[0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erzeugen einer stabilen Emulsion zur
Verwendung in Reinigungs- und Entgiftungsgeräten, die mit Wasser aufgeschlämmte Feststoffe,
ein Lösungsmittel und einen Emulgator enthält.
[0002] Bei Reinigungs- und Entgiftun
gsgeräten kann es für bestimmte Aufgaben notwendig sein, stabile Emulsionen aus mehreren
Flüssigkeitskomponenten und einem Pulver oder granulatförmig vorliegendem Feststoff
kontinuierlich zu erzeugen, so daß aus diesen Komponenten kontinuierlich erzeugte
Emulsion einem austretenden Reinigungs- oder Entgiftungsstrahl zugesetzt werden kann.
[0003] Bisher wurden zu diesem Zweck in einem komplizierten Verfahren die Komponenten der
Emulsion in einer Charge angesetzt und während des Einsatzes in Bewegung gehalten.
Ein solcher Durchmischungsprozeß zur.Erzeugung der Emulsion nahm dabei etwa 30 Minuten
in Anspruch. Erst nach dieser relativ langen Zeit konnte ein Teil der Emulsion ausgebracht
werden, wobei jedoch keine perfekte Durchmischung der einzelnen Komponenten zu erreichen
war. Nachteilig ist bei diesem Verfahren weiterhin, daß die benötigte Menge im voraus
nicht genau bestimmt werden kann, so daß bei der Restentsorgung der übriggebliebenen
Emulsion Probleme auftreten.
[0004] Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung der gattungsgemäßen Art anzugeben,
mit der eine stabile Emulsion kontinuierlich und in kurzer Zeit hergestellt werden
kann, die hinsichtlich ihrer Zusammensetzung homogen ist.
[0005] Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß
dadurch gelöst, daß in einem Gefäß mit kreisförmigem Querschnitt an der Unterseite
eine Zuleitung für das Lösungsmittel'und den Emulgator, die ein größeres spezifisches
Gewicht als Wasser haben, vorgesehen ist, daß oberhalb dieser Zuleitung eine Zufuhr
für die mit Wasser aufgeschlämmten Feststoffe in den Behälter einmündet, daß Einrichtungen
vorgesehen sind, die den Inhalt des Behälters um die Längsachse des Behälters in Rotation
versetzen, und daß der Behälter von einem die über den oberen Rand des Behälters überlaufende
Emulsion aufnehmenden Sammelraum umgeben ist, aus dem ein Auslaß für die fertige Emulsion
austritt.
[0006] Bei einer solchen Vorrichtung wird die Emulsion in dem Behälter dadurch gebildet,
daß die spezifisch leichtere Komponente (in Wasser aufgeschlämmter Feststoff)in die
von unten in den Behälter eingeleitete, spezifisch schwerere Komponente (Lösungsmittel
und Emulgator) eingeleitet wird. Die Flüssigkeit im Innern des Behälters wird in Rotation
versetzt, so daß die wässrige Aufschlämmung des Feststoffes in eine bewegte Flüssigkeit
von oben nach unten eingeführt wird. Im Bereich intensivster Durchmischung ist dabei
die Konzentration der wässrigen Aufschlämmung in Lösungsmittel und Emulgator geringer
als in der fertigen Emulsion; dadurch wird die
Emulsionsbil- dung gerade in diesem Bereich intensivster Durchmischung gefördert. Die
im Behälter gebildete Emulsion tritt über den oberen Rand des Behälters in den Sammelraum
und wird dort beruhigt und stabilisiert, so daß schließlich aus diesem Sammelraum
eine stabile Emulsion austreten kann. Die Vorrichtung arbeitet kontinuierlich und
erzeugt die gewünschte Emulsion in überraschend kurzer Zeit.
[0007] Bei einer ersten bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, daß die Einrichtung,
die den Inhalt des Behälters in Rotation.versetzt, ein an der Unterseite des Behälters
um die Längsachse des Behälters drehbares Rührelement ist. Dieses kann als flache
Scheibe ausgebildet sein, und es ist vorteilhaft, wenn das Rührelement an einer den
Boden des Behälters abgedichtet durchsetzenden Antriebswelle gehalten ist.
[0008] Als besonders günstig hat es sich erwiesen, wenn die Zuleitung für das Lösungsmittel
und den Emulgator unterhalb des Rührelementes in den Behälter einmündet. Dadurch werden
das Lösungsmittel und der Emulgator im unteren Bereich des Behälters intensiv in Drehung
versetzt,und in diese sich drehende Flüssigkeit wird die wässrige Aufschlämmung eingeleitet.
