DE2838897C2 - - Google Patents
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
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- B01F33/402—Mixers using gas or liquid agitation, e.g. with air supply tubes comprising supplementary stirring elements
- B01F33/4021—Mixers using gas or liquid agitation, e.g. with air supply tubes comprising supplementary stirring elements the gas being introduced through the shaft of the stirring element
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur
Stabilisierung einer Suspension entsprechend
dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
In vielen industriellen Herstellungs- und Verarbeitungs
verfahren müssen Feststoffe in einer Flüssigkeit in Suspension
gehalten werden. Das Verhindern des Absetzens der Feststoffe
wird durch eine ständige Bewegung der Flüssigkeit und der Fest
stoffe in einem Behälter erreicht. Bei einer Unterbrechung dieser
Bewegung entsteht am Boden des Behälters eine Ablagerung von
Feststoffen gefolgt von einer Verdichtung und sogar Verhärtung,
wenn die Unterbrechung lange dauert. Diese Verdichtung kann so
stark sein, daß das Rührwerk anschließend nicht mehr in Bewe
gung gebracht werden kann.
Daher verwendet man manchmal Vorrichtungen, die Luft
in den unteren Teil des Behälters einspritzen, was jedoch nicht
zu einem homogenen Umrühren der Suspension führt.
In anderen Fällen werden Vorrichtungen verwendet, bei
denen Druckflüssigkeit mit Hilfe von rotierenden Armen einge
spritzt wird; jedoch bleibt hier beim Einschalten das Drehmoment
sehr hoch und außerdem ist es oft sehr schwierig, das Absetzen
zu verhindern, besonders bei körnigen Feststoffen.
Außerdem werden zur Begrenzung der blockierenden Wir
kung dieser Ablagerung Behälter mit konischem Boden verwendet,
was die Herstellung der Behälter und ihrer Fundamente er
schwert, besonders wenn sie sehr groß sein sollen.
Aus der US-PS 39 11 064 ist eine Vorrichtung der
im Oberbegriff des Anspruchs 1 definierten Art bekannt. Sie
dient der Behandlung von Abwässern mit einem Reaktionsgas,
z. B. Luft. Dieses Reaktionsgas wird über Rührarme, die sich
im unteren Behälterbereich waagerecht um eine senkrechte Rühr
achse drehen, in die Flüssigkeit eingeblasen. Wenn es dort
auch im wesentlichen darauf ankommt, möglichst feine Gasblasen
durch die Flüssigkeit perlen zu lassen, um die gewünschte
Reaktion im ganzen Behältervolumen zu fördern, so dienen diese
aufsteigenden Blasen gleichwohl auch der Stabilisierung der
Suspension, indem sie der Ablagerung entgegenwirken.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung
der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art so auszu
gestalten, daß die sich im Stillstand der Vorrichtung absetzen
den Feststoffpartikel das Anlaufen des Rührwerks nicht soweit
erschweren, daß die Antriebswelle oder der Motor in Mitleiden
schaft gezogen werden.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung gemäß
den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bezüg
lich von Merkmalen bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung
sowie des Anwendungsverfahrens für diese Vorrichtung wird
auf die Unteransprüche verwiesen.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungs
beispiels und der Figuren näher erläutert.
Fig. 1 ist ein Schnitt durch eine erfindungsgemäße
Vorrichtung.
Fig. 2 zeigt einen Schnitt gemäß II-II durch einen
Arm des Rührwerks aus Fig. 1.
Ein kreisförmiger Behälter 1 besitzt einen flachen
Boden 10 und an seinem oberen Teil eine mit einem Ventil 12
versehene Einlaßleitung 11 für eine Flüssigkeit mit Feststoffen.
An seinem oberen Teil besitzt der Behälter ein Überlauf-
Sammelbecken 13. In der Mitte des Bodens 10 ist eine Abfluß
leitung 14 für die Suspension angeordnet. Ein Abflußventil 15
steuert den Abfluß, wobei die Dichte der Suspension durch einen
Gammastrahlungs-Dichtemesser 16 überwacht wird.
