EP0201767B1 - Zyklon-Mischvorrichtung zum kontinuierlichen Mischen von pulverigen Stoffen mit Flüssigkeiten - Google Patents

Zyklon-Mischvorrichtung zum kontinuierlichen Mischen von pulverigen Stoffen mit Flüssigkeiten Download PDF

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EP0201767B1
EP0201767B1 EP86105547A EP86105547A EP0201767B1 EP 0201767 B1 EP0201767 B1 EP 0201767B1 EP 86105547 A EP86105547 A EP 86105547A EP 86105547 A EP86105547 A EP 86105547A EP 0201767 B1 EP0201767 B1 EP 0201767B1
Authority
EP
European Patent Office
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pump impeller
baffle
mixing chamber
lamellas
ring
Prior art date
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EP86105547A
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French (fr)
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EP0201767A2 (de
EP0201767A3 (en
Inventor
Roland Dr. Karg
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Ytron Dr Karg GmbH
Original Assignee
Ytron Dr Karg GmbH
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Publication date
Application filed by Ytron Dr Karg GmbH filed Critical Ytron Dr Karg GmbH
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Publication of EP0201767A3 publication Critical patent/EP0201767A3/de
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F25/00—Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
    • B01F25/60—Pump mixers, i.e. mixing within a pump
    • B01F25/64—Pump mixers, i.e. mixing within a pump of the centrifugal-pump type, i.e. turbo-mixers
    • B01F25/642—Pump mixers, i.e. mixing within a pump of the centrifugal-pump type, i.e. turbo-mixers consisting of a stator-rotor system with intermeshing teeth or cages

Definitions

  • the invention relates to a cyclone mixing device for the continuous mixing of powdery substances with liquids, with a feed device for powdery substances and with a mixing chamber arranged below the feed device, in the upper area of which a tangential suction pipe for liquids is provided and in the lower one
  • a pump wheel is arranged in the area with a dispersing device surrounding it, a centrifugal flow to be generated with the pump wheel, which is conducted in its lower area through the dispersing device and is carried out through an outlet arranged in the lower area of the mixing chamber from the mixing chamber.
  • a dispersing device in which the problem substances are processed in batches.
  • this device in which the shear forces required for dispersion are generated by a toothed ring, it is disadvantageous that a manageable sequence of passages of the powdery substance is not achieved by the dispersing unit.
  • other powder fractions are not or only less often passed through the dispersing head, so that they are not or too little be unlocked in order to be effective. With this device, it is not possible to achieve exactly repeatable results.
  • a device is also known in which thickeners and / or stabilizers which are difficult to digest are mixed more or less well with the liquid discontinuously in a mixer.
  • the inadequately wetted dry product is then colloidally digested and deagglomerated in an in-line disperser.
  • the dispersing device a sufficiently well dispersed end product is achieved, but the batch as a whole is not sufficiently homogeneous since the continuous device is fed with lumps and agglomerates. As a result, the concentration of the dispersed end product is also non-uniform. In order to achieve a sufficiently homogeneous batch, the dispersion process must necessarily be repeated.
  • the batch must be sent in a circuit over a container with a jet mixer (for even suspension).
  • a jet mixer for even suspension
  • the risk of the solution being overused due to the repeated circulation of the product is significantly reduced.
  • a mixing device is also known for thickeners, in which the dry products are sucked into the liquid via an injector.
  • This device has its own Limit of applicability when powder that is not easily flowable is to be used or when high concentrations are required.
  • an injector can at most ensure that primary particle agglomerates are wetted. Colloidal disruption of every single particle is not possible.
  • a further mixing device dry substances are metered from a feed device into a dissolving chamber.
  • the dry products are forcibly combined with the liquid, which is also regulated in quantity.
  • the DE-PS 12 33 365 shows a device for mixing or homogenizing solid, liquid and gaseous substances, which has a housing with axial, conically narrowing in the suction inlet port with radial guide vanes and a centrifugal wheel with centrifugal blades curved counter to the direction of rotation.
  • a fixed deflection ring with deflection channels is arranged between the centrifugal wheel and the outlet annular space.
  • the centrifugal wheel has a ring connected to the centrifugal wheel blades, which has inclined or curved acceleration channels, the deflecting channels of the deflecting ring being arranged so as to be inclined or curved in the opposite direction to the acceleration channels.
  • This known device is a device which is supplied with liquid-powder mixture which has already been prepared, and which is then pumped and homogenized again through the device.
  • the disadvantage of the device is that it first requires the preparation of the liquid-powder mixture and therefore a separate supply of liquid and powdered products is not possible.
  • the known device has extremely complicated components and thus a complicated structure.
  • DE-PS 967 436 shows a rotary mixer to improve the mixing and homogenizing effect of paints and resins.
