WO1990012640A1 - Mischer, verwendung dieses mischers und verfahren zum herstellen von pulvermischprodukten - Google Patents

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Hans Kruse
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    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
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    • B01F27/00—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders
    • B01F27/60—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders with stirrers rotating about a horizontal or inclined axis
    • B01F27/70—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders with stirrers rotating about a horizontal or inclined axis with paddles, blades or arms
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B01F27/00—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders
    • B01F27/60—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders with stirrers rotating about a horizontal or inclined axis
    • B01F27/62—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders with stirrers rotating about a horizontal or inclined axis comprising liquid feeding, e.g. spraying means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F27/00—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders
    • B01F27/05—Stirrers
    • B01F27/11—Stirrers characterised by the configuration of the stirrers
    • B01F27/112—Stirrers characterised by the configuration of the stirrers with arms, paddles, vanes or blades

Definitions

  • the invention relates to a mixer with a Froude number between 0.5 and 20, with a cylindrical wall, with a mixer shaft arranged in the cylinder axis, to which at least one mixing tool is attached, and with at least one stationary nozzle arranged within the mixer, which is used for spraying of liquids is suitable.
  • the Froude number indicates the ratio of the centrifugal force to gravity based on the diameter of the mixing tools and the speed of rotation.
  • a Froude number below about 1, the material to be mixed is essentially at the lowest point in the mixer.
  • the mix With a Froude number between about 1 and 10, the mix is mainly in the form of a cloud anywhere within the mixer. There are many statistical changes of place in this area of the Froude number. If the Froude number is over 10, the mix is mainly pressed against the inside wall of the mixer and lies there in a dense layer.
  • the mixing tools move around the mixer shaft and the nozzle remains immobile.
  • Such mixers are used to process powders with a high dust content.
  • Liquid is injected through the nozzle around the To bind dust.
  • the liquid is usually added in one of the following ways:
  • the liquid runs into the mixer via a downpipe with a distributor divider.
  • the liquid is introduced via a nozzle or in the inlet pipe in the area of the snow-covered knife rings.
  • the liquid is sprayed on via a nozzle arranged in the mixer dome.
  • the invention has for its object to provide a mixer that allows a much more uniform liquid distribution with simple means.
  • the mixer according to the invention can be both a continuous and a batch mixer.
  • the outlet direction and the outlet cone of the liquid to be atomized can be selected depending on the type of powder, the number of revolutions and the geometry of the mixer, so that practically no internal mixer parts such as the wall and the mixer shaft are sprayed directly, but only the powdery mixture is moistened.
  • German patent specification 2625923 is concerned with a more uniform liquid discharge from the liquid addition tubes.
  • teaching disclosed in this document has nothing to do with the alignment of the nozzle openings, but rather requires several nozzles which are arranged in an evenly distributed manner and feed lines of approximately the same length.
  • a particularly good distribution of the liquid is achieved according to the invention in that the opening of the nozzle is arranged essentially within the first third to the first half of the radius of the mixer, which is closer to the mixer shaft.
  • Highly viscous liquids can be sprayed in that the nozzle and its feed line can be heated.
  • a number of nozzles are used for faster and more uniform moistening.
  • the nozzle be a two-substance nozzle. With such a nozzle, the liquid emerges from one opening and from the one whose a gas for spraying this liquid. This means that highly viscous liquids can be sprayed at low pressures regardless of their viscosity.
  • the nozzle is a three-substance nozzle. This is the case when two liquids, one of which is highly viscous, are to react with one another during the injection.
  • Such three-substance nozzles are advantageously used when processing detergents and cleaning agents.
  • Fatty or sulfonic acid emerges through one of the concentrically arranged openings of the nozzle, an alkaline liquid through a second opening to neutralize this acid and air through the third opening for spraying.
  • the opening of the nozzle be directed mainly downwards.
  • the powder falls down and covers all surfaces facing upwards within the mixer.
  • the mixer is used particularly advantageously for mixing the components of detergents and cleaning agents, as stated above.
  • the mixer is also advantageous for the gentle application of particularly high proportions of liquid to absorbent materials, e.g. precipitated silica, e.g. in the production of leveling agents for powder coatings.
  • particularly large amounts of liquid can be applied.
  • the invention relates to a method for producing powder mixed products in a rotating mixer from Froude number between 0.5 and 20, one or more liquids being sprayed into the mixer during the mixing process.
  • the liquid be sprayed essentially tangentially and in the direction of rotation of the mixer.
