DD203688A1 - Vorrichtung und anordnung zur mischung von additiven mit suspensionen oder loesungen - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und eine Anordnung zur Mischung von Additiven mit Suspensionen, in dem die Mischungspartner in Kontakt gebracht werden und sich dort auch bei Reynoldzahlen Re < gleich 10 vollstaendig vermischen und diese Mischung einer Ausgabevorrichtung kontinuierlich pulsationsfrei (ohne Akkumulator) zugefuehrt wird. Erfindungsgemaesz wird die Aufgabe dadurch geloest, dasz bei Mischen einer Suspension mit einem Additiv der Hauptvolumenstrom aus einem Vorratsbehaelter kontinuierlich ueber eine Einspritzduese einer Mischungsvorrichtung zugefuehrt wird. Mit Hilfe einer Pumpe erfolgt aus einem Vorratsbehaelter kontinuierlich und mengenproportional die Dosierung des Additivs zur Mischungsvorrichtung ueber eine weitere Einspritzduese. Die Einspritzduesen in der Mischungsvorrichtung sind so angeordnet, dasz die zu mischenden Volumenstroeme unmittelbar nach Verlassen dieser in Kontakt kommen. Weiterhin sind in der Mischungsvorrichtung Einbauten vorhanden, deren Abstand zwischen zwei Hindernissen < gleich 20 mm betraegt und das erste Hindernis nach dem Mischungspunkt sich in einem Abstand von < gleich 10 mm befindet.
Description
£. sJ / KJ KJ L·.
Erfinder:
Edgar Grube Wolfgang Fitsenke Dr0 Hugo Christen Norbert Libor
Berlin, den 10. 02. 1982 Ei/Gö
Vorrichtung und Anordnung zur Mischung von Additiven mit Suspensionen oder Lösungen
Anwendungsgebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und eine An-Ordnung zur Mischung von Additiven mit Suspensionen und Lösungen, in dem die Mischungspartner in einer Mischungsvorrichtung in Kontakt gebracht werden und sich dort auch bei Re ^ 10 vollständig ineinander vermischen und diese Mischung einer Ausgabevorrichtung kontinuierlich zugeführt wird. Insbesondere findet die Erfindung Anwendung in der filmherstellenden Industrie zum Zumischen von Additiven (z. B. Hartem.) zu fotografischen Suspensionen.
Bei der Herstellung fotografischer Begoßlösungen werden in eine meist Gelatine enthalt ende Lösung oder Suspension, die sich in einem Vorratsbehälter befinden, Additive (Härtungsmittel, Tenside, Stabilisatoren, Gelatineersatzstoffe, Viskositätssteigerer, u.a.) eingebracht, die sowohl untereinander, als auch mit den vorgelegten Bindemitteln reagieren können. Die Folge davon sind sich verändernde (instabile) JEroduktionsbedingungen in Abhängigkeit von der Standzeit der Begußlösungen, bedingt durch einen Anstieg der Viskosität, einer pH-Änderung und damit weitere Beeinflussung von
'3 C C C D
Reaktionen und Viskositätzwischen den Begußschichten. Einheitliche reproduzierbare Bedingungen erhält man durch Zudosierung solcher reaktionsfähiger Additive in die Förderleitung für die Begußlösungen in der Uähe der Ausgabevorrichtung.
