EP1282465A2 - Vorrichtung zum mischen von stoffen - Google Patents

Vorrichtung zum mischen von stoffen

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EP1282465A2
EP1282465A2 EP01947146A EP01947146A EP1282465A2 EP 1282465 A2 EP1282465 A2 EP 1282465A2 EP 01947146 A EP01947146 A EP 01947146A EP 01947146 A EP01947146 A EP 01947146A EP 1282465 A2 EP1282465 A2 EP 1282465A2
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
recesses
mixing
stator
row
cutting disc
Prior art date
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EP01947146A
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English (en)
French (fr)
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Inventor
Hans-Joachim Jacob
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Ystral Maschinenbau and Processtechnik GmbH
Original Assignee
Ystral Maschinenbau and Processtechnik GmbH
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Publication date
Application filed by Ystral Maschinenbau and Processtechnik GmbH filed Critical Ystral Maschinenbau and Processtechnik GmbH
Publication of EP1282465A2 publication Critical patent/EP1282465A2/de
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Publication of EP1282465B1 publication Critical patent/EP1282465B1/de
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • 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
    • B01F23/53—Mixing liquids with solids using driven stirrers
    • 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
    • B01F27/81—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders with stirrers rotating about a substantially vertical axis the stirrers having central axial inflow and substantially radial outflow
    • B01F27/812—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders with stirrers rotating about a substantially vertical axis the stirrers having central axial inflow and substantially radial outflow the stirrers co-operating with surrounding stators, or with intermeshing stators, e.g. comprising slits, orifices or screens
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
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    • B01F25/50—Circulation mixers, e.g. wherein at least part of the mixture is discharged from and reintroduced into a receptacle
    • B01F25/53—Circulation mixers, e.g. wherein at least part of the mixture is discharged from and reintroduced into a receptacle in which the mixture is discharged from and reintroduced into a receptacle through a recirculation tube, into which an additional component is introduced
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    • B01F25/60—Pump mixers, i.e. mixing within a pump
    • B01F25/64—Pump mixers, i.e. mixing within a pump of the centrifugal-pump type, i.e. turbo-mixers
    • B01F25/642—Pump mixers, i.e. mixing within a pump of the centrifugal-pump type, i.e. turbo-mixers consisting of a stator-rotor system with intermeshing teeth or cages
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B01F2025/91—Direction of flow or arrangement of feed and discharge openings
    • B01F2025/919—Direction of flow or arrangement of feed and discharge openings characterised by the disposition of the feed and discharge openings
    • B01F2025/9191—Direction of flow or arrangement of feed and discharge openings characterised by the disposition of the feed and discharge openings characterised by the arrangement of the feed openings for one or more flows, e.g. for the mainflow and the flow of an additional component
    • B01F2025/91913—Direction of flow or arrangement of feed and discharge openings characterised by the disposition of the feed and discharge openings characterised by the arrangement of the feed openings for one or more flows, e.g. for the mainflow and the flow of an additional component with feed openings facing each other, e.g. for creating counter flows, for creating a series of vortex flows
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    • B01F23/50—Mixing liquids with solids
    • B01F23/56—Mixing liquids with solids by introducing solids in liquids, e.g. dispersing or dissolving

Definitions

  • the invention relates to devices for mixing substances, in particular for dispersing, suspending and emulsifying gases and / or liquids and / or flowable solid substances, with a rotor having a cutting disc, inner wings and outer wings and with a pot-like stator, the wall of which is broken through by recesses and is arranged between the inner vanes and outer vanes of the rotor, the rotor and the stator being arranged in a mixing chamber into which a first product inlet port on one side of a cutting disc, a second product inlet port on the other side of the relevant cutting disk and a product outlet port assigned to the cutting disk lead.
  • a device of the type mentioned at the outset is known from EP 0 587 714 B1.
  • a stator arranged in a mixing chamber has recesses in mixing regions of a mixing chamber which are separated from one another by a separating disc of a rotatable rotor.
  • the interaction of the stator and rotor means that substances which have entered the mixing chamber are mixed intensively with one another.
  • the invention has for its object to provide devices of the type mentioned, with which a wide variety of throughput and mixing ratios can be set at a relatively high throughput with relatively little change work.
  • This object is achieved according to the invention with a device of the type mentioned at the outset in that in the wall of the stator at least one row of recesses is made in the circumferential direction, which extend up to an edge web arranged in the region of a cutting disc and closing the stator.
  • This object is further achieved according to the invention with a device of the type mentioned at the outset in that at least two rows of recesses are made in the circumferential direction of the stator wall, the dimensions of the recesses in one row being different from the dimensions of the recesses in at least one other row. and that between two adjacent rows of recesses a circumferentially continuous intermediate web is formed, which is arranged in the area of an associated cutting disc of the rotor.
