Bei der Vermischung einer Trockensubstanz mit einer Flüssigkeit ist es zur Erzeugung einer homogenen Suspension wesentlich, dass die Oberflächen der Feststoffpartikel vollständig mit der Flüssigkeit benetzt werden. Die vollständige Benetzung der Pulverpartikel mit der Flüssigkeit wird jedoch erschwert, wenn die in die Flüssigkeit einzubringende Trockensubstanz in Form einer Pulverschüttung vorliegt oder aus den Primärteilchen des Pulvers geformte Agglomerate enthält. In einem derartigen Fall wird die freie Oberfläche der Pulverschüttung oder der Agglomerate rasch mit der Flüssigkeit benetzt, anschließend verlangsamt sich der Benetzungsvorgang jedoch erheblich, da in den Kapillaren der Pulverschüttung oder der Pulveragglomerate eingeschlossene Luft ein Eindringen der Flüssigkeit in die Kapillaren behindert. Zur Lösung dieses Problems weisen bekannte Mischvorrichtungen, bei denen der Fest- stoff in Form einer Pulverschüttung zugeführt wird oder aus den Primärteilchen des Pulvers geformte Agglomerate enthält, üblicherweise Einrichtungen zum Einbringen von Scherkräften in die Feststoff/Flüssigkeits-Suspension auf. Durch diese Scherkräf- te werden miteinander verbundene Partikel der Pulverschüttung voneinander ge- trennt bzw. Pulveragglomerate zerkleinert, so dass die Benetzung der neu entstandenen freien Oberflächen möglich wird.

Bei der aus der DE 196 29 945 C2 bekannten Mischvorrichtung ist in einer Misch- kammer, in der die Vermischung des Feststoffs mit der Flüssigkeit erfolgt, ein Rotor angeordnet, an dem entlang einer Rotorachse A eine Mehrzahl von propellerartig ausgebildeten Mischflügeln befestigt sind. Durch die über die Mischflügel in die Suspension eingebrachten und von der Rotordrehzahl abhängigen Scherkräfte werden in dem Feststoff erhaltene Agglomerate zerkleinert, so dass eine intensive Vermischung der Flüssigkeit mit der Trockensubstanz möglich wird. Diese bekannte Mischvorrichtung hat den Nachteil, dass zum Aufbringen der erforderlichen Scher- kräfte insbesondere bei der Verwendung hochviskoser Flüssigkeiten oder bei Suspen- sionen mit einem hohen Feststoffanteil ein hoher Energieaufwand erforderlich ist.

Aus der DE 12 72 894 ist eine Vorrichtung zum Mischen eines pulverförmigen Stoffes mit einer Flüssigkeit bekannt. Das Gehäuse dieser Mischvorrichtung weist hierzu einen zylindrischen Einlasskanal für das Pulver auf. In diesem Einlasskanal sorgt ein Arbeitskegel, der mit Mischflügeln besetzt ist und der Flüssigkeitszuleitungen auf- weist, für den Einzug der beiden Komponenten in die Dispergierkammer. Die Disper- gierkammer wird durch ein Gehäuse und einen in diesem Gehäuse rotierenden Kegelstumpf gebildet. Sowohl der Kegelstumpf als auch der Ableitkegel mit seinen Mischflügeln werden jeweils über getrennt angeordnete Antriebe im Ständerteil der Mischvorrichtung angetrieben. Die kegelförmige Innenfläche des Gehäuses bildet mit dem kegelförmigen Rotor eine kegelstumpfförmige Kammer. Am Ende dieser Kam- mer sitzen Schaufeln, die für die Abförderung des Gemisches in Richtung einer Auslassleitung sorgen.