Es ist bekannt, daß zwei oder mehrere Additive einer Mischungsvorrichtung über Einspritzdüsen zudosiert werden, damit sie sich homogen miteinander vermischen. Verschiedene Formen von Mischungsvorrichtungen, die verwendet werden, sind in "Stoffvereinigen in fluiden Phasen" Teil 4/1, YEB Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie/Leipzig 1978 ausführlich beschriebene Die angegebenen Strahlmischer unterscheiden sich in ihrer Anordnung und im Anwendungsbereich. Der Strahlmischer, der nach dem"Gleichstromprinzip" arbeitet, ist bei einer Reynoldzahl von Re > A- · 1Cr und einem Volumenstromverhältnis der Additive von v^/Vo = 0,2o..1 einsetzbar, wobei das Dichteverhältnis"möglichst ? Λ2 ο ~ ^ sein soll. Strahlmischer in "Gegenstromanördnung" können eingesetzt werden, wenn die geforderten Bedingungen Re > 2 · 10·^ und VVv2 = 0,01...1 erfüllt sind. Eine weitere Form von Strahlenmischern ist die "Querstromanordnung". Eine Anwendung ist geeignet"für Reynoldzahlen Re > 3000 und einem Volumenstromverhältnis von τ./Vp = 0„. .1« Es muß an dieser Stelle noch bemerkt werden, daß die hier angegebene Reynoldzahl sich aus den technologischen Abmessungen der Mischungsvorrichtung und den physiko—chemischen Parametern der Mischung zusammen— setzt«,
Eine weitere Möglichkeit zur Erzielung eines guten Mischeffektes ist das Einbringen von feststehenden Einbauten in Rohrleitungen.So werden bei turbulenten Strömungen "Schaschlik"- und "Eenics"-Einbauten, sowie Sulzer-Mischer angewendet* Durch den kon-
b 8
struktiven Aufbau dieser Rohreinbaut en, besonders bei den Sulzer-Mischern und Mischvorrichtungen mit Eenics-Einbauten treten sehr hohe Druckverluste auf, was sehr nachteilig für die Technologie solcher Mischungsvorrichtungen ist· line Reinigung dieser Einbauten wird ebenfalls als sehr problematisch angesehen«
Ebenso bekannt sind Durchlaufmischer, in denen durch Rührer mit hohen Rührerdrehzahlen zusätzliche Turbulenzen erzeugt werden und die Durchmischung zusätzlich intensiviert wird. Dabei wird gefordert, daß die Reynoldzahl, die sich aus der Rührerdrehzahl, dem Rührerdurchmesser und der Viskosität der Mischung zusammensetzt, einen 7/ert von Re> 100 hat. Weiterhin stellt der Rührer eine zusätzliche Vorrichtung im technologischen Ablauf dar. Bei kontinuierlichen Produktionsprozessen, wie die Herstellung von fotografischen Aufzeichnungsmaterialien mit Extrusions— gießern ist die Anwendung dieser Durchlaufmischer von großem Uachteil, da der Ausfall der Rühreinrichtung, z. B. durch Ausfall der Antriebsenergie für den Rührmotor zu QualitätsSchwankungen des Finalproduktes oder sogar zum Produktionsstillstand führt. In der Patentschrift DE-OS 22 46 758 wird die Mischung von einem Kunstharz und einen Katalysator beschrieben, indem diese Mischungspartner im Gegenstrom aufeinandertreffen. Zwischen der Mischkammer und der Ausgabevorrichtung in JTorra. einer Düse sind Hindernisse zur Erhöhung der Effektivität der Durchmischung in die IPör der leitung en eingebaut. Der Nachteil dieser Einbauten liegt darin, daß sich z. B. fotografische Suspensionen beim peripheren Durchgang durch die Einbauten entmischen. Weiterhin ist in der Patentschrift angeführt, daß der Kunstharz mit einer Kolbenpumpe gefördert wird und dadurch eine Pulsation
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der Kunstharzströme erreicht wird. Durch Einbau eines Akkumulators soll dieser Wellencharakter der Strömung beseitigt werden. Der Einbau solcher Zwischenbehälter ist aber von großem Nachteil· Einmal stellen solche "Beruhigungsbehälter11 einen zusätzlichen apparativen Aufwand dar. Ein weiteres Aggregat muß bei R?o~ duktionsstil-lständen gesäubert werden. Ein umfangreicher zusätzlicher BMSR-Aufwand ist notwendig. Bei kontinuierlichen Prozessen, z. B, bei der Herstellung von fotografischen Aufzeichnungsmaterialien, wird gefordert, Additive kurz vor dem Begußprozeß dem Hauptvolumenstron zuzuführen,» Durch den Einbau eines Akkumulators würde sich automatisch die 'Verweilzeit der Mischung erhöhen, was sich negativ auf die fotografischen Eigenschaften auswirkt«, Die auftretende Sedimentation von fotografischen Suspensionen mit geringen Feststoffanteilen (Silberhalogenid) während der Standzeit im "Beruhigungsbehälter" ist ebenfalls von großem Nachteil für den Begußprozeß«
Darlegung des Wesens der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung und Anordnung zur Mischung von Additiven mit Suspensionen oder Lösungen mit einer Eeynoldzahl Re ^ 10 zu erfinden, die gewährleistet, daß die Mischungspartner einer Mischungsvorrichtung kontinuierlich zugeführt werden und daß ohne einen zusätzlichen nachgeschalteten Akkumulator eine ausreichende Homogenisierung und pulsationsfreie Förderung gesichert wird-,
Brfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß beim Mischen einer fotografischen Suspension mit einem Additiv (z. B. einer Härtungsmittellösung) der Hauptvolumenstron (fotografische Suspension) aus einem Vorratsbehälter kontinuierlich über eine Einspritzdüse einer Mischvorrichtung zugeführt wird.
