SE467190B - Anordning foer upploesning av vattenloesligt pulver - Google Patents

Description

4 7 190 doseras in i brukslösningen med hjälp av en doserpump styrd av signa- len från en konduktivitetscell i brukslösningen.

Vid detta förfarande elimineras dammproblemen åtminstone delvis hos slutanvändaren, men ersätts med de problem med avseende på bristande kompatibilitet mellan olika komponenter-och riskfylld hantering av starkt alkaliska lösningar, som nämns i samband med flytande produkter ovan. Till detta kommer problem med igensättning av silen och våta starkt alkaliska rester i de tömda förpackningarna. Den uppåtvälvda silen avser att minska igensättningsproblemen.

Tekniskt är förfarandet utrymmeskrävande och komplicerat med krav på särskilt utrymme och utrustning för hantering av de tunga behållarna och framställning av den koncentrerade lösningen samt doseringssystem med ledningar, ventiler och pumpar för tillförsel av koncentratet till de enskilda maskinerna.

Den svenska utläggningsskriften 422 650 behandlar en vidareutveckling av systemet enligt den tidigare nämnda publikationen. Man arbetar här med en lockförsedd pulverbehållare avsedd för återfyllning med pulver.

I övrigt återfinns de drag beträffande den uppåtvälvda silen och den centralt placerade dysan med spray, som ger en jämn vätning av silens hela yta, som förekommer redan i utläggningsskrift 357 670. Denna typ utrustning är avsedd att arbeta med en relativt liten pulvermängd (några kilo), som löses i den takt detta behövs för att framställa eller komplettera brukslösningen. Vid förfarandet kvarstår dammnings- problemet vid pulverhantering i stort sett oförändrat och kan endast delvis lösas med hjälp av portionspåsar och liknande.

En vidareutveckling på området har varit pastor och pulver i olika typer av plastkasetter. För pastorna gäller vad som ovan sagts beträf- fande kompatibilitet mellan komponenter och nedbrytning av komponenter vid tillverkningen av pastan. För såväl pastor som pulver gäller att någon tillfredsställande lösning på problemet att åstadkomma en full- ständig tömning av emballaget hittills ej presenterats.

Den lösning som skulle kunna vara närliggande med hänsyn till utlägg- ningskrifterna enligt ovan, det vill säga med en uppåtvälvd sil och en 467 190 centralt placerad dysa, som ger en likformig vätning av silens hela yta, fungerar endast med helt öppna behållare, där pulverbehållarens öppna ända har approximativt lika stor yta som ett horisontellt snitt genom behållarens mitt. Praktiskt användbara kasetter har emellertid öppningar, vars yta är endast en bråkdel av behållarens tvärsnittyta.

Kasetter med öppningar vars yta är endast hälften av behållarytan eller mindre dominerar.

Ett tillfredsställande system för hantering av pulver i utbytbara kasetter måste uppfylla följande krav: 1. ergonomiskt tillfredsställande hantering av kasetterna med avse- ende på vikt, lyfthöjd och arbetsställning, 2. säkerhet mot spill och damning av ofta starkt alkaliska eller starkt sura produkter , 3. säkerhet mot dropp från tömda kasetter i samband med urtagning och hantering. 4. säkerhet mot sprut från upplösningsanordningen 3. ge en åtminstone rimligt koncentrerad lösning för framställning och komplettering av brukslösningar utan tidsfördröjning under hela nyttjandetiden, 4. tillåta återstarter av systemet med delvis förbrukade kasetter även efter längre avbrott såsom veckoslut och långhelger, utan orim- liga tidsfördröjningar med avseende på dosering, 5. fullständig tömning av kassetten.

