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INTECH GmbH
Derzeit suchen wir einen zuverlässigen Partner im Bereich von Mischern für eine Zusammenarbeit in Projekten in Russland. Sollten Sie Interesse an offizieller Distributorvertretung von Ihren Produkten haben, sind wir gerne für Sie da.
Die Geschäftsleitung und unsere kontaktstarken Projektleiter kennen sich auf dem russischen Markt sehr gut aus und sind mit lokalen Vorschriften, mit der Geschäftskultur sowie mit finanzieller Abwicklung der wirtschaftlichen Tätigkeiten von russischen Kunden sehr gut vertraut. Alle unsere Verkaufskräfte verfügen über einen umfangreichen Kundenstamm, eine reiche Erfahrung im Bereich erfolgreicher Verkäufe sowie über bereits bestehende Kontakte und Beziehungen zu potentiellen Käufern Ihrer Mischmaschinen. Das alles erlaubt uns, zeitnah die am besten geeignete Vertriebsstrategie zu bestimmen, um Ihnen einen schnellen Zugang zum russischen zukunftsträchtigen Wachstumsmarkt zu ermöglichen. Unsere Mitarbeiter spezialisieren sich auf Lieferungen der ausländischen Ausrüstungen aus der ganzen Welt und führen Kommunikation auf Deutsch und Englisch.
Unsere erfahrenen Branchenexperten und Ingenieure arbeiten ständig daran, die optimale und kosteneffektivste Lösung für jede technische Aufgabe vor Ort zu finden. Wir stehen ständig in Kontakt mit den Unternehmen Russlands, besuchen Kunden, präsentieren Know-Hows und moderne Technologien von unseren Partnern, besprechen vorhandene Problematik und technische Frage- und Aufgabenstellungen gleich vor Ort in engem Austausch mit dem Betriebspersonal aus allen technischen Abteilungen. Dadurch erfahren wir als erste über alle Anforderungen und Modernisierungswünsche. Die Ausstattung von Industriebetrieben ist uns gut bekannt. Dazu kennen wir uns noch gut auf dem regionalen Markt aus und verstehen auch die Marktspezifik in Russland.
Sobald wir als offizieller Distributor Ihrer Firma für die Mischmaschinen in Russland auftreten, wird unsere Werbeabteilung eine breite Marktanalyse für Ihre Produkte erstellen. Die Nachfrage der russischen Industrieunternehmen nach den von Ihnen angebotenen Rührwerke wird anhand der Analyse evaluiert und das Marktpotential wird eingeschätzt. Gleichzeitig wird unsere IT-Abteilung eine Webseite für Ihre Produkte auf Russisch gestalten. Fachmännische Vertriebsmitarbeiter werden prüfen, inwiefern die von Ihnen angebotenen Ausrüstung zur Vermischung und Kundenbedürfnisse übereinstimmen. Wir geben Ihnen die Auskunft über die Erfolgschancen einer Produkteinführung im Allgemeinen sowie über die Kernzielgruppe der potenziellen Kunden. Somit werden die größten und perspektivreichsten Kunden ausgewählt.
Als Ihr offizieller Vertreter in Russland kann „Intech GmbH“ (ООО „Интех ГмбХ“) bei Bedarf einmalige Warenlieferungen als auch diverse Typen der Rührwerke gemäß den russischen Normen zertifizieren lassen. Wir sorgen für die Vorbereitung auf die Zertifizierung und Beschaffung von TR CU (EAC) Zertifikaten 010 und 012. Die Zertifikate ermöglichen den Einsatz Ihrer Anlagen in allen Industriebetrieben in den Ländern der Eurasischen Zollunion (Russland, Kasachstan, Weißrussland, Armenien, Kirgisien) in explosionsgefährdeten Bereichen. Unser russisches Unternehmen übernimmt für Sie die Erstellung der Technischen Begleitdokumentation (z. B. Technischer Pass usw.) für die Mischwerke gemäß den Vorschriften der Russischen Föderation und den Normen der eurasischen Zollunion.
Unser Engineering-Unternehmen „Intech GmbH“ (ООО „Интех ГмбХ“) arbeitet mit einer Reihe von russischen Projektinstituten in unterschiedlichen Industriebranchen eng zusammen. Die in Russland und in anderen GUS-Staaten geltenden Standards und Baunormen werden bei der Planung und Projektierung berücksichtigt und Ihre Mischer werden bereits im ersten Schritt im Gesamtprojekt eingeplant.
Unser Unternehmen hat eigene Logistikabteilung, die entsprechend Warentransport, Verpackung und Verladung erledigt, Ihre Waren DAP oder DDP Lager des Käufers liefert und dabei alle unabdingbaren, für den russischen Markt erforderlichen Vorschriften und Anforderungen berücksichtigt.
Unsere Firma hat die eigenen zertifizierten Fachleute, die die Kunden bei Montageüberwachung und Inbetriebnahme der gelieferten Ausrüstung begleiten, die nachfolgende Garantie- und Post-Garantie-Wartung der Mischer durchführen, sowie erforderliche Schulungen und Beratungen für das Betriebspersonal organisieren.
Zur Herstellung von Suspensionen, Emulsionen, sowie von Feststoffgemischen kommt das Vermischen zum Einsatz. Dieser Vorgang findet in der chemischen Industrie zur Aktivierung der Massenaustausch- und Wärmeaustauschprozesse seine Anwendung. Außerdem ist ein intensives Vermischen für die Erzeugung von vielen kontinuierlichen chemischen Prozessen anwendbar.
Es gibt mehrere Arten des Mischens und der Mischausrüstung zur Erzeugung der Mischprozesse abhängig von Aggregatzustand der zu mischenden Stoffe. Die chemische Reaktion und das Mischen sind die Prozesse, die gemeinsam oder getrennt verlaufen können, sowie zeitlich und örtlich zusammenfallen können. Um den Mischprozess getrennt durchführen zu können, werden die Mischapparate oder –aggregate eingesetzt. Zur Erzeugung von zusammengeführten Mischprozessen und der chemischen Umsetzung dienen die mit Mischern ausgerüsteten Reaktionsapparate.
