EP0729780A2 - Anlage zum Mischen von Flüssigkeit und Feststoff - Google Patents

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EP0729780A2
EP0729780A2 EP96102635A EP96102635A EP0729780A2 EP 0729780 A2 EP0729780 A2 EP 0729780A2 EP 96102635 A EP96102635 A EP 96102635A EP 96102635 A EP96102635 A EP 96102635A EP 0729780 A2 EP0729780 A2 EP 0729780A2
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EP
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mixing
liquid
solid
feed
storage container
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EP0729780A3 (de
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Norbert Dr. Stehr
Dieter März
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Draiswerke GmbH
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    • B01F27/1143Helically shaped stirrers, i.e. stirrers comprising a helically shaped band or helically shaped band sections screw-shaped, e.g. worms

Definitions

  • the invention relates to a system for mixing a predetermined amount of liquid with a predetermined amount of powdered solid.
  • a device for wetting and dispersing powdery solid in liquids which has a disk-shaped rotor in a dispersion chamber. On one side of the disc-shaped rotor is an inlet for the powdery solid and the inlet for the liquid is provided on the other side of the disk-shaped rotor.
  • the pulverulent solid is brought together with the liquid in a wetting space in the outer edge region of the rotor disk.
  • An outlet for the liquid-powder mixture is located on the outer edge of the wetting chamber surrounding the rotor disk.
  • the liquid and the powdery solid are supplied by suction using the high-speed rotor disc.
  • the powdery solid can be from a funnel arranged above the device and / or by means of a hose from a bag, storage container or the like. be sucked in. From the magazine S ⁇ FW Journal Cosmetics Detergents Specialties, April 2, 1992, pages 2 to 4, it has also become known for this known device to connect the outlet of the device to the liquid storage container so that the liquid is circulated through the device is and the solid is thereby concentrated in the liquid. The announcement of the powdery solid is relatively difficult and depends on numerous influencing variables, for example the flow behavior of the powdery solid.
  • the invention is therefore based on the object of creating a system of the generic type which can be operated in such a way that dusting on the one hand and pronounced agglomerate formations on the other hand are largely avoided.
  • the system shown in the drawing has a storage container 1 which has a volume sufficient to hold a predetermined amount of liquid 2.
  • An agitator 3 which can be driven by a drive (not shown) is arranged in the storage container 1.
  • a screw mixer 4 is provided, the essentially cylindrical housing 5 of which is surrounded by a temperature jacket 6 with an inlet 7 and an outlet 8 for a temperature medium for heating or cooling.
  • a mixing shaft 9 is arranged in the housing 5 and can be driven by a mixing drive motor 11 via an upstream transmission 10.
  • a feed pipe 13 opens into its interior 12.
  • the mixing shaft 9 is designed as a worm shaft with a helical screw shaft 14 running around it.
  • the housing 5 can also be provided with a so-called clearing wheel which meshes with the screw webs 14 in order to ensure proper transport of the materials to be mixed through the interior 12 in the conveying direction 15.
  • clearing wheels are known for example from DE 24 32 860 C2 (corresponding to US Pat. No. 3,957,210).
  • the screw-mixing machine 4 can also be designed as a double-screw machine, which is of a type that is forcibly conveying.
  • An intensive mixing section 17 adjoins the screw section 16 of the mixing shaft 9 which is provided with a screw web 14 and in which the mixing shaft 9 is occupied with short peg-like or strip-like mixing tools 18 which are assigned counter tools 20 attached to the inner wall 19 of the housing 5 .
  • the mixing tools 18 and the counter tools 20 are each arranged on alternating circles around the central axis 21 of the mixing shaft 9. The smaller the distance of the mixing tools 18 from counter tools 20 adjacent in the direction of the central axis 21, the greater the dispersing effect.
  • a return conveyor 22 is provided, which comprises a pump conveying wheel 23 attached to the end of the mixing shaft 9, which conveys the liquid 2 into an outlet channel 24 opening out tangentially from the housing 5.
  • the outlet channel 24 is connected to the reservoir 1 via a return line 25. If the mixing machine 4 is arranged directly above the storage container 1, then naturally no return conveyor must be provided.
  • the feed connector 13 consists of a lower funnel-shaped section 26 which is flanged to the housing 5 and opens into the interior 12 and which widens upwards, and an upper, approximately cylindrical section 27.
  • a solid material projects into the upper cylindrical section 27 of the feed connector 13.
  • Feed pipe 28 concentrically into which free-flowing, powdery solids are introduced from at least one solids metering device 29. These solids emerge from a lower outlet opening 30 of the feed pipe 28 into the funnel-shaped section 26 of the feed connector 13.
  • a ring line 31, which surrounds the cylindrical section 27 of the feed connector 13 and is provided somewhat above this lower outlet opening 30, is provided by an approximately C-shaped jacket in cross section 32 is formed with a ring shape.