En brukslösning av det slag det här rör sig om har en koncentration av aktivt material inom området 0,01 till %, oftare 0,05 till 0,5 % och oftast'i området 0,1 till 0,3 %. För att det skall vara möjligt att tillräckligt snabbt komplettera lösningarna bör kompletteringslös- ningens styrka vara minst omkring en 10-potens högre det vill säga minst 1 till 10 % beroende på användningsområdet. 4 i 7 190 Uppfinnaren har noga studerat problemet och därvid överraskande fun- nit, att en dysa med ett spraymönster, som ger olikformig vattenför- delning på silens yta ger oväntade fördelar med avseende på upplösning av ett pulver eller granulat bestående av sammanblandade aktiva kompo- nenter förvarade i en behållare med en relativt sett trång öppning tillsluten med en sil. Detta är tvärt emot läran i de ovan nämnda utläggningsskrifterna, där vikten av likformig vattenfördelning över hela silytan framhålles som grundtankar för respektive uppfinning.

Ytterligare fördelar med avseende på upplösning av pulver och granulat och fullständig tömning av behållarna kan erhållas om det nät, eller galler, som erfordras för att hindra att pulvret eller granulatet rin- ner ut ur behållaren utformas som ett dubbelnät med relativt grova öppningar (1 till 20 mm, företrädesvis 1 till 10 mm) i den sida som vänds mot dysan och mycket fina öppningar (0,01 till 0,8 mm, företrä- desvis Û,02 till 0,5 mm) i den sida som riktas mot pulverbehållarens inre. I fortsättningen kommer beteckningen grovt nät att användas och innefatta även de fall där formgivningen mer liknar ett galler.

-En anordning enligt uppfinningen omfattar sålunda i sin grundform en med ett nät eller galler tillsluten utbytbar behållare med en utlopps- öppning vars yta är mindre än hälften av behållarens tvärsnittarea, fylld med ett fririnnande, vattenlösligt granulat samt, med mynningen nedåt, med hjälp av en hållaranordning placerad över en uppåtriktad dysa, som ger ojämn vattenfördelning över nätets yta, ansluten till en_ tryckvattenledning med en ventil, som styrs av en manuell eller auto- matisk signal. Dysan och pulverbehållarens mynningsdel är omgivna av en cylindrisk eller trattformig behållare för uppsamling av den kon- centrerade lösning som bildas, när vatten genom dysan sprutas in i behållaren och löser det vattenlösliga granulatet. Lösningsbehållaren är försedd med ett avlopp, som i sin tur är anslutet till behållare för brukslösning.

I den mån en automatisk signal används för styrning av vattenpåsprut- ningen bör kopplingen vara utförd så att vattentillförseln blir inter- mittent exempelvis 5 sekunder vattentillförsel, 5 sekunder avrinning, ny vattentillförsel och avrinning etc. Lämpliga tidsintervall beror på vattentrycket, användningsområdet och medlets sammansättning och kan 467 190 ligga mellan 2 och 20 sekunder för påsprutning och 2 till 30 sekunder för avrinning. Intervallstyrd tillförsel av vatten ger en jämnare dosering, eftersom avrinningsperioden ger koncentratet tid att rinna in i behållaren för brukslösning, blandas med denna och ge ett korrekt resultat från mätcellen. Dessutom bidrar intervallkopplingen till att signalen "byt pulverbehållare" ej kommer innan behållaren är tömd.

Det är ur praktisk synpunkt önskvärt att koncentratet från upplösning- sanordningen håller så hög aktivhalt som möjligt. Intervallstyrningen bidrar till detta. Andra möjligheter till styrning ligger i balanse- ring av den påsprutade vattenmängden i förhållande till upplösninge- och avrinningstakt beträffande det vattenlösliga granulatet. Samtidigt måste strålhastigheten efter dysan vara tillräckligt hög för att strå- larna, särskilt i slutet på en kasetts förbrukningstid, skall nå så långt in i behållaren, att de sista resterna kan spolas fram till gallret och upplösas. Dysan är i normalfallet ansluten till en vatten- ledning med uppvärmt vatten (20 till 60 OC) och tryck inom området 2 till 5 kg/cmz. Lämpliga dysor har under dessa betingelser kapacite- ter inom området 3 till 15 liter/min.

