DE4133604C2 - Vorrichtung zum Fördern und Mischen eines Feststoffes mit einer Flüssigkeit - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Fördern und Mi­ schen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine gattungsgemäße Vorrichtung zum Mischen einer Flüssigkeit und eines Feststoffes ist aus der US-PS 4,453,829 bekannt. Bei dieser Vorrichtung wird ein Feststoff über einen Rotor in ein Gehäuse eingeleitet, in welches eine Flüssigkeit zugeführt wird. Der Feststoff wird dabei in die Flüssigkeit hineinge­ schleudert, wodurch bei empfindlichen Feststoffen Beschädigun­ gen auftreten können. Aufgrund der zentralen Zuführung der bei­ den Komponenten besteht zudem die Gefahr, daß Gas eingemischt wird.

Zum Fördern und Mischen mehrerer Komponenten, insbesondere von Flüssigkeiten und Feststoffen werden chargenweise arbeitende und kontinuierliche Verfahren angewendet.

Bei der chargenweisen Verarbeitung der Komponenten wird die Flüssigkeit durch eine externe Pumpe in einem Rührkessel vorge­ legt. Die Feststoffe werden entweder durch eine aufwendige pneu­ matische Förderung zugegeben oder durch ein darüber angeordnetes Silo- und Dosiersystem eingebracht.

All diese Verfahrensschritte sind jedoch sehr aufwendig. Die Bauhöhe der Silo- und Dosiersysteme erfordert aufwendige bauli­ che Maßnahmen, wobei die Präzision der Feststoffaufgabe teil­ weise gering ist. Ein weiterer Nachteil dieses Systems besteht in der offenen baulichen Anordnung. Auf diese Weise kann Luft beim Mischvorgang eingebracht und eingerührt werden. Die am Feststoff haftende Luft wird nicht abgetrennt. Daher ist bei dem oben genannten chargenweisen Verarbeitungsverfahren in der Regel der Einbau eines Deaerators notwendig, um den in der Mi­ schung noch vorhandenen oder gebundenen Gasanteil abzutrennen.

Aufgrund der teilweise unbefriedigenden Mischwirkung wer­ den oft große Verweilzeiten in dem Rührkessel notwendig, die zu einer Verringerung des Durchsatzes führen. Die un­ befriedigende Mischwirkung macht darüberhinaus einen hö­ heren Einsatz von Absorptionsmitteln notwendig. Hierdurch wird jedoch die nachfolgende Abtrennung stark belastet und die zu entsorgenden Abfallmengen werden recht groß.

Teilweise wird versucht, die schlechte Mischwirkung der oben genannten Anlagen durch eine hohe Mischerleistung zu kompensieren. Hierdurch werden jedoch die Scherkräfte bei der Durchmischung der Komponenten sehr hoch und können vor allem bei biologischen Komponenten zu einer Beeinträchti­ gung der Qualität des Endproduktes führen.

Bei den kontinuierlichen Mischverfahren ist es bekannt, die Komponenten kontinuierlich einem offenen Rührkessel zuzu­ führen. Zu den oben bereits geschilderten Nachteilen be­ wirkt dies einen eventuellen Verlust leicht flüchtiger Pro­ dukte.

Es ist weiterhin bekannt, die Komponenten in einen ge­ schlossenen Rührbehälter zu injizieren. Jedoch auch hier treten insbesondere bei schlecht mischbaren Komponenten Verklumpungen, Luft- und Gasblasen auf, die zu einer Ver­ stopfung und damit zu einer geringeren Betriebssicherheit der Anlagen führen können. Auch hier ist für eine effizien­ te Durchmischung der Komponenten eine lange Verweilzeit im Rührbehälter notwendig.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die eine Förderung und effiziente Durchmischung einer Flüssigkeit und eines Fest­ stoffes unter weitgehender Luftabscheidung bei geringem appa­ rativen Aufwand ermöglicht.

Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der gattungsgemäßen Art durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vor­ teilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.

Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung wird eine Flüssigkeit, durch den Rotor in eine Rotation versetzt, wodurch sich ein Druckgradient in radialer Richtung in dem Rührbehälter ausbil­ det. Vorzugsweise ist der Rotor aus zwei über Stege miteinander verbundenen Scheiben gebildet, zwischen denen die Flüssigkeit re­ lativ frei von Turbulenzen rotiert. Diese flüssige Komponente wird nachfolgend als "zweite Komponente" bezeichnet. Die andere Komponente, der Feststoff, nachfolgend als "erste Komponente" bezeichnet, wird nun im Zentrum des Rotors aufgegeben, wodurch diese Komponente durch die Zentrifugalkraft in die zweite Kompo­ nente hineingedrückt wird. Das am Feststoff anhaftende Gas wird dabei durch den Dichteunterschied im Zentrum des Rotors abgeson­ dert. Im Randbereich des Fördermischers treten zwischen Rühr­ behälter und Rotor starke Verwirbelungen auf, in denen die Komponenten gut durchmischt werden.

An der Unterseite des Rotors befindet sich zwischen diesem und der Behälterwand die Eintrittsöffnung der Zuführung für die Flüssigkeit. Diese Eintrittsöffnung ist im Behälterboden radial beabstandet zum äußeren Rand des Rotors in Richtung auf die Ro­ torachse hin angeordnet, so daß sich die Eintrittsöffnung für die Flüssigkeit nicht im Bereich des höchsten Druckes befindet. Je mehr diese Eintrittsöffnung in Richtung zur Rotorachse angeordnet ist, desto geringer ist der Aufgabedruck für die Flüssigkeit. Die Austrittsöffnung für das Gemisch ist in der radial außenliegenden Außenwand des Behälters, also im Bereich hohen Druckes angeordnet, so daß die Vorrichtung nicht nur für eine effiziente Durchmischung der Komponenten, sondern auch für deren Förderung verwendet werden kann.

Diese Förderwirkung kann verstärkt werden, wenn koaxial zur Rotationsachse eine zylindrische Ausbuchtung in der Wand des Rührbehälters vorgesehen ist, die die Rotorwelle um­ gibt. Im Mantelbereich dieses Zylinders befindet sich die Eintrittsöffnung für die Zuführung der zweiten Komponente. Am Außenumfang der Rotorwelle ist eine Förderschnecke oder ein Förderelement in Art eines Schraubgewindes angeordnet, wodurch die Flüssigkeit angesaugt wird. In dieser Ausführungsform der Erfindung wird somit die flüssige Komponente angesaugt und nach in­ tensiver Durchmischung mit dem Feststoff unter Druck abge­ führt, wodurch sich diese Vorrichtung neben dem ausgezeich­ neten Mischeffekt auch durch eine hohe Förderleistung aus­ zeichnet.

Obwohl eine Anordnung der Eintrittsöffnung der Zuführung für die zweite Komponente unterhalb des Rotors vorteilhaft erscheint, ist auch eine Anordnung an der Oberseite mög­ lich. Der ersteren Lösung ist jedoch wegen der bei der letztgenannten Anordnung bestehenden Gefahr des Gaseintra­ ges in die Mischung der Vorzug zu geben.

Bei der Verwendung einer Doppelscheibe als Rotor erfolgt eine funktionsmäßige Aufteilung des Rührbehälters in eine Feststoffeintragszone und eine Mischungszone. Zwischen den Scheiben bildet sich ein nahezu turbulenzfreier rotierender Flüssigkeitsring aus, in den der zentral eingegebene Fest­ stoff hineinwandert, wobei Gas aufgrund des Dichteunter­ schieds im Zentrum der Doppelscheibe verbleibt und nicht mit in die Flüssigkeit eingetragen wird. Der Feststoff wan­ dert nun an der Außenkante des Rotors vorbei in einen Raum, der auf seiner einen Seite durch die Wand des Rührbehälters und auf der anderen Seite durch eine Scheibe des Rotors ge­ bildet wird. Während die Wand des Rührbehälters stillsteht, dreht sich die Scheibe mit der Rotationsgeschwindigkeit des Rotors, so daß in diesem Raum hohe Scherkräfte herrschen, die zu einer guten Durchmischung der Komponenten führen. In diesem Raum ist im Umfangsbereich des Rührbehälters die Austrittsöffnung vorgesehen, so daß das gut durchmischte Produkt unter Druck aus dem Fördermischer ausgetragen wird.