  • a particularly good distribution of the liquid is achieved in that the liquid emerges from the spraying nozzle essentially within the first third to the first half of the radius of the mixer, which is closer to the center of the mixer.
  • the liquid be sprayed in from several nozzles.
  • the method has proven to be particularly advantageous if fatty acid is used as the liquid and the powder contains soda. If the application of the fatty acid to the soda placed in the mixer does not lead to sufficient product properties, it is proposed that liquid fatty acid and alkali lye be sprayed in simultaneously with a multi-component nozzle, in particular a three-component nozzle.
  • a multi-component nozzle in particular a three-component nozzle.
  • Figure 2 shows a cross section along the line II-II in Figure 1.
  • the mixer according to FIG. 1 essentially consists of a cylindrical drum with a wall 1 along which ploughshare mixing tools 3 run. These mixing tools are attached to the mixer shaft 2 via brackets 8.
  • the mixer has mixer domes 9 for filling, venting and emptying.
  • the mixer contains two spray devices 10, each with a feed line 6 and two nozzles 4.
  • the opening 7 of the nozzle 4 is oriented essentially tangentially and in the direction of rotation of the ploughshare mixing tools 3.
  • the direction of rotation of the mixer shaft 2 is indicated by the arrow 11. It is also important that the openings 7 of the nozzles 4 are located between the mixer shaft 2 and the wall 1 at approximately the first third to half the radius near the mixer shaft 2.

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Mischer mit einer Froudezahl zwischen 0,5 und 20, mit einer zylindrischen Wandung (1), mit einer in der Zylinderachse angeordneten Mischerwelle (2), an der mindestens ein Mischwerkzeug (3) befestigt ist, und mit mindestens einer innerhalb des Mischers angeordneten stationären Düse (7), die zum Versprühen von Flüssigkeiten geeignet ist. Um mit einfachen Mitteln eine erheblich gleichmässigere Flüssigkeitsverteilung als im Stand der Technik zu ermöglichen, wird vorgeschlagen, dass die Öffnung der Düse im wesentlichen tangential und in Drehrichtung der Mischwerkzeuge ausgerichtet ist.

Description

"Mischer, Verwendung dieses Mischers und Verfahren zum Herstellen von Pulvermischprodukten"
Die Erfindung betrifft einen Mischer mit einer Froudezahl zwischen 0,5 und 20, mit einer zylindrischen Wandung, mit einer in der Zylinderachse angeordneten Mischerwelle, an der mindestens ein Mischwerkzeug befestigt ist, und mit mindestens einer innerhalb des Mischers angeordneten stationären Düse, die zum Versprühen von Flüssigkeiten geeignet ist.
Bei diesem Mischer gibt die Froudezahl das Verhältnis der auf den Durchmesser der Mischwerkzeuge und die Rotationsgeschwindigkeit bezogenen Zentrifugalkraft zur Schwerkraft an. So liegt das Mischgut bei einer Froudezahl unterhalb von etwa 1 im wesentlichen an der tiefsten Stelle im Mischer. Bei einer Froudezahl zwischen etwa 1 und 10 hält sich das Mischgut hauptsächlich in Form einer Wolke überall innerhalb des Mischers auf. Es finden in diesem Bereich der Froudezahl sehr viele statistische Platzwechsel statt. Bei einer über 10 liegenden Froudezahl wird das Mischgut hauptsächlich an die Innenwand des Mischers gepreßt und liegt dort in einer dichten Schicht an.
Bei dem genannten Mischer bewegen sich die Mischwerkzeuge um die Mischerwelle herum, und die Düse bleibt unbeweglich. Derartige Mischer werden verwendet, um Pulver mit hohen Staubanteilen zu verarbeiten. Durch die Düse wird Flüssigkeit eingespritzt, um den Staubanteil zu binden. Bei den bekannten Mischern wird die Flüssigkeit in der Regel auf eine der folgenden Arten zugegeben:
Bei einigen bekannten Mischern läuft die Flüssigkeit über ein Fallrohr mit einem Verteilerteiler in den Mischer. Bei anderen bekannten Mischern wird die Flüssigkeit über eine Düse oder imZulaufrohr im Bereich schneilaufender Messerkränze eingetragen. In einer dritten bekannten Ausführung wird die Flüssigkeit über eine im Mischerdom angeordnete Düse aufgesprüht.
