SE467191B - Anordning foer upploesning av vattenloesligt pulver - Google Patents

Description

467 191 ras in i brukslösningen med hjälp av en doserpump styrd av signalen 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 pul- ver. I övrigt återfinns de drag beträffande den uppåtvälvda silen och den centralt placerade dysan, som ger en likformig vätning av silens 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 sort 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 467 191 centralt placerad dysa utformad så att den ger en likformig vätning av silens hela yta fungerar endast med helt öppna behållare, där pul- verbehållarens öppna ända har approximativt lika stor yta som ett horisontellt snitt genom behållarens mitt. Praktiskt användbara kaset- ter har emellertid öppningar, vars yta är endast en bråkdel av behål- larens 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 avseende på vikt, lyfthöjd och arbetsställning, 2. säkerhet mot spill och dammning 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 avbrottsåsom 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. 467 191 Uppfinnaren har noga studerat problemet och därvid överraskande funnit att upplösning av ett granulat bestående av sammanblandade aktiva kom- ponenter förvarade i en behållare med en relativt sett trång öppning tillsluten med en sil sker med ett jämnare tidsförlopp och betydligt fullständigare, om man i stället för det enkla nät, som används enligt de båda utläggningskrifterna ovan använder en nätkombination, som bes- tår av ett grovmaskigt nät närmast dysan och över detta ett finmaskigt nät vänt mot pulvret.

Ytterligare fördelar med hänsyn till fullständig upplösning av pulver och granulat i nämnda typ av behållare erhålles, om man använder sig av en dysa utformad eller placerad så att en ej likformig fördelning av vatten på silnätets yta erhålles.

En anordning enligt uppfinningen omfattar sålunda i sin grundform en med en nätkombination bestående av ett grovmaskigt nät eller galler och ett finmaskigt nät tillsluten utbytbar behållare med en utlopps- öppning, vars yta är mindre än hälften av behållarens tvärsnittarea, fylld med ett fririnnande, vattenlösligt granulat eller pulver samt, med mynningen nedåt, med hjälp av en hållaranordning placerad över en uppåtriktad dysa ansluten till en tryckvattenledning med en ventil, som styrs av en manuell eller automatisk signal. Dysan och pulverbe- hållarens mynningsdel är omgivna av en cylindrisk eller trattformig behållare för uppsamling av den koncentrerade 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 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 brukslösningen, blandas med denna och ge ett kor- 467 191 rekt 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 upplös- ningsanordningen håller så hög aktivhalt som möjligt. Intervallstyr- ningen bidrar till detta. Andra möjligheter till styrning ligger i balansering av den påsprutade vattenmängden i förhållande till upplös- nings- och avrinningstakt beträffande det vattenlösliga granulatet.

Samtidigt måste strålhastigheten efter dysan vara tillräckligt hög för att strålarna, 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 DC) 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 träffbilden på nätet klart avviker från ett likformigt mönster. Goda resultat erhålles sålunda med snedriktat eller excentriskt cirkulära, ovala, korsformade, triangulära etc. spraymönster. Det väsentliga är att det mönster som bildas då strålarna träffar nätet skall vara ojämnt det vill säga ej likformigt eller ej sådant att resterande pul- ver kan inta en domformad eller ringformad konfiguration. Ûlikformigheten gäller vattenmängdens fördelning utefter ytan. För att fördelningen skall anses olikformig förutsätts att den vattenmängd som 2 träffar nätet skall vara per ytenhet exempelvis mmz eller cm minst 2 %, företrädesvis minst 50 % , och särskilt föredraget minst 100 % 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.

I föredragna utföringsformer omges den utbytbara behållaren av ett hus s 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- 467 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, som ger olikformigt spraymönster, (5) är tillför- selledningen för vatten till dysan, (6) står för ledningen, som anslu- ter lösningsbehållaren (7) till behållaren för brukslösning, (8) 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 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 vått eller halvupplöst pulver, som är en förutsättning för fullständig tömning av behållaren. dr 467 191 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 mellan 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.

Nätkombinationen består av ett nät med relativt grova öppningar (1 till 10 mm, företrädesvis 1 till 5 mm) placerat närmast dysan och ett nät med fina öppningar (0,01 till 0,8 mm, företrädesvis 0,02 till 0,5 mm) på den sida som riktas mot pulverbehållarens inre.

Kombinationen av grovmaskigt och finmaskigt nät och dess infästning i behållarmynningen kan utformas på många olika sätt exempelvis som två separata vävda eller formpressade nät med särskild stödkonstruktion och infästningskonstruktion eller, som visas på ritningen, där det grova nätet framställts av olefinplast genom formpressning och samti- digt kombinerats med stödkonstruktionen till en silpropp med press- passning till behållarhalsen. Utformningen gör att det grövre nätet samtidigt tjänstgör som infästning för det vävda, finmaskiga nätet.

Detta är ett föredraget utförande. Materialvalet är i sig likgiltigt så länge nätkombinationen tål de kemikalier som används.

Som redan nämnts föredras det att behållaren med en förslutning bestående av ett grövre nät eller galler och ett finmaskigt nät används tillsammans med en dysa, som ger ojämn eller olikformig vat- tenfördelning på nätytan. 467 191 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 en likformig fördelning, 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 ej undvikas. Valv med en cirkulär upp- byggnad av det slag man får med en rotationssymmetrisk dysa är ur hållfasthetssynpunkt betydligt stabilare än de icke cirkulära valv, som erhålles med en dysa som ger ett olikformigt spraymönster. 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 behålla- ren 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 ett olikformigt spraymönster är dessa avsevärt mindre och består *av slumpmässigt fördelade pulveranhopningar utan inbördes sammanhang.