Dysans spraymönster kan vara utformat på en rad olika sätt så länge det klart avviker från ett likformigt mönster det vill säga från ett mönster, där i stort sett alla punkter på nätet erhåller approximativt lika vattenmängder med endast slumpmåssiga avvikelser. Goda resultat erhålles sålunda med snedriktade cirkulära, ovala, korsformade, triangulära etc. spraymönster. Det väsentliga är att det mönster, som bildas, då strålarna träffar nätet, ej skall vara likformigt och ej medge att resterande pulver kan inta en domformad eller ringformad konfiguration.

Dlikformigheten gäller vattenmängdens fördelning utefter ytan. För att fördelningen skall anses olikformig förutsätts att den vattenmängd som per ytenhet exempelvis mm2 eller cm2 träffar nätet skall vara minst 2 %, företrädesvis minst 50 % , och särskilt föredraget minst c1D0 % större i de områden som erhåller den största vattenmängden jäm- fört med de områden som erhåller den minsta vattenmängden.

Särskilt goda resultat har erhållits med en flatstrålande dysa. 467 190 I föredragna utföringsformer omges den utbytbara behållaren av ett hus med anslutning till behållaren för uppsamling av lösning och försett med en kombination av dörr och lock, som vid öppning frilägger en sida av huset samt husets öppning uppåt. Detta för bekväm insättning och urtagning av de utbytbara behållarna. Det föredras även att anordning- en förses med ett säkerhetssystem, som gör att vattensprutning genom dysan ej kan ske när pulverbehållare ej är insatt och/eller när dörr/- lock-kombinationen står i öppet läge.

Fig. 1 visar en behållare med en silproppsinsats med ett finmaskigt och ett grovmaskigt nät kombinerade till en silpropp lämplig för användning i anordningen enligt uppfinningen.

Fig. 2 visar överst en detalj av en silpropp med ett antal grova nätöppningar inritade och därunder en fotokopia av ett finmaskigt nät.

Fig 3 visar en flatstrålande dysa lämplig för användning i anordningen enligt uppfinningen.

Fig. 4 visar spraymönstret hos den flatstrålande dysan enligt fig. 3.

Fig. 5 visar i sin övre del en planvy framifrån av en föredragen utfö- ringsform av uppfinningen med det omgivande husets framsida avlägsnad och i sin nedre del ett horisontellt snitt genom anordningen i höjd med lösningsbehållarens botten.

I figurerna betecknar (1) behållaren, (2) det finmaskiga nätet, (3) det grovmaskiga nätet, som i detta fall utformats som en silpropp, som fasthåller det finmaskiga nätet genom klämpassning mot behållarhalsen, (4) betecknar dysan med olikformigt spraymönster, (5) är tillförsel- ledningen för vatten till dysan, (6) står för ledningen, som ansluter lösningsbehållaren (7) till behållaren för brukslösning, (B) betecknar det omgivande huset.

Pulverbehållaren (1) kan vara utformad på en rad olika sätt och vara cylindrisk, oval, rektangulär etc. Cylinderform föredras. Innersidorna bör vara raka och så släta som möjligt. Behållaren bör avslutas med en 467 190 konisk del, som förbinder behållarens raksidiga del med mynningen och vars sidor bör luta minst 200, företrädesvis minst 300 mot hori- sontalplanet för att Underlätta den glidning av halvupplüst pulver, som är en förutsättning för fullständig tömning av behållaren. _En föredragen behållare är utformad i polyolefinplast genom så kallad formblåsning och består av en botten, som kan vara handtagsförsedd för att underlätta hanteringen, en cylindrisk del, en avslutande konisk del och en mynningsdel, som uppbär den tidigare nämnda nätkombinatio- nen (2,3). Förhållandet mellan den cylindriska delens höjd och behål- larens diameter bör ligga mellan 2:1 och 1:2. Förhållanden 1:1 och 1:1,5 är särskilt lämpliga.

Förhållandet mellan mynningens diameter och behållarens diameter kan variera från 1:4 till 1:1,5. Särskilt lämpligt är ett förhållande om- kring 1:2, vilket innebär ett förhållande mellan ytorna på omkring 1:4.