In einer weiteren speziell für die Förderung und Mischung von scherempfindlichen Stoffen, z. B. Frucht- oder Gemüse­ stücken, konzipierten Vorrichtung, ist der Abstand zwischen der Außenkante des als Doppelscheibe ausgebildeten Rotors und der Behälterwand so gering, daß ein Durchtritt dieser Stoffe nicht möglich ist. Die Austrittsöffnung befindet sich in diesem Fall in dem Umfangsbereich des Rührbehäl­ ters, der zwischen den beiden Scheiben des Doppelscheiben­ rotors liegt. Die Eintrittsöffnung für die Flüssigkeit ist zum Beispiel unterhalb des Rotors im Behälterboden angeord­ net. Durch die Ausbildung von Mitnehmerschaufeln an der dem Behälterboden zugewandten Unterseite des Doppelscheibenro­ tors wird die Förderwirkung verstärkt. Hierdurch strömt die Flüssigkeit in den Bereich zwischen die Doppelscheibe, wo­ durch eine Verstopfung des Spaltes zwischen der unteren Scheibe des Doppelscheibenrotors und der Behälterwand ver­ mieden wird. Da nur im unteren Raum zwischen Doppelschei­ benrotor und Behälterwand hohe Scherkräfte auftreten, wer­ den die im Zentrum der Doppelscheiben zugeführten Frucht- Gemüsestücke schonend der Flüssigkeit beigesetzt, ohne be­ schädigt zu werden.

Mit der erfindungsgemäßen Fördermischvorrichtung ist eine genaue Regelung der Feststoff- und Flüssigkeitsdosierung möglich. Da der Feststoff nicht unter Druck injiziert wer­ den muß, kann er ohne großen apparativen Aufwand durch gravimetrisch überprüfte Dosierung proportional zur Pro­ duktmenge zugegeben werden. Eine Feinregelung über die Dichte des Endproduktes ist zusätzlich möglich.

Die Flüssigkeitszufuhr in den unteren Teil des Rührbehälters ist selbstregelnd. Da mit zunehmender Menge zugeführter Flüssigkeit die radiale Abmessung des rotieren­ den Flüssigkeitsringes größer wird, nimmt bei konstanter Drehzahl des Rotors der Druck im Bereich der Eintrittsöff­ nung der Zuführung für die zweite Komponente zu. Bei höhe­ ren Gegendrucken reduziert sich die Eintrittsmenge von selbst. Bei abnehmender Eintrittsmenge verläuft die Wir­ kungsrichtung entgegengesetzt. Die radiale Abmessung des Flüssigkeitsringes wird kleiner, wodurch der Gegendruck im Bereich der Eintrittsöffnung der Zuführung für die Flüssig­ keit geringer wird. Dies führt wiederum zu einer Erhöhung der Zulaufmenge. Durch die Wahl der Anordnung der Ein­ trittsöffnung zwischen Rotorachse und Rand des Rotors ent­ sprechend dem vorgegebenen Betriebsdruck wird vorab eine Grobeinstellung der Flüssigkeitszufuhr erreicht.

Eine minimale Dicke des rotierenden Flüssigkeitsringes läßt sich über Druckaufnehmer im Bodenbereich des Rührbe­ hälters einstellen. Eine minimale Dicke des rotierenden Flüssigkeitsringes ist wünschenswert, damit ein ausrei­ chendes Volumen für die Feststoffaufnahme im Bereich zwi­ schen der Doppelscheibe zur Verfügung steht. Gleichfalls muß jedoch verhindert werden, daß im Außenbereich des Ro­ tors angeordnete Mitnehmerschaufeln zur Erhöhung der För­ der- und Mischwirkung in den Bereich der Phasengrenze Flüssigkeit/Luft hineinreichen und dadurch Luft oder Gas­ komponenten in die Mischung bzw. in das Produkt einrühren. Bei Unterschreiten eines vorher festgelegten Drucklimits wird daher der Sollwert des Durchsatzes durch den Förder­ mischer entsprechend reduziert.