I Ö Ö L /
Mit Hilfe einer Pumpe (Hubkolbenpumpe, Membranpumpe) erfolgt aus einem Vorratsbehälter kontinuierlich und mengenproportional die Dosierung des Additivs zur Mischungsvorrichtung über eine weitere Einspritzdüse. In der Förderleitung für das zu dosierende Additiv ist vor oder nach der Dosiereinrichtung eine Dosierkontrolle mit Signalisierung von Sollwerabweichungen vorhanden. Die Einspritzdüsen in der Mischungsvorrichtung sind so angeordnet, daß die zu mischenden Volumenströme unmittelbar nach Verlassen dieser in Kontakt kommen. Weiterhin sind in der Mischungsvorrichtung mindestens 10 Einbauten vorhanden, deren Abstand zwischen zwei Hindernissen b ^ 20 mm ist und sich das erste Hindernis nach dem~Mischungspunkt in einem Abstand von a £ 10 mm befindet· Zwischen Mischungsvorrichtung und einer Ausgabevorrichtung, z. B. einem Extrusionsgießer, ist kein Akkumulator vorhanden· Es wurde nun überraschenderweise gefunden, daß durch die Mischungsvorrichtung eine gute Durchmischung auch bei Heynoldszahlen von Re -^ 10, im Gegensatz zu Literatur, erzielt wird und dass das Yolumenstronverhältnis der Mischungspartner kleiner oder größer als 1 sein kann. Pulsationen, die durch die Förderpumpe für das Additiv verursacht werden, werden wahr scheinlich in der Mischungsvorrichtung . abgebaut und für den Mischungsvorgang genutzt. Der kontinuierliche Beguß mit Extrusionsgießern wird somit nicht negativ beeinflußt. Der Binbauort der Mischungsvorrichtung" zwischen dem Vorratsbehälter
die für/Suspension und dem Exfcrusionsgießer ist nicht entscheidend für den Mischungsvorgange Durch die Anwendung der erfindungsgemäßen Lösungen ist es möglich, daß am Exfcrusionsgießer nur Begußlösungen verarbeitet werden, bei der die Additive zur Suspension ,immer zu einem exakt konstanten
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Zeitpunkt vor dem Vergaß zugegeben werden. Dadurch sichert man, daß nur Begußlösungen verarbeitet werden, bei der die Mischungszeit der Suspension mit den Additiven konstant ist. Somit ist gesichert, daß man Finalprodukte erhält, die immer eine gleichbleibende Qualität aufweisen.
Die dazu gehörenden Zeichnungen zeigen:
3?ig· 1 Schematische Darstellung des Mischvorganges " "bei Anwendung der erf indungsgemäßen Anordnung
!ig. 2 Schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Mischvorrichtung.
Eine bevorzugte Anordnung zur Dosierung von Additiven zu Suspensionen und Lösungen ist in Pig· 1 angegeben. Aus einem Vorratsbehälter 1, der unter einem Überdruck von 1,5 · 10^ Pa steht, fließt eine SiIberhalögenid-Gelatine-Suspension über eine Einspritzdüse 9? deren Innendurchmesser ά. = 1 m beträgt, in eine Mischungs-Vorrichtung 2, die als Rohr mit Einbauten ausgebildet ist. Das Additiv, hier eine Härtungsmittellösung, wird der Mischungsvorrichtung 2 aus einem Vorratsbehälter mit Hilfe- einer Kolbenmembranpumpe 4 über eine Einspritzdüse 11 mit einem Innendurchmesser von d.= 0,5 mm zugeführt. Zwischen der Dosierpumpe 4 und der Einspritzdüse 11 für das Additiv befinden sich ein Schwebekörperdurchflußmesser 7 zur Störsignalisierung, sowie ein Magnetventil 8. Der Schwebekörperdurchflußmesser kann in die Förderleitung zwischen der Dosierpumpe 4 und dem· Vorratsbehälter 5 für das Additiv, als auch zwischen Dosierpumpe 4- und Magnetventil 8 bzw. Einspritzdüse 11 für das Additiv, eingebaut werden.