  • the rotary mixer has an annular disk-shaped carrier fixedly arranged in the treatment tank for a resistor element ring switched into the mixed material flow, in which a mixed rotor is accommodated.
  • a mixed rotor is accommodated.
  • it is designed as a centrifugal pump rotor with two cover rings which delimit the blade area on both end faces and which have connecting spokes to the rotor hub.
  • the invention has for its object to provide a cyclone mixing device of the type mentioned which, despite the oppositely influencing parameters, high degree of dispersion on the one hand and high throughput on the other hand, provides a qualitatively very good and quantitatively very high power yield and is extremely simple is constructed. Furthermore, a continuous throughput is to be achieved with the mixing device.
  • the dispersing device of the cyclone mixing device is designed as a lamellar ring which is fixed relative to the pump wheel and which has baffle lamellae distributed uniformly over the circumference, which extend essentially radially outward and their inner end sections the radially outer boundary of the pump wheel are arranged immediately adjacent and that the radially inner portions of the baffle plates are arranged at a higher level than the radially outer ones.
  • the dispersing device of the cyclone mixing device is designed as a lamellar ring which is fixed relative to the pump wheel and which has baffle lamellae which are distributed uniformly over the circumference and extend essentially radially outward and their inner end sections the radially outer boundary of the pump wheel are arranged immediately adjacent and that the fin ring is followed by a further pump wheel arranged below and coaxially to the pump wheel.
  • baffle plates are preferably flat.
  • the dry products thrown out of the area of the pump wheel, which have not yet been sufficiently dispersed, are thrown against an inner wall of one lamella or repeatedly against the inner walls of two adjacent lamellas, so that an agglomerate is broken up and can be adequately wetted.
  • the lamellar ring and the pump wheel are arranged essentially at the same height.
  • the height between the lamellar ring and the pump wheel can be varied.
  • the base ring of the lamellar ring, on which the baffle lamellas are attached is arranged lower than the pump wheel. This embodiment can bring an additional dispersion effect in that the centrifugal flow from the pump wheel arranged higher must flow down over a kind of step onto the lower ring of the lamellar ring.
  • baffle plates according to the invention are aligned essentially in the radial direction and since the volume flow flowing out between the baffle plates emerges essentially in the radial direction from the lamella ring, it is advantageous for reasons of fluid mechanics to use the baffle plates, which are the outlet Adjacent from the mixing chamber are to be aligned essentially in the same direction as the outlet.
  • the cyclone mixing device 1 has a feed device 3 through which the powdery Dry product is introduced into the mixing chamber 5 provided below the feed device.
  • an intake pipe 7 opening tangentially into the mixing chamber is provided in the upper region of the mixing chamber 5.
  • the pump wheel 9 In the lower part of the mixing chamber 5 is the pump wheel 9, which is surrounded by the dispersing device designed as a lamellar ring 11.
  • the pump wheel 9 is arranged essentially at the same height as the lamella ring 11, so that the centrifugal flow from the pump wheel 9 can flow through the lamella ring 11 essentially horizontally through the channels formed by the baffle plates 13. After exiting the plate ring 11, the solution is discharged from the mixing chamber through a common outlet 15.
  • the lamellar ring 11 is fastened to the wall of the mixing chamber and is thus arranged in a fixed manner with respect to the pump wheel 9.
  • the lamellar ring 11 is exchangeable like the pump wheel 9.
  • Fig. 2 the concentric arrangement of the plate ring 11 and the pump wheel 9 in the mixing chamber 5 is drawn out on an enlarged scale.
  • the pump wheel 9 rotates counterclockwise as shown by arrow 17.
  • the centrifugal flow located in the lower region of the mixing chamber 5 is pressed outwards by the spirally arranged vanes 19 of the pump wheel 9 into the fixed lamellar ring 11.
  • the particles in the flow, which have not yet been dispersed hit the impingement lamellae 13 and are split there.
  • the dispersed solution is brought together on the outer circumference of the lamellar ring and discharged through the outlet 15.
  • baffle lamellae 13 are evenly distributed over the circumference of the lamella ring 11 and that they extend outward in a substantially radial direction.
  • the inner end sections of the baffle plates are arranged immediately adjacent to the radially outer boundary of the pump wheel 9. This illustration also shows that the baffle plates 13 are flat. Through the outlet nozzle 15, the dispersed solution is carried out in the tangential direction from the mixing chamber 5.
  • Fig. 3 two mutually different paths are shown, on which particles thrown out of the pump wheel 9 are guided through the lamellar ring, split up during the passage and then carried out.
  • a still agglomerated particle in accordance with the path 21 strikes the impact lamella 13, is split there and then continues on the path 21 out of the lamella ring 11.
  • the path 23 it is also possible that particles , which are expressed in a somewhat more tangential direction from the impeller 9, hit the walls of two adjacent baffle plates 13 several times. In this case too, despite the multiple dispersing action, a very good overall throughput is still ensured by the lamellar ring.