Besonders vorteilhaft ist hierbei die Anordnung zweier in etwa radial verlaufender Flächen am Rührer, zwischen denen sich eine nahezu turbulenzfreie Zone ausbildet. Die erste Komponente wird im Bereich der Rotationsachse zwischen den beiden Flächen aufgegeben um eine gute Abscheidung des an der ersten Komponente anhaftenden Gases zu erreichen.

Die Erfindung wird nachfolgend beispielsweise in der sche­ matischen Zeichnung beschrieben. In dieser zeigen:

Fig. 1 einen bruchstückartigen, axialen Längsschnitt durch einen Teil eines Fördermischers in einer ersten Ausführungsform;

Fig. 2 einen Längsschnitt durch den Teil eines För­ dermischers in einer zweiten Ausführungsform;

Fig. 3 ein Detail III aus Fig. 1 und 2 in einer al­ ternativen Ausführungsform;

Fig. 4 ein schematisches Verfahrensdiagramm für die Ver­ wendung des Fördermischers in einem diskonti­ nuierlichen Verfahren, und

Fig. 5 und 6 schematische Verfahrensdiagramme für Verwendung des Fördermischers in kontinuierlichen Verfahren.

In Fig. 1 ist ein weitgehend rotationssymmetrisch aufgebau­ ter Fördermischer 10 im axialen Längsschnitt dargestellt. Er weist ein zylindrisches Gehäuse 12 auf, in den vom Boden 14 her eine Rotorwelle 16 eingeführt ist. An dem in das Gehäuse 12 hineinragenden Ende dieser Rotorwelle 16 ist ein Rotor 18 in Form eines Doppelscheibenrotors be­ festigt. Dieser besteht aus zwei Scheiben 20, 22, die über Stege 24 miteinander verbunden sind. Der Rotor 18 ist dreh­ fest auf der Rotorwelle 16 z. B. mit Preßsitz oder ver­ schweißt bzw. gelötet angeordnet.

Die obere Scheibe 22 des Rotors 18 hat die Form eines nach unten sich öffnenden, konischen Tellerrings oder einer Ring­ haube und ist derart mit der unteren Scheibe 20 verbunden, daß der äußere Rand 26 des Tellerrings 22 näher an der unteren Scheibe 20 liegt, als dessen innere Kante 28. Die innere Kante 28 bildet eine große, zentrische Öffnung, in die eine zylindrische Zuführung 30 für einen Feststoff hineinragt. Die zylindrische Zuführung 30 ist fest mit dem Gehäuse 12 verbunden.

Im Bodenbereich 14 des Gehäuses 12 ist eine Zuführung 32 für eine zweite Komponente eine Flüssigkeit angeordnet.

An der dem Boden 14 des Gehäuses 12 zugewandten Seite 34 der unteren Scheibe 20 des Rotors 18 sind im Bereich der Außenkante Mitnehmerschaufeln 36 angeordnet, die z. B. eine L-Form haben.

Eine Abführung 38 für das gemischte bzw. zu fördernde Gut ist im Bereich zwischen oberer Scheibe 22 und Gehäuse 12 in dem Zylindermantel 40 des Gehäuses 12 angeord­ net. Der Raum zwischen oberer Scheibe 22 und Rührbehälter wird zur Rotorachse hin durch die zylindrische Zuführung 30 abgeschlossen. In der Ecke zwischen Gehäuse 12 und Zuführung 30 ist eine Entlüftungsbohrung 42 vorgesehen.

Nachfolgend wird die Funktionsweise des Fördermischers ge­ mäß Fig. 1 beschrieben.

Die Flüssigkeit wird durch die untere Zuführung 32 dem Gehäuse 12 zugeführt. Durch die Drehung des Rotors wird die zugeführte Flüssigkeit in eine Drehung versetzt, so daß sie ungefähr bis zur gestrichelten Linie an die zy­ lindrische Außenwand 40 des Vorbehälters angepreßt wird.

