EP3093068A1 - Mischeinrichtung und mischverfahren - Google Patents

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Publication number
EP3093068A1
EP3093068A1 EP16168364.4A EP16168364A EP3093068A1 EP 3093068 A1 EP3093068 A1 EP 3093068A1 EP 16168364 A EP16168364 A EP 16168364A EP 3093068 A1 EP3093068 A1 EP 3093068A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
mixing
lance
stirrer
compressed gas
mixing device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP16168364.4A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Angelo Scordialo
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Verinver
Original Assignee
Verinver
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Verinver filed Critical Verinver
Publication of EP3093068A1 publication Critical patent/EP3093068A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F23/00—Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
    • B01F23/20—Mixing gases with liquids
    • B01F23/23—Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids
    • B01F23/231—Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids by bubbling
    • B01F23/23105—Arrangement or manipulation of the gas bubbling devices
    • B01F23/2312—Diffusers
    • B01F23/23121—Diffusers having injection means, e.g. nozzles with circumferential outlet
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F33/00—Other mixers; Mixing plants; Combinations of mixers
    • B01F33/40—Mixers using gas or liquid agitation, e.g. with air supply tubes
    • B01F33/402—Mixers using gas or liquid agitation, e.g. with air supply tubes comprising supplementary stirring elements
    • B01F33/4021—Mixers using gas or liquid agitation, e.g. with air supply tubes comprising supplementary stirring elements the gas being introduced through the shaft of the stirring element
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F35/00—Accessories for mixers; Auxiliary operations or auxiliary devices; Parts or details of general application
    • B01F35/30—Driving arrangements; Transmissions; Couplings; Brakes
    • B01F35/32—Driving arrangements
    • B01F35/32005—Type of drive
    • B01F35/3203—Gas driven

Definitions

  • the invention relates to a mixing device, in particular for homogenizing and / or mixing of liquids or dispersions, with a stirrer, which is designed to be movable in the mixing material held in a mixing container. It further relates to a mixing lance, in particular for use in the mixing device, and to a method for homogenizing and / or mixing liquids or dispersions.
  • the homogenization and mixing of liquids and dispersions in containers with more than 10 liters of content is usually carried out mechanically by moving a stirrer or a mixer lance through the liquid to be mixed or homogenized.
  • the drive of the stirrer or mixer is usually electric, although alternatively stirrers driven by compressed air may be provided.
  • a mixing device equipped with such an agitator is usually provided with a stirrer motor driven by electric current or by compressed air, which drives a stirrer shaft rigidly connected to it. At this the actual stirrer, for example in the form of stirring blades or the like, arranged.
  • the stirring intensity can be adapted to the respective liquid and / or the geometry of the respective container and and with regard to the respective processing process and the properties of the material to be processed be optimized.
  • process-specific predetermined parameters such as throughput rates, production quantities, viscosity of the material and the like
  • drive torques are applied to the stirrer shaft, so that a correspondingly strong and resilient attachment, anchoring and assembly of said components on the container or its outer housing is required.
  • the designs and the weight as well as the dynamics of the stirrer in use may require a fixed installation of the stirrer either above, below or also laterally of the stirrer container.
  • a mixing device for mixing or homogenizing a liquid can also be designed for a gas-based mixing concept.
  • a working gas for example air
  • the gas or the compressed air is introduced through a rigid conduit into the liquid.
  • the gas inlet into the liquid takes place by a regulated amount of gas via a circular plate at the end of the line.
  • the control of the amount of gas and the number of pulses via a valve control, the process management is particularly geared to the formation of the largest possible gas bubble, which should cause a particularly effective mixing of the liquid.
  • the gas supply into the liquid can also be provided via a mobile, manually operated compressed air lance.
  • a mobile, manually operated compressed air lance Especially with containers with unfavorable geometry, for example, with respect to the relation between container height and container diameter, but this lance must be manually moved by the operator in the liquid back and forth to ensure a good mixing.
  • Such a manually operated compressed air lance can also be provided with a plurality of outlet openings for the compressed air, for example for the formation of four outlets, and / or with associated bottom plates, in order to equalize the introduction of the compressed air into the liquid and thus at least somewhat reduce the need for manual guidance of the lance during the mixing process.
  • Such designs are relatively bulky and thus cumbersome to use, can only be used in open containers and are expensive to clean the lance.
  • the invention has for its object to provide a mixing device of the type mentioned above, with the homogenization and / or mixing of liquids or dispersions in a particularly simple and resource-saving manner, in particular with particularly low operating costs, is possible. Furthermore, a mixing lance particularly suitable for use in the mixing device and a particularly simple and resource-saving process for homogenizing and / or mixing of liquids or dispersions should be specified.
  • the stirrer is provided with a number of compressed gas channels, which are each connected on the input side via a compressed gas line to a compressed gas source, and each open into a positioned near the surface of the stirrer discharge port.
  • the invention is based on the consideration that a particularly simple and reliable mixing of the mixed material can be achieved by the principle of recourse to the mechanical mixing batch of the intended stirrer in a particularly effective manner, namely by means of pressure pulses of a compressed gas used as drive gas is driven.
  • outlet openings for the compressed gas are provided in a suitably selected surface area of the stirrer, from which the compressed gas can exit and thus drive the stirrer over the recoil.
  • a particularly effective, recoil-based drive of the stirrer can be achieved by the compressed gas is advantageously promoted suitable in view of a particularly high momentum transfer to the mix to the outlet openings.
  • the compressed gas source for example, via a suitable control, for a pulsed if necessary, so in particular temporally not constant, pressurization of the compressed gas channels executed.
  • the pressurized gas provided as drive gas is advantageously selected and composed with regard to its chemical properties, in particular based on possible interactions with the mix.
  • a comparatively inert, inexpensive compressed gas is advantageously provided, in particular air, nitrogen, methane, carbon dioxide or a mixture of a number of these components.