Abhängig von einem Medium, in dem der Prozess verläuft, sind manche Mischarten bekannt:
In der chemischen Technologie werden die Mischverfahren für die sich in unterschiedlichen Aggregatzuständen befindlichen Stoffen aktiv eingesetzt, um folgende Produkte erzeugen zu können:
Der Aggregatzustand und die physikalische Eigenschaften der zu vermischenden Stoffe, die an die zu erzeugenden Gemische gestellten Forderungen bestimmen die Mischverfahren, und als Folge, den Konstruktionstyp des Mischaggregates. In jedem Fall besteht die Aufgabe der Mischausrüstung in der Erzeugung von einem gleichmäßigen Gemisch oder Gemenge bei einem minimalen Energieverbrauch und maximalen Leistungskennzahlen.
Besonders verbreitet sind in der Industrie folgende Mischverfahren für flüssige Medien:
Unabhängig vom Verfahren besteht das Mischen der Flüssigkeit in einer mehrmaligen Vermischung ihrer Teilchen relativ zueinander. Eine komplizierte Flüssigkeitsbewegung, die während der Rotation des Mischwerkes entsteht, bildet sich aus folgenden drei Richtungen:
Unabhängig vom Mischertyp können die Mischungsverhältnisse der Ausgangsstoffe unterschiedlich sein.
Beim Mischen von zwei oder mehreren Stoffen sollen wir das Gemisch erzeugen, dessen Komponenten maximal gleichmäßig verteilt werden. Es ist zu merken, dass die Stoffe im Gemisch nebeneinander angeordnet werden, aber lassen sich chemisch nicht verbinden.
Anfangs existieren die Mischkomponenten getrennt voneinander und sind nur teilweise vermischt. Nach einem dauerhaften Vermischen verteilen sich die Teilchen der Ausgangsstoffe intensiv nebeneinander und damit entsteht eine gesamte gleichmäßige Verteilung.
Beim Mischen lassen sich verschiedene Gemische erzeugen: homogene uns heterogene. Homogene Gemische sind dadurch gekennzeichnet, dass hier die Entmischung der Komponenten in kleinste Teilchen (Atome oder Moleküle) und eine gleichmäßige und eine intensive Verteilung der zu mischenden Phasen ineinander stattfindet.
Zu den homogenen Gemischen gehören wie folgt:
Heterogene Gemische sind dadurch gekennzeichnet, dass sie die Tropfen oder körnige Pulver enthalten. In diesem Zustand vermischen sie sich ineinander. Dazu gehören Pulver, Suspensionen, Emulsionen, Aerosole usw.
Die Gemische finden in der Industrie breite Anwendung:
Der Aggregatzustand der Stoffe wird mit einem bestimmten Mischverfahren bestimmt:
Solche Gefäße werden in der chemischen Industrie für das Mischen von Stoffen und die Reaktionen zwischen den Stoffen im flüssigen Zustand eingesetzt. Gemischt wird in den Umgebungsbedingungen oder bei einer Temperatur von max. 150 ºC. Die Gefäße können aus den legierten oder aus nichtlegierten Stahlsorten hergestellt werden, können emailliert oder gummiert sein.
Ein wichtiges Organ dieses Gefäßes oder des Behälters ist das Rührwerk, der Drehmechanismus, die eingebauten und angebauten Vorrichtungen, beispielsweise, Thermometer, Manometer und Messgeräte.
Das Mischgefäß ist ein Zylinder mit dem Boden und dem ballenförmigen Deckel mit mehreren Öffnungen (Mannlöchern), die mit den Flanschen versehen sind.
Der mittlere Flansch ist ein tragendes Element, hier ist eine Leuchte mit dem Rührwerk angebracht. Für visuelle Kontrolle können die Schaugläser verwendet werden. Die Stromteiler, die im Inneren des Gefäßes eingebaut werden, werden auch Strömungsbrecher genannt. Sie vermischen mit dem Rührwerk zusammen die Komponenten intensiv. Im Allgemeinen werden von 2 bis 4 Stromteiler eingesetzt. Im Gefäßboden sind die Auslassstutzen in der Regel angeordnet. Das Mischgefäß wird auf den Füßen oder auf einem Ringträger aufgestellt.
Für die Reaktionen, die unter hohem Druck verlaufen und in einem diskontinuierlichen Betrieb arbeiten, werden spezielle sogenannte Druckrührautoklaven genutzt.
Der Hauptunterschied dieses Rührautoklavs von einem gewöhnlichen Mischbehälter besteht darin, dass die Wände, der Boden, Flanschwände, Wände von Halsungen aus dickeren Materialien hergestellt werden. Der unter Druck arbeitende Behälter weist in der Regel keine Auslassstutzen auf.
Die Entleerung erfolgt durch Umkippen oder Absaugen über die Öffnungen im Deckel. Die breiartigen Reaktionsprodukte werden mit einer Schaufel oder einem Abstreifer entfernt. Der Druck gelangt in den Behälter über einen nach der Druckleitung montierten Druckstutzen. Die Druckbehälter werden aus den hochfesten Stahlsorten gefertigt, oft aus den Edelstählen.
Das Mischen als Prozess löst eine Reihe von unterschiedlichen technologischen Aufgaben. Darunter sind folgende:
Das Vermischen beginnt mit dem Mischen und ist die einfachste und verbreiteste Prozedur. Die Umverteilung von groben Werkstofffraktionen erfolgt durch spiralförmige Umlaufströmungen um das Rührwerk herum und durch Vertikalströmung des Behälterinhaltes. Im Bereich der Stromteiler und an den Mischerenden können die Turbulenzen mit dünnen Wellen und Wirbelströmungen entstehen. Im entstandenen Wirbelstrom werden die Komponenten mittels Diffusion auf molekülarer Ebene gemischt. Die senkrechten Turbulenzen sorgen für eine Quervermischung.
