EP1423185A1 - Device and method for mixing a solid and a fluid - Google Patents

Device and method for mixing a solid and a fluid

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EP1423185A1
EP1423185A1 EP02764856A EP02764856A EP1423185A1 EP 1423185 A1 EP1423185 A1 EP 1423185A1 EP 02764856 A EP02764856 A EP 02764856A EP 02764856 A EP02764856 A EP 02764856A EP 1423185 A1 EP1423185 A1 EP 1423185A1
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EP
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space
liquid
mixing
rotor
solid
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Netzsch Feinmahltechnik GmbH
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Definitions

  • the invention relates to a device for mixing a powdery or granular solid with a liquid.
  • a mixing device is known from DE 196 29 945 C2.
  • the invention further relates to a method for mixing a solid with a liquid.
  • known mixing devices in which the solid is supplied in the form of a powder bed or contains agglomerates formed from the primary particles of the powder, usually have devices for introducing shear forces into the solid / liquid suspension. These shear forces separate particles of the powder bed or powder agglomerates, so that it is possible to wet the newly created free surfaces.
  • a rotor is arranged in a mixing chamber in which the solid is mixed with the liquid, to which a plurality of propeller-like mixing blades are attached along a rotor axis A.
  • agglomerates obtained in the solid are comminuted, so that intensive mixing of the liquid with the dry substance is possible.
  • This known mixing device has the disadvantage that a high expenditure of energy is required to apply the necessary shear forces, particularly when using highly viscous liquids or in suspensions with a high solids content. From DE 12 72 894 a device for mixing a powdery substance with a liquid is known.
  • the housing of this mixing device has a cylindrical inlet channel for the powder.
  • a working cone which is filled with mixing blades and has liquid feed lines, ensures that the two components are drawn into the dispersion chamber.
  • the dispersion chamber is formed by a housing and a truncated cone rotating in this housing. Both the truncated cone and the discharge cone with its mixing blades are each driven via separately arranged drives in the stand part of the mixing device.
  • the conical inner surface of the housing forms a truncated cone-shaped chamber with the conical rotor. At the end of this chamber there are blades which ensure that the mixture is discharged towards an outlet line.
  • DE 10 67 720 discloses a device for mixing ceramic masses.
  • the device used for this purpose has a filling funnel, which is followed by a screw, which conveys the possibly pre-comminuted ceramic material into a material passage.
  • This material passage channel tapers to the outlet due to the different cone designs between the housing and the rotating cone surface of the rotor.
  • the object of the invention is to provide a device and a method for mixing a powdery or granular solid with a liquid, by means of which the wetting of the powder particles with the liquid is promoted.
  • a solid to be mixed with a liquid is introduced through at least one solid feed device into a solid feed space, where the solid particles are set in a rotary motion.
  • the liquid is conducted into an acceleration space by at least one liquid supply device.
  • the liquid supplied by the liquid supply device can consist of one or more components and the liquid can already contain a certain amount of solids.
  • the liquid is rotated and accelerated to a predetermined speed.
  • the liquid then flows into a mixing room, where it is mixed with the solid particles while maintaining the previously generated rotary movement.
  • the solid / liquid suspension is passed from the mixing room into a compressor room, in which the rotating suspension is accelerated.
  • the increased flow velocity of the suspension in the compressor chamber and the resulting reduced static pressure create a suction effect in an inlet area of the compressor chamber, so that the air in the capillaries of the solid bed or the powder agglomerates is sucked in.
  • the solid bed supplied is at least substantially vented before entering the compressor chamber and the wetting of the powder particles with the liquid in the mixing chamber is promoted.
  • the device according to the invention can be used in the production of suspensions from solids and liquids for the low to high viscosity range.
  • the solids supply device comprises a pulse conveying device for feeding the solids and sealing the solids supply space from the ambient atmosphere. If the solids supply space is sealed from the ambient atmosphere by a pulse delivery device, a vacuum is generated in the solids supply space by the suction effect in the inlet area of the compressor space. As a result, the supplied solid particles are already largely deaerated in the solids supply space, whereby wetting with the liquid in the mixing space is promoted. In addition, the air in the capillaries of the supplied powder agglomerates expands, so that the agglomerates are at least partially destroyed and the free powder surface accessible to rapid wetting is thus increased.
  • Suitable impulse delivery devices are, for example, a double chamber another, a rotary valve or a system with two rotatable ball valves and an intermediate chamber.
  • the liquid supply device preferably comprises at least one inlet nozzle which is arranged tangentially to the direction of flow of the liquid in the acceleration chamber and is inclined in the direction of flow.
  • a pure liquid consisting of one or more components can be fed through the at least one inlet nozzle, or a liquid that already contains a certain proportion of solids.
  • Four to six inlet nozzles are preferably provided.
  • a device for pressurizing the liquid to be supplied may be present to increase the acceleration effect. Suitable devices are e.g. a pump or a wind pressure boiler.
  • the acceleration space preferably has a substantially circular cross section and is separated from the solids supply space by a partition.
  • the acceleration space and the solids feed space can be arranged inside a cylindrical housing, the acceleration space surrounding the solids feed space. This arrangement enables a compact construction of the mixing device.
  • spiral-shaped flow channels which are inclined in the flow direction can be formed. These flow channels stabilize the rotational movement of the liquid and can either be formed by recesses formed in the partition and / or the outer wall or by webs provided on the partition and / or the outer wall.
  • the partition and / or the outer wall at least partially delimiting the acceleration space and / or an outer wall at least partially delimiting the mixing space can be rotated.
  • the rotatable arrangement of the above-mentioned walls makes it possible to maintain the rotational speed of the liquid in the acceleration space and / or the suspension in the mixing space, since a Braking of the rotary movement is avoided by the surface resistance of the walls.
  • Such rotatable walls are particularly advantageous when processing highly viscous or structurally viscous liquids.
  • the partition between the acceleration space and the acceleration space Preferably, the partition between the acceleration space and the acceleration space
  • Solids feed chamber axially displaceable.
  • the flow distances of the liquid or suspension in the acceleration space or in the mixing space can be varied depending on the viscosity and the flow behavior of the liquid or suspension by an axial displacement of the partition (so-called auto-bulkhead adjustment), for example to prevent a stall. If the partition wall is moved in the direction of the compressor chamber, the flow path of the liquid in the acceleration chamber is increased, while the flow path of the suspension in the mixing chamber is reduced. If the partition wall is moved in the opposite direction, the flow path of the liquid in the acceleration space is reduced, while the flow path of the suspension in the mixing space is increased.
  • a rotor which preferably has a first, a second and a third rotor section, the first rotor section being a section of the rotor which faces the solids supply device and is arranged in the solids supply space.
  • the first rotor section can be provided with a pretreatment head which roughly comminutes the solid agglomerates supplied and accelerates them to a rotary movement.
  • This pretreatment head can be designed in the form of a comminution screw.
  • the first rotor section with the comminution screw can be connected to the second rotor section via screw or plug connections, so that it can be set in rotation with the same drive as the other rotor sections.
  • a separate drive for the first and the second rotor section can also be provided.
  • the rotor can be operated at a rotational speed of 1500 - 2500 rpm and preferably at a rotational speed of approximately 1500 rpm and extend from an inlet area of the mixing device to its outlet area.
  • the rotatable partition and / or the outer wall at least partially delimiting the acceleration space and / or the outer wall at least partially delimiting the mixing space is / are connected to the rotor.
  • the second rotor section can extend at least partially into the solids supply space and can be provided with atomizing knives.
  • the introduced powder particles are atomized finely by means of the atomizing knife, so that the free powder surface accessible to rapid wetting is increased.
  • the solid particles are accelerated into a rotary movement by the rotation of the atomizing knife.
  • the compressor chamber has an annular gap-shaped cross section and is delimited by a frustoconical section of an outer wall and the frustoconical third rotor section, at least in the region of the compressor chamber.
  • This configuration of the compressor chamber and of the rotor enables the solid / liquid suspension flowing through the compressor chamber to be accelerated in a simple manner.
  • shear forces can be introduced into the suspension via the frustoconical third rotor section, which improves the homogeneity of the suspension.
  • the rotor can also comprise several frustoconical sections, each of which can have different cone angles. Alternatively, the rotor can also have a pear-like shape with curved surfaces.
  • an annular gap tapering between the inlet area and the outlet area of the mixing device can be formed between the rotor and a housing of the mixing device, an inner housing wall and the corresponding truncated cone surface of the rotor preferably run at an acute angle of 3 ° to 8 ° to each other.
  • the mixing device preferably comprises a first detection device for detecting the flow velocity of the liquid in the acceleration space and / or a second detection device for detection of the flow velocity of the suspension in the compressor space as well as a first control device for regulating the rotational speed of the rotor as a function of the detected flow speed (s).
  • the detection of the flow velocity of the liquid in the acceleration space and the corresponding one Regulation of the rotor speed makes it possible to match the rotary motion of the solid particles in the solid feed space to the rotary motion of the liquid in the acceleration space.
  • the flow velocity of the suspension in the compressor chamber can be monitored and regulated, so that it can be ensured that the suspension in the compressor chamber is accelerated to a sufficiently high speed to achieve a to ensure proper functioning of the mixing device.
  • the control device preferably controls the speed of rotation of the rotor so that it corresponds to the flow rate of the liquid in the acceleration space.
  • the solid particles in the solid feed space can be set into a rotational movement that is synchronous with the rotational movement of the liquid in the acceleration space, so that a laminar flow arises in the mixing space.
  • "splashing" of the liquid during the transition from the acceleration space into the mixing space can be avoided, so that the formation of deposits or incrustations on the walls of the mixing device by fast-drying liquids is prevented. Applying a release coating, e.g. A Teflon coating on the walls is therefore no longer absolutely necessary.
  • Web-shaped conveying devices are preferably arranged on the third rotor section.
  • the use of such conveyors is particularly advantageous when processing low-viscosity suspensions, since they lead to an increase in the starting resistance and thus to an increased acceleration and an improved homogeneity of the suspension in the compressor chamber.
  • the conveyor devices preferably run in the area of the compressor chamber at an angle of 15 ° to 45 ° to the rotor axis.
  • the conveying devices can each be provided with bores.
  • the conveying devices can also extend over the entire axial length of the rotor.
  • the conveying elements in the area of the solids supply space are then preferably inclined at an angle of 15 ° to 45 ° to the rotor axis in the direction of rotation and have a greater height there than in the compressor space.
  • the rotor is axially displaceable.
  • the cross-section of the compression chamber and thus the shear forces introduced into the suspension in the compressor chamber can be varied as a function of the viscosity of the suspension to be processed by an axial displacement of the rotor.
  • the axial displaceability of the rotor can counteract damage to the mixing device by foreign bodies contained in the solids.
  • the mixing device may further comprise a third detection device for detecting the pressure prevailing in the solids supply space and a second control device for regulating the metering speed (s) of the solids supply device and / or the liquid supply device.
  • a third detection device for detecting the pressure prevailing in the solids supply space
  • a second control device for regulating the metering speed (s) of the solids supply device and / or the liquid supply device.
  • the liquid surface flow in the mixing chamber is substantially equal to the specific particle surface of the solid particles introduced into the mixing chamber.
  • a vertical flow rate of the suspension in the mixing space is preferably at least 1-2 m / s, so that a surface exchange of at least 1-2 m 2 / s is obtained.
  • FIG. 1 is a schematic representation of a first embodiment of the mixing device according to the invention.
  • FIG. 2 shows a detail of the first exemplary embodiment of the mixing device according to the invention shown in FIG. 1;
  • FIG. 3 shows a detail of a second exemplary embodiment of the mixing device according to the invention.
  • FIG. 5 shows a detail of a fourth exemplary embodiment of the mixing device according to the invention.
  • FIG. 6 shows a detail of a fifth exemplary embodiment of the mixing device according to the invention.
  • Fig. 7 is a cross sectional view of the rotor of the mixing device shown in Fig. 6;
  • Fig. 8 is a plan view of the rotor shown in Fig. 7.
  • the device comprises a storage container 12 with a solid bed 13 which is introduced into a solid feed space 16 via a pulse conveyor 14.
  • the pulse delivery device 14 has a first ball valve 18, which is synchronized via a chain drive 20 with a second ball valve 22 and is driven by a drive motor 24. Between the first and the second ball valve 18, 22 there is an intermediate chamber 26. When the first ball valve 18 is in its open position, the intermediate chamber 26 is charged with the solid bed 13 contained in the storage container 12, while the second ball valve 22 the solid -Supply space 16 seals against the ambient atmosphere. Then, as shown in the drawing, the second ball valve 22 is opened, so that the solid bed 13 located in the intermediate chamber 26 is emptied into the solids supply space 16. The first ball valve 18 is then in its closed position.
  • a pressure measuring device 28 for detecting the pressure in the solids supply space 16 and a regulating device 30 which regulates the output of the drive motor 24 as a function of the pressure detected by the pressure measuring device 28. If the pressure in the solids supply space 16 increases, the control device 30 controls the output of the drive motor 24 in such a way that the metering speed of the pulse delivery device 14 is reduced.
  • the control device 30 can be connected to the pump 38 via a connecting line (not shown in the figure) and control the metering speed of the liquid 32 fed into the acceleration chamber 42 as a function of the pressure in the solids supply chamber 16 detected by the pressure measuring device 28.
  • a liquid 32 to be mixed with the solid bed 13 is located in a container 34 into which one or more liquid components are introduced via a metering line 36. Downstream of the container 34 is in one
  • Supply line 37 a pump 38 is arranged, which conveys the liquid 32 from the container 34 to an inlet nozzle 40 under pressure.