  • stirrer in principle, a suitably modified, but otherwise conventional stirrer, for example in the form of a propeller stirrer, a Wellenblattrlochers or the like, may be provided.
  • the stirrer is designed as a mixing lance which is suitably movable in the mix.
  • a particularly high flexibility and versatility of the stirrer, in particular with regard to the adaptation to the conditions of the mixed material, to the level in the mixing container and the like, can be achieved by the mixing lance has a telescopically variable in its length lance shank.
  • the stirrer In its movement through the mix, the stirrer, in particular the mixing lance, is preferably guided in the manner of a rotary movement.
  • the stirrer is preferably arranged on a support rotatably mounted in a lid flange arranged on the mixing container.
  • this support may be designed in the manner of a conventional stirrer shaft carrying the actual stirrer, for example in the form of a propeller or a number of shaft blades.
  • the stirring shaft is preferably also provided with integrated compressed gas channels, via which the compressed gas side connection of the compressed gas channels of the stirrer can be carried out with the preferably arranged outside of the mixing container compressed gas source.
  • the rotatable bearing for the carrier is advantageously carried out in the manner of a so-called ratchet or ratchet, so that depends on a selectable default only a right or a left turn of the wearer in his camp is possible.
  • the stirrer in particular in its design as a mixing lance, is designed essentially for a drive by means of pulsed compressed gas.
  • the carrier can also be driven by an electric motor.
  • an electric motor for this purpose, for example, be a suitable electric motor coupled to the carrier.
  • a mixing lance designed specifically for the intended operating mode and considered to be inventive in its own right is particularly advantageously used.
  • This has particularly preferably a lance shank, in which a number of compressed gas channels is guided, the ends open in each case in a positioned near the surface of the lance shaft outflow opening.
  • the stated object is achieved by moving a stirrer in the mixing stock held in a mixing container, wherein for driving the stirrer in the mix pressure gas is used, which is arranged over a number of arranged in the stirrer pressure gas channels to arranged in its surface area outlet openings is guided and exits there pulse.
  • a pneumatic drive of the stirrer in particular the mixing lance
  • the stirrer can be moved by means of the preferably puslartig supplied compressed gas, wherein the compressed gas passes after its outflow from the Auseriesöfnungen in the mix and rises in this in the form of gas bubbles or the like.
  • a further mixing effect can be achieved via the rising gas bubbles, so that the homogenization or thorough mixing of the mixed material can take place with a particularly high degree of efficiency.
  • the mixer lance is pulsed in a circular manner by the exiting compressed gas in motion, so that at the same time the exiting compressed gas flows through the liquid and mixed.
  • the mixing device 1 is intended for homogenizing and / or mixing a mixed material 2, in particular of liquids or dispersions. It comprises a mixing container 4, in which the mix 2 is kept, the mix 2 fills the mixing container 4 to the fill level defined by the surface level 6.
  • the mixing container 4 is connected in a manner not shown, per se conventional manner with supply and discharge lines through which the mix 2 can be filled into the mixing container 4 or removed from this.
  • the mixing device 1 is designed for thorough mixing of the mixed material 2 on a substantially mechanical basis.
  • the mixing device 1 comprises a mechanical agitator 10, which in turn is formed by a carrier 12 and the actual stirrer 14 arranged at its free end.
  • the stirrer 10 could be designed with a stirrer shaft in the conventional sense as a carrier 12 and a stirring blade or Rchanporpeller as a stirrer 14;
  • the stirrer 14 is designed as a mixing lance 20 in an L-shaped configuration, in which the lance shank 22 serves as a carrier 12 on which a transverse lance 24 for forming the actual stirrer 14 is arranged on the end in the manner of a transverse jib.
  • the mixing lance 20 is for a particularly high flexibility with regard to the adaptation possibilities of the stirrer 14 to process-related or operational conditions, such as filling quantities, the level of the mixture 2 in the mixing container 4, other geometry parameters and the like.
  • the mixing lance 20 is designed in the manner of a double telescope, wherein on the one hand the lance shank 22 is telescopically variable in length, and on the other hand, the cross lance 24 is telescopically variable in length.
  • the mixing lance 20 and thus the carrier 12 for the stirrer 14 is rotatably mounted in an associated pivot bearing 28 in a lid flange 26 mounted on the mixing container 4.
  • the lance shank 22 provided as the carrier 12 for the actual stirrer 14 can be set in rotation via this, so that the transverse lance 24, in its function as a stirrer 14, is moved through the mix 2.
  • the rotatable mounting may also be provided during the mounting of the transverse lance 24 at the end region of the lance shaft 22, so that the transverse lance 24 carries out the rotation about the lance shank 22 held rigidly in this case.
  • the mixing device 1 is designed for homogenizing and / or mixing the mixed material 2 in a particularly simple and resource-saving manner, in particular with regard to the intended drive for the stirrer 14 or the transverse lance 24.
  • This drive is in the first place in the manner of a pulse generator. or recoil drive executed.
  • the stirrer 14 and the cross lance 24, as the partial enlargement in FIG. 2 can be removed, provided with a number of integrated compressed gas channels 30, each of which open into a positioned near the surface of the stirrer 14 discharge port 32 for supplied compressed gas.
  • the pressurized gas leaving the outflow openings 32 transfers its momentum to the mixing material 2 surrounding the stirrer 14 and thus drives the stirrer 14.
  • the compressed gas channels 30 are each connected on the input side to an integrated in this area also in the cross lance 24 and the stirrer compressed gas line 34.
  • the compressed gas line 34 is passed through the lance shaft 22 and through the pivot bearing 28 and sits down, as shown in the schematic representation in FIG. 1 is removable, outside of the mixing container 4 away.
  • On the input side is the with Alternatively or additionally, other suitable components, for example stationary or moblie compressors, compressed gas ring lines or the like, may be provided as the compressed gas source.