Utöver den uppenbara fördelen, att ett finmaskigt nät minimerar risken för att extremt finkornigt granulat kan rinna ut när behållaren vänds upp och ned, ger kombinationen av ett grovmaskigt och ett finmaskigt nät 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 mycket finfördelad dimma, som knappast påverkas av tyngdkraften och därför kan stiga och kontak- ta pulvret uppifrån, så att det löses till ett koncentrat, som rinner ned till och genom de dubbla näten. Koncentratet drar samtidigt med sig ännu ej löst pulver till nätytan, där det utsätts för den direkta påsprutningen genom dysan.

Enbart finmaskigt nät ger även det en sönderdelning av den spray som riktas mot det, men finfördelningen blir ej lika fullständig och mq (I 467 191 9 _ , avvägningen mellan genomsläpplighet och krav på finfördelning av spraydropparna blir därför ytterligt problematisk. Till detta kommer det rent praktiska problemet att åstadkomma en tillfredställande 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 tyngden av pulvret orsakar, kan vibrera med större amplitud och detta torde var en ej oväsentlig faktor i sam- manhanget.

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 överdosering, eftersom mätcellen ej i tid reagerar.

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 eller obetydlig överdosering till följd av oupplöst pulver i brukslösningen inträffar och att doseringstiderna ligger inom acceptabla gränser ända tills behållaren är tömd bortsett från oåtkomliga smärre rester.

Förloppet vid användning av anordningen enligt uppfinningen är följan- de efter start med en ny behållare. Sprutet från dysan,som ger ojämn vattenfördelning på nätet, träffar dess 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 467 191 10 och ger droppar med hög hastighet, som når högt upp i behållaren och eventuellt studsar mot behållarbotten innan de faller ner på resteran- å de pulver som ett stritt regn. 'n Samtidigt bildas vid de plötsliga riktningsändringarna vid nätpassagen I] 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 i form av ett enkelt, relativt grovmaskigt nät. Vattentillförseln till dysan skedde med ett tryck på omkring 4 kg/cmz. Vid detta tryck läm- nade de båda dysorna omkring 9 liter vatten per minut. Påsprutningen var intervallstyrd med 5 sekunder påsprutning och 5 sekunder avrin- ning. För att efterlikna förhållandena vid praktisk drift vid exempel- vis en diskmaskin avbröts försöken efter 10 doseringar och återupptogs följande 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 fullkonsdysa återstod 0,5 kg i form av en genomfuktad sammanhängande ring vid behållarens sidor.

(I.

I båda fallen innehöll behållarna ursprungligen 4,0 kg av en granule- rad blandning med sammansättningen 30 % natriumtripolyfosfat, 40 % natriummetasilikat,

Claims (9)

467 191 11 25 ' natriumhydroxid, å polyakrylat, å? ö? klorisocyanurat. 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. Observera 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 utloppsarea, som är mindre än hälften av behålla- resn tvärsnittsarea, och tillsluten med ett nät (2,3), som hindrar pulver eller granulat att rinna ut när behållaren placeras med myn- ningen nedåt, en hållaranordning för behållaren, som även innefattar en uppåtriktad dysa ansluten till en tryckvattenledning (5) med en ventil, som styrs manuellt eller automatiskt och en andra behållare (7), som omger dysan och pulverbehållarens nederdel och samlar upp bildad lösning, kännetecknad därav att nätet består av en kombina- tion av ett grovmaskigt nät (3) närmast dysan och ett finmaskigt nät (2) närmast pulvret varvid kombinationen utformats på sådant sätt att vattenstrålarna från dysan passerar såväl det grovmaskiga som finmas- kiga nätet.

2. Anordning enligt krav 1 kännetecknad därav att vattentillför- seln till dysan styrs av en automatisk signal med intervallkoppling så att perioder med vattentillförsel omväxlar med avrinningsperioder. 467 191 12

3. Anordning enligt krav 1 och 2 kännetecknad därav att det nät som tillsluter pulverbehållaren är en kombination av ett grovmaskigt nät med maskvidd 1 till 10 mm och ett finmaskigt nät med maskvidd 0,01 till 0,8 mm, företrädesvis 0,02 till 0,5 mm. ___ 3 rl/

4. Anordning enligt krav 1, 2 och 3 kännetecknad därav att dysan ger ojämn vattenfördelning på nätet.

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

6. Anordning enligt krav 1 till och med 5 kännetecknad därav att pulverbehållaren är en rakväggig, cylindrisk behållare med ett förhål- lande mellan höjden på den cylindriska delen och diametern, som ligger inom området 1:2 till 2:1, en konisk avslutning med lutningsvinkel i förhållande till horisontalplanet på minst 200 och en mynning med en diameter vars förhållande till den cylindriska delens diameter ligger mellan 1:4 och 1:1,5.

7. Anordning enligt krav 1 till och med 6 kännetecknad därav att pulverbehållaren är omgiven av ett hus (8) med en kombination av dörr + look, som öppnas framåt uppåt och frilägger en väggyta och husets öppning uppåt För bekväm insättning och urtagning av den utbytbara pulverbehållaren.

8. Anordning enligt krav 1 till och med 6 kännetecknad därav att den är försedd med ett säkerhetssystem, .som hindrar att spraydysan aktiveras om ingen behållare finns insatt i anordningen.

9. Anordning enligt krav 7 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. Vt