EP0273437A2 - Method for making flowable suspensions with a constant consistency - Google Patents

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EP0273437A2
EP0273437A2 EP87119285A EP87119285A EP0273437A2 EP 0273437 A2 EP0273437 A2 EP 0273437A2 EP 87119285 A EP87119285 A EP 87119285A EP 87119285 A EP87119285 A EP 87119285A EP 0273437 A2 EP0273437 A2 EP 0273437A2
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EP
European Patent Office
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consistency
suspension
container
pressure
raw
Prior art date
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Ceased
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EP87119285A
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EP0273437A3 (en
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Hans-Jochen Dr.-Ing. Rindfleisch
Gerhard Amborn
Ralf Jekosch
Sebastian Kiefer
Norbert Seisz
Ronald Meister
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AMBORN, GERHARD
Jekosch Ralf
KIEFER, SEBASTIAN
MEISTER, RONALD
Rindfleisch Hans-Jochen Dr-Ing
SEISZ, NORBERT
Original Assignee
Stuck & Naturstein Veb
Amborn Gerhard
Jekosch Ralf
Meister Ronald
Rindfleisch Hans-Jochen Dr-Ing
Seisz Norbert
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from DD29876386A external-priority patent/DD262122A3/en
Priority claimed from DD29876286A external-priority patent/DD262121A3/en
Application filed by Stuck & Naturstein Veb, Amborn Gerhard, Jekosch Ralf, Meister Ronald, Rindfleisch Hans-Jochen Dr-Ing, Seisz Norbert filed Critical Stuck & Naturstein Veb
Publication of EP0273437A2 publication Critical patent/EP0273437A2/en
Publication of EP0273437A3 publication Critical patent/EP0273437A3/en
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F23/00—Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
    • B01F23/50—Mixing liquids with solids
    • B01F23/51—Methods thereof
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F35/00—Accessories for mixers; Auxiliary operations or auxiliary devices; Parts or details of general application
    • B01F35/20—Measuring; Control or regulation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F35/00—Accessories for mixers; Auxiliary operations or auxiliary devices; Parts or details of general application
    • B01F35/80—Forming a predetermined ratio of the substances to be mixed