  • the mixing device 1 comprises a control unit 40 which generates control signals for the control valve 36 and outputs them to the latter via a signal line 42. By suitable control of the control valve 36 while the pulsed impingement is ensured.
  • a gas considered to be particularly suitable with regard to the mix is provided in the compressed gas source 38, in particular air, nitrogen, methane, carbon dioxide or a mixture of a number of the aforementioned gases.
  • the mixing device comprises a switchable electric motor 44 which is also controlled by the control unit 40 via a signal line 46 and mechanically coupled via a drive shaft 48 only schematically illustrated with the lance shank 22.
  • the electric motor 44 may also be provided a gas-powered or otherwise powered motor.
  • the rotary bearing 38 is also designed in the manner of a ratchet or ratchet, so that depending on a selectable default only a right or a left turn of the carrier 12 and the lance shaft 22 permits.
  • the connection according to the invention consists in particular in the non-rigid connection of the compressed air supply to the mixing lance 20.
  • the connection preferably consists of an optionally left and right rotatable connection coupling in the region of the rotary bearing 38.
  • the geometry of the mixing lance 20 is preferably carried out so that the compressed air pulse is the thorough mixing allows the liquid or the mix 2 and at the same time by a motion pulse, the mixing lance 20 is set in motion.
  • the movement path of the mixing lance 20 is controlled by a mounted on the connection coupling in the region of the pivot bearing 38 via a ratchet lever.
  • the deflection lever can be adjusted so that the mixing lance 20 follows a left or right turn.
  • closed stirred containers with small openings for example Intermediate Bulk Cotainers (IBC)
  • IBC Intermediate Bulk Cotainers
  • IBCs consist for example of a cuboid plastic container in the dimensions of 1200 times 1000 by 1150 mm (length / width / height) with 1000 liters net capacity and a lid opening of only 150 mm.
  • the mixing lance 20 is essentially responsible only for the transport of compressed air. The rotational movement of the mixing lance 20 in this case has no large share of the mixing. The mixing is carried out rather by the pulse-like outlet of the compressed air.
  • the mobility of the mixing lance 20 ensures that the entire contents of the container or the entire base of the container is painted over and mixed. Dead zones in the corners of the container, which are common in a rigid design of the compressed air lance, are avoided.
  • the mixing lance 20 can alternatively or additionally integrated by a suitable fastening device in the lid of the IBC's and thus locked against uncontrolled movements.
  • the described design of the mixing lance 20 allows a manual, quick, easy and carefree installation on the agitator without auxiliary equipment such as cargo crane etc. One person is sufficient. After finishing mixed work can the mixing lance 20 just as easily removed from the liquid and cleaned by simply wiping.
  • the IBC Dissolve, homogenize and mix a 10% sugar solution in the IBC.
  • the IBC has a lid opening of 150 mm.
  • the container is filled with water to 900 liters.
  • a rigid compressed air lance is immersed in the liquid and the mixer air adjusted so that bubble of air after bubble rises impulsively (1 pulse / 2 seconds) up and mixed. Gradually, 100 kg of sugar are added. Due to the rigid design, the mixer lance must be manually moved back and forth until the sugar is dissolved. The new procedure should avoid this manual work.
  • the new version of the mixer lance moves impulsively to the right and the escaping mixer air gradually sweeps over the entire tank bottom.
  • the ratchet control is designed so that once the deflection lever is overcome for each compressed air pulse.
  • the mixer lance rotates twice on its own axis per minute. By changing the number of pulses or number of ratchet members, this rotational speed can also be increased or slowed down.
  • the lance is simply separated from the compressed gas supply by means of the compressed gas coupling and the mixer lance is removed manually from the mixer container without mechanical assistance and cleaned by wiping.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Mixers Of The Rotary Stirring Type (AREA)
  • Accessories For Mixers (AREA)

Abstract

Eine Mischeinrichtung (1), insbesondere zum Homogenisieren und/oder Durchmischen von Flüssigkeiten oder Dispersionen, mit einem Rührer (14), der in dem in einem Mischbehälter (4) vorgehaltenen Mischgut (2) bewegbar ausgeführt ist, soll das Homogenisieren und/oder Mischen von Flüssigkeiten oder Dispersionen auf besonders einfache und ressourcenschonende Weise, insbesondere mit besonders gering gehaltenem Bedienaufwand, ermöglichen. Dazu ist erfindungsgemäß der Rührer (14) mit einer Anzahl von Druckgas-Kanälen (30) versehen, die jeweils eingangsseitig über eine Druckgasleitung (34) mit einer Druckgasquelle (38) verbunden sind, und die jeweils in eine in Oberflächennähe des Rührers (14) positionierte Ausströmöffnung (32) münden.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Mischeinrichtung, insbesondere zum Homogenisieren und/oder Mischen von Flüssigkeiten oder Dispersionen, mit einem Rührer, der in dem in einem Mischbehälter vorgehaltenen Mischgut bewegbar ausgeführt ist. Sie bezieht sich weiter auf eine Mischlanze, insbesondere zur Verwendung in der Mischeinrichtung, und auf ein Verfahren zum Homogenisieren und/oder Mischen von Flüssigkeiten oder Dispersionen.
  • Die Homogenisierung und das Mischen von Flüssigkeiten und Dispersionen in Behältern mit mehr als 10 Liter Inhalt erfolgt üblicherweise mechanisch, indem ein Rührer oder eine Mischerlanze durch die zu mischende oder zu homogenisierende Flüssigkeit hindurch bewegt wird. Der Antrieb des Rührers oder Mischers ist dabei in der Regel elektrisch, wobei alternativ auch durch Druckluft angetriebene Rührer vorgesehen sein können. Eine mit einem derartigen Rührwerk ausgerüstete Mischeinrichtung ist somit üblicherweise mit einem mit elektrischem Strom oder durch Druckluft angetriebenen Rührwerksmotor versehen, der eine starr mit ihm verbundene Rührwelle antreibt. An dieser sind die eigentlichen Rührer, beispielsweise in Form von Rührblättern oder dergleichen, angeordnet.