  • the liquid 32 flows from the inlet nozzle 40 into an acceleration chamber 42.
  • the inlet nozzle 40 is arranged tangentially to a housing wall 44 and thus tangentially to the direction of flow of the liquid 32 in the acceleration chamber 42 and is inclined in the direction of flow.
  • the acceleration space 42 has an annular cross section and is delimited by the housing wall 44 and by an axially displaceable partition wall 46 which separates the acceleration space 42 from the solids supply space 16.
  • a rotor 54 which can be displaced along a rotor axis A has a first, a second and a third rotor section 56, 58, 60, the first rotor section 56 facing the pulse conveying device 14 and being arranged in the solids supply space 16. Furthermore, the first rotor section 56 is provided with a pretreatment head 62. The second rotor section 58 is likewise arranged in the solids supply space 16 and has a plurality of ones perpendicular to the rotor axis. - Il ⁇
  • a extending atomizing knife 64 A plurality of conveyor webs 66 are fastened to the third rotor section 60, which is in the shape of a truncated cone, some of which are provided with bores 68.
  • the rotor 54 is driven by a rotor drive motor 70.
  • the axial displacement of the rotor 54 is realized by means of a hydraulic pump 74 connected to a piston 72.
  • a mixing chamber 76 and a compressor chamber 78 are located on the downstream side of the acceleration chamber 42.
  • the compressor chamber 78 has an annular-gap-shaped cross section and is delimited by a section 80 of the housing wall 44 in the shape of a truncated cone and the third rotor section 60 in the shape of a truncated cone.
  • the liquid 32 By introducing the pressurized liquid 32 through the inlet nozzle 40 arranged tangentially to the housing wall 44 and inclined in the direction of flow, the liquid 32 is set into a rotary movement in the acceleration space 42 and accelerated to a predetermined speed.
  • the solids 13 fed by the pulse conveying device 14 are also set in rotation by the rotor 54 in the solids supply space 16, powder agglomerates present in the solids 13 first being roughly comminuted by the pretreatment head 62 and then finely atomized by the atomizing knives 64.
  • the velocity of the liquid 32 in the acceleration space 42 is detected by means of a flow velocity measuring device, not shown in the drawing.
  • a control device also not shown, controls the rotational speed of the rotor 54 in such a way that it corresponds to the speed of the liquid 32 in the acceleration space 42.
  • the liquid 32 in the acceleration space 42 and the solids 13 in the solids supply space 16 are rotated synchronously with one another, so that a laminar flow occurs in the mixing space 76.
  • the liquid 32 flows from the acceleration space 42 at a constant rotational speed into the mixing space 76, where it is mixed with the solid particles 13, the solid particles 13 being in the form of finely atomized agglomerates, but not as primary particles.
  • the powder particles 13 are transported in the direction of the liquid layer flowing along the housing wall 44 by the centrifugal forces resulting from the rotary movement.
  • the surface resistance of the housing wall 44 creates deep vortices in the Liquid layer through which the liquid layers flowing directly along the housing wall 44 are also transported in the direction of the surface of the liquid flow facing the solids supply space 16, where they are available for mixing with the supplied solid particles 13.
  • the flow distances of the liquid 32 in the acceleration space 42 or the suspension in the mixing space 76 can be varied depending on the viscosity and the flow behavior of the liquid 32 or the suspension, for example, a stall, by an axial displacement of the partition wall 46 (so-called auto-bulkhead adjustment) submissions.
  • the solid / liquid suspension flows from the mixing space 76 into the compression space 78, where it is accelerated by means of the third rotor section 60, which is in the shape of a truncated cone.
  • the increased flow velocity of the suspension in the compressor chamber 78 creates a suction effect (jet pump effect) in an inlet area 82 of the compressor chamber 78 due to the reduced static pressure due to the increase in the flow velocity, so that the air in the capillaries of the fine powder agglomerates 13 is sucked in.
  • the pulse conveying device 14 also seals the solids supply space 16 from the ambient atmosphere, a negative pressure is created in the solids supply space 16, so that the supplied solid particles 13 are already vented in the solids supply space 16.
  • the speed of the suspension in the compressor chamber 78 is recorded by means of a flow rate measuring device, not shown in the drawing.
  • a control device also not shown, controls the rotational speed of the rotor 54 in such a way that it is ensured that the suspension in the compressor chamber 78 is accelerated to a sufficiently high speed in order to ensure proper functioning of the mixing device 10 and in order to set a relative speed equal to zero spraying or to prevent spraying.
  • the air in the capillaries of the supplied powder agglomerates 13 expands due to the negative pressure in the solids supply space 16, so that the agglomerates 13 are at least partially destroyed.
  • the air flowing to the inlet area 82 of the compressor chamber 78 transports the powder particles 13 into the Mixing room 76, where they are immersed in the laminar flow path due to the centrifugal forces.
  • the suspension flows from the compressor chamber 78 into a first outlet line 84.
  • the a pressure regulator 86 is present in the first outlet line 84.
  • the suspension can be emptied from the first outlet line 84 into a second outlet line 88, in which there is a further pressure regulator 90 for maintaining a constant pressure.
  • FIG. 3 shows a section of an alternative embodiment of the mixing device 10, in which the rotor 54 has a fourth rotor section 92.
  • the fourth rotor section 92 comprises a first section 94 extending parallel to the rotor axis A and a second section 96 extending at an angle of approximately 60 ° to the rotor axis A.
  • the first section 94 forms a rotatable outer wall which completely delimits the mixing space 76 and the acceleration space 42, by means of which the rotational speed of the liquid 32 in the acceleration space 42 and / or the suspension in the mixing space 76 can be maintained.
  • the second section 96 is provided with a suspension passage opening 98.
  • the partition wall 46 and a wall 100 arranged parallel to the housing wall 44 are connected to a fifth rotor section 102 extending perpendicular to the rotor axis A.
  • the wall 100 extends along the acceleration space 42 and along an essential section of the mixing space 76.
  • the fifth rotor section 102 is provided with a solid passage opening 104 for the unhindered passage of the solid particles 13, while the wall 100 has a liquid inlet opening 106 for the unimpeded inlet of the liquid 32 into the acceleration space 42. Due to the rotatable arrangement of the wall 100 and the partition 46, the liquid 32 in the acceleration space 42 can be accelerated particularly effectively and the rotational speed of the suspension in the mixing space 76 can be maintained, so that the mixing device 10 is particularly suitable for processing highly viscous or structurally viscous liquids and suspensions.
  • the exemplary embodiment of the mixing device 10 shown in FIG. 5 has a rotatable section 108 of the housing wall 44, which extends in each case over partial regions of the acceleration space 42 and of the mixing space 46. In this embodiment, too, an axial displacement of the partition 46 is not possible.
  • the drive of the rotatable section 108 of the housing wall 44 can be coupled to the rotor drive 70. However, it is also possible to provide a drive for the rotatable section 108 of the housing wall 44 which is separate from the rotor drive 70.
  • the exemplary embodiment of the mixing device 10 shown in FIG. 6 has a solids feed chamber 16 and a filling shaft 110 with a funnel-shaped inlet opening.
  • the filling shaft 110 sits in a cover 112 of a housing 114 of the mixing device 10 and is screwed to it.
  • a radially arranged material outlet 118 is provided in a bottom 116 of the housing 114, through which the mixed material produced in the compressor chamber 78 flows out.
  • the rotor 54 of the mixing device 10 differs from the rotors shown in FIGS. 1 to 5 in that it does not comprise a first rotor section provided with a pretreatment head and no second rotor section equipped with atomizing knives. Instead, the rotor 54 is frustoconical, so that the annular-gap-shaped compressor chamber 78 is delimited by an inner wall 120 of the cover 112 and a frustoconical surface of a central partial region 122 of the rotor 54.
  • the inner wall 120 of the cover 112 and the frustoconical surface of the rotor 54 extend in the partial region 122 at an angle of 5 °, so that the annular gap forming the compressor chamber 78 tapers from the inlet region 82 of the compressor chamber in the direction of the material outlet 118.
  • the distance between the conveying devices 66, which are designed as webs in the area of the compressor chamber 78, remains constant with respect to the inner wall 120 of the cover 112.
  • the rotor 54 has the largest diameter in an outlet area 128.
  • the sections of the conveying devices 66 arranged in the outlet area 128 of the rotor 54 thus generate a centrifugal flow that is higher in relation to the mixing space 76 and support a residue-free discharge.
  • the rotor 54 projects into the solids supply space 16 into the lower end of the filling shaft 110.
  • the conveyor webs 66 extend up to a wall 136 of the filling shaft 110.
  • the conveying webs 66 conveying in the direction of the rotor axis A to the material outlet 118 prevent liquid from penetrating into the interior of the filling shaft 110.
  • the conveying webs 66 are at the end of the rotor 54 facing the solids supply chamber 16 inclined by about 45 ° in the direction of rotation.
  • the liquid is supplied through inlet nozzles 40, which are attached in an attachment 134 of the cover 112.
  • the inlet nozzles 40 lie opposite an end of the wall 136 of the filling shaft 110 facing the compressor chamber 78. Due to the tangential and inclined flow direction of the inlet nozzles 40, the liquid flows along the wall 136 of the filling shaft 110 along a spiral line in the direction of the mixing space 76.
  • the liquid can be supplied via one or more inlet nozzles 40 distributed around the attachment 134, if necessary , various liquid additives can also be introduced.
  • cooling chambers 130, 132 are arranged in the cover 112 and in the bottom 116.
  • the coolant flowing through these chambers 130, 132 provides for cooling of the mixed material during the dispersing process taking place under considerable pressure in the compressor chamber 78 and the outlet area 128.
  • FIGS. 7 and 8 of the rotor 54 used in the mixing device according to FIG. 6 illustrates the arrangement of the web-shaped conveying devices 66. In the embodiment of the rotor 54 shown here, eight conveying webs 66 are at a distance of 45 ° above the surface of the rotor 54 distributed.
  • the inclination of the conveying webs 66 with respect to the rotor axis A differs in the individual effective areas of the rotor 54. In the area of the rotor 54 with the smallest cross section, the conveyor webs 66 are inclined by 45 ° in the direction of rotation and have their greatest height. In the mixing space 76, in which the liquid is mixed with the dry material, the conveyor webs 66 extend along the rotor axis A.
  • the compressor webs 78 themselves are inclined at 30 ° to the rotor axis.
  • the conveyor webs 66 run axially parallel to the rotor axis A along the entire outer semicircular cross section of the rotor 54.

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Abstract

A device (10) for mixing a powder or granular material (13) with a fluid (32), comprises at least one solid feed device and at least one fluid feed device (37, 38, 40). The supplied fluid (32) is set in a rotating motion in an acceleration chamber (42) and accelerated to a given speed, whilst the supplied solid particles (13) are set in a rotating motion in a solid feed chamber (16). The device (10) further comprises a mixing chamber (76), for mixing the solid particles (13) with the fluid to give a suspension whilst maintaining the rotating motion previously generated. The rotating suspension is accelerated in a compression chamber (78) in such a manner that a suction effect is generated in an entry region (82) to the compression chamber (78),which at least essentially deaerates the introduced solid bulk material (13).

Description

Vorrichtung und Verfahren zum Vermischen eines Feststoffs mit einer Flüssigkeit Device and method for mixing a solid with a liquid
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Vermischen eines pulverförmigen oder körnigen Feststoffs mit einer Flüssigkeit. Eine solche Mischvorrichtung ist aus der DE 196 29 945 C2 bekannt. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Vermischen eines Feststoffs mit einer Flüssigkeit.The invention relates to a device for mixing a powdery or granular solid with a liquid. Such a mixing device is known from DE 196 29 945 C2. The invention further relates to a method for mixing a solid with a liquid.
Bei der Vermischung einer Trockensubstanz mit einer Flüssigkeit ist es zur Erzeugung einer homogenen Suspension wesentlich, dass die Oberflächen der Feststoffpartikel vollständig mit der Flüssigkeit benetzt werden. Die vollständige Benetzung der Pulverpartikel mit der Flüssigkeit wird jedoch erschwert, wenn die in die Flüssigkeit einzubringende Trockensubstanz in Form einer Pulverschüttung vorliegt oder aus den Primärteilchen des Pulvers geformte Agglomerate enthält. In einem derartigen Fall wird die freie Oberfläche der Pulverschüttung oder der Agglomerate rasch mit der Flüssigkeit benetzt, anschließend verlangsamt sich der Benetzungsvorgang jedoch erheblich, da in den Kapillaren der Pulverschüttung oder der Pulveragglomerate eingeschlossene Luft ein Eindringen der Flüssigkeit in die Kapillaren behindert. Zur Lösung dieses Problems weisen bekannte Mischvorrichtungen, bei denen der Feststoff in Form einer Pulverschüttung zugeführt wird oder aus den Primärteilchen des Pulvers geformte Agglomerate enthält, üblicherweise Einrichtungen zum Einbringen von Scherkräften in die Feststoff/Flüssigkeits-Suspension auf. Durch diese Scherkräfte werden miteinander verbundene Partikel der Pulverschüttung voneinander ge- trennt bzw. Pulveragglomerate zerkleinert, so dass die Benetzung der neu entstandenen freien Oberflächen möglich wird.When mixing a dry substance with a liquid, it is essential in order to produce a homogeneous suspension that the surfaces of the solid particles are completely wetted with the liquid. However, the complete wetting of the powder particles with the liquid is made more difficult if the dry substance to be introduced into the liquid is in the form of a powder bed or contains agglomerates formed from the primary particles of the powder. In such a case, the free surface of the powder bed or agglomerates is quickly wetted with the liquid, but the wetting process then slows down considerably, since air enclosed in the capillaries of the powder bed or powder agglomerates prevents the liquid from penetrating into the capillaries. To solve this problem, known mixing devices, in which the solid is supplied in the form of a powder bed or contains agglomerates formed from the primary particles of the powder, usually have devices for introducing shear forces into the solid / liquid suspension. These shear forces separate particles of the powder bed or powder agglomerates, so that it is possible to wet the newly created free surfaces.