Der Druck in der Flüssigkeit nimmt dabei mit zunehmendem radialen Abstand von der Rotorachse zu. Gängige Werte für die Rotationsgeschwindigkeit des Rotors 18 sind z. B. 2500 bis 3000 Umdrehungen/min. Zwischen den Scheiben 20 und 22 des Doppelscheibenrotors 18 bildet sich eine nahezu turbu­ lenzfreie Zone aus, da zwischen den Scheiben 20, 22, die sich mit gleicher Geschwindigkeit drehen, keine Scherkräfte auftreten. Über die zylindrische Zuführung 30 wird kontinu­ ierlich oder diskontinuierlich ein Feststoff zugeführt, der durch den Rotor beschleunigt wird und aufgrund der Zentri­ fugalkraft in die zwischen den Scheiben 20, 22 befindliche Flüssigkeit hineingeschleudert wird. Aufgrund der hohen Dichte in der Flüssigkeit wird dabei das dem Feststoff an­ haftende Gas bzw. die Luft über die konische Ringhaube 22 nach radial innen und oben abgeschieden. Der Verlauf der Feststoffzuführung ist durch Pfeile A dargestellt.

Aufgrund ihrer, verglichen mit der Flüssigkeit höheren Dichte gelangen die Feststoffe aus dem Bereich zwischen den beiden Scheiben 20, 22 heraus und strömen in die Räume, die zwischen den Wänden des Gehäuses 12 und den Scheiben 20, 22 des Rotors ausgebildet sind. In diesen Räumen herr­ schen große Turbulenzen aufgrund der hohen Scherkräfte, die daraus resultieren, daß eine Wand durch die "stationäre" Wand des Gehäuses 12 gebildet ist, während die jeweils andere Wand durch die Oberseite der oberen Scheibe 22 bzw. die Unter­ seite 34 der unteren Scheibe 20 gebildet ist. In dem Raum zwischen der Unterseite 34 der unteren Scheibe 20 und dem Boden 14 des Gehäuses 12 werden die Turbulenzen wei­ terhin durch die Mitnehmerschaufeln 36 verstärkt. Hierdurch tritt ein starker Mischeffekt auf, so daß neben dem Fest­ stoffeintrag unter weitgehender Gasabscheidung auch eine sehr effiziente Vermischung der Komponenten erreicht wird.

Die Eintrittsöffnung der Zuführung 32 in das Gehäuse 12 liegt in Richtung auf die Rotationsachse radial beab­ standet zur Außenkante 26 des Rotors 18. Die Nähe dieser Eintrittsöffnung der Zuführung 32 zur Rotorachse ist maßge­ bend dafür, welcher Druck für die Zuführung der Flüssigkeit aufgewendet werden muß. Je geringer der Abstand zur Rotor­ achse ist, desto weniger Druck muß aufgewendet werden.

Die Abführung 38 liegt in dem zylindrischen Außenmantel 40 des Gehäuse 12 und damit im Bereich höchsten Druckes, so daß neben der guten Mischwirkung des Fördermischers 10 auch eine sehr gute Förderwirkung erreicht wird. Die För­ derwirkung wird durch die Mitnehmerschaufeln 36 an der un­ teren Scheibe 20 abermals verbessert. Gas, das sich im obe­ ren Bereich des Gehäuses 12 zwischen dessen Oberseite und der oberen Scheibe 22 im Bereich um die zylindrische Zuführung 30 ansammelt, kann durch die Entlüftungsbohrung 42 durch die Zuführung 30 entweichen.

Eine zu dem Fördermischer 10 in Fig. 1 weitgehend iden­ tische weitere Ausführungsform eines Fördermischers ist in Fig. 2 dargestellt. Identische Teile sind hierbei mit identischen Bezugszeichen versehen.