  • Durch die Ausführung der Rührblätter, beispielsweise als Propellerrührer, Balkenrührer, Wellenrührblatt, Doppelwellenrührer oder dergleichen, kann die Rührintensität an die jeweilige Flüssigkeit und/oder an die Geometrie des jeweiligen Behälters angepasst und und im Hinblick auf den jeweiligen Bearbeitungsprozess und die Eigenschaften des zu verarbeitenden Materials optimiert werden. Gerade bei industriellen Anwendungen mit prozessspezifisch vorgegebenen Parametern, wie beispielsweise Durchsatzraten, Produktionsmengen, Viskosität des Materials und dergleichen sind dabei gegebenfalls vergleichsweise große Antriebs-Drehmomente auf die Rührwelle aufzubringen, so dass eine entsprechend feste und belastbare Anbringung, Verankerung und Montage der genannten Komponenten am Behälter oder dessen Außengehäuse erforderlich ist. Insbesondere können die Ausführungen und das Gewicht sowie die Dynamik des Rührers beim Einsatz eine feste Installation der Rührers entweder oberhalb, unterhalb oder auch seitlich des Rührwerksbehälters erfordern.
  • Alternativ zu derartigen, auf mechanisch angetriebenen Rührwerken basierenden Konzepten kann eine Mischeinrichtung zum Durchmischen oder Homogenisieren einer Flüssigkeit auch für ein gasbasiertes Mischkonzept ausgelegt sein. Dabei wird ein Arbeitsgas, beispielsweise Luft, im Bodenbereich des Mischbehälters in diesen eingeleitet, so dass es anschließend durch die im Behälter vorgehaltene Flüssigkeit hindurch zu deren Oberfläche hin aufsteigt. Die Gasblasen bewirken dabei während ihres Aufstiegs durch die Flüssigkeit die Durchmischung. Ein derartiges Konzept ist beispielsweise aus der US 4,595,296 bekannt. Bei der dort beschriebenen gasangetriebenen Homogenisierung und Mischung einer Flüssigkeit wird das Gas oder die Druckluft durch eine starre Leitung in die Flüssigkeit eingeleitet. Der Gaseintritt in die Flüssigkeit erfolgt dabei durch eine geregelte Gasmenge über eine kreisförmige Platte am Ende der Leitung. Die Regelung der Gasmenge und die Anzahl der Impulse erfolgt über eine Ventilsteuerung, wobei die Prozessführung insbesondere auf die Bildung einer möglichst großen Gasblase ausgerichtet ist, die eine besonders wirksame Durchmischung der Flüssigkeit bewirken soll.
  • In einer alternativen Ausführung eines derartigen gasbasierten Mischkonzepts, die insbesondere für vergleichsweise kleinere Behälter bis beispieslweise etwa 4 m3 Inhalt geeignet ist, kann die Gaszuführung in die Flüssigkeit auch über eine mobile, manuell betätigte Druckluftlanze vorgesehen sein. Gerade bei Behältern mit ungünstiger Geometrie, beispielsweise bezüglich der Relation zwischen Behälterhöhe und Behälterdurchmesser, muss diese Lanze jedoch vom Bediener manuell in der Flüssigkeit hin und her bewegt werden, um ein gutes Durchmischen zu gewährleisten.
  • Eine derartige manuell betätigte Druckluftlanze kann auch mit mehreren Austrittsöffnungen für die Druckluft, beispielsweise zur Bildung von vier Auslässen, und/oder mit zugeordneten Bodenplatten, ausgeführt sein, um die Einbringung der Druckluft in die Flüssigkeit zu vergleichmäßigen und damit das Erfordernis der manuellen Führung der Lanze während des Mischprozesses zumindest etwas zu verringern. Derartige Ausführungen sind jedoch vergleichsweise sperrig und damit umständlich bedienbar, können nur bei offenen Behältern zum Einsatz kommen und sind aufwendig bei der Reinigung der Lanze.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Mischeinrichtung der oben genannten Art anzugeben, mit der das Homogenisieren und/oder Mischen von Flüssigkeiten oder Dispersionen auf besonders einfache und ressourcenschonende Weise, insbesondere mit besonders gering gehaltenem Bedienaufwand, ermöglicht ist. Des weiteren sollen eine zur Verwendung in der Mischeinrichtung besonders geeignete Mischlanze sowie ein besonders einfaches und ressourcenschonendes Verfahren zum Homogenisieren und/oder Mischen von Flüssigkeiten oder Dispersionen angegeben werden.
  • Bezüglich der Mischeinrichtung wird diese Aufgabe erfindungsgemäß gelöst, indem der Rührer mit einer Anzahl von Druckgas-Kanälen versehen ist, die jeweils eingangsseitig über eine Druckgasleitung mit einer Druckgasquelle verbunden sind, und die jeweils in eine in Oberflächennähe des Rührers positionierte Ausströmöffnung münden.
  • Die Erfindung geht von der Überlegung aus, dass eine besonders einfache und zuverlässige Durchmischung des Mischguts erreichbar ist, indem unter grundsätzlichen Rückgriff auf den mechanischen Mischansatz der dafür vorgesehene Rührer auf besonders wirkungsvolle Weise, nämlich mittels Druckpulsen eines als Antriebsgas verwendeten Druckgases, angetrieben wird. Dazu sind in einem geeeignet gewählten Oberflächenbereich des Rührers Austrittsöffnungen für das Druckgas vorgesehen, aus denen das Druckgas austreten und den Rührer somit über den Rückstoß antreiben kann. Eine besonders effiziente Durchmischung des Mischguts ist dabei insbesondere dadurch ermöglicht, dass das aus den Austrittsöffnungen austretende, als Antriebsgas vorgesehene Druckgas in das Mischgut einströmt und anschließend in diesem in Form von Gasblasen oder Gasbläschen aufsteigt. Zusätzlich zu dem vom im Mischgut bewegten Rührer erzeugten Duchmischungseffekt entsteht somit durch die aufsteigenden Gasblasen noch ein weiterer Mischeffekt, so dass eine kombinierte Nutzung der mechanisch basierten Durchmischung einerseits und der gasbasierten Durchmischung andererseits ermöglicht ist.