Für die Mischgüte wird eine Kenngröße М verwendet, die eine Homogenität der Mischung von 0 bis 1 beschreibt. Wenn die Kenngröße М bei 0 liegt, beschreibt sie eine vollständig inhomogene Mischung. Wenn die Kenngröße М bei 1 liegt, beschreibt sie eine vollständig homogene Mischung. Beim Vermischen steigt die Kennzahl М beginnend mit 0 an. Anfangs steigt die Kennzahl schnell an, dann verzögert sich die Zunahme. Nach der Beendigung der Mischzeit nähert sich dieser Wert an den Wert М = 1.
Die für die Erreichung einer optimalen Mischgüte erforderliche Mischzeit hängt von der Viskosität der Komponenten, von einzusetzendem Mischertyp und der Geschwindigkeit des Rührwerkes ab. Es gibt nur eine Gesetzmäßigkeit: je kleiner die Viskosität der zu mischenden Komponenten und je höher die Geschwindigkeit des Rührwerkes ist, desto kürzer ist die Mischzeit.
Durch eine kurze Mischzeit sind Propellermischer, Scheibenrührwerke und Schrägplatten-Rührwerke gekennzeichnet. Mit dickflüssigen Medien kommen am besten die Spiralmischer klar.
Lösen
Als Lösen wird die Verteilung eines Feststoffes in der Flüssigkeit bezeichnet. Aus einem Feststoff werden dabei Atome, Ionen oder Molekülen freigesetzt.
Als Voraussetzung dient dazu die Löslichkeit eines Feststoffes in einer Flüssigkeit, wodurch der Lösungsprozess gekennzeichnet wird. Bei der Zugabe kleiner Menge des Stoffes in die Flüssigkeit wird der Stoff vollständig im flüssigen Medium gelöst. Bei nächster Zugabe wird der Stoff langsamer gelöst, dann hört der Feststoff mit dem Lösen auf. Wenn der Stoff seine maximale Menge in der Flüssigkeit erreichen wird, ist die Lösung gesättigt.
Entsprechende Konzentration der Lösung wird als eine Sättigungskonzentration bezeichnet. Mit nachfolgender Zugabe des Stoffes findet keine Lösung statt, der Stoff bleibt in der Flüssigkeit in Schwebezustand oder lagert ab.
Bei den höheren Lösungstemperaturen werden die Feststoffe besser als bei niedrigen Temperaturen gelöst. Diese Abhängigkeit der Sättigungskonzentration von der Temperatur wird durch eine Sättigung-Lösungskurve dargestellt.
Bei allen Punkten der Kurve ist die Steigerung der Sättigungskonzentration zu beobachten, also der Lösungsprozess und die Kristallisation sind im Gleichgewicht. Die Geschwindigkeit, bei der das Gleichgewicht des Lösungsprozesses erreicht wird, steigt durch das Mischen an. Durch das Mischen erhöht sich die Konzentration nicht.
Dispergieren, Emulgieren
Unter einem Dispergieren versteht man eine feine Zerkleinerung und Vermischung von festen oder gasförmigen Stoffen in einer Flüssigkeit, in der diese Stoffe nicht gelöst werden. Der Stoff ist in der Flüssigkeit als feinste Teilchen anwesend. Das gebildete Gemisch heißt Dispersion.
Abhängig von dem Aggregatzustand des Stoffes unterscheidet man in der dispersen Zone folgende Prozesse:
Mechanisches Vermischen erfolgt mit Rührwerken, die aus einem oder mehreren Paaren von Knetflügeln bestehen. Die Knetflügel sind an der Welle befestigt, die von einem elektrischen Motor oder anderem Triebwerk angetrieben wird. Zum Einsatz kommen Zahnrad-, Reibrad- oder Schneckengetriebe.
Das Vermischen oder die Zirkulation in einem Mischbehälter kann durch das Einblasen von Luft, Dampf oder zu lösender Gase erfolgen. Hier geht die Rede schon von einem pneumatischen Mischen oder einem pneumatischen Vermischen.
Dieses Verfahren wird genutzt, wenn eine Begasung oder Erwärmung mit dem Heißdampf neben dem Vermischen stattfinden sollte. Für das pneumatische Vermischen passen die Flüssigkeiten nur mit einer niedrigen Viskosität. Bei einer höheren Viskosität von Flüssigkeiten erfolgt keine natürliche Zirkulation.
Die zum pneumatischen Vermischen vorgesehenen Mischbehälter besitzen einen Boden, der mit gelochten Scheiben, Düsen, Injektoren oder Rohren zur Gasübertragung ausgerüstet ist.
Zu einem der Mischverfahren für die Flüssigkeiten gehört das Verfahren, in dem die dispergierten gasförmigen Stoffe durch die Flüssigkeiten durchgelassen werden. Solches Verfahren heißt Druckluftmischverfahren, und die dazu einzusetzende Einrichtung ist Barboteur oder Gasverteiler. Dieses Verfahren ist ziemlich einfach und findet dort die Anwendung, wenn das zu mischende Medium das Gas oder die Luft ist. Wenn beim Vermischen mit dem heißen Dampf erwärmt wird, passt das Druckluftmischverfahren (Einperlverfahren) auch.
Der Barboteur ist ein Behälter mit einem auf dem Boden angebrachten Rohr, das mehrere Öffnungen aufweist. Über diese Öffnungen wird der Stoff in der gasförmigen Phase zugeführt. Der ansteigende Strom nimmt die Flüssigkeitsteilchen mit, wodurch eine Strömung entsteht. Die Stromgeschwindigkeit steigt mit zunehmender Luftgeschwindigkeit an. Zu einem gleichmäßigen und intensiven Vermischen werden die Barboteur mit horizontalen Rohren ausgerüstet.
