EP0605506A1 - Process for mixing liquids or for mixing solids into liquids - Google Patents

Process for mixing liquids or for mixing solids into liquids

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Publication number
EP0605506A1
EP0605506A1 EP92919611A EP92919611A EP0605506A1 EP 0605506 A1 EP0605506 A1 EP 0605506A1 EP 92919611 A EP92919611 A EP 92919611A EP 92919611 A EP92919611 A EP 92919611A EP 0605506 A1 EP0605506 A1 EP 0605506A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
mixing
agitator
liquids
ground
stirrer
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP92919611A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Edgar Hönges
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Henkel AG and Co KGaA
Original Assignee
Henkel AG and Co KGaA
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
Application filed by Henkel AG and Co KGaA filed Critical Henkel AG and Co KGaA
Publication of EP0605506A1 publication Critical patent/EP0605506A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F27/00—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders
    • B01F27/05—Stirrers
    • B01F27/09—Stirrers characterised by the mounting of the stirrers with respect to the receptacle
    • B01F27/091—Stirrers characterised by the mounting of the stirrers with respect to the receptacle with elements co-operating with receptacle wall or bottom, e.g. for scraping the receptacle wall
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F27/00—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders
    • B01F27/80—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders with stirrers rotating about a substantially vertical axis
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F27/00—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders
    • B01F27/80—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders with stirrers rotating about a substantially vertical axis
    • B01F27/86—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders with stirrers rotating about a substantially vertical axis co-operating with deflectors or baffles fixed to the receptacle
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F27/00—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders
    • B01F27/80—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders with stirrers rotating about a substantially vertical axis
    • B01F27/92—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders with stirrers rotating about a substantially vertical axis with helices or screws
    • B01F27/921—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders with stirrers rotating about a substantially vertical axis with helices or screws with helices centrally mounted in the receptacle
    • B01F27/9211—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders with stirrers rotating about a substantially vertical axis with helices or screws with helices centrally mounted in the receptacle the helices being surrounded by a guiding tube

Definitions

  • the invention relates to a method for mixing liquids or for mixing solids into liquids in a mixing container with one or more stirrers arranged on a vertical shaft.
  • the mixture obtained has non-Newtonian flow properties with decreasing viscosity with increasing shear rate and in particular approximately the properties of a BingharnMech.
  • pastes with such flow properties are the so-called detergent slurries which, after the mixing of solids and liquids, are processed into high-pressure nozzles in a spray dryer to form tower powder.
  • the viscosities of such mixtures are very high and are up to 30,000 mPas. Due to the non-Newtonian flow properties, the indication of the viscosity is only to be understood as a rough guide. The mixture does not appear to be stationary to be flowable, but the viscosity increases with increasing
  • MIG and inclined blade stirrers require less inspection tion and maintenance costs.
  • the Ml ⁇ stirrer sprays very heavily in the pass-through mode.
  • Significant wall approaches are the result.
  • the slow-running inclined blade stirrer does not splash, but its mixing effect is unsatisfactory and the agitator blades are covered with caking.
  • the invention is therefore based on the object of developing a method of the type mentioned at the outset which, on the one hand, solves the problems mentioned above, which are associated with the flow properties of the mixture obtained and does not lead to caking, but on the other hand does not result in the high outlay on maintenance as required with the Crutcher stirrer.
  • a sufficiently high stirring power for generating an axial flow with a Tro be introduced into the mix and the downward axial flow with a further stirring element with downward conveying, enclosed by a guide ring with a ground-level stirring element Stirring blades reinforced, which extend radially only in the region of the downward flow generated by the ground-level stirring element.
  • the high stirring power in conjunction with the floor-mounted stirring element ensures that, especially in the case of Bingham liquids, not only does a mixing effect occur in the vicinity of the stirring elements, but the entire mixture is moved.
  • the further stirring element with the stirring blades conveying downwards strengthens the axial mixing and avoids an uneven mass distribution of the container contents.
  • the bearings of the agitator shaft are therefore stressed much less.
  • the guide ring around the additional stirring element also prevents the splashing of liquids in continuous operation.
  • the stirring power related to the mix be at least about 4 kW / m3.
  • the axial circulation and the mixing in the edge area is improved in that the bottom-agitating agitating member has vanes that convey upwards on its circumference.
  • the arms of the base-type agitator consist essentially of rectangular tube with sharp edges.
  • the high local shear forces generated in this way break up agglomerates and lumps in the mix. The result is a more even mass distribution and thus less stress on the agitator shaft bearings.
