WO2018228713A1 - Verfahren und mischvorrichtung zur steuerung der einbringung eines pulverförmigen stoffes in eine flüssigkeit für ein batch-mischverfahren - Google Patents

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Definitions

  • Method and mixing device for controlling the introduction of a powdered substance into a liquid for a batch mixing process
  • the invention relates to a method for controlling the introduction of a powdered substance into a liquid consisting of at least one component for a batch mixing process according to the preamble of claim 1, wherein the introduction and treatment of the powdery substance quasi under the reaction kinetic conditions of a residence time of a discontinuous working homogeneous reaction vessel takes place and a mixing device for carrying out the method.
  • the mixer technology knows mixing processes which are operated batchwise or continuously (so-called inline processes).
  • the mixing of liquid and pulverulent substance is carried out by reaction kinetics in a so-called batch-operated reaction vessel (mixing vessel).
  • a certain amount of liquid is placed in the mixing container and it is so long supplied powdered substance until a desired or scheduled predetermined dry matter concentration of the powdered substance is present in the liquid.
  • powdery substance and liquid are preferably continuously stirred and / or mixed to form a mixed product, and the mixed product is homogenized with the aim of equal distribution of the pulverulent substance.
  • the supply of the powdery substance can take place continuously or discontinuously.
  • the mixing of liquid and powdered substance is carried out by reaction kinetics in a so-called continuously operated reaction tank (mixing tank). It becomes the mixing container steadily liquid and powdery substance, the latter either continuously or discontinuously fed, and it is continuously discharged from the mixing vessel, a mixed product according to the supplied amounts of liquid and powdered material. Stirring and / or mixing or shearing and homogenization ensure that the theoretical postulate is that the mixed product has the same composition (eg dry matter concentration) at every point and that no temperature differences occur. The dry matter concentration in the discharged mixed product remains constant over the duration of the mixing process.
  • the present invention is exclusively concerned with mixing processes, which are operated in the batch process and here in all possible forms. For example, a blending method and associated blending apparatus have been made public to the public at the following Internet link: "http://www.gea.com/products/Hiqh-Shear-Batch-Mixer.jsp".
  • the mixing devices mentioned above preferably also comprise so-called vacuum mixers which have a mixing container with a stirring and / or shearing and homogenizing device.
  • the free surface of the liquid which may for example have a free fill level with a height between 0.4 to 4 m in the mixing container, is subject to this height range correspondingly assigned negative pressure to atmospheric pressure, for example, 0.2 to 0.8 bar, so that the On the one hand, liquid can be freed of gas constituents more easily during the mixing process and, on the other hand, in the bottom area of the mixing tank under all operating conditions it has a negative pressure relative to atmospheric pressure.
  • the introduction of the powdery substance into the mixing container takes place via an opening in the container wall below the free fill level.
  • This opening continues in a tubular inlet connection in the direction of the outside of the mixing container, to which a pipe leading, for example, to a powder reservoir is connected.
  • the inlet nozzle and thus the pipe are formed shut off via a supply of the powdery material inlet valve controlling, on the one hand completed the mixing device on this way to their environment and on the other hand presented in a powder reservoir amount of the powdery substance in case of need of the liquid due to the prevailing Pressure conditions can be supplied automatically.
  • a related mixing device with a preferably discontinuous supply of the powdery substance is described in the publication DE 10 2015 016 766 A1, the latter being generic.
  • a discontinuous supply of the powdered substance has the advantage that the supply always takes place via the full open position of the inlet valve designed as a lifting valve, thereby minimizing the risk of clogging of the inlet valve.
  • more or less large quantities of the pulverulent substance are intermittently introduced into the liquid, so that in principle there is the danger that corresponding aggregations of the pulverulent substance are produced by the stirring and / or shearing and homogenizing device are to be completely dissolved up to the subsequent entry of powdered material, while at the same time the greatest possible uniform distribution of the powdery substance is to be strived for.
  • the invention is based on a known method for controlling the introduction of a pulverulent substance into a liquid consisting of at least one component for a batch mixing method, the term "component” being understood to mean here
  • the batch mixing process is typically used for medium- to high-viscosity mixed products with a final medium to high dry matter concentration as well as for mixing processes with several Liquid components which require little or no further processing in the downstream process, the introduction and treatment of the powdery substance, as seen from a reaction kinetics point of view, virtually taking place under the conditions of a residence time behavior of a discontinuous color continuous homogeneous reaction vessel.
  • the method is characterized in a manner known per se in such a way that a quantity of liquid is introduced and the pulverulent material is fed discontinuously into this liquid and the liquid and the powdery substance are continuously stirred and / or mixed to a mixed product and the mixed product is homogenized.
  • the powdery substance is supplied until a time-dependent course of a dry matter concentration of the powdery substance in the mixed product has grown to a predetermined final value.
  • the inventive idea of solution in the method consists in that a formulation of the mixed product at least with respect to the predetermined end Value assigned time-dependent course of a dry matter concentration and the reaction conditions are each given in the form of default data. It is further provided that the discontinuous supply of the powdery substance is carried out in a pulse-wise manner in a manner known per se by a chronological sequence of metering pulses.
  • the reaction conditions in this regard, in a preferred embodiment, that the powdery substance is sucked by a negative pressure (vacuum) in the headspace of the mixing vessel to atmospheric pressure.
  • the metering pulses are each characterized by a flow rate of the pulverulent substance mp, a duration of the metering pulse At1 and a time interval of adjacent metering pulses At2.
  • the method results in a time-dependent course of a dry matter concentration c (t), which ends according to plan in the predetermined end value, with a distinction between the course of a dry matter concentration without saturation character (approximately linear course) or with saturation character (degressive course) ,
  • the time-dependent course of a dry matter concentration ending in the predetermined end value is defined according to the invention by the sequence of clearly defined metering pulses.
  • a significant control technical feature is that a time-dependent current consumption l (t) is determined which is proportional to a stirring and / or shearing and homogenizing power required for a temporarily present mixed product.
  • the latter always occurs in the form of approximately one Gaussian normal distribution, when a defined amount of powdered substance is introduced in pulses in the mixing process or the mixing container and treated.
  • the time-dependent current consumption l (t) sounds, namely on a time-dependent course of a reference current consumption l 0 (t) which is characteristic of the stirring and / or shearing and homogenizing power to be produced on the homogenized mixed product under the conditions of the associated time-dependent course of a dry matter concentration (c (t)).
  • the relevant time-dependent course of the reference current consumption l 0 (t) is stored in the default data and can be drawn from there, and it depends on the recipe of the mixed product and the reaction conditions for the mixing process.
  • the duration of the metering pulse At1 for the subsequent metering pulse is shortened in the first case and extended in the second case.
  • the mass flow of powdered substance rh P is introduced in the time period t many times, namely (t / At2) times, at an almost constant level in the mixing vessel in an invariable amount of liquid rri F of the present mixed product, wherein the time-dependent course of a dry matter concentration c (t) according to equation (1), as follows:
  • This control measure with a variable time-to-interval ratio V requires the controller to shorten or lengthen the duration of the metering pulse At1 with a constant interval of adjacent metering pulses At2 or, if the metering pulse At1 has not changed, the time interval between adjacent metering pulses At2 is adequate to lengthen or shorten.
  • the control technical measure according to the invention therefore basically consists in both embodiments of the method in that the duration of the metering pulse At1 and the time interval of adjacent metering pulses At2 are selected so that the current-dependent current consumption I (t) determined at the respective end of the interval of adjacent metering pulses At2 Stirring and / or shearing and homogenizing of the temporarily present mixed product to the time-dependent course of a reference current absorption l 0 (t), which is required for the relevant treatment of the homogenized mixed product, within a practically acceptable tolerance approaches.
  • the flow rate of the powdery substance over the duration of the metering pulse is constant. This is ensured, in particular, by virtue of the fact that a controllable opening for the supply of the pulverulent substance only assumes either a full open position or a closed position.
  • the shortening or extension of the duration of the metering pulse then takes place when a by an allowable current exceedance or a permissible current underflow respectively determined Stromkorridor by an upward divergent power consumption or leave a downward different current consumption.
  • the permissible current overshoot and the permissible current undershooting are each determined by a percentage of the associated time-dependent course of a reference current consumption.
  • the degree of shortening or lengthening of the duration of the metering pulse is determined as a function of the degree of deviation of the time-dependent current consumption from the associated profile of a reference current consumption.
  • another embodiment of the method provides that the control of the introduction of the powdered substance into the further formulation-dependent default data on which at least one fluid is based can be based on past experience Mixing processes are obtained and stored, these default data, a mixing or solution temperature, a pressure above the liquid column, from which a reaction pressure results, speeds of means for stirring and / or shearing and homogenizing and dependent on the associated time-dependent course of a reference current consumption permissible current exceedance and a permissible current underflow are.
  • a further embodiment of the method provides that the target-oriented recipe-dependent control parameters obtained in the course of controlling the introduction of the powdered substance into the at least one liquid , namely the duration of the dosing pulse and the time interval of adjacent metering pulses, stored and used for subsequent control of the same recipes.
  • a mixing device for carrying out the method consists, in a manner known per se, of a mixing container which has an inlet connection for the supply of a liquid, an outlet connection for removal of a mixed product and a stirring device and / or a shearing and homogenizing device.
  • an inlet valve is arranged with a valve closure member.
  • the inlet valve is adjustable with the valve closure member either fully closed (closed position) or fully open (open position).
  • a powdery substance is introduced into the liquid with the inlet valve, wherein the valve closing element can be transferred into the closed position or into the open position by means of a control device assigned to the inlet valve.
  • the control device of the mixing device provides formulation-dependent default data and formulation-dependent control parameters in the form of the duration of the metering pulse and the time interval of adjacent metering pulses. Furthermore, the control device according to the invention has at least one signal sensor designed as a measuring device, which detects a time-dependent current consumption of the stirring device and / or the shearing and homogenizing device. Equipped with these properties, the control device activates the closing or the open position of the valve closing member as a function of the time-dependent current consumption and in relation to the default data and the control parameters.
  • valve closure member is formed at least in its powder-loaded area as a diameter-equal cylindrical rod, at the same diameter a valve plate is formed.
  • valve closing member When the inlet valve is in its full open position, the valve closing member is due to this embodiment largely moved out of the fully formed flow of the powdered substance so that it is not a flow obstacle on the one hand and on the other hand is a seat seal, which is in the valve plate recording, in the vicinity of the wall of a valve housing and thus outside of the fully formed flow region of the pipe flow and is at most only affected by the near-wall, stagnant flow in this edge region.
  • Figure 1 shows a schematic representation of a mixing device for a batch mixing process
  • Figure 3 is a qualitative representation of the process and the basic representation of the control features of the invention, a time-dependent current consumption l (t) for a sequence of dosing pulses with a constant duration of the metering pulse At1 and with a time interval of adjacent metering pulses At2, wherein a time-dependent course of a dry matter concentration c (t) without saturation character is taken as the basis;
  • Figure 4 in a qualitative representation of the method a time-dependent
  • Figure 6 in a qualitative representation of the method a time-dependent
  • a mixing device 1000 has inter alia a mixing container 100, which consists of a preferably cylindrical container casing 100.1, an upper container bottom 100.2 and a lower container bottom 100.3.
  • the lower container bottom 100.3 preferably tapers downwards, usually conically or in the form of a circular cone, and has at the lower end an outlet connection piece 100.4 for a mixed product M.
  • a liquid F in an amount of liquid m F is introduced via a feed connection 100.5, which forms a free filling level N, above which, as a rule, in the speech in question standing mixing device 1000 (eg vacuum mixer), a pressure above the liquid column p, a negative pressure to atmospheric pressure prevails.
  • An inlet valve 20 is arranged on the container casing 100.1 or the lower container bottom 100.3.
  • the inlet valve 20 is used for the discontinuous supply of a powdered substance P with a flow of powdered substance rh P , which is supplied via a supply line 18, into the liquid F or into the mixed product M.