  • the effect of the dispersion can also be influenced by varying the mutual distance between the two adjacent baffle plates 13. According to FIG. 3, this distance is chosen to be smaller than the radial extent of the adjacent baffle plates 13. This ensures that thrown out of the pump wheel 9 Particles must hit a baffle plate at least once.
  • a special arrangement of the lamellar ring 11 to the pump wheel 9 is shown insofar as the impact lamellae 13 of the lamellar ring 11 extend beyond the pump wheel base disk 27 in the area adjacent to the pump wheel 9.
  • the vertical extent of the baffle plates 13 and the wing 19 of the pump wheel 9 are approximately the same size.
  • the base ring 25 of the lamellar ring 11 is located approximately at the same height as the impeller base disk 27.
  • baffle plates 13 overlap the outer end portion of the impeller base plate 27, a continuous transition of the flow from the impeller 9 to the plate ring 11 is ensured.
  • a further cyclone mixing device is shown in the purely schematic longitudinal section of FIG. 5. It differs from the mixing device shown in the previous figures in that a further pump wheel 28 is connected downstream of the lamellar ring 13. It lies under the pump wheel 9, which is illustrated in particular in FIG. 2, and is arranged coaxially to the latter. In the example shown here, the two pump wheels 9 and 28 are connected to one another in a rotationally fixed manner.
  • the dispersed solution After the dispersed solution has passed through the lamellar ring 13, it passes over a annular recess 29 of the mixing chamber 5 on the outer circumference of the baffle plates 13 and then via an annular feed 30 from above onto the further pump wheel 28.
  • the further pump wheel 28 leads the solution to the outside via a tangential outlet nozzle 15 '.
  • FIGS. 6 and 7. An embodiment of the further pump wheel 28 is shown by way of example in FIGS. 6 and 7. It differs essentially from the pump wheel 9 described above by the configuration of the vanes 19 ′ which are arranged on the base disk 27. Accordingly, the wings initially rise steeply in their course from the inner region to the outer edge of the base plate 27, and then fall off slightly.
  • the pump wheel 9 can also be designed in the manner shown.

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • Cyclones (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Zyklon-Mischvorrichtung zum kontinuierlichen Mischen von pulverigen Stoffen mit Flüssigkeiten, mit einer Aufgabe-Einrichtung für pulverige Stoffe und mit einer unterhalb der Aufgabe-Einrichtung angeordneten Mischkammer, in deren oberem Bereich ein tangentiales Ansaugrohr für Flüssigkeiten vorgesehen ist und in deren unterem Bereich ein Pumpenrad mit einer dieses umgebenden Dispergiereinrichtung angeordnet ist, wobei mit dem Pumpenrad eine Zentrifugalströmung zu erzeugen ist, welche in ihrem unteren Bereich durch die Dispergiereinrichtung hindurch geführt und durch einen im unteren Bereich der Mischkammer angeordneten Auslauf aus der Mischkammer ausgeführt wird.
  • Es sind mehrere Vorrichtungen bekannt, welche zur Lösung des Problems, schwer aufschließbare Dickungsmittel und Stabilisatoren in eine kolloidale Lösung bzw. Dispersion oder Suspension zu bringen, eingesetzt wurden.
  • Beispielsweise ist ein Dispergiergerät bekannt, bei welchem die Problemstoffe chargenweise bearbeitet werden. Bei dieser Vorrichtung, bei welcher die zur Dispergierung notwendigen Scherkräfte durch einen Zahnkranz erzeugt werden, ist nachteilig, daß eine beherrschbare Passagenfolge des pulverigen Stoffes durch das Dispergieraggregat nicht erreicht wird. Es liegen Trockenproduktanteile vor, die unnötigerweise mehrmals durch die Dispergiereinrichtung passieren, so daß deren Struktur zu stark beansprucht und zerschlagen wird. Andere Pulveranteile hingegen werden nicht oder weniger oft durch den Dispergierkopf geschleust, so daß sie nicht oder zu gering aufgeschlossen werden, um ihre Wirksamkeit entfalten zu können. Mit dieser Vorrichtung ist es nicht möglich, exakt wiederholbare Ergebnisse zu erzielen.