  • the further stirring element is designed as an inclined blade stirrer, in particular as a trapezoidal stirrer. It is further preferred that the bottom agitator has two arms and the other agitator has four arms.
  • the mixing container is equipped with essentially vertical baffles. It is preferred that the flow breakers are arranged at an angle of up to 15 ° to the vertical in the vicinity of the wall in accordance with the direction of flow of the mixed material. In this way, dead spaces in the flow shadow of the flow breakers are avoided.
  • the longitudinal section of the crutcher agitator shown in FIG. 1 essentially consists of a mixing container 1 and a vertical agitator shaft 2 arranged therein.
  • the agitator shaft 2 (speed about 100 min " 1 ) driven by a motor 3 carries agitators a floor clearer 4 and a vertical screw 5 arranged above it with guide tube 6.
  • Solids and liquids are introduced into the mixing container 1 through the inlets 7 and 8 and move during the mixing process in the direction of the arrows 9.
  • the agitator delivers a good mixing result, but the bottom bearing 10 of the agitator shaft 2 and the vertical screw 5 and the floor clearer 4 are exposed to heavy loads, which lead to increased maintenance.
  • FIG. 2 An exemplary embodiment of an agitator according to the invention is shown in FIG. 2.
  • the same reference numbers denote the same parts.
  • the agitator shaft 2 carries a four-arm inclined blade stirrer 11 with a guide ring 12.
  • the floor space 4 drives the mix 13 outwards in the direction of the container wall and from up there, so that the surface 14 of the mixture 13 forms a trumpet.
  • the radial extension of the inclined blade stirrer is selected so that the trapezoidal stirrer blade ter 15, which are inclined to the downward conveyance of the mix 13, * increase this movement of the mix without the upward flow along the container wall being disturbed.
  • Baffles 16 are also attached to the wall of the mixing container 1. They are arranged obliquely at an angle to the vertical in accordance with the flow direction of the mixed material running near the wall, so that there are no dead spaces in the flow shadow of the flow breakers in which mixed material could accumulate.
  • two upward conveying wings 21 were placed on the circumference. This measure improved the axial circulation and the mixing in the edge area.
  • FIG. 3 shows a longitudinal section of a five-stage MIG stirrer (multi-stage impulse countercurrent stirrer) with a bottom clearer 4 and baffles 16.
  • the agitator shaft 2 carries five four-armed trapezoidal stirrers.
  • Each half of the mixing arm consists of two blades, which are arranged differently, which results in an improvement in the axial flow velocity when mixing Newtonian liquids.
  • caking 18 occurs on the outer stirring blades 19 and the flow breakers 16 after a short time. As a result, the impellers lose their flow-giving shape.
  • the liquid was added in two steps.
  • Steps 1 to 4 take approximately 4 to 5 minutes.
  • the batch size was 2800 to 3000 kg corresponding to a container filling of 4800 to 5000 kg.
  • the remaining stock of 1500 to 3000 kg slurry was varied in the tests.
  • the flow pattern and mixing quality were not significantly influenced by this.
  • the agitator shown in FIG. 5 has two 4-blade inclined-blade agitators 11 with guide ring 12 and a trapezoidal agitator 17 as the bottom element.
  • the same reference numbers designate the same parts.
  • a floor scraper 4 was installed instead of the trapezoidal stirrer in order to improve the mixing action in the lower part of the container 1 (FIG. 6).
  • the floor clearer 4 was constructed from an elliptical tubular profile.

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Abstract

Le mélange obtenu dans un mélangeur (1) pourvu d'un ou de plusieurs agitateurs montés sur un arbre (2) vertical présente une fluidité non newtonienne, une viscosité chutant lorsque la vitesse de cisaillement augmente, et en particulier, approximativement, les propriétés d'un corps de Bingham. Au moyen d'un élément d'agitation (4) placé de façon qu'il puisse agir au fond du mélangeur, l'on crée une agitation suffisamment grande pour produire un courant axial formant un tourbillon dans la matière à mélanger. L'on renforce le courant axial dirigé vers le bas à l'aide d'un autre élément agitateur pourvu de lames d'agitation (15) agissant vers le bas et entourées d'une bague directrice (12). Les lames d'agitation (15) s'étendent radialement seulement dans la zone du courant dirigé vers le bas et produit par l'élément agitateur (4) pouvant agir au fond du mélangeur. On obtient un bon résultat de mélange sans dépôts sur les éléments d'agitation et sur les parois du mélangeur, et ainsi les travaux d'entretien dudit mélangeur sont réduits.The mixture obtained in a mixer (1) provided with one or more agitators mounted on a vertical shaft (2) has a non-Newtonian fluidity, a viscosity falling when the shear rate increases, and in particular, approximately, the properties of a Bingham body. By means of an agitation element (4) placed so that it can act at the bottom of the mixer, a sufficiently great agitation is created to produce an axial current forming a vortex in the material to be mixed. The downwardly directed axial flow is reinforced by another agitator element provided with agitator blades (15) acting downwards and surrounded by a guide ring (12). The agitating blades (15) extend radially only in the region of the downwardly directed stream produced by the agitating element (4) which can act at the bottom of the mixer. A good mixing result is obtained without deposits on the stirring elements and on the walls of the mixer, and thus the maintenance work of said mixer is reduced.