  • the inlet valve 20 is associated with a control device 30, which is provided with a control head housing 14 of the inlet valve 20 communicates via a signal line 22 and the inlet valve 20, if necessary, transferred to its open or closed position.
  • In the mixing container 100 is a via a first drive motor 40 with a rather low first speed n1 driven agitator 24, preferably centrally located and mechanically acting, which preferably extends down to the area of the lower container bottom 100.3.
  • the required stirring effect can also be achieved or assisted by fluidic means, for example by pumping the liquid F or the mixed product M via a not shown circulation line with preferably tangential entry of the liquid F or the mixed product M in the mixing vessel 100
  • stirring device 24 is preferably in the lower region of the lower container bottom 100.3 and preferably eccentrically in this a driven by a second drive motor 50 at a rather high second speed n2 shearing and homogenizing device 26 is provided.
  • This sucks the liquid F or the mixed product M preferably on the one hand from above and throws them on the other hand ring in the near-wall region of the lower tank bottom 100.3 such that preferably an outwardly inwardly directed circulation flow in the mixing tank 100 is formed.
  • liquid F and pulp P or the resulting mixed product M are mixed very intensively mechanically, preferably homogenizing.
  • the inlet valve 20 is designed as a lifting valve ( Figure 2). It has a valve seat 2 a in a valve housing 2 a and a cooperating with this valve plate 8a, which is formed on a valve closing member 8. As a rule, the valve closing member 8 receives a seat seal 10, which in the closed position of the inlet valve 20 in cooperation with the valve seat 2a causes the seal.
  • the valve seat 2a has a seat opening 2b, through which the pulverulent substance P supplied via a pipe connection 2c from the supply line 18 is introduced into the liquid F (FIG. 1).
  • the seat opening 2b is with the valve plate 8a between fully closed, the closed position, o- fully open, the open position, adjustable.
  • the valve housing 2 is connected via a lantern housing 4 with a drive housing 6 for driving the valve closure member 8.
  • valve closure member 8 is at least in its powder-loaded area as a diameter-equal cylindrical rod formed on the diameter equal to the valve plate 8a is formed.
  • the control device 30 (FIG. 1) has at least one signal sensor 16.
  • the at least one signal sensor 16 is a measuring device, for example for mixing parameters, such as the pressure above the liquid column p in the mixing vessel 100, a mixing or solution temperature T of the liquid F, a dry matter concentration c or a time-dependent course of a dry matter concentration c (t ), Rotational speeds n1, n2 and a time-dependent current consumption l (t) of the stirring and / or shearing and homogenizing device 24, 26.
  • the signal sensor 16 is exemplary in FIG. 1 for the time-dependent current consumption l (t) of the second drive motor 50 the shearing and homogenizing device 26 shown.
  • additional or alternative further measuring devices can be provided which determine the other mixing parameters.
  • the introduction and treatment of the powdery substance P takes place quasi under the reaction kinetic conditions of a residence time behavior of a discontinuously operating homogeneous reaction vessel.
  • the method is characterized in a conventional manner in such a way that a lot of liquid m F presented in the mixing vessel 100 (supply via the inlet port 100.5) and the powdered substance P of this liquid F via the inlet valve 20 with the Quiltnstrom ström powdered substance rh Pl in the most general case, a time-dependent flow rate powdered substance rh P (t) may be fed discontinuously.
  • the liquid F and the powdery substance P are continuously stirred and / or mixed to a mixed product M and the mixed product M is homogenized.
  • the powdery substance P is supplied until the time-dependent course of a dry matter concentration c (t) of the powdered substance P in the mixed product M has grown to a predetermined final value CE.
  • a recipe of the mixed product M are at least in terms of the predetermined end value CE assigned Time-dependent course of a dry matter concentration c (t) and the reaction conditions in each case in the form of default data D specified.
  • the discontinuous supply of the powdery substance P takes place over a period of time t pulse by a time sequence of dosing pulses i ( Figures 3 and 4), each by the flow rate of the powdered substance m P , a period of dosing At1 and a time interval of adjacent dosing pulses At2 are characterized.
  • the time-dependent current consumption l (t), likewise plotted in FIG. 3 over the corresponding time duration t, is determined or measured, for example, on the second drive motor 50 of the shearing and homogenizing device 26.
  • the latter is proportional to a mixing and / or shearing and homogenizing power (FIG. 1) which is required for a mixing product M * temporarily present in mixing vessel 100 immediately after metering pulse i, and which is produced by the stirring and / or shearing Homogenizing device 24, 26 is applied.
  • the course of the time-dependent current consumption l (t) is similar to a Gaussian distribution curve, it increases with the intermittently entering mass flow of powdered substance m P , reaches a maximum, and then after dissolution of the powdered substance P, ie at a then reached homogenized mixed product M to gradually decrease to a time required for this homogenized mixed product M current consumption l (t).
  • This typical behavior is used in accordance with the invention in terms of control technology, in that a time-dependent course of a reference current consumption l 0 (t) is used from the default data D, which is characteristic for the stirring and / or shearing and homogenizing power to be produced on the homogenized mixed product M.
  • the time-dependent current consumption l (t) sounds, namely on the time-dependent course of a reference current consumption l 0 (t), which is characteristic for the stirring and / or shearing and homogenizing power to be produced on the homogenized mixed product M under the conditions of the associated time-dependent course of the dry substance concentration c (t) (see FIGS. 3 to 5: approximately linear time-dependent course of a reference current consumption l 0 (t); FIG. 6: degressive time-dependent profile of a reference current consumption l 0 (t)).
  • the relevant course of a reference current consumption l 0 (t) is stored in the default data D, and it depends on the recipe of the mixed product M and the reaction conditions for the mixing process.
  • the tolerance consists in a specification of an allowable current exceedance ⁇ 1 and in a permissible current underflow ⁇ 2 (FIG. 3). The case of the shortening is illustrated in FIG.
  • the shortening or extension of the duration of the metering pulse ⁇ 1 occurs when a current corridor determined by the permissible current excess ⁇ 1 or the permissible current shortage ⁇ 2 is limited by the time-dependent current consumption l * (t), l ** (deviating upwards or downwards). t) is left.
  • the permissible excess current and the permissible current undershoot ⁇ 1, ⁇ 2 are preferably each determined by a percentage of the associated time-dependent course of a reference current consumption l 0 (t).
  • the extent of shortening or lengthening the duration of the metering pulse ⁇ 1 as a function of the degree of deviation of the time-dependent current consumption l (t) from the associated time-dependent course of a reference current consumption l 0 (t) is preferably determined.
  • the permissible excess current ⁇ 1 and permissible current undershoot ⁇ 2, which are ultimately determined by the respective formulation of the mixed product M, can be part of the specification data D for the mixing process.
  • the control device 30 of the mixing device 100 is set up so that it can provide the formulation-dependent default data D and the formulation-dependent control parameters S in the form of the duration of the metering pulse At1 and the time interval of adjacent metering pulses At2.
  • the control device 30 furthermore has at least the signal sensor 16 designed as a measuring device (FIG.
  • control device 30 controls the closing or the open position of the valve closing member 8 (FIG. 2) as a function of the time-dependent current consumption l (t) and in relation to the default data D and the control parameters S.
  • the method results in the time-dependent course of a dry matter concentration c (t), which ends according to plan in the predetermined end value CE, wherein between the time-dependent course of a dry matter concentration c (t) without saturation character (approximately linear time-dependent course; 5) or the time-dependent course of a dry matter concentration with a saturation character (degressive time-dependent course, see FIG.
  • the time-dependent course of a dry substance concentration c (t) ending in the predetermined end value CE is defined by the sequence of specific metering pulses i, that is to say clearly defined by the duration of the metering pulse At1 and the time interval of adjacent metering pulses At2.
  • the mass flow of powdered substance rh P is introduced in the period of time t of the entire mixing process at an almost constant level level N in the mixing vessel 100 into a present almost invariable volume of the mixed product V M (V M "constant), whereby a density p M of the mixed product M increases. namely according to the time-dependent course of a dry matter concentration c (t), which grows to the predetermined end value CE.
  • V M the mixed product
  • a related course describes a successful mixing process, which on the one hand protects the mixed product M and on the other hand is designed to be energy-efficient. It does not require control measures in the sense explained above. Only when deviations from the permissible current exceeding or current undershooting ⁇ 1, ⁇ 2 occur, the control mechanisms, as described in the first method in connection with FIGS. 3 and 4, apply mutatis mutandis.
  • control devices 30 with a variable time-to-time ratio V require the control device 30 to be able to shorten or lengthen the duration of the metering pulse At1 with an unchanging interval of adjacent metering pulses At2 or, if the metering pulse At1 is not changed, the time interval adjacent Adequately lengthen or shorten dosing pulses At2.
  • control measures according to the invention thus consist essentially in both embodiments of the method in that the time duration of the metering pulse At1 and the time interval of adjacent metering pulses At2 are selected such that the time-dependent determined current consumption I (t) at the respective end of the time interval of adjacent metering pulses At2 Stirring and / or shearing and homogenizing of the temporarily present mixed product M * to the time-dependent course of a reference current absorption l 0 (t), which is required for the relevant treatment of the homogenized mixed product M, approximates within a practically acceptable tolerance.
  • V Et1 / At2

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung der Einbringung eines pulverförmigen Stoffes (P) in eine aus wenigstens einer Komponente bestehende Flüssigkeit (F) für ein Batch-Mischverfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Mischvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, die sicherstellen, dass die bisher bekannt gewordenen Nachteile des Standes der Technik vermieden werden. Dies wird verfahrenstechnisch mit einem Verfahren unter anderem dadurch erreicht, • dass die diskontinuierliche Zufuhr des pulverförmigen Stoffes (P) impulsweise durch eine zeitliche Abfolge von Dosierimpulsen (i) erfolgt, die jeweils durch einen Mengenstrom des pulverförmigen Stoffes (ṁP), eine Zeitdauer des Dosierimpulses (Δt1) und einen Zeitabstand benachbarter Dosierimpulse (Δt2) charakterisiert sind, • dass eine zeitabhängige Stromaufnahme (l(t)) ermittelt wird, die proportional zu einer für ein temporär vorliegendes Mischprodukt (M*) erforderlichen Rühr- und/oder Scher- und Homogenisier-Leistung ist, und • dass am Ende des Zeitabstandes benachbarter Dosierimpulse (Δt2) und bei Abweichung der zeitabhängigen Stromaufnahme (l(t)) von dem jeweils zugeordneten Wert im zeitabhängigen Verlauf einer Referenzstromaufnahme (lo) um mehr als eine vorgegebene Toleranz, und zwar entweder nach oben oder nach unten, die Zeitdauer des Dosierimpulses (Δt1) für den nachfolgenden Dosierimpuls (i) im ersten Fall verkürzt und im zweiten Fall verlängert wird.

Description

Verfahren und Mischvorrichtung zur Steuerung der Einbringung eines pulverförmigen Stoffes in eine Flüssigkeit für ein Batch-Mischverfahren
TECHNISCHES GEBIET
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung der Einbringung eines pulverförmigen Stoffes in eine aus wenigstens einer Komponente bestehende Flüssigkeit für ein Batch-Mischverfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 , bei dem die Einbringung und Behandlung des pulverförmigen Stoffes quasi unter den reaktionskinetischen Bedingungen eines Verweilzeitverhaltens eines diskontinuierlich arbeitenden homogenen Reaktionskessels erfolgt sowie eine Mischvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
STAND DER TECHNIK
Die Mischertechnologie kennt mit Blick auf die Einbringung eines pulverförmigen Stoffes in eine Flüssigkeit und dessen Gleichverteilung und ggf. Auflösung in der Flüssigkeit Mischverfahren, die absatzweise (sog. Batch-Verfahren) oder kontinu- ierlich (sog. Inline-Verfahren) betrieben werden.