Aus der DE 10 67 720 geht eine Vorrichtung zum Durchmischen von keramischen Massen hervor. Die dazu eingesetzte Vorrichtung besitzt einen Fülltrichter, dem sich eine Schnecke anschließt, die das gegebenenfalls vorzerkleinerte keramische Gut in einen Gutdurchtrittskanal fördert. Dieser Gutdurchtrittskanal verjüngt sich zum Auslass aufgrund der unterschiedlichen Kegelgestaltungen zwischen dem Gehäuse und der rotierenden Kegelfläche des Rotors.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Vermischen eines pulverförmigen oder körnigen Feststoffs mit einer Flüssigkeit bereitzustellen, durch die die Benetzung der Pulverpartikel mit der Flüssigkeit geför- dert wird.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung gemäß dem Anspruch 1 und ein Verfahren gemäß dem Anspruch 17 gelöst. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung und dem erfindungsgemäßen Verfahren wird ein mit einer Flüssigkeit zu vermischender Feststoff durch mindestens eine Feststoff-Zufuhreinrichtung in einen Feststoff-Zufuhrraum eingetragen, wo die Feststoffpartikel in eine Drehbewegung versetzt werden. Die Flüssigkeit wird von mindestens einer Flüssigkeits- Zufuhreinrichtung in einen Beschleunigungsraum geleitet. Dabei kann die von der Flüssigkeits-Zufuhreinrichtung zugeführte Flüssigkeit aus einer oder mehreren Komponente (n) bestehen und die Flüssigkeit kann auch bereits einen gewissen Feststoffanteil enthalten. Im Beschleunigungsraum wird die Flüssigkeit in eine Drehbewegung versetzt und auf eine vorbestimmte Geschwindigkeit beschleunigt.

Anschließend strömt die Flüssigkeit in einen Mischraum, wo sie mit den Feststoffteil- chen unter Aufrechterhaltung der zuvor erzeugten Drehbewegung vermischt wird.

Vom Mischraum wird die Feststoff/Flüssigkeits-Suspension in einen Verdichterraum geleitet, in dem die sich drehende Suspension beschleunigt wird.

Durch die erhöhte Strömungsgeschwindigkeit der Suspension im Verdichterraum und den dadurch verminderten statischen Druck entsteht in einem Eintrittsbereich des Verdichterraums eine Saugwirkung, so dass die in den Kapillaren der Feststoffschüt- tung oder der Pulveragglomerate befindliche Luft angesaugt wird. Dadurch wird die zugeführte Feststoffschüttung vor dem Eintritt in den Verdichterraum zumindest im wesentlichen entlüftet und die Benetzung der Pulverteilchen mit der Flüssigkeit im Mischraum gefördert.

Ferner liegt im Verdichterraum aufgrund der erhöhten Strömungsgeschwindigkeit der Suspension ein erhöhter dynamischer Druck vor. Infolge dessen dringt die Flüssigkeit nicht mehr nur aufgrund der Kapillarkräfte in die entlüfteten Kapillaren der Feststoff- schüttung oder der Pulveragglomerate ein, sondern wird unter Druck in die Kapillaren gepresst. Somit kann auch ohne das Einbringen von Scherkräften in die Fest- stoff/Flüssigkeits-Suspension eine rasche und vollständige Benetzung der Pulverpar- tikel mit der Flüssigkeit erreicht werden. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann bei der Herstellung von Suspensionen aus Feststoffen und Flüssigkeiten für den niedrig- bis hochviskosen Bereich eingesetzt werden.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung umfasst die Feststoff-Zufuhreinrichtung eine Impulsförderungseinrichtung zum Zuführen des Feststoffs und Abdichten des Feststoff-Zufuhrraums von der Umgebungsatmosphäre. Wenn der Feststoff- Zufuhrraum durch eine Impulsförderungseinrichtung von der Umgebungsatmosphäre abgedichtet ist, wird durch die Saugwirkung im Eintrittsbereich des Verdichterraums im Feststoff-Zufuhrraum ein Unterdruck erzeugt. Dadurch werden die zugeführten Feststoffpartikel bereits im Feststoff-Zufuhrraum weitestgehend entlüftet, wodurch die Benetzung mit der Flüssigkeit im Mischraum gefördert wird. Darüber hinaus expandiert die in den Kapillaren der zugeführten Pulveragglomerate befindliche Luft, so dass die Agglomerate zumindest teilweise zerstört werden und somit die einer raschen Benetzung zugängliche freie Pulveroberfläche vergrößert wird. Ferner transportiert die zum Eintrittsbereich des Verdichterraums strömende Luft die Pulver- partikel in den Mischraum, wo sie zur Vermischung mit der Flüssigkeit bereitstehen.

Geeignete Impulsförderungseinrichtungen sind beispielsweise ein Doppelkammerför-

derer, eine Zellenradschleuse oder ein System mit zwei drehbaren Kugelventilen und einer Zwischenkammer.