Bei der aus der DE 196 29 945 C2 bekannten Mischvorrichtung ist in einer Mischkammer, in der die Vermischung des Feststoffs mit der Flüssigkeit erfolgt, ein Rotor angeordnet, an dem entlang einer Rotorachse A eine Mehrzahl von propellerartig ausgebildeten Mischflügeln befestigt sind. Durch die über die Mischflügel in die Suspension eingebrachten und von der Rotordrehzahl abhängigen Scherkräfte werden in dem Feststoff erhaltene Agglomerate zerkleinert, so dass eine intensive Vermischung der Flüssigkeit mit der Trockensubstanz möglich wird. Diese bekannte Mischvorrichtung hat den Nachteil, dass zum Aufbringen der erforderlichen Scherkräfte insbesondere bei der Verwendung hochviskoser Flüssigkeiten oder bei Suspensionen mit einem hohen Feststoffanteil ein hoher Energieaufwand erforderlich ist. Aus der DE 12 72 894 ist eine Vorrichtung zum Mischen eines pulverförmigen Stoffes mit einer Flüssigkeit bekannt. Das Gehäuse dieser Mischvorrichtung weist hierzu einen zylindrischen Einlasskanal für das Pulver auf. In diesem Einlasskanal sorgt ein Arbeitskegel, der mit Mischflügeln besetzt ist und der Flüssigkeitszuleitungen aufweist, für den Einzug der beiden Komponenten in die Dispergierkammer. Die Disper- gierkammer wird durch ein Gehäuse und einen in diesem Gehäuse rotierenden Kegelstumpf gebildet. Sowohl der Kegelstumpf als auch der Ableitkegel mit seinen Mischflügeln werden jeweils über getrennt angeordnete Antriebe im Ständerteil der Mischvorrichtung angetrieben. Die kegelförmige Innenfläche des Gehäuses bildet mit dem kegelförmigen Rotor eine kegelstumpfförmige Kammer. Am Ende dieser Kammer sitzen Schaufeln, die für die Abförderung des Gemisches in Richtung einer Auslassleitung sorgen.In the mixing device known from DE 196 29 945 C2, a rotor is arranged in a mixing chamber in which the solid is mixed with the liquid, to which a plurality of propeller-like mixing blades are attached along a rotor axis A. As a result of the shear forces introduced into the suspension via the mixing blades and dependent on the rotor speed, agglomerates obtained in the solid are comminuted, so that intensive mixing of the liquid with the dry substance is possible. This known mixing device has the disadvantage that a high expenditure of energy is required to apply the necessary shear forces, particularly when using highly viscous liquids or in suspensions with a high solids content. From DE 12 72 894 a device for mixing a powdery substance with a liquid is known. For this purpose, the housing of this mixing device has a cylindrical inlet channel for the powder. In this inlet channel, a working cone, which is filled with mixing blades and has liquid feed lines, ensures that the two components are drawn into the dispersion chamber. The dispersion chamber is formed by a housing and a truncated cone rotating in this housing. Both the truncated cone and the discharge cone with its mixing blades are each driven via separately arranged drives in the stand part of the mixing device. The conical inner surface of the housing forms a truncated cone-shaped chamber with the conical rotor. At the end of this chamber there are blades which ensure that the mixture is discharged towards an outlet line.
Aus der DE 10 67 720 geht eine Vorrichtung zum Durchmischen von keramischen Massen hervor. Die dazu eingesetzte Vorrichtung besitzt einen Fülltrichter, dem sich eine Schnecke anschließt, die das gegebenenfalls vorzerkleinerte keramische Gut in einen Gutdurchtrittskanal fördert. Dieser Gutdurchtrittskanal verjüngt sich zum Auslass aufgrund der unterschiedlichen Kegelgestaltungen zwischen dem Gehäuse und der rotierenden Kegelfläche des Rotors.DE 10 67 720 discloses a device for mixing ceramic masses. The device used for this purpose has a filling funnel, which is followed by a screw, which conveys the possibly pre-comminuted ceramic material into a material passage. This material passage channel tapers to the outlet due to the different cone designs between the housing and the rotating cone surface of the rotor.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Vermischen eines pulverförmigen oder körnigen Feststoffs mit einer Flüssigkeit bereitzustellen, durch die die Benetzung der Pulverpartikel mit der Flüssigkeit geför- dert wird.The object of the invention is to provide a device and a method for mixing a powdery or granular solid with a liquid, by means of which the wetting of the powder particles with the liquid is promoted.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung gemäß dem Anspruch 1 und ein Verfahren gemäß dem Anspruch 17 gelöst. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung und dem erfindungsgemäßen Verfahren wird ein mit einer Flüssigkeit zu vermischender Feststoff durch mindestens eine Feststoff-Zufuhreinrichtung in einen Feststoff-Zufuhrraum eingetragen, wo die Feststoffpartikel in eine Drehbewegung versetzt werden. Die Flüssigkeit wird von mindestens einer Flüssigkeits- Zufuhreinrichtung in einen Beschleunigungsraum geleitet. Dabei kann die von der Flüssigkeits-Zufuhreinrichtung zugeführte Flüssigkeit aus einer oder mehreren Komponente(n) bestehen und die Flüssigkeit kann auch bereits einen gewissen Feststoffanteil enthalten. Im Beschleunigungsraum wird die Flüssigkeit in eine Drehbewegung versetzt und auf eine vorbestimmte Geschwindigkeit beschleunigt. Anschließend strömt die Flüssigkeit in einen Mischraum, wo sie mit den Feststoffteilchen unter Aufrechterhaltung der zuvor erzeugten Drehbewegung vermischt wird. Vom Mischraum wird die Feststoff/Flüssigkeits-Suspension in einen Verdichterraum geleitet, in dem die sich drehende Suspension beschleunigt wird.This object is achieved according to the invention by a device according to claim 1 and a method according to claim 17. In the device and the method according to the invention, a solid to be mixed with a liquid is introduced through at least one solid feed device into a solid feed space, where the solid particles are set in a rotary motion. The liquid is conducted into an acceleration space by at least one liquid supply device. The liquid supplied by the liquid supply device can consist of one or more components and the liquid can already contain a certain amount of solids. In the acceleration space, the liquid is rotated and accelerated to a predetermined speed. The liquid then flows into a mixing room, where it is mixed with the solid particles while maintaining the previously generated rotary movement. The solid / liquid suspension is passed from the mixing room into a compressor room, in which the rotating suspension is accelerated.
Durch die erhöhte Strömungsgeschwindigkeit der Suspension im Verdichterraum und den dadurch verminderten statischen Druck entsteht in einem Eintrittsbereich des Verdichterraums eine Saugwirkung, so dass die in den Kapillaren der Feststoffschüt- tung oder der Pulveragglomerate befindliche Luft angesaugt wird. Dadurch wird die zugeführte Feststoffschüttung vor dem Eintritt in den Verdichterraum zumindest im wesentlichen entlüftet und die Benetzung der Pulverteilchen mit der Flüssigkeit im Mischraum gefördert.The increased flow velocity of the suspension in the compressor chamber and the resulting reduced static pressure create a suction effect in an inlet area of the compressor chamber, so that the air in the capillaries of the solid bed or the powder agglomerates is sucked in. As a result, the solid bed supplied is at least substantially vented before entering the compressor chamber and the wetting of the powder particles with the liquid in the mixing chamber is promoted.
Ferner liegt im Verdichterraum aufgrund der erhöhten Strömungsgeschwindigkeit der Suspension ein erhöhter dynamischer Druck vor. Infolge dessen dringt die Flüssigkeit nicht mehr nur aufgrund der Kapillarkräfte in die entlüfteten Kapillaren der Feststoff- schüttung oder der Pulveragglomerate ein, sondern wird unter Druck in die Kapillaren gepresst. Somit kann auch ohne das Einbringen von Scherkräften in die Feststoff/Flüssigkeits-Suspension eine rasche und vollständige Benetzung der Pulverpar- tikel mit der Flüssigkeit erreicht werden. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann bei der Herstellung von Suspensionen aus Feststoffen und Flüssigkeiten für den niedrig- bis hochviskosen Bereich eingesetzt werden.Furthermore, there is an increased dynamic pressure in the compressor chamber due to the increased flow speed of the suspension. As a result, the liquid no longer penetrates into the deaerated capillaries of the solid bed or the powder agglomerates only due to the capillary forces, but is pressed into the capillaries under pressure. In this way, rapid and complete wetting of the powder particles with the liquid can be achieved even without introducing shear forces into the solid / liquid suspension. The device according to the invention can be used in the production of suspensions from solids and liquids for the low to high viscosity range.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung umfasst die Feststoff-Zufuhreinrichtung eine Impulsförderungseinrichtung zum Zuführen des Feststoffs und Abdichten des Feststoff-Zufuhrraums von der Umgebungsatmosphäre. Wenn der Feststoff- Zufuhrraum durch eine Impulsförderungseinrichtung von der Umgebungsatmosphäre abgedichtet ist, wird durch die Saugwirkung im Eintrittsbereich des Verdichterraums im Feststoff-Zufuhrraum ein Unterdruck erzeugt. Dadurch werden die zugeführten Feststoffpartikel bereits im Feststoff-Zufuhrraum weitestgehend entlüftet, wodurch die Benetzung mit der Flüssigkeit im Mischraum gefördert wird. Darüber hinaus expandiert die in den Kapillaren der zugeführten Pulveragglomerate befindliche Luft, so dass die Agglomerate zumindest teilweise zerstört werden und somit die einer raschen Benetzung zugängliche freie Pulveroberfläche vergrößert wird. Ferner transportiert die zum Eintrittsbereich des Verdichterraums strömende Luft die Pulverpartikel in den Mischraum, wo sie zur Vermischung mit der Flüssigkeit bereitstehen. Geeignete Impulsförderungseinrichtungen sind beispielsweise ein Doppelkammerför- derer, eine Zellenradschleuse oder ein System mit zwei drehbaren Kugelventilen und einer Zwischenkammer.According to a development of the invention, the solids supply device comprises a pulse conveying device for feeding the solids and sealing the solids supply space from the ambient atmosphere. If the solids supply space is sealed from the ambient atmosphere by a pulse delivery device, a vacuum is generated in the solids supply space by the suction effect in the inlet area of the compressor space. As a result, the supplied solid particles are already largely deaerated in the solids supply space, whereby wetting with the liquid in the mixing space is promoted. In addition, the air in the capillaries of the supplied powder agglomerates expands, so that the agglomerates are at least partially destroyed and the free powder surface accessible to rapid wetting is thus increased. Furthermore, the air flowing to the inlet area of the compressor space transports the powder particles into the mixing space, where they are ready for mixing with the liquid. Suitable impulse delivery devices are, for example, a double chamber another, a rotary valve or a system with two rotatable ball valves and an intermediate chamber.
Um die Flüssigkeit im Beschleunigungsraum in eine Drehbewegung zu versetzen und zu beschleunigen, umfasst die Flüssigkeits-Zufuhreinrichtung vorzugsweise mindestens eine Einlassdüse, die tangential zur Strömungsrichtung der Flüssigkeit im Beschleunigungsraum angeordnet und in Strömungsrichtung geneigt ist. Durch die mindestens eine Einlassdüse kann eine aus einer oder mehreren Komponente(n) bestehende reine Flüssigkeit oder eine Flüssigkeit zugeführt werden, die bereits einen bestimmten Feststoffanteil enthält. Vorzugsweise sind vier bis sechs Einlassdüsen vorgesehen. Ferner kann zur Verstärkung der Beschleunigungswirkung eine Vorrichtung zum unter Druck setzen der zuzuführenden Flüssigkeit vorhanden sein. Geeignete Vorrichtungen sind z.B. eine Pumpe oder ein Winddruckkessel.In order to set and accelerate the liquid in the acceleration chamber in a rotational movement, the liquid supply device preferably comprises at least one inlet nozzle which is arranged tangentially to the direction of flow of the liquid in the acceleration chamber and is inclined in the direction of flow. A pure liquid consisting of one or more components can be fed through the at least one inlet nozzle, or a liquid that already contains a certain proportion of solids. Four to six inlet nozzles are preferably provided. In addition, a device for pressurizing the liquid to be supplied may be present to increase the acceleration effect. Suitable devices are e.g. a pump or a wind pressure boiler.
Vorzugsweise hat der Beschleunigungsraum einen im wesentlichen kreisringförmigen Querschnitt und ist durch eine Trennwand von dem Feststoff-Zufuhrraum getrennt. Bei dieser bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Mischvorrichtung können der Beschleunigungsraum und der Feststoff-Zufuhrraum im Inneren eines zylindrischen Gehäuses angeordnet sein, wobei der Beschleunigungsraum den Feststoff-Zufuhrraum umgibt. Diese Anordnung ermöglicht einen kompakten Aufbau der Mischvorrichtung.The acceleration space preferably has a substantially circular cross section and is separated from the solids supply space by a partition. In this preferred embodiment of the mixing device according to the invention, the acceleration space and the solids feed space can be arranged inside a cylindrical housing, the acceleration space surrounding the solids feed space. This arrangement enables a compact construction of the mixing device.