  • Both devices according to the invention are based on the general inventive idea of designing the wall of the stator differently in the mixing areas of the mixing chamber separated by the separating disk, in order to be able to set throughput and mixing ratios which correspond to the corresponding ratios when a substance is first introduced into a mixing area mixing area located on the other side of the respective cutting disc are different.
  • the first-mentioned device can be regarded as a limit case of the second-mentioned device with a single recess extending over the entire circumference of the wall.
  • stators of relatively large dimensions can also be used in the longitudinal direction without the risk of material strips breaking between recesses due to the mechanical nically stabilizing effect of the or each intermediate bridge exists.
  • multi-stage mixing processes can also be configured with devices according to the invention.
  • the edge web is made thinner than the cutting disc.
  • the widths of the recesses are different in different rows.
  • it is expediently provided for an increased or reduced material input that the recesses of at least one row are oriented obliquely with respect to the longitudinal direction of the stator.
  • recesses of at least two rows are aligned at an angle to one another. In this way, different inputs of substances can be achieved in the respective mixing areas.
  • FIG. 1 is a side view of a device formed as a mixing unit with two Stoffein and a substance outlet device according to the invention, which is operated in a circuit,
  • Fig. 2 in a partially sectioned view a first
  • FIG. 2 Design of a mixing unit with a stator having two rows of recesses, 3 and FIG. 4 in a partially sectioned side view configurations of stators for a mixing unit according to FIG. 2,
  • FIG. 5 is a partially sectioned side view of a further embodiment of a mixing unit with a stator which has only one row of recesses and extends only over part of the height of a mixing chamber, and
  • FIG. 1 shows a side view of a container 1 in which a liquid is stored as the first substance of a substance mixture to be produced at the beginning of a mixing process.
  • a mixing device 3 driven by a stirring drive 2 projects into the container.
  • the mixing device 3 preferably extends into the lower region of the container 1 in order to achieve effective mixing.
  • a product feed valve 4 is attached, which is also connected to a first product feed line 5.
  • the first product feed line 5 opens via a first product inlet connection 6 into a mixing unit 7 as the device according to the invention.
  • a second product inlet connector 8 is attached to the mixing unit 7, to which a product inlet valve 9 is flanged.
  • the product inlet valve 9 is connected to a second product feed line 10 which, in the illustration according to FIG. 1, extends into a sack 11 filled with powder as the second substance.
  • the mixing unit 7 is connected to a mixing drive 12.
  • the mixing unit 7 has a product outlet connection 13 to which a product outlet valve 14 is flanged.
  • the product outlet tap 14 is also connected to a product discharge line 15 which projects into the container 1 from the upper side.
  • the mixing process for mixing the liquid stored in the container 1 as the first substance with the powder stored in the sack 11 as the second substance is carried out, the liquid and the powder reach the mixing unit 7, where they are mixed in a manner explained in more detail below. mixed together, and the resulting product returns to the container 1. There, the product which has emerged directly from the mixing unit 7 mixes with the liquid or the already mixed product and is fed back to the mixing unit 7 until the mixing process is completed with an end product which is then present in the container 1.
  • FIG. 2 shows a first section of the mixing unit 7 in a partially sectioned view.
  • the mixing unit 7 has a drive shaft 16 which is connected to the mixing drive 12 (not shown in FIG. 1).
  • the drive shaft 16 is rotatably connected to a rotor 17 which is arranged in a mixing chamber 18.
  • the rotor 17 has a cutting disk 20 which extends radially outward from a plug-in sleeve 19 connected to the drive shaft 16.
  • axially aligned inner wings 21 are provided, which in the embodiment according to FIG. 2 only extend to one side of the cutting disc 20.
  • the rotor 17 has outer wings 22 radially spaced from the inner wings, which essentially overlap extend the entire height of the mixing chamber 18 and are enclosed by an outer wall 23 of the mixing chamber 18.
  • the mixing unit 7 is equipped with a stator designed as a double-row stator 24, which is attached to a cover flange 25 which closes the mixing chamber 18 in the region of the second product inlet connection 8.
  • the double-row stator 24 is designed like a pot with a circumferential wall 26 which is arranged between the inner vanes 21 and the outer vanes 22 of the rotor 17.
  • the outer wall 23 of the mixing chamber 18 is perforated in an outlet region 27 in which the product outlet connection 13 is attached.
  • the double-row stator 24 has a number of first recesses 29 arranged circumferentially in a first row 28, which are regularly spaced and have a trapezoidal shape in the wall with rounded corner areas 26 are introduced. Furthermore, the double-row stator 24 is formed with a second row 30 of second recesses 31, which are likewise introduced circumferentially into the wall 26 at regular intervals and are designed with rounded corner areas.
  • the second recesses 31 of the second row 30 are less wide than the first recesses 29 of the first row 28 in the circumferential direction. Furthermore, the number of recesses 31 in the second row 31 is greater than the number of first recesses 29 in the first row 28.