  • Ein besonders wirkungsvoller, rückstoßbasierter Antrieb des Rührers ist erreichbar, indem das Druckgas vorteilhafterweise geeignet im Hinblick auf einen besonders hohen Impulsübertrag auf das Mischgut zu den Austrittsöffnungen gefördert wird. Dazu ist in vorteilhafter Ausgestaltung die Druckgasquelle, beispielsweise über eine geeignete Ansteuerung, für eine bedarfsweise gepulste, also insbesondere zeitlich nicht konstante, Beaufschlagung der Druckgas-Kanäle mit Druckgas ausgeführt.
  • Das als Antriebsgas vorgesehene Druckgas ist vorteilhafterweise geeignet im Hinblick auf seine chemischen Eigenschaften, insbesondere bezogen auf mögliche Wechselwirkungen mit dem Mischgut, ausgewählt und zusammengesetzt. Insbesondere ist vorteilhafterweise ein vergleichsweise inertes, kostengünstiges Druckgas vorgesehen, insbesondere Luft, Stickstoff, Methan, Kohlendioxid oder eine Mischung aus einer Anzahl dieser Komponenten.
  • Als Rührer kann grundsätzlich ein geeignet modifizierter, ansonsten aber herkömmlicher Rührer, beispielsweise in Gestalt eines Propellerrührers, eines Wellenblattrührers oder dergleichen, vorgesehen sein. Vorteilhafterweise, gerade im Hinblick auf die in den Rüher integrierten Druckgas-Kanäle, ist der Rührer aber als Mischlanze ausgeführt, die geeignet im Mischgut bewegbar ist. Eine besonders hohe Flexibilität und Vielseitigkeit des Rühreres, insbesondere hinsichtlich der Apassung an die Gegebenheiten des Mischguts, an den Füllstand im Mischbehälter und dergleichen, ist dabei erreichbar, indem die Mischlanze einen teleskopartig in seiner Länge veränderbaren Lanzenschaft aufweist.
  • Eine noch weiter verbesserte Flexibilität bei der Anpassung des Systems an Füllstände im Behälter oder sonstige Geometrie-Erfordernisse ist erreichbar, indem in alternativer oder zusätzlicher vorteilhafter Weiterbildung am freien Ende des Lanzenschafts der Mischlanze eine teleskopartig in ihrer Länge veränderbare Querlanze angeordnet ist. Damit entsteht eine besonders flexible Gesamtauslegung der Mischlanze, wobei diese insbesondere L-förmig mit Teleskopauszug in vertikaler und horizontaler Ausrichtung ausgeführt sein kann, so dass sie auf die Geometrie des Rührbehälters abgestimmt, insbesondere bedarfsweise sowohl in Längs- als auch in Querrichtung verlängert oder verkürzt werden kann.
  • Bei seiner Bewegung durch das Mischgut wird der Rührer, inbesondere die Mischlanze, bevorzugt in der Art einer Drehbewegung geführt. Dazu ist der Rührer bevorzugt an einem drehbar in einem am Mischbehälter angeordneten Deckelflansch gelagerten Träger angeordnet. Dieser Träger kann, abhängig von der Ausführung des Rührers und dessen räumlicher Gestalt, in der Art einer herkömmlichen Rührwelle ausgeführt sein, die den eigentlichen Rührer, beispielsweise in Form eines Propellers oder einer Anzahl von Wellenblättern, trägt. Bei einer derartigen Ausführung ist die Rührwelle bevorzugt ebenfalls mit integrierten Druckgas-Kanälen versehen, über die der druckgasseitige Anschluss der Druckgas-Kanäle des Rührers mit der bevorzugt außerhalb des Mischbehälters angeordneten Druckgasquelle erfolgen kann.
  • Um dabei eine gerichtete Bewegung, insbesondere kreisförmige Bewegung, des Rührers im Mischgut auf besonders einfache und kostengünstige Weise zu unterstützen, ist das drehbare Lager für den Träger dabei vorteilhafterweise in der Art einer so genannten Ratsche oder Knarre ausgeführt, so dass abhängig von einer wählbaren Voreinstellung ausschließlich eine Rechts- oder eine Linksdrehung des Trägers in seinem Lager möglich ist.
  • Der Rührer, insbesondere in seiner Ausführung als Mischlanze, ist im Wesentlichen für einen Antrieb mittels gepulstem Druckgas ausgeführt. Um aber bedarfsweise und insbesondere im Hinblick auf möglicherweise variierende Materialeigenschaften des Mischguts, beispielsweise Viskositäten, Granularität oder dergleichen, auf besonders einfache Weise Veränderungen am Antrieb hinsichtlich Leistung, Drehmoment und dergleichen, vornehmen zu können, ist vorteilhafterweise der Träger auch noch elektromotorisch antreibbar. Hierzu kann beispielsweise ein geeigneter Elektromotor mit dem Träger gekoppelt sein.
  • Besonders vorteilhaft wird in der Mischeinrichtung eine gezielt für die vorgesehene Betriebsweise ausgelegte, als eigenständig erfinderisch angesehene Mischlanze verwendet. Diese weist besonders bevorzugt einen Lanzenschaft auf, in dem eine Anzahl von Druckgas-Kanälen geführt ist, die endseitig jeweils in einer in Oberflächennähe des Lanzenschafts positionierten Ausströmöffnung münden.