  • the way bounded annular space 33 of the ring line 31 is connected to a liquid supply line 34 which leads to the reservoir 1.
  • At least one liquid passage opening 35 is formed in the wall of the cylindrical section 27 of the feed connector 13, for example in the form of an adjustable gap.
  • a pump 36 flows from the storage container 1 through the feed line 34 and through the through openings 35 into the cylindrical section 27 of the feed connector 13. It runs down the inner wall 37 of the cylindrical section 27 into the funnel-shaped section 26
  • the downward flowing solid 38 is completely enveloped by the liquid 2 running off on the inner wall 37.
  • the liquid 2 is fed to the mixing machine 4 in the feed nozzle 13 under gravity. It also serves as a transport medium for the solid 38, which is also fed under the force of gravity.
  • the solids metering device 29 has a funnel 40 which either has a volume which is sufficient to hold the entire batch of solids 38 or to which the predetermined amount of solids is continuously fed during a complete mixing cycle.
  • the dosing accuracy of the solids dosing device 29 is not particularly demanding.
  • the metering device only has to be adjustable in such a way that it inputs the predetermined amount of powdered solid over a predetermined period of time into the feed nozzle 13.
  • the metering device 29 can have a volumetrically conveying screw or a gravimetrically conveying screw or a gravimetrically conveying belt conveyor. In the simplest and sufficient version, a volumetrically conveying screw is provided.
  • Such metering devices are known and commercially available. In principle, it is also sufficient if a setpoint for the solid volume to be dispensed per unit of time can be set.
  • a fill level measuring device is arranged in the funnel-shaped section 26 of the feed nozzle 13, which has a fill level probe 41 that operates without contact.
  • This probe 41 continuously sends fill level signals to an input 42 of a control device 43.
  • These signals are processed in the control device 43 in such a way that a control signal corresponding to a minimum fill level 44 and a maximum fill level 45 is generated which is output via outputs 46, 47 for alternative or cumulative control the drive motor 11 of the mixing shaft 9 and / or a pump drive motor 48 is supplied.
  • the probe 41 reports that the minimum fill level 44 has been undershot, then either the speed of the mixing shaft 9 and thus the throughput of the mixing machine 4 is reduced by driving the drive motor 11 or the speed of the drive motor 48 of the pump 36 and thus its delivery rate is increased. If, on the other hand, the probe 41 reports that the maximum fill level 45 in the feed connector 13 has been exceeded, then either the speed of the drive motor 11 and thus the throughput of the mixing machine 4 is increased or the speed of the drive motor 48 of the pump 36 and thus the liquid supply are reduced. Both measures can also be taken simultaneously.
  • V Blender V Solid + V mixture .
  • a complete filling of the mixing machine 4 can be achieved in that a back pressure is exerted on the mixing machine 4 via the return line 25.
  • an adjustable throttle 51 with an associated manometer 52 is provided in the return line 25.
  • the throttle 51 is connected to an output 53 of the control device 43.
  • the throttle 51 is controlled at a predetermined high relining of the mixing machine 4 so that the minimum fill level 44 is not fallen below and the maximum fill level 45 is not exceeded, the pressure gauge 52 being used to monitor that a maximum permissible pressure in the System is not exceeded.
  • the setting is such that when the liquid 2 in the storage container 1 is completely circulated through the mixing machine 4 and back to the storage container 1, only a fraction of the solid 38 to be added to the liquid 2 is added.
  • two to ten circulations of the liquid 2 may be appropriate until the solids 38 have been completely added. If a fineness of dispersion of the mixture is desired, then in many cases more than ten cycles are required.
  • the term liquid also includes the mixture of liquid 2 and solids 38 formed during the circulation. A pure liquid 2 is only present at the beginning of the process. As described, this is mixed with solids 38 and thus forms a flowable liquid-solid mixture, which for the sake of simplicity is also referred to as liquid.
  • the agitator 3 in the reservoir 1 serves to bring about a concentration compensation in the reservoir 1, that is to say to ensure a uniform concentration of solid 38 in liquid 2 in the entire reservoir 1.
  • An eccentric screw pump or a conventional mixer provided with conveying devices can also be used as the mixing machine 4. It is essential that it has its own funding, that is, it gives the liquid 2 and the solid 38 a delivery pulse.
  • the storage container 1 ' is provided with an intensive agitator 3', which causes an intensive circulation of the liquid 2 in the storage container 1 '.
  • intensive agitators 3 ' are known; These are, for example, so-called spiral agitators, which in particular also exert a pronounced pull-in effect on the surface of the liquid 2 on the latter.
  • the storage container 1 ' is provided with a lid 54 in which a vent opening 55 is provided, for example for a pendulum vent.
  • the feed nozzle 13 in the embodiment described in FIG. 1 is mounted in the lid 54 and ends above the liquid 2. It is arranged so far above the liquid 2 that even after the entire solid 38 has been completely mixed into the liquid 2, it does not Mixture immersed.