Definitions

  • the invention relates to a process for the production of flowable suspensions with a defined consistency by adding pure liquid phase to a flowable raw suspension of unknown consistency.
  • the load torque acting on the agitator can also be used as a measure for determining the given consistency, as described in the method according to US Pat. No. 3,195,866, via the current consumption of the mixer motor.
  • the relationship between consistency and load torque results from the speed and geometry of the agitator, as well as the viscosity of the suspension.
  • the setpoint consistency is set by continuously or gradually adding liquid phase until a pressure difference corresponding to the setpoint consistency or a corresponding value of the motor current is reached.
  • the invention has for its object to provide a method that allows flowable suspensions with a defined consistency by adding pure To produce liquid phase to flowable raw suspensions of unknown consistency without having to carry out a separate determination of the consistency of the raw suspensions.
  • the object is achieved in that a preselected defined amount of ⁇ Vm raw suspension runs out of a container through a vertically arranged discharge pipe with defined dimensions into a collecting container underneath and that after expiry of one of the dimensions of the discharge pipe and the desired consistency of the Suspend to be produced, determinable time t0, liquid phase with a constant, according to the pre-selected, defined amount of raw suspension, the dimensions of the discharge pipe and the given material-specific viscosity-consistency properties of the suspensions, fixed feed rate, as long as the raw suspension is fed into the collecting tank until the preselected defined amount ⁇ Vm of raw suspension has run out of the container after the time t 1. It is thereby achieved that exactly the amount ⁇ V F of liquid phase which is required to produce the desired consistency is added to the
  • a further homogenization of the suspension is not necessary for analytical purposes and also if the entire batch present in the collecting container is fed into the further processing process.
  • the inventive method enables a very simple arrangement, since a regulation of the pressure height h 1 in the container is not required during the runout of the raw suspension.
  • it can be technologically advantageous to divide the entire process into several identical processes To divide work cycles and to choose the amount of ⁇ Vm of raw suspension running in the work container in one work cycle in advance so that the pressure level h 1 does not decrease by more than 10%. This ensures that the discharge speed of the raw suspension is maintained at its high initial value if the pressure level h 1 between discharge cycles is returned to the initial value h 1, so that the time for processing a certain total amount of raw suspension can be reduced overall.
  • the metering of a total amount of suspension of the desired consistency can be achieved with a relative deviation from the target value of this total amount, which corresponds to the ratio of the predetermined ⁇ Vm of a work cycle to the total volume of the finished suspension to be set.
  • a constant level of pressure can be achieved, for example, by providing one or more displacement bodies, the volume of which increases in accordance with the volume of the raw suspension that has flowed out, and the pressure level h0 thus remains constant.
  • Another possibility is a closed gas pressure cushion above the raw suspension in the container, the pressure P D of which is increased during the run-out process in proportion to the pressure difference ⁇ h between the original and respectively reached level, such that the sum of pressure P D and the the respective hydrostatic pressure of the raw suspension is constant.
  • a multi-stage application of the method can be expedient, each subsequent stage serving to control and correct the errors of the previous stage and a reduction in the error size from stage to stage.
  • a variant of the method according to the invention is characterized in that from a container of raw suspension under constant or approximately constant pressure at the upper inlet level of the outlet pipe through this vertically arranged outlet pipe with defined dimensions, in a collecting container underneath, in a preselected defined time t 1, expires and that the difference between a determined by the pressure, the selected discharge time t 1, the dimensions of the discharge pipe and the desired consistency standard volume V S and the actually discharged volume Vm of raw suspension is determined and then such a quantity V W via a liquid phase inlet Liquid phase is metered into the collecting container, which is proportional to this volume difference ⁇ V, the proportionality factor tan ⁇ being determined by a setpoint of the outlet speed, the dimensions of the outlet pipe and by the material-specific viscosity consistency property properties of the suspension is determined. It is thereby achieved that the amount of crude suspension of unknown consistency which runs out in the predetermined run-out time t 1 is supplied with exactly the amount of liquid phase which is required to produce the desired consistency.
  • a further homogenization of the suspension is not for analytical purposes and beyond Required when the entire batch present in the collecting container is sent to the further processing process.
  • a quantity Vm0 of flowable raw suspension is given in a container 1 by an overflow 5 and / or a float 6.
  • a preselected, defined quantity ⁇ Vm of flowable raw suspension is discharged into a collecting container 3 located below it via a vertically arranged discharge pipe 2.
  • the liquid phase inlet 4 is opened.
  • a constant liquid phase current tan ⁇ flows into the collecting container 3 during the time ⁇ t simultaneously with the escaping raw suspension.
  • both the outlet pipe 2 and the liquid phase inlet 4 are closed and thus the outlet cycle T A is ended.
  • the mixture formed in the collecting container 3 has the desired composition and can be homogenized, it then having the desired consistency, or it can be fed closed to a subsequent processing process.
  • T F a filling cycle in which the container 1 is filled to the volume Vm0, the initial state is restored and the operating cycle T is completed.
  • a shortening of the overall process with the same apparatus arrangement according to FIG. 1 and the aforementioned process sequence is achieved by reducing the ratio of ⁇ Vm to Vm0 less than or equal to the value 0.1 and a sequence of several work cycles T according to FIG. 4.
  • the duration of the phase-out cycle T A is shortened as follows. 5 and 6 into the raw suspension in the container 1 over the period of the run-out cycle T A , as much raw suspension is being displaced as has expired up to the respective point in time.
  • the maintenance of the initial pressure level h0 thus achieved maintains the initial outlet speed and thus shortens the outlet stroke T A.
  • the retention of the initial outlet speed is also achieved if, as shown in FIG. 7, a gas pressure P D increasing in proportion to the decreasing pressure level h compared to the inlet level 8 is applied to the level of the raw suspension.
  • a closed container 1 is required for this.
  • a container 1 is filled with raw suspension up to the filling level h o .
  • a quantity Vm that depends on the respective consistency of the raw suspension flows via a vertically arranged discharge pipe 2 on the container 1 into the collecting container 3.
  • the required constant pressure at the upper inlet level 8 of the discharge pipe 2 and thus one Approximate maintenance of the initial outlet speed is achieved, for example, by a gas pressure P D increasing in proportion to the decreasing height h 1 on the level of the raw suspension in the container 1.
  • resulting difference volume ⁇ V is determined, for example, by means of a potentiometer and regulates a quantity V W of liquid phase, which is supplied to the collecting container 3, according to its size via a predetermined proportionality factor tan ⁇ .
  • the container 1 is refilled up to the filling level h0 as the filling cycle T F.
  • the mixture formed in the collecting container 3 has the desired composition and can be homogenized, it then having the desired consistency, or it can be fed closed to a subsequent processing process.
  • the method according to the invention is characterized above all by its low outlay in terms of apparatus and control technology.

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Abstract

To make flowable suspensions of defined consistency by addition of pure liquid phase to flowable raw suspensions of unknown consistency at low cost in equipment and control, utilising technologically available parameters as control variables without separate determinations on the raw suspension, a defined quantity of raw suspension flows from a vessel (1) through a vertically arranged outflow pipe (2), superposed in time by a constant liquid-phase flow, into a receiver in such a way that the desired mixture is formed. Alternatively, the raw suspension of unknown consistency flows out of the vessel (1) through the vertically arranged outflow pipe (2) into the receiver (3) within a defined outflow time, the liquid phase being fed as a function of a differential volume DELTA V arising in the receiver (3) in relation to the outflow time of a standard volume VS. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung fließfähiger Suspensionen mit definierter Konsistenz durch Zusetzen reiner Flüssigphase zu einer fließ­fähigen Rohsuspension unbekannter Konsistenz.The invention relates to a process for the production of flowable suspensions with a defined consistency by adding pure liquid phase to a flowable raw suspension of unknown consistency.

Bedingt durch die hohe Variabilität der Ausgangs­komponenten im Verhältnis Flüssigphase zu Feststoff­anteil macht sich entsprechend den praktischen Her­stellungsbedingungen eine Bestimmung dieses Verhält­nisses während des Herstellungsprozesses erforder­lich.Due to the high variability of the starting components in the ratio of liquid phase to solid content, a determination of this ratio during the manufacturing process is necessary in accordance with the practical manufacturing conditions.