  • Bezüglich des Verfahrens wird die genannte Aufgabe gelöst, indem ein Rührer in dem in einem Mischbehälter vorgehaltenen Mischgut bewegt wird, wobei zum Antrieb des Rührers im Mischgut Druckgas verwendet wird, das über eine Anzahl von im Rührer angeordnete Druckgas-Kanäle zu in seinem Oberflächenbereich angeordneten Austrittsöffnungen geführt wird und dort pulsweise austritt.
  • Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass durch die Integration von Druckgas-Kanälen in den Rührer ein pneumatischer Antrieb des Rührers, insbesondere der Mischlanze, ermöglicht wird. Ggf. noch unterstützt von einem motorischen Zusatzantrieb, kann somit der Rührer mittels des vorzugsweise puslartig zugeführten Druckgases bewegt werden, wobei das Druckgas nach seinem Ausströmen aus den Austrittsöfnungen in das Mischgut gelangt und in diesem in Form von Gasblasen oder dergleichen aufsteigt. Damit ist über die aufsteigenden Gasblasen noch ein weiterer Mischeffekt erreichbar, so dass die Homogenisierung oder Durchmischung des Mischguts mit besonders hohem Wirkungsgrad erfolgen kann. Mit anderen Worten ist es dadurch möglich, dass die Mischerlanze impulsartig durch das austretende Druckgas kreisförmig in Bewegung gesetzt wird, so dass gleichzeitig das austretende Druckgas die Flüssigkeit durchströmt und durchmischt.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:
    • FIG. 1
    eine Mischeinrichtung, und
    FIG. 2
    ausschnittsweise den Endbereich einer Mischlanze der Mischeinrichtung gem. FIG. 1 im Längsschnitt.
  • Gleiche Teile sind in beiden Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen.
  • Die Mischeinrichtung 1 gemäß FIG. 1 ist zum Homogenisieren und/oder Durchmischen eines Mischguts 2, insbesondere von Flüssigkeiten oder Dispersionen, vorgesehen. Sie umfasst einen Mischbehälter 4, in dem das Mischgut 2 vorgehalten wird, wobei das Mischgut 2 den Mischbehälter 4 bis zur durch den Oberflächenpegel 6 definierten Füllhöhe ausfüllt. Der Mischbehälter 4 ist in nicht näher dargestellter, an sich üblicher Weise mit Zu- und Abführleitungen verbunden, über die das Mischgut 2 in den Mischbehälter 4 eingefüllt oder aus diesem entnommen werden kann.
  • Die Mischeinrichtung 1 ist zur Durchmischung des Mischguts 2 auf im Wesentlichen mechanischer Basis ausgelegt. Dazu umfasst die Mischeinrichtung 1 ein mechanisches Rührwerk 10, das seinerseits von einem Träger 12 und dem an dessen freiem Ende angeordneten eigentlichen Rührer 14 gebildet ist. Das Rührwerk 10 könnte dabei mit einer Rührwelle im herkömmlichen Sinne als Träger 12 und einem Rührblatt oder Rührporpeller als Rührer 14 ausgeführt sein; im Ausführungsbeispiel ist der Rührer 14 jedoch als Mischlanze 20 in L-förmiger Ausgestaltung ausgeführt, bei der der Lanzenschaft 22 als Träger 12 dient, an dem endseitig in der Art eines Querauslegers eine Querlanze 24 zur Bildung des eigentlichen Rührers 14 angeordnet ist.
  • Die Mischlanze 20 ist für eine besonders hohe Flexibilität hinsichtlich der Anpassungsmöglichkeiten des Rührers 14 an prozessbedingte oder betriebliche Gegebenheiten, wie beispielsweise Füllmengen, der Füllstand des Mischguts 2 im Mischbehälter 4, sonstige Geometrieparameter und dergleichen. Zu diesem Zweck ist die Mischlanze 20 in der Art eines zweifachen Teleskops ausgeführt, wobei einerseits der Lanzenschaft 22 in seiner Länge teleskopartig veränderbar ist, und wobei andererseits auch die Querlanze 24 in ihrer Länge teleskopartig veränderbar ist. Durch diese Bauart, bei der die Mischlanze 20 durch den Teleskopauszug in vertikaler und auch in horizontaler Ausrichtung auf die Geometrie des jeweiligen Michbehälters 4 abgestimmt, also insbesondere verlängert oder verkürzt, werden kann, ist auch ein Einsatz in Kombination mit verschiedenen Mischbehältern oder dergleichen möglich.
  • Die Mischlanze 20 und somit der Träger 12 für den Rührer 14 ist in einem auf den Mischbehälter 4 aufgebrachten Deckelflansch 26 drehbar in einem zugeordneten Drehlager 28 gelagert. Über dieses kann der als Träger 12 für den eigentlichen Rührer 14 vorgesehene Lanzenschaft 22 in Rotation versetzt werden, so dass die Querlanze 24 in ihrer Funktion als Rührer 14 durch das Mischgut 2 bewegt wird. Alternativ oder zusätzlich kann die drehbare Lagerung auch bei der Lagerung der Querlanze 24 am Endbereich des Lanzenschafts 22 vorgesehen sein, so dass die Querlanze 24 die Rotation um den in diesem Fall starr gehaltenen Lanzenschaft 22 herum ausführt.
  • Die Mischeinrichtung 1 ist für das Homogenisieren und/oder Mischen des Mischguts 2 auf besonders einfache und ressourcenschonende Weise ausgelegt, insbesondere hinsichtlich des vorgesehenen Antriebs für den Rührer 14 bzw. die Querlanze 24. Diesen Antrieb ist nämlich in erster Linie in der Art eines Impuls- oder Rückstoßantriebs ausgeführt. Dazu ist der Rührer 14 bzw. die Querlanze 24, wie dies der ausschnittsweisen Vergrößerung in FIG. 2 entnehmbar ist, mit einer Anzahl von integrierten Druckgas-Kanälen 30 versehen, die jeweils in eine in Oberflächennähe des Rührers 14 positionierte Ausströmöffnung 32 für zugeführtes Druckgas münden. Das aus den Ausströmöffnungen 32 austretende Druckgas überträgt seinen Impuls an das den Rührer 14 umgebende Mischgut 2 und treibt den Rührer 14 somit an.