  • the recesses 29, 31 are oriented inclined with respect to the longitudinal axis of the double row stator 24, the extensions Takes 29, 31 are also arranged at an angle to each other.
  • An intermediate web 32 is formed between the recesses 29, 31 of the two rows 28, 30 and is closed in the circumferential direction.
  • the thickness of the intermediate web 32 in the axial direction of the double row stator 24 is less than the thickness of the cutting disk 20 in the axial direction of the rotor 17.
  • the mixing process takes place with a mixing unit 7 according to FIGS. 2 and 3 as follows.
  • Liquid or already partially mixed product from the container 1 enters the mixing chamber 18 in the first product inlet port 6.
  • powder as second substance reaches the mixing chamber 18 via the second product inlet connection 8.
  • the cutting chamber 20 divides the mixing chamber 18 into a first mixing area and a second mixing area, with a row 28, 30 of recesses 29 of different dimensions in each mixing area. 31 acts.
  • the thicker configuration of the cutting disc 20 compared to the intermediate web 32 and the immersion of the wall 26 of the stator between the inner vanes 21 and the outer vanes 22 of the rotor 17 ensure that a mass transfer is prevented between the mixing areas.
  • the relatively large dimensions of the first recesses 29 result in an already relatively good mixing, combined with a relatively high throughput of the incoming second substance.
  • the dimensioning of the second recesses 31 of the second row 30, which is narrower than the dimensions of the first recesses 29 of the first row 28, results in a much more intensive mixing of the Shortly after the beginning of the mixing process, partially mixed product with a sufficiently high throughput. Due to the arrow-like orientation of the recesses 29, 31 in the circumferential direction, the conveying effect in both mixing regions is further increased compared to an orientation parallel to the longitudinal direction of the double-row stator 24.
  • FIG. 4 shows a modification of the double row stator 24 according to FIG. 3, in which the second recesses 31 of the second row 30 are aligned parallel to the first recesses 29 of the first row 28 and the recesses 29, 31 are each inclined to the longitudinal axis of the double row stator 24 ,
  • a relatively intensive introduction of powder in particular, as a second substance into the first mixing area is maintained, while the orientation of the second recesses 31 of the second row 30 facing away from the direction of rotation of the rotor 17 compared to the embodiment according to FIG second mixing area, more intensive mixing is achieved with somewhat reduced throughput.
  • FIG. 5 shows a mixing unit 7 which, apart from the stator, is designed in accordance with the mixing unit 7 explained with reference to FIG. 2. The same elements are provided with the same reference numerals and are not explained in more detail below.
  • the mixing unit 7 according to FIG. 5 is designed with a single-row stator 33 as a stator, the wall 34 of which extends only into the area of the cutting disc 20 of the rotor 17 and thus only over the first mixing area of the mixing chamber 18, so that the space between the inner wings 21 and outer wings 22 of the rotor 17 is free in the second mixing area.
  • FIG. 6 shows a side view of the single-row stator 33 according to FIG. 5.
  • recesses 35 are made, which are arranged in only one row 36 and correspond to the recesses 29, 31 of FIGS. 3 and 4 explained double row stators 24 are arranged obliquely with respect to the longitudinal direction.
  • the recesses 35 end on their side pointing in the direction of the center of the mixing chamber 18 in an edge web 37 which, in accordance with the intermediate web 32 of the double-row stators 24, is thinner than the cutting disc 20.
  • the mixing process using a single row stator 33 basically corresponds to the mixing procedure explained with reference to FIGS. 2 and 3 with a double row stator 24, the single row stator 33 being the theoretical limit case of a double row stator 24 with a single recess extending over the entire circumference in FIG the second row can be viewed.
  • the mixing process in the second mixing area is determined solely by the interaction of the inner wings 21 and outer wings 22 of the rotor 17, this resulting in no or at most extremely little mixing, for example in the case of very shear-sensitive products such as microballoons, hollow spheres or thickening polymers.

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Description

Vorrichtungen zum Mischen von Stoffen
Die Erfindung betrifft Vorrichtungen zum Mischen von Stoffen, insbesondere zum Dispergieren, Suspendieren und Emulgieren von Gasen und/oder Flüssigkeiten und/oder fließfähigen festen Stoffen, mit einem eine Trennscheibe, Innenflügel und Außenflügel aufweisenden Rotor und mit einem topfartigen Stator, dessen Wand von Ausnehmungen durchbrochen und zwischen den Innenflügeln und Außenflügeln des Rotors angeordnet ist, wobei der Rotor und der Stator in einer Mischkammer angeordnet sind, in die auf einer Seite einer Trennscheibe ein erster Produkteinlaßstutzen, auf der anderen Seite der betreffenden Trennscheibe ein zweiter Produkteinlaßstutzen und ein der Trennscheibe zugeordneter Produktauslaßstutzen münden.