Det är ur ergonomisynpunkt lämpligt att behållare plus produkt väger mellan 2 och 8 kg. Beroende på produktens volymvikt, som kan variera från 600 gram per liter till 1500 gram per liter, ger detta en volym mellan 2 och 15 liter. Särskilt lämpliga volymer ligger mellan 2 och 5 liter.

Kombinationen av grovmaskigt och finmaskigt nät och dess infästning i behållarmynningen kan utformas på många olika sätt exempelvis som två separata vävda nät med särskild stödkonstruktion eller som visas på ritningen, där det grova nätet framställts av olefinplast genom form- pressning och samtidigt kombinerats med stödkonstruktionen till en silpropp med presspassning till behållarhalsen. Utformingen gör att det grövre nätet samtidigt tjänstgör som infästning för det vävda fin- maskiga nätet. Detta är ett föredraget utförande. Materialvalet är i sig likgiltigt så länge nätkombinationen tål de kemikalier som används. Även om det ej, utan mycket omfattande mätningar och beräkningar, är möjligt att med säkerhet fastställa, varför en dysa, som ger en olik- formig vattenfördelning på nätytan är helt överlägsen en dysa, som ger 467 190 en likformig vattenfördelning, när det motsatta förefaller vara fallet vid de omständigheter, som råder enligt de båda ovan nämnda utlägg- ningskrifterna kan man på goda grunder anta följande.

Den relativt trånga öppningen på behållare enligt uppfinningen ger helt annorlunda strömningsförhållanden, jämfört med de stora ytor man använder sig av enligt tidigare teknik. Sannolikt kan exempelvis en viss valvbildning i granulatet inte undvikas. Valv med en cirkulär uppbyggnad av det slag man får med en rotationssymmetrisk dysa är ur hållfasthetssynpunkt betydligt stabilare än de icke cirkulära valv, som erhålles med en dysa med olikformig vattenfördelning. Detta blir än mer uttalat när upplösningen fortsatt så långt att pulvrets övre yta genombrutits och man erhållit en ring av oupplöst material utefter behållarens sidor. Stöd för denna uppfattning erhålles vid jämförande försök, där det visat sig att kvarvarande rester i behållaren efter användning av en rotationssymmetrisk dysa är fördelade som en i stort sett likformig ring, som stöder sig mot behållarens sidor. I den mån rester finns kvar i behållaren efter användning av en dysa med olik- formig vattenfördelning är dessa avsevärt mindre och består av slump- mässigt fördelade pulveranhopningar utan inbördes sammanhang.

Som redan nämnts föredras att dysan, som ger en olikformig vattenför- delning på nätet, kombineras med en förslutningskombination för behål- laren bestående av ett grövre nät eller galler och ett finmaskigt nät.

Utöver den uppenbara fördelen, att det finmaskiga nätet minimerar risken för att extremt finkornigt granulat kan rinna ut när behållaren vänds upp och ned, ger kombinationen fördelar, som ej kan erhållas vare sig med ett grovt nät enbart eller ett finmaskigt nät enbart. Den riktningsändring som dropparna från dysan tvingas till ger upphov till en finfördelad dimma, som påverkas mycket lite av tyngdkraften och därför kan stiga och kontakta pulvret uppifrån, så att det löses till ett koncentrat, som rinner ned till och genom de dubbla näten. Kon- centratet drar samtidigt med sig ännu ej löst pulver till nätytan, där det utsätts för den direkta påsprutningen av vatten genom dysan.

Enbart finmaskigt nät ger även det en viss sönderdelning av den spray som riktas mot det men avvägningen mellan genomsläpplighet och krav på finfördelning av spraydropparna blir ytterligt problematisk. Till det- 467 190 ta kommer det rent praktiska problemet att åstadkomma en tillfredstäl- lande infästning och hållfasthet hos ett finmaskigt nät, utan att alltför mycket minska den genomsläppliga ytan. Ett finmaskigt nät som ej utsätts för den spänning som belastningen med pulverpelaren innebär kan vibrera med större amplitud under inverkan av vattenstrålarna.

