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Die Erfindung betrifft eine Mischvorrichtung, wenigstens umfassend einen Einlass, einen Auslass und eine Zuschlagstoffzuführung sowie ein an einer Welle befestigtes Rührblatt, wobei der Einlass und der Auslass ein Rohrabschnitt verbinden und der Rohrabschnitt eine Kammer aufweist, in der das Rührblatt angeordnet ist und in der die Zuschlagstoffzuführung endet, wobei die Zuschlagstoffzuführung eine Kammer aufweist.
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Bei der maschinellen Entwässerung von Klärschlamm werden Mischer, die der Zugaben von z. B. Flockungshilfsmitteln dienen, eingesetzt. Ein derartiger Mischer ist aus der
DE 197 19 638 C2 bekannt, wobei die Zuschlagsführung sich abschnittsweise durch das Innere der Welle erstreckt und zugeführte Zuschlagstoffe wie z. B. Flockungshilfsmittel aus seitlichen Schlitzen an der Welle austreten können, bevor sie in der Kammer durch das rotierende Rührblatt in den Schlammstrom eingemischt werden. Dieser Mischer weist jedoch einen komplizierten Aufbau auf.
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Für die Abwasseraufbereitung sowie zur Entwässerung von Klärschlämmen werden polymere Flockungshilfsmittel (FHM) eingesetzt. Diese Flockungshilfsmittel bestehen z. B. aus langkettigen synthetischen und/oder organischen Polymeren. Werden diese Polymere in Wasser gelöst, bilden sich viele sowohl positiv als auch negativ geladene Teilchen. Deshalb werden die Polymere als Polyelektrolyte bezeichnet. Werden sogenannte kationische Polyelektrolyte eingesetzt, können die aus dem Abwasser zu entfernenden negativ geladenen Schmutzpartikel ausgeflockt werden. Um Klärschlamm maschinell entwässern zu können, muss vorab eine Konditionierung erfolgen. Dies erfolgt mittels der Polyelektrolyte als Flockungshilfsmittel zur Abtrennung der suspendierten Feststoffe.
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Kommerziell erhältliche Flockungshilfsmittel unterscheiden sich in ihrer chemischen Zusammensetzung (Ladungsart, Ladungsgehalt und Ladungsverteilung) und sterischen Struktur (Molmasse, Molmassenverteilung und Gelknäuelvolumina). Es werden Polymere in Emulsionsform, mit 30–50% Wirksubstanzanteilen, emulgiert in Trägerölen in so genannten Lösestationen zu einer 0,01–0,5%tigen Gebrauchslösung, vor ihrer Verwendung als Flockungshilfsmittel, aufbereitet.
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Diese Lösestationen sind sogenannte Zwei-/ oder Mehrkammeranlagen, die im Chargenbetrieb arbeiten. Hierbei wird einer bestimmten Wassermenge eine bestimmte Menge Polymer-Emulsion (30–50%tig) in entsprechendem Verhältnis, um die gewünschte Verdünnung (0,04–0,5%tig) zu erhalten, zugeführt. Die in Knäuel miteinander verschlungenen Molekülfäden der Polymer-Emulsionen können sich jetzt im Wasservolumen strecken. Dies erfolgt mit Unterstützung einer Mischeinrichtung (Rührwerk), und ist abgeschlossen, wenn in allen Bereichen der Kammer bzw. des Ansatzbehälters die gleiche Viskosität vorhanden ist, d. h. eine vollkommene Durchmischung (gleichmäßige Verteilung) der Emulsion im Verdünnungswasser erreicht wurde. Die benötigte Zeit hierfür wird im Allgemeinen auch die Reifezeit genannt. Sie ist abhängig von der Kammer- bzw. Behältergröße, Wirksubstanzanteilen der Emulsion, der gewünschten Verdünnung und zuletzt der eingetragenen Mischenergie.
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Die Nachteile dieser Lösestationen sind der große Platzbedarf, eventueller bakterieller Befall und unflexibler sowie langsamer Wechsel auf andere Einsatzstoffe und Wirkstoffkonzentrationen. Des weiteren ist die Haltwertzeit der fertigen Flockungshilfsmittel-Gebrauchslösung begrenzt. Nicht verbrauchte Lösungen arbeiten schon nach wenigen Stunden Stillstandzeiten stark wirkvermindernd, und sind gar nach spätestens 1 bis 2 Tage fast vollkommen wirklos. Dies bedeutet für die Anlagenbetreiber einen erhöhten Flockungshilfsmittel-Verbrauch und zusätzliche Entsorgungskosten für die wirklose Flockungshilfsmittel-Gebrauchslösung.