  • Es ist weiterhin eine Vorrichtung bekannt, bei der schwer aufschließbare Dickungsmittel und/oder Stabilisatoren diskontinuierlich in einem Mischer mit der Flüssigkeit mehr oder weniger gut vermischt werden. Das unzureichend benetzte Trockenprodukt wird anschließend in einem In-Line Dispergiergerät kolloidal aufgeschlossen und desagglomeriert. Bei der zwangsweisen Durchführung durch die Dispergiereinrichtung wird zwar ein hinreichend gut dispergiertes Endprodukt erreicht, wobei jedoch die Charge insgesamt nicht ausreichend homogen ist, da das Durchlaufgerät mit Klumpen und Agglomeraten beschickt wird. Demzufolge ist auch das dispergierte Endprodukt in seiner Konzentration uneinheitlich. Um eine hinreichend homogene Charge zu erreichen, muß der Dispergierprozeß notwendigerweise wiederholt werden. Hierzu muß die Charge in einem Kreislauf über einen Behälter mit einem Strahlmischer (zum gleichmäßigen Suspendieren) geschickt werden. Auch hier besteht durch den wiederholten Produktumlauf die Gefahr, daß die Lösung überbeansprucht wird. Die Molekularkette der aufzuschließenden Stoffe wird zerschlagen, so daß die Viskosität und die damit verbundene Bindekraft wesentlich verringert werden.
  • Für Dickungsmittel ist weiterhin eine Misch-Vorrichtung bekannt, bei welcher die Trockenprodukte über einen Injektor in die Flüssigkeit eingesaugt werden. Diese Vorrichtung hat ihre Anwendbarkeitsgrenze dann, wenn nicht gut fließfähige Pulver eingesetzt werden sollen oder wenn hohe Konzentrationen erforderlich sind. Darüber hinaus kann mit einem Injektor allenfalls erreicht werden, daß Primärteilchen-Agglomerate benetzt werden. Ein kolloidales Aufschließen jedes einzelnen Teilchens ist nicht möglich.
  • In einer weiteren Mischvorrichtung werden aus einer Aufgabe-Einrichtung Trockenstoffe dosiert in eine Lösekammer gefördert. In der Lösekammer werden die Trockenprodukte mit der ebenfalls in der Menge regulierten Flüssigkeit zwangsweise zusammengeführt. Mit diesem Verfahren werden zwar hohe Konzentrationen im In-Line-Prozeß erreicht, jedoch werden auch hier die Trockenprodukte nicht ausreichend aufgeschlossen. Mit dieser Konstruktion ist es auch nicht möglich, überhaupt zu dispergieren.
  • Eine Verbesserung wird mit der Mischvorrichtung nach der DE-OS 32 43 671 erreicht, wobei es mit dieser Konstruktion gelingt, eine kontinuierliche Vorrichtung zum Mischen pulvriger Stoffe mit Flüssigkeiten vorzuschlagen, mit welcher auch besonders schwer aufschließbare Dickungsmittel und Stabilisatoren zuverlässig zu einer homogenen kolloidalen Lösung bzw. Dispersion bzw. Suspension verarbeitet werden können. Bei dieser Vorrichtung wird an der Aufgabe-Einrichtung vorgesehen, daß zwischen dem Aufgaberohr und der Mischkammerwand derart Strömungs-Leitflächen angeordnet sind, daß eine im Drehsinn der tangential eintretenden Flüssigkeit nach unten gerichtete Strömungsablenkung herbeigeführt wird. Die hohe Dispersionswirkung dieser Konstruktion wird vor allem auch dadurch erreicht, daß radial außerhalb des Pumpenrades ein rotierendes Schaufelrad angeordnet ist, wobei der Drehsinn und die Winkelgeschwindigkeit des Pumpenrades und des rotierenden Schaufelrades übereinstimmen, und daß zwischen dem Pumpenrad und dem rotierenden Schaufelrad wenigstens ein rotierender und ein feststehender Zahnkranz ohne radiale Zwischenräume eingefügt sind, wobei die Zähne der beiden Zahnkränze jeweils zinnenartig ausgebildet und in einem Zahnkranz nach oben und im anderen Zahnkranz nach unten ausgerichtet sind.
  • Bei dieser Mischvorrichtung wurde zweifelsohne besonderer Wert auf die wirkungsvolle Ausgestaltung der Dispergiereinrichtung gelegt. Infolge der hierzu vorgesehenen, umfangreichen Maßnahmen zur Erreichung eines hohen Dispergierwirkungsgrades müssen zwangsläufig gewisse Abstriche in der Höhe des am Auslauf zu erreichenden maximalen Volumenstromes gemacht werden.
  • Die DE-PS 12 33 365 zeigt eine Vorrichtung zum Mischen oder Homogenisieren von festen, flüssigen und gasförmigen Stoffen, welche ein Gehäuse mit axialem, in Ansaugrichtung konisch verengendem Gut-Eintrittsstutzen mit radialen Leitschaufeln und ein Schleuderrad mit entgegen der Umlaufrichtung gekrümmten Schleuderschaufeln aufweist. Zwischen Schleuderrad und Austrittsringraum ist dabei ein feststehender Umlenkkranz mit Umlenkkanälen angeordnet. Das Schleuderrad weist einen an die Schleuderradschaufeln angeschlossenen Kranz auf, der geneigte oder gekrümmte Beschleunigungskanäle aufweist, wobei die Umlenkkanäle des Umlenkkranzes den Beschleunigungskanälen entgegengesetzt in Umlaufrichtung geneigt oder gekrümmt angeordnet sind.