An einer dem Beschleunigungsraum zugewandten Fläche der Trennwand und/oder einer dem Beschleunigungsraum zugewandten Fläche einer den Beschleunigungs- räum zumindest teilweise begrenzenden äußeren Wandung können spiralförmig verlaufende und in Strömungsrichtung geneigte Strömungskanäle ausgebildet sein. Diese Strömungskanäle stabilisieren die Drehbewegung der Flüssigkeit und können entweder durch in der Trennwand und/oder der äußere Wandung ausgebildete Ausnehmungen oder durch an der Trennwand und/oder der äußere Wandung angebrachte Stege gebildet werden.On a surface of the partition wall facing the acceleration space and / or on a surface facing the acceleration space of an outer wall at least partially delimiting the acceleration space, spiral-shaped flow channels which are inclined in the flow direction can be formed. These flow channels stabilize the rotational movement of the liquid and can either be formed by recesses formed in the partition and / or the outer wall or by webs provided on the partition and / or the outer wall.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Mischvorrichtung sind die Trennwand und/oder die den Beschleunigungsraum zumindest teilweise begrenzende äußere Wandung und/oder eine den Mischraum zumindest teilweise begrenzende äußere Wandung drehbar. Die drehbare Anordnung der oben genannten Wandungen ermöglicht die Aufrechterhaltung der Drehgeschwindigkeit der Flüssigkeit im Beschleunigungsraum und/oder der Suspension im Mischraum, da ein Abbremsen der Drehbewegung durch den Oberflächenwiderstand der Wandungen vermieden wird. Derartige drehbare Wandungen sind insbesondere bei der Verarbeitung hochviskoser oder strukturviskoser Flüssigkeiten vorteilhaft.In a preferred embodiment of the mixing device according to the invention, the partition and / or the outer wall at least partially delimiting the acceleration space and / or an outer wall at least partially delimiting the mixing space can be rotated. The rotatable arrangement of the above-mentioned walls makes it possible to maintain the rotational speed of the liquid in the acceleration space and / or the suspension in the mixing space, since a Braking of the rotary movement is avoided by the surface resistance of the walls. Such rotatable walls are particularly advantageous when processing highly viscous or structurally viscous liquids.
Vorzugsweise ist die Trennwand zwischen dem Beschleunigungsraum und demPreferably, the partition between the acceleration space and the
Feststoff-Zufuhrraum axial verschiebbar. Durch eine axiale Verschiebung der Trennwand (sogenannte Auto-Schottverstellung) können die Fließstrecken der Flüssigkeit bzw. der Suspension im Beschleunigungsraum bzw. im Mischraum in Abhängigkeit der Viskosität und des Fließverhaltens der Flüssigkeit bzw. der Suspension variiert werden, um beispielsweise einem Strömungsabriss vorzubeugen. Bei einer Verschiebung der Trennwand in Richtung des Verdichterraums wird die Fließstrecke der Flüssigkeit im Beschleunigungsraum vergrößert, während die Fließstrecke der Suspension im Mischraum verkleinert wird. Bei einer Verschiebung der Trennwand in entgegengesetzter Richtung wird die Fließstrecke der Flüssigkeit im Beschleunigungs- räum verkleinert, während die Fließstrecke der Suspension im Mischraum vergrößert wird.Solids feed chamber axially displaceable. The flow distances of the liquid or suspension in the acceleration space or in the mixing space can be varied depending on the viscosity and the flow behavior of the liquid or suspension by an axial displacement of the partition (so-called auto-bulkhead adjustment), for example to prevent a stall. If the partition wall is moved in the direction of the compressor chamber, the flow path of the liquid in the acceleration chamber is increased, while the flow path of the suspension in the mixing chamber is reduced. If the partition wall is moved in the opposite direction, the flow path of the liquid in the acceleration space is reduced, while the flow path of the suspension in the mixing space is increased.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Mischvorrichtung ist ein Rotor vorhanden, der vorzugsweise einen ersten, einen zweiten und einen dritten Rotorabschnitt aufweist, wobei der erste Rotorabschnitt ein der Feststoff- Zufuhreinrichtung zugewandter, im Feststoff-Zufuhrraum angeordneter Abschnitt des Rotors ist. Ferner kann der erste Rotorabschnitt mit einem Vorbehandlungskopf versehen sein, der die zugeführten Feststoffagglomerate grob zerkleinert und zu einer Drehbewegung beschleunigt. Dieser Vorbehandlungskopf kann in Form einer Zerkleinerungsschnecke ausgebildet sein. Der erste Rotorabschnitt mit der Zerkleinerungsschnecke kann über Schraub- oder Steckverbindungen mit dem zweiten Rotorabschnitt verbunden sein, so dass er mit dem gleichen Antrieb wie die übrigen Rotorabschnitte in Rotation versetzt werden kann. Alternativ dazu kann auch ein getrennter Antrieb für den ersten und den zweiten Rotorabschnitt vorgesehen werden. Der Rotor kann mit einer Drehgeschwindigkeit von 1500 - 2500 UpM und vorzugsweise mit einer Drehgeschwindigkeit von ca. 1500 UpM betrieben werden und sich von einem Einlassbereich der Mischvorrichtung bis in deren Auslassbereich erstrecken.In a preferred embodiment of the mixing device according to the invention there is a rotor which preferably has a first, a second and a third rotor section, the first rotor section being a section of the rotor which faces the solids supply device and is arranged in the solids supply space. Furthermore, the first rotor section can be provided with a pretreatment head which roughly comminutes the solid agglomerates supplied and accelerates them to a rotary movement. This pretreatment head can be designed in the form of a comminution screw. The first rotor section with the comminution screw can be connected to the second rotor section via screw or plug connections, so that it can be set in rotation with the same drive as the other rotor sections. Alternatively, a separate drive for the first and the second rotor section can also be provided. The rotor can be operated at a rotational speed of 1500 - 2500 rpm and preferably at a rotational speed of approximately 1500 rpm and extend from an inlet area of the mixing device to its outlet area.
Vorzugsweise ist/sind die drehbare Trennwand und/oder die den Beschleunigungsraum zumindest teilweise begrenzende äußere Wandung und/oder die den Mischraum zumindest teilweise begrenzende äußere Wandung mit dem Rotor verbunden. Durch eine derartige Anordnung können die Feststoffteilchen im Feststoff- Zufuhrraum und die Flüssigkeit im Beschleunigungsraum und/oder die Suspension im Mischraum in zueinander synchronen Drehbewegungen gehalten werden.The rotatable partition and / or the outer wall at least partially delimiting the acceleration space and / or the outer wall at least partially delimiting the mixing space is / are connected to the rotor. With such an arrangement, the solid particles in the solid feed space and the liquid in the acceleration space and / or the suspension in the mixing space can be kept in synchronous rotary movements.
Der zweite Rotorabschnitt kann sich zumindest teilweise in den Feststoff-Zufuhrraum erstrecken und mit Zerstäubungsmessern versehen sein. Mittels der Zerstäubungsmesser werden die eingebrachten Pulverteilchen fein zerstäubt, so dass die einer raschen Benetzung zugängliche freie Pulveroberfläche vergrößert wird. Darüber hinaus werden die Feststoffpartikel durch die Rotation der Zerstäubungsmesser zu einer Drehbewegung beschleunigt.The second rotor section can extend at least partially into the solids supply space and can be provided with atomizing knives. The introduced powder particles are atomized finely by means of the atomizing knife, so that the free powder surface accessible to rapid wetting is increased. In addition, the solid particles are accelerated into a rotary movement by the rotation of the atomizing knife.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Mischvorrichtung weist der Verdichterraum einen ringspaltförmigen Querschnitt auf und wird von einem kegelstumpfförmig ausgebildeten Abschnitt einer äußeren Wandung und dem zumindest im Bereich des Verdichterraums kegelstumpfförmig ausgebildeten dritten Rotorabschnitt begrenzt. Durch diese Ausgestaltung des Verdichterraums und des Rotors wird auf einfache Art und Weise die Beschleunigung der durch den Verdichterraum strömenden Feststoff/Flüssigkeits-Suspension erreicht. Darüber hinaus können über den kegelstumpfförmig ausgebildeten dritten Rotorabschnitt Scherkräfte in die Suspension eingetragen werden, wodurch die Homogenität der Suspension verbessert wird. Der Rotor kann auch mehrere kegelstumpfförmige Abschnitte umfassen, die jeweils unterschiedliche Kegelwinkel aufweisen können. Alternativ dazu kann der Rotor auch eine birnenähnliche Form mit gewölbten Flächen haben. Wenn sich der Rotor vom Einlassbereich der Mischvorrichtung bis in deren Auslassbe- reich erstreckt, kann ein sich zwischen dem Einlassbereich und dem Auslassbereich der Mischvorrichtung verjüngender Ringspalt zwischen dem Rotor und einem Gehäuse der Mischvorrichtung gebildet werden, wobei eine innere Gehäusewand und die entsprechende Kegelstumpffläche des Rotors vorzugsweise in einem spitzen Winkel von 3° bis 8° zueinander verlaufen.In a preferred embodiment of the mixing device according to the invention, the compressor chamber has an annular gap-shaped cross section and is delimited by a frustoconical section of an outer wall and the frustoconical third rotor section, at least in the region of the compressor chamber. This configuration of the compressor chamber and of the rotor enables the solid / liquid suspension flowing through the compressor chamber to be accelerated in a simple manner. In addition, shear forces can be introduced into the suspension via the frustoconical third rotor section, which improves the homogeneity of the suspension. The rotor can also comprise several frustoconical sections, each of which can have different cone angles. Alternatively, the rotor can also have a pear-like shape with curved surfaces. If the rotor extends from the inlet area of the mixing device into its outlet area, an annular gap tapering between the inlet area and the outlet area of the mixing device can be formed between the rotor and a housing of the mixing device, an inner housing wall and the corresponding truncated cone surface of the rotor preferably run at an acute angle of 3 ° to 8 ° to each other.
Vorzugsweise umfasst die erfindungsgemäße Mischvorrichtung eine erste Erfassungseinrichtung zur Erfassung der Strömungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit im Beschleunigungsraum und/oder eine zweite Erfassungseinrichtung zur Erfassung der Strömungsgeschwindigkeit der Suspension im Verdichterraum sowie eine erste Regeleinrichtung zum Regein der Drehgeschwindigkeit des Rotors in Abhängigkeit der erfassten Strömungsgeschwindigkeit(en). Die Erfassung der Strömungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit im Beschleunigungsraum und die entsprechende Regelung der Rotorgeschwindigkeit ermöglicht es, die Drehbewegung der Feststoffteilchen im Feststoff-Zufuhrraum auf die Drehbewegung der Flüssigkeit im Beschleunigungsraum abzustimmen. Durch die Messung der Strömungsgeschwindigkeit der Suspension im Verdichterraum und die entsprechende Regelung der Rotorgeschwin- digkeit kann die Strömungsgeschwindigkeit der Suspension im Verdichterraum überwacht und geregelt werden, so dass sichergestellt werden kann, dass die Suspension im Verdichterraum auf eine ausreichend hohe Geschwindigkeit beschleunigt wird, um eine ordnungsgemäße Funktion der Mischvorrichtung zu gewährleisten.The mixing device according to the invention preferably comprises a first detection device for detecting the flow velocity of the liquid in the acceleration space and / or a second detection device for detection of the flow velocity of the suspension in the compressor space as well as a first control device for regulating the rotational speed of the rotor as a function of the detected flow speed (s). The detection of the flow velocity of the liquid in the acceleration space and the corresponding one Regulation of the rotor speed makes it possible to match the rotary motion of the solid particles in the solid feed space to the rotary motion of the liquid in the acceleration space. By measuring the flow velocity of the suspension in the compressor chamber and the corresponding regulation of the rotor speed, the flow velocity of the suspension in the compressor chamber can be monitored and regulated, so that it can be ensured that the suspension in the compressor chamber is accelerated to a sufficiently high speed to achieve a to ensure proper functioning of the mixing device.
Die Regeleinrichtung regelt die Drehgeschwindigkeit des Rotors vorzugsweise so, dass sie der Strömungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit im Beschleunigungsraum entspricht. Auf diese Weise können die Feststoffteilchen im Feststoff-Zufuhrraum in eine zur Drehbewegung der Flüssigkeit im Beschleunigungsraum synchrone Drehbewegung versetzt werden, so dass im Mischraum eine laminare Strömung entsteht. Darüber hinaus kann ein "Verspritzen" der Flüssigkeit beim Übergang vom Beschleunigungsraum in den Mischraum vermieden werden, so dass die Bildung von Ablagerungen oder Verkrustungen an den Wandungen der Mischvorrichtung durch schnell trocknende Flüssigkeiten verhindert wird. Das Aufbringen einer Trennbeschichtung, wie z.B. einer Teflonbeschichtung auf die Wandungen ist daher nicht mehr zwingend erforderlich.The control device preferably controls the speed of rotation of the rotor so that it corresponds to the flow rate of the liquid in the acceleration space. In this way, the solid particles in the solid feed space can be set into a rotational movement that is synchronous with the rotational movement of the liquid in the acceleration space, so that a laminar flow arises in the mixing space. In addition, "splashing" of the liquid during the transition from the acceleration space into the mixing space can be avoided, so that the formation of deposits or incrustations on the walls of the mixing device by fast-drying liquids is prevented. Applying a release coating, e.g. A Teflon coating on the walls is therefore no longer absolutely necessary.
