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Einrichtung zum Mischen von Flüssigkeit mit Pulver Die Erfindung
betrifft eine Einrichtung zum Mischen von Flüssigkeit mit Pulver Durch das Buch
"Ullmanns Encyklopädie der technischen Chemie", 1. Band, "Chemischer Apparatebau
und Verfahrenstechnik", 1951, Seite 704, ist ein Turbolöser zum Mischen fester Stoffe
mit Flüssigkeiten bekannt. Dieser Turbolöser arbeitet diskontinuierlich. Er weist
einen Behälter auf, in den Flüssigkeit und eine Charge des zu mischenden festen
Stoffes gebracht wird. In dem Behälter wird durch Mixerflügel eine starke Turbulenz
erzeugt, um so eine Vermischung der Flüssigkeit mit den Feststoffteilchen zu erzielen.
Nach der Mischung erfolgt eine Entleerung und eine neue Füllung.
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Von Nachteil bei einem derartigen Mischer ist die diskontinuierliche
Arbeitsweise, und außerdem kommt es in der Praxis häufig vor, daß sich Feststoffe,
z.B. Pulver, an der Wandung des Bottichs ablagern. Das erfordert nicht nur eine
Reinigung des Behälters, sondern führt außerdem zu dem Nachteil, daß der Anteil
der Feststoffe in der Flüssigkeit nicht mehr genau bestimmbar is>.
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Durch die angegebene Eiteraturtelle ist auch eine kontinuierlich
arbeitende Einrichtung bekannt, bei der Flüssigkeit durch einen langgestreckten
horizontalen Trog geleitet wird, in dem eine Schnecke, teils mit entgegengesetzter
Steigung, rotiert. Die Feststoffe werden von oben her in den Trog eingegeben. Auch
bei dieser kontinuierlich arbeitenden Einrichtung besteht die Gefahr, daß sich die
Feststoffe, z.B. Pulver, an den Wandungen des Troges anlagern. Sie können sich auch
an der Schnecke anlagern. Dadurch ist eine häufige Reinigung erforderlich, und außerdem
ergibt sich eine Ungenauigkeit im Mischverhältnis.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zum Mischen
von Flüssigkeit mit Pulver oder anderen körnigen Feststoffen zu schaffen, bei der
die Nachteile der bekannten Einrichtungen nicht auftreten, die also kontinuierlich
arbeitet und bei der sich keine Klumpen bilden oder an den Teilen der Einrichtung
ablagern können.
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Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird gelöst durch eine
rotationssymmetrische, mit ihrer Achse senkrecht
stehende Mischkammer,
die im oberen Bereich tangentiale Einlaßöffnungen zur kontinuierlichen Einleitung
wenigstens eines Teiles der Flüssigkeit aufweist, die oben entfernt von ihrer Außenwandung
zur kontinuierlichen Einführung des Pulvers eine Einführöffnung und die unten eine
zentrale Auslaßöffnung aufweist.
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Bei der erfindungsgemäßen Einrichtung strömt die Flüssigkeit im oberen
Bereich der Mischkammer tangential ein und aufgrund der Zentrifugalkräfte an der
Außenwandung der Kammer entlang und aufgrund der Schwerkraft gleichzeitig langsam
nach unten. Die Flüssigkeit bildet also eine schnell rotierende Schicht auf der
Außenwandung der Kammer, die somit an keiner Stelle freiliegt. Das von oben eingeführte
Pulver trifft auf diese schnell rotierende Flüssigkeit auf und vermischt sich mit
ihr. Das in besonderem Maße dann, wenn das Material des Pulvers ein größeres spezifisches
Gewicht hat als die Flüssigkeit, so daß die einzelnen Partikel des Pulvers aufgrund
des sich durch die Zentrifugalkraft ergebenden negativen Auftriebs in die Flüssigkeitsschicht
eindringen. Die Partikel des Pulvers berühren jedoch an keiner Stelle die Außenwandung
der Kammer, ehe sie sich nicht vollständig mit der Flüssigkeit vermischt haben bzw.
von ihr benetzt sind. Das Pulver kann sich damit nicht an der Außenwandung festsetzen.
Auch die große Rotationsgeschwindigkeit verhindert ein Festsetzen des Pulvers. Selbst
wenn sich Anlagerungen kurzzeitig z.B. bei Inbetriebsetzung
gebildet
haben sollten, so werden diese schnell durch die rotierende Flüssigkeit abgespült.
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Bei der erfindungsgemäßennrichtung ist also ein Ansetzen und eine
Klumpenbildung des Pulvers vermieden. Die Vermischung ist äußerst jruiig, und der
gesamte Mischvorgang erfolgt kontinuierlich.
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Eine zweckmäßige Weiterbildung besteht darin, daß die Äuslaßöffnung
mit einer Ansaugkammer eines Injektors verbunden ist, der wenigstens mit einem Teil
der zu mischenden Flüssigkeit gespeist ist. Bei dieser Weiterbildung wird das Mischprodukt
unten aus der Mischkammer abgesaugt, und zwar in sehr vorteilhafter Weise durch
den Injektor, der mit der gleichen Flüssigkeit wie die Mischkammer gespeist ist,
also mit der Flüssigkeit, mit der das Pulver zu vermischen ist. Die hohe Geschwindigkeit
des FlUssigkeitsstrahles in dem Injektor sorgt für eine weitere intensive Durchmischung.
Durch die Saugwirkung des Injektors wird außerdem ein Ansteigen der Flüssigkeit
in der Mischkammer vermieden.