Beim Batch-Verfahren wird das Mischen von Flüssigkeit und pulverförmigem Stoff reaktionskinetisch in einem sogenannten diskontinuierlich betriebenen Reaktionskessel (Mischbehälter) durchgeführt. Eine bestimmte Menge Flüssigkeit wird in dem Mischbehälter vorgelegt und es wird so lange pulverförmiger Stoff zugeführt, bis eine gewünschte bzw. planmäßig vorgegebene Trockenstoff-Konzentration des pulverförmigen Stoffes in der Flüssigkeit vorliegt. Pulverförmiger Stoff und Flüssigkeit werden dabei vorzugsweise fortwährend gerührt und/oder zu einem Mischprodukt gemischt und das Mischprodukt wird mit dem Ziel einer Gleichvertei- lung des pulverförmigen Stoffes homogenisiert. Die Zufuhr des pulverförmigen Stoffes kann dabei kontinuierlich oder diskontinuierlich erfolgen.
Beim Inline-Verfahren wird das Mischen von Flüssigkeit und pulverförmigem Stoff reaktionskinetisch in einem sogenannten kontinuierlich betriebenen Reaktionskes- sei (Mischbehälter) durchgeführt. Es wird dem Mischbehälter stetig Flüssigkeit und pulverförmiger Stoff, letzterer entweder kontinuierlich oder diskontinuierlich, zugeführt und es wird aus dem Mischbehälter ein Mischprodukt entsprechend den zugeführten Mengen an Flüssigkeit und pulverförmigem Stoff kontinuierlich abgeführt. Rühren und/oder Mischen bzw. Scheren und Homogenisieren sorgen dafür, so ist das theoretische Postulat, dass das Mischprodukt an jeder Stelle die gleiche Zusammensetzung (z.B. Trockenstoff-Konzentration) hat und keine Temperaturunterschiede auftreten. Die Trockenstoff-Konzentration im abgeführten Mischprodukt bleibt, über die Dauer des Mischprozesses gesehen, unverändert konstant. Die vorliegende Erfindung befasst sich ausschließlich mit Mischverfahren, die im Batch-Verfahren und hier in allen möglichen Ausprägungen betrieben werden. Ein diesbezügliches Mischverfahren und die zugeordnete Mischvorrichtung wurde der Öffentlichkeit beispielweise unter folgendem Internet-Link bekannt gemacht: „http://www.gea.com/de/products/ Hiqh-Shear-Batch-Mixer.jsp".
Die vorstehend erwähnten Mischvorrichtungen umfassen bevorzugt auch sogenannte Vakuummischer, die einen Mischbehälter mit einer Rühr- und/oder Scher- und Homogenisier-Einrichtung aufweisen. Die freie Oberfläche der Flüssigkeit, die in dem Mischbehälter beispielsweise ein freies Füllstandsniveau mit einer Höhe zwischen 0,4 bis 4 m aufweisen kann, unterliegt dabei einem diesem Höhenbereich entsprechend zugeordneten Unterdruck gegenüber Atmosphärendruck von beispielsweise 0,2 bis 0,8 bar, damit die Flüssigkeit einerseits beim Mischprozess leichter von Gasbestandteilen befreit werden kann und andererseits im Bodenbereich des Mischbehälters unter allen Betriebsbedingungen einen Unterdruck ge- genüber Atmosphärendruck aufweist. Die Einleitung des pulverförmigen Stoffes in den Mischbehälter erfolgt über eine Öffnung in der Behälterwandung unterhalb des freien Füllstandsniveaus. Diese Öffnung setzt sich in einem rohrförmigen Eintrittsstutzen in Richtung der Außenseite des Mischbehälters fort, an den eine beispielsweise zu einem Pulvervorratsbehälter führende Rohrleitung angeschlossen ist. Der Eintrittsstutzen und damit die Rohrleitung sind über ein die Zufuhr des pulverförmigen Stoffes steuerndes Einlaufventil absperrbar ausgebildet, damit einerseits die Mischvorrichtung über diesen Weg gegenüber ihrer Umgebung abgeschlossen und andererseits eine im Pulvervorratsbehälter vorgelegte Menge des pulverförmigen Stoffes im Bedarfsfalle der Flüssigkeit aufgrund der herrschenden Druckverhältnisse selbsttätig zugeführt werden kann. Eine diesbezügliche Mischvorrichtung mit einer vorzugsweise diskontinuierlichen Zufuhr des pulverförmigen Stoffes ist in der Druckschrift DE 10 2015 016 766 A1 beschrieben, wobei letztere gattungsbildend ist.
Eine diskontinuierliche Zufuhr des pulverförmigen Stoffes, wie sie beispielsweise in der DE 10 2015 016 766 A offenbart ist, hat den Vorteil, dass die Zufuhr immer über die volle Offenstellung des als Hubventil ausgebildeten Einlaufventils erfolgt und dadurch die Gefahr des Verstopfens des Einlaufventils minimiert wird. Abhän- gig von der Zeitdauer der jeweiligen Offenstellung werden mehr oder weniger große Mengen des pulverförmigen Stoffes stoßweise in die Flüssigkeit eingebracht, sodass grundsätzlich die Gefahr besteht, dass es zu entsprechenden Zusammenballungen des pulverförmigen Stoffes kommt, die durch die Rühr- und/oder Scher- und Homogenisier-Einrichtung bis zum nachfolgenden Eintrag von pulverförmigem Stoff vollständig aufzulösen sind, wobei gleichzeitig eine weitestgehende Gleichverteilung des pulverförmigen Stoffes anzustreben ist. Es hat sich in diesem Zusammenhang gezeigt, dass sich die stoßweise Zufuhr des pulverförmigen Stoffes in einem Anstieg der Rühr- und/oder Scher- und Homogenisier-Leistung (Antriebsleistung für die zugeordneten Einrichtungen), abbildet, die notwendig ist, um das in dieser Phase des Mischprozesses temporär vorliegende Mischprodukt zu behandeln. Der Verlauf der diesbezüglichen Antriebsleistung, die proportional zur Stromaufnahme der zugeordneten Antriebsmotore ist, entspricht näherungsweise einer Gauß'schen Normalverteilungskurve. Erschwerend kommt im Mischprozess hinzu, dass das Verweilzeitverhalten eines diskontinuierlich betriebenen Reaktionskessels bzw. Mischbehälters zwar theoretisch an jeder Stelle eine gleiche Zusammensetzung des Mischprodukts postuliert, dass es praktisch jedoch, verstärkt durch die betriebsbedingte diskontinuierliche Zufuhr des pulverförmigen Stoffes, zu inhomogen verteilten Zusammenballungen des pulverförmigen Stoffes kommen kann, die sich bis zur nächsten Zufuhr des pulverförmigen Stoffes nicht an allen Stellen des Mischbehälters vollständig aufgelöst haben. Dadurch besteht die Gefahr einer Blockierung des Mischbehälters wegen zu hoher Trockenstoff-Konzentration. Es kann daher zum einen nicht ausgeschlossen werden, dass sich mehr oder weniger große Zusammenballungen nicht vollständig auflösen und im Mischprodukt nachhaltig existent sind. Durch die vorstehend beschriebenen Inhomogenitäten des pulverformigen Stoffes in dem Mischprodukt besteht in diesem zum anderen die Gefahr eines mikrobiologischen Wachstums (Keimwachstum), das insbesondere dann, wenn der Mischbehälter beheizt ist, unter diesen thermischen Bedingungen befördert wird. Darüber hinaus kommt es unter den letztgenannten Bedingungen verstärkt zur Belagbildung (sogenanntes Produkt-Fouling) an den beheizten Wandungen des Mischbehälters, die einerseits den Wärmeübergang behindert und andererseits die Standzeit des Mischbehälters bis zum nächstfälligen Reinigungszyklus verkürzt.
Da es bislang an zielführenden Steuerungsmechanismen fehlt, um Inhomogenitäten hinsichtlich der Verteilung und des Auflösungsgrades von Zusammenballun- gen des pulverformigen Stoffes und unverhältnismäßig große Schwankungen der Zufuhr des pulverformigen Stoffes zu vermeiden und eine Blockierung der Mischvorrichtung wegen zu hoher Trockenstoff-Konzentration im Mischbehälter zu verhindern, wird bislang, um vermeintlich auf der sicheren Seite zu agieren, bei Mischvorrichtungen der in Rede stehenden Art das Rühren und/oder Scheren und Homogenisieren des temporär vorliegenden Mischprodukts über die gesamte Zeitdauer des Mischprozesses intensiver betrieben, als dies über weite Zeitabschnitte erforderlich ist. Diese zu intensive Behandlung kann sich einerseits produktschädigend auswirken und ist andererseits nicht energieeffizient. Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein gattungsgemäßes Verfahren zur Steuerung der Einbringung eines pulverformigen Stoffe in eine aus wenigstens einer Komponente bestehende Flüssigkeit für ein Batch-Mischverfahren und eine zugeordnete Mischvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens derart weiterzubilden, dass die vorstehend angegebenen Nachteile des Standes der Technik be- seitigt werden. ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Diese Aufgabe wird in verfahrenstechnischer Hinsicht durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Ferner wird die Aufgabe in vorrichtungstechnischer Hinsicht durch eine Mischvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens mit den Merkmalen des Nebenanspruchs 9 gelöst. Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Mischvorrichtung ist Gegenstand des Unteranspruchs 10.
Verfahren
Die Erfindung geht mit Blick auf ein erfindungsgemäßes Verfahren aus von einem bekannten Verfahren zur Steuerung der Einbringung eines pulverförmigen Stoffes in eine aus wenigstens einer Komponente bestehende Flüssigkeit für ein Batch- Mischverfahren, wobei die Begrifflichkeit„Komponente" so zu verstehen ist, dass es sich hierbei in der Regel um diskrete, voneinander getrennte Flüssigkeiten handeln kann, die auch voneinander getrennt dem Mischprozess zugeführt werden können. Das Batch-Mischverfahren wird typischerweise angewendet für mittel- bis hochviskose Mischprodukte mit im Endergebnis mittelhoher bis hoher Trockenstoff-Konzentration und auch für Mischverfahren mit mehreren Flüssigkeitskomponenten, die keine oder nur geringe Weiterverarbeitung im nachgeschalteten Prozess benötigen. Dabei erfolgt die Einbringung und Behandlung des pulverförmigen Stoffes, reaktionskinetisch betrachtet, quasi unter den Bedingungen eines Verweilzeitverhaltens eines diskontinuierlich arbeitenden homogenen Reaktionskessels. Das Verfahren zeichnet in an sich bekannter Weise dergestalt aus, dass eine Menge Flüssigkeit vorgelegt und der pulverförmige Stoff diskontinuierlich in diese Flüssigkeit zugeführt wird und die Flüssigkeit und der pulverförmige Stoff fortwährend gerührt und/oder zu einem Mischprodukt gemischt werden und das Mischprodukt homogenisiert wird. Der pulverförmige Stoff wird so lange zugeführt, bis ein zeitabhängiger Verlauf einer Trockenstoff-Konzentration des pulverförmigen Stoffes im Mischprodukt auf einen vorgegebenen Endwert aufgewachsen ist.
Der erfinderische Lösungsgedanke besteht beim Verfahren darin, dass eine Rezeptur des Mischproduktes wenigstens hinsichtlich des dem vorgegebenen End- wert zugeordneten zeitabhängigen Verlaufs einer Trockenstoff-Konzentration und die Reaktionsbedingungen jeweils in Form von Vorgabedaten vorgegeben sind. Weiterhin ist vorgesehen, dass die diskontinuierliche Zufuhr des pulverförmigen Stoffes in an sich bekannter Weise impulsweise durch eine zeitliche Abfolge von Dosierimpulsen erfolgt. Die Reaktionsbedingen sehen diesbezüglich in einer bevorzugten Ausgestaltung vor, dass der pulverförmige Stoff durch einen Unterdruck (Vakuum) im Kopfraum des Mischbehälters gegenüber Atmosphärendruck angesaugt wird. Die Dosierimpulse sind jeweils durch einen Mengenstrom des pulverförmigen Stoffes mp, eine Zeitdauer des Dosierimpulses At1 und einen Zeitab- stand benachbarter Dosierimpulse At2 charakterisiert.