  • Wie der vergrößerten Darstellung in FIG. 2 entnehmbar ist, sind die Druckgas-Kanäle 30 jeweils eingangsseitig an eine in diesem Bereich ebenfalls in die Querlanze 24 bzw. den Rührer integrierte Druckgasleitung 34 angeschlossen. Die Druckgasleitung 34 ist durch den Lanzenschaft 22 und durch das Drehlager 28 hindurchgeführt und setzt sich, wie dies der schematischen Darstellung in FIG. 1 entnehmbar ist, außerhalb des Mischbehälters 4 fort. Eingangsseitig ist die mit einem Stellventil 36 absperrbare und bedarfsweise auch drosselbare Druckgasleitung 34 an eine Druckgasquelle 38, im Ausführungsbeispiel eine Druckgasflasche, angeschlossen.Alternativ oder zusätzlich können als Druckgasquelle acuh andere geeignete Komponenten, beispielsweise stationäre oder moblie Kompressoren, Druckgasringleitungen oder dergleichen, vorgesehen sein.
  • Zum Antrieb des Rührers 14 über das Druckgas ist eine gepulste Beaufschlagung der Druckgas-Kanäle 30 vorgesehen, so dass ein besonders wirkungsvoller Impulsübertrag beim Austritt des Druckgases aus den Ausströmöffnungen 32 erreicht werden kann. Dazu umfasst die Mischeinrichtung 1 eine Steuereinheit 40, die Steruerungssignale für das Stellventil 36 erzeugt und an diese über eine Signalleitung 42 ausgibt. Durch geeignete Ansteuerung des Stellventils 36 wird dabei die gepulste Beaufschlagung sichergestellt.
  • Als Druckgas ist in der Druckgasquelle 38 ein im Hinblick auf das Mischgut als besonders geeignet angesehenes Gas, insbesondere Luft, Stickstoff, Methan, Kohlendioxid oder eine Mischung aus einer Anzahl der vorgenannten Gase vorgesehen.
  • Zur bedarfsweisen Unterstützung des vorgesehenen, druckgas-basierten Antriebs des Rührers 14 umfasst die Mischeinrichtung einen zuschaltbaren Elektromotor 44, der über eine Signalleitung 46 ebenfalls von der Steuereinheit 40 angesteuert wird und über eine lediglich schematisch dargestellte Antriebswelle 48 mit dem Lanzenschaft 22 mechanisch gekoppelt ist. Alternativ oder zusätzlich zu dem Elektromotor 44 kann auch ein druckgasbetriebener oder ein anderweitig angetriebener Motor vorgesehen sein.
  • Zur Unterstützung des Druckgas-basierten Antriebs ist im Ausführungsbeispiel das Drehlager 38 zudem in der Art einer Ratsche oder Knarre ausgeführt, so dass es abhängig von einer wählbaren Voreinstellung ausschließlich eine Rechts- oder eine Linksdrehung des Trägers 12 bzw. des Lanzenschafts 22 zulässt.
  • Die erfindungsgemäße Lösung besteht insbesondere in der nicht starren Verbindung der Druckluftzufuhr zur Mischlanze 20. Die Verbindung besteht bevorzugt aus einer wahlweise nach links und rechts drehbaren Anschlusskupplung im Bereich des Drehlagers 38. Die Geometrie der Mischlanze 20 wird bevorzugt so ausgeführt, dass der Druckluftimpuls die Durchmischung der Flüssigkeit oder des Mischguts 2 erlaubt und gleichzeitig durch einen Bewegungsimpuls die Mischlanze 20 in Bewegung gesetzt wird. Die Bewegungsstrecke der Mischlanze 20 wird durch einen an der Anschlusskupplung im Bereich des Drehlagers 38 befestigten Ablenkhebel über eine Ratsche geregelt. Der Ablenkhebel kann so eingestellt werden, dass die Mischlanze 20 einer Links- oder Rechtsdrehung folgt. Besonders bei geschlossenen Rührbehältern mit kleinen Öffnungen, zum Beispiel Intermediate Bulk Cotainern (IBC), kann mit einer derartig ausgeführten Mischlanze 20 der gesamte Behälterinhalt homogenisiert und gemischt werden, ohne dass die Mischlanze 20 elektromotorisch oder manuell versetzt werden muss.
  • Diese IBC's bestehen zum Beispiel aus einem quaderförmigen Kunststoffbehälter in den Abmessungen 1200 mal 1000 mal 1150 mm (Länge/Breite/Höhe) mit 1000 Liter Nutzinhalt und einer Deckelöffnung von nur 150 mm. Die Mischlanze 20 ist dabei im Wesentlichen nur für den Transport der Druckluft zuständig. Die Drehbewegung der Mischlanze 20 hat in diesem Fall keinen großen Anteil an der Durchmischung. Die Durchmischung erfolgt vielmehr durch den pulsartigen Austritt der Druckluft. Durch die Mobilität der Mischlanze 20 wird gewährleistet, dass der gesamte Behälterinhalt bzw. die gesamte Grundfläche des Behälters überstrichen und durchmischt wird. Tote Zonen in den Ecken des Behälters, die bei einer starren Ausführung der Druckluftlanze üblich sind, werden vermieden.
  • Die Mischlanze 20 kann alternaiv oder ergänzend auch durch eine geeignete Befestigungsvorrichtung in den Deckel des IBC's integriert und somit gegen unkontrollierte Bewegungen arretiert werden.