An dem dritten Rotorabschnitt sind vorzugsweise stegförmige Fördereinrichtungen angeordnet. Der Einsatz derartiger Fördereinrichtungen ist insbesondere bei der Verarbeitung niedrigviskoser Suspensionen vorteilhaft, da sie zu eine Erhöhung des Anfahrwiderstands und damit zu einer erhöhten Beschleunigung und einer verbesserten Homogenität der Suspension im Verdichterraum führen. Vorzugsweise verlaufen die Fördereinrichtungen im Bereich des Verdichterraums in einem Winkel von 15° bis 45° zur Rotorachse. Zur Anpassung des Energieeintrags an die Viskosität der zu verarbeitenden Suspension sowie zur weiteren Verbesserung der Homogenität der Suspension im Verdichterraum können die Fördereinrichtungen jeweils mit Bohrungen versehen sein. Die Fördereinrichtungen können sich auch über die gesamte axiale Länge des Rotors erstrecken. Zur Verbesserung des Einzugsverhaltens der Trockenstoffe sind die Förderelemente dann im Bereich des Feststoff-Zufuhrraums vorzugsweise um einen Winkel von 15° bis 45° zur Rotorachse in Drehrichtung geneigt und weisen dort eine größere Höhe auf als im Verdichterraum. Dadurch kann, unabhängig davon, ob sich der zwischen dem Rotor und dem Gehäuse gebildete Ringspalt in Richtung des Auslassbereichs der Mischvorrichtung verjüngt, der Abstand zwischen den Fördereinrichtungen und einer inneren Gehäusewand konstant gehalten werden.Web-shaped conveying devices are preferably arranged on the third rotor section. The use of such conveyors is particularly advantageous when processing low-viscosity suspensions, since they lead to an increase in the starting resistance and thus to an increased acceleration and an improved homogeneity of the suspension in the compressor chamber. The conveyor devices preferably run in the area of the compressor chamber at an angle of 15 ° to 45 ° to the rotor axis. In order to adapt the energy input to the viscosity of the suspension to be processed and to further improve the homogeneity of the suspension in the compressor chamber, the conveying devices can each be provided with bores. The conveying devices can also extend over the entire axial length of the rotor. In order to improve the intake behavior of the dry substances, the conveying elements in the area of the solids supply space are then preferably inclined at an angle of 15 ° to 45 ° to the rotor axis in the direction of rotation and have a greater height there than in the compressor space. As a result, regardless of whether the annular gap formed between the rotor and the housing tapers in the direction of the outlet region of the mixing device, the Distance between the conveyor and an inner housing wall can be kept constant.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Mischvorrichtung ist der Rotor axial verschiebbar. Durch eine axiale Verschiebung des Rotors können der Querschnitt des Verdichtungsraums und somit die in die Suspension im Verdichterraum einbrachten Scherkräfte in Abhängigkeit der Viskosität der zu verarbeitenden Suspension variiert werden. Ferner kann durch die axiale Verschiebbarkeit des Rotors einer Beschädigung der Mischvorrichtung durch in den Feststoffen enthaltene Fremdkörper entgegengewirkt werden.In a preferred embodiment of the mixing device according to the invention, the rotor is axially displaceable. The cross-section of the compression chamber and thus the shear forces introduced into the suspension in the compressor chamber can be varied as a function of the viscosity of the suspension to be processed by an axial displacement of the rotor. Furthermore, the axial displaceability of the rotor can counteract damage to the mixing device by foreign bodies contained in the solids.
Die erfindungsgemäße Mischvorrichtung kann ferner eine dritte Erfassungseinrichtung zur Erfassung des im Feststoff-Zufuhrraum vorherrschenden Drucks und eine zweite Regeleinrichtung zum Regeln der Dosiergeschwindigkeit(en) der Feststoff- Zufuhreinrichtung und/oder der Flüssigkeits-Zuführeinrichtung umfassen. Eine derartige Anordnung dient der Überflutungssicherheit der Mischvorrichtung, da sie beispielsweise bei einem Druckanstieg im Feststoff-Zufuhrraum infolge einer Sättigung der Flüssigkeit mit dem zugeführten Feststoff eine entsprechende Anpassung der Dosiergeschwindigkeit(en) der Feststoff-Zufuhreinrichtung und/oder der Flüssig- keits-Zuführeinrichtung ermöglicht. Hieraus ergibt sich auch eine Unterbrechung der Feststoffzufuhr als Trockenlaufschutz.The mixing device according to the invention may further comprise a third detection device for detecting the pressure prevailing in the solids supply space and a second control device for regulating the metering speed (s) of the solids supply device and / or the liquid supply device. Such an arrangement serves to prevent flooding of the mixing device, since, for example, when the pressure in the solids supply space rises due to saturation of the liquid with the supplied solids, it enables the metering speed (s) of the solids supply device and / or the liquid supply device to be adapted accordingly , This also results in an interruption of the solids supply as protection against dry running.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist im Mischraum die Flüssigkeitsoberflächenströmung im wesentlichen gleich der spezifi- sehen Teilchenoberfläche der in den Mischraum eingebrachten Feststoffteilchen.According to a preferred development of the method according to the invention, the liquid surface flow in the mixing chamber is substantially equal to the specific particle surface of the solid particles introduced into the mixing chamber.
Vorzugsweise beträgt eine vertikale Fließgeschwindigkeit der Suspension im Mischraum mindestens 1-2 m/s, so dass ein Oberflächenaustausch von mindestens 1-2 m2/s erhalten wird.A vertical flow rate of the suspension in the mixing space is preferably at least 1-2 m / s, so that a surface exchange of at least 1-2 m 2 / s is obtained.
Verschiedene Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Mischvorrichtung werden im folgenden anhand der beigefügten schematischen Figuren näher erläutert. Es zeigt:Various embodiments of the mixing device according to the invention are explained in more detail below with reference to the attached schematic figures. It shows:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Mischvorrichtung; Fig. 2 einen Ausschnitt des in Fig. 1 gezeigten ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Mischvorrichtung;Figure 1 is a schematic representation of a first embodiment of the mixing device according to the invention. FIG. 2 shows a detail of the first exemplary embodiment of the mixing device according to the invention shown in FIG. 1;
Fig. 3 einen Ausschnitt eines zweiten Ausführungsbeispiels der erfindungsge- mäßen Mischvorrichtung;3 shows a detail of a second exemplary embodiment of the mixing device according to the invention;
Fig. 4 einen Ausschnitt eines dritten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Mischvorrichtung;4 shows a detail of a third exemplary embodiment of the mixing device according to the invention;
Fig. 5 einen Ausschitt eines vierten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Mischvorrichtung;5 shows a detail of a fourth exemplary embodiment of the mixing device according to the invention;
Fig. 6 einen Ausschitt eines fünften Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Mischvorrichtung;6 shows a detail of a fifth exemplary embodiment of the mixing device according to the invention;
Fig. 7 eine Querschnittsansicht des Rotors der in der Fig. 6 gezeigten Mischvorrichtung; undFig. 7 is a cross sectional view of the rotor of the mixing device shown in Fig. 6; and
Fig. 8 eine Draufsicht auf den in der Fig. 7 dargestellten Rotor.Fig. 8 is a plan view of the rotor shown in Fig. 7.
Die Fig. 1 zeigt eine allgemein mit 10 bezeichnete Vorrichtung zum Vermischen eines Feststoffs mit einer Flüssigkeit. Die Vorrichtung umfasst einen Vorlagebehälter 12 mit einer Feststoffschüttung 13, die über eine Impulsförderungseinrichtung 14 in einen Feststoff-Zufuhrraum 16 eingebracht wird.1 shows a device, generally designated 10, for mixing a solid with a liquid. The device comprises a storage container 12 with a solid bed 13 which is introduced into a solid feed space 16 via a pulse conveyor 14.
Die Impulsförderungseinrichtung 14 weist ein erstes Kugelventil 18 auf, das über einen Kettentrieb 20 mit einem zweiten Kugelventil 22 synchronisiert ist und von einem Antriebsmotor 24 angetrieben wird. Zwischen dem ersten und dem zweiten Kugelventil 18, 22 befindet sich eine Zwischenkammer 26. Wenn sich das erste Kugelventil 18 in seiner geöffneten Stellung befindet, wird die Zwischenkammer 26 mit der in dem Vorlagebehälter 12 enthaltenen Feststoffschüttung 13 beschickt, während das zweite Kugelventil 22 den Feststoff-Zufuhrraum 16 gegen die Umgebungsatmosphäre abdichtet. Anschließend wird, wie es in der Zeichnung dargestellt ist, das zweite Kugelventil 22 geöffnet, so dass die in der Zwischenkammer 26 befindliche Feststoffschüttung 13 in den Feststoff-Zufuhrraum 16 entleert wird. Das erste Kugelventil 18 befindet sich dann in seiner Schließstellung. Zur Regelung der Dosiergeschwindigkeit der Impulsförderungseinrichtung 14 ist eine Druckmesseinrichtung 28 zur Erfassung des Drucks im Feststoff-Zufuhrraum 16 sowie eine Regeleinrichtung 30 vorhanden, die die Leistung des Antriebsmotors 24 in Abhängigkeit des von der Druckmesseinrichtung 28 erfassten Drucks regelt. Bei einer Zunahme des Drucks im Feststoff-Zufuhrraum 16 regelt die Regeleinrichtung 30 die Leistung des Antriebsmotors 24 derart, dass die Dosiergeschwindigkeit der Impulsförderungseinrichtung 14 verringert wird. Darüber hinaus kann die Regeleinrichtung 30 über eine in der Figur nicht dargestellte Verbindungsleitung mit der Pumpe 38 verbunden werden und die Dosiergeschwindigkeit der in den Beschleunigungsraum 42 zugeführten Flüssigkeit 32 in Abhängigkeit des von der Druckmesseinrichtung 28 erfassten Drucks im Feststoff-Zufuhrraum 16 regeln.The pulse delivery device 14 has a first ball valve 18, which is synchronized via a chain drive 20 with a second ball valve 22 and is driven by a drive motor 24. Between the first and the second ball valve 18, 22 there is an intermediate chamber 26. When the first ball valve 18 is in its open position, the intermediate chamber 26 is charged with the solid bed 13 contained in the storage container 12, while the second ball valve 22 the solid -Supply space 16 seals against the ambient atmosphere. Then, as shown in the drawing, the second ball valve 22 is opened, so that the solid bed 13 located in the intermediate chamber 26 is emptied into the solids supply space 16. The first ball valve 18 is then in its closed position. To regulate the metering speed of the pulse delivery device 14, there is a pressure measuring device 28 for detecting the pressure in the solids supply space 16 and a regulating device 30 which regulates the output of the drive motor 24 as a function of the pressure detected by the pressure measuring device 28. If the pressure in the solids supply space 16 increases, the control device 30 controls the output of the drive motor 24 in such a way that the metering speed of the pulse delivery device 14 is reduced. In addition, the control device 30 can be connected to the pump 38 via a connecting line (not shown in the figure) and control the metering speed of the liquid 32 fed into the acceleration chamber 42 as a function of the pressure in the solids supply chamber 16 detected by the pressure measuring device 28.
Eine mit der Feststoffschüttung 13 zu vermischende Flüssigkeit 32 befindet sich in einem Behälter 34, in den über eine Dosierleitung 36 eine oder mehrere Flüssigkeits- komponenten eingeleitet werden. Abstromseitig von dem Behälter 34 ist in einerA liquid 32 to be mixed with the solid bed 13 is located in a container 34 into which one or more liquid components are introduced via a metering line 36. Downstream of the container 34 is in one
Zufuhrieitung 37 eine Pumpe 38 angeordnet, die die Flüssigkeit 32 von dem Behälter 34 unter Druck zu einer Einlassdüse 40 fördert.Supply line 37 a pump 38 is arranged, which conveys the liquid 32 from the container 34 to an inlet nozzle 40 under pressure.
Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, strömt die Flüssigkeit 32 aus der Einlassdüse 40 in einen Beschleunigungsraum 42. Die Einlassdüse 40 ist tangential zu einer Gehäusewandung 44 und damit tangential zur Strömungsrichtung der Flüssigkeit 32 im Beschleunigungsraum 42 angeordnet und in Strömungsrichtung geneigt. Der Beschleunigungsraum 42 weist einen kreisringförmigen Querschnitt auf und wird von der Gehäusewandung 44 sowie von einer axial verschiebbaren Trennwand 46 begrenzt, die den Beschleunigungsraum 42 von dem Feststoff-Zufuhrraum 16 trennt. An einer dem Beschleunigungsraum 42 zugewandten Fläche 48 der Trennwand 46 und einer dem Beschleunigungsraum 42 zugewandten Fläche 50 der Gehäusewandung 44 sind spiralförmig und in Strömungsrichtung geneigt verlaufende Ausnehmungen 52 vorhanden, die jeweils Strömungskanäle für die in eine Drehbewegung versetzte Flüssigkeit 32 bilden.As can be seen from FIG. 2, the liquid 32 flows from the inlet nozzle 40 into an acceleration chamber 42. The inlet nozzle 40 is arranged tangentially to a housing wall 44 and thus tangentially to the direction of flow of the liquid 32 in the acceleration chamber 42 and is inclined in the direction of flow. The acceleration space 42 has an annular cross section and is delimited by the housing wall 44 and by an axially displaceable partition wall 46 which separates the acceleration space 42 from the solids supply space 16. On a surface 48 of the partition wall 46 facing the acceleration space 42 and on a surface 50 of the housing wall 44 facing the acceleration space 42 there are recesses 52 which run in a spiral and inclined in the direction of flow and each form flow channels for the liquid 32 set into a rotational movement.