Der in Fig. 2 dargestellte Fördermischer 50 eignet sich zur Einbringung von sehr empfindlichen Komponenten in eine Flüssigkeit bzw. eine Suspension. Die scherempfindliche erste Komponente kann z. B. durch Frucht- oder Gemüsestücke gebildet sein, die in einen Fruchtsaft oder einen anderen Flüssigkeitsträger einzubringen sind. Bei dem Fördermischer 50 ragen die Außenkanten 52, 54 der Scheiben 20, 22 des Ro­ tors 18 soweit an die Innenwand des Zylindermantels 40 des Gehäuses 12, daß der Abstand d zwischen den Außenkan­ ten 52, 54 und der Zylinderwand 40 kleiner als der Durch­ messer der kleinsten Frucht- oder Gemüsestücke oder kleiner als der mittlere Durchmesser der Frucht- oder Gemüsestücke ist, die durch die Zuführung 30 in das Zentrum zwischen die Scheiben 20 und 22 eingeführt werden. Bei diesem Förder­ mischer 50 ist es notwendig, daß die Abführung 38 in dem Wandbereich 40 zwischen den beiden Scheiben 20 und 22 des Rotors 18 angeordnet ist, da die Fruchtstücke nicht durch den Spalt d in die Räume zwischen den Scheiben 20, 22 und dem Gehäuse 12 gelangen können. Die Flüssigkeit wird durch die Zuführung 32 für die zweite Komponente zugeführt. Im Zusammenwirken mit den Mitnehmerschaufeln 36, die sich in Fig. 2 nur bodenseitig an der Scheibe 20 erstrecken, wird erreicht, daß ständig ein gewisser Volumenstrom an Flüssigkeit durch den Spalt zwischen der äußeren Kante 52, der unteren Scheiben 20 und dem Zylinder 40 in dem Bereich zwischen die Scheiben 20 und 22 strömt, so daß einer Ver­ stopfung dieses Spaltes entgegengewirkt wird.

Die Frucht- oder Gemüsestücke gelangen bei diesem Fördermi­ scher 50 nur in den Bereich zwischen die Scheiben 20, 22, in dem eine geringe Turbulenz vorherrscht. Dort treten nur ge­ ringe Scherkräfte auf, so daß diese Stücke im wesentlichen unversehrt bleiben. Aufgrund des geringen Abstandes d der Scheiben zu der Zylinderwand 40 des Gehäuses 12 ge­ langen die Fruchtstücke nicht in die Räume starker Turbu­ lenz und können dort nicht beschädigt werden. Der Mischef­ fekt ist bei diesem Fördermischer 50 nicht sehr stark aus­ geprägt, was jedoch für die beabsichtigten Anwendungsfälle gewollt ist. Erreicht wird eine schonende Einbringung von biologischen Zellen bzw. Frucht- oder Gemüsestücken in eine Flüssigkeit unter sterilen Bedingungen, bei weitgehender Luftabscheidung aus der scherempfindlichen ersten Kompo­ nente.

Fig. 3 zeigt ein Detail III ähnlich den Fig. 1 und 2 im Bereich des Bodens 14 des Gehäuses 12 und der Rotorwel­ le 16. Der Boden 14 des Gehäuses 12 enthält demnach eine zylindrische Ausbuchtung 60, die konzentrisch die Rotor­ welle 16 umgibt. An der unteren Stirnseite 62 der zylindri­ schen Ausbuchtung 60 tritt die Rotorwelle 16 durch den Rühr­ behälter hindurch. Im Bereich der zylindrischen Ausbuch­ tung 60 weist die Rotorwelle 16 eine schraubengewindeförmi­ ge Förderfläche 64 auf. Die Zuführung 32 für die Flüssigkeit ist im Zylinder­ mantel der zylindrischen Ausbuchtung 60 angeordnet. Die zy­ lindrische Ausbuchtung 60 wirkt mit der schraubengewinde­ förmigen Förderfläche 64 auf der Rotorwelle 16 in der Art einer Pumpe zusammen, so daß diese Ausbildung des Förder­ mischers in der Lage wäre, die Flüssigkeit selbst anzusau­ gen. Vorlegepumpen oder andere konstruktive Maßnahmen, z. B. hochgelegte Flüssigkeitstanks, würden sich durch diese Ausbildungsform erübrigen.