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Der bekannte Mischer aus der
DE 197 19 638 C2 kann nur Flockungshilfsmittel in Schlämme einmischen, das in vor erwähnten Lösestationen aufbereitet wurde.
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Aus der
DE 20 2006 017 563 U1 ist ein Mischer bekannt, der einen Einlass, einen Auslass und eine Zuschlagsstoffzuführung sowie ein an einer Welle befestigtes Rührblatt aufweist, wobei der Einlass und der Auslass ein Rohrabschnitt verbindet und der Rohrabschnitt eine Kammer aufweist, in der das Rührblatt angeordnet ist und in der die Zuschlagsstoffzuführung endet, wobei die Zuschlagsstoffzuführung eine weitere Kammer zur Pufferung der der Zuführmenge aufweist.
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Aus der
DE 10 2004 055 072 A1 ist eine Vorrichung zur Zumischung eines Polymers in eine Flüssigkeit bekannt, die eine Mischvorrichtung zum Mischen eines Flüssigkeits-Flockungshilfsmittel-Luft-Gemisches aufweist.
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Es ist daher Aufgabe der Erfindung, hier Abhilfe zu schaffen.
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Die Aufgabe wird gelöst durch eine Mischvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
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Erfindungsgemäß weist die weitere Kammer eine Mischkammer zum Mischen eines Zuschlagstoffes, enthaltend Wasser und Flockungshilfsmittel, auf. Somit wird zeitnah der Zuschlagstoff, nämlich die Flockungshilfsmittel-Gebrauchslösung, bereitgestellt. Daher ist der Wirkungsverlust durch Stillstandzeiten der Flockungshilfsmittel-Gebrauchslösung minimiert und es fallen keine Entsorgungskosten für wirkungslos gewordene Flockungshilfsmittel-Gebrauchslösung mehr an.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass in der Mischkammer zumindest ein drehbar gelagerter Mischstern angeordnet ist. Dadurch wird die Vermischung von Wasser und den Flockungshilfsmitteln verbessert, sodass eine Flockungshilfsmittel-Gebrauchslösung mit optimalen Wirkungsgrad bereitgestellt wird. Zugleich wird so die Reifezeit verkürzt und ein hochwirksames Flockungshilfsmittel erzeugt.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Mischstern zumindest einen Mischarm aufweist, der ein Profil aufweist, das symmetrisch ausgebildet ist. Dabei ist das Profil symmetrisch zu einer Längsachse des Profils ausgebildet. Die Längsachse kann sich in Strömungsrichtung der Flockungshilfsmittel-Gebrauchslösung oder in Richtung der Welle erstrecken, an der das Rührblatt befestigt ist. Dadurch wird es möglich, den Mischstern in beiden Drehrichtungen zu betreiben. Dies ist insofern wichtig, da bei einem Betrieb in nur einer immer gleichen Drehrichtung, die in dem Klärschlämmen enthaltenen Faserstoffe, sich um das Mischpaddel wickeln können, und somit zu einer Betriebsstörung führt, bzw. eine schlechte Einmischung des Flockungshilfsmittel erfolgt. Durch eine in gewissen Abständen wechselnde Drehrichtung wird dies vermieden.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass zumindest ein weiterer drehbar gelagerter Mischstern in der Mischkammer angeordnet ist. Dadurch wird die Reifezeit nochmals verkürzt und der Durchsatz kann erhöht werden.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass der weitere Mischstern zumindest einen Mischarm aufweist, der ein Profil aufweist, das symmetrisch ausgebildet ist. Auch hier ist das Profil symmetrisch zu einer Längsachse des Profils ausgebildet. Die Längsachse kann sich in Strömungsrichtung der Flockungshilfsmittel-Gebrauchslösung oder in Richtung der Welle erstrecken, an der das Rührblatt befestigt ist. So können, wie schon beschrieben, Betriebsstörungen bzw. eine schlechte Einmischung des Flockungshilfsmittel vermieden werden.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Profil des ersten Mischsterns und das Profil des weiteren Mischsterns entgegengesetzt zueinander angeordnet sind. Die beiden Profile sind somit in Strömungsrichtung der Flockungshilfsmittel-Gebrauchslösung oder in Richtung der Welle, an der das Rührblatt befestigt ist, antiparallel zueinander angeordnet. Dadurch kann Wasser und Flockungshilfsmittel in einem Zwischenraum zwischen den beiden Mischsternen in die Mischkammer eingespeist werden und dann in zwei entgegengesetzt gerichteten Teilströmungen je einen der Mischsterne passieren. So kann der Bauraumbedarf für die Mischkammer klein gehalten werden.