Um die Flüssigkeit im Beschleunigungsraum in eine Drehbewegung zu versetzen und zu beschleunigen, umfasst die Flüssigkeits-Zufuhreinrichtung vorzugsweise mindes- tens eine Einlassdüse, die tangential zur Strömungsrichtung der Flüssigkeit im Beschleunigungsraum angeordnet und in Strömungsrichtung geneigt ist. Durch die mindestens eine Einlassdüse kann eine aus einer oder mehreren Komponente (n) bestehende reine Flüssigkeit oder eine Flüssigkeit zugeführt werden, die bereits einen bestimmten Feststoffanteil enthält. Vorzugsweise sind vier bis sechs Einlassdü- sen vorgesehen. Ferner kann zur Verstärkung der Beschleunigungswirkung eine Vorrichtung zum unter Druck setzen der zuzuführenden Flüssigkeit vorhanden sein.

Geeignete Vorrichtungen sind z. B. eine Pumpe oder ein Winddruckkessel.

Vorzugsweise hat der Beschleunigungsraum einen im wesentlichen kreisringförmigen Querschnitt und ist durch eine Trennwand von dem Feststoff-Zufuhrraum getrennt.

Bei dieser bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Mischvorrichtung können der Beschleunigungsraum und der Feststoff-Zufuhrraum im Inneren eines zylindrischen Gehäuses angeordnet sein, wobei der Beschleunigungsraum den Feststoff-Zufuhrraum umgibt. Diese Anordnung ermöglicht einen kompakten Aufbau der Mischvorrichtung.

An einer dem Beschleunigungsraum zugewandten Fläche der Trennwand und/oder einer dem Beschleunigungsraum zugewandten Fläche einer den Beschleunigungs- raum zumindest teilweise begrenzenden äußeren Wandung können spiralförmig verlaufende und in Strömungsrichtung geneigte Strömungskanäle ausgebildet sein.

Diese Strömungskanäle stabilisieren die Drehbewegung der Flüssigkeit und können entweder durch in der Trennwand und/oder der äußere Wandung ausgebildete Ausnehmungen oder durch an der Trennwand und/oder der äußere Wandung angebrachte Stege gebildet werden.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Mischvorrichtung sind die Trennwand und/oder die den Beschleunigungsraum zumindest teilweise begrenzende äußere Wandung und/oder eine den Mischraum zumindest teilweise begrenzende äußere Wandung drehbar. Die drehbare Anordnung der oben genann- ten Wandungen ermöglicht die Aufrechterhaltung der Drehgeschwindigkeit der Flüssigkeit im Beschleunigungsraum und/oder der Suspension im Mischraum, da ein

Abbremsen der Drehbewegung durch den Oberflächenwiderstand der Wandungen vermieden wird. Derartige drehbare Wandungen sind insbesondere bei der Verarbei- tung hochviskoser oder strukturviskoser Flüssigkeiten vorteilhaft.

Vorzugsweise ist die Trennwand zwischen dem Beschleunigungsraum und dem Feststoff-Zufuhrraum axial verschiebbar. Durch eine axiale Verschiebung der Trenn- wand (sogenannte Auto-Schottverstellung) können die Fließstrecken der Flüssigkeit bzw. der Suspension im Beschleunigungsraum bzw. im Mischraum in Abhängigkeit der Viskosität und des Fließverhaltens der Flüssigkeit bzw. der Suspension variiert werden, um beispielsweise einem Strömungsabriss vorzubeugen. Bei einer Verschie- bung der Trennwand in Richtung des Verdichterraums wird die Fließstrecke der Flüssigkeit im Beschleunigungsraum vergrößert, während die Fließstrecke der Sus- pension im Mischraum verkleinert wird. Bei einer Verschiebung der Trennwand in entgegengesetzter Richtung wird die Fließstrecke der Flüssigkeit im Beschleunigungs- raum verkleinert, während die Fließstrecke der Suspension im Mischraum vergrößert wird.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Mischvorrichtung ist ein Rotor vorhanden, der vorzugsweise einen ersten, einen zweiten und einen dritten Rotorabschnitt aufweist, wobei der erste Rotorabschnitt ein der Feststoff- Zufuhreinrichtung zugewandter, im Feststoff-Zufuhrraum angeordneter Abschnitt des Rotors ist. Ferner kann der erste Rotorabschnitt mit einem Vorbehandlungskopf versehen sein, der die zugeführten Feststoffagglomerate grob zerkleinert und zu einer Drehbewegung beschleunigt. Dieser Vorbehandlungskopf kann in Form einer Zerkleinerungsschnecke ausgebildet sein. Der erste Rotorabschnitt mit der Zerkleine- rungsschnecke kann über Schraub-oder Steckverbindungen mit dem zweiten Rotor- abschnitt verbunden sein, so dass er mit dem gleichen Antrieb wie die übrigen Rotorabschnitte in Rotation versetzt werden kann. Alternativ dazu kann auch ein getrennter Antrieb für den ersten und den zweiten Rotorabschnitt vorgesehen werden. Der Rotor kann mit einer Drehgeschwindigkeit von 1500-2500 UpM und vorzugsweise mit einer Drehgeschwindigkeit von ca. 1500 UpM betrieben werden und sich von einem Einlassbereich der Mischvorrichtung bis in deren Auslassbereich erstrecken.