  • An operating device 56 is also provided, by means of which the delivery rate of the pump 36 can be adjusted on the one hand by correspondingly adjusting the speed of the pump drive motor 48 and on the other hand the metering rate of the metering device 29.
  • the delivery rate of the pump 36 can be adjusted on the one hand by correspondingly adjusting the speed of the pump drive motor 48 and on the other hand the metering rate of the metering device 29.
  • an agitator drive motor 57 has the function of a mixed drive motor which drives the agitator shaft 59 of the agitator 3 'serving as a mixing shaft by means of a V-belt drive 58.
  • the storage container 1 'with agitator 3' thus serves not only as a storage container, but also as a mixing device.

Abstract

Eine Anlage zum Mischen einer vorgegebenen Menge Flüssigkeit (2) mit einer vorgegebenen Menge an pulverförmigem Feststoff (38) weist einen Vorratsbehälter (1) für die Flüssigkeit (2) und eine Mischeinrichtung (4) mit einem Zuführstutzen (13) auf. In letzteren mündet eine Flüssigkeits-Zuführleitung (34) vom Vorratsbehälter (1) und eine Feststoff-Dosiereinrichtung (29). Die Zuführleistung der Dosiereinrichtung (29) und die Durchsatzleistung der Mischmaschine (4) sind derart eingestellbar, daß die vorgegebene Menge Feststoff (38) der Flüssigkeit (2) über mehrere Durchläufe der Flüssigkeit (2) durch die Mischeinrichtung (4) zugegeben wird. <IMAGE>

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Anlage zum Mischen einer vorgegebenen Menge Flüssigkeit mit einer vorgegebenen Menge pulverförmigem Feststoff.
  • In der Praxis, beispielsweise in der Farbenindustrie, taucht immer wieder das Problem auf, eine vorgegebene Menge Flüssigkeit mit einer vorgegebenen Menge pulverförmigem, zum Stauben neigendem Feststoff, in der Regel Pigment, staubfrei vorzumischen. Derartige Gemische werden anschließend in der Regel in Rührwerksmühlen gemahlen und dispergiert. Wenn es sich um die Zugabe von Pigment zu Flüssigkeit handelt, wird in der nachfolgenden Rührwerksmühle Farbe bzw. Lack hergestellt. Das Problem eines staubfreien Mischens von solchen Feststoffen und Flüssigkeiten wurde in der Praxis bisher nicht zufriedenstellend gelöst. Es kommt hinzu, daß beim gleichzeitigen Zusammenführen der gesamten Chargen, also der gesamten vorgegebenen Menge an Flüssigkeit und der gesamten vorgegebenen Menge an pulverförmigem Feststoff, in der Regel auch starke Agglomeratbildungen auftreten, die wiederum den nachfolgenden Mahl- und Dispergierprozeß erschweren bzw. aufwendiger machen. Die Begriffe "Flüssigkeit" und "Feststoff" umfassen in dieser Anmeldung auch jeweils deren Mehrzahl.
  • Aus PCT WO 92/21436 ist eine Vorrichtung zum Benetzen und Dispergieren von pulverförmigem Feststoff in Flüssigkeiten bekannt, die einen scheibenförmigen Rotor in einer Dispergierkammer aufweist. Auf einer Seite des scheibenförmigen Rotors ist ein Einlaß für den pulverförmigen Feststoff und auf der anderen Seite des scheibenförmigen Rotors der Einlaß für die Flüssigkeit vorgesehen. Die Zusammenführung des pulverförmigen Feststoffes mit der Flüssigkeit erfolgt in einem Benetzungsraum im äußeren Randbereich der Rotorscheibe. Am äußeren Rand der die Rotorscheibe umgebenden Benetzungskammer befindet sich ein Auslaß für das Flüssigkeits-Pulver-Gemisch. Die Zuführung der Flüssigkeit und des pulverförmigen Feststoffes erfolgt durch Ansaugen mittels der hochtourig angetriebenen Rotorscheibe. Der pulverförmige Feststoff kann hierbei aus einem über der Vorrichtung angeordneten Trichter und/oder mittels eines Schlauches aus einem Sack, Vorratsbehälter od.dgl. angesaugt werden. Aus der Zeitschrift SÖFW Journal Cosmetics Detergents Specialities, 2. Aprilheft 1992, Seiten 2 bis 4 ist es für diese bekannte Vorrichtung weiterhin bekannt geworden, den Auslaß der Vorrichtung mit dem Flüssigkeits-Vorratsbehälter zu verbinden, so daß die Flüssigkeit im Kreis durch die Vorrichtung geführt wird und der Feststoff hierbei in der Flüssigkeit aufkonzentriert wird. Das Ansagen des pulverförmigen Feststoffes ist hierbei verhältnismäßig schwierig und von zahlreichen Einflußgrößen, beispielsweise dem Fließverhalten des pulverförmigen Feststoffes abhängig.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Anlage der gattungsgemäßen Art zu schaffen, die so betreibbar ist, daß einerseits ein Stauben und andererseits ausgeprägte Agglomeratbildungen weitestgehend vermieden werden.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Der Kern der Erfindung liegt dann, daß eine Charge pulverförmigen, zum Stauben neigenden Feststoffes und eine Charge Flüssigkeit quasi-kontinuierlich in der Weise zusammengebracht werden, daß die Flüssigkeit mehrfach, und zwar vielfach umläuft und hierbei der Feststoff über diese vielfachen Umläufe verteilt in der Flüssigkeit aufkonzentriert wird. Der Feststoff wird hierbei dosiert, also zwangsläufig zugeführt. Die Zusammenführung von Feststoff und Flüssigkeit erfolgt im Zuführstutzen, so daß dort bereits eine Vorvermengung stattfindet. Hierdurch wird die Bildung größerer Agglomerate vermieden. Durch die Art der Zuführung des Feststoffes wird ein Stauben unterbunden.