Insgesamt fördert dies eine gleichmäßige Durchmischung und eine zuverlässige Emulsionsbildung.
[0009] Bei einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel kann vorgesehen sein, daß die Zufuhr
für die in Wasser aufgeschlämmten Feststoffe durch ein konzentrisch von oben in den
Behälter eintretendes Rohr gebildet wird, das an seiner Stirnseite und in verschiedener
Höhe in seinem Mantel Austrittsöffnungen aufweist. Dieses Rohr endet vorzugsweise
etwa auf halber Höhe des Behälters.
[0010] Günstig ist es, wenn von dem Rohr eine mittels eines Schwimmkörpers verschließbare
Entlüftungsleitung abzweigt, so daß durch die wässrige Aufschlämmung mitgerissene
Luft aus dem Rohr und aus dem Behälter entweichen kann.
[0011] Bei einem abgewandelten Ausführungsbeispiel kann die Zufuhr für die in Wasser aufgeschlämmten
Feststoffe durch in die Seitenwand des Behälters einmündende Rohrleitungen gebildet
werden, die vorzugsweise in unterschiedliche Höhe einmünden. Die Einmündung kann dabei
radial erfolgen, bei einem abgewandelten Ausführungsbeispiel ist auch möglich, daß
die Rohrleitungen tangential und im selben Drehsinn in den Behälter einmünden. In
diesem Falle kann auf ein angetriebenes Rührelement unter Umständen verzichtet werden,
wenn die tangential eingeleitete wässrige Aufschlämmung in solcher Stärke eingeleitet
wird, daß allein dadurch die Flüssigkeit im Behälter ausreichend in Rotation versetzt
wird.
[0012] Es ist allgemein günstig, wenn eine den Behälter entlüf-r tende, mit einem Schwimmerkörper
verschließbare Entlüftungsleitung vorgesehen ist.
[0013] Der Sammelraum kann den Behälter an dessen Oberseite überragen, so daß die durch
die Rotation an der Behälterwand steigende Flüssigkeit über den Behälterrand nach
außen in den Sammelraum eintritt. Der Flüssigkeitsspiegel, der sich dabei einstellt,
hat im unteren Bereich einen im wesentlichen parabelförmigen Querschnitt, während
die Flüssigkeit im oberen Bereich wesentlich flacher verläuft, da sich die Rotation
der Flüssigkeit aus dem Behälter nur in begrenztem Umfange in den Sammelraum überträgt.
[0014] Besonders günstig ist es, wenn der Auslaß im Bereich der Unterseite des Sammelraums
angeordnet ist, da die Emulsion gerade in diesem Bereich besonders stabil und beruhigt
ist.
[0015] Die Unterseite des Sammelraums kann zwischen dem Boden des Behälters und etwa 2/3
der Behälterhöhe angeordnet sein.
[0016] Bei einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Behälter zylindrisch ausgebildet,
es ist jedoch auch günstig, wenn die Seitenwände des Behälters parabelförmig verlaufen.
[0017] An den Auslaß kann sich eine Wirbelkammer anschließen, die zu einer zusätzlichen
homogenen Durchmischung der Emulsion führt.
[0018] Die nachfolgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung dient im
Zusammenhang mit der Zeichnung der näheren Erläuterung. Es zeigen:
Fig. 1 eine Schnittansicht einer Vorrichtung zur Emulsionsbildung;
Fig. 2 eine Ansicht ähnlich Fig. 1 eines abgewandelten Ausführungsbeispiels einer
Vorrichtung zur Emulsionsbildung und
Fig. 3 eine Ansicht ähnlich Fig. 1 einer weiteren abgewandelten Ausführung einer Vorrichtung
zur Emulsionsbildung.
[0019] Die in der nachstehend beschriebenen Vorrichtung hergestellte Emulsion enthält als
Bestandteile Wasser, ein Lösungsmittel, z.B. chlorhaltige, aliphatische und aromatische
Kohlenwasserstoffe, einen Emulgator, der als Phasentransfer-Katalysator wirkt, und
einen Feststoff, welcher aus aktivchlorhaltigen Verbindungen besteht, d.h. Verbindungen,
die mit Wasser unter Hydrolyse zur Abspaltung von Chlor und Hypochlorit befähigt sind,
wie z.B. Calciumhypochlorit, Chlorkalk oder Alkalihypochlorite.
[0020] Derartige Emulsionen werden zur Reinigung und Desinfektion eingesetzt und zu diesem
Zwecke mittels eines Hochdruckstrahlgerätes versprüht.