Vorzugsweise ist/sind die drehbare Trennwand und/oder die den Beschleunigungs- raum zumindest teilweise begrenzende äußere Wandung und/oder die den Misch- raum zumindest teilweise begrenzende äußere Wandung mit dem Rotor verbunden.

Durch eine derartige Anordnung können die Feststoffteilchen im Feststoff- Zufuhrraum und die Flüssigkeit im Beschleunigungsraum und/oder die Suspension im Mischraum in zueinander synchronen Drehbewegungen gehalten werden.

Der zweite Rotorabschnitt kann sich zumindest teilweise in den Feststoff-Zufuhrraum erstrecken und mit Zerstäubungsmessern versehen sein. Mittels der Zerstäubungs- messer werden die eingebrachten Pulverteilchen fein zerstäubt, so dass die einer raschen Benetzung zugängliche freie Pulveroberfläche vergrößert wird. Darüber hinaus werden die Feststoffpartikel durch die Rotation der Zerstäubungsmesser zu einer Drehbewegung beschleunigt.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Mischvorrichtung weist der Verdichterraum einen ringspaltförmigen Querschnitt auf und wird von einem kegelstumpfförmig ausgebildeten Abschnitt einer äußeren Wandung und dem zumindest im Bereich des Verdichterraums kegelstumpfförmig ausgebildeten dritten Rotorabschnitt begrenzt. Durch diese Ausgestaltung des Verdichterraums und des Rotors wird auf einfache Art und Weise die Beschleunigung der durch den Verdich- terraum strömenden Feststoff/Flüssigkeits-Suspension erreicht. Darüber hinaus können über den kegelstumpfförmig ausgebildeten dritten Rotorabschnitt Scherkräfte in die Suspension eingetragen werden, wodurch die Homogenität der Suspension verbessert wird. Der Rotor kann auch mehrere kegelstumpfförmige Abschnitte umfassen, die jeweils unterschiedliche Kegelwinkel aufweisen können. Alternativ dazu kann der Rotor auch eine birnenähnliche Form mit gewölbten Flächen haben.

Wenn sich der Rotor vom Einlassbereich der Mischvorrichtung bis in deren Auslassbe- reich erstreckt, kann ein sich zwischen dem Einlassbereich und dem Auslassbereich der Mischvorrichtung verjüngender Ringspalt zwischen dem Rotor und einem Gehäu- se der Mischvorrichtung gebildet werden, wobei eine innere Gehäusewand und die entsprechende Kegelstumpffläche des Rotors vorzugsweise in einem spitzen Winkel von 3° bis 8° zueinander verlaufen.