Eine Vorrichtung des eingangs genannten Typs ist aus der EP 0 587 714 B1 bekannt. Bei der vorbekannten Vorrichtung weist ein in einer Mischkammer angeordneter Stator in von einer Trenn- scheibe eines drehbaren Rotors voneinander getrennten Mischbereichen einer Mischkammer Ausnehmungen auf. Durch das Zusammenwirken von Stator und Rotor werden in die Mischkammer eingetragene Stoffe miteinander intensiv durchmischt. Obwohl bei einer derartigen Vorrichtung bereits verhältnismäßig gute Mischergebnisse erzielt werden, ist in der Praxis eine Durchmischung bei höherem Durchsatz und einer möglichst flexiblen Anpassung an die jeweils erforderlichen Mischverhältnisse wünschenswert.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Vorrichtungen der eingangs genannten Art anzugeben, mit denen bei einem verhältnismäßig hohen Durchsatz mit verhältnismäßig geringen Änderungsarbeiten unterschiedlichste Durchsatz- und Mischverhältnisse eingestellt werden können. Diese Aufgabe wird mit einer Vorrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß zum einen dadurch gelöst, dass in die Wand des Stators in Umfangsrichtung wenigstens eine Reihe von Ausnehmungen eingebracht ist, die sich bis zu einem im Bereich einer Trennscheibe angeordneten, den Stator abschließenden Randsteg erstrecken.
Diese Aufgabe wird mit einer Vorrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß weiterhin dadurch gelöst, dass in die Wand des Stators in Umfangsrichtung wenigstens zwei Reihen von Ausnehmungen eingebracht sind, wobei die Dimensionen der Ausnehmungen einer Reihe gegenüber den Dimensionen der Ausnehmungen wenigstens einer anderen Reihe verschieden sind, und dass zwischen zwei benachbarten Reihen von Ausnehmungen jeweils ein umfänglich durchgehender Zwischensteg ausgebildet ist, der im Bereich einer zugeordneten Trennscheibe des Rotors angeordnet ist.
Beiden erfindungsgemäßen Vorrichtungen liegt die allgemeine erfinderische Idee zugrunde, die Wand des Stators in durch die Trennscheibe getrennten Mischbereichen der Mischkammer verschieden auszugestalten, um bei einem Ersteintrag eines Stoffes in einen Mischbereich Durchsatz- und Mischverhältnisse einstellen zu können, die von den entsprechenden Verhält- nissen eines auf der anderen Seite der jeweiligen Trennscheibe gelegenen Mischbereichs verschieden sind. Dabei kann die erstgenannte Vorrichtung als Grenzfall der zweitgenannten Vorrichtung mit einer einzigen sich über den gesamten Umfang der Wand erstreckenden Ausnehmung angesehen werden.
Durch das Vorsehen von wenigstens einem Zwischensteg bei der zweitgenannten erfindungsgemäßen Vorrichtung können auch in Längsrichtung verhältnismäßig groß dimensionierte Statoren verwendet werden, ohne dass die Gefahr von Brüchen von Materialstreifen zwischen Ausnehmungen durch die mecha- nisch stabilisierende Wirkung des oder jedes Zwischensteges besteht.
Bei Vorsehen von mehreren Trennscheiben und einer ent- sprechenden Anzahl von Stoffeinlässen und Stoffauslässen können mit erfindungsgemäßen Vorrichtungen auch mehrstufige Mischvorgänge projektiert werden.
Bei der erstgenannten Vorrichtung ist zum Trennen der Misch- bereiche vorteilhafterweise vorgesehen, dass der Randsteg dünner als die Trennscheibe ausgebildet ist.
Soll in dem zweiten Mischbereich keine oder allenfalls eine sehr geringe Wirkung von Mischkräften erfolgen, ist in einer Ausge- staltung der erstgenannten erfindungsgemäßen Vorrichtung zweckmäßigerweise vorgesehen, dass eine einzige Reihe von Ausnehmungen vorgesehen ist, wobei die Ausnehmungen dieser einen Reihe gegenüber der Längsrichtung des Stators schräg ausgerichtet sind.
In einer weiteren Ausgestaltung der erstgenannten erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorgesehen, dass wenigstens zwei Reihen- von Ausnehmungen vorgesehen wird. Diese Ausgestaltung ist bei mehrstufigen Mischvorgängen vorgesehen.
