind Mischer in Form vertikaler Behälter mit vertikalen Wellen bekannt, auf denen ein Mischelement oder die Mischelemente in Form eines Drehkolbens befestigt sind, die schwingende Drehbewegungen um die Achse ausführen. Der Drehkolben führt bei diesen Mischern einen Teil einer vollen Umdrehung von einer Endlage in die andere Endlage aus, wo er in die entgegengesetzte Richtung umgesteuert wird, bis er die erste Endlage erreicht. Darauf wird der Zyklus der Kolbenbewegung wiederholt.
  • In den von der Kolbenbewegung nicht erfaßten Räumen des Behälters sind Kühlelemente in Form vertikaler Rohre untergebracht, durch die die Kühlflüssigkeit fließt. Die Hin- und Her- und Drehbewegung der Kolben verursacht eine verhältnismäßig intensive Bewegung der Füllmasse gegenüber den Kühlelementen und ermöglicht verhältnismäßig hohe Wärmeaustauschgeschwindigkeiten. Die dem Drehkolben entgegengesetzten großen Bewegungswiderstände erfordern jedoch nicht nur Antriebe mit hoher Leistung und entsprechenden Energieverbrauch, sondern verursachen auch eine Komplizierung des Aufbaus des Kolbens, da er große, durch die Widerstände der Füllmassenumwälzung über die Kühlelemente verursachte Kräfte übertragen muß. Auch ist die Anordnung der Kühlelemente und das System der Kühlflüssigkeitsverteilung zu den einzelnen Kühlelementen bei Mischern dieser Art-sehr kompliziert.
  • Durch die erwähnten Faktoren wird die Größe der einzelnen bekannten Mischer auf Volumina in der Größenordnung von 100 m3 begrenzt. Mischer dieser Art müssen zu Batterien zusammengefaßt werden, die in Reihe miteinander verbunden sind und zwischen denen die Füllmasse mittels Pumpen transportiert wird. Die Nachteile der Anwendung von Pumpen und die mit der Notwendigkeit der Verdünnung der Füllmasse verbundenen Schwierigkeiten zur Ausnutzung der in der Füllmasse enthaltenen Melasse wurden bereits erwähnt.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Mischer zum Mischen zäher Flüssigkeiten, insbesondere zum Mischen der Füllmasse III bei der Zuckerherstellung, zu schaffen, bei dem sich eine große Mischintensität des Inhalts gegenüber den Kühlelementen erzielen läßt. Dabei soll das zu mischende Gut so gemischt werden, daß die Größe des Mischers nicht begrenzt wird. Der Mischer soll einfach aufgebaut sein; das Volumen des Mischers soll nach oben nicht begrenzt sein, um die Anwendung von Mischerbatterien zu vermeiden.
  • Der erfindungsgemäße Mischer enthält wenigstens zwei Behälter, vorzugsweise vertikale, walzenförmige oder zylindrische Behälter, die nebeneinander aufgestellt und im unteren Teil durch eine Verbindungsleitung mit entsprechendem Durchmesser so verbunden sind, daß sie ein System kommunizierender Röhren bilden. Wenigstens ein Behälter ist im oberen Teil mit der Atmosphäre verbunden und wenigstens ein Behälter ist oben dicht verschlossen. Erfindungsgemäß sind der oder die oben dicht abgeschlossenen Behälter im oberen Teil über eine Leitung und ein Ventil mit einer unter Druck stehenden Gas- oder Dampfquelle verbunden.
  • Der obere Teil des oben abgeschlossenen Behälters kann auch mit einer Unterdruckquelle verbunden sein, die erfindungsgemäß aus einem barometrischen Kondensator, den Vakuum-Rohrleitungen der Füllmasse-Kochgeräte oder aus Vakuumpumpen bestehen kann.
  • In dem oder den im oberen Teil mit der Atmosphäre verbundenen Behältern sind die Kühlelemente in Form vorzugsweise flacher Rohrelemente in horizontalen Schichten aufeinander angeordnet. In einer bevorzugten Ausführungsform befinden sich in den Zwischenräumen zwischen den Schichten aus Kühlelementen horizontale radiale Mischelemente, die mit der vertikalen Welle verbunden sind.
  • Der oder die oben dicht abgeschlossenen Behälter sind vorzugsweise mit einem Heizmantel versehen, durch den der Wärmeträger geführt wird. Gemäß einer Ausführungsform ist das Innere dieser Behälter mit horizontal angeordneten, unbeweglichen Mischelementen, beispielsweise in Form horizontal angeordneter Metallwinkel, versehen.