Description

"Verfahren zuπ Hischen von Flüssigkeiten oder zura Eirraischen von Feststoffen in Flüssigkeiten" "Process for Mixing Liquids or Eirraising Solids in Liquids"
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Mischen von Flüssigkeiten oder zum Einmischen von Feststoffen in Flüssigkeiten in einem Mischbehälter mit einem oder mehreren auf einer lotrechten Welle angeordneten Rührern. Dabei weist die erhaltene Mischung nicht-Newtonsche Fließeigenschaften mit abfallender Viskosität bei steigender Schergeschwindigkeit und insbesondere näherungsweise die Eigenschaften eines Bingharnkörpers auf.The invention relates to a method for mixing liquids or for mixing solids into liquids in a mixing container with one or more stirrers arranged on a vertical shaft. The mixture obtained has non-Newtonian flow properties with decreasing viscosity with increasing shear rate and in particular approximately the properties of a Bingharnkörper.
Beispiele für Pasten mit derartigen Fließeigenschaften sind die sogenannten Waschmittelslurries, die nach der Vermischung von Feststoffen und Flüssigkeiten mittels Hochdruckdüsen in einem Zerstäubungstrockner zu Turmpulver verarbeitet werden. Die Viskositäten solcher Mischungen sind sehr hoch und betragen bis zu 30 000 mPa s. Die Angabe der Viskosität ist jedoch wegen der nicht-Newtonschen Fließeigenschaften nur als grober Richtwert zu verstehen. Die Mischung scheint im unbewegten Zustand nicht fließfähig zu sein, die Viskosität nimmt aber mit steigenderExamples of pastes with such flow properties are the so-called detergent slurries which, after the mixing of solids and liquids, are processed into high-pressure nozzles in a spray dryer to form tower powder. The viscosities of such mixtures are very high and are up to 30,000 mPas. Due to the non-Newtonian flow properties, the indication of the viscosity is only to be understood as a rough guide. The mixture does not appear to be stationary to be flowable, but the viscosity increases with increasing
Schergeschwiπd.gkeit ab.Shear rate.
Bei der Mischung solcher Substanzen, insbesondere der Einmischung von Feststoffen in Flüssigkeiten treten folgende Probleme auf. Die Komponenten werden nur im engeren Bereich um das Rührorgan herum gemischt, wo die eingebrachten Scherkräfte die Fließgrenze über¬ schreiten. In den anderen Bereichen wird die Fließgrenze unter¬ schritten und die vorgelegten Substanzen bleiben unbewegt. Wenn Feststoffe in den Mischbehälter dosiert werden, backen sie an den Rührflügeln und an den Behälterwänden an. Nach einigen Betriebsstun¬ den kann die Mischwirkung soweit herabgesetzt sein, daß eine Reini¬ gung des Mischbehälters erforderlich ist. Ein weiteres Problem be¬ steht darin, daß ein Teil der Feststoffe Klumpen bildet, die sich nicht auflösen und zu einer inhomogenen Mischung führen. Außerdem spritzen bei den erforderlichen hohen Mischleistungen die Rühror¬ gane, insbesondere im kontinuierlichen Betrieb, und verunreinigen den Behälterdeckel.The following problems arise with the mixing of such substances, in particular the mixing in of solids in liquids. The components are only mixed in the narrow area around the stirring element, where the shear forces introduced exceed the yield point. In the other areas the yield point is undershot and the substances present remain unmoved. When solids are dosed into the mixing bowl, they bake on the impellers and on the bowl walls. After a few hours of operation, the mixing effect can be reduced to such an extent that cleaning of the mixing container is necessary. Another problem is that some of the solids form lumps that do not dissolve and lead to an inhomogeneous mixture. In addition, at the high mixing capacities required, the stirring organs, in particular in continuous operation, splash and contaminate the container lid.