Bei der zweitgenannten erfindungsgemäßen Vorrichtung sowie einer für mehrstufige Mischvorgänge ausgelegten erstgenannten erfindungsgemäßen Vorrichtung ist zweckmäßigerweise vorgesehen, dass die Breiten der Ausnehmungen in verschiedenen Reihen verschieden sind. Bei einer diesbezüglichen Weiterbildung ist zum Einstellen besonders unterschiedlicher Mischungsverhältnisse in verschiedenen Mischbereichen zweckmäßig, dass die Anzahl der Ausnehmungen in wenigstens zwei Reihen jeweils verschieden ist. Bei der zweitgenannten erfindungsgemäßen Vorrichtung und einer für mehrstufige Mischvorgänge ausgelegten erstgenannten erfindungsgemäßen Vorrichtung ist für einen erhöhten beziehungsweise verminderten Stoffeintrag zweckmäßigerweise vorgesehen, dass die Ausnehmungen wenigstens einer Reihe gegenüber der Längsrichtung des Stators schräg ausgerichtet sind. Bei einer diesbezüglichen Weiterbildung ist zweckmäßig, dass Ausnehmungen von wenigstens zwei Reihen winklig zueinander ausgerichtet sind. Auf diese Weise können in den jeweili- gen Mischbereichen verschiedene Einträge von Stoffen erzielt werden.
Bei der zweitgenannten erfindungsgemäßen Vorrichtung und einer für mehrstufige Mischvorgänge ausgelegten erstgenannten erfindungsgemäßen Vorrichtung ist zum im wesentlichen vollständigen Trennen von den Mischbereichen beidseitig einer Trennscheibe zweckmäßigerweise vorgesehen, dass die Zwischenstege jeweils dünner als ihre zugeordneten Trennscheiben ausgebildet sind.
Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezug auf die Figuren der Zeichnung. Es zeigen:
Fig. 1 in einer Seitenansicht eine als Mischeinheit mit zwei Stoffein lassen und einem Stoffauslaß ausgebildete erfindungsgemäße Vorrichtung, die in einem Kreislauf betrieben wird,
Fig. 2 in einer teilgeschnittenen Ansicht eine erste
Ausgestaltung einer Mischeinheit mit einem zwei Reihen von Ausnehmungen aufweisen- den Stator, Fig. 3 und Fig. 4 in einer teilgeschnittenen Seitenansicht Ausgestaltungen von Statoren für eine Mischeinheit gemäß Fig. 2,
Fig. 5 in einer teilgeschnittenen Seitenansicht eine weitere Ausgestaltung einer Mischeinheit mit einem lediglich eine Reihe von Ausnehmungen aufweisenden Stator, der sich lediglich über einen Teil der Höhe einer Mischkam- mer erstreckt, und
Fig. 6 in einer teilgeschnittenen Seitenansicht eine
Ausführung eines Stators für die Mischeinheit gemäß Fig. 5.
Fig. 1 zeigt in einer Seitenansicht einen Behälter 1 , in dem zu Beginn eines Mischvorganges eine Flüssigkeit als erster Stoff eines zu erzeugenden Stoffgemisches bevorratet ist. In den Behälter ragt eine von einem Rührantrieb 2 angetriebene Misch- einrichtung 3 hinein. Vorzugsweise erstreckt sich die Mischeinrichtung 3 bis in den unteren Bereich des Behälters 1 , um eine effektive Durchmischung zu erzielen.
Am Boden des sich nach unten verjüngenden Behälters 1 ist ein Produktzulaufhahn 4 angesetzt, der weiterhin mit einer ersten Produktzulaufleitung 5 verbunden ist. Die erste Produktzulaufleitung 5 mündet über einen ersten Produkteinlaßstutzen 6 in eine Mischeinheit 7 als erfindungsgemäßer Vorrichtung.
Weiterhin ist an die Mischeinheit 7 ein zweiter Produkteinlaßstutzen 8 angesetzt, an den ein Produkteinlaßhahn 9 angeflanscht ist. Der Produkteinlaßhahn 9 steht mit einer zweiten Produktzulaufleitung 10 in Verbindung, die sich in der Darstellung gemäß Fig. 1 in einen mit Pulver als zweitem Stoff gefüllten Sack 11 erstreckt. Zur Durchführung des Mischvorganges ist die Mischeinheit 7 an einen Mischantrieb 12 angeschlossen.
Schließlich verfügt die Mischeinheit 7 über einen Produktaus- laßstutzen 13, an den ein Produktauslaßhahn 14 angeflanscht ist. Der Produktauslaßhahn 14 steht weiterhin mit einer Produktabführleitung 15 in Verbindung, die von der oberen Seite her in den Behälter 1 hineinragt.
Bei der Durchführung des Mischvorganges zur Vermischung der in dem Behälter 1 bevorrateten Flüssigkeit als erstem Stoff mit dem in dem Sack 11 bevorrateten Pulver als zweitem Stoff gelangen die Flüssigkeit und das Pulver in die Mischeinheit 7, werden dort in einer weiter unten näher erläuterten Weise mit- einander vermischt, und das sich daraus ergebende Produkt gelangt in den Behälter 1 zurück. Dort vermischt sich das unmittelbar aus der Mischeinheit 7 ausgetretene Produkt mit der Flüssigkeit beziehungsweise dem bereits gemischten Produkt und wird wieder der Mischeinheit 7 zugeführt, bis der Mischvorgang mit einem Endprodukt abgeschlossen ist, das dann in dem Behälter 1 vorliegt.