Ein entlang einer Rotorachse A verschiebbarer Rotor 54 weist einen ersten, einen zweiten und einen dritten Rotorabschnitt 56, 58, 60 auf, wobei der erste Rotorabschnitt 56 der Impulsförderungseinrichtung 14 zugewandt und im Feststoff- Zufuhrraum 16 angeordnet ist. Ferner ist der erste Rotorabschnitt 56 mit einem Vorbehandlungskopf 62 versehen. Der zweite Rotorabschnitt 58 ist ebenfalls im Feststoff-Zufuhrraum 16 angeordnet und weist mehrere sich senkrecht zur Rotorach- - Il ¬A rotor 54 which can be displaced along a rotor axis A has a first, a second and a third rotor section 56, 58, 60, the first rotor section 56 facing the pulse conveying device 14 and being arranged in the solids supply space 16. Furthermore, the first rotor section 56 is provided with a pretreatment head 62. The second rotor section 58 is likewise arranged in the solids supply space 16 and has a plurality of ones perpendicular to the rotor axis. - Il ¬
se A erstreckende Zerstäubungsmesser 64 auf. An dem kegelstumpfförmig ausgebildeten dritten Rotorabschnitt 60 sind eine Mehrzahl von Förderstegen 66 befestigt, die zum Teil mit Bohrungen 68 versehen sind. Wie in Fig. 1 dargestellt ist, wird der Rotor 54 von einem Rotorantriebsmotor 70 angetrieben. Die axiale Verschiebung des Rotors 54 wird mittels einer mit einem Kolben 72 verbundenen Hydraulikpumpe 74 realisiert.se A extending atomizing knife 64. A plurality of conveyor webs 66 are fastened to the third rotor section 60, which is in the shape of a truncated cone, some of which are provided with bores 68. As shown in FIG. 1, the rotor 54 is driven by a rotor drive motor 70. The axial displacement of the rotor 54 is realized by means of a hydraulic pump 74 connected to a piston 72.
Abstromseitig des Beschleunigungsraums 42 befinden sich ein Mischraum 76 sowie ein Verdichterraum 78. Der Verdichterraum 78 hat einen ringspaltförmigen Quer- schnitt und wird von einem kegelstumpfförmig ausgebildeten Abschnitt 80 der Gehäusewandung 44 und dem kegelstumpfförmig ausgebildeten dritten Rotorabschnitt 60 begrenzt.A mixing chamber 76 and a compressor chamber 78 are located on the downstream side of the acceleration chamber 42. The compressor chamber 78 has an annular-gap-shaped cross section and is delimited by a section 80 of the housing wall 44 in the shape of a truncated cone and the third rotor section 60 in the shape of a truncated cone.
Durch das Einleiten der druckbeaufschlagten Flüssigkeit 32 durch die tangential zur Gehäusewandung 44 angeordnete und in Strömungsrichtung geneigte Einlassdüse 40 wird die Flüssigkeit 32 im Beschleunigungsraum 42 in eine Drehbewegung versetzt und auf eine vorbestimmte Geschwindigkeit beschleunigt. Die von der Impulsförderungseinrichtung 14 zugeführten Feststoffe 13 werden im Feststoff- Zufuhrraum 16 von dem Rotor 54 ebenfalls in eine Drehbewegung versetzt, wobei in den Feststoffen 13 vorhandene Pulveragglomerate zuerst von dem Vorbehandlungskopf 62 grob zerkleinert und anschließend von den Zerstäubungsmessern 64 fein zerstäubt werden. Mittels einer in der Zeichnung nicht dargestellten Strömungs- geschwindigkeits-Messeinrichtung wird die Geschwindigkeit der Flüssigkeit 32 im Beschleunigungsraum 42 erfasst. Eine ebenfalls nicht dargestellte Regeleinrichtung regelt die Drehgeschwindigkeit des Rotors 54 derart, dass sie der Geschwindigkeit der Flüssigkeit 32 im Beschleunigungsraum 42 entspricht. Dadurch werden die Flüssigkeit 32 im Beschleunigungsraum 42 und die Feststoffe 13 im Feststoff- Zufuhrraum 16 in zueinander synchrone Drehbewegungen versetzt, so dass im Mischraum 76 eine laminare Strömung entsteht.By introducing the pressurized liquid 32 through the inlet nozzle 40 arranged tangentially to the housing wall 44 and inclined in the direction of flow, the liquid 32 is set into a rotary movement in the acceleration space 42 and accelerated to a predetermined speed. The solids 13 fed by the pulse conveying device 14 are also set in rotation by the rotor 54 in the solids supply space 16, powder agglomerates present in the solids 13 first being roughly comminuted by the pretreatment head 62 and then finely atomized by the atomizing knives 64. The velocity of the liquid 32 in the acceleration space 42 is detected by means of a flow velocity measuring device, not shown in the drawing. A control device, also not shown, controls the rotational speed of the rotor 54 in such a way that it corresponds to the speed of the liquid 32 in the acceleration space 42. As a result, the liquid 32 in the acceleration space 42 and the solids 13 in the solids supply space 16 are rotated synchronously with one another, so that a laminar flow occurs in the mixing space 76.
Aus dem Beschleunigungsraum 42 strömt die Flüssigkeit 32 mit einer gleichbleibenden Drehgeschwindigkeit in den Mischraum 76, wo sie mit den Feststoffteilchen 13 gemischt wird, wobei die Feststoffpartikel 13 in Form von feinzerstäubten Agglomera- ten, nicht jedoch als Primärteilchen vorliegen. Die Pulverteilchen 13 werden durch die infolge der Drehbewegung entstandenen Zentrifugalkräfte in Richtung der entlang der Gehäusewandung 44 strömenden Flüssigkeitsschicht transportiert. Durch den Oberflächenwiderstand der Gehäusewandung 44 entstehen Tiefenwirbel in der Flüssigkeitsschicht, durch die auch die direkt entlang der Gehäusewandung 44 strömenden Flüssigkeitsschichten in Richtung der dem Feststoff-Zufuhrraum 16 zugewandten Oberfläche der Flüssigkeitsströmung transportiert werden, wo sie zur Mischung mit den zugeführten Feststoffpartikeln 13 zur Verfügung stehen. Durch eine axiale Verschiebung der Trennwand 46 (sogenannte Auto-Schottverstellung) können die Fließstrecken der Flüssigkeit 32 im Beschleunigungsraum 42 bzw. der Suspension im Mischraum 76 in Abhängigkeit der Viskosität und des Fließverhaltens der Flüssigkeit 32 bzw. der Suspension variiert werden, um beispielsweise einem Strömungsabriss vorzubeugen.The liquid 32 flows from the acceleration space 42 at a constant rotational speed into the mixing space 76, where it is mixed with the solid particles 13, the solid particles 13 being in the form of finely atomized agglomerates, but not as primary particles. The powder particles 13 are transported in the direction of the liquid layer flowing along the housing wall 44 by the centrifugal forces resulting from the rotary movement. The surface resistance of the housing wall 44 creates deep vortices in the Liquid layer through which the liquid layers flowing directly along the housing wall 44 are also transported in the direction of the surface of the liquid flow facing the solids supply space 16, where they are available for mixing with the supplied solid particles 13. The flow distances of the liquid 32 in the acceleration space 42 or the suspension in the mixing space 76 can be varied depending on the viscosity and the flow behavior of the liquid 32 or the suspension, for example, a stall, by an axial displacement of the partition wall 46 (so-called auto-bulkhead adjustment) submissions.
Aus dem Mischraum 76 strömt die Feststoff/Flüssigkeits-Suspension in den Verdichterraum 78, wo sie mittels des kegelstumpfförmig ausgebildeten dritten Rotorabschnitts 60 beschleunigt wird. Durch die erhöhte Strömungsgeschwindigkeit der Suspension im Verdichterraum 78 entsteht in einem Eintrittsbereich 82 des Verdich- terraums 78 infolge des durch die Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit verminderten statischen Drucks eine Saugwirkung (Strahlpumpeneffekt), so dass die in den Kapillaren der feinen Pulveragglomerate 13 befindliche Luft angesaugt wird. Da die Impulsförderungseinrichtung 14 zudem den Feststoff-Zufuhrraum 16 gegen die Umgebungsatmosphäre abdichtet, entsteht im Feststoff-Zufuhrraum 16 ein Unter- druck, so dass die zugeführten Feststoffteilchen 13 bereits im Feststoff-Zufuhrraum 16 entlüftet werden. Dadurch wird die Benetzung der entlüfteten Pulverteilchen 13 mit der Flüssigkeit 32 im Mischraum 76 gefördert, so dass die Pulverpartikel 13 beim Einritt in den Verdichterraum 78 bereits weitestgehend mit der Flüssigkeit benetzt sind. Mittels einer in der Zeichnung nicht dargestellten Strömungsgeschwindigkeits- Messeinrichtung wird die Geschwindigkeit der Suspension im Verdichterraum 78 erfasst. Eine ebenfalls nicht dargestellte Regeleinrichtung regelt die Drehgeschwindigkeit des Rotors 54 so, dass sichergestellt wird, dass die Suspension im Verdichterraum 78 auf eine ausreichende hohe Geschwindigkeit beschleunigt wird, um eine ordnungsgemäße Funktion der Mischvorrichtung 10 zu gewährleisten und um durch Einstellen einer Relativgeschwindigkeit gleich Null ein Spritzen oder Sprühen zu verhindern.The solid / liquid suspension flows from the mixing space 76 into the compression space 78, where it is accelerated by means of the third rotor section 60, which is in the shape of a truncated cone. The increased flow velocity of the suspension in the compressor chamber 78 creates a suction effect (jet pump effect) in an inlet area 82 of the compressor chamber 78 due to the reduced static pressure due to the increase in the flow velocity, so that the air in the capillaries of the fine powder agglomerates 13 is sucked in. Since the pulse conveying device 14 also seals the solids supply space 16 from the ambient atmosphere, a negative pressure is created in the solids supply space 16, so that the supplied solid particles 13 are already vented in the solids supply space 16. As a result, the wetting of the deaerated powder particles 13 with the liquid 32 in the mixing chamber 76 is promoted, so that the powder particles 13 are already largely wetted with the liquid when entering the compressor chamber 78. The speed of the suspension in the compressor chamber 78 is recorded by means of a flow rate measuring device, not shown in the drawing. A control device, also not shown, controls the rotational speed of the rotor 54 in such a way that it is ensured that the suspension in the compressor chamber 78 is accelerated to a sufficiently high speed in order to ensure proper functioning of the mixing device 10 and in order to set a relative speed equal to zero spraying or to prevent spraying.
Durch den Unterdruck im Feststoff-Zufuhrraum 16 expandiert die in den Kapillaren der zugeführten Pulveragglomerate 13 befindliche Luft, so dass die Agglomerate 13 zumindest teilweise zerstört werden. Darüber hinaus transportiert die zum Eintrittsbereich 82 des Verdichterraums 78 strömende Luft die Puiverpartikel 13 in den Mischraum 76, wo sie infolge der Zentrifugalkräfte in die laminare Fließstrecke eintauchen.The air in the capillaries of the supplied powder agglomerates 13 expands due to the negative pressure in the solids supply space 16, so that the agglomerates 13 are at least partially destroyed. In addition, the air flowing to the inlet area 82 of the compressor chamber 78 transports the powder particles 13 into the Mixing room 76, where they are immersed in the laminar flow path due to the centrifugal forces.
Im Verdichterraum 78 liegt aufgrund der erhöhten Strömungsgeschwindigkeit der Suspension ein erhöhter dynamischer Druck vor. Infolge dessen wird die Flüssigkeit im Verdichterraum 78 unter Druck in die entlüfteten Kapillaren der Pulveragglomerate gepresst. Ferner werden im Verdichterraum 78 über den kegelstumpfförmigen Rotorabschnitt 60 Scherkräfte in die Suspension eingetragen, wodurch die Homogenität der Suspension erhöht wird. Durch die axiale Verschiebung des Rotors 54 können der Querschnitt des Verdichtungsraums 78 und somit die in die Suspension im Verdichterraum 78 einbrachten Scherkräfte in Abhängigkeit der Viskosität der zu verarbeitenden Suspension variiert werden.Due to the increased flow speed of the suspension, there is an increased dynamic pressure in the compressor chamber 78. As a result, the liquid in the compressor chamber 78 is pressed under pressure into the vented capillaries of the powder agglomerates. Furthermore, shear forces are introduced into the suspension in the compressor chamber 78 via the frustoconical rotor section 60, as a result of which the homogeneity of the suspension is increased. Due to the axial displacement of the rotor 54, the cross section of the compression space 78 and thus the shear forces introduced into the suspension in the compression space 78 can be varied depending on the viscosity of the suspension to be processed.