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Besonders zweckmäßig ist es, wenn der Durchmesser der Mischkammer
von oben nach unten abnimmt. Dadurch nimmt die tangentiale Geschwindigkeit der Flüssigkeit
in der Mischkammer nach unten nach dem Gesetz von der Erhaltung des Impulses zu,
so daß gerade im zentralen Bereich, in dem die größte Gefahr besteht, daß größere
Mengen Pulver zugeführt werden, eine besonders hohe Mischwirkung erzielt ist. Außerdem
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durch die Ausnutzung des Gesetzes von der Erhaltung des Impulses der Rotationsimpuls
dazu ausgenutzt, eine eventuelle Abbremsung der rotierenden Flüssigkeit aufgrund
der Reibung auf dem Weg in der Mischkammer nach unten jedenfalls teilweise zu kompensieren.
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Eine Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß die Einlaßöffnungen
in der Mischkammer und der Injektor an eine gemeinsame Druckleitung angeschlossen
sind. Bei Unterbrechung der Zuführung der Flüssigkeit erfolgt eine Stillsetzung
sowohl der Einrichtung zum Mischen als auch des Injektors, so daß überhaupt keine
Flüssigkeit mehr abgegeben wird. Außerdem ist es bei dieser Weiterbildung zweckmäßigerweise
möglich, vor dem Injektor und/oder den Einlaßöffnungen in die Kammer Drosselstellen
vorzusehen, um so die der Mischkammer und dem Injektor zugeführten Anteile der Flüssigkeit
einstellen zu können.
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Eine Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß die Mischkammer
wenigstens im Bereich der Einlaßöffnungen durch eine Ringkammer umgeben ist, in
die wenigstens ein Teil der Flüssigkeit kontinuierlich einströmt und die die Einlaßöffnungen
in die Mischkammer speist. Durch diese Ringkammer ist eine gleichmäßige Zuführung
der Flüssigkeit zu den Einlaßöffnungen in die Mischkammer gewährleistet.
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Es ist außerdem zweckmäßig, daß oberhalb der EinfUhröffnung in die
Mischkammer ein Taster angeordnet ist, der bei Verstopfung der Einrichtung und Ansteigen
der Flussigkeit
anspricht und die Zufuhr von Flüssigkeit bzw. Pulver
in die Binrichtung unterbricht.
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Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles
soll die Erfindung näher erläutert werden.
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Eine Mischkammer 1 ist durch eine Außenwandung 2 seitlich begrenzt.
Oben wird die Mischkammer 1 durch einen Rand 3 abgeschlossen, der eine Einführöffnung
4 bildet.
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Die Außenwandung 2 ist durch eine weitere Wandung 5 umschlossen,
die unten durch eine Scheibe 6 mit der Außenwandung 2 verbunden ist, so daß zwischen
der Außenwandung 2, der Wandung 5 und der Scheibe 6 eine Ringkammer 7 gebildet ist,
an die ein Stutzen 8 einer Leitung 9 angeschlossen ist, durch die zu mischende 1üssigkeit
in die Ringkammer 7 eingeleitet wird. Aus der llingkammer 7 gelangt die zu mischende
Flüssigkeit durch tangentiale Einlaßöffnungen 10, von denen in der Zeichnung nur
eine dargestellt ist, in die Mischkammer 1.
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Der untere Teil der Mxschkammer 1 bildet eine Auslaßöffnung 11, die
mit einer Ansaugkammer 12 eines Injektors 13 verbunden ist. Die Ansaugkammer 12
mundet in eine bei Injektoren bekannte, sich im Querschnitt verengende Auslaßleitung
14. Der Injektor 13 wird über eine Leitung 15 gespeist, in der sich eine Drosselstelle
16 mit einer Justierschraube 17 befindet. Die Leitungen 9 und 15 laufen zu einer
Speiseleitung 18 zusammen, in der sich ein gemeinsames Regelventil 19 befindet.
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Oberhalb der Einführöffnung 4 für das Pulver befindet sich ein Rand
20, innerhalb dessen die Flüssigkeit aus der Mischkammer 1 bei eventueller Verstopfung
hochsteigen kann.
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In dem Rand 20 befindet sich ein Taster 21, der bei Ansteigen des
Flüssigkeitsstandes anspricht und die Einrichtung stillsetzt.
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Bei Betrieb der Einrichtung zum Mischen von Flüssigkeit mit Pulver
wird zunächst das Regelventil 19 geöffnet, so daß der Injektor 13 in Tätigkeit tritt
und außerdem Flüssigkeit über die Leitung 9, den Stutzen 8, die Ringkammer 7 und
die tangentialen Einlaßöffnungen 10 tangential in den oberen Teil der Mischkammer
1 einströmt. Die Flüssigkeit rotiert in der Mischkammer 1 mit großer Geschwindigkeit,
so daß sie durch die Zentrifugalkräfte an der Außenwandung 2 haftet und aufgrund
der Schwerkraft langsam nach unten sinkt.
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Die Außenwandung 2 ist somit über ihre gesamte vertikale Ausdehnung
mit einer Flüssigkeitsschicht bedeckt. Durch die Einführöffnung 4 eingeführtes Pulver
trifft auf diese Flüssigkeitsschicht und vermischt sich mit ihr innig. Sie kann
sich wegen der Flüssigkeitsschicht nicht an die Außenwandung 2 ansetzen. Die hohe
Geschwindigkeit erhöht sich noch nach unten hin, da der Rotationsradius abnimmt,
so daß in der Auslaßöffnung 11 ein Flüssigkeitswirbel mit sehr hoher Rotationsgeschwindigkeit
erzeugt wird. Dieser Flüssigkeitswirbel mit dem vermischten Pulver wird durch den
Injektor 13 angesaugt und verwirbelt bzw. gestört, wodurch
eine
erneute innige Vermischung erfolgt. Gleichzeitig erfolgt ein Abtransport der Mischung
durch die Auslaßleitung 14.