Die Probleme können gelöst werden, wenn ein Rührwerk mit einem bodengängigen Rührorgan und einer VertikalSchnecke mit Leitrohr auf einer vertikalen Welle verwendet wird. Dieser sogenannte Crutcher- Rührer liefert ein gutes Mischergebnis. Nachteilig ist jedoch der hohe Instandhaltungsaufwand. Schon nach einigen tausend Betriebs¬ stunden muß das Bodenlager der Rührwerkswelle ausgewechselt werden. Auch treten, allerdings in längeren Zeitabständen, Bruchschäden an den Schπeckenblechen und am bodengängigen Rührorgaπ, dem Bodenräumer auf. Die Beseitigung dieser Schäden erfordert wegen der schlechten Zugängl chkeit Instandsetzuπgszeiten von mehreren Tagen.The problems can be solved if an agitator with a ground-level agitator and a vertical screw with guide tube is used on a vertical shaft. This so-called crutcher stirrer delivers a good mixing result. However, the high maintenance effort is disadvantageous. After a few thousand hours of operation, the bottom bearing of the agitator shaft must be replaced. Also occur, however, at longer intervals, breakage damage to the Schπeckenblechen and to the ground-level stirrer, the ground clearer. The removal of this damage requires repair times of several days due to the poor accessibility.
MIG- und Schrägblatt-Rührer erfordern zwar einen geringeren Inspek- tions- und Instandhaltungsaufwand. Im Durchtrittsbetrieb spritzt jedoch der Mlδ-Rührer sehr stark. Erhebliche Wandansätze sind die Folge. Der langsam laufende Schrägblattrührer spritzt nicht, aber seine Mischwirkung ist unbefriedigend, und die Rührflügel werden durch Anbackungen belegt.MIG and inclined blade stirrers require less inspection tion and maintenance costs. However, the Mlδ stirrer sprays very heavily in the pass-through mode. Significant wall approaches are the result. The slow-running inclined blade stirrer does not splash, but its mixing effect is unsatisfactory and the agitator blades are covered with caking.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu entwickeln, das einerseits die oben ge¬ nannten, mit den Fließeigenschaften der erhaltenen Mischung zusammen¬ hängenden Probleme löst und nicht zu Anbackungen führt, aber ander¬ erseits nicht den hohen Instandhaltungsaufwand wie beim Crutcher- Rührer erfordert.The invention is therefore based on the object of developing a method of the type mentioned at the outset which, on the one hand, solves the problems mentioned above, which are associated with the flow properties of the mixture obtained and does not lead to caking, but on the other hand does not result in the high outlay on maintenance as required with the Crutcher stirrer.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß man mit einem bodengängigen Rührorgan eine ausreichend hohe Rührleistung zum Erzeugen einer axialen Strömung mit einer Tro be in das Mischgut einbringt und die nach unten gerichtete axiale Strömung mit einem weiteren Rührorgan mit nach unten fördernden, von einem Leitring umschlossenen Rührblättern verstärkt, die sich nur in den Bereich der vom bodengängigen Rührorgan erzeugten nach unten gerichteten Strömung radial erstrecken. Durch die hohe Rührleistung in Verbindung mit dem bodengäπgigen Rührorgan wird erreicht, daß sich insbesondere bei Bingham-Flüssigkeiten nicht nur im Nahbereich der Rührorgane eine Mischwirkung zeigt, sondern das gesamte Mischgut bewegt wird. Das weitere Rührorgan mit den nach unten fördernden Rührblättern verstärkt die axiale Vermischung und vermeidet eine ungleichmäßige Massenverteilung des Behälterinhalts. Die Lager der Rührwerkswelle werden daher wesentlich schwächer beansprucht. Durch den Leitring um das weitere Rührorgan vermeidet man außerdem das Spritzen von Flüssigkeiten im kontinuierlichen Betrieb. Insbesondere w rd vorgeschlagen, daß die auf das Mischgut bezogene Rührleistung mindestens etwa 4 kW/m3 beträgt.This object is achieved in that a sufficiently high stirring power for generating an axial flow with a Tro be introduced into the mix and the downward axial flow with a further stirring element with downward conveying, enclosed by a guide ring with a ground-level stirring element Stirring blades reinforced, which extend radially only in the region of the downward flow generated by the ground-level stirring element. The high stirring power in conjunction with the floor-mounted stirring element ensures that, especially in the case of Bingham liquids, not only does a mixing effect occur in the vicinity of the stirring elements, but the entire mixture is moved. The further stirring element with the stirring blades conveying downwards strengthens the axial mixing and avoids an uneven mass distribution of the container contents. The bearings of the agitator shaft are therefore stressed much less. The guide ring around the additional stirring element also prevents the splashing of liquids in continuous operation. In particular, it is proposed that the stirring power related to the mix be at least about 4 kW / m3.