Wesentliche Grundlage dieser Bestimmung ist die dabei herrschende Konsistenz-Viskositätsbeziehung der Roh­suspension zu gewünschten Fertigsuspensionen. Dabei werden im wesentlichen immer die gleichen Pro­zeßstufen durchlaufen:

  • 1. Homogenisierung der Rohsuspension mit einem Fest­stoffanteil über dem Sollwert der Fertigsuspension
  • 2. Bestimmen des Istwertes des Feststoffanteiles
  • 3. Nachdosieren des für den Sollwert erforderlichen Flüssigphasenanteiles
The essential basis of this determination is the prevailing consistency-viscosity relationship of the raw suspension to the desired finished suspensions. Essentially the same process steps are always carried out:
  • 1. Homogenization of the raw suspension with a solids content above the target value of the finished suspension
  • 2. Determine the actual value of the solids content
  • 3. Dosing of the liquid phase fraction required for the setpoint

Das Bestimmen des Istwertes des Feststoffanteiles außerhalb des Mischbehälters, ob viskosimetrisch oder gravimetrisch bzw. volumetrisch nach Abscheiden der Flüssigphase anhand von Proben stellt die Ursache für die zeitliche Unterbrechung des Herstellungsprozesses dar und drückt damit den wesentlichen Nachteil aller vom Prozeß getrennten bekannten Bestimmungsverfahren aus.
Es ist bereits ein Verfahren bekannt (US-PS 4436429), mit dem eine Flüssigphasenregulierung als Folgesteue­rung die momentane Differenz zwischen dem im hydrau­lisch betriebenen Rührwerksmotor des Mischbehälters anliegendem und einem entsprechend der Sollkonsistenz vorgegebenen Druck so erfolgt, daß kontinuierlich das gewünschte Gemenge entsteht.The determination of the actual value of the solids content outside the mixing container, whether viscosimetric or gravimetric or volumetric after separation of the liquid phase on the basis of samples, is the reason for the time interruption of the manufacturing process and thus expresses the main disadvantage of all known determination methods separated from the process.
A method is already known (US Pat. No. 4,436,429) with which a liquid phase regulation as sequence control takes place the instantaneous difference between the pressure present in the hydraulically operated agitator motor of the mixing container and a pressure that is predetermined according to the target consistency, so that the desired batch is continuously produced.

Die Nutzung des am Rührwerk angreifenden Lastmomentes als Maß zur Bestimmung der gegebenen Konsistenz kann auch, wie im Verfahren gemäß US-PS 3195866 beschrieben, über die Stromaufnahme des Mischermotors erfolgen. Die Beziehung zwischen Konsistenz und Lastmoment ergibt sich aus der Drehzahl und Geometrie des Rührwerkes, sowie der Viskosität der Suspension. Die Einstellung der Sollkonsistenz erfolgt durch kontinuierliches bzw. schrittweises Zugeben von Flüssigphase bis zum Er­reichen einer der Sollkonsistenz entsprechenden Druck­differenz oder eines entsprechenden Wertes des Motor­stromes. Der Nachteil dieser Verfahren besteht außer in dem relativ hohen rechen- und steuerungstechnischen Aufwand auch noch darin, daß für die Einstellung der Sollkonsistenz in allen Verfahren eine zunächst an­nähernde und gegen Ende des Prozesses vollständige Homogenisierung der Rohsuspension und auch der ferti­gen Suspension erforderlich ist. Für die Gebrauchs­eignung ist aber nur die richtige Konsistenz notwen­dig, während ihre Homogenität zum Zeitpunkt der Be­stimmung und oft auch darüber hinaus ohne Belang ist, so daß für ihre Herstellung nach diesen Verfahren ein zu hoher Aufwand betrieben werden muß.The load torque acting on the agitator can also be used as a measure for determining the given consistency, as described in the method according to US Pat. No. 3,195,866, via the current consumption of the mixer motor. The relationship between consistency and load torque results from the speed and geometry of the agitator, as well as the viscosity of the suspension. The setpoint consistency is set by continuously or gradually adding liquid phase until a pressure difference corresponding to the setpoint consistency or a corresponding value of the motor current is reached. The disadvantage of this method is besides in the relatively high computational and control-related expenditure also in the fact that for the adjustment of the target consistency in all processes an initially approximate and towards the end of the process complete homogenization of the raw suspension and also the finished suspension is required. However, only the correct consistency is necessary for suitability for use, while their homogeneity is irrelevant at the time of the determination and often also beyond, so that too much effort has to be expended for their production by these methods.