[0021] Zur Bildung der Emulsion wird zunächst in herkömmlicher Weise durch Vermischung von
Wasser und den pulvrigen oder granulatförmigen Feststoffen eine wässrige Aufschlämmung
hergestellt, die dann in der nachfolgend beschriebenen Vorrichtung mit einer flüssigen
Chemikalie vermischt wird, die Lösungsmittel und Emulgator enthält und spezifisch
schwerer ist als Wasser.
[0022] Die in Figur 1 dargestellte erste Ausführungsform einer Vorrichtung zur Emulsionsbildung
umfaßt einen kreiszylindrischen Behälter 1 mit einem ebenen Boden 2, durch den abgedichtet
und konzentrisch eine Antriebswelle 3 hindurchgeführt ist, die an ihrem im Innern
des Behälters liegenden Ende ein scheibenförmiges Rührelment 4 trägt. Unterhalb dieses
Rührelementes 4 tritt eine Zuleitung 5 durch den Boden 2 hindurch in das Innere des
Behälters 1 ein, wobei die Mündungsstelle unterhalb des scheibenförmigen Rührelementes
4 liegt. Durch diese Zuleitung kann in nicht dargestellter Weise aus einem Vorratsbehälter
für Lösungsmittel und Emulgator mittels einer Förderpumpe Lösungsmittel und Emulgator
in den Behälter eingeführt werden, wobei die Zuflußmenge durch ein in der Zeichnung
ebenfalls nicht dargestelltes Dosierventil einstellbar ist.
[0023] Der Behälter 1 ist in seinem oberen Teil von einem ebenfalls kreiszylindrischen Sammelraum
6 umgeben, dessen Außendurchmesser größer ist als der des Behälters 1 und dessen Unterseite
7 etwa im oberen Drittel des Behälters 1 angeordnet ist. Der Sammelraum 6 ist mittels
eines Dekkels 8 verschlossen, wobei die verschlossene Oberseite des Sammelraums 6
wesentlich über den oberen Rand 9 des Behälters übersteht, beispielsweise kann der
obere Rand 9 etwa auf halber Höhe des Sammelraumes 6 enden.
[0024] In der Nähe der Unterseite 7 weist der Sammelraum 6 einen radial austretenden Auslaß
10 auf.
[0025] Durch den Deckel 8 des Sammelraums 6 hindurch ist konzentrisch zum Behälter ein Rohr
11 in den Sammelraum 6 und den Behälter 1 eingeführt, dessen freies Ende 12 etwa auf
halber Höhe des Behälters 1 endet. Dieses Rohr 11 weist in seiner Stirnseite 13 eine
Austrittsöffnung 14 sowie weitere Austrittsöffnungen 15 in seiner Seitenwand 16 auf,
wobei die Austrittsöffnungen 15 in der Seitenwand in unterschiedlicher Höhe angeordnet
sind; oberhalb des oberen Randes 9 des Behälters 1 befinden sich keine Austrittsöffnungen
15 in der Seitenwand.
[0026] Durch das Rohr 11 kann aus einer in der Zeichnung nicht dargestellten Aufschlämmvorrichtung
die wässrige Aufschlämmung in den Behälter eingeleitet werden.
[0027] Seitlich zweigt vom Rohr 11 eine nach oben auch durch den Deckel 8 austretende Belüftungsleitung
17 mit einem sich konisch verengenden Bereich 18 ab, in der sich ein an der Oberseite
kegelförmiger Schwimmkörper 19 befindet, der mit dem konischen Bereich 18 zusammen
die Belüftungsleitung 17 verschließt, wenn der Schwimmkörper in der Flüssigkeit aufschwimmt.
Er gibt die Belüftungsleitung 17 jedoch frei, wenn sich in der Belüftungsleitung 17
Luft befindet, so daß diese nach außen entweichen kann.
[0028] Im Betrieb der beschriebenen Vorrichtung wird die Flüssigkeit im Innern des Behälters
und in geringerem Maße auch im Innern des Sammelraumes durch das Rührelement 4 in
eine Rotation um die Behälterlängsachse versetzt, so daß sich im Behälter ein im wesentlichen
parabelförmiger Flüssigkeitsspiegel ausbildet, der im Sammelraum zunehmend flacher
verläuft. Von unten wird in den Behälter Lösungsmittel und Emulgator eingeführt, durch
das Rohr 11 von oben die wässrige Aufschlämmung. Dabei tritt ein wesentlicher Teil
der wässrigen Aufschlämmung durch die stirnseitige Austrittsöffnung 14 unmittelbar
in den oberhalb des Rührelementes 4 liegenden Bereich ein, in dem eine besonders intensive
Durchmischung stattfindet, wie dies in Figur 1 durch die Pfeile A angedeutet ist.