  • Ferner ist erfindungsgemäß vorgesehen, in der Zuführleitung, die den oder dem oben geschlossenen Behältern das Gas unter Druck oder den Unterdruck zuführt, mit einem Ventil zu versehen. Dieses Ventil ist wenigstens ein Zweiwege-Ventil, das abwechselnd in der einen Lage das Innere des Behälters mit der Druck- oder mit der Unterdruckquelle und in der zweiten Lage mit Atmosphäre oder einem Behälter verbindet, in dem ein Druck herrscht, der vom zugeführten Druck oder Unterdruck unterschiedlich ist.
  • Dieses Ventil ist mit einem Niveauregler verbunden, der seine Lage in Abhängig vom Flüssigkeitsniveau im Behälter steuert.
  • Nachstehend wird das in der Zeichnung schematisch im vertikalen Querschnitt gezeigte Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Mischers erläutert.
  • Der Mischer zum Mischen zähflüssiger Flüssigkeiten, insbesondere zum Mischen und Kristallisieren der Füllmasse III bei der Zuckerherstellungbesteht aus einem Behälter 1, der über einen Kamin 2 zur Atmosphäre hin offen ist, sowie aus einem im oberen Teil geschlossenen Behälter 3. Die Behälter 1 und 3 haben vorzugsweise zylindrische Form und sind vorzugsweise vertikal nebeneinander aufgestellt. In dem nach oben zur Atmosphäre offenen Behälter 1 befindet sich eine zentral und vertikal angeordnete Drehwelle 4, die von einem Motor 5 angetrieben wird. Auf der Welle 4 sind radiale Mischelemente 6 befestigt. In den Zwischenräumen zwischen den Mischelementen 6 sind im Inneren des Behälters 1 unbewegliche Kühlrohrelemente 7 angeordnet, durch die das mittels eines Stutzens 8 zugeführte und mittels eines Stutzens 9 abgeführte Kühlwasser fließt. Die Schichten der Kühlelemente 7 sind in zwei Gruppen reihenweise miteinander verbunden.
  • Ein Stutzen 10 dient zur Zuleitung der Füllmasse in den Mischer, wobei unter dem Einlauf des Stutzens 10 in den Behälter 1 im Boden mit öffnungen versehene Wannen 11 aufgestellt sind. Über den Wannen 11 ist eine mit öffnungen versehene Rohrleitung 12 untergebracht, die zur Verdünnung der Füllmasse mit einem Wasserzu- oder -ablauf verbunden ist. Der oben dicht abgeschlossene Behälter 3 ist in seinem unteren Teil mittels einer Verbindungsleitung 13 mit dem Behälter 1 verbunden. Der Behälter 3 ist von einem Heizmantel 14 umschlossen, in dessen Inneres die Heizflüssigkeit über einen Stutzen 17 zugeführt wird. Ein Stutzen 16 dient zur Ableitung der Heizflüssigkeit aus dem Innenraum des Heizmantels 14. Das Innere des Behälters 3 ist mittels eines Stutzens 15 mit einer Leitung zur Abfuhr der Füllmasse aus dem Mischer zur weiteren Verarbeitung in Zentrifugen verbunden.
  • Der obere Teil des Behälters 3 ist mittels einer Leitung 18 und eines Zweiwege-Ventils 19 mit einer Leitung 20 verbunden, die an eine Druck- oder Unterdruckquelle angeschlossen ist, d.h. an eine Druckdampf- oder Gasquelle bzw. an eine Vakuumpumpenstation oder Dampfkondensatoren.
  • Im Inneren des oben abgeschlossenen Behälters 3 ist ein Flüssigkeitsstandfühler montiert, der mit einem ein Dreiweg-Zweistellungsventil 19 steuernden Regler 23 verbunden ist. Im Inneren des Behälters 3 sind weiter zusätzliche Plattenheizelemente 21 sowie Mischelemente 22 befestigt. Sie haben die Form unbeweglicher Metallwinkel, die mit den Wänden des Behälters 3 verbunden sind.
  • Die im Inneren des Behälters 3 untergebrachten Plattenheizelemente 21 sind mit dem Umlauf des Heizmediums verbunden, das dem Heizmantel 14 des Behälters 3 zugeführt wird.
  • Der beschriebene Mischer arbeitet folgendermaßen:
    • Die über die Rohrleitung mit dem Endstutzen 10 zugeführte Füllmasse füllt die Wannen 11, in denen sie mittels über die Leitung 12 zugeführten Wassers oder Leichtsirups verdünnt wird, bis die gewünschte Viskosität erreicht ist.