Fig. 4 zeigt den Einsatz des Fördermischers aus Fig. 1 oder 2 in einem chargenweise arbeitenden Verfahren. Die Flüssigkeiten werden durch eine externe Boosterpumpe 60 oder durch eine selbstsaugende Konstruktion gemäß Fig. 3 durch die Flüssigkeitszuführung 32 in den Fördermischer 10 bzw. 50 vorgelegt. Wird die Flüssigkeitsmenge per Durch­ flußmesser, wie Zähler oder Anzahl der Hübe einer Kolben­ pumpe bestimmt, kann die Zudosierung und damit die Vermi­ schung des Feststoffes mit der oder den Flüssigkeiten so­ fort beginnen, wobei die Feststoffe durch die Zuführung 30 dem Fördermischer 10, 50 zugeführt werden. Wird die Flüssig­ keitsmenge gravimetrisch mit Wägezellen im Rührkessel be­ stimmt, so wird die Feststoffzufuhr erst dann eingeschaltet, wenn sich eine bestimmte Menge Flüssigkeit im Rührkessel befindet, die mittels des Rotors 18 in Rotation versetzt worden ist.

Die Feststoffzufuhr kann in einer einfachen Konstruktion über eine Schüttelrinne erfolgen, durch die eine vorher eingewogene Menge an Feststoff dem Fördermischer zugeführt wird. Eine höhere Genauigkeit der Dosierung wird durch eine Proportionalitätsregelung mit Hilfe eines Durchflußmessers für die Flüssigkeit und einer Dosierbandwaage für die Fest­ stoffe erzielt. Nach gewünschter Durchmischung wird das Produkt durch den Fördermischer aufgrund der Zentrifugal­ kraft zur Abfüllinie 64, in die Vorratstanks 62 oder zur weiteren Verarbeitung gefördert.

Durch dieses Verfahren werden lange Rohrleitungswege für den Feststofftransport vermieden und die erforderliche Bauhöhe ist deutlich niedriger als bei derzeit bekannten Verfahren. Die Verwendung von Pumpen für Zulauf und Austrag kann weitgehend vermieden werden. Da das System geschlossen ist, kann keine Luft in die Feststoffe oder in die Flüssig­ keit eingebracht werden, wobei im Fördermischer die am Feststoff anhaftende Luft abgetrennt wird. Der Einbau eines Deaerators in der Nachverarbeitung kann entfallen und die Vermischung im Fördermischer ist derart optimiert, daß die Verweilzeit im Rührbehälter deutlich verringert werden kann. Die Lösegeschwindigkeit von Feststoffen (z. B. Zucker) in Flüssigkeiten (z. B. Wasser) ist wegen des möglichen ho­ hen Druckaufbaus in der Mischzone an der Behälterwand sehr hoch. Der Verbrauch von Ad- oder Absorptionsmitteln kann deutlich reduziert werden, wodurch wiederum die an­ schließende Abtrennung der Feststoffe entlastet und die Menge an anfallenden Abfallstoffen verringert wird.

Fig. 5 und 6 zeigen den Einsatz des Fördermischers 10, 50 in kontinuierlich arbeitenden Verfahren.

Die Flüssigkeit oder Flüssigkeiten werden aus Einsatztanks 64 über eine Prozeßpumpe 66, durch das Druckgefälle auf­ grund der statischen Höhe des Einsatztanks 64 oder aufgrund einer selbstsaugenden Ausbildung des Fördermischers 10, 50 gemäß Abbildung 3 kontinuierlich zugeführt. Ein Durchfluß­ messer bestimmt den Strom der zuführten Flüssigkeitsmenge. Die Feststoffe können über eine Differentialwaage mit Schüttelrinne oder durch eine Dosierbandwaage zudosiert werden. Der Prozeß kann durch eine Proportionalregelung des Verhältnisses der Komponenten zueinander oder des Verhält­ nisses zugeführten Feststoffes zum Endprodukt direkt kon­ trolliert werden. Das Endprodukt wird dabei über die Abfüh­ rung 38 zur Abfüllinie, in die Vorratstanks oder zur Wei­ terverarbeitung gefördert. Bei diesem Verfahren wird zu­ sätzlich zu den Vorteilen des diskontinuierlichen Verfah­ rens eine sehr hohe Genauigkeit in der Zusammensetzung der Komponenten erzielt.