Im unteren Teil des Behälters befinden sich waage
rechte, parallel zum Boden verlaufende rotierende Arme, die
über eine senkrechte Welle 3 und eine Vorrichtung 31 zur Dreh
momentmessung mit einem Antriebsmotor 30 verbunden sind, dessen
Geschwindigkeit veränderbar ist. Die Welle wird oben durch
ein Lager 32 und unten durch ein Stützlager 37 gehalten.
Die hohle Antriebswelle 3 bildet eine Zufuhrleitung
40, die über eine Drehdichtung 33 mit einer Versorgungsleitung
4 für Druckgas, normalerweise Luft verbunden ist, die durch
ein Ventil 41 zugeführt wird.
Um die Leitung 40 ist konzentrisch eine weitere Zufuhr
leitung 50 angeordnet, die über eine Drehdichtung 34 mit einer
Versorgungsleitung für eine klare Flüssigkeit verbunden ist,
die durch ein Ventil 51 zugeführt wird.
Eine By-Pass-Leitung 35, in der ein Ventil 36 liegt,
befindet sich vor den Ventilen 41 und 51 zwischen den Versor
gungsleitungen 4 und 5.
Die Arme 2 des Rührwerks bestehen aus zwei ineinander
gesteckten Rohrstücken 42 und 52, von denen das äußere die Ver
kleidung der Arme bildet und mit der Zufuhrleitung für klare
Flüssigkeit 50 verbunden ist, während das innere mit der Druck
gas-Zufuhrleitung 40 verbunden ist.
Das Rohrstück 52 weist an seiner unteren Mantellinie
Einspritzdüsen 53 für klare Flüssigkeit auf. Das andere Rohr
stück 42 ist an einer der Seitenwände des Rohrstücks 52 ange
bracht, und Schlitzöffnungen 43 entlang der Verbindungslinie der
beiden Rohrstücke ermöglichen das Einspritzen von Druckgas am
Boden des Behälters.
Mit einer solchen Vorrichtung wird folgendermaßen
gearbeitet:
Die Feststoffe aufweisende Flüssigkeit kommt durch
die Leitung 12 in den Behälter, wobei das Sammelbecken 13 den
Überlauf auffängt, während die Feststoffe nach Öffnung des Ven
tils 16 durch die Leitung 14 abfließen.
Wenn sich nach längerem Anhalten des Rührwerks eine
Konzentration von Feststoffen am Boden gebildet hat und das
Ventil 36 geschlossen ist, öffnet man das Druckgas-Versorgungs
ventil 41 und das Versorgungsventil 51 zum Einspritzen großer
Mengen Flüssigkeit durch die Arme des Rührwerks. Dann läßt man
den Antriebsmotor langsam an. Das kombinierte Einspritzen von
klarer Flüssigkeit und Druckgas bewirkt, daß zuerst die Masse
um die Arme des Rührwerks und dann nach und nach der ganze
Inhalt des Behälters bis zum oberen Bereich dünnflüssiger wird.
In Abhängigkeit des von der Meßvorrichtung 31 ange
gebenen Werts des Drehmoments wird die Geschwindigkeit des Mo
tors so lange erhöht, bis sie den normalen Wert erreicht. Dann
wird das Einspritzen von Druckgas gestoppt, wenn das Drehmoment
unter eine erste Schwelle gesunken ist, die einen normalen
Höchstwert darstellt. Daraufhin wird das die By-Pass-Leitung
35 steuernde Ventil 36 geöffnet und durch Einwirkung auf die
Ventile 51 und 41 die Flüssigkeitsversorgung so verringert, daß
nur noch eine geringe Menge durch die Düsen 53 und die Öffnungen
43 austritt.
Wenn jedoch das Drehmoment eine erste Schwelle über
schreitet, erhöht man die Flüssigkeitsmenge.