  • Bei dieser bekannten Vorrichtung handelt es sich um eine Vorrichtung, der bereits vorher aufbereitetes Flüssig-Pulver-Gemisch zugeführt wird, welches dann noch einmal durch die Vorrichtung gepumpt und homogenisiert wird. Der Nachteil der Vorrichtung besteht darin, daß es zunächst der Aufbereitung des Flüssig-Pulver-Gemisches bedarf und deshalb eine getrennte Zufuhr von Flüssigkeit und pulverförmigen Produkten nicht möglich ist. Zudem weist die bekannte Vorrichtung überaus komplizierte Bestandteile und somit einen komplizierten Aufbau auf.
  • Die DE-PS 967 436 zeigt einen Kreiselmischer zur Verbesserung der Misch- und Homogenisierwirkung von Farben und Harzen. Der Kreiselmischer besitzt dabei einen im Behandlungsbehälter fest angeordneten, ringscheibenförmigen Träger für einen in den Mischgutstrom eingeschalteten Widerstands-Elementenkranz, in welchem ein Mischkreisel untergebracht ist. Zur Begünstigung der Förderwirkung des Mischkreisels ist dieser als Schleuderpumpenläufer mit zwei den Schaufelbereich auf beiden Stirnseiten begrenzenden Deckringen ausgebildet, die Verbindungsspeichen zur Läufernabe aufweisen.
  • Bei dem bekannten Kreiselmäher ist es von Nachteil, daß er die zu mischenden und zu homogenisierenden Stoffe nur chargenweise bearbeiten kann, daß also ein kontinuierlicher Betrieb nicht möglich ist. Die Strukturen der Trockenproduktanteile werden durch die mehrmalige Behandlung einerseits zu stark beansprucht und zerschlagen, andererseits werden andere Anteile nicht oder nur sehr wenig behandelt. Ein Endprodukt gleicher Qualität ist mit dem bekannten Kreiselmischer nicht zu erreichen.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Zyklon-Mischvorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, welche trotz der sich gegensätzlich beeinflussenden Parameter, hohem Dispergierungsgrad einerseits und großem Durch-satz andererseits, eine qualitativ sehr gute und quantitativ sehr hohe Leistungsausbeute erbringt und dabei äußerst einfach aufgebaut ist. Ferner soll mit der Mischvorrichtung ein kontinuierlicher Durchsatz erreicht werden.
  • Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der kennzeichnenden Teile der Patentansprüche 1 und 2 gelöst.
  • Bei der einen Lösung der Erfindung ist es vorgesehen, daß die Dispergiereinrichtung der Zyklon-Mischvorrichtung als relativ zum Pumpenrad feststehender Lamellenkranz ausgebildet ist, welcher gleichmäßig über den Umfang verteilte Prallamellen aufweist, die sich im wesentlichen in radialer Richtung nach außen erstrecken und deren innen liegende Endabschnitte der radial äußeren Begrenzung des Pumpenrades unmittelbar benachbart angeordnet sind und daß die radial weiter innen liegenden Abschnitte der Prallamellen auf einem höheren Niveau angeordnet sind als die radial weiter außen liegenden.
  • Bei einer weiteren Lösung der Erfindung ist es vorgesehen, daß die Dispergiereinrichtung der Zyklon-Mischvorrichtung als relativ zum Pumpenrad feststehender Lamellenkranz ausgebildet ist, welcher gleichmäßig über den Umfang verteilte Prallamellen aufweist, die sich im wesentlichen in radialer Richtung nach außen erstrecken und deren innen liegende Endabschnitte der radial äußeren Begrenzung des Pumpenrades unmittelbar benachbart angeordnet sind und daß dem Lamellenkranz ein unterhalb des Pumpenrades und koaxial zu diesem angeordnetes, weiteres Pumpenrad nachgeschaltet ist.
  • Mit derartigen Vorrichtungen wird insoweit eine Lösung des Problems gefunden, als einerseits am Auslauf aus der Mischkammer eine ausgezeichnete dispergierte Lösung erhalten wird und andererseits der dort anliegende Volumenstrom sehr groß ist. Gleichzeitig ist die Konstruktion vom Aufbau her überraschend einfach. In dem einen Fall sorgt unter anderem die besondere Ausgestaltung des Prallamellen-Basisrings für den günstigen Volumenstrom, im anderen Fall die zusätzliche Anordnung eines weiteren Pumpenrads.