Fig. 2 zeigt in einer teilgeschnittenen Ansicht eine erste Ausführung der Mischeinheit 7. Die Mischeinheit 7 weist eine An- t ebswelle 16 auf, die mit dem in Fig. 1 nicht dargestellten Mischantrieb 12 verbunden ist. Die Antriebswelle 16 ist drehfest mit einem Rotor 17 verbunden, der in einer Mischkammer 18 angeordnet ist. Der Rotor 17 weist eine sich radial von einer mit der Antriebswelle 16 verbundenen Steckmuffe 19 nach außen erstreckende Trennscheibe 20 auf. Am äußeren Rand der Trennscheibe 20 sind umfänglich verteilt axial ausgerichtete Innenflügel 21 vorgesehen, die sich in der Ausgestaltung gemäß Fig. 2 lediglich auf eine Seite der Trennscheibe 20 erstrecken. Weiterhin weist der Rotor 17 radial von den Innenflügeln be- abstandete Außenflügel 22 auf, die sich im wesentlichen über die gesamte Höhe der Mischkammer 18 erstrecken und von einer Außenwand 23 der Mischkammer 18 umschlossen sind.
Weiterhin ist die Mischeinheit 7 mit einem als Doppelreihen- stator 24 ausgebildeten Stator ausgestattet, der an einem die Mischkammer 18 im Bereich des zweiten Produkteinlaßstutzens 8 abschließenden Deckelflansch 25 angebracht ist. Der Doppelreihenstator 24 ist topfartig mit einer umfänglichen Wand 26 ausgebildet, die zwischen den Innenflügeln 21 und den Außen- flügeln 22 des Rotors 17 angeordnet ist.
Die Außenwand 23 der Mischkammer 18 ist in einem Auslaßbereich 27 durchbrochen, in dem der Produktauslaßstutzen 13 angesetzt ist.
Fig. 3 zeigt in einer teilgeschnittenen Seitenansicht den Doppelreihenstator 24 der Mischeinheit 7 gemäß Fig. 2. Der Doppelreihenstator 24 verfügt über eine Anzahl von in einer ersten Reihe 28 umfänglich angeordneten ersten Ausnehmungen 29, die regelmäßig beabstandet und mit abgerundeten Eckbereichen trapezartig ausgestaltet in die Wand 26 eingebracht sind. Weiterhin ist der Doppelreihenstator 24 mit einer zweiten Reihe 30 von zweiten Ausnehmungen 31 ausgebildet, die ebenfalls umfänglich in die Wand 26 regelmäßig beabstandet eingebracht und mit abgerundeten Eckbereichen ausgestaltet sind. Die zweiten Ausnehmungen 31 der zweiten Reihe 30 sind gegenüber den ersten Ausnehmungen 29 der ersten Reihe 28 in Umfangsrichtung weniger breit ausgebildet. Weiterhin ist die Anzahl der Ausnehmungen 31 in der zweiten Reihe 31 größer als die Anzahl der ersten Ausnehmungen 29 in der ersten Reihe 28.
In der Ausgestaltung des Doppelreihenstators 24 gemäß Fig. 3 sind die Ausnehmungen 29, 31 gegenüber der Längsachse des Doppelreihenstators 24 geneigt ausgerichtet, wobei die Aus- nehmungen 29, 31 zueinander ebenfalls winklig angeordnet sind.
Zwischen den Ausnehmungen 29, 31 der beiden Reihen 28, 30 ist ein Zwischensteg 32 ausgebildet, der in Umfangsrichtung geschlossen ist. Die Dicke des Zwischenstegs 32 in axialer Richtung des Doppelreihenstators 24 ist geringer als die Dicke der Trennscheibe 20 in axialer Richtung des Rotors 17.
Der Mischvorgang geht mit einer Mischeinheit 7 gemäß Fig. 2 und Fig. 3 wie folgt vonstatten. In den ersten Produkteinlaßstutzen 6 tritt Flüssigkeit beziehungsweise bereits teilgemischtes Produkt aus dem Behälter 1 in die Mischkammer 18 ein. Über den zweiten Produkteinlaßstutzen 8 gelangt beispielsweise Pulver als zweiter Stoff in die Mischkammer 18. Durch die Trennscheibe 20 wird die Mischkammer 18 in einen ersten Mischbereich und einen zweiten Mischbereich unterteilt, wobei in jedem Mischbereich eine Reihe 28, 30 von jeweils unterschiedlich dimensionierten Ausnehmungen 29, 31 wirkt. Dabei ist durch die gegenüber dem Zwischensteg 32 dickere Ausgestaltung der Trennscheibe 20 sowie ein Eintauchen der Wand 26 des Stators zwischen die Innenflügel 21 und die Außenflügel 22 des Rotors 17 sichergestellt, dass zwischen den Mischbereichen ein Stoffaustausch verhindert ist.