Durch das Verfahren ergibt sich ein zeitabhängiger Verlauf einer Trockenstoff- Konzentration c(t), der planmäßig in dem vorgegebenen Endwert endet, wobei zwischen dem Verlauf einer Trockenstoff-Konzentration ohne Sättigungscharakter (näherungsweise linearer Verlauf) oder mit Sättigungscharakter (degressiver Verlauf) zu unterscheiden ist.
• Bei dem Verlauf ohne Sättigungscharakter lassen sich im Rahmen der Aufnahmekapazität oder der Löslichkeitsgrenze der Flüssigkeit in gleichen Zeitabständen gleiche Mengen pulverförmiger Stoff dosieren, sodass sich bei voll- ständiger Homogenisierung des Mischprodukts ein zeitabhängiger näherungsweise linear ansteigender Verlauf einer Trockenstoff-Konzentration einstellt.
• Bei dem Verlauf mit Sättigungscharakter lassen sich im Rahmen der Aufnahmekapazität oder der Löslichkeitsgrenze der Flüssigkeit in gleichen Zeitabständen nur stetig abnehmende Mengen pulverförmiger Stoff dosieren, sodass sich bei vollständiger Homogenisierung des Mischprodukts ein zeitabhängiger degressiv ansteigender Verlauf einer Trockenstoff-Konzentration einstellt.
Der in dem vorgegebenen Endwert endende zeitabhängige Verlauf einer Trockenstoff-Konzentration ist erfindungsgemäß durch die Abfolge eindeutig bestimmter Dosierimpulse definiert.
Ein signifikantes steuerungstechnisches Merkmal besteht darin, dass eine zeitabhängige Stromaufnahme l(t) ermittelt wird, die proportional zu einer für ein temporär vorliegendes Mischprodukt erforderlichen Rühr- und/oder Scher- und Homoge- nisier-Leistung ist. Letztere tritt immer dann in Form näherungsweise einer Gauß'schen Normalverteilung auf, wenn eine definierte Menge pulverförmiger Stoff impulsweise in den Mischprozess bzw. den Mischbehälter eingebracht und behandelt wird. Sobald sich der pulverförmige Stoff in der aufnehmenden Flüssigkeit oder in dem aufnehmenden Mischprodukt gleichverteilt, d.h. möglichst homogen verteilt und ggf. dabei aufgelöst hat, klingt die zeitabhängige Stromaufnahme l(t) ab, und zwar auf einen zeitabhängigen Verlauf einer Referenzstromaufnahme l0(t), der charakteristisch ist für die am homogenisierten Mischprodukt unter den Bedingungen des zugeordneten zeitabhängigen Verlaufs einer Trockenstoff-Konzentration (c(t)) zu erbringende Rühr- und/oder Scher- und Homogenisier-Leistung. Der diesbezügliche zeitabhängige Verlauf der Referenzstromaufnahme l0(t) ist in den Vorgabedaten hinterlegt und kann von dort herangesogen werden, und er ist abhängig von der Rezeptur des Mischproduktes und den Reaktionsbedingungen für den Misch- prozess.
Am Ende des Zeitabstandes benachbarter Dosierimpulse Ät2 und bei Abweichung der zeitabhängigen Stromaufnahme l(t) von dem jeweils zugeordneten Wert im zeitabhängigen Verlauf einer Referenzstromaufnahme l0(t) um mehr als eine vor- gegebene Toleranz, wobei eine Abweichung entweder nach oben oder nach unten vorliegen kann, wird die Zeitdauer des Dosierimpulses At1 für den nachfolgenden Dosierimpuls im ersten Fall verkürzt und im zweiten Fall verlängert.
Für zeitabhängige Verläufe einer Trockenstoff-Konzentration c(t) ohne Sättigungs- Charakter sieht eine erste Ausgestaltung des Verfahrens vor, dass diese Verläufe jeweils durch ein festes Zeitdauer-Zeitabstand-Verhältnis V zwischen der Zeitdauer des Dosierimpulses At1 und dem zugeordneten Zeitabstand benachbarter Dosierimpulse At2 definiert sind (V = At1/At2 = konstant). Der jeweilige Verlauf einer Trockenstoff-Konzentration c(t) ist über die Zeit t ansteigend, weil der fortlaufend impulsweise dosierte Mengenstrom des pulverförmi- gen Stoffes rhP, der im allgemeinsten Falle ein zeitabhängiger Mengenstrom pulverförmiger Stoff rhp(t) ist, über die gesamte Zeitdauer t des Mischprozesses gesehen, konstant ist (rhP = konstant). Der Mengenstrom pulverförmiger Stoff rhP wird in der Zeitdauer t vielfach, und zwar (t/At2)-mal, bei annähernd unveränderlichem Füllstandsniveau im Mischbehälter in eine unveränderliche Menge Flüssigkeit rriF des vorliegenden Mischprodukts eingebracht, wobei sich der zeitabhängige Verlauf einer Trockenstoff-Konzentration c(t) nach Gleichung (1 ), wie folgt, dar- stellt:
F mp Ät2
In den meisten praxisrelevanten Fällen kann, weil der erste Term der nachfolgenden Relation in der Regel klein gegenüber dem zweiten Term ist, näherungsweise
t
mP— Atl « mF
gesetzt werden, sodass sich nach Gleichung (1a) für den zeitabhängigen Verlauf einer Trockenstoff-Konzentration c(t) mit einer ersten Proportionalitätskonstante kl = näherungsweise ergibt: c(t) w *p i t = nip v t = kl y t ( 1 a) mp mp at2 mp
Diese steuerungstechnische Maßnahme mit einem festen Zeitdauer-Zeitabstand- Verhältnis V (V = At1/At2 = konstant) führt zwangsläufig im gleichen Verhältnis zu einer entsprechenden Verkürzung oder Verlängerung des Zeitabstandes benachbarter Dosierimpulse At2, bezogen auf den nachfolgenden Dosierimpuls.
Für zeitabhängige Verläufe der Trockenstoff-Konzentration c(t) mit Sättigungscha- rakter sieht eine zweite Ausgestaltung des Verfahrens vor, dass diese Verläufe durch ein variables Zeitdauer-Zeitabstand-Verhältnis V zwischen der Zeitdauer des Dosierimpulses At1 und dem zugeordneten Zeitabstand benachbarter Dosierimpulse At2 definiert sind (V = At1/At2 Φ konstant), wobei
• bei Abweichung der zeitabhängigen Stromaufnahme l(t) von dem jeweils zu- geordneten Wert im zeitabhängigen Verlauf einer Referenzstromaufnahme l0(t) um mehr als die vorgegebene Toleranz nach oben das Zeitdauer-Zeitabstand- Verhältnis V verkleinert und
• bei Abweichung der zeitabhängigen Stromaufnahme l(t) von dem jeweils zugeordneten Wert im zeitabhängigen Verlauf einer Referenzstromaufnahme l0(t) um mehr als die vorgegebene Toleranz nach unten das Zeitdauer-Zeitabstand- Verhältnis V vergrößert wird.
Der jeweilige Verlauf einer Trockenstoff-Konzentration c(t) ist über die Zeit t de- gressiv ansteigend, weil der fortlaufend impulsweise dosierte Mengenstrom des pulverförmigen Stoffes mP, über die gesamte Zeitdauer t des Mischprozesses gesehen, zwar konstant ist (mP = konstant), die Zeitdauer des Dosierimpulses At1 jedoch stetig abnimmt und somit eine stetig abnehmende Menge pulverförmiger Stoff eindosiert wird. Der Mengenstrom pulverförmiger Stoff mP wird in der Zeit- dauer t bei annähernd unveränderlichem Füllstandsniveau im Mischbehälter in ein vorliegendes nahezu unveränderliches Volumen des Mischprodukts VM eingebracht (VM « konstant), wobei eine Dichte pM des Mischprodukts entsprechend dem zeitabhängigen Verlauf einer Trockenstoff-Konzentration c(t) zunimmt und letztere sich nach Gleichung (2) mit einer zweiten Proportionalitätskonstante k2 = ^ , wie folgt, darstellt:
Figure imgf000011_0001
Diese steuerungstechnische Maßnahme mit einem variablen Zeitdauer-Zeitab- stand-Verhältnis V erfordert von der Steuerung die Möglichkeit, die Zeitdauer des Dosierimpulses At1 bei unveränderlichem Zeitabstand benachbarter Dosierimpulse At2 zu verkürzen oder zu verlängern oder bei unveränderter Zeitdauer des Dosierimpulses At1 den Zeitabstand benachbarter Dosierimpulse At2 adäquat zu verlängern oder zu verkürzen. Die erfindungsgemäße steuerungstechnische Maßnahme besteht im Kern somit bei beiden Ausgestaltungen des Verfahrens darin, dass die Zeitdauer des Dosierimpulses At1 und der Zeitabstand benachbarter Dosierimpulse At2 so gewählt werden, dass sich am jeweiligen Ende des Zeitabstandes benachbarter Dosierimpulse At2 die zeitabhängig ermittelte Stromaufnahme l(t) zum Rühren und/oder Scheren und Homogenisieren des temporär vorliegenden Mischproduktes an den zeitabhängigen Verlauf einer Referenzstromaufnahme l0(t), der zur diesbezüglichen Behandlung des homogenisierten Mischprodukts erforderlich ist, im Rahmen einer praxisrelevanten zulässigen Toleranz annähert. Um die Dosierung des pulverförmigen Stoffes möglichst störungsfrei zu gestalten, wird für das Verfahren vorgeschlagen, dass der Mengenstrom des pulverförmigen Stoffes über die Zeitdauer des Dosierimpulses konstant ist. Dies wird insbesonde- re dadurch sichergestellt, dass eine steuerbare Öffnung für die Zufuhr des pulverförmigen Stoffes nur entweder eine volle Offenstellung oder eine Schließstellung einnimmt.
Um die Steuerung des Mischprozesses möglichst handhabbar zu machen, sieht eine andere Ausgestaltung des Verfahrens vor, dass die Verkürzung oder die Verlängerung der Zeitdauer des Dosierimpulses dann erfolgt, wenn ein durch eine zulässige Stromüberschreitung oder eine zulässige Stromunterschreitung jeweils bestimmter Stromkorridor durch eine nach oben abweichende Stromaufnahme oder eine nach unten abweichende Stromaufnahme verlassen wird. Dabei sind die zu- lässige Stromüberschreitung und die zulässige Stromunterschreitung jeweils durch einen prozentualen Anteil von dem zugeordneten zeitabhängigen Verlauf einer Referenzstromaufnahme bestimmt. Damit die Steuerung diesbezüglich möglichst feinfühlig arbeitet, wird weiterhin vorgeschlagen, dass das Maß der Verkürzung oder der Verlängerung der Zeitdauer des Dosierimpulses in Abhängigkeit von dem Maß der Abweichung der zeitabhängigen Stromaufnahme von dem zugeordneten Verlauf einer Referenzstromaufnahme bestimmt ist.