  • Der einfache Aufbau wird u.a. auch dadurch erhalten, daß die Prallamellen bevorzugt eben ausgebildet sind. Die aus dem Bereich des Pumpenrades herausgeschleuderten, noch nicht hinreichend dispergierten Trockenprodukte werden gegen eine Innenwand einer Lamelle oder mehrfach gegen die Innenwände zweier benachbarter Lamellen geschleudert, so daß ein Agglomerat aufgebrochen wird und ausreichend benetzt werden kann.
  • In der Grundform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorgesehen, daß der Lamellenkranz und das Pumpenrad im wesentlichen auf gleicher Höhe angeordnet sind. Insbesondere dann, wenn der Lamellenkranz eine größere Höhenerstreckung aufweist als das Pumpenrad, kann die Höhenlage zwischen dem Lamellenkranz und dem Pumpenrad variiert werden. In diesem Fall ist in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel vorgesehen, daß der Basisring des Lamellenkranzes, auf welchem die Prall-Lamellen befestigt sind, tiefer angeordnet ist als das Pumpenrad. Diese Ausführungsform kann einen zusätzlichen Dispergierungseffekt dahingehend bringen, daß die Zentrifugalströmung von dem höher angeordneten Pumpenrad über eine Art Stufe auf den tiefer angeordneten Basisring des Lamellenkranzes hinunterströmen muß.
  • Da die Prall-Lamellen gemäß der Erfindung im wesentlichen in radialer Richtung ausgerichtet sind und da der zwischen den Prall-Lamellen ausströmende Volumenstrom im wesentlichen in radialer Richtung aus dem Lamellenkranz austritt, ist es aus strömungsmechanischen Gründen günstig, die Prall-Lamellen, welche dem Auslauf aus der Mischkammer benachbart sind im wesentlichen in der gleichen Richtung wie der Auslauf auszurichten.
  • Schließlich kann es ein wichtiges Kriterium, um eine ausreichende Dispergierung zu erreichen, sein, daß der Abstand zweier benachbarter Prall-Lamellen geringer ist als deren radiale Erstreckung. Gerade bei schwer aufschließbaren Trockenprodukten kann dieses Merkmal von großer Bedeutung sein, da es in jedem Fall wichtig ist, eine ausreichende Anzahl von Prall-Flächen vor-zusehen.
  • Die Erfindung wird nachfolgend beispielsweise anhand der Zeichnungen beschrieben; es zeigen:
    • Figur 1
    einen Vertikalschnitt durch eine Zyklon-Mischvorrichtung;
    Figur 2
    eine Schnittansicht der Zyklon-Mischvorrichtung gemäß Linie II-II nach Fig. 1;
    Figur 3
    einen vergrößerten Ausschnit des Überganges zwischen Pumpenrad und Prall-Lamellen;
    Figur 4
    einen vergrößerten Vertikalschnitt durch den Lamellenkranz und durch das Pumpenrad;
    Figur 5
    einen Vertikalschnitt durch eine weitere Zyklon-Mischvorrichtung;
    Figur 6
    eine Schnittansicht eines Pumpenrades der Zyklon-Mischvorrichtung nach Fig. 5; sowie
    Figur 7
    eine Aufsicht auf das Pumpenrad gemäß Fig. 6.
  • Gemäß Fig. 1 weist die Zyklon-Mischvorrichtung 1 eine Aufgabe-Einrichtung 3 auf, durch welche das pulverförmige Trockenprodukt in die unterhalb der Aufgabe-Einrichtung vorgesehene Mischkammer 5 eingeführt wird. Zur Zufuhr der Flüssigkeit ist im oberen Bereich der Mischkammer 5 ein tangential in die Mischkammer mündendes Ansaugrohr 7 vorgesehen. Im unteren Teil der Mischkammer 5 befindet sich das Pumpenrad 9, welches von der als Lammellenkranz 11 ausgebildeten Dispergiereinrichtung umgeben ist. Das Pumpenrad 9 ist im wesentlichen auf gleicher Höhe wie der Lamellenkranz 11 angeordnet, so daß die Zentrifugalströmung vom Pumpenrad 9 im wesentlichen horizontal durch die von den Prall-Lamellen 13 gebildeten Kanäle den Lamellenkranz 11 durchströmen kann. Nach dem Austreten aus dem Lamellenkranz 11 wird die Lösung durch einen gemeinsamen Auslaß 15 aus der Mischkammer abgeführt. Der Lamellenkranz 11 ist an der Wandung der Mischkammer befestigt und somit gegenüber dem Pumpenrad 9 feststehend angeordnet. Der Lamellenkranz 11 ist ebenso wie das Pumpenrad 9 austauschbar.