Damit die Luft bei dem Austritt aus den Rohröffnungen gleiche hydraulische Widerstände überwinden kann, was für ihre gleichmäßige Verteilung erforderlich ist, werden die Rohre streng horizontal angeordnet. Die Öffnungen sollen in den Rohren schraubenartig verteilt werden, indem ein intensives Vermischen der flüssigen Phase gewährleistet wird. Der Durchmesser der Öffnungen ist hinreichend klein, was auch zu einer gleichmäßigen Verteilung der flüssigen Phase dient. Um die Verstopfung der Öffnungen zu vermeiden, wählt man den Durchmesser von Öffnungen mindestens von 3 bis 6 mm.
Wenn die zu mischende Flüssigkeit chemisch aktiv ist oder zu der Zerstörung des mechanischen Rührwerkes beiträgt, dann ist das Druckluftmischverfahren lohnend. Bei diesem Verfahren können der Flüssigkeit die wertvollen Dämpfe und Gasen zusammen mit der Luft entnommen werden. Dies kann ungewünschte Prozesse, wie Oxidierung oder Harzbildung der zu mischenden Flüssigkeit hervorrufen. Es ist zu merken, dass das Einperlverfahren mit einem höheren Energieaufwand verbunden ist, als ein mechanisches Mischverfahren.
Die Druckluftmischung wird in folgenden Fällen eingesetzt:
Zu den Vorteilen der Druckluftmischung gehören folgende Faktoren:
Energieaufwand für die Druckluftmischung
Während einer freilaufenden Druckluftmischung fließt der Gasstrom über die gelochten Gitterbleche und wird am Austritt aus den Öffnungen in die Bläßchen aufgespaltet. Die Bläßchen drücken die Flüssigkeit nach vorne und zu Seiten heraus und nehmen die nahe liegenden Flüssigkeitsschichten mit. Dies erfolgt durch den Unterdruck und den Druck, die nach den Bläßchen entstehen. Der hydrostatische Oberdruck fällt ab und die Bläßchen gehen nach oben. Die Bläßchen vergrößern sich, verlieren ihre sphärische Form und bewegen sich vertikal.
Alle aufgezählten Prozessschritte tragen mit dem Zusammenfluss von Bläßchen zu einer zunehmenden Vermischungsintensität von unten nach oben bei. Nachdem die Gasbläßchen in einen freien Raum des Behälters gelangen, fließt die Flüssigkeit nach unten. Auf solche Art und Weise wird die Energie von Gas an die Flüssigkeit durch das Vermischen und das Zirkulieren übertragen. Besonders gut passen zum Druckluftmischverfahren die Einrichtungen mit einer großen Flüssigkeitsschicht. Die vom Gas an die zu mischende Flüssigkeit zu übertragende Arbeitsmenge wird nach folgender Formel ermittelt:
L = p1 · VG · ln(p1/p0)
Dabei ist p1 der Gasdruck am Austritt aus dem Gasverteiler;
p0 ist der Gasenddruck am Austritt aus der zu mischenden Schicht;
VG ist das Durchflußvolumen des Gases.
Eine wichtige Rolle spielt für einen Druckhalter-Behälter der zu wählende Rohrdurchmesser. Je größer der Rohrdurchmesser ist, desto kleiner ist die Turbulenz und intensiver die Umwälzung. Ein optimales Verhältnis zwischen diesen Faktoren gewährleistet eine hohe Mischungsintensität.
Eine künstliche Wirbelanregung wird zum Mischen von Flüssigkeiten und Gasen in den Rohrleitungen eingesetzt. Zu diesem Zweck werden im Inneren der Rohrleitung statische Teile eingebaut, die zur Veränderung der Stromrichtung und der Stromgeschwindigkeit dienen:
Der Einsatz von halben Membranen und Diaphragmen mit versetzten Löchern gewährleistet eine mehrmalige Verengung und Erweiterung der Strömung, wodurch ihre Richtung auch geändert wird. Die spiralförmigen Einsätze mit Wechselrichtungen (rechts / links) erlauben das mehrmalige Wirbeln des Stromes in verschiedenen Richtungen. Die Injektormischer werden in einer Kombination mit spiralförmigen Einsätzen genutzt.
Die Zirkulation eines Stoffes in einer geschlossenen Kontur kann zur Erhöhung einer Mischungsintensität führen. Dieser Vorgang wird mit einer Kreisel- oder Strahlpumpe realisiert, die als örtlicher Wirbulator dient.
Die Mischung mittels Zirkulation der Flüssigkeit erfolgt mit zwei Verfahren. In großen Apparaten, in denen Flüssigkeiten mit den Komponenten unterschiedlicher Dichte vermischt werden, werden die unteren Schichten mit einer Schleuderpumpe angesaugt. Eine schwierigere Schicht wird durch die Pumpe auch angesaugt und wird in die Umwälzleitung über einen Druckstutzen geleitet. Je leistungsstärker die Pumpe ist, desto intensiver ist die Flüssigkeitszirkulation in der zu mischenden Menge.
Der Behälterinhalt wird mittels spezieller Rühreinrichtungen, sogenannter Rührwerke, gemischt. Die Viskosität des zu mischenden Stoffes, das Ziel des Mischvorganges oder die Mischzeit bestimmen die Auswahl der Mischer.
Man kann die Mischer in 4 Gruppen aufteilen, die sich durch die Auslegung von Mischblättern unterscheiden:
Der Mischbetrieb ist im Großen und Ganzen von der aufgewendeten Leistung und dem Mischeffekt abhängig. Die tatsächlichen Betriebsbedingungen der Mischapparate können durch allgemeine Gesetzmäßigkeiten und Formel dargestellt werden.