Um die im Praxisbetrieb für eine bestimmte Rezeptur gewonnenen Betriebsdaten für nachfolgende Mischprozesse mit gleicher Rezeptur nutzbar zu machen, sieht eine andere Ausgestaltung des Verfahrens vor, dass die der Steuerung der Einbringung des pulverförmigen Stoffes in die wenigstens eine Flüssigkeit zugrunde liegenden weiteren rezepturabhängigen Vorgabedaten aus Erfahrungswerten früherer Mischprozesse gewonnen und gespeichert werden, wobei diese Vorgabedaten eine Misch- oder Lösungstemperatur, ein Druck oberhalb der Flüssig- keitssäule, aus dem ein Reaktionsdruck resultiert, Drehzahlen von Einrichtungen zum Rühren und/oder Scheren und Homogenisieren und eine von dem zugeordneten zeitabhängigen Verlauf einer Referenzstromaufnahme abhängige zulässige Stromüberschreitung und eine zulässige Stromunterschreitung sind. Um die im Praxisbetrieb für eine bestimmte Rezeptur gewonnenen Betriebsdaten für nachfolgende Mischprozesse mit gleicher Rezeptur nutzbar zu machen, sieht eine weitere Ausgestaltung des Verfahrens vor, dass die im Verlauf der Steuerung der Einbringung des pulverförmigen Stoffes in die wenigstens eine Flüssigkeit ge- wonnenen zielführenden rezepturabhängigen Steuerungsparameter, und zwar die Zeitdauer des Dosierimpulses und der Zeitabstand benachbarter Dosierimpulse, gespeichert und für nachfolgende Steuerungen gleicher Rezepturen herangezogen werden. Mischvorrichtung
Eine Mischvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens besteht in an sich bekannter Weise aus einem Mischbehälter, der einen Zulaufanschluss zur Zufuhr für eine Flüssigkeit, einen Auslaufstutzen zur Abfuhr für ein Mischprodukt und eine Rühreinrichtung und/oder eine Scher- und Homogenisier-Einrichtung aufweist. An dem Mischbehälter ist ein Einlaufventil mit einem Ventilschließglied angeordnet. Das Einlaufventil ist mit dem Ventilschließglied entweder zwischen vollständig geschlossen (Schließstellung) oder vollständig geöffnet (Offenstellung) einstellbar. Ein pulverförmiger Stoff wird mit dem Einlaufventil in die Flüssigkeit eingebracht, wobei mit einer dem Einlaufventil zugeordneten Steuereinrichtung das Ventil- schließglied in die Schließ- oder in die Offenstellung überführbar ist.
Erfindungsgemäß stellt die Steuereinrichtung der Mischvorrichtung rezepturabhängige Vorgabedaten und rezepturabhängige Steuerungsparameter in Gestalt der Zeitdauer des Dosierimpulses und des Zeitabstandes benachbarter Dosierim- pulse bereit. Weiterhin weist die Steuereinrichtung erfindungsgemäß wenigstens einen als Messeinrichtung ausgebildeten Signalaufnehmer auf, der eine zeitabhängige Stromaufnahme der Rühreinrichtung und/oder der Scher- und Homogenisier-Einrichtung erfasst. Mit diesen Eigenschaften ausgestattet steuert die Steuereinrichtung die Schließ- oder die Offenstellung des Ventilschließgliedes in Abhän- gigkeit von der zeitabhängigen Stromaufnahme und in Relation zu den Vorgabedaten und den Steuerungsparametern an.
Um das als Hubventil ausgebildete Einlaufventil, das den pulverförmigen Stoff ausschließlich in seiner vollen Offenstellung zuführt und somit die Verstopfungsan- fälligkeit von vornherein minimiert, noch weiter diesbezüglich zu optimieren und zum Beispiel Tot- und Hohlräume im pulverbeaufschlagten Bereich des Ventilgehäuses des Einlaufventils zu vermeiden, sieht eine vorteilhafte Ausführungsform vor, dass das Ventilschließglied zumindest in seinem pulverbeaufschlagten Be- reich als durchmessergleiche zylindrische Stange ausgebildet ist, an der durchmessergleich ein Ventilteller angeformt ist. Wenn sich das Einlaufventil in seiner vollen Offenstellung befindet, ist das Ventilschließglied mit seinem Ventilteller aufgrund dieser Ausführungsform weitestgehend aus der voll ausgebildeten Strömung des pulverförmigen Stoffes herausgefahren, sodass es einerseits kein Strömungshindernis darstellt und andererseits liegt eine Sitzdichtung, die in dem Ventilteller Aufnahme findet, in der Nähe der Wandung eines Ventilgehäuses und damit außerhalb des voll ausgebildeten Strömungsbereichs der Rohrströmung und wird dadurch allenfalls nur von der wandnahen, stagnierenden Strömung in diesem Randbereich tangiert.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Eine eingehendere Darstellung der Erfindung ergibt sich aus der folgenden Beschreibung und den beigefügten Figuren der Zeichnung sowie aus den Ansprü- chen. Während die Erfindung in den verschiedensten Ausgestaltungen eines Verfahrens zur Steuerung der Einbringung eines pulverförmigen Stoffes in eine aus wenigstens einer Komponente bestehenden Flüssigkeit für ein Batch- Mischverfahren realisiert ist, werden in der Zeichnung ein bevorzugtes Verfahren sowie eine Mischvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens beschrieben. Es zeigen
Figur 1 in schematischer Darstellung eine Mischvorrichtung für ein Batch- Mischverfahren;
Figur 2 in perspektivischer Darstellung und im Halbschnitt ein Einlaufventil zur
Zuführung des pulverförmigen Stoffes in eine Mischvorrichtung gemäß
Figur 1 ohne ein Steuerkopfgehäuse;
Figur 3 in einer qualitativen Darstellung für das Verfahren und zur grundsätzlichen Darstellung der erfindungsgemäßen Steuerungsmerkmale eine zeitabhängige Stromaufnahme l(t) für eine Abfolge von Dosierimpulsen mit einer konstanten Zeitdauer des Dosierimpulses At1 und mit einem Zeitabstand benachbarter Dosierimpulse At2, wobei ein zeitabhängiger Verlauf einer Trockenstoff-Konzentration c(t) ohne Sättigungscharakter zugrunde gelegt ist;
Figur 4 in einer qualitativen Darstellung für das Verfahren eine zeitabhängige
Stromaufnahme l(t) für eine Abfolge von Dosierimpulsen mit einer konstanten Zeitdauer des Dosierimpulses At1/2 und mit einem Zeitabstand benachbarter Dosierimpulse At2/2, wobei der zeitabhängiger Verlauf einer Trockenstoff-Konzentration c(t) gemäß Figur 3 zugrunde gelegt ist; Figur 5 in einer qualitativen Darstellung für das Verfahren eine zeitabhängige
Stromaufnahme l(t) für eine größere Abfolge von Dosierimpulsen mit einer konstanten Zeitdauer des Dosierimpulses At1 und mit einem konstanten Zeitabstand benachbarter Dosierimpulse At2 zur Realisierung eines zeitabhängigen näherungsweise linear ansteigenden Verlaufs ei- ner Trockenstoff-Konzentration (ohne Sättigungscharakter) entsprechend den Figuren 3 und 4 und
Figur 6 in einer qualitativen Darstellung für das Verfahren eine zeitabhängige
Stromaufnahme l(t) für eine Abfolge von Dosierimpulsen mit einer stetig abnehmenden Zeitdauer des Dosierimpulses At1 und mit einem kon- stanten Zeitabstand benachbarter Dosierimpuise At2 zur Realisierung eines zeitabhängigen degressiven Verlaufs einer Trockenstoff- Konzentration (mit Sättigungscharakter).
Mischvorrichtung (Figuren 1 und 2)
Eine Mischvorrichtung 1000 weist unter anderem einen Mischbehälter 100 auf, der aus einem vorzugsweise zylindrischen Behältermantel 100.1 , einem oberen Behälterboden 100.2 und einem unteren Behälterboden 100.3 besteht. Der untere Behälterboden 100.3 verjüngt sich vorzugsweise nach unten, meist kegelförmig oder in Form eines Kreiskegels, und weist am unteren Ende einen Auslaufstutzen 100.4 für ein Mischprodukt M auf. In dem Mischbehälter 100 wird über einen Zu- laufanschluss 100.5 eine Flüssigkeit F in einer Menge Flüssigkeit mF vorgelegt, die ein freies Füllstandsniveau N ausbildet, über dem im Regelfall bei der in Rede stehenden Mischvorrichtung 1000 (z.B. Vakuummischer) ein Druck oberhalb der Flüssigkeitssäule p, ein Unterdruck gegenüber Atmosphärendruck, herrscht.
An dem Behältermantel 100.1 oder dem unteren Behälterboden 100.3 ist ein Ein- laufventil 20 angeordnet. Das Einlaufventil 20 dient der diskontinuierlichen Zufuhr eines pulverförmigen Stoffes P mit einem Mengenstrom pulverförmiger Stoff rhP, der über eine Zuführleitung 18 zugeführt wird, in die Flüssigkeit F oder in das Mischprodukt M. Dem Einlaufventil 20 ist eine Steuereinrichtung 30 zugeordnet, die mit einem Steuerkopfgehäuse 14 des Einlaufventils 20 über eine Signalleitung 22 kommuniziert und das Einlaufventil 20 bedarfsweise in seine Offen- oder Schließstellung überführt. Im Mischbehälter 100 befindet sich eine über einen ersten Antriebsmotor 40 mit einer eher niedrigen ersten Drehzahl n1 angetriebene Rühreinrichtung 24, vorzugsweise zentral angeordnet und mechanisch wirkend, die vorzugsweise bis in den Bereich des unteren Behälterbodens 100.3 hinab- reicht. Die erforderliche Rührwirkung kann auch durch strömungsmechanische Mittel, beispielsweise durch Umpumpen der Flüssigkeit F oder des Mischprodukts M über eine nicht dargestellte Kreislaufleitung mit vorzugsweise tangentialem Eintritt der Flüssigkeit F oder des Mischprodukts M in den Mischbehälter 100, erreicht oder unterstützt werden.
Alternativ oder additiv zur Rühreinrichtung 24 ist vorzugsweise im unteren Bereich des unteren Behälterbodens 100.3 und vorzugsweise außermittig in diesem eine über einen zweiten Antriebsmotor 50 mit einer eher hohen zweiten Drehzahl n2 angetriebene Scher- und Homogenisier-Einrichtung 26 vorgesehen. Diese saugt die Flüssigkeit F oder das Mischprodukt M vorzugsweise einerseits von oben an und wirft diese andererseits ringförmig im wandnahen Bereich des unteren Behälterbodens 100.3 derart aus, dass sich vorzugsweise eine von außen nach innen gerichtete Zirkulationsströmung im Mischbehälter 100 ausbildet. Beim Durchgang durch die Scher- und Homogenisier-Einrichtung 26 werden Flüssigkeit F und pul- verförmiger Stoff P oder das daraus resultierende Mischprodukt M sehr intensiv mechanisch gemischt und vorzugsweise dabei homogenisiert.
Das Einlaufventil 20 ist als Hubventil ausgebildet (Figur 2). Es weist in einem Ventilgehäuse 2 einen Ventilsitz 2a und einen mit diesem zusammenwirkenden Ventil- teller 8a auf, der an einem Ventilschließglied 8 ausgebildet ist. Im Regelfall nimmt das Ventilschließglied 8 eine Sitzdichtung 10 auf, die in der Schließstellung des Einlaufventils 20 im Zusammenwirken mit dem Ventilsitz 2a die Abdichtung bewirkt. Der Ventilsitz 2a besitzt eine Sitzöffnung 2b, durch welche der über einen Rohranschluss 2c aus der Zuführleitung 18 zugeführte pulverförmige Stoff P in die Flüssigkeit F eingebracht wird (Figur 1).