Vorzugsweise umfasst die erfindungsgemäße Mischvorrichtung eine erste Erfas- sungseinrichtung zur Erfassung der Strömungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit im Beschleunigungsraum und/oder eine zweite Erfassungseinrichtung zur Erfassung der Strömungsgeschwindigkeit der Suspension im Verdichterraum sowie eine erste Regeleinrichtung zum Regeln der Drehgeschwindigkeit des Rotors in Abhängigkeit der erfassten Strömungsgeschwindigkeit (en). Die Erfassung der Strömungsge- schwindigkeit der Flüssigkeit im Beschleunigungsraum und die entsprechende

Regelung der Rotorgeschwindigkeit ermöglicht es, die Drehbewegung der Feststoff- teilchen im Feststoff-Zufuhrraum auf die Drehbewegung der Flüssigkeit im Beschleu- nigungsraum abzustimmen. Durch die Messung der Strömungsgeschwindigkeit der Suspension im Verdichterraum und die entsprechende Regelung der Rotorgeschwin- digkeit kann die Strömungsgeschwindigkeit der Suspension im Verdichterraum überwacht und geregelt werden, so dass sichergestellt werden kann, dass die Suspension im Verdichterraum auf eine ausreichend hohe Geschwindigkeit beschleu- nigt wird, um eine ordnungsgemäße Funktion der Mischvorrichtung zu gewährleisten.

Die Regeleinrichtung regelt die Drehgeschwindigkeit des Rotors vorzugsweise so, dass sie der Strömungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit im Beschleunigungsraum entspricht. Auf diese Weise können die Feststoffteilchen im Feststoff-Zufuhrraum in eine zur Drehbewegung der Flüssigkeit im Beschleunigungsraum synchrone Drehbe- wegung versetzt werden, so dass im Mischraum eine laminare Strömung entsteht.

Darüber hinaus kann ein"Verspritzen"der Flüssigkeit beim Übergang vom Beschleu- nigungsraum in den Mischraum vermieden werden, so dass die Bildung von Ablage- rungen oder Verkrustungen an den Wandungen der Mischvorrichtung durch schnell trocknende Flüssigkeiten verhindert wird. Das Aufbringen einer Trennbeschichtung, wie z. B. einer Teflonbeschichtung auf die Wandungen ist daher nicht mehr zwingend erforderlich.

An dem dritten Rotorabschnitt sind vorzugsweise stegförmige Fördereinrichtungen angeordnet. Der Einsatz derartiger Fördereinrichtungen ist insbesondere bei der Verarbeitung niedrigviskoser Suspensionen vorteilhaft, da sie zu eine Erhöhung des Anfahrwiderstands und damit zu einer erhöhten Beschleunigung und einer verbesser- ten Homogenität der Suspension im Verdichterraum führen. Vorzugsweise verlaufen die Fördereinrichtungen im Bereich des Verdichterraums in einem Winkel von 15° bis 45° zur Rotorachse. Zur Anpassung des Energieeintrags an die Viskosität der zu verarbeitenden Suspension sowie zur weiteren Verbesserung der Homogenität der Suspension im Verdichterraum können die Fördereinrichtungen jeweils mit Bohrun- gen versehen sein. Die Fördereinrichtungen können sich auch über die gesamte axiale Länge des Rotors erstrecken. Zur Verbesserung des Einzugsverhaltens der Trockenstoffe sind die Förderelemente dann im Bereich des Feststoff-Zufuhrraums vorzugsweise um einen Winkel von 15° bis 45° zur Rotorachse in Drehrichtung geneigt und weisen dort eine größere Höhe auf als im Verdichterraum. Dadurch kann, unabhängig davon, ob sich der zwischen dem Rotor und dem Gehäuse gebilde- te Ringspalt in Richtung des Auslassbereichs der Mischvorrichtung verjüngt, der

Abstand zwischen den Fördereinrichtungen und einer inneren Gehäusewand konstant gehalten werden.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Mischvorrichtung ist der Rotor axial verschiebbar. Durch eine axiale Verschiebung des Rotors können der Querschnitt des Verdichtungsraums und somit die in die Suspension im Verdichter- raum einbrachten Scherkräfte in Abhängigkeit der Viskosität der zu verarbeitenden Suspension variiert werden. Ferner kann durch die axiale Verschiebbarkeit des Rotors einer Beschädigung der Mischvorrichtung durch in den Feststoffen enthaltene Fremdkörper entgegengewirkt werden.