Bei der Mischeinheit 7 gemäß Fig. 2 mit dem Doppelreihenstator 24 gemäß Fig. 3 erfolgt in dem ersten Mischbereich durch die verhältnismäßig groß dimensionierten ersten Ausnehmungen 29 eine bereits verhältnismäßig gute Durchmischung, verbunden mit einem verhältnismäßig hohen Durchsatz des eintretenden zweiten Stoffes. In dem zweiten Mischbereich erfolgt durch die relativ zu den Abmessungen der ersten Ausnehmungen 29 der ersten Reihe 28 schmalere Dimensionierung der zweiten Ausnehmungen 31 der zweiten Reihe 30 eine gegenüber dem ersten Mischbereich wesentlich intensivere Durchmischung des bereits kurz nach Beginn des Mischvorganges teilgemischten Produkts bei einem noch hinreichend großen Durchsatz. Durch die in Umlaufrichtung pfeilartige Ausrichtung der Ausnehmungen 29, 31 ist weiterhin die Förderwirkung in beiden Mischbereichen gegenüber einer Ausrichtung parallel zu der Längsrichtung des Doppelreihenstators 24 erhöht.
Fig. 4 zeigt eine Abwandlung des Doppelreihenstators 24 gemäß Fig. 3, bei der die zweiten Ausnehmungen 31 der zweiten Reihe 30 parallel zu den ersten Ausnehmungen 29 der ersten Reihe 28 und die Ausnehmungen 29, 31 jeweils schräg zu der Längsachse des Doppelreihenstators 24 ausgerichtet sind. Bei dieser Abwandlung wird eine verhältnismäßig intensive Einför- derung insbesondere von Pulver als zweiten Stoff in den ersten Mischbereich beibehalten, während durch die von der Umlaufrichtung des Rotors 17 abgewandte Ausrichtung der zweiten Ausnehmungen 31 der zweiten Reihe 30 gegenüber der Ausbildung gemäß Fig. 3 in dem zweiten Mischbereich eine intensivere Durchmischung bei etwas herabgesetztem Durchsatz erzielt ist.
Es versteht sich, dass weitere Varianten bezüglich der Ausrichtung und Dimensionierung der Ausnehmungen 29, 31 der Reihen 28, 30 in Abhängigkeit der jeweils in den Mischbereichen zu erzielenden Durchsätze sowie Mischungsintensitäten vorgesehen sein können. Falls beispielsweise der über den zweiten Produkteinlaßstutzen 8 zugeführte zweite Stoff bei dem Ersteintrag bereits verhältnismäßig intensiv eingemischt werden muß, danach jedoch nur noch verhältnismäßig geringen Mischungs- kräften unterworfen werden darf, werden die Ausnehmungen in dem ersten Mischbereich bei einer verhältnismäßig hohen Anzahl relativ klein dimensioniert und die Ausnehmungen in dem zweiten Mischbereich bei verhältnismäßig großer Dimensionierung weniger zahlreich sein. Fig. 5 zeigt eine Mischeinheit 7, die bis auf den Stator entsprechend der anhand Fig. 2 erläuterten Mischeinheit 7 ausgebildet ist. Dabei sind gleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen und im weiteren nicht näher erläutert. Die Mischeinheit 7 gemäß Fig. 5 ist mit einem Einfachreihenstator 33 als Stator ausgebildet, dessen Wand 34 sich lediglich bis in den Bereich der Trennscheibe 20 des Rotors 17 und damit lediglich über den ersten Mischbereich der Mischkammer 18 erstreckt, so dass der Zwischenraum zwischen den innenflügeln 21 und Außenflügeln 22 des Rotors 17 in dem zweiten Mischbereich frei ist.
Fig. 6 zeigt in einer Seitenansicht den Einfachreihenstator 33 gemäß Fig. 5. In die Wand 34 des Einfachreihenstators 33 sind Ausnehmungen 35 eingebracht, die in lediglich einer Reihe 36 angeordnet und entsprechend den Ausnehmungen 29, 31 der anhand Fig. 3 und Fig. 4 erläuterten Doppelreihenstatoren 24 gegenüber der Längsrichtung schräg angeordnet sind. Die Ausnehmungen 35 enden an ihrer in Richtung der Mitte der Mischkammer 18 weisenden Seite in einen Randsteg 37, der entsprechend dem Zwischensteg 32 der Doppelreihenstatoren 24 dünner als die Trennscheibe 20 ausgebildet ist.