  • Zahlreiche vorteilhalte und zum Teil erfinderische Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
  • Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung zweier Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnung. Es zeigt
  • Fig. 1
    eine Anlage zum Mischen von Flüssigkeit und Feststoff mit einem Vorratsbehälter, einer hiervon gesonderten Mischeinrichtung und einem Zuführstutzen mit Dosiereinrichtung und
    Fig. 2
    eine weitere Ausführungsform einer Anlage zum Mischen von Flüssigkeit mit Feststoff mit einem als Mischeinrichtung dienenden Vorratsbehälter und einem in den Vorratsbehälter mündenden Zuführstutzen mit Flüssigkeitszuführung und vorgeordneter Feststoff-Dosiereinrichtung.
  • Die in der Zeichnung dargestellte Anlage weist einen Vorratsbehälter 1 auf, der ein zur Aufnahme einer vorgegebenen Menge Flüssigkeit 2 ausreichendes Volumen aufweist. In dem Vorratsbehälter 1 ist ein von einem nicht dargestellten Antrieb antreibbares Rührwerk 3 angeordnet.
  • Weiterhin ist eine Schnecken-Mischmaschine 4 vorgesehen, deren im wesentlichen zylindrisches Gehäuse 5 von einem Temperiermantel 6 mit einem Einlaß 7 und einem Auslaß 8 für ein Temperiermedium zum Heizen oder Kühlen umgeben ist. Im Gehäuse 5 ist eine Mischwelle 9 angeordnet, die über ein vorgeordnetes Getriebe 10 von einem Misch-Antriebsmotor 11 antreibbar ist.
  • An einem Ende des Gehäuses 5 mündet in dessen Innenraum 12 ein Zuführstutzen 13 ein. Im Bereich des Zuführstutzens 13 und über einen erheblichen Teil des Gehäuses 5 ist die Mischwelle 9 als Schneckenwelle mit einem schraubenlinienförmig umlaufenden Schneckensteg 14 ausgebildet. In diesem Bereich kann das Gehäuse 5 auch mit einem sogenannten Räumrad versehen sein, das mit den Schneckenstegen 14 kämmt um einen ordnungsgemäßen Transport der zu mischenden Materialien durch den Innenraum 12 in Förderrichtung 15 zu gewährleisten. Derartige Räumräder sind bekannt, und zwar beispielsweise aus der DE 24 32 860 C2 (entsprechend US-PS 3 957 210). Die Schnecken-Mischmaschine 4 kann anstelle einer Einwellenmaschine mit Räumrad auch als Doppel-Schneckenmaschine ausgebildet sein, die von ihrer Gattung her zwangsweise fördernd ist.
  • An den mit einem Schneckensteg 14 versehenen Schneckenabschnitt 16 der Mischwelle 9 schließt sich ein Intensiv-Mischabschnitt 17 an, in dem die Mischwelle 9 mit kurzen zapfen- oder leistenartigen Mischwerkzeugen 18 besetzt ist, denen an der Innenwand 19 des Gehäuses 5 angebrachte Gegenwerkzeuge 20 zugeordnet sind. Die Mischwerkzeuge 18 und die Gegenwerkzeuge 20 sind jeweils auf einander abwechselnden Kreisen um die Mittelachse 21 der Mischwelle 9 angeordnet. Je geringer der Abstand der Mischwerkzeuge 18 von in Richtung der Mittelachse 21 benachbarten Gegenwerkzeugen 20 ist, umso größer ist die Dispergierwirkung.