die ο. a. St or signalisierung wird das Meßprinzip des Mengenmessers 7 ausgenutzt. Wenn der geforderte Dosiervolumenstrom unterbrochen wird (z. B. durch LufteinSchlüsse in der Förderleitung oder Ausfall der Antriebsenergie für die Dosierpumpe 4, so "bewegt sich der Schwebekörper im Meßrohr aus dem Sollwertbereich. Bringt man nun diesen Schwebekörper in den Strahlengang einer optischen Meßeinrichtung, so kann damit ein optisches und/oder akustisches Warnsignal ausgelöst werden. Die Arbeitsweise des Magnetventils 8 wird so geregelt, daß bei Unterbrechung der Dosierung dieses geschlossen wird. Den Aufbau der Mischungsvorrichtung 2 zeigt Pig. 2. Die Mischungsvorrichtung 2 ist ein doppelwandiges, temperierbares Rohr aus χ 8 Cr Mo Ti,18.11-Stahl mit einem Innendurchmesser von d^ = 12 mm. Die Einspritzdüsen sind in Querstromanordnung in der Mischung svorr ic htung 2 so eingebaut, daß die Mischungspartner unmittelbar nach Verlassen der Düsen aufein- andertreffen und sich homogen ineinander vermischen.
Weiterhin sind in der Mischungsvorrichtung 2 20 Hindernisse 10 senkrecht zur Strömungsrichtung der Mischung ausgebildet, zwischen denen ein Abstand von b = 10 mm ist, und sich das erste Hindernis 10 nach dem Mischungspunkt in einem Abstand von a = 10 mm befindet, . Die Fläche eines Hindernisses 10 beträgt ca. 60 % der gesamten Rohrquerschnittsfläche der Mischungsvorrichtung 2. Die Suspensionsmischung fließt nach Verlassen der Mischungsvorrichtung 2 über eine induktive Durchflußmeßeinrichtung 3 zu einem Extrusionsgießer 6, Der Dosiervolumenstrom des Additivs wird durch den den Hauptvolumenstrom geregelt. Eine Änderung des Mengenverhältnisses zwischen der Suspension und Additiv ist über den Hub der Kolbenmembranpumpe 4 beliebig einstellbar.
Claims (2)
- Erf indungsansprüche1· Vorrichtung zum Mischen von Additiven mit Suspensionen und Lösungen, insbesondere zum Mischen von Härtern, Tensiden, Stabilisatoren usw. zu f οίοι? grafischen Suspensionen vor dem Verguß, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorratsbehälter für die Suspensionen oder Lösungen (1) mit der Mischvorrichtung (.2), dem Mengendurchflußmesser (3) und dem Extrusionsgießer (6) in einer Reihe angeordnet sind und daß parallel zu dem Vorratsbehälter (1) in Reihe der Vorratsbehälter für das Additiv (5) j die Dosierpumpe (4-), die Störsignalisierungseinrichtung (7) und die Absperrvorrichtung (8) zu der Mischvorrichtung (2) ange~ ordnet sind.
- 2. Vorrichtung zum Mischen von Additiven mit Suspensionen und Lösungen mit einer Reynoldzahl Re .£10, insbesondere zum Mischen von Härtern, Tensiden, Stabilisatoren usw. zu fotografischen Suspensionen vor dem Verguß, dadurch gekennzeichnet, daß in einem doppelwandigem, temperierbarem, zylindrischen Körper mit einem Innendurchmesser von 5 bis 30 nm zwei Einspritzdüsen (9;11) so angeordnet sind, daß deren Öffnungen — 10 mm auseinander liegen und daß in diesem zylindrischen Körper mindestens zehn Einbauten (10) vorhanden sind, die 50 70 % der gesamten Rohrquerschnittsfläche abdecken und deren Abstand (b) untereinander £ 20 mm beträgt, wobei der Abstand (a) zwischen . dem Mischungspunkt und dem ersten Einbau (10) nicht größer sein darf als 10 nun.Hierzu Λ Seite
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