Mit den bekannten Mischern wird keine optimale Verteilung der Flüssigkeit erreicht. In den beiden erstgenannten bekannten Ausführungsformen sind Messerkränze zum gleichmäßigen Verteilen der Flüssigkeit und zum Homogenisieren des Produktes notwendig. Diese Messer zerkleinern jedoch das Produkt sehr stark, so daß zusätzlich Feinstaub gebildet wird. Bei einem Eindüsen der Flüssigkeit ohrie Betätigung der Meitserkränze wird andererseits die Flüssigkeit deutlich inhomogen verteilt. Zusätzlich besteht bei der zweiten bekannten Ausfflhrungsform der Nachteil, daß Flüssigkeit an der Düse anklebt und die Anklebungen eine homogenes Verteilen der Flüssigkeit verhindern. Da bei dieser Ausführung in Wandnähe versprüht wird, treten auch Anklebungen an der Mischerwandung auf. Bei dir dritten bekannten Ausführung backt das Mischgut im Bereich des Mischerdoms an. Außerdem wird in diesem Fall Flüssigkeit auf die der Mischerwandung zugewandte Seite der am Dom vorbeilaufenden Mischwerkzeuge aufgedüst, so daß auch dort Anklebungen von Mischgut auftreten.
In allen diesen Fällen wird eine nur ungleichmäßige Flüssigkeitsverteilung erreicht. Dies führt dazu, daß. trotz erheblicher Flüssigkeitsmengen das Mischgut nur unzureichend entstaubt wird. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Mischer zu schaffen, der mit einfachen Mitteln eine erheblich gleichmäßigere Flüssigkeitsverteilung ermöglicht.
Diese Aufgabe wird bei einem Mischer der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß die Öffnung der Düse im wesentlichen tangential und in Drehrichtung der Mischwerkzeuge ausgerichtet ist. Auf diese Weise wird die Flüssigkeit hauptsächlich weder gegen die Mischerwandung noch gegen die Mischwerkzeuge, sondern in den zwischen der Wandung und den Mischwerkzeugen liegenden freien, von pulverförmigem Mischgut erfüllten Raum gesprüht. Der erfindungsgemäße Mischer kann sowohl ein kontinuierlicher als auch ein diskontinuierlicher Mischer sein. Erfindungsgemäß können die Austrittsrichtung und der Austrittskegel der zu verdüsenden Flüssigkeit in Abhängigkeit von Pulverart, Umdrehungszahl und Geometrie des Mischers so gewählt werden, so daß praktisch keine inneren Mischerteile wie die Wandung und die Mischerwelle direkt angesprüht werden, sondern nur das pulverförmige Mischgut befeuchtet wird. Mit dem erfindungsgemäßen Mischer wird eine gleichmäßige Verteilung der Flüssigkeit und eine überraschend gute Staubbindung erreicht. Wenn die eingesetzten Rohstoffe frei von Verklumpungen sind, kann mit dem erfindungsgemäßen Mischer auf den Einsatz von Messerkränzen verzichtet werden. Die Wandansätze und Anbackungen an den Werkzeugen werden erheblich verringert. Vorteilhaft ist ferner, daß selbst mit geringen Flüssigkeitsmengen überraschende Verbesserungen des Staubverhaltens erzielt werden. Auf den Einsatz vorgranulierter, staubarmer, jedoch teurer Rohstoffe kann außerdem weitgehend verzichtet werden.
Aus der deutschen Patentschrift 22 19 352 ist zwar ein Mischer mit Düsen bekannt, deren Öffnungen im wesentlichen tangential und in Drehrichtung der Mischwerkzeuge ausgerichtet ist, aber in diesem Stand der Technik geht es nicht wie bei der Erfindung um ein gleichmäßigeres Verteilen der eingesprühten Flüssigkeit auf den Feststoff, sondern um das Vermeiden von Verstopfungen der Röhrchen, die zur Flüssigkeitsabfuhr dienen. Die Lage und Anordnung der Düsenöffnungen spielt in dieser Patentschrift überhaupt keine Rolle. Aus dieser Patentschrift kann der Fachmann nur entnehmen, daß hier die Düsen nur zufällig tangential und in Drehrichtung der Mischwerkzeuge ausgerichtet sind.
Dagegen geht es bei der deutschen Patentschrift 2625923 um einen gleichmäßigeren Flüssigkeitsaustritt aus den Flüssigkeitszugaberohren. Die in dieser Schrift offenbarte Lehre hat aber nichts mit der Ausrichtung der Düsenöffnungen zu tun, sondern fordert mehrere Düsen, die gleichmäßig verteilt angeordnet sind und etwa gleichlange Zubringerleitungen.