Die oberhalb der Anschlussstelle des Einlaufventils 20, die vorzugsweise unmittelbar in der Wandung des Mischbehälters 100 angeordnet ist, anstehende Flüssig- keit F bildet mit ihrer Flüssigkeitssäule eine Höhe h aus (Figur 1), sodass sich der statische Druck im Bereich der vorgenannten Anschlussstelle und damit auch im Bereich der Sitzöffnung 2b aus dem Druck oberhalb der Flüssigkeitssäule p (vorzugsweise Unterdruck) und dem statischen Druck, der sich aus der Höhe der Flüssigkeitssäule h ergibt, zusammensetzt. Bei einem Vakuummischer mit einem Unterdruck von beispielweise p = 0,2 bis 0,8 bar und einer entsprechend diesem Druckbereich zugeordneten Höhe der Flüssigkeitssäule h = 0,2 bis 4 m herrscht im Bereich der Sitzöffnung 2b stets immer noch ein Unterdruck gegenüber Atmosphärendruck, sodass die Sitzöffnung 2b aus dem Mischbehälter 100 heraus besaugt und damit der pulverförmige Stoff P eingesaugt wird. Die Sitzöffnung 2b ist mit dem Ventilteller 8a zwischen vollständig geschlossen, der Schließstellung, o- der vollständig geöffnet, der Offenstellung, einstellbar. Das Ventilgehäuse 2 ist über ein Laternengehäuse 4 mit einem Antriebsgehäuse 6 zum Antrieb des Ventilschließgliedes 8 verbunden. Es handelt sich vorzugsweise um einen druckmittelbeaufschlagten Feder/Kolben-Antrieb, wobei eine Rückstellfeder 12 das Ven- tilschließglied 8 in der Regel in seine Schließstellung überführt, wenn das Antriebsgehäuse 6 nicht mit Druckmittel, vorzugsweise Druckluft, beaufschlagt ist. Eine Ventilstange 8b, die am Ventilteller 8a des Ventilschließgliedes 8 angreift und durch das Antriebsgehäuse 6 hindurch- und bis in das Steuerkopfgehäuse 14 hineingeführt ist, dient antriebsseitig der axialen Führung des Ventilschließgliedes 8. Das Ventilschließglied 8 ist zumindest in seinem pulverbeaufschlagten Bereich als durchmessergleiche zylindrische Stange ausgebildet, an der durchmessergleich der Ventilteller 8a angeformt ist. Durch diese konstruktive Ausgestaltung werden Hohl- und Toträume im Ventilgehäuse 2 im pulverbeaufschlagten Bewegungsbereich des Ventilschließgliedes 8 vermieden, wobei sich das Ventilschließglied 8 mit seinem endseitigen Ventilteller 8a und der zugeordneten Sitzdichtung 0 weitestgehend aus dem voll durchströmten Bereich des Ventilgehäuses 2 zurückziehen lässt. Die Steuereinrichtung 30 (Figur 1) weist wenigstens einen Signalaufnehmer 16 auf. Der wenigstens eine Signalaufnehmer 16 ist eine Messeinrichtung beispielsweise für Mischparameter, wie beispielsweise der Druck oberhalb der Flüssigkeitssäule p im Mischbehälter 100, eine Misch- oder Lösungstemperatur T der Flüssigkeit F, eine Trockenstoff-Konzentration c oder ein zeitabhängiger Verlauf einer Trockenstoff-Konzentration c(t), Drehzahlen n1 , n2 und eine zeitabhängige Stromaufnahme l(t) der Rühr- und/oder Scher- und Homogenisier-Einrichtung 24, 26. Der Signalaufnehmer 16 ist in Figur 1 beispielhaft für die zeitabhängige Stromaufnahme l(t) des zweiten Antriebsmotors 50 der Scher- und Homogenisier- Einrichtung 26 dargestellt. In analoger Weise können zusätzlich oder alternativ weitere Messeinrichtungen vorgesehen werden, die die anderen Mischparameter ermitteln.
Verfahren (Figuren 3 bis 6 in Verbindung mit den Figuren 1 und 2)
Die Einbringung und Behandlung des pulverförmigen Stoffes P erfolgt quasi unter den reaktionskinetischen Bedingungen eines Verweilzeitverhaltens eines diskontinuierlich arbeitenden homogenen Reaktionskessels. Das Verfahren zeichnet in an sich bekannter Weise dergestalt aus, dass eine Menge Flüssigkeit mF im Mischbehälter 100 vorgelegt (Zufuhr über den Zulaufanschluss 100.5) und der pulver- förmige Stoff P dieser Flüssigkeit F über das Einlaufventil 20 mit dem Mengen- ström pulverförmiger Stoff rhPl der im allgemeinsten Falle ein zeitabhängiger Mengenstrom pulverförmiger Stoff rhP(t) sein kann, diskontinuierlich zugeführt werden. Die Flüssigkeit F und der pulverförmige Stoff P werden fortwährend gerührt und/oder zu einem Mischprodukt M gemischt und das Mischprodukt M wird homogenisiert. Der pulverförmige Stoff P wird so lange zugeführt, bis der zeitabhängige Verlauf einer Trockenstoff-Konzentration c(t) des pulverförmigen Stoffes P im Mischprodukt M auf einen vorgegebenen Endwert CE aufgewachsen ist.
Bei dem in Rede stehenden Mischverfahren sind eine Rezeptur des Mischproduktes M wenigstens hinsichtlich des dem vorgegebenen Endwert CE zugeordneten zeitabhängigen Verlaufs einer Trockenstoff-Konzentration c(t) und die Reaktionsbedingungen jeweils in Form von Vorgabedaten D vorgegeben.
Die diskontinuierliche Zufuhr des pulverförmigen Stoffes P erfolgt über eine Zeit- dauer t impulsweise durch eine zeitliche Abfolge von Dosierimpulsen i (Figuren 3 und 4), die jeweils durch den Mengenstrom des pulverförmigen Stoffes mP, eine Zeitdauer des Dosierimpulses At1 und einen Zeitabstand benachbarter Dosierimpulse At2 charakterisiert sind. Der Mengenstrom des pulverförmigen Stoffes mP ist grundsätzlich ein zeitabhängiger Mengenstrom pulverförmiger Stoff rhP(t), wie vorstehend bereits angegeben, wobei beim vorliegenden Anmeldungsgegenstand aufgrund der Bauart und der Schaltcharakteristik des Einlaufventils 20 näherungsweise von einem zeitunabhängigen und damit konstanten Mengenstrom pulverförmiger Stoff mP ausgegangen wird (mP = konstant). Für die Zeitdauer des Dosierimpulses At1 gemäß Figur 3 wird beispielsweise am zweiten Antriebsmotor 50 der Scher- und Homogenisier-Einrichtung 26 die gleichfalls in Figur 3 über der entsprechenden Zeitdauer t aufgetragene zeitabhängige Stromaufnahme l(t) ermittelt bzw. gemessen. Letztere ist proportional zu einer für ein im Mischbehälter 100 unmittelbar nach dem Dosierimpuls i temporär vorlie- gendes Mischprodukt M* erforderlichen Rühr- und/oder Scher- und Homogenisier- Leistung (Figur 1), die von der Rühr- und/oder Scher- und Homogenisier- Einrichtung 24, 26 aufzubringen ist. Der Verlauf der zeitabhängige Stromaufnahme l(t) ist einer Gauß'schen Normalverteilungskurve ähnlich, er steigt mit dem stoßweise eintretenden Mengenstrom pulverförmiger Stoff mP an, erreicht ein Ma- ximum, um dann nach Auflösung des pulverförmigen Stoffes P, d.h. bei einem dann erreichten homogenisierten Mischprodukt M, auf eine für dieses homogenisierte Mischprodukt M erforderliche zeitabhängige Stromaufnahme l(t) allmählich abzufallen. Dieses typische Verhalten wird erfindungsgemäß steuerungstechnisch genutzt, indem aus den Vorgabedaten D ein zeitabhängiger Verlauf einer Referenzstromaufnahme l0(t) herangezogen wird, der charakteristisch ist für die am homogenisierten Mischprodukt M zu erbringende Rühr- und/oder Scher- und Homogenisier- Leistung. Wenn der Zeitabstand benachbarter Dosierimpulse At2 nicht ausreicht, um eine dosierte Menge pulverförmiger Stoff mP = rhP Atl aufzulösen, einzumischen und zu homogenisieren, wird eine zeitabhängige nach oben abweichende Stromauf- nähme l*(t) gemessen, sodass bei diesem Zustand des temporär vorliegenden Mischprodukts M* am Ende des Zeitabstandes benachbarter Dosierimpulse At2 ein erneuter Dosierimpuls i noch nicht angezeigt ist. Wird unter vergleichbaren Bedingungen eine zeitabhängige nach unten abweichende Stromaufnahme l**(t) ermittelt, dann kann dies ein Indiz dafür sein, dass die durch den Zeitabstand be- nachbarter Dosierimpulse At2 auch definierte Rühr- und/oder Scher- und Homo- genisier-Phase übermäßig lang bemessen ist oder dass keine dieser Phase adäquate Menge pulverförmiger Stoff mP dosiert wurde.
Sobald sich der pulverförmige Stoff P in der aufnehmenden Flüssigkeit F oder in dem aufnehmenden Mischprodukt M gleichverteilt, d.h. möglichst homogen verteilt und ggf. dabei aufgelöst hat, klingt die zeitabhängige Stromaufnahme l(t) ab, und zwar auf den zeitabhängigen Verlauf einer Referenzstromaufnahme l0(t), der charakteristisch ist für die am homogenisierten Mischprodukt M unter den Bedingungen des zugeordneten zeitabhängigen Verlaufs der Trockenstoff-Konzentration c(t) zu erbringende Rühr- und/oder Scher- und Homogenisier-Leistung (siehe Figuren 3 bis 5: annähernd linearer zeitabhängiger Verlauf einer Referenzstromaufnahme l0(t); Figur 6: degressiver zeitabhängiger Verlauf einer Referenzstromaufnahme l0(t)). Der zeitabhängige Verlauf einer Referenzstromaufnahme l0(t) beginnt zum Zeitpunkt t = 0, zu dem nur die reine Flüssigkeit F vorliegt, mit einem An- fangswert einer Referenzstromaufnahme l0(t = 0) = l0 (siehe Figuren 3 bis 6). Der diesbezügliche Verlauf einer Referenzstromaufnahme l0(t) ist in den Vorgabedaten D hinterlegt, und er ist abhängig von der Rezeptur des Mischproduktes M und den Reaktionsbedingungen für den Mischprozess. Am Ende des Zeitabstandes benachbarter Dosierimpulse At2 und bei Abweichung der zeitabhängigen Stromaufnahme l(t) von dem jeweils zugeordneten Wert im zeitabhängigen Verlauf einer Referenzstromaufnahme l0(t) um mehr als eine vorgegebene Toleranz, wobei eine Abweichung entweder nach oben oder nach unten vorliegen kann (siehe Figuren 3, 4), wird die Zeitdauer des Dosierimpulses At1 für den nachfolgenden Dosierimpuls im ersten Fall verkürzt und im zweiten Fall verlängert. Die Toleranz besteht in einer Vorgabe einer zulässigen Stromüberschreitung ΔΙ1 und in einer zulässigen Stromunterschreitung ΔΙ2 (Figur 3). Der Fall der Verkürzung ist in Figur 4 dargestellt, wobei in dem dargestellten Fallbeispiel die Zeitdauer des Dosierimpulses At1 und damit auch der zugeordnete Zeitabschnitt benachbarter Dosierimpulse Δί2 beispielhaft halbiert wurden (ΔΪ1/2; At2/2). Auch bei diesem Dosiermodus wird wiederum am Ende des Zeitabschnittes benachbarter Dosierimpulse Δί2/2 eine Überprüfung vorgenommen, ob im Rahmen der vorgegebenen Toleranz eine zeitabhängige nach oben oder nach unten abweichende Stromaufnahme l*(t), l**(t) vorliegt, die eine notwendige Korrektur im vorstehend dargestellten Sinne erforderlich macht.