  • Am in Förderrichtung 15 hinteren Ende des Gehäuses 5 ist eine Rückfördereinrichtung 22 vorgesehen, die ein am Ende der Mischwelle 9 angebrachtes Pumpen-Förderrad 23 umfaßt, das die Flüssigkeit 2 in einen tangential aus dem Gehäuse 5 ausmündenden Auslaßkanal 24 fördert. Der Auslaßkanal 24 ist über eine Rücklaufleitung 25 mit dem Vorratsbehälter 1 verbunden. Wenn die Mischmaschine 4 direkt über dem Vorratsbehälter 1 angeordnet wird, dann muß naturgemäß keine Rückfördereinrichtung vorgesehen sein.
  • Der Zuführstutzen 13 besteht aus einem unteren, am Gehäuse 5 angeflanschten und in dessen Innenraum 12 mündenden, sich nach oben erweiternden trichterförmigen Abschnitt 26 und einem oberen, etwa zylindrischen Abschnitt 27. In den oberen zylindrischen Abschnitt 27 des Zuführstutzens 13 ragt von oben ein Feststoff-Zuführrohr 28 konzentrisch hinein, in das rieselfähige, pulverförmige Feststoffe aus mindestens einer Feststoff-Dosiereinrichtung 29 eingegeben werden. Diese Feststoffe treten aus einer unteren Austrittsöffnung 30 des Zuführrohres 28 in den trichterförmigen Abschnitt 26 des Zuführstutzens 13. Etwas oberhalb dieser unteren Austrittsöffnung 30 ist eine den zylindrischen Abschnitt 27 des Zuführstutzens 13 umgebende Ringleitung 31 vorgesehen, die durch einen im Querschnitt etwa C-förmigen Mantel 32 mit Ringform gebildet wird. Der so umgrenzte Ringraum 33 der Ringleitung 31 ist an eine Flüssigkeits-Zuführleitung 34 angeschlossen, die zum Vorratsbehälter 1 führt. In der Wand des zylindrischen Abschnitts 27 des Zuführstutzens 13 ist mindestens eine Flüssigkeits-Durchtrittsöffnung 35 ausgebildet, beispielsweise in Form eines einstellbaren Spaltes. Aus dem Ringraum 33 strömt mittels einer Pumpe 36 vom Vorratsbehälter 1 durch die Zuführleitung 34 zugeförderte Flüssigkeit 2 durch die Durchtrittsöffnungen 35 hindurch in den zylindrischen Abschnitt 27 des Zuführstutzens 13. Sie läuft dort an der Innenwand 37 des zylindrischen Abschnitts 27 hinab in den trichterförmigen Abschnitt 26. Der nach unten fließende Feststoff 38 wird hierbei von der an der Innenwand 37 ablaufenden Flüssigkeit 2 völlig eingehüllt. Die Flüssigkeit 2 wird der Mischmaschine 4 im Zuführstutzen 13 also unter Schwerkraft zugeführt. Sie dient gleichermaßen als Transportmedium für den ebenfalls unter Schwerkraft zugeführten Feststoff 38. Im Zuführstutzen 13 findet also bereits eine gewisse Vorvermengung von Flüssigkeit 2 und Feststoff 38 statt. Diese Ausgestaltung eines Zuführstutzens 13 zum Zuführen von Feststoff und Flüssigkeit in eine Behandlungsmaschine ist für sich bekannt, und zwar aus der DE 30 18 729 C2 (entsprechend US-PS 4 394 980).
  • Die Feststoff-Dosiereinrichtung 29 weist einen Trichter 40 auf, der entweder ein Volumen hat, das zur Aufnahme der gesamten Charge von Feststoff 38 ausreichend ist oder dem die vorgegebene Menge an Feststoff während eines kompletten Mischzyklus fortlaufend zugeführt wird. An die Dosiergenauigkeit der Feststoff-Dosiereinrichtung 29 werden keine besonders hohen Anforderungen gestellt. Die Dosiereinrichtung muß lediglich so einstellbar sein, daß sie die vorgegebene Menge an pulverförmigem Feststoff über einen vorgegebenen Zeitraum verteilt in den Zuführstutzen 13 eingibt. Die Dosiereinrichtung 29 kann eine volumetrisch fördernde Schnecke oder eine gravimetrisch fördernde Schnecke oder einen gravimetrisch fördernden Bandförderer aufweisen. In der einfachsten und ausreichenden Ausführung ist eine volumetrisch fördernde Schnecke vorgesehen. Derartige Dosiereinrichtungen sind bekannt und handelsüblich. Im Prinzip reicht es auch, wenn ein Sollwert für das pro Zeiteinheit abzugebende Feststoff-Volumen einstellbar ist.