  • Die verdünnte Füllmasse fließt aus den Wannen 11 durch die öffnungen in deren Böden in das Innere des Behälters 1 und füllt sowohl diesen als auch den mit ihm verbundenen, oben abgeschlossenen Behälter 3. Nach Füllung der beiden Behälter 1 und 3 mit Füllmasse wird das Dreiwege-Ventil 19 in eine Stellung gebracht, in der die Leitung 18 über die Leitung 20 mit einer Druckgasquelle (1,2 atü) verbunden ist, so daß das Gas zum oberen Teil des Behälters 3 strömt. Da der Behälter 3 oben dicht abgeschlossen ist, drückt das Druckgas auf die Fläche des mit Füllmasse gefüllten Behälters 3 und verschiebt diese über die Verbindungsleitung 13 in den Behälter 1. Hierdurch steigt der Füllmassestand im Behälter 1. Diese Bewegung verläuft unbehindert, weil der obere Teil des Behälters 1 über den Kamin 2 mit Atmosphäre verbunden ist.
  • Die Füllmasse wird im Behälter 3 bis zu einem Füllstand abgesenkt, der etwas höher als der Auslaufstutzen 15 für die Füllmasse ist, was durch den Füllstandsfühler im Behälter 3 registriert wird. Der mit diesem Fühler verbundene automatische Regler 23 stellt das Dreiweg-Zweistellungs-Ventil 19 in eine Lage um, in der die Leitung 18 und somit auch der obere Teil des Behälters 3 mit Atmosphäre verbunden ist. Infolgedessen sinkt der Druck im oberen Teil des Behälters 3 auf Atmosphärendruck.
  • In dieser Lage des Ventils 19 füllt infolge der Niveauunterschiede der Füllmasse in den kommunizierende Röhren bildenden Behältern 1 und 3 den oberen Teil des Behälters 3, bis das höchste Niveau im Behälter 3 erreicht ist. Das Erreichen des höchsten Niveaus der Füllmasse im Behälter 3 wird durch den mit dem Regler 23 verbundenen Füllstandsfühler registriert. Der Regler 23 stellt daraufhin das Dreiwege-Ventil 19 in die Lage um, in der die Leitung 18 und damit der obere Teil des Behälters 3 über die Leitung 20 mit der Druckgasquelle verbunden sind; der oben beschriebene Vorgang wird wiederholt.
  • In der oben beschriebenen Weise ist die die Behälter 1 und 3 füllende Füllmasse in bezug zu den Kühlelementen 7 in einer intensiven Pulsationsbewegung, wodurch der Wärmeaustausch und eine schnelle Abkühlung der Füllmasse begünstigt werden.
  • Die Gleichmäßigkeit der Temperatur der Füllmasse im horizontalen Querschnitt des Behälters 1 wird durch die erfindungsgemäße Anordnung gewährleistet, nämlich durch die vom Motor 5 angetriebene, vertikale Welle 4 und die auf der Welle 4 befestigten radialen Mischelemente 6. Einen zusätzlichen Mischeffekt auf die beheizte Füllmasse haben die unbeweglichen Mischelemente 22, die im oberen Teil des Behälters 3 befestigt sind. Die Füllmasse wird während des kontinuierlichen Durchflusses durch den Behälter 1 durch Wärmeabgabe an das Kühlmedium gekühlt, das durch den Stutzen 8 zugeführt wird, die Kühlelemente 7 durchströmt und über den Stutzen 9 abgeführt wird. Während des weiteren Durchflusses durch die Verbindungsleitung 13 und insbesondere durch den unteren Teil des Behälters 3 zum Auslaufstutzen 15 wird die Füllmasse infolge des Kontaktes mit dem Heizmantel 14 und den vom Heizmedium durchströmten Platten-heizelementen 21 wiederholt erwärmt. Das Heizmedium wird entsprechend den Erfordernissen zur Kristallisation der Füllmasse III im Mischer mittels des Stutzens 17 zu- und mittels des Stutzens 16 abgeführt.
  • Der erfindungsgemäße Mischer kann mit großen Abmessungen ausgeführt werden, da intensive Füllmassebewegungen gegenüber den Kühl- und Heizelementen des Mischers erreicht werden, ohne daß mechanische Elemente angewendet werden müßten, für deren Antrieb große Leistungen erforderlich sind. Die intensive Füllmassebewegung gegenüber den Kühlelementen erlaubt große Wärmeaustauschgeschwindigkeiten, wodurch die Aufenthaltszeit der Füllmasse im Mischer verkürzt wird. Die aufgezählten Faktoren ermöglichen den Bau einzelner Mischer der erfindungsgemäßen Art, ohne daß diese miteinander verbunden werden müßten. Es kann daher auf Pumpensysteme und Batterieanordnungen verzichtet werden.