Diese Menge wird bis zu einem Höchstwert gesteigert,
wobei das Drehmoment unter einer zweiten Schwelle oberhalb
der ersten Schwelle bleiben muß.
Steigt jedoch das Drehmoment über diese Schwelle,
dann öffnet man das Ventil 16 und bewirkt so einen zusätzlichen
Abfluß der Feststoffe im unteren Teil des Behälters.
Wenn das Drehmoment schließlich eine dritte Schwelle
oberhalb der beiden anderen Schwellen erreicht, wird die Vor
richtung angehalten.
Claims (9)
1. Vorrichtung zur Stabilisierung einer Suspension bestehend
aus einer Flüssigkeit und Feststoffpartikeln, mit einem Behäl
ter zur Aufnahme der Suspension, wobei der Behälterboden im
wesentlichen waagerecht verläuft, mit einem im Behälter ange
ordneten umlaufenden Rührer, der eine senkrechte Welle und
parallel zum Behälterboden in dessen Nähe verlaufende Arme
aufweist, wobei jeder Arm aus einem Rohrstück besteht, mit
einer mit dem Rohrstück verbundenen Gaszufuhrleitung, die
durch die Rührerwelle verläuft, und mit Öffnungen für den
Durchtritt des Gases aus dem Rohrstück in die Suspension,
dadurch gekennzeichnet, daß jeder Arm ein wei
teres Rohrstück (52) aufweist, wobei beide Rohrstücke (52,
42) ineinandergesteckt sind und das innere Rohrstück (42) zur
Gaszuführung und das äußere Rohrstück (52) zur Flüssigkeits
zuführung dient, daß das äußere Rohrstück mit einer durch
die Rührerwelle (3) verlaufenden Flüssigkeitszufuhrleitung
(50) verbunden ist, daß das äußere Rohrstück in Längsrichtung
eine Reihe von Düsen (53) für den Durchtritt der Flüssigkeit
aufweist, und daß das innere Rohrstück an einer der Seitenwän
de des äußeren Rohrstücks entlang einer Verbindungslinie an
gebracht ist, an der die Öffnungen (43) für den Durchtritt
des Gases aus dem inneren Rohrstück in die Suspension vorge
sehen sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Öffnungen (43) zum Einspritzen von Druckgas aus in Längs
richtung des Arms verlaufenden Schlitzen bestehen.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß sie eine Meßvorrichtung (31) für das Drehmoment der An
triebswelle und ein Einstellventil (16) für den Abfluß der
Flüssigkeit aus dem Behälter aufweist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß
eine von einem Ventil (36) gesteuerte By-pass-Leitung (35)
zwischen den Versorgungsleitungen für Druckflüssigkeit (5)
und Druckgas (4) angeordnet ist.
5. Verfahren zum Betrieb der Vorrichtung nach einem der An
sprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Ein
schalten des Rührwerks große Mengen Flüssigkeit zur Verflüssi
gung in der Nähe der Arme und Gas eingespritzt werden, durch
die nach und nach die Suspension bis in den oberen Teil flüs
siger wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß
nach dem Einschalten ständig eine so geringe Menge Flüssigkeit
durch die Düsen (53) und Öffnungen (43) eingespritzt wird,
daß ein Eindringen von Feststoffen in diese Düsen und Öffnungen
verhindert wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß
die Flüssigkeitszufuhr durch die Düsen erhöht wird, wenn das
Drehmoment an der Rührwerksachse eine erste Schwelle über
schreitet.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß
ein Entzug der im unteren Teil des Behälters befindlichen
Feststoffpartikel erfolgt, wenn die eingespritzte Flüssigkeits
menge einen Höchstwert erreicht hat und das Drehmoment eine
zweite Schwelle überschreitet.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß
das Rührwerk angehalten wird, wenn das Drehmoment an der Rühr
werksachse eine dritte Schwelle erreicht.
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