Wie der Fig. 1 zu entnehmen ist, strömt die Suspension aus dem Verdichterraum 78 in eine erste Auslassleitung 84. Um auch bei geringen Rohleitungswiderständen und niedrig viskosen Suspensionen den für die vollständige Benetzung der Pulverpartikel 13 erforderlichen Druck im Verdichterraum 78 zu erzeugen, ist in der ersten Auslassleitung 84 ein Druckregler 86 vorhanden. Aus der ersten Auslassleitung 84 kann die Suspension in eine zweite Auslassleitung 88 entleert werden, in der ein weiterer Druckregler 90 zur Aufrechterhaltung eines konstanten Drucks vorhanden ist. Es besteht jedoch auch die Möglichkeit die Suspension in den Behälter 34 zu leiten und von dort im Kreislauf in den Beschleunigungsraum 42 zurückzuführen.As can be seen in FIG. 1, the suspension flows from the compressor chamber 78 into a first outlet line 84. In order to generate the pressure in the compressor chamber 78 required for the complete wetting of the powder particles 13 even with low pipe line resistances and low-viscosity suspensions, the a pressure regulator 86 is present in the first outlet line 84. The suspension can be emptied from the first outlet line 84 into a second outlet line 88, in which there is a further pressure regulator 90 for maintaining a constant pressure. However, there is also the possibility of passing the suspension into the container 34 and returning it from there to the acceleration space 42 in the circuit.
In Fig. 3 ist ein Ausschnitt einer alternativen Ausführungsform der Mischvorrichtung 10 dargestellt, bei der Rotor 54 einen vierten Rotorabschnitt 92 aufweist. Der vierte Rotorabschnitt 92 besteht aus einem sich parallel zur Rotorachse A erstreckenden ersten Teilabschnitt 94 sowie einem sich in einem Winkel von ca. 60° zur Rotorachse A erstreckenden zweiten Teilabschnitt 96. In Abhängigkeit von der Stellung der axial verschiebbaren Trennwand 46 bildet der erste Teilabschnitt 94 eine den Mischraum 76 vollständig und den Beschleunigungsraum 42 zumindest teilweise begrenzende, drehbare äußere Wandung, mittels derer die Drehgeschwindigkeit der Flüssigkeit 32 im Beschleunigungsraum 42 und/oder der Suspension im Mischraum 76 aufrechterhalten werden kann. Um einen ungehinderten Durchtritt der Suspension aus dem Mischraum 76 in den Verdichterraum 78 zu ermöglichen, ist der zweite Teilabschnitt 96 mit einer Suspensionsdurchtrittsöffnung 98 versehen. Bei dem in Fig. 4 gezeigten weiteren Ausführungsbeispiel der Mischvorrichtung 10 sind die Trennwand 46 sowie eine parallel zur Gehäusewandung 44 angeordnete Wandung 100 mit einem sich senkrecht zur Rotorachse A erstreckenden fünften Rotorabschnitt 102 verbunden. Die Wandung 100 erstreckt sich entlang des Be- schleunigungsraums 42 und sowie entlang eines wesentlichen Abschnitts des Mischraums 76. Im Gegensatz zu den in den Fig. 1 bis 3 gezeigten Ausführungsbeispielen ist bei der in Fig. 4 dargestellten Mischvorrichtung 10 eine axiale Verschiebung der Trennwand 46 nicht möglich. Für den ungehinderten Durchtritt der Feststoffpartikel 13 ist der fünfte Rotorabschnitt 102 mit einer Feststoffdurchtrittsöffnung 104 verse- hen, während die Wandung 100 eine Flüssigkeitseinlassöffnung 106 für den ungehinderten Einlass der Flüssigkeit 32 in den Beschleunigungsraum 42 aufweist. Durch die drehbare Anordnung der Wandung 100 und der Trennwand 46 kann die Flüssigkeit 32 im Beschleunigungsraum 42 besonders effektiv beschleunigt und die Drehgeschwindigkeit der Suspension im Mischraum 76 aufrechterhalten werden, so dass die Mischvorrichtung 10 insbesondere für die Verarbeitung hochviskoser oder strukturviskoser Flüssigkeiten und Suspensionen geeignet ist.FIG. 3 shows a section of an alternative embodiment of the mixing device 10, in which the rotor 54 has a fourth rotor section 92. The fourth rotor section 92 comprises a first section 94 extending parallel to the rotor axis A and a second section 96 extending at an angle of approximately 60 ° to the rotor axis A. Depending on the position of the axially displaceable partition 46, the first section 94 forms a rotatable outer wall which completely delimits the mixing space 76 and the acceleration space 42, by means of which the rotational speed of the liquid 32 in the acceleration space 42 and / or the suspension in the mixing space 76 can be maintained. In order to allow unhindered passage of the suspension from the mixing space 76 into the compressor space 78, the second section 96 is provided with a suspension passage opening 98. In the further exemplary embodiment of the mixing device 10 shown in FIG. 4, the partition wall 46 and a wall 100 arranged parallel to the housing wall 44 are connected to a fifth rotor section 102 extending perpendicular to the rotor axis A. The wall 100 extends along the acceleration space 42 and along an essential section of the mixing space 76. In contrast to the exemplary embodiments shown in FIGS. 1 to 3, in the mixing device 10 shown in FIG. 4 there is an axial displacement of the partition wall 46 not possible. The fifth rotor section 102 is provided with a solid passage opening 104 for the unhindered passage of the solid particles 13, while the wall 100 has a liquid inlet opening 106 for the unimpeded inlet of the liquid 32 into the acceleration space 42. Due to the rotatable arrangement of the wall 100 and the partition 46, the liquid 32 in the acceleration space 42 can be accelerated particularly effectively and the rotational speed of the suspension in the mixing space 76 can be maintained, so that the mixing device 10 is particularly suitable for processing highly viscous or structurally viscous liquids and suspensions.
Das in Fig. 5 gezeigte Ausführungsbeispiel der Mischvorrichtung 10 weist einen drehbaren Abschnitt 108 der Gehäusewandung 44 auf, der sich jeweils über Teilbe- reiche des Beschleunigungsraums 42 sowie des Mischraums 46 erstreckt. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel ist eine axiale Verschiebung der Trennwand 46 nicht möglich. Der Antrieb des drehbaren Abschnitt 108 der Gehäusewandung 44 kann mit dem Rotorantrieb 70 gekoppelt sein. Es ist jedoch auch möglich einen von dem Rotorantrieb 70 getrennten Antrieb für den drehbaren Abschnitt 108 der Gehäuse- wandung 44 vorzusehen.The exemplary embodiment of the mixing device 10 shown in FIG. 5 has a rotatable section 108 of the housing wall 44, which extends in each case over partial regions of the acceleration space 42 and of the mixing space 46. In this embodiment, too, an axial displacement of the partition 46 is not possible. The drive of the rotatable section 108 of the housing wall 44 can be coupled to the rotor drive 70. However, it is also possible to provide a drive for the rotatable section 108 of the housing wall 44 which is separate from the rotor drive 70.
Das in Fig. 6 gezeigte Ausführungsbeispiel der Mischvorrichtung 10 weist einen Feststoff-Zufuhrraum 16 und einen Füllschacht 110 mit einer trichterförmigen Einlassöffnung auf. Der Füllschacht 110 sitzt in einem Deckel 112 eines Gehäuses 114 der Mischvorrichtung 10 und ist mit diesem verschraubt. In einem Boden 116 des Gehäuses 114 ist ein radial angeordneter Materialauslass 118 vorgesehen, über den das im Verdichterraum 78 erzeugte Mischgut ausfließt.The exemplary embodiment of the mixing device 10 shown in FIG. 6 has a solids feed chamber 16 and a filling shaft 110 with a funnel-shaped inlet opening. The filling shaft 110 sits in a cover 112 of a housing 114 of the mixing device 10 and is screwed to it. A radially arranged material outlet 118 is provided in a bottom 116 of the housing 114, through which the mixed material produced in the compressor chamber 78 flows out.
Der Rotor 54 der Mischvorrichtung 10 unterscheidet sich von den in Fig. 1 bis 5 gezeigten Rotoren darin, dass er keinen mit einem Vorbehandlungskopf versehenen ersten Rotorabschnitt und keinen mit Zerstäubungsmessern ausgestatteten zweiten Rotorabschnitt umfasst. Statt dessen ist der Rotor 54 kegelstumpfförmig ausgebildet, so dass der ringspaltförmige Verdichterraum 78 von einer Innenwand 120 des Deckels 112 und einer kegelstumpfförmigen Oberfläche eines mittleren Teilbereichs 122 des Rotors 54 begrenzt ist. Die Innenwand 120 des Deckels 112 und die kegel- stumpfförmige Oberfläche des Rotors 54 verlaufen in dem Teilbereich 122 unter einem Winkel von 5°, so dass sich der den Verdichterraum 78 bildende Ringspalt vom Eintrittbereich 82 des Verdichterraums in Richtung des Materialauslasses 118 verjüngt. Dabei bleibt der Abstand der Fördereinrichtungen 66, die im Bereich des Verdichterraums 78 als Stege ausgeführt sind, gegenüber der Innenwand 120 des Deckels 112 konstant. In einem Auslassbereich 128 weist der Rotor 54 den größten Durchmesser auf. Die im Auslassbereich 128 des Rotors 54 angeordneten Abschnitte der Fördereinrichtungen 66 erzeugen somit eine im Verhältnis zum Mischraum 76 höhere Zentrifugalströmung und unterstützen eine rückstandsfreie Austragung.The rotor 54 of the mixing device 10 differs from the rotors shown in FIGS. 1 to 5 in that it does not comprise a first rotor section provided with a pretreatment head and no second rotor section equipped with atomizing knives. Instead, the rotor 54 is frustoconical, so that the annular-gap-shaped compressor chamber 78 is delimited by an inner wall 120 of the cover 112 and a frustoconical surface of a central partial region 122 of the rotor 54. The inner wall 120 of the cover 112 and the frustoconical surface of the rotor 54 extend in the partial region 122 at an angle of 5 °, so that the annular gap forming the compressor chamber 78 tapers from the inlet region 82 of the compressor chamber in the direction of the material outlet 118. The distance between the conveying devices 66, which are designed as webs in the area of the compressor chamber 78, remains constant with respect to the inner wall 120 of the cover 112. The rotor 54 has the largest diameter in an outlet area 128. The sections of the conveying devices 66 arranged in the outlet area 128 of the rotor 54 thus generate a centrifugal flow that is higher in relation to the mixing space 76 and support a residue-free discharge.
Mit seinem oberen Teilbereich 124 ragt der Rotor 54 in den Feststoff-Zufuhrraum 16 bis in das untere Ende des Füllschachts 110. Hier erstrecken sich die Förderstege 66 bis dicht an eine Wandung 136 des Füllschachts 110. Wenn der über eine Welle 126 mit einem Antrieb verbundene Rotor 54 rotiert, verhindern die in Richtung der Rotorachse A zum Materialausiass 118 fördernden Förderstege 66 das Eindringen von Flüssigkeit in den Innenraum des Füllschachts 110. Zur Verbesserung der Einzugs- Wirkung sind die Förderstege 66 an dem dem Feststoff-Zufuhrraum 16 zugewandten Ende des Rotors 54 um etwa 45° in Drehrichtung geneigt.With its upper portion 124, the rotor 54 projects into the solids supply space 16 into the lower end of the filling shaft 110. Here, the conveyor webs 66 extend up to a wall 136 of the filling shaft 110. When the shaft 126 is connected to a drive Rotor 54 rotates, the conveying webs 66 conveying in the direction of the rotor axis A to the material outlet 118 prevent liquid from penetrating into the interior of the filling shaft 110. To improve the pull-in effect, the conveying webs 66 are at the end of the rotor 54 facing the solids supply chamber 16 inclined by about 45 ° in the direction of rotation.
Ähnlich wie bei den in den Fig. 1 bis 5 gezeigten Ausführungsformen erfolgt die Flüssigkeitszufuhr durch Einlassdüsen 40, die in einem Aufsatz 134 des Deckels 112 angebracht sind. Die Einlassdüsen 40 liegen einem dem Verdichterraum 78 zugewandten Ende der Wandung 136 des Füllschachts 110 gegenüber. Durch die tangentiale und in Strömungsrichtung geneigte Anordnung der Einlassdüsen 40 strömt die Flüssigkeit entlang der Wandung 136 des Füllschachts 110 entlang einer Spirallinie in Richtung des Mischraums 76. Die Flüssigkeitszufuhr kann über eine oder mehrere um den Aufsatz 134 verteilte Einlassdüsen 40 erfolgen, wobei, falls erforderlich, auch verschiedene flüssige Zusätze eingebracht werden können.Similar to the embodiments shown in FIGS. 1 to 5, the liquid is supplied through inlet nozzles 40, which are attached in an attachment 134 of the cover 112. The inlet nozzles 40 lie opposite an end of the wall 136 of the filling shaft 110 facing the compressor chamber 78. Due to the tangential and inclined flow direction of the inlet nozzles 40, the liquid flows along the wall 136 of the filling shaft 110 along a spiral line in the direction of the mixing space 76. The liquid can be supplied via one or more inlet nozzles 40 distributed around the attachment 134, if necessary , various liquid additives can also be introduced.