Weitere Nachteile dieses Verfahrens ergeben sich daraus, daß verschiedene Störgrößen, die auf die Einstellung der Konsistenz maßgeblichen Einfluß haben können, nur schwer erfaßt bzw. kontrolliert werden können. Solche Einfluß­faktoren können z.B. sein:
Veränderungen in der Drehmoment-Motorstromkennlinie infolge von Schwankungen der Netzspannung und infolge der Erwärmung des Motors, Auftreten von Ablösungser­scheinungen der Strömung am Rührwerk, verbunden mit Wirbel- bzw. Hohlraumbildungen, wodurch wesentliche Abweichung vom normalen Viskositäts-Lastmomentverhalten hervorgerufen werden können. Eine sichere Beherrschung dieser Einflußfaktoren ist nur mit erheblichen Mehrauf­wendungen möglich, wie z.B. eine Stabilisierung der Netzspannung, bzw. des hydraulischen Drucks, eine Überdimensionierung des Rührwerkmotors oder eine strö­mungstechnisch günstige - mischungstechnisch aber ungünstige Gestaltung des Rührwerks, denn die Wirbel­bildung ist für eine Viskositätsmessung unerwünscht, aber für den Durchmischungsvorgang hingegen sehr er­wünscht.Further disadvantages of this method result from the fact that various disturbance variables, which can have a significant influence on the setting of the consistency, can only be detected or controlled with difficulty. Such influencing factors can be, for example:
Changes in the torque-motor current characteristic curve due to fluctuations in the mains voltage and due to the heating of the motor, occurrence of separation phenomena of the flow at the agitator, combined with vortex or cavity formation, which can cause significant deviations from the normal viscosity-load torque behavior. A reliable control of these influencing factors is only possible with considerable additional expenditure, such as stabilizing the mains voltage or the hydraulic pressure, oversizing the agitator motor or structurally favorable - mix-wise but unfavorable design of the agitator, because the vortex formation is undesirable for a viscosity measurement, but very desirable for the mixing process.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, das ermöglicht, fließfähige Suspensionen mit definierter Konsistenz durch Zusetzen reiner Flüssigphase zu fließfähigen Rohsuspensionen unbekann­ter Konsistenz herzustellen, ohne hierzu eine gesonderte Bestimmung der Konsistenz der Rohsuspensionen durchfüh­ren zu müssen. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß eine im voraus gewählte definierte Menge ΔVm Rohsuspension aus einem Behälter durch ein vertikal ange­ordnetes Ausflußrohr mit definierten Abmessungen in einen darunter befindlichen Auffangbehälter abläuft und daß nach Ablauf einer durch die Abemssungen des Auslauf­rohres, sowie durch die gewünschte Konsistenz der herzu­stellenden Suspension bestimmbaren Zeit t₀, Flüssig­phase mit einer konstanten, entsprechend der im voraus gewählten, definierten Menge an Rohsuspension, den Ab­messungen des Auslaufrohres und der gegebenen material­spezifischen Viskositäts-Konsistenz-Eigenschaften der Suspensionen fest eingestellten Zulaufgeschwindigkeit, solange der Rohsuspension im Auffangbehälter zugeführt wird, bis die im voraus gewählte definierte Menge ΔVm an Rohsuspension nach der Zeit t₁ aus dem Behälter aus­gelaufen ist.
Dadurch wird erreicht, daß der im voraus gewählten definierten Menge ΔVm an Rohsuspension unbekannter Kon­sistenz genau die Menge ΔVF an Flüssigphase zugeführt wird, die zur Herstellung der gewünschten Konsistenz benötigt wird.The invention has for its object to provide a method that allows flowable suspensions with a defined consistency by adding pure To produce liquid phase to flowable raw suspensions of unknown consistency without having to carry out a separate determination of the consistency of the raw suspensions. According to the invention the object is achieved in that a preselected defined amount of ΔVm raw suspension runs out of a container through a vertically arranged discharge pipe with defined dimensions into a collecting container underneath and that after expiry of one of the dimensions of the discharge pipe and the desired consistency of the Suspend to be produced, determinable time t₀, liquid phase with a constant, according to the pre-selected, defined amount of raw suspension, the dimensions of the discharge pipe and the given material-specific viscosity-consistency properties of the suspensions, fixed feed rate, as long as the raw suspension is fed into the collecting tank until the preselected defined amount ΔVm of raw suspension has run out of the container after the time t 1.
It is thereby achieved that exactly the amount ΔV F of liquid phase which is required to produce the desired consistency is added to the previously defined amount ΔVm of raw suspension of unknown consistency.

Eine weitere Homogenisierung der Suspension ist für analaytische Zwecke und auch darüber hinaus nicht er­forderlich, wenn die gesamte im Auffangbehälter vor­liegende Charge geschlossen in den Weiterverarbeitungs­prozeß gelangt.A further homogenization of the suspension is not necessary for analytical purposes and also if the entire batch present in the collecting container is fed into the further processing process.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht eine appara­tiv sehr einfache Anordnung, da auch eine Regulierung der Druckhöhe h₁ im Behälter während des Auslaufens der Rohsuspension nicht erforderlich ist. Es kann aber in bestimmten Fällen technologisch vor­teilhaft sein, den Gesamtprozeß in mehrere gleiche Arbeitstakte aufzuteilen und die in einem Arbeitstakt in den Auffangbehälter ablaufende Menge ΔVm an Roh­suspension im voraus so zu wählen, daß die Druckhöhe h₁ nicht mehr als 10 % abnimmt.
Dadurch wird erreicht, daß die Auslaufgeschwindigkeit der Rohsuspension auf ihrem hohen Anfangswert erhalten bleibt, wenn die Druckhöhe h₁ zwischen Auslauftakten auf den Anfangswert h₀ zurückgeführt wird, so daß die Zeit für die Verarbeitung einer bestimmten Gesamtmenge an Rohsuspension insgesamt verkürzt werden kann. Außer­dem kann damit die Dosierung einer Gesamtmenge von Sus­pension der gewünschten Konsistenz mit einer relativen Abweichung vom Sollwert dieser Gesamtmenge erreicht werden, die dem Verhältnis des vorgegebenen ΔVm eines Arbeitstaktes zum einzustellenden Gesamtvolumen der fertigen Suspension entspricht.The inventive method enables a very simple arrangement, since a regulation of the pressure height h 1 in the container is not required during the runout of the raw suspension. In certain cases, however, it can be technologically advantageous to divide the entire process into several identical processes To divide work cycles and to choose the amount of ΔVm of raw suspension running in the work container in one work cycle in advance so that the pressure level h 1 does not decrease by more than 10%.
This ensures that the discharge speed of the raw suspension is maintained at its high initial value if the pressure level h 1 between discharge cycles is returned to the initial value h 1, so that the time for processing a certain total amount of raw suspension can be reduced overall. In addition, the metering of a total amount of suspension of the desired consistency can be achieved with a relative deviation from the target value of this total amount, which corresponds to the ratio of the predetermined ΔVm of a work cycle to the total volume of the finished suspension to be set.