  • Die beschriebene Ausführung der Mischlanze 20 erlaubt eine manuelle, schnelle, einfache und unbeschwerte Montage auf dem Rührwerksbehälter ohne Hilfsaggregate wie Lastenkran etc.. Eine Person ist ausreichend. Nach beendeter Mischarbeit kann die Mischlanze 20 ebenso einfach aus der Flüssigkeit entnommen und durch einfaches Abwischen gereinigt werden.
    • Beispiel 1
  • Lösen,Homogenisieren und Mischen einer 10 % igen Zuckerlösung im IBC.
    Der IBC hat eine Deckelöffnung von 150 mm. Der Behälter wird mit Wasser auf 900 Liter gefüllt. Eine starre Druckluftlanze wird in die Flüssigkeit getaucht und die Mischerluft so eingestellt, dass Luftblase nach Luftblase impulsartig (1 Impuls / 2 Sekunden) nach oben steigt und durchmischt. Nach und nach werden 100 kg Zucker hinzugegeben. Durch die starre Ausführung muss die Mischerlanze manuell hin und her bewegt werden bis der Zucker gelöst ist. Das neue Verfahren soll diese manuelle Arbeit vermeiden.
  • Die neue Ausführung der Mischerlanze bewegt sich impulsartig nach rechts und die austretende Mischerluft überstreicht nach und nach den gesamten Behälterboden. Die Ratschenregelung ist so ausgelegt, dass pro Druckluftimpuls einmal der Ablenkhebel überwunden wird. Bei z.B. 15 möglichen Ratschengliedern dreht sich die Mischerlanze 2 mal um ihre eigene Achse pro Minute. Durch Veränderung der Impulszahl oder Anzahl der Ratschenglieder kann diese Drehgeschwindigkeit auch erhöht oder verlangsamt werden.
  • Nach der Löse- und Mischzeit wird die Lanze mittels der Druckgaskupplung von der Druckgaszufuhr einfach getrennt und die Mischerlanze ohne mechanische Hilfe manuell dem Mischerbehälter entnommen und durch Abwischen gereinigt.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Mischeinrichtung
    2
    Mischgut
    4
    Mischbehälter
    6
    Oberflächenpegel
    10
    Rührwerk
    12
    Träger
    14
    Rührer
    20
    Mischlanze
    22
    Lanzenschaft
    24
    Querlanze
    26
    Deckelflansch
    28
    Drehlager
    30
    Druckgas-Kanal
    32
    Ausströmöffnung
    34
    Druckgasleitung
    36
    Stellventil
    38
    Druckgasquelle
    40
    Steuereinheit
    42,46
    Signalleitung
    44
    Elektromotor

Claims (11)

  1. Mischeinrichtung (1), insbesondere zum Homogenisieren und/oder Durchmischen von Flüssigkeiten oder Dispersionen, mit einem Rührer (14), der in dem in einem Mischbehälter (4) vorgehaltenen Mischgut (2) bewegbar ausgeführt ist, und der mit einer Anzahl von Druckgas-Kanälen (30) versehen ist, die jeweils eingangsseitig über eine Druckgasleitung (34) mit einer Druckgasquelle (38) verbunden sind, und die jeweils in eine in Oberflächennähe des Rührers (14) positionierte Ausströmöffnung (32) münden.
  2. Mischeinrichtung (1) nach Anspruch 1, deren Druckgasquelle (38) zur bedarfsweise gepulsten Beaufschlagung mindestens eines der Druckgas-Kanäle (30) mit Druckgas ausgeführt ist.
  3. Mischeinrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, in deren Druckgasquelle (38) Luft, Stickstoff, Methan, Kohlendioxid oder eine Mischung aus einer Anzahl der vorgenannten Gase als Druckgas vorgehalten ist.
  4. Mischeinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, deren Rührer (14) als Mischlanze (20) ausgeführt ist.
  5. Mischeinrichtung (1) nach Anspruch 4, deren Mischlanze (20) einen teleskopartig in seiner Länge veränderbaren Lanzenschaft (22) aufweist.
  6. Mischeinrichtung (1) nach Anspruch 4 oder 5, bei der am freien Ende des Lanzenschafts (22) der Mischlanze (20) eine teleskopartig in ihrer Länge veränderbare Querlanze (24) angeordnet ist.
  7. Mischeinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, deren Rührer (14) an einem drehbar in einem am Mischbehälter (4) angeordneten Deckelflansch (26) gelagerten Träger (12) angeordnet ist.
  8. Mischeinrichtung (1) nach Anspruch 7, deren Drehlager (28) für den Träger (12) in der Art einer Ratsche ausgeführt ist, so dass abhängig von einer wählbaren Voreinstellung ausschließlich eine Rechts- oder eine Linksdrehung des Trägers (12) möglich ist.
  9. Mischeinrichtung (1)nach Anspruch 7 oder 8, deren Träger (12) elektromotorisch antreibbar ist.
  10. Mischlanze (20), insbesondere zur Verwendung in einer Mischeinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, mit einem Lanzenschaft (22, 24), in dem eine Anzahl von Druckgas-Kanälen (30) geführt ist, die endseitig jeweils in einer in Oberflächennähe des Lanzenschafts (22, 24) positionierten Ausströmöffnung (32) münden.
  11. Verfahren zum Homogenisieren und/oder Durchmischen von Flüssigkeiten oder Dispersionen, bei dem ein Rührer (14) in dem in einem Mischbehälter (4) vorgehaltenen Mischgut (2) bewegt wird, wobei zum Antrieb des Rührers (14) im Mischgut (2) Druckgas verwendet wird, das über eine Anzahl von im Rührer (14) angeordnete Druckgas-Kanäle (30) zu in seinem Oberflächenbereich angeordneten Austrittsöffnungen (32) geführt wird und dort pulsweise austritt.
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