In Fig. 6 ist eine Spezialanwendung des Fördermischers 10, 50 dargestellt. Dieses kontinuierliche Verfahren dient insbesondere der Zuführung von Feststoffen in Flüssigkei­ ten, wobei die Feststoffe in der Flüssigkeit gelöst werden sollen. Ein Beispiel ist die Zuführung von Zucker zu was­ serhaltigen Substanzen. Das Lösen der Feststoffe findet sehr häufig bei höheren Temperaturen statt, um die Verweil­ zeit und damit das Volumen der Rührbehälter zu verringern. Durch eine diskontinuierliche Prozeßführung ist die Wärme­ rückgewinnung sehr aufwendig. In dem vorliegenden Fall sind für die Zuführung der Flüssigkeit und die Abführung des Endproduktes zwei miteinander gekoppelte Wärmetauscher 68, 70 vorgesehen, wobei die über die Zuführung 32 kontinuier­ lich einströmende Flüssigkeit durch das kontinuierlich über die Abführung 38 abströmende Endprodukt vorgewärmt wird. Durch die Wärmerückgewinnung wird eine hohe Energieeinspa­ rung erzielt und die Verweilzeit des fertigen Endprodukts in den Kühlrohren stark verringert, weil das Endprodukt in dem Wärmetauscher 68 einen Großteil seiner Wärme wieder ab­ gibt. Das Produkt wird in Rohre mit niedrigem Durchmesser eingeführt, damit durch die dort herrschenden Turbulenzen der Lösungsprozeß beschleunigt wird.

Claims (8)

1. Vorrichtung zum Fördern und Mischen eines Feststoffes mit einer Flüssigkeit mit einem Gehäuse, mit einem Ro­ tor in dem Gehäuse, mit einer ersten Zuführung für den Feststoff, die im oberen Bereich des Rotors in der Nä­ he der Rotorachse mündet und mit einer zweiten Zufüh­ rung für die Flüssigkeit in das Gehäuse, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (18) zwei Scheiben (20, 22) mit radialer Erstreckung aufweist, die übereinander angeordnet und miteinander verbunden sind, daß die erste Zuführung (30) zwischen diesen Scheiben (20, 22) mündet und daß die zweite Zuführung (32) zwischen der Rotorachse und dem Rand des Rotors (18) mündet.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (18) aus zwei Scheiben (20, 22) besteht, die in Form einer Doppelscheibe über Stege (24) mit­ einander verbunden sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe (22) in der Art eines Tellerrings ausgebildet ist und mit ihrer konkaven Seite der anderen Scheibe (20) zugewandt ist.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf mindestens einer dem Gehäuse (12) zuge­ wandten Seite (34) des Rotors (18) Mitnehmerschaufeln (36) ausgebildet sind.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführung (32) für die Flüssigkeit in den Bodenbereich (14) des Gehäuses (12) mündet.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Stirnseite, insbesondere der Boden (14) des Gehäuses (12), eine zylindrische Ausbuchtung (60) aufweist, die koaxial zur Rotorwelle (16) angeordnet ist, daß die Zuführung (32) für die Flüssigkeit in der Ausbuchtung (60) angeordnet ist, und daß die Rotorwelle (16) in der Ausbuchtung (60) Förderflächen (64), insbesondere in Art eines Schraubengewindes oder einer Förderschnecke, aufweist.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführung (30) für den Feststoff als fest mit dem Gehäuse (12) verbundener, koaxial zur Rotor­ achse verlaufender Zylinder (30) ausgebildet ist, dessen offende Stirnseite in den Bereich des Zentrums des Rotors (18) mündet.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen der äußeren Kante (52, 54) des Rotors (18) und dem Gehäuse (12) kleiner als die kleinste oder mittlere Größe der Feststoffe ist, und daß eine Abführung oder Austrittsöffnung (38) in einem Zylindermantel (40) des Gehäuses (12) zwischen den Scheiben (20, 22) des Rotors (18) angeordnet sind.