Die axiale Umwälzung und die Durchmischung im Randbereich wird dadurch verbessert, daß das bodengäπgige Rührorgan an seinem Umfang nach oben fördernde Flügel aufweist.The axial circulation and the mixing in the edge area is improved in that the bottom-agitating agitating member has vanes that convey upwards on its circumference.
Vorteilhaft ist es außerdem, wenn die Arme des bodeπgängigen Rührorgans im wesentlichen aus Rechteckrohr mit scharfen Kanten bestehen. Die so erzeugten hohen lokalen Scherkräfte zerschlagen im Mischgut vorhandene Agglomerate und Klumpen. Eine gleichmäßigere Massenverteilung und damit geringere Beanspruchung der Rührwerkswellenlager ist die Folge.It is also advantageous if the arms of the base-type agitator consist essentially of rectangular tube with sharp edges. The high local shear forces generated in this way break up agglomerates and lumps in the mix. The result is a more even mass distribution and thus less stress on the agitator shaft bearings.
Als weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung ist das weitere Rührorgan als Schrägblattrührer, insbesondere als Trapezrührer ausgebildet. Bevorzugt ist ferner, daß das bodengäπgige Rührorgan zwei und das weitere Rührorgan vier Arme aufweist.As a further preferred embodiment of the invention, the further stirring element is designed as an inclined blade stirrer, in particular as a trapezoidal stirrer. It is further preferred that the bottom agitator has two arms and the other agitator has four arms.
Zum Erreichen eines besonders guten Mischergebnisses hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn der Mischbehälter mit im wesent¬ lichen vertikalen Strombrechern ausgerüstet ist. Bevorzugt ist dabei, daß die Strombrecher entsprechend der Strömungsrichtung des Mischguts in Wandnähe schräg in einem Winkel von bis zu 15 ° gegen die Vertikale angeordnet sind. So werden Toträume im Strömungs¬ schatten der Strombrecher vermieden.In order to achieve a particularly good mixing result, it has proven to be advantageous if the mixing container is equipped with essentially vertical baffles. It is preferred that the flow breakers are arranged at an angle of up to 15 ° to the vertical in the vicinity of the wall in accordance with the direction of flow of the mixed material. In this way, dead spaces in the flow shadow of the flow breakers are avoided.
Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung im Vergleich mit anderen Anordnungen anhand von Zeichnungen beschrieben. Es zeigen Figur 1 einen tängsschnitt durch ein sogenanntes Crutcher-Rührwerk, Figur 2 einen Längsschnitt durch ein Rührwerk gemäß der Erfindung und Figur 3 bis 6 Längsschnitte durch nicht von der Erfindung umfaßteIn the following an embodiment of the invention in comparison with other arrangements will be described with reference to drawings. Show it 1 shows a longitudinal section through a so-called Crutcher agitator, Figure 2 shows a longitudinal section through an agitator according to the invention and Figure 3 to 6 longitudinal sections through not included in the invention
Rührwerke (Vergleichsbeispiele).Agitators (comparative examples).
Das in Figur 1 im Längsschnitt dargestellte Crutcher-Rührwerk be¬ steht im wesentlichen aus einem Mischbehälter 1 und einer darin an¬ geordneten vertikalen Rührwelle 2. Die von einem Motor 3 angetrie¬ bene Rührwelle 2 (Drehzahl etwa 100 min"1) trägt als Rührorgaπe einen Bodenräumer 4 und eine darüber angeordnete Vertikalschnekke 5 mit Leitrohr 6.The longitudinal section of the crutcher agitator shown in FIG. 1 essentially consists of a mixing container 1 and a vertical agitator shaft 2 arranged therein. The agitator shaft 2 (speed about 100 min " 1 ) driven by a motor 3 carries agitators a floor clearer 4 and a vertical screw 5 arranged above it with guide tube 6.
Feststoffe und Flüssigkeiten werden durch die Einl sse 7 bzw. 8 in den Mischbehälter 1 eingebracht und bewegen sich während des Misch¬ vorgangs in Richtung der Pfeile 9. Das Rührwerk liefert zwar ein gutes Mischergebnis, aber das Bodenlager 10 der Rührwelle 2 sowie die Vertikalschnecke 5 und der Bodenräumer 4 sind starken Beanspru¬ chungen ausgesetzt, die zu einem erhöhten Instandhaltungsaufwand führen.Solids and liquids are introduced into the mixing container 1 through the inlets 7 and 8 and move during the mixing process in the direction of the arrows 9. The agitator delivers a good mixing result, but the bottom bearing 10 of the agitator shaft 2 and the vertical screw 5 and the floor clearer 4 are exposed to heavy loads, which lead to increased maintenance.
Ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel eines Rührwerks zeigt Fi¬ gur 2. Hier wie in den übrigen Figuren bezeichnen gleiche Bezugs¬ zahlen gleiche Te le. Neben einem Bodenräumer 4 mit zwei Armen trägt die Rührwelle 2 einen vierarmigen Schrägblattrührer 11 mit Leitring 12. Bei schneller Umdrehung der Rührwelle 2 (Drehzahl etwa 100 min-*) treibt der Bodenräumsr 4 das Mischgut 13 nach außen in Rich¬ tung der Behälterwand und von dort nach oben, so daß die Oberfläche 14 des Mischguts 13 eine Trombe bildet. Die radiale Erstreckung des Schrägblattrührers ist so gewählt, daß die trapezförmigen Rührblät- ter 15, die zur nach unten gerichteten Förderung des Mischguts 13 geneigt sind, *tiiese Bewegung des Mischguts verstärken, ohne daß die nach oben gerichtete Strömung entlang der Behälterwand gestört wird. An der Wand des Mischbehälters 1 sind ferner Strombrecher 16 befe¬ stigt. Sie sind entsprechend der in Wandnähe verlaufenden Strömungs¬ richtung des Mischguts schräg in einem Winkel gegen die Vertikale angeordnet, so daß keine Toträume im Strömungsschatten der Strom¬ brecher entstehen, in denen sich Mischgut ansammeln könnte. Am Bo¬ denräumer 4 wurden am Umfang zwei nach oben fördernde Flügel 21 auf¬ gesetzt. Durch diese Maßnahme wurde die axiale Umwälzung und die Durchmischung im Randbereich verbessert.An exemplary embodiment of an agitator according to the invention is shown in FIG. 2. Here, as in the other figures, the same reference numbers denote the same parts. In addition to a floor scraper 4 with two arms, the agitator shaft 2 carries a four-arm inclined blade stirrer 11 with a guide ring 12. When the agitator shaft 2 rotates rapidly (speed of about 100 min *), the floor space 4 drives the mix 13 outwards in the direction of the container wall and from up there, so that the surface 14 of the mixture 13 forms a trumpet. The radial extension of the inclined blade stirrer is selected so that the trapezoidal stirrer blade ter 15, which are inclined to the downward conveyance of the mix 13, * increase this movement of the mix without the upward flow along the container wall being disturbed. Baffles 16 are also attached to the wall of the mixing container 1. They are arranged obliquely at an angle to the vertical in accordance with the flow direction of the mixed material running near the wall, so that there are no dead spaces in the flow shadow of the flow breakers in which mixed material could accumulate. On the floor clearer 4, two upward conveying wings 21 were placed on the circumference. This measure improved the axial circulation and the mixing in the edge area.
Diese Anordnung wurde bei den Drehzahlen n = 90, 103 und 115 U/min erprobt und führte zu befriedigenden Ergebnissen.This arrangement was tested at the speeds n = 90, 103 and 115 rpm and led to satisfactory results.