In diesem Bereich ist die Konzentration der wässrigen Aufschlämmung gering, wodurch
die Emulsionsbildung gefördert wird. Nachdem in dem Bereich oberhalb des Rührelementes
4 die Emulsionsbildung begonnen hat, wird die gebildete Emulsion längs der Behälterwände
nach oben getrieben, wobei durch die seitlichen öffnungen 15 im Rohr 11 weitere wässrige
Aufschlämmung in die Emulsion eintritt und emulgiert wird. Nach Erreichen des oberen
Randes des Behälters 1 hat die Emulsion die gewünschte Zusammensetzung erreicht, wobei
eine gründliche und gleichmäßige Durchmischung stattgefundenhat, da die wässrige Aufschlämmung
aus dem ortsfesten Rohr in die sich schnell um das Rohr drehende Emulsion eingeleitet
wird.
[0029] In dem Sammelraum oberhalb des oberen Randes 9 des Behälters 1 und auch in dem den
Behälter 1 an der Oberseite umgebenden Ringraum oberhalb der Unterseite 7 des Sammelraums
6 beruhigt und stabilisiert sich die Emulsion, die dann schließlich durch den Auslaß
10 gegebenenfalls durch eine in der Zeichnung nicht dargestellte Verwirbelungskammer
ihrer endgültigen Verwendung zugeführt werden kann. In der Wirbelkammer, die mit Schikanen
ausgerüstet sein kann, ergibt sich eine Nachstabilisierung der Emulsion.
[0030] Wichtig ist in diesem Zusammenhang die allmähliche Einmischung der in der Emulsion
am Ende volumenmäßig einen größeren Anteil einnehmenden wässrigen Aufschlämmung. Dadurch
ist die Konzentration der Aufschlämmung am Beginn der Emulsionsbildung wesentlich
geringer als die Konzentration in der fertigen Emulsion, und dies führt dazu, daß
die Emulsionsbildung in der gewünschten Weise erfolgen kann. Erst nach und nach wird
die Konzentration der wässrigen Aufschlämmung in der Emulsion erhöht, und zwar in
dem Maße, in dem die Flüssigkeit im Behälter nach oben wandert.
[0031] Das in Figur 2 dargestellte Ausführungsbeispiel ist ähnlich aufgebaut wie das der
Figur 1, gleiche Teile tragen daher dieselben Bezugszeichen.
[0032] Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Behälter 1 nicht kreiszylindrisch ausgebildet,
sondern die Wand des Behälters 1 hat einen parabelförmigen Verlauf, wobei die Parabel
am unteren Ende durch den ebenen Boden 2 abgeschnitten ist. Der Sammelraum 6 umgibt
den Behälter 1 vollständig, so daß die Unterseite 7 des Sammelraumes 6 mit dem Boden
2 des Behälters 1 in einer Ebene liegt.
[0033] Die Einleitung der wässrigen Aufschlämmung erfolgt nicht über ein konzentrisch eingeführtes
Rohr, sondern über mehrere radial den Sammelraum 6 durchsetzende und in die Wand des
Behälters 1 einmündende Zufuhrleitungen 20, die in verschiedenen Höhen angeordnet
sind. Dadurch wird wie im Ausführungsbeispiel der Figur 1 die wässrige Aufschlämmung
zunächst über tiefliegende Zufuhrleitungen in den Raum oberhalb des Rührelementes
4 eingebracht, in dem die Konzentration der wässrigen Aufschlämmung wesentlich geringer
ist als die Endkonzentration in der fertigen Emulsion. Beim Aufsteigen der Emulsion
im Inneren des Behälters 1 wird nachfolgend durch höher gelegene Zufuhrleitungen 20
zusätzliche wässrige Aufschlämmung eingebracht, bis schließlich die Endkonzentration
erreicht ist.
[0034] Auch bei diesem Ausführungsbeispiel ist eine Entlüftungsleitung 17a vorgesehen, die
in diesem Falle nicht von der Zufuhrleitung für die wässrige Aufschlämmung abzweigt,
sondern am Deckel 8 gehalten ist. Wie im Ausführungsbeispiel der Figur 1, weist die
Zufuhrleitung einen konisch sich verengenden Bereich 18a auf und umgibt einen Schwimmkörper
19a, der die Entlüftungsleitung im Bereich des konisch sich verengenden Bereiches
verschließen kann.