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass der zumindest eine Mischstern an der Welle befestigt ist. Daneben kann auch der weitere Mischstern an der Welle befestigt sein. Dadurch kann ein einziger Antrieb sowohl für das Rührblatt als auch für den einen oder beide Mischsterne verwendet werden. Somit drehen sich im Betrieb das Rührblatt und der eine oder beide Mischsterne mit der gleichen Drehzahl. Es kann aber auch ein Getriebe vorgesehen sein, um das Rührblatt auf der einen Seite und den einen oder beide Mischsterne mit unterschiedlichen Drehzahlen betreiben zu können. Als Antrieb kann jeder geeignete Motorantrieb, eventuell zusammen mit einem Getriebe Verwendung finden. Vorzugsweise ist jedoch vorgesehen, dass die Welle mit einem Elektromotor verbunden ist, wie z. B. einem Drehstrommotor.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass zwischen der Kammer und dem Auslass zumindest ein Strömungsberuhigungsblech angeordnet ist. Das Strömungsberuhigungsblech dient der Strömungsberuhigung. Es reduziert die durch das in der Kammer rotierende Rührblatt eingebrachte Rotationskomponente So wird ein gleichmäßiger Stoffstrom bereitgestellt.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Zuschlagsführung einen Kanal aufweist, der sich im Wesentlichen parallel zu der Welle erstreckt. So wird wird ein wesentlich einfacherer Aufbau ohne Hohlwelle möglich. Ferner werden bessere Mischergebnisse durch eine gleichmäßigere Zuführung von Zuschlagsstoffen erreicht.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Welle abschnittsweise in dem Kanal angeordnet ist, sodass Kanal und Welle konzentrisch zueinander angeordnet sind. Somit wird eine gleichmäßige Zuführung von Zuschlagsstoffen entlang des Umfangs des Rührblatts gewährleistet und zugleich ein einfacher und wartungsarmer Aufbau möglich.
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Es wird nun die Erfindung anhand einer Zeichnung erläutert. Es zeigt die einzige Figur:
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1 einen Schnitt durch eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Mischvorrichtung,
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2 eine Schnitt entlang der Linie A-A der 1,
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3 eine Draufsicht auf einen Mischstern,
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4 ein Detail der 4 und
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5 einen Schnitt entlang der Linie B-B der 3, und
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6 einen Schnitt durch eine schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Mischvorrichtung.
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Dargestellt ist in 1 ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel einer Mischvorrichtung 2.
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Die Mischvorrichtung 2 weist einen Einlass 4 und einen Auslass 6 auf, die beiden einen Flansch (nicht dargestellt) zum Anschluss an ein Rohrleitungsnetz bspw. einer Kläranlage (nicht dargestellt) aufweisen. Der Einlass 4 und der Auslass 6 sind durch einen Rohrabschnitt 14 miteinander verbunden, durch das im Betrieb Klärschlamm strömt, in den bspw. Flockungshilfsmittel eingemischt werden sollen.
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Hierzu weist der Rohrabschnitt 14 eine Kammer 16 auf, in dem ein Rührblatt drehbar auf einer Welle 10 angeordnet ist, wobei die Welle 10 direkt mit einem Antrieb, z. B. einem Elektromotor (nicht dargestellt) verbunden ist. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel weist der Rohrabschnitt 14 eine 90° Umlenkung auf.
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Zur Zuführung von z. B. Flockungshilfsmitteln ist eine Zuschlagstoffzuführung 8 vorgesehen, die in der Kammer 16 endet. Dabei weist die Zuschlagzuführung 8 einen Kanal 18 auf, der in der Kammer 16 endet. Der Kanal 18 ist ringförmig ausgebildet, wobei die Welle 10 abschnittsweise in dem Kanal 18 angeordnet ist, sodass Welle 10 und Kanal 18 konzentrisch zueinander angeordnet sind.