Die Verkürzung oder die Verlängerung der Zeitdauer des Dosierimpulses Δί1 er- folgt dann, wenn ein durch die zulässige Stromüberschreitung ΔΙ1 oder die zulässige Stromunterschreitung ΔΙ2 jeweils bestimmter Stromkorridor durch die zeitabhängige nach oben oder nach unten abweichende Stromaufnahme l*(t), l**(t) verlassen wird. Die zulässige Stromüberschreitung und die zulässige Stromunterschreitung ΔΙ1 , ΔΙ2 sind vorzugsweise jeweils durch einen prozentualen Anteil von dem zugeordneten zeitabhängigen Verlauf einer Referenzstromaufnahme l0(t) bestimmt. Weiterhin ist vorzugsweise das Maß der Verkürzung oder der Verlängerung der Zeitdauer des Dosierimpulses Δί1 in Abhängigkeit von dem Maß der Abweichung der zeitabhängigen Stromaufnahme l(t) von dem zugeordneten zeitabhängigen Verlauf einer Referenzstromaufnahme l0(t) bestimmt. Die letztlich durch die jeweilige Rezeptur des Mischprodukts M bestimmte zulässige Stromüberschreitung ΔΙ1 und zulässige Stromunterschreitung ΔΙ2 können Bestandteil der Vorgabedaten D für den Mischprozess sein.
Im Verlauf der Steuerung der Einbringung des pulverförmigen Stoffes P in die we- nigstens eine Flüssigkeit F gewonnene zielführende rezepturabhängige Steuerungsparameter S, nämlich die Zeitdauer des Dosierimpulses Δί1 und der Zeitabstand benachbarter Dosierimpulse Δί2, werden gespeichert und für nachfolgende Steuerungen gleicher Rezepturen herangezogen. Die Steuereinrichtung 30 der Mischvorrichtung 100 ist erfindungsgemäß so eingerichtet, dass diese die rezepturabhängigen Vorgabedaten D sowie die rezepturabhängigen Steuerungsparameter S in Gestalt der Zeitdauer des Dosierimpulses At1 und des Zeitabstandes benachbarter Dosierimpulse At2 bereitstellen kann. Die Steuereinrichtung 30 weist weiterhin wenigstens den als Messeinrichtung ausgebildeten Signalaufnehmer 16 auf (Figur 1), der die zeitabhängige Stromaufnahme l(t) der Rühreinrichtung 24 und/oder der Scher- und Homogenisier-Einrichtung 26 erfasst (Figuren 3, 4). Die Steuereinrichtung 30 steuert erfindungsgemäß die Schließ- oder die Offenstellung des Ventilschließgliedes 8 (Figur 2) in Abhängig- keit von der zeitabhängigen Stromaufnahme l(t) und in Relation zu den Vorgabedaten D und den Steuerungsparametern S an.
Durch das Verfahren ergibt sich der zeitabhängige Verlauf einer Trockenstoff- Konzentration c(t), der planmäßig in dem vorgegebenen Endwert CE endet, wobei zwischen dem zeitabhängigen Verlauf einer Trockenstoff-Konzentration c(t) ohne Sättigungscharakter (näherungsweise linearer zeitabhängiger Verlauf; siehe Figuren 3 bis 5) oder dem zeitabhängigen Verlauf einer Trockenstoff-Konzentration mit Sättigungscharakter (degressiver zeitabhängiger Verlauf; siehe Figur 6) zu unterscheiden ist. Der in dem vorgegebenen Endwert CE endende zeitabhängige Ver- lauf einer Trockenstoff-Konzentration c(t) ist durch die Abfolge bestimmter Dosierimpulse i, d.h eindeutig festgelegt durch die Zeitdauer des Dosierimpulses At1 und den Zeitabstand benachbarter Dosierimpulse At2, definiert.
Für den zeitabhängigen Verlauf einer Trockenstoff-Konzentration c(t) ohne Sätti- gungscharakter, beginnend bei c(t = 0) = 0 für die reine Flüssigkeit F (Figur 5), wie er durch die oben angegebenen Gleichungen (1 , 1a) beschrieben werden kann (c(t) = k1 V t), sieht eine Ausgestaltung des Verfahrens vor, dass dieser Verlauf durch ein festes Zeitdauer-Zeitabstand-Verhältnis V zwischen der Zeitdauer des Dosierimpulses At1 und dem zugeordneten Zeitabstand benachbarter Dosier- impulse At2 definiert ist (V = At1/At2 = konstant). Bei Abweichungen von dem zeitabhängigen Verlauf einer Referenzstromaufnahme l0(t) wird erfindungsgemäß bei konstantem Zeitdauer-Zeitabstand-Verhältnis V die Zeitdauer des Dosierimpulses At1 verkürzt (wie dies in Figur 4 im Unterschied zu Figur 3 beispielhaft qualitativ aufgezeigt ist) oder verlängert. Diese steuerungstechnische Maßnahme mit einem festen Zeitdauer-Zeitabstand-Verhältnis V führt zwangsläufig im gleichen Verhältnis zu einer entsprechenden Verkürzung oder Verlängerung des Zeitabstandes benachbarter Dosierimpulse At2, bezogen auf den nachfolgenden Dosierimpuls i. Für den zeitabhängigen Verlauf einer Trockenstoff-Konzentration c(t) mit Sättigungscharakter (Figur 6), wie er durch die oben angegebene Gleichung (2) beschrieben werden kann (c(t) « k2 ~^ )> sient eine weitere Ausgestaltung des
Verfahrens vor, dass dieser Verlauf durch ein variables Zeitdauer-Zeitabstand- Verhältnis V zwischen der Zeitdauer des Dosierimpulses At1 und dem zugeordne- ten Zeitabstand benachbarter Dosierimpulse At2 definiert ist (V = At1/At2 konstant), wobei
• bei Abweichung der zeitabhängigen Stromaufnahme l(t) von dem jeweils zugeordneten Wert im zeitabhängigen Verlauf einer Referenzstromaufnahme l0(t) um mehr als die vorgegebene Toleranz nach oben das Zeitdauer-Zeitabstand- Verhältnis V verkleinert und
• bei Abweichung der zeitabhängigen Stromaufnahme l(t) von dem jeweils zugeordneten Wert im zeitabhängigen Verlauf einer Referenzstromaufnahme l0(t) um mehr als die vorgegebene Toleranz nach unten das Zeitdauer-Zeitabstand- Verhältnis V vergrößert wird.
Der jeweilige Verlauf einer Trockenstoff-Konzentration c(t) ist über die Zeitdauer t, beginnend bei c(t = 0) = 0 für die reine Flüssigkeit F (Figur 6), degressiv ansteigend, weil der fortlaufend impulsweise dosierte Mengenstrom des pulverförmigen Stoffes rhp, über die gesamte Zeitdauer t des Mischprozesses gesehen, zwar vor- zugsweise konstant ist (mP = konst), die Zeitdauer des Dosierimpulses At1 jedoch stetig abnimmt und somit eine stetig abnehmende Menge pulverförmiger Stoff mP eindosiert wird. Der Mengenstrom pulverförmiger Stoff rhP wird in der Zeitdauer t des gesamten Mischprozesses bei annähernd unveränderlichem Füllstandsniveau N im Mischbehälter 100 in ein vorliegendes nahezu unveränderliches Volumen des Mischprodukts VM eingebracht (VM « konstant), wobei eine Dichte pM des Mischprodukts M zunimmt, und zwar entsprechend dem zeitabhängigen Verlauf einer Trockenstoff-Konzentration c(t), der auf den vorgegebenen Endwert CE aufwächst. Figur 6 verdeutlicht in Abhängigkeit von dem zeitabhängigen Verlauf einer Trockenstoff-Konzentration c(t), wie die jeweils dosierte Menge pulverförmiger Stoff rrip = i pAtl stetig abnimmt, wobei die jeweils zugeordnete zeitabhängige Strom- aufnähme l(t) sich jeweils am Ende des Zeitabstandes benachbarter Dosierimpulse At2 an den zugeordneten zeitabhängigen Verlauf einer Referenzstromaufnahme l0(t) angenähert hat bzw. mit diesem weitestgehend deckungsgleich ist. Ein diesbezüglicher Verlauf beschreibt einen gelungenen Mischprozess, der einerseits das Mischprodukt M schont und andererseits energieeffizient ausgestaltet ist. Er erfordert keine steuerungstechnischen Maßnahmen im vorstehend erläuterten Sinne. Erst wenn Abweichungen von der zulässigen Stromüberschreitung oder Stromunterschreitung ΔΙ1 , ΔΙ2 auftreten, greifen sinngemäß die Steuerungsmechanismen, wie sie zum ersten Verfahren im Zusammenhang mit den Figuren 3 und 4 beschrieben wurden.
Diese steuerungstechnischen Maßnahmen mit einem variablen Zeitdauer-Zeitab- stand-Verhältnis V erfordern von der Steuereinrichtung 30 die Fähigkeit, die Zeitdauer des Dosierimpulses At1 bei unveränderlichem Zeitabstand benachbarter Dosierimpulse At2 zu verkürzen oder zu verlängern oder bei unveränderter Zeit- dauer des Dosierimpulses At1 den Zeitabstand benachbarter Dosierimpulse At2 adäquat zu verlängern oder zu verkürzen.