Detta är sannolikt en ej oviktig detalj i sammanhanget.

Med endast ett grovt nät får man strax efter ett behållarbyte en myc- ket snabb upplösning, som till och med kan vara så snabb att ej helt upplösta partiklar följer med det lösta koncentratet. Detta kan ge en ej önskad tillfällig överdosering, eftersom mätcellen ej i tid rea- gerar.

Efter denna snabba upplösning inträder en mer normal period, som, när behållaren tömts så långt att nätet ej är helt täckt av nedrasande granulat, avlöses av en period med förhållandevis lång doseringstid, eftersom den vätska som sprutas in i behållaren snabbt rinner tillbaka och då ger lösning med låg koncentration av aktivt material. Dose- ringstiden blir allt längre och det kan inträffa att man får signal för byte av behållare innan den är helt tömd. Kombinationen av grovt och fint nät eliminerar eller reducerar båda dessa problem, det vill säga leder till att ingen överdosering till följd av oupplöst pulver i brukslösningen inträffar och bidrar till att doseringstiderna ligger inom acceptabla gränser ända tills behållaren är helt tömd.

Förloppet vid användning av anordningen enligt uppfinningen är följan- de efter start med en ny behållare. Sprayen från dysan, som ger olik- formig vattenfördelning, träffar nätets undersida och tränger igenom nätet någon millimeter, varvid vattnet kommer i kontakt med granulat, som löses och lämnar plats för nytt granulat, som rasar ner från högre upp belägna skikt. Upplösning och nedrasning av pulver fortgår på det- ta sätt tills det uppstår en pulverfri konliknande konfiguration med spetsen mot nätet och en uppåtvänd bottenyta, som förutom av behållar- dimensionerna bestäms av granulatets rasvinkel. När detta inträffar börjar det uppstå en yta på nätet, som är fri från granulat eller har ett mycket tunt granulatskikt. I detta område tränger sprutet igenom och ger droppar med hög hastighet, som når högt upp i behållaren och eventuellt studsar mot behållarbotten innan de faller ner på resteran- 467 190 '10 de pulver som ett stritt regn.

Samtidigt bildas vid de plötsliga riktningsändringarna vid nätpassagen en'extremt fin dimma, som sannolikt ytterligare stabiliseras av en viss elektrostatisk uppladdning. Dimman stiger uppåt i behållaren och slår ner på det granulat, som finns kvar. Den mycket koncentrerade lösning som bildas rinner ner genom granulatet, blandas med flödet uppifrån och förflyttar återstående granulat mot behållarmynningen.

Försök 1: Vid detta försök jämfördes en anordning enligt uppfinningen utrustad med en flatstrålande dysa med mot kanterna avsmalnande spray- mönster med motsvarande anordning utrustad med en dysa enligt de ovan nämnda båda utläggningsskrifterna, det vill säga med det spraymöster som brukar kallas fylld kon. Den utbytbara pulverbehållaren i båda utrustningarna hade en mynning, vars yta var ungefär en fjärdedel av behållarens tvärsnittsyta. Mynningen var försluten med en silpropp med ett enkelt, relativt grovmaskigt nät. Vattentillförseln till dysan skedde med ett tryck på omkring 4 kg/cmz. Vid detta tryck lämnade de båda dysorna omkring 9 liter vatten per minut. Påsprutningen var intervallstyrd med 5 sekunders påsprutning och 5 sekunders avrinning.

För att efterlikna förhållandena vid praktisk drift vid exempelvis en diskmaskin avbröts försöken efter 10 doseringar och återupptogs föl- jande dag, då pulvret hunnit rinna av och i viss mån baka samman.

När utrustningarna ej längre lämnade ifrån sig lösning med tillräcklig styrka, för att kunna användas för justering av brukslösningens kon- centration, återstod i den förra utrustningen endast 20 g fördelat som smärre genomfuktade pulveranhopningar, som häftade vid behållarens sidor särskilt vid övergången från den cylindriska till den koniska delen. I anordningen, som var utrustad med fullkondysa återstod 0,5 kg i form av en genomfuktad sammanhängande ring vid behållarens sidor. I båda fallen innehöll behållarna ursprungligen 4,0 kg av en granulerad blandning med sammansättningen "' 30 % natriumtripolyfosfat, 40 % natriummetasilikat, 25 % natriumhydroxid,, G 4 á polyakrylat, I 1 » klorisocyanurat.