  • Wenn zuverlässig vermieden werden soll, daß bei der Zugabe von Feststoff 38 und Flüssigkeit 2 Luft mit in die Mischmaschine 4 eingezogen wird, dann muß die Schnecken-Mischmaschine 4 immer vollständig gefüllt sein. Um dies zu ermöglichen, ist im trichterförmigen Abschnitt 26 des Zuführstutzens 13 eine Füllstands-Meßeinrichtung angeordnet, die eine berührungslos arbeitende Füllstands-Sonde 41 aufweist. Diese Sonde 41 gibt fortlaufend Füllstandssignale auf einen Eingang 42 einer Regeleinrichtung 43. In der Regeleinrichtung 43 werden diese Signale in der Weise verarbeitet, daß ein einem Minimal-Füllstand 44 und ein einem Maximal-Füllstand 45 entsprechendes Steuersignal erzeugt wird, das über Ausgänge 46, 47 zur alternativen oder kumulativen Ansteuerung dem Antriebsmotor 11 der Mischwelle 9 und/oder einem Pumpen-Antriebsmotor 48 zugeführt wird. Wenn die Sonde 41 ein Unterschreiten des Minimal-Füllstandes 44 meldet, dann wird entweder durch Ansteuerung des Antriebsmotors 11 die Drehzahl der Mischwelle 9 und damit die Durchsatzleistung der Mischmaschine 4 abgesenkt oder die Drehzahl des Antriebsmotors 48 der Pumpe 36 und damit deren Förderleistung erhöht. Wenn dagegen die Sonde 41 ein Überschreiten des Maximal-Füllstandes 45 im Zuführstutzen 13 meldet, dann wird entweder die Drehzahl des Antriebsmotors 11 und damit die Durchsatzleistung der Mischmaschine 4 erhöht oder die Drehzahl des Antriebsmotors 48 der Pumpe 36 und damit die Flüssigkeitszufuhr abgesenkt. Beide Maßnahmen können jeweils auch gleichzeitig ergriffen werden. Grundsätzlich ist es auch möglich, über einen Ausgang 49 der Regeleinrichtung 43 den Antrieb 50 der Feststoff-Dosiereinrichtung 29 in der Weise anzusteuern, daß bei einer Absenkung des Flüssigkeitsdurchsatzes auch die Feststoffzufuhr reduziert wird und umgekehrt. Im übrigen wird der vorstehend erwähnte Sollwert für das dem Zuführstutzen 13 von der Dosiereinrichtung 29 zuzuführende Volumen oder die entsprechende Menge an Feststoff 38 ebenfalls in der Regeleinrichtung 43 eingestellt.
  • Grundsätzlich ist es auch möglich, die Mischmaschine 4 mit Unterfütterung zu betreiben, d.h. ihr wird weniger Flüssigkeit 2 und weniger Feststoff 38 zugeführt, als ihrem Fördervermögen VMischmaschine entspricht. In diesem Fall gilt also V Mischmaschine > V Feststoff + V Gemisch ,
    Figure imgb0001
    wobei VFeststoff und VGemisch den Volumenstrom an Feststoff und den Volumenstrom an Gemisch aus Feststoff und Flüssigkeit bezeichnen. Wenn die Mischmaschine 4 in der zuvor geschilderten Weise mit vollständiger Füllung arbeitet, dann gilt V Mischmaschine = V Feststoff + V Gemisch .
    Figure imgb0002
  • In dem zuletzt angesprochenen Fall, bei dem gilt V Mischmaschine > V Feststoff + V Gemisch ,
    Figure imgb0003
    kann eine vollständige Füllung der Mischmaschine 4 dadurch erreicht werden, daß über die Rücklaufleitung 25 ein Rückstau auf die Mischmaschine 4 ausgeübt wird. Hierzu ist in der Rücklaufleitung 25 eine einstellbare Drossel 51 mit einem zugeordneten Manometer 52 vorgesehen. Die Drossel 51 ist auf einen Ausgang 53 der Regeleinrichtung 43 geschaltet. In diesem Fall wird bei vorgegebener hoher Unterfütterung der Mischmaschine 4 die Drossel 51 so gesteuert, daß der Minimal-Füllstand 44 nicht unterschritten und der Maximal-Füllstand 45 nicht überschritten wird, wobei das Manometer 52 dazu dient zu überwachen, daß ein maximal zulässiger Druck im System nicht überschritten wird.
  • Grundsätzlich ist die Einstellung derart, daß bei einem vollständigen Umlauf der im Vorratsbehälter 1 befindlichen Flüssigkeit 2 durch die Mischmaschine 4 und zurück zum Vorratsbehälter 1 nur ein Bruchteil des der Flüssigkeit 2 zuzugebenden Feststoffes 38 zugegeben wird. Je nach Art des Feststoffes 38 und der Flüssigkeit 2 und der erwünschten Homogenität können zwei bis zehn Umläufe der Flüssigkeit 2 bis zur vollständigen Zugabe der Feststoffe 38 angemessen sein. Wenn eine Dispergierfeinheit des Gemisches angestrebt wird, dann sind in vielen Fällen auch mehr als zehn Umläufe erforderlich. Es sei an dieser Stelle hinzugefügt, daß der Begriff Flüssigkeit auch das während der Umläufe gebildete Gemisch aus Flüssigkeit 2 und Feststoffen 38 umfaßt. Eine reine Flüssigkeit 2 ist nur am Anfang des Prozesses vorhanden. Diese wird - wie geschildert - mit Feststoffen 38 gemischt und bildet somit ein fließfähiges Flüssigkeits-Feststoff-Gemisch, das der Einfachheit halber auch als Flüssigkeit bezeichnet wird.