  • In Fig. 2 ist die konzentrische Anordnung des Lamellenkranzes 11 und des Pumpenrades 9 in der Mischkammer 5 in vergrößertem Maßstab herausgezeichnet. Im Betriebsfall dreht das Pumpenrad 9 wie mit dem Pfeil 17 verdeutlicht, entgegen dem Uhrzeigersinn. Die im unteren Bereich der Mischkammer 5 befindliche Zentrifugalströmung wird durch die spiralenförmig angeordneten Flügel 19 des Pumpenrades 9 in den feststehenden Lamellenkranz 11 nach außen gedrückt. Dabei treffen die in der Strömung befindlichen, noch nicht dispergierten Partikel gegen die Prall-Lamellen 13 und werden dort aufgespalten. Die dispergierte Lösung wird am Außenumfang des Lamellenkranzes zusammengeführt und durch den Auslaß 15 abgeleitet.
  • Aus Fig. 2 ist insbesondere ersichtlich, daß die Prall-Lamellen 13 gleichmäßig über den Umfang des Lamellenkranzes 11 verteilt sind und daß sich diese im wesentlichen in radialer Richtung nach außen erstrecken. Die innen liegenden Endabschnitte der Prall-Lamellen sind der radial äußeren Begrenzung des Pumpenrades 9 unmittelbar benachbart angeordnet. Aus dieser Darstellung geht auch hervor, daß die Prall-Lamellen 13 eben ausgebildet sind. Durch den Auslaßstutzen 15 wird die dispergierte Lösung in tangentialer Richtung aus der Mischkammer 5 ausgeführt.
  • In Fig. 3 sind zwei voneinander verschiedene Bahnen dargestellt, auf welchen aus dem Pumpenrad 9 herausgeschleuderte Partikel durch den Lamellenkranz hindurchgeführt, während des Durchganges aufgespalten und anschließend ausgeführt werden. Biespielsweise trifft ein noch agglomerierter Partikel gemäß der Bahn 21 auf die Prall-Lamelle 13 auf, wird dort aufgespalten und gelangt dann weiter auf der Bahn 21 aus dem Lamellenkranz 11 heraus, Wie durch die Bahn 23 verdeutlicht wird, ist es auch möglich, daß Partikel, die in etwas mehr tangentialer Richtung aus dem Pumpenrad 9 ausgedrückt werden, mehrfach auf die Wände von zwei benachbarten Prall-Lamellen 13 auftreffen. Auch in diesem Fall ist trotz mehrfacher Dispergierungswirkung noch ein sehr guter Gesamtdurchsatz durch den Lamellenkranz gewährleistet. Die Wirkung der Dispergierung kann auch dadurch beeinflußt werden, daß der gegenseitige Abstand der zwei benachbarten Prall-Lamellen 13 variiert wird. Gemäß Fig.3 ist dieser Abstand kleiner gewählt als die radiale Erstreckung der benachbarten Prall-Lamellen 13. Damit wird sichergestellt, daß aus dem Pumpenrad 9 herausgeschleuderte Partikel wenigstens einmal auf eine Prall-Lamelle auftreffen müssen.
  • Gemäß Fig. 4 ist eine besondere Anordnung des Lamellenkranzes 11 zum Pumpenrad 9 insoweit dargestellt, als sich die Prall-Lamellen 13 des Lamellenkranzes 11 in dem zum Pumpenrad 9 benachbarten Bereich über die Pumpenrad-Basisscheibe 27 hinaus erstrecken. Die Höhenerstreckung der Prall-Lamellen 13 und der Flügel 19 des Pumpenrades 9 sind in etwa gleich groß. Der Basisring 25 des Lamellenkranzes 11 befindt sich in etwa auf gleicher Höhe wie die Pumpenrad-Basisscheibe 27.
  • Dadurch, daß die Prall-Lamellen 13 den äußeren Endabschnitt der Pumpenrad-Basischeibe 27 überlappen, wird ein kontinuierlicher Übergang der Strömung vom Pumpenrad 9 auf den Lamellenkranz 11 gewährleistet.
  • In dem rein schematischen Längsschnitt der Fig. 5 wird eine weitere Zyklon-Mischvorrichtung dargestellt. Sie unterscheidet sich von der in den vorhergehenden Figuren wiedergegebenen Mischvorrichtung dadurch, daß dem Lamellenkranz 13 ein weiteres Pumpenrad 28 nachgeschaltet ist. Es liegt unter dem Pumpenrad 9, das insbesondere in Fig. 2 veranschaulicht ist, und ist koaxial zu diesem angeordnet. In dem hier gezeigten Beispiel sind die beiden Pumpenräder 9 und 28 drehfest miteinander verbunden.
  • Nachdem die dispergierte Lösung durch den Lamellenkranz 13 hindurchgeführt ist, gelangt sie über eine ringförmige Ausnehmung 29 der Mischkammer 5 am äußeren Umfang der Prall-Lamellen 13 und anschließend über eine kreisringförmige Zuführung 30 von oben auf das weitere Pumpenrad 28. Durch das weitere Pumpenrad 28 wird die Lösung über einen tangential einmündenden Ausführstutzen 15' nach außen abgeführt.