Wenn wir den Mischvorgang von der Sicht der Hydrodynamik betrachten werden, kann er als Umfließung der Körper von einem Flüssigkeitsstrom bezeichnet werden. Wenn irgendwelcher Festkörper in einer zähen Flüssigkeit langsam bewegt, wird er nur die Reibungskräfte überwinden und eine Grenzschicht bilden. Der Strömungsdruck oder die Fließkraft wird durch die Grenzschichten übertragen. Mit der zunehmenden Geschwindigkeit haben die Trägheitskräfte besondere Bedeutung. Dabei wird die Grenzschicht von der Oberfläche des festen Körpers entfernt und entstehen die Wirbelströme. Wenn eine Flachplatte sich in einer turbulenten Flüssigkeit bewegt, das ist mit dem Betrieb der Flügel oder der Mischblätter in gleichen hydrodynamischen Bedingungen identisch.
Die maximale Drehgeschwindigkeit ist immer im Bereich der Flügelkanten (Bernoulli-Gleichung), der Druck der Strömung ist jedoch kleiner als der Druck vor der Platte. Der auf das Mischblatt durch die Strömung auswirkender Differenzdruck wird durch die Kraft einer Mischerwelle überwunden.
Der Einfluss der Reibungskraft wird bei der Wellenbildung auf der Flüssigkeitsoberfläche in der Regel nicht berücksichtigt, weil die Mischblätter tief in die Flüssigkeit eingetaucht sind. Dabei kann sie Froudezahl aus der Gleichung ausgeschlossen werden. Die normalen Kriterienwerte ändern sich abhängig davon, wie die Flüssigkeit beim Mischen transportiert wird.
Beim Anlass sind die Trägheitskräfte der Flüssigkeit zu überwinden. Das ist erforderlich, um die Flüssigkeit aus dem Ruhezustand zu aktivieren und die entstehende Reibungskraft zu überwinden.
NA = NT · NR
Dabei ist NA die Anlassleistung, NT ist die die Trägheitskräfte überwindende Leistung, NR ist die die Reibungskräfte überwindende Leistung. Zur Berechnung der Leistung von Mischern werden die Widerstände im Mischapparat berücksichtigt, beispielsweise, in Diaphragmen, Rohrschlangen usw. Durch diese Zusatzwiderstände wird der Energieverbrauch beim Mischvorgang erhöht. Zum Beispiel, die vorhandene Rohrschlange kann eine Leistungserhöhung auf das Zweifache und mehr hervorrufen.
Es ist wichtig zu betonen, dass:
Hauptorgan des Mischers ist sein Bewegungsmechanismus, bestehend aus einer Antriebseinheit mit einem Motor und einem Getriebe, der Lagereinheit, den Kupplungen und Dichtungen. Der Motor ist ein Hauptelement des Antriebswerkes und wird als ein asynchron laufender Drehstrom-Kurzschlußläufermotor in der Regel ausgewählt. Er entspricht allen an die Antriebe gestellten Forderungen, ist einfach konstruiert, ist zuverlässig und benötigt keine häufigen Wartungsarbeiten. Als ein asynchron laufender Motor weist er eine konstante Drehzahl auf und kann durch Umpolung auf andere Drehgeschwindigkeiten umgeschaltet werden. Durch elektrische Frequenzänderung erfolgt eine stufenlose Regelung der Drehzahl.
Die Leistung kann dem E-Motor durch Zahnradgetriebe, Riementrieb oder die Kombination aus beiden Getrieben übertragen werden. Erforderliche Mischerdrehgeschwindigkeit und Montagehöhe legen die Konstruktion einer Antriebseinheit fest.
Der Antriebsmechanismus mit einem Keilriementrieb und einem abseits liegenden Motor trägt zu der Auswahl einer minimalen Montagehöhe bei. Ein solcher Antrieb gewährleistet einen Softstart und weist alle Anpassungen bei der Motorüberlast auf. Die Antriebe, die durch Zahnradgetriebe erfolgen, weisen eine konstante Drehzahl auf. Wenn der Motor oberhalb des Getriebes angeordnet ist, dann wird eine große Montagehöhe erforderlich.
Für die Kopplung werden verschiedene Kupplungsvarianten gewählt: feste, elastische Kupplungen, Flansch- oder Scheibenkupplungen mit Verschraubungen. Zur Verlagerung dienen die Wälzlager. Die Wellendichtung erfolgt mittels Lippendichtringe oder normaler Wellendichtung mit der Sperrflüssigkeit.
In einem Mischapparat werden beim Mischen die Strömungen aufeinandergelegt. Sie mischen sich in horizontaler und vertikaler Richtung. Jeder Mischer kann horizontale Strömungen diverser Intensität um sich herum erzeugen.
Beim Drehen eines Mischers wird die in der Nähe der Mischerachse befindliche Flüssigkeit in die Drehströmung hineingezogen und durch Fliehkräfte nach außen abgeworfen. Die Flüssigkeit bewegt sich spiralartig von der Drehmitte zu den Behälterwänden. Beim Stromteiler wird die Flüssigkeit gewirbelt und von der vertikalen Strömung entweder nach unten oder nach oben abgeführt. Im Weiteren wird vertikale Richtung der Flüssigkeit vom Typ des ausgewählten Mischers abhängig sein.
Wenn radiales Rührwerk (Rahnen- oder Scheibenmischblatt) genutzt wird, dann fließt die Flüssigkeit in radialer Richtung von Rührwerk zu den Behälterwänden.
In der Nähe der Mischerachse entsteht der Unterdruck in der Art der radialen Bewegungsrichtung der Flüssigkeit. Dadurch wird die Flüssigkeit oben und unter angesaugt. Auf solche Art und Weise entsteht ein vertikaler Strom, d.h. die Flüssigkeit zirkuliert vertikal. Auf diesen Vertikalstrom werden teilweise Behälterflüssigkeit und Wirbelströme im Bereich der Stromteiler und der Mischblätter aufgelegt.
Die axial laufenden Mischer (Propeller-, Spiralmischer) tragen zur starken Strömung in vertikaler Richtung bei.