Im folgenden werden zum Vergleich mit dem erfindungsgemäßen Verfah¬ ren die Ergebnisse von Mischverfahreπ mit anderen Rührwerkskonfigu¬ rationen gemäß Figuren 3 und 4 erläutert. Figur 3 zeigt im Längs¬ schnitt einen fünfstufigen MIG-Rührer (Mehrstufen-Impuls-Gegenstrom- rührer) mit Bodenräumer 4 und Strombrechern 16. Die Rührwelle 2 trägt fünf vierarmige Trapezrührer. Jede Rührarmhälfte besteht aus zwei Blättern, die unterschiedlich angestellt sind, wodurch sich beim Mischen Newtonscher Flüssigkeiten eine Verbesserung der axialen Strömungsgeschwindigkeit ergibt. Beim Mischen von Bingham-Flüssig- keiten mit Feststoffen entstehen jedoch nach kurzer Zeit Anbackungen 18 an den äußeren Rührblättern 19 und den Strombrechern 16. Dadurch verlieren die Rührflügel ihre Strömungsgebende Form. Auch der Ein¬ satz eines vierstufigen randgängigen Schrägblattrührers mit trapez¬ förmigen Rührblättern nach Figur 4 zum Mischen der genannten Flüs¬ sigkeiten (Drehzahl etwa 30 min"1) führte zu Anbackungen 18 im Be¬ reich zwischen den Rührblättern und den Abstreifern 20 sowie an der unteren Innenkante der Wand des Mischbehälters 1. Die folgenden ""Versuche wurden ebenso wie die vorgenannten mit den für den Ansatz von Waschmittelslurries üblichen Feststoffen und Flüssigkeiten gefahren.The results of mixing methods with other agitator configurations according to FIGS. 3 and 4 are explained below for comparison with the method according to the invention. FIG. 3 shows a longitudinal section of a five-stage MIG stirrer (multi-stage impulse countercurrent stirrer) with a bottom clearer 4 and baffles 16. The agitator shaft 2 carries five four-armed trapezoidal stirrers. Each half of the mixing arm consists of two blades, which are arranged differently, which results in an improvement in the axial flow velocity when mixing Newtonian liquids. When mixing Bingham liquids with solids, however, caking 18 occurs on the outer stirring blades 19 and the flow breakers 16 after a short time. As a result, the impellers lose their flow-giving shape. The use of a four-stage edge-running inclined-blade stirrer with trapezoidal stirring blades according to FIG. 4 for mixing the liquids mentioned (speed of rotation about 30 min " 1 ) also led to caking 18 in the area between the stirring blades and the scrapers 20 and on the lower inner edge of the wall of the mixing container 1. The following tests were carried out with the solids and liquids customary for the preparation of detergent slurries, just like the aforementioned ones.
Die Versuche wurden bei laufender Produktion durchgeführt. Es wurde die übliche Ansatzreihenfolge beibehalten:The tests were carried out during production. The usual order of approaches was retained:
1. Ablassen des Behälterinhaltes bis auf einen Restbestand (ca. 2000 kg Slurry). In der letzten Phase des Ablaßvorganges wird der Rührer ausgeschaltet.1. Drain the contents of the container except for a remaining stock (approx. 2000 kg slurry). The stirrer is switched off in the last phase of the draining process.
2. Etwa 2 Minuten Stillstand.2. Standstill for about 2 minutes.
3. Einschalten des Rührwerkes.3. Switch on the agitator.
4. Füllen des Behälters nahezu gleichzeitig mit Flüssigkeit und Feststoffen.4. Filling the container with liquid and solids almost simultaneously.
Die Flüssigkeitszugabe erfolgte in zwei Schritten.The liquid was added in two steps.
1. Ablassen... usw.1. Drain ... etc.
Für die Schritte 1 bis 4 werden etwa 4 bis 5 Minuten benötigt. Die Chargengröße betrug 2800 bis 3000 kg entsprechend einer Behälterfüllung von 4800 bis 5000 kg.Steps 1 to 4 take approximately 4 to 5 minutes. The batch size was 2800 to 3000 kg corresponding to a container filling of 4800 to 5000 kg.
Variert wurde bei den Versuchen der Restbestand von 1500 bis 3000 kg Slurry. Strömungsbild und Mischgüte wurden dadurch nicht signifikant beeinflußt. Das in Figur 5 dargestellte Rührwerk weist zwei 4-flüge!ige Schrägblattrührer 11 mit Leitring 12 und einen Trapezrührer 17 als Bodenorgan auf. Hier, wie auch in den anderen Figuren bezeichnen gleiche Bezugszahlen gleiche Teile.The remaining stock of 1500 to 3000 kg slurry was varied in the tests. The flow pattern and mixing quality were not significantly influenced by this. The agitator shown in FIG. 5 has two 4-blade inclined-blade agitators 11 with guide ring 12 and a trapezoidal agitator 17 as the bottom element. Here, as in the other figures, the same reference numbers designate the same parts.
Bei dem Versuch bildete sich bei einer Drehzahl von etwa 100 min-1 eine starke Trombe mit ausgeprägt axialer Förderung aus. Trotz guter Mischung im Inneren der Trombe blieben die . Randzonen schlecht gerührt. Im unteren Wandbereich, insbesondere unterhalb der Feststoffzugäbe, bauten sich zunehmend Ansätze auf. Der Versuch mußte nach etwa 8 h für die Reinigung des Behälters abgebrochen werden. Die Ansätze ließen sich mit Wasser nicht mehr lösen und mußten unter erheblichem Aufwand mechanisch entfernt werden.In the experiment, a strong drum with pronounced axial delivery was formed at a speed of about 100 min -1 . Despite a good mixture inside the drum, they remained. Marginal zones poorly stirred. In the lower wall area, especially below the solids additions, approaches were increasingly building up. The experiment had to be stopped after about 8 hours to clean the container. The approaches could no longer be solved with water and had to be removed mechanically with considerable effort.