In solchen Fällen, in denen die Gesamtmenge der in einer Charge herzustellenden Suspension das Fassungs­vermögen des Behälters um ein vielfaches übersteigt, ist es technologisch vorteilhaft, die Höhe des Druckes über dem Einlaufniveau des Auslaufrohres zu regulieren und vorzugsweise konstant zu halten. Damit wird erreicht, daß der Behälter mit unverminderter Auslaufgeschwindigkeit entleert werden kann, was zu einer erheblichen Verkürzung der Taktzeit führt.In cases in which the total amount of suspension to be produced in one batch exceeds the capacity of the container many times, it is technologically advantageous to regulate the pressure above the inlet level of the outlet pipe and preferably to keep it constant. This ensures that the container can be emptied at an undiminished outlet speed, which leads to a considerable reduction in the cycle time.

Eine konstante Höhe des Druckes kann zum Beispiel dadurch erreicht werden, daß ein oder mehrere Verdrängungskörper vorgesehen sind, deren Volumen entsprechend dem Volumen der ausgeflossenen Rohsuspension zunimmt und damit die Druckhöhe h₀ konstant bleibt.A constant level of pressure can be achieved, for example, by providing one or more displacement bodies, the volume of which increases in accordance with the volume of the raw suspension that has flowed out, and the pressure level h₀ thus remains constant.

Eine andere Möglichkeit besteht darin, über der Roh­suspension im Behälter ein geschlossenes Gasdruck­polster, dessen Druck PD während des Auslaufvorganges proportional der Druckhöhendifferenz Δh zwischen dem ursprünglichen und jeweils erreichten Füllstand erhöht wird, dergestalt , daß die Summe von Druck PD und dem jeweiligen anliegenden hydrostatischen Druck der Roh­suspension konstant ist.Another possibility is a closed gas pressure cushion above the raw suspension in the container, the pressure P D of which is increased during the run-out process in proportion to the pressure difference Δh between the original and respectively reached level, such that the sum of pressure P D and the the respective hydrostatic pressure of the raw suspension is constant.

Bei Anwendungsfällen mit sehr hohen Anforderungen an die Genauigkeit der zu erzielenden Konsistenzwerte kann eine mehrstufige Anwendung des Verfahrens zweckmäßig sein, wobei jede nachfolgende Stufe der Kontrolle und Korrek­tur der Fehler der vorangegangenen Stufe dient und eine Verringerung der Fehlergröße von Stufe zu Stufe ein­tritt.In applications with very high demands on the accuracy of the consistency values to be achieved, a multi-stage application of the method can be expedient, each subsequent stage serving to control and correct the errors of the previous stage and a reduction in the error size from stage to stage.

Eine Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, daß aus einem Behälter Rohsuspension unter konstantem bzw. annähernd konstantem Druck am oberen Einlaufniveau des Auslaufrohres durch dieses vertikal angeordnete Auslaufrohr mit definierten Ab­messungen, in einen darunter befindlichen Auffangbe­hälter, in einer voraus gewählten definierten Zeit t₁, abläuft und daß die Differenz zwischen einem durch den Druck, die gewählte Auslaufzeit t₁, die Abmessungen des Auslaufrohres und die gewünschte Konsistenz bestimmten Standardvolumen VS und dem tatsächlich ausgelaufenen Volumen Vm an Rohsuspension bestimmt wird und daß an­schließend eine solche Menge VW über einen Flüssig­phasenzulauf an Flüssigphase in den Auffangbehälter zudosiert wird, welche proportional dieser Volumen­differenz ΔV ist, wobei der Proportionalitätsfaktor tanβ durch einen Sollwert der Auslaufgeschwindigkeit, die Abmessungen des Auslaufrohres sowie durch die materialspezifischen Viskositäts-Konsistenz-Eigenschaf­ten der Suspension bestimmt ist.
Dadurch wird erreicht, daß der in der vorgegebenen Aus­laufzeit t₁ auslaufenden Menge an Rohsuspension unbe­kannter Konsistenz genau die Menge an Flüssigphase zugeführt wird, die zur Herstellung der gewünschten Konsistenz erforderlich ist.A variant of the method according to the invention is characterized in that from a container of raw suspension under constant or approximately constant pressure at the upper inlet level of the outlet pipe through this vertically arranged outlet pipe with defined dimensions, in a collecting container underneath, in a preselected defined time t 1, expires and that the difference between a determined by the pressure, the selected discharge time t 1, the dimensions of the discharge pipe and the desired consistency standard volume V S and the actually discharged volume Vm of raw suspension is determined and then such a quantity V W via a liquid phase inlet Liquid phase is metered into the collecting container, which is proportional to this volume difference ΔV, the proportionality factor tanβ being determined by a setpoint of the outlet speed, the dimensions of the outlet pipe and by the material-specific viscosity consistency property properties of the suspension is determined.
It is thereby achieved that the amount of crude suspension of unknown consistency which runs out in the predetermined run-out time t 1 is supplied with exactly the amount of liquid phase which is required to produce the desired consistency.

Eine weitere Homogenisierung der Suspension ist für analytische Zwecke und auch darüber hinaus nicht erforderlich, wenn die gesamte im Auffangbehälter vor­liegende Charge geschlossen in den weiteren Verarbei­tungsprozeß gelangt.A further homogenization of the suspension is not for analytical purposes and beyond Required when the entire batch present in the collecting container is sent to the further processing process.