Die Flügelbreite eines Propellerrührwerkes liegt bei ca. 30 % des Behälterdurchmessers. Die zu mischenden Stoffe werden entlang der Mischerachse nach unten abgesaugt, drehen sich im Bodenbereich zurück und werden wieder an den Behälterwänden nach oben transportiert.
Der Durchmesser eines Spiralrührwerkes beträgt 90% des Behälterdurchmessers. Hier steigt die Flüssigkeit entlang des Spiralumfanges nach oben und wird entlang der Mischerachse abgesenkt. Die axial laufenden Mischer erzeugen einen schwachen Wirbelstrom um ihre Achse herum. Gemischt wird durch einen vertikal laufenden Strom.
Manche Mischer (mit schräg stehenden Flügeln, Schrauben-, Gegenstrommischer) weisen eine kombinierte Stromrichtung auf: radial-axiale Bewegungen.
Zu den langsamlaufenden Mischern gehören die Flügelmischer, Blattrührer, U-Rührwerke und kombinierte Anker- und Schaufelmischer.
Flügelmischer
Sie gehören zu einem der einfachsten Typen der Mischer, die mit den flachen Flügeln ausgerüstet werden, und werden aus dem Flach- und Winkelstahl gefertigt. Sie können perpendikular und geneigt aufgestellt werden.
Die Flügelmischer bestehen aus einer Welle, an der eine Reihe von vertikal angebrachten rechteckigen Flügeln befestigt wird. Zu den standardmäßigen Abmessungen gehören folgende:
H/D = 0,8-1,3; d/D = 0,7-0,9; b/D = 0,06-0,1; h1/D = 0,1; h2/d = 2; h3/D = 0,3
Н ist der Flüssigkeitsfüllstand im Mischapparat;
D ist der Durchmesser des Mischapparates;
d ist der Durchmesser des Rührwerkes;
b ist die Flügelhöhe;
h1 ist der Abstand vom Boden des Mischapparates bis zum Rührwerk;
h2 ist der Abstand bis zu den Vertikalflügel;
h3 ist der Abstand zwischen den Mischblättern.
Bei hohen Mischapparaten werden an der Welle einige Flügelpaare befestigt. Die Flügel sind unter einem Winkel von 90° zueinander gedreht, der Zwischenabstand liegt dabei bei von 0.3 bis 0.8 d. In solchen Mischapparaten fließt die Flüssigkeit in der Regel radial. Die rotierenden Flügel ziehen die Flüssigkeit in die Drehung hinein, freie Flüssigkeitsoberfläche weist die Form eines Rotationsparaboloids auf. Axialkomponente der Flüssigkeitsbewegung ist gering.
Um eine übermäßige Trichterriefe zu verhindern, werden folgende Maßnahmen getroffen:
| Mischertyp | d/D | b/d | h1/D | e/D | f/D |
|---|---|---|---|---|---|
| Blattrührer | 0,5 | 0,9 – 1,0 | 0,1 | - | - |
| U-Rührwerk | 0,9 – 0,98 | 0,5 – 0,9 | 0,01 – 0,05 | 0,06 | - |
| kombinierte Anker- und Schaufelmischer | 0,9 – 0,98 | 0,5 – 0,9 | 0,01 – 0,05 | 0,06 | 0,15 |
Um die Mischintensität zu erhöhen, nutzt man die mit den horizontalen und vertikalen Flügeln ausgerüsteten Rahmenmischer.
Der untere horizontale Flügel eines solchen Mischers weist einen Krümmungsradius wie der des Bodens des Mischbehälters auf.
Wenn der Flachflügel unter einem bestimmten Winkel angeordnet ist, zur Drehachse gerichtet, dann entstehen zusätzliche vertikale Strömungen. Die Richtung dieser Strömungen ist von einem Neigungswinkel der Flügel abhängig.
Um die Kreuzströme zu erzeugen und die erforderliche Mischintensität zu erreichen, werden die Rührwerke mit einer Reihe von Flügelpaaren ausgerüstet, die zu den gegenüberliegenden Seiten geneigt sind. Mit diesem Zweck können an den Mischerseiten die Umlenkbleche angebracht werden.
Die Flügelmischer weisen eine geringe Drehgeschwindigkeit von 20 bis 80 U/min. auf. Bei bestimmten Bedingungen kann die Drehgeschwindigkeit erhöht werden. Wenn die Flügelrührwerke mit schräg stehenden Flügeln und der Mischapparat mit den Umlenkblechen versehen werden, dann kann man ein erfolgreiches Lösen und Suspendieren von Stoffen der umfangreichen Stoffpalette erzielen.
Die Flügelrührwerke weisen eine relativ einfache konstruktive Auslegung auf und unterscheiden sich durch verminderten Fertigungsaufwand.
Blattrührwerke
Die Blattrührwerke sind im Prinzip die Flügelmischapparate, die durch große Flügelhöhe gekennzeichnet werden. Sie werden in den mit den Umlenkblechen ausgerüsteten Mischapparaten eingesetzt, weil sie die Drehbewegung an große Flüssigkeitsmenge zu übertragen haben. Die Mischintensität kann erhöht werden, indem man in den Flügeln die Öffnungen fertigen lässt. Die Blattrührwerke können beim Mischen von leichtflüssigen Flüssigkeiten (bis 50 Pa·s) genutzt werden und können jedoch die Suspensionen nicht mischen.
U-Rührwerke
In den U-Mischern bewegt sich das zu mischende Medium in der Regel tangential. In den Mischapparaten von einem solchen Typ werden die Stoffe mit einer Viskosität von 100 Pa ·s oder höher vermischt. In den U-Rührwerken sind die Umlenkbleche höher als die Mischblätter selbst angeordnet. Die Umfangsgeschwindigkeit dieser Mischapparate entspricht der von Blattrührern und überschreitet 1 m/s nicht.
Wenn es beim Mischen erforderlich ist, die Ablagerung vom Boden oder von den Wänden des Behälters zu entfernen, um den Wärmeaustausch zwischen dem Medium und der Wand zu verbessern, dann kommen die U-Rührwerke zum Einsatz.