Eine besonders gute Verteilung der Flüssigkeit wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Öffnung der Düse im wesentlichen innerhalb des ersten Drittels bis der ersten Hälfte des Radius des Mischers, die näher an der Mischerwelle liegt, angeordnet ist.
Höherviskose Flüssigkeiten können dadurch eingesprüht werden, daß die Qüse und deren Zuleitung beheizbar ist.
Zur schnelleren und gleichmäßigeren Durchfeuchtung wird eine Mehrzahl von Düsen eingesetzt.
Bei hohen Viskositäten der einzudüsenden Flüssigkeit wird vorgeschlagen, daß die Düse eine Zweistoffdüse ist. Bei einer solchen Düse tritt aus der einen Öffnung die Flüssigkeit und aus der an deren ein Gas zum Versprühen dieser Flüssigkeit aus. Damit können hochviskose Flüssigkeiten unabhängig von deren Viskosität bei geringen Drücken versprüht werden.
Beim Verarbeiten bestimmter Produkte ist es vorteilhaft, wenn die Düse eine Dreistoffdüse ist. Dies ist der Fall, wenn zwei Flüssigkeiten, von denen eine hochviskos ist, während des Eindüsens miteinander reagieren sollen. So werden solche Dreistoffdüsen vorteilhaft bei der Verarbeitung von Wasch- und Reinigungsmitteln eingesetzt. Durch eine der konzentrisch angeordneten Öffnungen der Düse tritt Fett- oder Sulfonsäure, durch eine zweite Öffnung eine alkalische Flüssigkeit zum Neutralisieren dieser Säure und durch die dritte Öffnung Luft zum Versprühen aus.
Damit die Gefahr der Düsenverstopfung beim Abschalten des Mischers verringert wird, wird ferner vorgeschlagen, daß die Öffnung der Düse hauptsächlich nach unten gerichtet ist. Beim Abschalten des Mischers fällt das Pulver nämlich nach unten und bedeckt alle nach oben gerichteten Flächen innerhalb des Mischers.
Besonders vorteilhaft wird der Mischer eingesetzt zum Mischen der Komponenten von Wasch- und Reinigungsmitteln, wie oben ausgeführt wurde.
Der Mischer wird ebenfalls vorteilhaft zum schonenden Auftragen von besonders hohen Flüssigkeitsanteilen auf saugfähige Stoffe, wie z.B. gefällte Kieselsäure eingesetzt, z.B. bei der Herstellung von Verlaufshilfsmitteln für Pulverlacke. Erfindungsgemäß lassen sich besonders hohe Flüssigkeitsmengen auftragen.
Die Erfindung betrifft zum anderen ein Verfahren zum Herstellen von Pulvermischprodukten in einem rotierenden Mischer der Froude zahl zwischen 0,5 und 20, wobei während des Mischvorgangs eine oder mehrere Flüssigkeiten in den Mischer eingesprüht werden.
Um eine bessere Entstaubung der Produkte als bei bekannten Verfahren zu erreichen, wird vorgeschlagen, daß die Flüssigkeit im wesentlichen tangential und in Drehrichtung des Mischer eingesprüht wird.
Eine besonders gute Verteilung der Flüssigkeit wird dadurch erficht, daß die Flüssigkeit im wesentlichen innerhalb des ersten Drittels bis der ersten Hälfte des Radius des Mischers, die näher am Mischermittelpunkt liegt, aus der einsprühenden Düse austritt.
Zur schnelleren und gleichmäßigeren Durchfeuchten wird vorgeschlagen, daß die Flüssigkeit aus mehreren Düsen eingesprüht wird.
Mit besonders geringen Flüssigkeitsmengen lassen sich überraschende Verbesserungen des Staubverhaltens erzielen, wenn zuerst nur die stark staubhaltigen Komponenten des Pulvermischprodukts mit der Flüssigkeit eingesprüht und erst danach die staubarmen Komponenten eingemischt werden.
Besonders vorteilhaft hat sich das Verfahren erwiesen, wenn als Flüssigkeit Fettsäure verwendet wird und das Pulver Soda enthält. Falls das Auftragen der Fettsäure auf die im Mischer vorgelegte Soda nicht zu ausreichenden Produkteigenschaften führt, wird vorgeschlagen, daß mit einer Mehrstoffdüse, insbesondere einer Dreistoffdüse, gleichzeitig flüssige Fettsäure und Alkalilauge eingesprüht werden. Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen
Figur 1: einen Längsschnitt durch ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Mischers und
Figur 2: einen Querschnitt längs der Linie II-II in Figur 1.