Zur Reduzierung der erzeugten Prozesswärme, die sich auf das Mischgut übertragen würde, sind im Deckel 112 und im Boden 116 Kühlkammern 130, 132 angeordnet. Das durch diese Kammern 130, 132 strömende Kühlmittel sorgt während des unter erheblichem Druck stattfindenden Dispergiervorgangs im Verdichterraum 78 und dem Auslassbereich 128 für eine Abkühlung des Mischguts. Die in den Fig. 7 und 8 gezeigte Darstellung des in der Mischvorrichtung gemäß der Fig. 6 eingesetzten Rotors 54 verdeutlicht die Anordnung der stegförmigen Fördereinrichtungen 66. Bei der hier gezeigten Ausführungsform des Rotors 54 sind im Abstand von 45° acht Förderstege 66 über die Oberfläche des Rotors 54 verteilt. Die Neigung der Förderstege 66 gegenüber der Rotorachse A ist in einzelnen Wirkungsbereichen des Rotors 54 unterschiedlich. Im Bereich des Rotors 54 mit dem kleinsten Querschnitt sind die Förderstege 66 um 45° in Drehrichtung geneigt und besitzen ihre größte Höhe. Im Mischraum 76, in dem die Flüssigkeit mit dem Trockengut vermischt wird, erstrecken sich die Förderstege 66 entlang der Rotorachse A. ImTo reduce the process heat generated, which would be transferred to the mix, cooling chambers 130, 132 are arranged in the cover 112 and in the bottom 116. The coolant flowing through these chambers 130, 132 provides for cooling of the mixed material during the dispersing process taking place under considerable pressure in the compressor chamber 78 and the outlet area 128. The illustration shown in FIGS. 7 and 8 of the rotor 54 used in the mixing device according to FIG. 6 illustrates the arrangement of the web-shaped conveying devices 66. In the embodiment of the rotor 54 shown here, eight conveying webs 66 are at a distance of 45 ° above the surface of the rotor 54 distributed. The inclination of the conveying webs 66 with respect to the rotor axis A differs in the individual effective areas of the rotor 54. In the area of the rotor 54 with the smallest cross section, the conveyor webs 66 are inclined by 45 ° in the direction of rotation and have their greatest height. In the mixing space 76, in which the liquid is mixed with the dry material, the conveyor webs 66 extend along the rotor axis A. Im
Verdichterraum 78 selbst sind die Förderstege 66 um 30° zur Rotorachse geneigt. Im Auslassbereich 128 des Rotors 54 verlaufen die Förderstege 66 achsparallel zur Rotorachse A entlang des gesamten äußeren halbkreisförmigen Querschnitts des Rotors 54. The compressor webs 78 themselves are inclined at 30 ° to the rotor axis. In the outlet area 128 of the rotor 54, the conveyor webs 66 run axially parallel to the rotor axis A along the entire outer semicircular cross section of the rotor 54.

Claims

Patentansprüche claims
1. Vorrichtung (10) zum Vermischen eines pulverförmigen oder körnigen Feststoffs (13) mit einer Flüssigkeit (32), mit: - mindestens einer Feststoff-Zufuhreiririchtung (14),1. Device (10) for mixing a powdery or granular solid (13) with a liquid (32), with: - at least one solid feed device (14),
- mindestens einer Flüssigkeits-Zufuhreinrichtung (37, 38, 40),- at least one liquid supply device (37, 38, 40),
- einem Beschleunigungsraum (42), in dem die zugeführte Flüssigkeit (32) in eine Drehbewegung versetzt und auf eine vorbestimmte Geschwindigkeit beschleunigt wird, - einem Feststoff-Zufuhrraum (16), in dem die zugeführten Feststoffteilchen (13) in eine Drehbewegung versetzt werden,- an acceleration chamber (42), in which the supplied liquid (32) is rotated and accelerated to a predetermined speed, - a solids supply chamber (16), in which the supplied solid particles (13) are rotated,
- einem Mischraum (76) zum Vermischen der Feststoffteilchen (13) mit der Flüssigkeit (32) zu einer Suspension unter Aufrechterhaltung der zuvor erzeugten Drehbewegung und - einem Verdichterraum (78), in dem die sich drehende Suspension derart beschleunigt wird, dass in einem Eintrittsbereich (82) des Verdichterraums (78) eine Saugwirkung entsteht, die die zugeführte Feststoffschüttung (13) zumindest im wesentlichen entlüftet.- A mixing chamber (76) for mixing the solid particles (13) with the liquid (32) to form a suspension while maintaining the previously generated rotary movement and - A compressor chamber (78) in which the rotating suspension is accelerated in such a way that in an entry area (82) of the compressor chamber (78) creates a suction effect which at least substantially ventilates the solid bed (13) supplied.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Feststoff-Zufuhreinrichtung (14) eine Impulsförderungseinrichtung zum Zuführen des Feststoffs (13) und Abdichten des Feststoff- Zufuhrraums (16) von der Umgebungsatmosphäre umfasst.2. Device according to claim 1, characterized in that the solid feed device (14) comprises a pulse conveyor for feeding the solid (13) and sealing the solid feed space (16) from the ambient atmosphere.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeits-Zufuhreinrichtung (37, 38, 40) mindestens eine Einlassdüse (40), die tangential zur Strömungsrichtung der Flüssigkeit (32) im Beschleunigungsraum (42) angeordnet und in Strömungsrichtung geneigt ist, sowie eine Vorrichtung (38) zum unter Druck setzen der zuzuführenden Flüssigkeit (32) umfasst.3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that the liquid supply device (37, 38, 40) at least one inlet nozzle (40) which is arranged tangentially to the direction of flow of the liquid (32) in the acceleration chamber (42) and inclined in the direction of flow and comprises a device (38) for pressurizing the liquid (32) to be supplied.
4. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Beschleunigungsraum (42) einen im wesentlichen kreisringförmigen Querschnitt aufweist und durch eine Trennwand (46) von dem Feststoff-Zufuhrraum (16) getrennt ist. 4. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the acceleration space (42) has a substantially circular cross-section and is separated by a partition (46) from the solids supply space (16).
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass an einer dem Beschleunigungsraum (42) zugewandten Fläche (48) der Trennwand (46) und/oder einer dem Beschleunigungsraum (42) zugewandten Fläche (50) einer den Beschleunigungsraum (42) zumindest teilweise begrenzenden äußeren Wandung (44; 92; 100) spiralförmig verlaufende und in Strömungsrichtung geneigte Strömungskanäle (52) ausgebildet sind.5. The device according to claim 4, characterized in that on an acceleration space (42) facing surface (48) of the partition (46) and / or an acceleration space (42) facing surface (50) of the acceleration space (42) at least partially delimiting outer wall (44; 92; 100) spirally extending and inclined in the flow direction flow channels (52) are formed.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennwand (46) und/oder die den Beschleunigungsraum (42) zumindest teilweise begrenzende äußere Wandung (92; 100; 108) und/oder eine den Mischraum (76) zumindest teilweise begrenzende äußere Wandung (92; 100; 108) drehbar sind.6. The device according to claim 4 or 5, characterized in that the partition (46) and / or the acceleration space (42) at least partially delimiting outer wall (92; 100; 108) and / or the mixing space (76) at least partially delimiting outer wall (92; 100; 108) are rotatable.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennwand (46) axial verschiebbar ist.7. Device according to one of claims 4 to 6, characterized in that the partition (46) is axially displaceable.
8. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Rotor (54) mit einem ersten, einem zweiten und einem dritten Rotorabschnitt (56, 58, 60) vorhanden ist, wobei der erste Rotorabschnitt (56) ein der Feststoff-Zufuhreinrichtung (14) zugewandter, im Feststoff- Zufuhrraum (16) angeordneter und mit einem Vorbehandlungskopf (62) versehener Abschnitt des Rotors (54) ist.8. Device according to one of the preceding claims, characterized in that a rotor (54) having a first, a second and a third rotor section (56, 58, 60) is present, the first rotor section (56) being one of the solids supply device (14) facing section of the rotor (54) arranged in the solids supply space (16) and provided with a pretreatment head (62).
9. Vorrichtung nach den Ansprüchen 6 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass die drehbare Trennwand (46) und/oder die den Beschleunigungsraum (42) zumindest teilweise begrenzende äußere Wandung (92; 100) und/oder die den Mischraum zumindest teilweise begrenzende äußere Wandung (92; 100) mit dem Rotor (54) verbunden ist/sind.9. Device according to claims 6 and 8, characterized in that the rotatable partition (46) and / or the acceleration space (42) at least partially delimiting outer wall (92; 100) and / or the mixing space at least partially delimiting outer wall (92; 100) is / are connected to the rotor (54).
10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass sich der zweite Rotorabschnitt (58) zumindest teilweise in den Feststoff-Zufuhrraum (16) erstreckt und mit Zerstäubungsmessern (64) versehen ist. 10. The device according to claim 8 or 9, characterized in that the second rotor section (58) extends at least partially into the solids supply space (16) and is provided with atomizing knives (64).
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdichterraum (78) einen ringspaltförmigen Querschnitt aufweist und von einem kegelstumpfförmig ausgebildeten Abschnitt (80) einer äußeren Wandung (44) und dem zumindest im Bereich des Verdichterraums (78) kegelstumpfförmig ausgebildeten dritten Rotorabschnitt (60) begrenzt wird.11. The device according to one of claims 8 to 10, characterized in that the compressor chamber (78) has an annular gap-shaped cross-section and of a frustoconical section (80) of an outer wall (44) and the frustoconical at least in the region of the compressor chamber (78) trained third rotor section (60) is limited.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine erste Erfassungseinrichtung zur Erfassung der Strömungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit (32) im Beschleunigungsraum (42) und/oder eine zweite Erfassungseinrichtung zur Erfassung der Strömungsgeschwindigkeit der Suspension im Verdichterraum (78) und eine erste Regeleinrichtung zum Regeln der Drehgeschwindigkeit des Rotors (54) in Abhängigkeit der erfassten Strömungsgeschwindigkeit(en) umfasst.12. Device according to one of claims 8 to 11, characterized in that it has a first detection device for detecting the flow rate of the liquid (32) in the acceleration space (42) and / or a second detection device for detecting the flow rate of the suspension in the compressor space (78) and a first regulating device for regulating the rotational speed of the rotor (54) as a function of the detected flow speed (s).
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Regeleinrichtung die Drehgeschwindigkeit des Rotors (54) so regelt, dass sie der Strömungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit (32) im Beschleunigungsraum (42) entspricht.13. The apparatus according to claim 12, characterized in that the first control device controls the rotational speed of the rotor (54) so that it corresponds to the flow rate of the liquid (32) in the acceleration space (42).
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass an dem dritten Rotorabschnitt (60) stegförmige, mit Bohrungen (68) versehene Fördereinrichtungen (66) angeordnet sind.14. Device according to one of claims 8 to 13, characterized in that web-shaped, with bores (68) provided conveyor devices (66) are arranged on the third rotor section (60).
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (54) axial verschiebbar ist.15. Device according to one of claims 8 to 14, characterized in that the rotor (54) is axially displaceable.
16. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine dritte Erfassungseinrichtung (28) zur Erfas- sung des im Feststoff-Zufuhrraum (16) vorhersehenden Drucks und eine zweite Regeleinrichtung (30) zum Regeln der Dosiergeschwindigkeit(en) der Feststoff- Zufuhr-einrichtung (14) und/oder der Flüssigkeits-Zufuhreinrichtung (37, 38, 40) umfasst.16. Device according to one of the preceding claims, characterized in that it has a third detection device (28) for detecting the pressure in the solid feed space (16) and a second control device (30) for controlling the metering speed (s) of the solid - Feed device (14) and / or the liquid feed device (37, 38, 40) comprises.
17. Verfahren zum Vermischen eines pulverförmigen oder körnigen Feststoffs (13) mit einer Flüssigkeit (32) mit den Schritten: - Zuführen des Feststoffs (13), - Zuführen der Flüssigkeit (32),17. A method for mixing a powdery or granular solid (13) with a liquid (32), comprising the steps of: feeding the solid (13), - supplying the liquid (32),
- Erzeugen einer Drehbewegung der zugeführten Flüssigkeit (32) und Beschleunigen der Flüssigkeit (32) auf eine vorbestimmte Geschwindigkeit in einem Beschleunigungsraum (42), - Erzeugen einer Drehbewegung der zugeführten Feststoffteilchen (13) in einem Feststoff-Zufuhrraum (16),- Generating a rotational movement of the supplied liquid (32) and accelerating the liquid (32) to a predetermined speed in an acceleration space (42), - Generating a rotational movement of the supplied solid particles (13) in a solids supply space (16),
- Vermischen der Feststoffteilchen (13) mit der Flüssigkeit (32) zu einer Suspension unter Aufrechterhaltung der zuvor erzeugten Drehbewegung in einem Mischraum (76) und - Beschleunigen der sich drehenden Suspension in einem Verdichterraum (78) derart, dass in einem Eintrittsbereich (82) des Verdichterraum (78) eine Saugwirkung entsteht, die die zugeführte Feststoffschüttung (13) zumindest im wesentlichen entlüftet.- Mixing the solid particles (13) with the liquid (32) to form a suspension while maintaining the previously generated rotary movement in a mixing chamber (76) and - Accelerating the rotating suspension in a compressor chamber (78) in such a way that in an inlet area (82) of the compressor chamber (78) creates a suction effect which at least substantially ventilates the solid bed (13) supplied.
18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass im Mischraum (76) die Flüssigkeitsoberflächenströmung im wesentlichen gleich der spezifischen Teilchenoberfläche der in den Mischraum (76) eingebrachten Feststoffteilchen (13) ist.18. The method according to claim 17, characterized in that in the mixing space (76) the liquid surface flow is substantially equal to the specific particle surface of the solid particles (13) introduced into the mixing space (76).
19. Verfahren nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass im Mischraum (76) eine vertikale Fließgeschwindigkeit der Suspension mindestens 1-2 m/s beträgt. 19. The method according to claim 17 or 18, characterized in that in the mixing space (76) a vertical flow rate of the suspension is at least 1-2 m / s.
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