Die Erfindung soll nachstehend an mehreren Ausführungs­beispielen näher erläutert werden. In der dazugehörigen Zeichnung zeigen:

  • Fig. 1: eine apparative Anordnung zur Verfahrensreali­sierung
  • Fig. 2: das V-t-Diagramm zur Darstellung des Verfahrens­ablaufes gemäß Fig. 1
  • Fig. 3: das V-t-Diagramm zur Flüssigkeitsphasenzugabe gemäß Fig. 1.
  • Fig. 4: die apparative Anordnung zur Verfahrensrealisie­rung mit ΔVm 10%.
  • Fig.5/6: die apparative Anordnung zur Verfahrensreali­sierung mit h₀ = konstant
  • Fig. 7: eine apparative Anordnung zur Verfahrensreali­sierung mit Gasdruckpolster
  • Fig. 8: das V-t-Diagramm zur Verfahrensrealisierung gem. Fig. 5, 6 und 7
  • Fig. 9: eine weitere apparative Anordnung zur Verfahrens­realisierung mit Gasdruckpolster
  • Fig.10: das V-t-Diagramm zur Verfahrensrealisierung gem. Fig. 9
  • Fig. 11: das V-V-Diagramm zur Verfahrensrealisierung gem. Fig. 9
The invention will be explained in more detail below using several exemplary embodiments. The accompanying drawing shows:
  • 1: an apparatus arrangement for implementing the method
  • FIG. 2: the Vt diagram to illustrate the process sequence according to FIG. 1
  • 3: the Vt diagram for liquid phase addition according to FIG. 1.
  • 4: the apparatus arrangement for implementing the method with ΔVm 10%.
  • Fig. 5/6: the apparatus arrangement for realizing the process with h₀ = constant
  • Fig. 7: an apparatus arrangement for implementing the process with a gas pressure cushion
  • 8: the Vt diagram for implementing the method according to 5, 6 and 7
  • 9: a further apparatus arrangement for implementing the method with a gas pressure cushion
  • Fig. 10: the Vt diagram for implementing the method according to Fig. 9
  • 11: the VV diagram for implementing the method according to Fig. 9

Nach Figur 1-3 wird in einem Behälter 1 eine Menge Vm₀ an fließfähiger Rohsuspension durch eine Überlauf 5 und/oder einen Schwimmer 6 vorgegeben. Im Auslauftakt TA wird über ein vertikal angeordnetes Auslaufrohr 2 eine im voraus gewählte definierte Menge ΔVm an fließ­fähiger Rohsuspension in einen darunter befindlichen Auffangbehälter 3 abgelassen. Zu vorgegebenen Zeitpunkt t₀ gem. Fig. 2 wird der Flüssigphasenzulauf 4 geöffnet. Ein konstanter Flüssigphasenstrom tanα fließt während der Zeit Δt gleichzeitig mit der auslaufenden Rohsuspen­sion in den Auffangbehälter 3.According to FIG. 1-3, a quantity Vm₀ of flowable raw suspension is given in a container 1 by an overflow 5 and / or a float 6. In the discharge cycle T A , a preselected, defined quantity ΔVm of flowable raw suspension is discharged into a collecting container 3 located below it via a vertically arranged discharge pipe 2. At the specified time t₀ acc. Fig. 2, the liquid phase inlet 4 is opened. A constant liquid phase current tanα flows into the collecting container 3 during the time Δt simultaneously with the escaping raw suspension.

Ist die im voraus gewählte definierte Menge ΔVm an Rohsuspension zum Zeitpunkt t₁ aus dem Behälter 1 aus­gelaufen, wird sowohl das Auslaufrohr 2, als auch der Flüssigphasenzulauf 4 geschlossen und somit der Auslauf­takt TA beendet. Das im Auffangbehälter 3 entstandene Gemenge hat die gewünschte Zusammensetzung und kann homogenisiert werden, wobei es dann die gewünschte Konsistenz aufweist, oder geschlossen einem nachfol­genden Verarbeitungsprozeß zugeführt werden kann. Durch einen Fülltakt TF, in dem der Behälter 1 auf das Volumen Vm₀ aufgefüllt wird, wird der Ausgangs­zustand wieder hergestellt und der Arbeitstakt T abge­schlossen.If the previously selected defined amount ΔVm of raw suspension has run out of the container 1 at the time t 1, both the outlet pipe 2 and the liquid phase inlet 4 are closed and thus the outlet cycle T A is ended. The mixture formed in the collecting container 3 has the desired composition and can be homogenized, it then having the desired consistency, or it can be fed closed to a subsequent processing process. Through a filling cycle T F , in which the container 1 is filled to the volume Vm₀, the initial state is restored and the operating cycle T is completed.

Eine Verkürzung des Gesamtprozesses bei gleicher apparativer Anordnung nach Fig. 1 und vorgenanntem Verfahrensablauf wird durch eine Verringerung des Verhältnisses von ΔVm zu Vm₀ kleiner oder gleich dem Wert 0,1 und einer Hintereinanderfolge mehrerer Arbeitstak­te T entsprechend Fig. 4 erreicht.A shortening of the overall process with the same apparatus arrangement according to FIG. 1 and the aforementioned process sequence is achieved by reducing the ratio of ΔVm to Vm₀ less than or equal to the value 0.1 and a sequence of several work cycles T according to FIG. 4.

Eine Variante dieses Verfahrensprinzips wird durch die Figuren 5-8 dargestellt.A variant of this principle of the process is described in Figures 5-8 are shown.