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Der Kanal 18 endet in seiner anderen Erstreckungsrichtung in einer Mischkammer 20. In der Mischkammer 20 sind auf der Welle 10 im vorliegenden Ausführungsbeispiel zwei Mischsterne 22, 24 drehfest angeordnet, sodass sich im Betrieb bei angetriebener Welle 10 sowohl das Rührblatt 12 als auch die beiden Mischsterne 22, 24 mit der gleichen Drehzahl drehen. In die Mischkammer 20 mündet eine Zuleitung 34. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel erstreckt sich die Zuleitung 34 radial einwärts gerichtet in Bezug auf die Drehachse der Welle 10 zu einem Zwischenraum 38 zwischen den beiden Mischsternen 22, 24 in der Mischkammer 20. Mit anderen Worten sind die beiden Mischsterne 22, 24 auf der Welle 10 in Ersteckungsrichtung der Welle 10 beabstandet voneinander angeordnet.
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In Strömungsrichtung zwischen dem Rührblatt 12 und dem Auslass 6 sind im vorliegenden Ausführungsbeispiel vier Strömungsberuhigungsbleche 34 angeordnet.
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2 zeigt, dass im vorliegenden Ausführungsbeispiel die vier Strömungsberuhigungsbleche 34 gleichmäßig beabstandet an dem Innenumfang 40 des des Rohrabschnitts 14 angeordnet sind. Die vier Strömungsberuhigungsbleche 34 bewirken, dass im Betrieb die Rotationskomponete, die durch das rotierenden Rührblatt 12 in den Stoffstrom in dem Rohrabschnitt 14 eingebracht wird, wieder beseitigt wird, sodass ein beruhigter Stoffstrom bereitgestellt wird.
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Die 3 und 4 zeigen, dass im vorliegenden Ausführungsbeispiel die beiden Mischsterne 22, 24 je vier Mischarme 26, 28 aufweisen. Die vier Mischsterne 26, 28 sind gleichmäßig abstandet in Umfangsrichtung angeordnet. Jeder der Mischarme 26, 28 hat im vorliegenden Ausführungsbeispiel ein Profil 30, 32, das symmetrisch ausgebildet ist. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Profile 30, 32 symmetrisch zu der Erstreckungsrichtung der Welle 10 (siehe 1). Ferner sind im vorliegenden Ausführungsbeispiel die beiden Mischsterne 22, 24 so auf der Welle 10 angeordnet, das die Profile 30, 32 der jeweiligen Mischsterne 22, 24 antiparallel zueinander ausgerichtet sind. So weisen die Spitzen der im vorliegenden Ausführungsbeispiel als gleichschenkeligen Dreiecke ausgebildeten Profile 30, 32 zueinander (siehe 1).
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5 zeigt, dass die Profile 30, 32 im vorliegenden Ausführungsbeispiel im Querschnitt die Form eines gleichschenkeligen Dreiecks aufweisen.
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6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Mischvorrichtung 2. Es entspricht dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel bis auf den Unterschied, dass der Rohrabschnitt 14 in diesem Ausführungsbeispiel keine 90° Umlenkung aufweist und frei von Strömungsberuhigungsblechen 34 ist.
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Im Betrieb strömt bei beiden Ausführungsbeispielen für die Mischvorrichtung 2 ein Stoffstrom, z. B. Klärschlamm, durch den Einlass 4 in die Kammer 16. Zugleich strömt durch die Zuleitung 34 Wasser und Flockungshilfsmittel in den Zwischenraum 38 der Mischkammer 20. Diese Stoffströme können durch Pumpen (nicht dargestellt) erzeugt werden. Durch die Wirkung der beiden Mischsterne 22, 24 mit ihren Mischarmen 26, 28, die sich aufgrund der angetriebenen Welle 10 im Betrieb drehen, wird in der Mischkammer 20 das Wasser und Flockungshilfsmittel so vermischt, das eine Flockungshilfsmittel-Gebrauchslösung bereitgestellt wird.
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Die Flockungshilfsmittel-Gebrauchslösung strömt dann aus der Mischkammer 20 durch den Kanal 18 in die Kammer 16, wo sie durch die Rührwirkung des sich ebenfalls im Betrieb drehenden Rührblatts 12 mit dem Stoffstrom, z. B. Klärschlamm, vermischt wird. Diese Gemisch verlässt dann die Mischvorrichtung 2 durch den Auslass 6.
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Um Verzopfungen am Mischpaddel durch im Klärschlamm enthaltende Faserstoffe zu verhindern, kann eine Drehrichtungsumkehr der Weile 10 erfolgen, um dieses zu verhindern bzw. wieder aufzulösen. Die symmetrisch ausgebildeten Profile 30, 32 stellen dabei in beiden Drehrichtungen einen gleich optimalen Wirkungsgrad der Mischsterne 22, 24 sicher.