  • Wenn von Flüssigkeitsmengen geredet wird, so kann es sich hierbei sowohl um Volumina als auch um Gewichtsmengen handeln. Gleiches gilt hinsichtlich der Feststoffe 38.
  • Das Rührwerk 3 im Vorratsbehälter 1 dient dazu, im Vorratsbehälter 1 einen Konzentrationsausgleich herbeizuführen, also für eine gleichmäßige Konzentration von Feststoff 38 in Flüssigkeit 2 im gesamten Vorratsbehälter 1 zu sorgen.
  • Als Mischmaschine 4 kann auch eine Exzenterschneckenpumpe oder ein gängiger mit Fördereinrichtungen versehener Mischer eingesetzt werden. Wesentlich ist, daß er eine Eigenförderung aufweist, also der Flüssigkeit 2 und dem Feststoff 38 einen Förderimpuls gibt.
  • Soweit im Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 gleiche Teile verwendet werden, werden diese mit identischen Bezugsziffern bezeichnet wie in Fig. 1. Soweit funktionell gleiche aber konstruktiv andere Teile eingesetzt werden, werden diese mit der jeweils gleichen Bezugsziffer mit einem hochgesetzten Strich bezeichnet. Auf die vorhergehende Beschreibung wird verweisen.
  • Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 ist keine vom Vorratsbehälter gesonderte Mischmaschine vorgesehen; vielmehr ist der Vorratsbehälter 1' mit einem Intensiv-Rührwerk 3' versehen, das eine intensive Umwälzung der Flüssigkeit 2 im Vorratsbehälter 1' bewirkt. Derartige Rührwerke 3' sind bekannt; es handelt sich beispielsweise um sogenannte Wendel-Rührwerke, die insbesondere auch eine ausgeprägte Einzugswirkung im Bereich der Oberfläche der Flüssigkeit 2 auf letztere ausüben. Der Vorratsbehälter 1' ist mit einem Deckel 54 versehen, in dem eine Entlüftungs-Öffnung 55, beispielsweise für eine Pendelentlüftung vorgesehen ist.
  • Der Zuführstutzen 13 in der zu Fig. 1 beschriebenen Ausführung ist im Deckel 54 angebracht und endet oberhalb der Flüssigkeit 2. Er ist so weit oberhalb der Flüssigkeit 2 angeordnet, daß er auch nach völligem Einmischen des gesamten Feststoffes 38 in die Flüssigkeit 2 nicht in dieses Gemisch eintaucht.
  • Es ist weiterhin eine Bedieneinrichtung 56 vorgesehen, mittels derer einerseits die Förderleistung der Pumpe 36 durch entsprechende Einstellung der Drehzahl des Pumpen-Antriebsmotors 48 und andererseits die Dosierleistung der Dosiereinrichtung 29 eingestellt werden können. Hierdurch kann insgesamt festgelegt werden, daß der Inhalt des Vortatsbehälters 1' mehrmals umgepumpt wird, während von der Dosiereinrichtung 29 über den Zuführstutzen 13 der Feststoff 38 zugegeben wird. Bei dieser Ausgestaltung ist es insbesondere möglich, die Flüssigkeit 2 bzw. das Gemisch aus Flüssigkeit 2 und steigendem Anteil an Feststoff 38 mehr als 10 mal umzupumpen, bevor die gesamte Menge an Feststoff 38 zugegeben ist. Das Mischen von Flüssigkeit 2 und Feststoff 38 erfolgt in diesem Zusammenhang ausschließlich in dem Vortatsbehälter 1' durch dessen Rührwerk 3'; eine Dispergierung findet hierbei nicht statt. Für viele Anwendungsfälle kann aber eine ausreichend gute Durchmischung vorgenommen werden.
  • Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 kommt einem Rührwerksantriebsmotor 57 die Funktion eines Mischantriebsmotors zu, der mittels eines Keilriementriebs 58 die als Mischwelle dienende Rührwerks-Welle 59 des Rührwerks 3' antreibt. Der Vorratsbehälter 1' mit Rührwerk 3' dient beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 also nicht nur als Vortatsbehälter, sondern auch als Mischeinrichtung.