  • Der erfindungsgemäße Mischer kann auch arbeiten, wenn die Leitung 20 an eine Unterdruckquelle, beispielsweise die Vakuum-Pumpenstation einer Zuckerfabrik, angeschlossen wird. Die Wirkung des erfindungsgemäßen Mischers ist dann ähnlich, nur mit dem Unterschied, daß nach Füllung der Behälter 1 und 3 mit der Füllmasse das Zweistellungs-Ventil 19 in eine Lage eingestellt wird, in der der obere Teil des Behälters 3 mit der Unterdruckquelle verbunden ist. Hierdurch wird der Druck im oberen Teil des Behälters 3 auf einen Wert abgesenkt, der wesentlich niedriger ist als Atmosphärendruck, beispielsweise auf 0,2 ata, wodurch die Füllmasse durch die Verbindungsleitung 13 aus dem Behälter 1, wo die Füllmasse unter Atmosphärendruck steht, ins Innere des Behälters 3 gefördert wird.
  • Sobald die Füllmasse im Behälter 3 das maximale Niveau erreicht hat, spricht der Füllstandsfühler im Behälter 3 an, worauf der Regler 23 das Zweistellungsventil 19 in eine Lage umsteuert, in der das Innere des Behälters 3 mit Atmosphäre verbunden ist. Der Ausgleich der auf die Füllmasse in den Behältern 1 und 3 wirkenden Drücke bewirkt nach dem Prinzip der kommunizierenden Röhren, daß die Füllmasse aus dem Behälter 3 zurück in den Behälter 1 strömt. Der Zyklus wird darauf wiederholt; er verursacht in der beschriebenen Weise eine intensive Bewegung der Füllmasse gegenüber den Kühl- und Heizelementen des Mischers.

Claims (12)

1. Mischer zur Mischen zäher Flüssigkeiten, insbesondere zum Mischen der Füllmasse III bei der Zuckerherstellung, mit wenigstens zwei nebeneinander angeordneten vertikalen Behältern (1, 3), die im unteren Teil so miteinander verbunden sind, daß sie ein System kommunizierender Röhren bilden, wobei wenigstens ein Behälter (1) im oberen Teil mit Atmosphäre verbunden und wenigstens ein Behälter (3) oben dicht abgeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet,daß der obere Teil des nach oben dicht abgeschlossenen Behälters (3) über ein Ventil (19) mit einer Druck- oder Unterdruckquelle verbunden ist.
2. Mischer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckquelle aus einer Dampf- oder Gasquelle besteht, deren Druck höher als Atmosphärendruck ist.
3..Mischer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (19) zwischen dem Behälter (3) und der Druck- oder Unterdruckquelle ein Ventil mit wenigstens zwei Stellungen ist, das eine abwechselnde Verbindung des oberen Teils des nach oben abgeschlossenen Behälters (3) mit der Druck- bzw. Unterdruckquelle oder mit Atmosphäre ermöglicht.
4. Mischer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Zweistellungsventil in einer Leitung zwischen dem nach oben abgeschlossenen Behälter (3) und einem barometrischen Kondensator der Zuckerfabrik angeordnet ist.
5 . Mischer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Zweistellungsventil (19) in einer Leitung zwischen dem nach oben abgeschlossenen Behälter (3) und den Vakuum-Rohrleitungen der Füllmasse-Kochapparate angeordnet ist.
6. Mischer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Zweistellungsventil (19) in einer Leitung zwischen dem nach oben abgeschlossenen Behälter (3) und der Vakuum-Pumpenstation der Zuckerfabrik angeordnet ist.
7. Mischer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Teil des nach oben abgeschlossenen Behälters (3) über das Zweistellungs- ventil (19) mit einer Druckdampfquelle verbunden ist.
8. Mischer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (19) mittels eines Reglers (23) gesteuert ist, der mit einem im nach oben abgeschlossenen Behälter (3) untergebrachten Füllstandsfühler verbunden ist.
9. Mischer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in dem mit seinem oberen Teil mit Atmosphäre verbundenen Behälter (1) schichtweise horizontal angeordnete Kühlrohrelemente (7) angeordnet sind, die mit einem Kühlflüssigkeitszufluß (8) und -abfluß (9) verbunden sind, und daß im Zwischenraum zwischen den Kühlelementen (7) auf der von einem Motor (5) angetriebenen radialen Drehwelle (4) horizontale Mischelemente (6) befestigt sind.
10. Mischer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der nach oben dicht abgeschlossene Behälter (3) mit einem Heizmantel (14) und mit im Inneren des Behälters (3) befestigten Platten-Heizelementen (21) versehen ist.
11. Mischer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,, daß im nach oben abgeschlossenen Behälter (3) und insbesondere in dessen oberem Teil horizontale, unbewegliche Mischelemente
(22) in Form von Metallwinkeln befestigt sind.
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