Planetenrührwerke
Um eine Flüssigkeit in einem Behälter mit einem großen Volumendurchmesser intensiv vermischen zu können, nutzt man die Planetenrührwerke. Ein Planetenrührwerk dreht sich um eigene Achse herum, macht auch die Kreisbewegungen. Die Kreismitte fällt mit der Mischerachse zusammen. Die Bewegung des Planetenrührwerkes ist kompliziert und gewährleistet eine gute Mischintensität der Flüssigkeit. Die Wellenzahl bestimmt den Typ des Rührwerkes. Das Rührwerk kann einfach, zweifach oder dreifach sein.
Auf dem unteren Wellenende ist ein Steg befestigt. Der Steg dreht sich frei am anderen Wellenende und ist im Wellenlager verlagert. Das Lager ist mit dem Zahnrad fest gekoppelt, das mit dem kleineren Rad verbunden ist. Auf der gleichen Welle sind auch die Flügel angeordnet.
Der Propellermischer finden beim Mischen der Flüssigkeiten mit einer maximalen Viskosität von 10 Pa·s breite Anwendung. Die Umfangsgeschwindigkeit solcher Mischapparate erreicht bis 10 m/s. Die Flügel sind das Hauptlauforgan, ihre Zahl kann von 2 bis 6 Stück variieren. Sie werden auf einer Hülse befestigt und können unterschiedlich stark geneigt sein. Das Propellerrührwerk sieht wie eine Schiffsschraube oder ein Propeller des Flugzeuges aus. Der Rührer ist auf der Welle befestigt, die mit einem E-Motor verbunden ist. Beim Drehen bewegt der Rührer das Medium in radialer und axialer Richtung, wodurch die Flüssigkeitszirkulationsströme erzeugt werden. Zu den wichtigen Kenngrößen eines Mischapparates gehört die Durchflussmenge der zirkulierenden Flüssigkeit pro Zeiteinheit (Pumpeneffekt, VM). Diese Größe ist von der Viskosität des Stoffes abhängig und sinkt mit ansteigender Viskosität ab.
Der beim Drehen des Stoffes in der Mitte des Mischapparates entstehende Trichter wird mit Hilfe von Umlenkblechen beseitigt. Der Pumpeneffekt und axiale Bewegung der Flüssigkeit können erhöht werden, während das Rührwerk in den Koaxialbehälter eingetaucht wird (das ist mit einer Axialpumpe identisch).
Die standardmäßigen Abmessungen der Propellermischer sind folgende:
d/D = 0,15-0,4; s/d = 1-2; h2/D = 0,8-1,6; h1/d = 1,2-2,0
D ist der Durchmesser des Mischapparates;
d ist der Durchmesser des Rührwerkes;
h1 ist der Abstand zwischen dem Boden des Mischapparates und dem Rührwerk;
h2 ist die Höhe von Vertikalflügeln;
s ist die Steigung der Schraubenlinie.
Bei einer großen Menge des zu mischenden Stoffes werden auf der Welle mehrere Propeller befestigt. Zwischen Propellern ist die Mischung durch Gegenbewegung beider Ströme (Eintritts- und Austrittsstrom) besonders intensiv.
Propellermischer
Diese Mischer dienen zur intensiven Zirkulation während des Mischvorganges beim Mischen von Flüssigkeiten.
Der Durchmesser der Schraube (des Propellers) beträgt von 1/3 bis 1/4 des Behälterdurchmessers, der zum Mischen eingesetzt wird. Es gibt zwei Arten von Propellern: mit Drehung im Uhrzeigersinn und mit Drehung gegen Uhrzeigersinn. Der Schraubengang kann konstant bleiben oder kann verändert werden.
Die Schraube (der Propeller) mit einem veränderbaren Gang trägt mit ihrem (seinem) Drehen zu einer intensiven Mischung bei, jedoch im Schraubenbereich. Um große Mengen von Flüssigkeiten mischen zu können, sind die Mischer mit einem konstanten Propellergang zu nutzen. Solche Propeller vermischen die Flüssigkeit intensiver, weil sich die Flüssigkeitsströme unterschiedlich schnell bewegen und unterschiedliche Bewegungsrichtungen beim Stoß an den Behälterboden oder an freie Flächen aufweisen.
Der Propeller kann in einem Diffusor (ein zylindrisches Glas) eingebaut werden, um die Flüssigkeitszirkulation zu verbessern. Die Diffusoren werden in den Behältern mit Rohren oder Rohrschlangen oder in den Behältern mit einer großen Verhältniszahl zwischen der Höhe und dem Durchmesser verwendet.
Zu einer intensiveren Vermischung über die gesamte Verteilungshöhe der Flüssigkeit kommen die Propellermischer zum Einsatz, die mehrere Schrauben und einen Diffusor in der Form von Rohrschlangen aufweisen. Die Windungen der Rohrschlange kontaktieren gut miteinander. Mit Hilfe von solchem Diffusor wird das Temperaturregime des Mischvorganges einfach geregelt.
Die Propellermischer können eine Drehgeschwindigkeit von 400 bis 1750 U/min. aufweisen. Beim Mischen von viskosen Flüssigkeiten (500 centipois und mehr), von suspensionsartigen Flüssigkeiten und von schaumbildenden Flüssigkeiten sollen sich die Mischer mit einer Geschwindigkeit von 150 bis 400 U/min. drehen. Die Propellermischer können zum Mischen von Flüssigkeiten mit einer Viskosität von bis 4000 centipois dienen, die Mischintensität wird dabei jedoch gering.
Da sie Abmessungen von Propellern relativ klein sind, finden diese Mischer in den großen Mischapparaten mit einem kleinen Volumen ihre Anwendung. Wenn der Mischapparat ein großes Volumen aufweist, werden die Propeller unter Neigung (unter einem Winkel von 10 – 15 º) zur Behälterachse eingebaut, um schneller und intensiver mischen zu können.