Claims (19)

  1. Anlage zum Mischen einer vorgegebenen Menge Flüssigkeit mit einer vorgegebenen Menge pulverförmigem Feststoff mit folgenden Merkmalen:
    - ein Vortatsbehälter (1, 1') für die vorgegebene Menge Flüssigkeit (2),
    - eine Mischeinrichtung (4) mit einer von einem Misch-Antriebsmotor (11, 57) antreibbaren Mischwelle (9, 59),
    - eine einen Zuführstutzen (13) der Mischeinrichtung (4) mit dem Vorratsbehälter (1) verbindende Flüssigkeits-Zuführleitung (34),
    - eine in den Zuführstutzen (13) einmündende Feststoff-Dosiereinrichtung (29) und
    - eine derartige Einstellbarkeit der Zuführleistung der Feststoff-Dosiereinrichtung (29) und der Durchsatzleistung der Mischeinrichtung (4), daß die vorgegebene Menge Feststoff (38) der vorgegebenen Menge Flüssigkeit (2) über mehrere Durchläufe der Flüssigkeit (2) durch die Mischeirrichtung (4) zugegeben wird.
  2. Anlage nach Anspruch 1, wobei die Mischeinrichtung als vom Vorratsbehälter (1) gesonderte Mischmaschine (4) ausgebildet ist, die einen Auslaß (Auslaßkanal 24) aufweist, der mittels einer Rücklaufleitung (25) mit dem Vortatsbehälter (1) verbunden ist.
  3. Anlage nach Anspruch 2, wobei die Mischmaschine als Schnecken-Mischmaschine (4) ausgebildet ist, die eine Mischwelle (9) aufweist, die im Bereich des Zuführstutzens (13) und hieran anschließend einen Schneckenabschnitt (16) aufweist.
  4. Anlage nach Anspruch 2 oder 3, wobei die Mischwelle (9) im Bereich vor dem Auslaß (Auslaßkanal 24) einen Intensiv-Mischabschnitt (17) aufweist.
  5. Anlage nach Anspruch 4, wobei die Mischwelle (9) im Bereich des Intensiv-Mischabschnitts (17) mit zapfen- oder leistenartigen Mischwerkzeugen (18) versehen ist.
  6. Anlage nach Anspruch 5, wobei im Bereich des Intensiv-Mischabschnitts (17) den Mischwerkzeugen (18) ortsfeste Gegenwerkzeuge (20) zugeordnet sind.
  7. Anlage nach einem der Ansprüche 2 bis 6, wobei im Bereich des Auslasses (Auslaßkanal 24) der Mischmaschine (4) eine Rückfördereinrichtung (22) vorgesehen ist, die mit der Rücklaufleitung 25 verbunden ist.
  8. Anlage nach Anspruch 7, wobei die Rückfördereinrichtung (22) ein an der Mischwelle (9) angebrachtes Pumpen-Förderrad (23) umfaßt, dem ein mit der Rücklaufleitung (25) verbundener Auslaßkanal (24) zugeordnet ist.
  9. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei im Vortatsbehälter (1, 1') ein Rührwerk (3, 3') angeordnet ist.
  10. Anlage nach einem der Ansprüche 2 bis 9, wobei eine Regeleinrichtung (43) mit Ausgängen (46, 47) zur Veränderung der pro Zeiteinheit dem Zuführstutzen (13) zugeführten Menge an Flüssigkeit (2) und/oder der pro Zeiteinheit in der Mischmaschine (4) durchgesetzten Menge an Flüssigkeit (2) vorgesehen ist.
  11. Anlage nach Anspruch 10, wobei im Zuführstutzen (13) eine Füllstands-Meßeinrichtung (Füllstands-Sonde 41) angeordnet ist, die auf einen Eingang (42) der Regeleinrichtung (43) geschaltet ist.
  12. Anlage nach Anspruch 10 oder 11, wobei ein Ausgang (49) der Regeleinrichtung (43) auf einen Antrieb (50) der Feststoff-Dosiereinrichtung (29) geschaltet ist.
  13. Anlage nach einem der Ansprüche 2 bis 12, wobei in der Rücklaufleitung (25) eine einstellbare Drossel (51) angeordnet ist.
  14. Anlage nach Anspruch 13, wobei die Drossel (51) regelbar ist.
  15. Anlage nach Anspruch 1, wobei der Vorratsbehälter (1') als Mischeinrichtung ausgebildet ist, in den der Zuführstutzen (13) einmündet.
  16. Anlage nach Anspruch 1 oder 15, wobei im Vorratsbehälter (1') ein Intensiv-Rührwerk (3') mit ausgeprägter Einzugswirkung angeordnet ist.
  17. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 16, wobei die Feststoff-Zuführung und die Flüssigkeits-Zuführleitung (34) oberhalb der Mischeinrichtung frei in den Zuführstutzen (13) einmünden.
  18. Anlage nach Anspruch 17, wobei die Feststoff-Zuführung innerhalb der Flüssigkeits-Zuführung in den Zuführstutzen (13) einmündet.
  19. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 18, wobei der Vortatsbehälter (1') mit einem Deckel (54) verschlossen ist.
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