Claims (8)

467 19o 11 Försök 2: Försök 1 upprepades med behållare, som var tillslutna med en nätkombination bestående av ett nät med kvadratiska maskor med mask- vidd 2 mm och över detta ett nät med kvadratiska maskor och maskvidd 0,5 mm. I anordningen med flatstrålande dysa tömdes behållaren helt bortsett från några korn, som hängde fast vid behållarens bottenyta. I anordningen med fullkonsdysa återstod i detta fall 0,1 kg produkt även nu i form av en genomfuktad sammanhängande ring. Dubbelnätet medför sålunda en förbättring även vid användning av en rotationssymmetrisk dysa, men resultatet är fortfarande ej helt tillfredsställande. Ûbservera att försöken är typiska exempel och utgör en sammanfattning av försöksserier, som av utrymmesskäl ej lämpligen medtas här. Patentkrav

1. Anordning för upplösning av vattenlösligt pulver eller granulat och framställning av en koncentrerad lösning, lämplig för beredning eller komplettering av en brukslösning, bestående av en utbytbar pulverbe- hållare (1) med en öppningsarea som är mindre än hälften av behålla- rens tvärsnittsarea och tillsluten med ett nät (3), som hindrar pulver eller granulat att rinna ut när behållaren placeras med mynningen nedåt, en hållaranordning, en uppåtriktad dysa (4) ansluten till en tryckvattenledning (5) med en ventil, som styrs manuellt eller automa- tiskt och en andra behållare (7), som omger dysan och pulverbehålla- rens nederdel och samlar upp bildad lösning, kännetecknad därav att dysan ger en olikformig vattenfördelning på nätet.

2. Anordning enligt krav 1 känntecknad därav att vattentillför- seln till dysan styrs av en automatisk signal med intervallkoppling så att perioder med vattentillförsel omväxlar med avrinningsperioder.

3. Anordning enligt krav 1 och 2 kännetecknad därav att det nät (2,3) som tillsluter pulverbehållaren (1) är en kombination av ett grovmaskigt nät (3) med maskvidd 1 till 20 mm, företrädesvis 1 till 10 mm och ett finmaskigt nät (2) med maskvidd 0,01 till 0,8 mm, företrädesvis 0,02 till 0,5 mm. 4-67 190 12

4. Anordning enligt krav 1, 2 och 3 kännetecknad därav att dysan är en flatstrålande dysa. fm

5. Anordning enligt krav 1, 2, 3 och 4 kännetecknad därav att pul- verbehållaren (1) är en rakväggig, cylindrisk behållare med ett för- f] hållande mellan höjden på den cylindriska delen och diametern, som ligger inom området 1:2 till 2:1, en konisk avslutning med lutning- , svinkel i förhållande till horisontalplanet på minst 200 och en myn- ning med en diameter vars förhållande till den cylindriska delens dia- meter ligger mellan 1:4 och 1:1,5.

6. Anordning enligt krav 1 till och med 5 kännetecknad därav att pulverbehållaren (1) är omgiven av ett hus (8) med en kombination av dörr + lock, som öppnas framåt uppåt och frilägger en väggyta och husets öppning uppåt för bekväm insättning och urtagning av den utbyt- bara pulverbehållaren.

7. Anordning enligt krav 1 till och med 5 kännetecknad därav att den är försedd med ett säkerhetssystem, som hindrar att spraydysan aktiveras om ingen behållare finns insatt i anordningen.

8. Anordning enligt krav 6 kännetecknad därav att den är försedd med ett säkerhetssystem som hindrar aktivering av dysan om ingen pul- verbehållare finns insatt och/eller om dörr/lock-kombinationen står i öppet läge.