In einem weiteren Versuch wurde statt des Trapezrührers ein Bodenräumer 4 eingebaut, um die Mischwirkung im unteren Teil des Behälters 1 zu verbessern (Fig. 6). Der Bodenräumer 4 war aus einem elliptischen Rohrprofil aufgebaut.In a further experiment, a floor scraper 4 was installed instead of the trapezoidal stirrer in order to improve the mixing action in the lower part of the container 1 (FIG. 6). The floor clearer 4 was constructed from an elliptical tubular profile.
Bei dieser Ausrüstung und einer Drehzahl etwa 100 min"1 traten An¬ sätze im unteren Behälterbereich nicht mehr auf. Die Durchmischung in den oberen Randzonen wurde verbessert, erreicht wurde jedoch nicht die durch den Crutcher bewirkte Turbulenz. Im Bereich des Feststoffeintrages, nämlich auf halber Höhe des Behälters, bildete sich ein klumpenförmiger Ansatz. BezugszeichenlisteWith this equipment and a speed of about 100 min -1 , batches no longer occurred in the lower container area. Mixing in the upper edge zones was improved, but the turbulence caused by the crutcher was not achieved. In the area of the solids input, namely halfway Height of the container, a lump-shaped approach formed. Reference list

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e Patent claims
1. Verfahren zum Mischen von Flüssigkeiten oder zum Einmischen von Feststoffen in Flüssigkeiten in einem Mischbehälter mit einem oder mehreren auf einer lotrechten Welle angeordneten Rührern, wobei die erhaltene Mischung nicht-Newtonsche Fließeigenschaften mit abfallender Viskosität bei steigender Schergeschwindigkeit und insbesondere πäherungsweise die Eigenschaften eines Binghamkörpers aufweist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß man mit einem bodengängigen Rührorgan eine ausreichend hohe Rührleistung zum Erzeugen einer axialen Strömung mit einer Trombe in das Mischgut einbringt und die nach unten gerichtete axiale Strömung mit einem weiteren Rührorgan mit nach unten fördernden, von einem Leitring umschlossenen Rührblättern verstärkt, die sich nur in den Bereich der vom bodengäπgigen Rührorgan erzeugten nach unten gerichteten Strömung radial erstrecken.1. A method for mixing liquids or for mixing solids in liquids in a mixing container with one or more stirrers arranged on a vertical shaft, the mixture obtained having non-Newtonian flow properties with decreasing viscosity with increasing shear rate and in particular approximately the properties of a Bingham body , characterized in that a sufficiently high stirring power for generating an axial flow with a drum is introduced into the material to be mixed with a ground-level stirring element and the downward axial flow is reinforced with a further stirring element with downward-conveying stirring blades enclosed by a guide ring, which are reinforced extend radially only in the area of the downward flow generated by the ground-agitating agitator.
2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die auf das Mischgut bezogene Rührleistung mindestens etwa 4 kW/π.3 beträgt.2. The method of claim 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the stirring power based on the mix is at least about 4 kW / π.3.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das bodengängige Rührorgan an seinem Umfang nach oben för¬ dernde Flügel aufweist. 3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the ground-level agitator has on its circumference upward för¬-promoting wing.
4. Verfahren hach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Arme des bodengängigen Rührorgans im weseπlichten aus Rechteckrohr mit scharfen Kanten bestehen.4. The method according to any one of claims 1 to 4, so that the arms of the ground-mounted agitator essentially consist of rectangular tube with sharp edges.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das weitere Rührorgang als Schrägblattrührer, insbesondere als vierar iger Trapezrührer ausgebildet ist.5. The method according to any one of claims 1 to 4, that the further stirring process is designed as an inclined-blade stirrer, in particular as a four-way trapezoidal stirrer.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das bodengängige Rührorgan zwei und das weitere Rührorgan vier Arme aufweist.6. The method according to any one of claims 1 to 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the ground-level stirrer has two arms and the further stirrer has four arms.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Mischbehälter mit im wesentlichen vertikalen Strombrechern ausgerüstet ist.7. The method according to any one of claims 1 to 6, that the mixing vessel is equipped with essentially vertical baffles.
8. Verfahren nach Anspruch 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Strombrecher entsprechend der Strömungsrichtung des Mischguts in Wandnähe schräg in einem Winkel von bis zu 15 gegen die Vertikale angeordnet sind. 8. The method of claim 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the baffles are arranged according to the direction of flow of the mixed material near the wall at an angle of up to 15 to the vertical.
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