[0035] Das Ausführungsbeispiel der Figur 3 ist ähnlich aufgebaut wie das der Figur 2, einander
entsprechende Teile tragen dieselben Bezugszeichen.
[0036] Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die Zufuhrleitungen 20 nicht radial in den Behälter
eingeführt, sondern tangential, und zwar in einem einheitlichen Drehsinn, so daß durch
die eingeleitete wässrige Aufschlämmung die Flüssigkeit im Innern des Behälters in
Rotation versetzt wird. Es ist dadurch möglich, auf ein Rührelement im Behälter zu
verzichten. Im übrigen erfolgt die Emulsionsbildung in derselben Weise wie im Ausführungsbeispiel
der Figur 2.
[0037] In allen Ausführungsbeispielen befindet sich das Innere des Behälters und des Sammelraums
unter Überdruck, d.h. die beiden in den Innenraum eingespeisten Komponenten werden
unter Druck eingespeist.
1. Vorrichtung zur Erzeugung einer stabilen Emulsion zur Verwendung in Reinigungs-
und Entgiftungsgeräten, die mit Wasser aufgeschlämmte Feststoffe, ein Lösungsmittel
und einen Emulgator enthält, dadurch gekennzeichnet , daß in einem Behälter (1) mit
kreisförmigem Querschnitt an der Unterseite (2) eine Zuleitung für das Lösungsmittel
und den Emulgator, die ein größeres spezifisches Gewicht als Wasser haben, vorgesehen
ist, daß oberhalb dieser Zuleitung (5) eine Zufuhr (Rohr 11; Zufuhrleitungen 20) für
die mit Wasser aufgeschlämmten Feststoffe in den Behälter (1) einmündet, daß Einrichtungen
(Rührelement 4; tangentiale Zuführleitungen 20) vorgesehen sind, die den Inhalt des
Behälters (1) um die Längsachse des Behälters (1) in Rotation versetzen, und daß der
Behälter (1) von einem die über den oberen Rand (9) des Behälters (1) überlaufende
Emulsion aufnehmenden Sammelraum (6) umgeben ist, aus dem ein Auslaß (10) für die
fertige Emulsion austritt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung, die den
Inhalt des Behälters (1) in Rotation versetzt, ein an der Unterseite (2) des Behälters
(1) um die Längsachse des Behälters (1) drehbares Rührelement (4) ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Rührelement (4) eine
flache Scheibe ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Rührelement
(4) an einer den Boden (2) des Behälters (1) abgedichtet durchsetzenden Antriebswelle
(3) gehalten ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuleitung
(5) für das Lösungsmittel und den Emulgator unterhalb des Rührelements (4) in den
Behälter (1) einmündet.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zufuhr
für die in Wasser aufgeschlämmten Feststoffe durch ein konzentrisch von oben in den
Behälter (1) eintretendes Rohr (11) gebildet wird, das an seiner Stirnseite (13) und
in verschiedener Höhe in seinem Mantel (Seitenwand 16) Austrittsöffnungen (14 bzw.
15) aufweist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (11) etwa auf
halber Höhe des Behälters (1) endet.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß von dem Rohr (11)
eine mittels eines Schwimmkörpers (19) verschließbare Entlüftungsleitung (17) abzweigt.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zufuhr
für die in Wasser aufgeschlämmten Feststoffe durch in die Seitenwand des Behälters
(1) einmündende Zufuhrleitungen (20) gebildet wird.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Zufuhrleitungen (20)
radial einmünden.
11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Zufuhrleitungen
(20) in unterschiedlicher Höhe einmünden.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Zufuhrleitungen
(20) im selben Drehsinn tangential in den Behälter (1) einmünden.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 oder 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet,
daß eine den Behälter (1) entlüftende, mit einem Schwimmerkörper (19a) verschließbare
Entlüftungsleitung (17a) vorgesehen ist.
14. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
der Sammelraum (6) den Behälter (1) an dessen Oberseite überragt.
15. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
der Auslaß (10) im Bereich der Unterseite (7) des Sammelraums (6) angeordnet ist.
16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterseite (7) des
Sammelraums (6) zwischen dem Boden (2) des Behälters (1) und etwa 2/3 der Behälterhöhe
angeordnet ist.
17. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
der Behälter (1) zylindrisch ausgebildet ist.
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die
Seitenwände des Behälters (1) parabelförmig verlaufen.
19. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
sich an den Auslaß (10) eine Wirbelkammer anschließt.