Der Mischer nach Figur 1 besteht im wesentlichen aus einer zylindrischen Trommel mit einer Wandung 1, an der Pflugscharmischwerkzeuge 3 entlanglaufen. Diese Mischwerkzeuge sind an der Mischerwelle 2 über Halterungen 8 angebracht. Zum Befüllen, Entlüften und Entleeren weist der Mischer Mischerdome 9 auf.
Erfindungsgemäß enthält der Mischer zwei Einsprühvorrichtungen 10 mit jeweils einer Zuleitung 6 und zwei Düsen 4. Wie in Figur 2 gezeigt ist, ist die Öffnung 7 der Düse 4 im wesentlichen tangential und in Drehrichtung der Pflugscharmischwerkzeuge 3 ausgerichtet. Die Drehrichtung der Mischerwelle 2 ist durch den Pfeil 11 angegeben. Wichtig ist auch, daß sich die Öffnungen 7 der Düsen 4 zwischen der Mischerwelle 2 und der Wandung 1 auf ungefähr dem ersten Drittel bis halben Radius nahe der Mischerwelle 2 befinden.
Bezugszeichenliste
1 Wandung
2 Mischerwelle
3 Mischwerkzeug, Pflugscharmischwerkzeug 4 Düse
6 Zuleitung
7 Öffnung der Düse 4
8 Halterung
9 Mischerdom
10 Eirtsprühvorrichtung
11 Pfeil

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Mischer mit einer Froudezahl zwischen 0,5 und 20, mit einer in der Zylinderachse angeordneten Mischerwelle (2), an der mindestens ein Mischwerkzeug (3) befestigt ist, und mit mindestens einer innerhalb des Mischers angeordneten stationären Düse (4), die zum Versprühen von Flüssigkeiten geeignet ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Öffnung (7) der Düse (4) im wesentlichen tangential und in Drehrichtung der Mischwerkzeuge ausgerichtet ist.
2. Mischer nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Öffnung (7) der Düse (4) im wesentlichen innerhalb des ersten Drittels bis der ersten Hälfte des Radius des Mischers, die näher an der Mischerwelle (2) liegt, angeordnet ist.
3. Mischer nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die Düse (4) und deren Zuleitung (6) beheizbar sind.
4. Mischer nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
gekennzeichnet durch
eine Mehrzahl von Düsen (4).
5. Mischer nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Düse (4) eine Zweistoffdüse ist.
6. Mischer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
daß die Düse (4) eine Dreistoffdüse ist.
7. Mischer nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Öffnung (7) der Düse (4) hauptsächlich nach unten gerichtet ist.
8. Verwendung eines Mischer nach einem der Ansprüche 1 bis 7
zum Mischen der Komponenten von Wasch- und Reinigungsmitteln.
9. Verwendung eines Mischer nach einem der Ansprüche 1 bis 7
zum Auftragen von Flüssigkeit auf saugfähige Stoffe.
10.Verfahren zum Herstellen von Pulvermischprodukten in einem
rotierenden Mischer der Froudezahl zwischen 0,5 und 20, wobei während des Mischvorgangs eine oder mehrere Flüssigkeiten in den Mischer eingesprüht werden,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Flüssigkeit im wesentlichen tangential und in Drehrichtung des Mischers eingesprüht wird.
11.Verfahren nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Flüssigkeit im wesentlichen innerhalb des ersten Drittels bis der ersten Hälfte des Radius des Mischers, die näher am Mischermittelpunkt liegt, aus der einsprühenden Düse austritt.
12.Verfahren nach Anspruch 10 oder 11,
dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit aus mehreren Düsen eingesprüht wird.
13.Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12,
dadurch gekennzeichnet,
daß zuerst nur die stark staubhaltigen Komponenten des Pulvermischprodukts mit der Flüssigkeit eingesprüht werden und erst danach die staubarmen Komponenten eingemischt werden.
14.Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13,
dadurch gekennzeichnet,
daß flüssige Fettsäure auf Soda gesprüht wird.
15.Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 14,
dadurch gekennzeichnet,
daß mit einer Mehrstoffdüse gleichzeitig flüssige Fettsäure und Alkalilauge eingesprüht werden.
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