Die erfindungsgemäßen steuerungstechnischen Maßnahmen bestehen im Kern somit bei beiden Ausgestaltungen des Verfahrens darin, dass die Zeitdauer des Dosierimpulses At1 und der Zeitabstand benachbarter Dosierimpulse At2 so gewählt werden, dass sich am jeweiligen Ende des Zeitabstandes benachbarter Dosierimpulse At2 die zeitabhängig ermittelte Stromaufnahme l(t) zum Rühren und/oder Scheren und Homogenisieren des temporär vorliegenden Mischproduktes M* an den zeitabhängigen Verlauf einer Referenzstromaufnahme l0(t), der zur diesbezüglichen Behandlung des homogenisierten Mischprodukts M erforderlich ist, im Rahmen einer praxisrelevanten zulässigen Toleranz annähert. BEZUGSZEICHENLISTE DER VERWENDETEN ABKÜRZUNGEN
1000 Mischvorrichtung
100 Mischbehälter
100.1 Behältermantel
100.2 oberer Behälterboden
100.3 unterer Behälterboden (konisch; kegelförmig)
100.4 Auslaufstutzen
100.5 Zulaufanschluss
20 Einlaufventil
30 Steuereinrichtung
40 erster Antriebsmotor
50 zweiter Antriebsmotor
2 Ventilgehäuse
2a Ventilsitz
2b Sitzöffnung
2c Rohranschluss
4 Laternengehäuse
6 Antriebsgehäuse
8 Ventilschließglied
8a Ventilteller
8b Ventilstange
10 Sitzdichtung
12 Rückstellfeder
14 Steuerkopfgehäuse
16 Signalaufnehmer
18 Zuführleitung
22 Signalleitung
24 Rühreinrichtung 26 Scher- und Homogenisier-Einrichtung
D Vorgabedaten
F Flüssigkeit l0 Anfangswert einer Referenzstromaufnahme
(für das homogenisierte Mischprodukt M; l0(t =0) = lo) l0(t) zeitabhängiger Verlauf einer Referenzstromaufnahme l(t) zeitabhängige Stromaufnahme
(für das temporär vorliegende Mischprodukt M*) l*(t) zeitabhängige nach oben abweichende Stromaufnahme l**(t) zeitabhängige nach unten abweichende Stromaufnahme
ΔΙ1 zulässige Stromüberschreitung
ΔΙ2 zulässige Stromunterschreitung
M Mischprodukt
M* temporär vorliegendes Mischprodukt
N Füllstandsniveau
P pulverförmiger Stoff
S Steuerungsparameter
T Misch- oder Lösungstemperatur
V Zeitdauer-Zeitabstand-Verhältnis (V = Ät1/At2)
VM Volumen des Mischprodukts
P Dichte des Mischprodukts c Trockenstoff-Konzentration
c(t) zeitabhängiger Verlauf einer Trockenstoff-Konzentration
CE vorgegebener Endwert (des zeitabhängigen Verlaufs) h Höhe der Flüssigkeitssäule
i Dosierimpuls k1 erste Proportionalitätskonstante (k1 =— m ) k2 zweite Proportionalitätskonstante (k2 «— ) mF Menge Flüssigkeit
mP Menge pulverförmiger Stoff
rhP Mengenstrom pulverförmiger Stoff
rhP(t) zeitabhängiger Mengenstrom pulverförmiger Stoff n1 erste Drehzahl
n2 zweite Drehzahl p Druck oberhalb der Flüssigkeitssäule t Zeit (allgemein) oder Zeitdauer des Mischprozesses
At1 Zeitdauer des Dosierimpulses
At2 Zeitabstand benachbarter Dosierimpulse

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Steuerung der Einbringung eines pulverförmigen Stoffes (P) in eine aus wenigstens einer Komponente bestehende Flüssigkeit (F) für ein Batch-Mischverfahren,
• bei dem die Einbringung und Behandlung des pulverförmigen Stoffes (P) unter den Bedingungen eines Verweilzeitverhaltens eines diskontinuierlich arbeitenden homogenen Reaktionskessels dergestalt erfolgt,
o dass eine Menge Flüssigkeit (ITIF) vorgelegt und der pulverförmige Stoff (P) in diese Flüssigkeit (F) diskontinuierlich zugeführt wird, o dass die Flüssigkeit (F) und der pulverförmige Stoff (P) fortwährend gerührt und/oder zu einem Mischprodukt (M) gemischt werden und das Mischprodukt (M) homogenisiert wird und
o dass der pulverförmige Stoff (P) so lange zugeführt wird, bis ein zeitabhängiger Verlauf einer Trockenstoff-Konzentration (c(t)) des pulverförmigen Stoffes (P) im Mischprodukt (M) auf einen vorgegebenen Endwert (CE) aufgewachsen ist,
dadurch gekennzeichnet,
• dass eine Rezeptur des Mischproduktes (M) wenigstens hinsichtlich des dem vorgegebenen Endwert (CE) zugeordneten zeitabhängigen Verlaufs einer Trockenstoff-Konzentration (c(t)) und die Reaktionsbedingungen jeweils in Form von Vorgabedaten (D) vorgegeben sind,
• dass die diskontinuierliche Zufuhr des pulverförmigen Stoffes (P) impulsweise durch eine zeitliche Abfolge von Dosierimpulsen (i) erfolgt, die jeweils durch einen Mengenstrom des pulverförmigen Stoffes (mP), eine Zeitdauer des Dosierimpulses (At1 ) und einen Zeitabstand benachbarter Dosierimpulse (At2) charakterisiert sind,
• dass der in dem vorgegebenen Endwert (CE) endende zeitabhängige Verlauf einer Trockenstoff-Konzentration (c(t)) durch die Abfolge eindeutig bestimmter Dosierimpulsen (i) definiert ist, • dass eine zeitabhängige Stromaufnahme (l(t)) ermittelt wird, die proportional zu einer für ein temporär vorliegendes Mischprodukt (M*) erforderlichen Rühr- und/oder Scher- und Homogenisier-Leistung ist,
• dass aus den Vorgabedaten (D) ein zeitabhängiger Verlauf einer Refe- renzstromaufnahme (l0(t)) herangezogen wird, der charakteristisch ist für die am homogenisierten Mischprodukt (M) unter den Bedingungen des zugeordneten zeitabhängigen Verlaufs einer Trockenstoff-Konzentration (c(t)) zu erbringende Rühr- und/oder Scher- und Homogenisier-Leistung, und
· dass am Ende des Zeitabstandes benachbarter Dosierimpulse (At2) und bei Abweichung der zeitabhängigen Stromaufnahme (l(t)) von dem jeweils zugeordneten Wert im zeitabhängigen Verlauf einer Referenzstromaufnahme (l0(t)) um mehr als eine vorgegebene Toleranz, und zwar entweder nach oben oder nach unten, die Zeitdauer des Dosierimpulses
(At1) für den nachfolgenden Dosierimpuls (i) im ersten Fall verkürzt und im zweiten Fall verlängert wird.
Verfahren nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass zeitabhängige Verläufe einer Trockenstoff-Konzentration (c(t)) ohne
Sättigungscharakter durch ein festes Zeitdauer-Zeitabstand-Verhältnis (V) zwischen der Zeitdauer des Dosierimpulses (At1 ) und dem zugeordneten Zeitabstand benachbarter Dosierimpulse (At2) definiert sind (V = At1/At2 = konstant).
Verfahren nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass zeitabhängige Verläufe einer Trockenstoff-Konzentration (c(t)) mit Sättigungscharakter durch ein variables Zeitdauer-Zeitabstand-Verhältnis (V) zwischen der Zeitdauer des Dosierimpulses (At1 ) und dem zugeordneten Zeitabstand benachbarter Dosierimpulse (At2) definiert sind (V = At1/At2), wobei • bei Abweichung der zeitabhängigen Stromaufnahme (l(t)) von dem jeweils zugeordneten Wert im zeitabhängigen Verlauf einer Referenzstrom- aufnähme (l0(t)) um mehr als die vorgegebene Toleranz nach oben das Zeitdauer-Zeitabstand-Verhältnis (V) verkleinert und
• bei Abweichung der zeitabhängigen Stromaufnahme (l(t)) von dem jeweils zugeordneten Wert im zeitabhängigen Verlauf einer Referenzstrom- aufnähme (l0(t)) um mehr als die vorgegebene Toleranz nach unten das
Zeitdauer-Zeitabstand-Verhältnis (V) vergrößert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Mengenstrom des pulverförmigen Stoffes (rhP) über die Zeitdauer des Dosierimpulses (At1 ) konstant ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Verkürzung oder die Verlängerung der Zeitdauer des Dosierimpulses (At1) dann erfolgt, wenn ein durch eine zulässige Stromüberschreitung (ΔΙ1) oder eine zulässige Stromunterschreitung (ΔΙ2) jeweils bestimmter Stromkorridor durch eine nach oben abweichende Stromaufnahme (l*(t)) oder eine nach unten abweichende Stromaufnahme (l**(t)) verlassen wird, wobei die zulässige Stromüberschreitung und die zulässige Stromunterschreitung (ΔΙ1 , ΔΙ2) jeweils durch einen prozentualen Anteil von dem zugeordneten zeitabhängigen Verlauf einer Referenzstromaufnahme (l0(t)) bestimmt sind. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Maß der Verkürzung oder der Verlängerung der Zeitdauer des Dosierimpulses (Δί1 ) in Abhängigkeit von dem Maß der Abweichung der zeitabhängigen Stromaufnahme (l(t), l*(t), l**(t)) von dem zugeordneten zeitabhän- gigen Verlauf einer Referenzstromaufnahme (l0(t)) bestimmt ist. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die der Steuerung der Einbringung des pulverfömriigen Stoffes (P) in die wenigstens eine Flüssigkeit (F) zugrunde liegenden weiteren rezepturabhängigen Vorgabedaten (D) aus Erfahrungswerten früherer Mischprozesse gewonnen und gespeichert werden, wobei diese Vorgabedaten (D)
• eine Misch- oder Lösungstemperatur (T),
• ein Druck oberhalb der Flüssigkeitssäule (p),
• Drehzahlen (n1 , n2) von Einrichtungen zum Rühren und/oder Scheren und Homogenisieren und
• eine von dem zugeordneten Verlauf einer Referenzstromaufnahme (l0(t)) abhängige zulässige Stromüberschreitung (ΔΙ1 ) und eine zulässige Stro- munterschreitung (ΔΙ2)
sind.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die im Verlauf der Steuerung der Einbringung des pulverförmigen Stoffes (P) in die wenigstens eine Flüssigkeit (F) gewonnenen zielführenden rezepturabhängigen Steuerungsparameter (S), und zwar
• Zeitdauer des Dosierimpulses (At ) und
• Zeitabstand benachbarter Dosierimpulse (At2),
gespeichert und für nachfolgende Steuerungen gleicher Rezepturen herangezogen werden.
Mischvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 , mit einem Mischbehälter (100), der einen Zulaufanschluss (100.5) zur Zufuhr für eine Flüssigkeit (F), einen Auslaufstutzen (100.4) zur Abfuhr für ein Mischprodukt (M) und eine Rühreinrichtung (24) und/oder eine Scher- und Homo- genisier-Einrichtung (26) aufweist, mit einem an dem Mischbehälter (100) angeordneten Einlaufventil (20) mit einem Ventilschließglied (8), mit dem Ventilschließglied (8), mit dem das Einlaufventil (20) entweder zwischen vollständig geschlossen (Schließstellung) oder vollständig geöffnet (Offenstel- lung) einstellbar ist, mit dem Einlaufventil (20), durch welches ein pulverför- miger Stoff (P) in die Flüssigkeit (F) eingebracht wird, mit einer dem Einlaufventil (20) zugeordneten Steuereinrichtung (30), mit der das Ventilschließglied (8) in die Schließ- oder in die Offenstellung überführbar ist,
dadurch gekennzeichnet,
• dass die Steuereinrichtung (30) rezepturabhängige Vorgabedaten (D) und rezepturabhängige Steuerungsparameter (S) in Gestalt der Zeitdauer des Dosierimpulses (Δί1 ) und des Zeitabstandes benachbarter Dosierimpulse (At2) bereitstellt,
• dass die Steuereinrichtung (30) wenigstens einen als Messeinrichtung ausgebildeten Signalaufnehmer (16) aufweist, der eine zeitabhängige Stromaufnahme (l(t)) der Rühreinrichtung (24) und/oder der Scher- und Homogenisier-Einrichtung (26) erfasst, und
• dass die Steuereinrichtung (30) die Schließ- oder die Offenstellung des Ventilschließgliedes (8) in Abhängigkeit von der zeitabhängigen Stromaufnahme (l(t)) und in Relation zu den Vorgabedaten (D) und den Steuerungsparametern (S). ansteuert.
10. Mischvorrichtung nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Ventilschließglied (8) zumindest in seinem pulverbeaufschlagten Bereich als durchmessergleiche zylindrische Stange ausgebildet ist, an der durchmessergleich ein Ventilteller (8a) angeformt ist.
PCT/EP2018/000147 2017-06-13 2018-04-03 Verfahren und mischvorrichtung zur steuerung der einbringung eines pulverförmigen stoffes in eine flüssigkeit für ein batch-mischverfahren WO2018228713A1 (de)

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NZ758627A NZ758627B2 (en) 2017-06-13 2018-04-03 Method and mixing device for controlling the introduction of a pulverulent material into a liquid for a batch mixing method
EP18718686.1A EP3638409B1 (de) 2017-06-13 2018-04-03 Verfahren und mischvorrichtung zur steuerung der einbringung eines pulverförmigen stoffes in eine flüssigkeit für ein batch-mischverfahren
DK18718686.1T DK3638409T3 (da) 2017-06-13 2018-04-03 Fremgangsmåde og blandningsindretning til styring af indføring af et pulverformigt materiale i en væske til en batchblandingsfremgangsmåde

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112708787B (zh) * 2021-03-26 2021-06-18 北京亿晟科技有限公司 一种基于镧铈稀土加工生产的混合搅拌系统

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015016766A1 (de) 2015-11-23 2017-05-24 Gea Tds Gmbh Einlaufventil, Mischvorrichtung und Steuerverfahren zur Einbringung eines pulverförmigen Stoffes in eine Flüssigkeit

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3425667A (en) 1967-03-31 1969-02-04 Inst Lacke & Farben Method and apparatus for making paints
DE10345161A1 (de) * 2003-09-29 2005-05-04 Bvg Bauer Verfahrenstechnik Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen einer Aufschlämmung aus Trockenpigmenten und Flüssigkeit in der Papierfabrikation

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015016766A1 (de) 2015-11-23 2017-05-24 Gea Tds Gmbh Einlaufventil, Mischvorrichtung und Steuerverfahren zur Einbringung eines pulverförmigen Stoffes in eine Flüssigkeit

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