Die Propellermischer sind einfach ausgelegt, ihre Fertigung ist preiswert, sie sind schnelllaufend und weisen einen geringen Leistungsverbrauch während des Betriebes auf.
In der chemischen Industrie werden diese Mischer beim Mischen von leichtflüssigen Flüssigkeiten, bei der Herstellung von Emulsionen, zum Aufschlämmen der Ablagerungen in der Lösung mit einem max. Feststoffgehalt von 10% eingesetzt.
Die viskosen Flüssigkeiten lassen sich am besten mit den Bandrührern vermischen. Mit diesen Rührern werden die Behälterwände von den anhaftenden Massen befreit.
| Unten sind ein Schneckenmischer (links) und ein Bandrührer (rechts) dargestellt |
Zur Erhaltung von Emulsionen wird ein spezieller Mischapparat verwendet, der mit einem Satz von gelochten Scheiben ausgerüstet ist. Die Scheiben sind auf einer Stange befestigt und machen schwingende Bewegungen. Die Kanten der nebeneinander liegenden Löcher werden in den gegenüberliegenden Richtungen aufgebogen. Dadurch fließt die sich unter Schwingungen befindliche Flüssigkeit durch diese Löcher in zwei Richtungen, wird durchgemischt und in kleine Tropfen zerkleinert.
Die Propellermischer finden folgende Anwendungen:
Turbinenmischer
Turbinenmischer sind schnelllaufende Mischer und bestehen aus vertikalen rechteckigen Flügeln, die auf einer horizontalen Scheibe oder Nabenscheibe radial befestigt sind. Beim Drehen des Flügelrads wird in der Mitte der Unterdruck erzeugt, in der Peripherie herrscht jedoch der Überdrück. Die zu den Behälterwänden abgeworfene Flüssigkeit zerteilt sich in zwei Ströme: in einen unteren und einen oberen Strom, die mit dem zentralen Radteil angesaugt werden. Durch zwei erzeugte Flüssigkeitszirkulationsströme wird das Mischen intensiver. Je höher die Viskosität eines Stoffes ist, desto langsamer läuft der Mischvorgang ab.
Turbinenmischer werden mit den Umlenkblechen auch versehen. Falls erforderlich kann das Flügelrad im Inneren eines Koaxialrohres eingebaut werden oder können die Schaufel unter einem Winkel von 45°C zur Wellenachse angeordnet werden. Diese Mischer dienen zum Mischen von Stoffen, deren Viskosität maximal 100 Pa·s aufweist. Wenn der Viskositätswert höher ist, sind die Kurvenschaufeln einzusetzen.
Die standardmäßigen Abmessungen von Turbinenmischern sind folgende:
d/D = 0,7-0,35; b/d = 0,2-0,3; d/b = 1,0; h1/D = 0,5-1,0
Dabei ist D der Behälterdurchmesser;
d ist der Durchmesser des Rührwerkes.
b ist die Höhe eines Flügels;
h1 ist der Abstand zwischen dem Behälterboden und dem Rührwerk;
s ist die Steigung der Schraubenlinie.
Turbinenmischer finden beim Dispergieren von Flüssigkeiten und Gasen in Flüssigkeiten, beim Mischen von Stoffen mit einer Viskosität über 10 Pa·s eine breite Anwendung.
Wenn das Verhältnis des Flüssigkeitsspiegels zum Michbehälterdurchmesser mehr als 2 (H/D>2) ist, dann werden auf der Welle mehrere Turbinenrührwerke eingebaut. Zum Mischen von hochviskosen Flüssigkeiten kommen folgende Mischer zum Einsatz:
Ein Turbinenmischer beinhaltet in der Regel mehrere kleine Turbinenrührwerke (Kreiselräder), die auf einer vertikalen Welle befestigt sind. Jedes Turbinenrührwerk kann von 6 bis 16 oder mehr Schaufeln aufweisen. Beim Drehen saugt ein geschlossenes Turbinenrührwerk durch seine zentrale Öffnung die Flüssigkeit ein, die durch weitere Innenkanäle mittels Fliehkraft mitgeschleppt wird.
In den Turbinenmischern wird die Bewegungsrichtung einer Flüssigkeit flexibel verändert: von vertikaler Richtung auf radiale. Die kinetische Strömungsenergie geht hier verloren, aber teilweise. Die Flüssigkeitsströme verlassen das Rad mit einer großen Geschwindigkeit, verteilen sich in zahlreichen Richtungen, wodurch ein intensives Vermischen der gesamten Flüssigkeitsmenge efolgt.
Der Preis der Turbinenmischer ist höher als der Preis für Propellermischer. Anstatt Propellermischer werden sie verwendet, wenn man mit hochviskosen Flüssigkeiten zu tun hat oder der Mischbehälter eine spezifische Form aufweist. Beispielsweise, wenn die Behälterhöhe gering ist, kann man einen Propellermischer nicht einbauen.
Die Turbinenmischer finden folgende Anwendungen:
Sie werden
Spezielle Mischer
Neben den standardmäßigen Mischern kommen die Sonderkonstruktionen von Mischern für besondere Anwendungen zum Einsatz.
Für die Herstellung von Emulsionen oder Suspensionen, zur Durchführung einer Reaktion zwischen einem Gas und einer Flüssigkeit lohnt es sich, die Trommelmischer zu verwenden. Sie enthalten eine Trommel mit den Flügeln, ausgeführt wie ein sogenanntes Hamsterrad.
Mit den Mischern dieses Typs können die Flüssigkeit gut vermischt werden, wenn:
Zur Herstellung von Emulsionen oder Suspensionen wird der Flüssigkeitsspiegel im Behälter so gewählt, dass er um das Zehnfache den Trommeldurchmesser übersteigt. Beim Mischen eines Gases in der Flüssigkeit wird eine größere Mischbehälterhöhe benötigt.
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