Der Mischvorgang unter Verwendung eines Einfach reihenstators 33 entspricht grundsätzlich dem anhand Fig. 2 und Fig. 3 erläu- terten Mischvorgang mit einem Doppelreihenstator 24, wobei der Einfach reihenstator 33 als theoretischer Grenzfall eines Doppelreihenstators 24 mit einer einzigen sich über den gesamten Umfang erstreckenden Ausnehmung in der zweiten Reihe angesehen werden kann. Bei Einsatz eines Einfachreihenstators 33 ist der Mischvorgang in dem zweiten Mischbereich allein durch das Zusammenwirken der Innenflügel 21 und Außenflügel 22 des Rotors 17 bestimmt, wobei hierdurch keine oder allenfalls äußerst geringe Durchmischung beispielsweise bei sehr scherempfindlichen Produkten wie Mikroballons, Hohlkügelchen oder verdickenden Polymeren erfolgt.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Vorrichtung zum Mischen von Stoffen, insbesondere zum Dispergieren, Suspendieren und Emulgieren von
Gasen und/oder Flüssigkeiten und/oder fließfähigen festen Stoffen, mit einem eine Trennscheibe (20), Innenflügel (21 ) und Außenflügel (22) aufweisenden Rotor (17) und mit einem topfartigen Stator, dessen Wand von Ausnehmungen durchbrochen und zwischen den Innenflügeln (21) und Außenflügeln (22) des Rotors (17) angeordnet ist, wobei der Rotor (17) und der Stator in einer Mischkammer (18) angeordnet sind, in die auf einer Seite einer Trennscheibe (20) ein erster Produkteinlaßstutzen (6), auf der anderen Seite der betreffenden Trennscheibe (20) ein zweiter Produkteinlaßstutzen (8) und ein der Trennscheibe (20) zugeordneter Produktauslaßstutzen (13) münden, dadurch gekennzeichnet, dass in die Wand (34) des Stators (33) in Umfangsrichtung wenigstens eine Reihe von Ausnehmungen (35) eingebracht ist, die sich bis zu einem im Bereich einer Trennscheibe (20) angeordneten, den Stator abschließenden Randsteg (37) erstrecken.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Randsteg (37) dünner als die Trennscheibe (20) ausgebildet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine einzige Reihe von Ausnehmungen vorgesehen ist, wobei die Ausnehmungen dieser einen Reihe gegenüber der Längsrichtung des Stators (33) schräg ausgerichtet sind.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei Reihen von Ausnehmungen vorgesehen sind.
5. Vorrichtung zum Mischen von Stoffen, insbesondere zum Dispergieren, Suspendieren und Emulgieren von Gasen und/oder Flüssigkeiten und/oder fließfähigen festen Stoffen, mit einem eine Trennscheibe (20),
Innenflügel (21 ) und Außenflügel (22) aufweisenden Rotor (17) und mit einem topfartigen Stator, dessen Wand von Ausnehmungen durchbrochen und zwischen den Innenflügeln (21) und Außenflügeln (22) des Rotors (17) angeordnet ist, wobei der Rotor (17) und der Stator in einer Mischkammer (18) angeordnet sind, in die auf einer Seite einer Trennscheibe (20) ein erster Produkteinlaßstutzen (6), auf der anderen Seite der betreffenden Trennscheibe (20) ein zweiter Pro- dukteinlaßstutzen (8) und ein der Trennscheibe (20) zugeordneter Produktauslaßstutzen (13) münden, dadurch gekennzeichnet, dass in die Wand (26) des Stators (24) in Umfangsrichtung wenigstens zwei Reihen (28, 30) von Ausnehmungen (29, 31 ) einge- bracht sind, wobei die Dimensionen der Ausnehmungen (29, 31) einer Reihe (28, 30) gegenüber den Dimensionen der Ausnehmungen (31 , 29) wenigstens einer anderen Reihe (30, 28) verschieden sind, und dass zwischen zwei benachbarten Reihen (28, 30) von Ausnehmungen (29, 31 ) jeweils ein umfänglich durchgehender Zwischensteg (32) ausgebildet ist, der im Bereich einer zugeordneten Trennscheibe (20) des Rotors (17) angeordnet ist. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Breiten der Ausnehmungen (29, 31 ) in verschiedenen Reihen (28, 30) verschieden sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Ausnehmungen (29, 31 ) in wenigstens zwei Reihen (28, 30) jeweils verschieden ist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmungen (29, 31) wenigstens einer Reihe (28, 30) gegenüber der Längsrichtung des Stators (24, 33) schräg ausge- richtet sind.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass Ausnehmungen (29, 31) von wenigstens zwei Reihen (28, 30) winklig zueinander ausgerichtet sind.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenstege (32) jeweils dünner als ihre zugeordneten Trennscheiben (20) ausgebildet sind.
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