Bei der Nutzung des Verfahrensprinzips mit veränderter apparativer Anordnung gemäß Fig. 5, 6 und 7 wird die Dauer des Auslauftaktes TA wie folgt verkürzt. Durch definiertes Einführen eines Verdrängungskörpers 7 gemäß Fig. 5 und 6 in die im Behälter 1 befindliche Rohsuspension über den Zeitraum des Auslauftaktes TA, wird gerade immer soviel Rohsuspension verdrängt, wie bis zu dem jeweiligen Zeitpunkt ausgelaufen ist. Die damit erreichte Beibehaltung der Anfangsdruckhöhe h₀ bewirkt eine Erhaltung der Anfangsauslaufgeschwindig­keit und damit eine Verkürzung des Auslauftaktes TA. Die Beibehaltung der Anfangsauslaufgeschwindigkeit wird ebenfalls erreicht, wenn, wie in Fig. 7 gezeigt, auf den Spiegel der Rohsuspension ein proportional zur sinkenden Druckhöhe h gegenüber dem Einlaufniveau 8 steigender Gasdruck PD aufgebracht wird. Hierzu ist ein geschlossener Behälter 1 erforderlich.5, 6 and 7, the duration of the phase-out cycle T A is shortened as follows. 5 and 6 into the raw suspension in the container 1 over the period of the run-out cycle T A , as much raw suspension is being displaced as has expired up to the respective point in time. The maintenance of the initial pressure level h₀ thus achieved maintains the initial outlet speed and thus shortens the outlet stroke T A. The retention of the initial outlet speed is also achieved if, as shown in FIG. 7, a gas pressure P D increasing in proportion to the decreasing pressure level h compared to the inlet level 8 is applied to the level of the raw suspension. A closed container 1 is required for this.

Nach Fig. 9-11 wird ein Behälter 1 mit Rohsuspension bis zur Füllhöhe ho aufgefüllt. In dem von der vorge­gebenen Auslaufzeit t₁ bestimmten Auslauftakt TA fließt eine von der jeweiligen Konsistenz der Rohsuspension abhängigen Menge Vm über ein vertikal angeordnetes Auslaufrohr 2 am Behälter 1 in den Auffangbehälter 3. Der erforderliche konstante Druck am oberen Einlauf­niveau 8 des Auslaufrohres 2 und damit eine annähernde Beibehaltung der Anfangsauslaufgeschwindigkeit wird z.B. durch einen proportional zur sinkenden Höhe h₁ steigen­den Gasdruck PD auf den Spiegel der Rohsuspension im Behälter 1 erreicht.
Das nach Beendigung des Auslauftaktes TA sich im Auf­fangbehälter 3 zwischen der ausgelaufenen Menge Vm an Rohsuspension und des entsprechend der gewünschten Kon­sistenz in der Auslaufzeit t₁ vorgegebenen Standardvo­ lumens VS, ergebende Differenzvolumen ΔV wird z.B. mittels Potentiometer ermittelt und reguliert ent­sprechend seiner Größe über einen vorgegebenen Pro­portionalitätsfaktor tanβ eine Menge VW an Flüssig­phase, die dem Auffangbehälter 3 zugeführt wird. Gleichzeitig erfolgt das erneute Auffüllen des Be­hälters 1 bis zur Füllhöhe h₀ als Fülltakt TF. Das im Auffangbehälter 3 entstandene Gemenge hat die ge­wünschte Zusammensetzung und kann homogenisiert werden, wobei es dann die gewünschte Konsistenz auf­weist, oder geschlossen einem nachfolgenden Verar­beitungsprozeß zugeführt werden kann.According to Fig. 9-11, a container 1 is filled with raw suspension up to the filling level h o . In the discharge cycle T A determined by the specified discharge time t 1, a quantity Vm that depends on the respective consistency of the raw suspension flows via a vertically arranged discharge pipe 2 on the container 1 into the collecting container 3. The required constant pressure at the upper inlet level 8 of the discharge pipe 2 and thus one Approximate maintenance of the initial outlet speed is achieved, for example, by a gas pressure P D increasing in proportion to the decreasing height h 1 on the level of the raw suspension in the container 1.
That after the end of the run-out cycle T A in the collecting container 3 between the amount Vm of raw suspension that has run out and the standard vo specified according to the desired consistency in the run-out time t 1 lumens V S , resulting difference volume ΔV is determined, for example, by means of a potentiometer and regulates a quantity V W of liquid phase, which is supplied to the collecting container 3, according to its size via a predetermined proportionality factor tanβ. At the same time, the container 1 is refilled up to the filling level h₀ as the filling cycle T F. The mixture formed in the collecting container 3 has the desired composition and can be homogenized, it then having the desired consistency, or it can be fed closed to a subsequent processing process.

Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich vor allem durch seinen geringen apparativen und regelungstechnischen Aufwand aus.The method according to the invention is characterized above all by its low outlay in terms of apparatus and control technology.

Von großem Vorteil erweist es sich, daß ständig vor­handene, technologische Größen als Maßgrößen für die Regelprozesse einen Einsatz besonderer Meßtechnik er­übrigt. Die notwendige Fließfähigkeit der Rohsuspension erfordert es nicht, den sehr hohen Aufwand für eine durchgängige Homogenisierung zu betreiben. Die Variabilität der apparativen Ausbildung ermöglicht eine hohe Anpassungsfähigkeit an die unterschiedlichsten technologischen Anforderungen bei der Herstellung und Weiterverarbeitung solcher Suspensionen.It proves to be of great advantage that technological variables that are constantly present as measuring variables for the control processes make the use of special measuring technology superfluous. The necessary fluidity of the raw suspension does not mean that the very high effort required for continuous homogenization. The variability of the apparatus training enables a high degree of adaptability to the most varied technological requirements in the production and further processing of such suspensions.