  • In Fig. 6 und Fig. 7 wird beispielhaft eine Ausführungsform des weiteren Pumpenrades 28 gezeigt. Es unterscheidet sich im wesentlichen von dem im vorhergehenden beschriebenen Pumpenrad 9 durch die Ausbildung der Flügel 19', die auf der Basisscheibe 27 angeordnet sind. Demnach steigen die Flügel in ihrem Verlauf vom Innenbereich zum äußeren Rand der Basisscheibe 27 anfänglich steil an, um dann leicht abzufallen. Selbstverständlich kann auch das Pumpenrad 9 in der dargestellten Weise ausgebildet sein.

Claims (10)

  1. Zyklon-Mischvorrichtung (1) zum kontinuierlichen Mischen von pulverigen Stoffen mit Flüssigkeiten, mit einer Aufgabeeinrichtung (3) für pulverige Stoffe und mit einer unterhalb der Aufgabeeinrichtung (3) angeordneten Mischkammer (5), in deren oberen Bereich ein tangentiales Ansaugrohr (7) für Flüssigkeiten vorgesehen ist und in deren unterem Bereich ein Pumpenrad (9) mit einer dieses umgebenden Dispergiereinrichtung angeordnet ist, wobei mit dem Pumpenrad (9) eine Zentrifugalströmung zu erzeugen ist, welche in ihrem unteren Bereich durch die Dispergiereinrichtung hindurchgeführt und durch einen im unteren Bereich der Mischkammer (5) angeordneten Auslauf aus der Mischkammer ausgeführt wird,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Dispergiereinrichtung als relativ zum Pumpenrad (9) feststehender Lamellenkranz (11) ausgebildet ist, welcher gleichmäßig über den Umfang verteilte Prallamellen (13) aufweist, die sich im wesentlichen in radialer Richtung nach außen erstrecken und deren innen liegende Endabschnitte der radial äußeren Begrenzung des Pumpenrades unmittelbar benachbart sind und
    daß die radial weiter innen liegenden Abschnitte der Prallamellen (13) auf einem höheren Niveau angeordnet sind als die radial weiter außen liegenden.
  2. Zyklon-Mischvorrichtung (1) zum kontinuierlichen Mischen von pulverigen Stoffen mit Flüssigkeiten, mit einer Aufgabeeinrichtung (3) für pulverige Stoffe und mit einer unterhalb der Aufgabeeinrichtung (3)angeordneten Mischkammer (5), in deren oberen Bereich ein tangentiales Ansaugrohr (7) für Flüssigkeiten vorgesehen ist und in deren unteren Bereich ein Pumpenrad (9) mit einer dieses umgebenden Dispergiereinrichtung angeordnet ist, wobei mit dem Pumpenrad (9) eine Zentrifugalströmung zu erzeugen ist, welche in ihrem unteren Bereich durch die Dispergiereinrichtung hindurchgeführt und durch einen im unteren Bereich der Mischkammer (5) angeordneten Auslauf aus der Mischkammer ausgeführt wird,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Dispergiereinrichtung als relativ zum Pumpenrad (9) feststehender Lamellenkranz (11) ausgebildet ist, welcher gleichmäßig über den Umfang verteilte Prallamellen (13) aufweist, die sich im wesentlichen in radialer Richtung nach außen erstrecken und deren innen liegende Endabschnitte der radial äußeren Begrenzung des Pumpenrades unmittelbar benachbart sind und daß dem Lamellenkranz (11) ein unterhalb des Pumpenrades (9) und koaxial zu diesem angeordnetes, weiteres Pumpenrad (28) nachgeschaltet ist.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Prallamellen (13) eben ausgebildet sind.
  4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Prallamellen (13) um einen spitzen Winkel (α) gegenüber der radialen Richtung verschwenkbar sind.
  5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß sich die Prallamellen (13) in dem zum Pumpenrad (9) benachbarten Bereich über die Pumpenrad-Basisscheibe (27), auf welche die Flügel (19) des Pumpenrads (9) befestigt sind, hinaus erstrecken.
  6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Lamellenkranz (11) und das Pumpenrad (9) im wesentlichen auf gleicher Höhe angeordnet sind.
  7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Lamellenkranz (11) eine größere Höhenerstrekkung aufweist als das Pumpenrad (9).
  8. Vorrichtung nach Anspruch 7,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Basisring (25) des Lamellenkranzes (11), auf welchem die Prallamellen (13) befestigt sind, tiefer angeordnet ist als das Pumpenrad (9).
  9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Prallamellen (13), welche dem Auslauf (15) aus der Mischkammer (5) benachbart sind, im wesentlichen in der gleichen Richtung wie der Auslauf (15) ausgerichtet sind.
  10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Abstand zweier benachbarter Prallamellen (13) geringer ist als deren radiale Erstreckung.
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