Claims (6)

1. Verfahren zur Herstellung fließfähiger Suspensionen mit definierter Konsistenz dadurch gekennzeichnet, daß eine im voraus gewählte definierte Menge ΔVm fließ­fähiger Rohsuspension aus einem Behälter (1) durch ein vertikal angeordnetes Ausflußrohr (2) mit definierten Abmessungen in einen darunter befindlichen Auffangbe­hälter (3) abläuft und daß nach Ablauf einer durch die Abmessungen des Auslaufrohres (2) sowie die gewünschte Konsistenz der herzustellenden Suspension bestimmbaren Zeit t₀, Flüssigphase mit einem konstanter, entsprechend den Abmessungen des Auslaufrohres (2) und der gegebenen materialspezifischen Viskositäts-Konsistenz-Beziehungen der Suspensionen, fest eingestellten Flüssigphasen­strom tanα , solange der Rohsuspension im Auffangbe­hälter (3) zugeführt wird, bis die im voraus gewählte definierte Menge ΔVm an Rohsuspension aus dem Be­hälter (1) ausgelaufen ist.1. A process for the production of flowable suspensions with a defined consistency, characterized in that a preselected defined amount of ΔVm flowable raw suspension from a container (1) runs through a vertically arranged discharge pipe (2) with defined dimensions into an underlying container (3) and that after a time t₀ determined by the dimensions of the outlet pipe (2) and the desired consistency of the suspension to be produced, liquid phase with a constant, corresponding to the dimensions of the outlet pipe (2) and the given material-specific viscosity-consistency relationships of the suspensions, fixed Liquid phase current tanα, as long as the raw suspension in the collecting container (3) is supplied until the previously selected defined amount ΔVm of raw suspension has run out of the container (1). 2. Verfahren zur Herstellung fließfähiger Suspensionen mit definierter Konsistenz dadurch gekennzeichnet, daß aus einem Behälter (1) Rohsuspension unter kon­stantem bzw. annähernd konstantem Druck durch ein vertikal angeordnetes Ausflußrohr (2) mit definierten Abmessungen, in einen darunter befindlichen Auffang­behälter (3) in einer im voraus gewählten definierten Zeit t₁ abläuft und daß die Differenz zwischen einem durch den Druck, die gewählte Auslaufzeit t₁, die Abmessungen des Auslaufrohres (2) und die gewünschte Konsistenz bestimmten Standardvolumen VS und dem tatsächlich ausgelaufenen Volumen Vm an Rohsuspension bestimmt wird und daß anschließend eine solche Menge VW an Flüssigphase in den Auffangbehälter (3) zudosiert wird, welche proportional dieser Volumendifferenz ΔV ist, dergestalt, daß der Proportionalitätsfaktor tanβ , durch einen Sollwert der Auslaufgeschwindig­keit, die Abmessungen des Auslaufrohres (2) sowie durch die materialspezifischen Viskositäts-Konsistenz-­Eigenschaften der Suspension bestimmt ist.2. A process for the production of flowable suspensions with a defined consistency, characterized in that from a container (1) raw suspension under constant or approximately constant pressure through a vertically arranged discharge pipe (2) with defined dimensions, in an underlying container (3) in one in the pre-selected defined time t 1 expires and that the difference between a determined by the pressure, the chosen discharge time t 1, the dimensions of the discharge pipe (2) and the desired consistency standard volume V S and the actually expired volume Vm of raw suspension is determined and that subsequently such a quantity V W of liquid phase is metered into the collecting container (3) which is proportional to this volume difference ΔV is such that the proportionality factor tanβ is determined by a target value of the outlet speed, the dimensions of the outlet pipe (2) and by the material-specific viscosity-consistency properties of the suspension. 3. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekenn­zeichnet, daß die im voraus gewählte Menge ΔVm an Rohsuspension so gewählt wird, daß die Druckhöhe h₁ gegenüber der Druckhöhe h₀ im Behälter (1) nicht mehr als 10 % abnimmt.3. The method according to claim 1, characterized in that the preselected amount ΔVm of raw suspension is chosen so that the pressure head h₁ compared to the pressure head h₀ in the container (1) does not decrease by more than 10%. 4. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekenn­zeichnet, daß die Höhe des Druckes über dem Einlauf­niveau (8) des Auslaufrohres (2) durch Beeinflussung der Druckhöhe h₁ reguliert und vorzugsweise konstant gehalten wird.4. The method according to claim 1, characterized in that the height of the pressure above the inlet level (8) of the outlet pipe (2) is regulated by influencing the pressure height h₁ and preferably kept constant. 5. Verfahren nach Patentanspruch 1 und 2, dadurch ge­kennzeichnet, daß die Höhe des Druckes über dem Ein­laufniveau (8) des Auslaufrohres (2) durch ein Gas­druckpolster reguliert und vorzugsweise konstant ge­halten wird.5. The method according to claim 1 and 2, characterized in that the height of the pressure above the inlet level (8) of the outlet pipe (2) is regulated by a gas pressure cushion and is preferably kept constant. 6. Verfahren nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeich­net, daß der konstante Druck mittels einer der Aus­laufmenge entsprechenden kontinuierlichen Zuführung an Menge von Rohsuspension und/oder über ein Kon­stanthalten der Druckhöhe h₀ gewährleistet wird.6. The method according to claim 2, characterized in that the constant pressure is ensured by means of a continuous supply corresponding to the discharge amount of raw suspension and / or by keeping the pressure level constant.
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