Die erfindungsgemäße Mischvorrichtung kann ferner eine dritte Erfassungseinrich- tung zur Erfassung des im Feststoff-Zufuhrraum vorherrschenden Drucks und eine zweite Regeleinrichtung zum Regeln der Dosiergeschwindigkeit (en) der Feststoff- Zufuhreinrichtung und/oder der Flüssigkeits-Zuführeinrichtung umfassen. Eine derartige Anordnung dient der Überflutungssicherheit der Mischvorrichtung, da sie beispielsweise bei einem Druckanstieg im Feststoff-Zufuhrraum infolge einer Sätti- gung der Flüssigkeit mit dem zugeführten Feststoff eine entsprechende Anpassung der Dosiergeschwindigkeit (en) der Feststoff-Zufuhreinrichtung und/oder der Flüssig- keits-Zuführeinrichtung ermöglicht. Hieraus ergibt sich auch eine Unterbrechung der Feststoffzufuhr als Trockenlaufschutz.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist im Mischraum die Flüssigkeitsoberflächenströmung im wesentlichen gleich der spezifi- schen Teilchenoberfläche der in den Mischraum eingebrachten Feststoffteilchen.

Vorzugsweise beträgt eine vertikale Fließgeschwindigkeit der Suspension im Misch- raum mindestens 1-2 m/s, so dass ein Oberflächenaustausch von mindestens 1-2 m2/s erhalten wird.

Verschiedene Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Mischvorrichtung werden im folgenden anhand der beigefügten schematischen Figuren näher erläutert. Es zeigt : Fig. 1 eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Mischvorrichtung ;

Fig. 2 einen Ausschnitt des in Fig. 1 gezeigten ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Mischvorrichtung ; Fig. 3 einen Ausschnitt eines zweiten Ausführungsbeispiels der erfindungsge- mäßen Mischvorrichtung ; Fig. 4 einen Ausschnitt eines dritten Ausführungsbeispiels der erfindungsge- mäßen Mischvorrichtung ; Fig. 5 einen Ausschitt eines vierten Ausführungsbeispiels der erfindungsge- mäßen Mischvorrichtung ; Fig. 6 einen Ausschitt eines fünften Ausführungsbeispiels der erfindungsge- mäßen Mischvorrichtung ; Fig. 7 eine Querschnittsansicht des Rotors der in der Fig. 6 gezeigten Misch- vorrichtung ; und Fig. 8 eine Draufsicht auf den in der Fig. 7 dargestellten Rotor.

Die Fig. 1 zeigt eine allgemein mit 10 bezeichnete Vorrichtung zum Vermischen eines Feststoffs mit einer Flüssigkeit. Die Vorrichtung umfasst einen Vorlagebehälter 12 mit einer Feststoffschüttung 13, die über eine Impulsförderungseinrichtung 14 in einen Feststoff-Zufuhrraum 16 eingebracht wird.

Die Impulsförderungseinrichtung 14 weist ein erstes Kugelventil 18 auf, das über einen Kettentrieb 20 mit einem zweiten Kugelventil 22 synchronisiert ist und von einem Antriebsmotor 24 angetrieben wird. Zwischen dem ersten und dem zweiten Kugelventil 18,22 befindet sich eine Zwischenkammer 26. Wenn sich das erste Kugelventil 18 in seiner geöffneten Stellung befindet, wird die Zwischenkammer 26 mit der in dem Vorlagebehälter 12 enthaltenen Feststoffschüttung 13 beschickt, während das zweite Kugelventil 22 den Feststoff-Zufuhrraum 16 gegen die Umge- bungsatmosphäre abdichtet. Anschließend wird, wie es in der Zeichnung dargestellt ist, das zweite Kugelventil 22 geöffnet, so dass die in der Zwischenkammer 26 befindliche Feststoffschüttung 13 in den Feststoff-Zufuhrraum 16 entleert wird. Das erste Kugelventil 18 befindet sich dann in seiner Schließstellung.

Zur Regelung der Dosiergeschwindigkeit der Impulsförderungseinrichtung 14 ist eine Druckmesseinrichtung 28 zur Erfassung des Drucks im Feststoff-Zufuhrraum 16 sowie eine Regeleinrichtung 30 vorhanden, die die Leistung des Antriebsmotors 24 in Abhängigkeit des von der Druckmesseinrichtung 28 erfassten Drucks regelt. Bei einer Zunahme des Drucks im Feststoff-Zufuhrraum 16 regelt die Regeleinrichtung 30 die Leistung des Antriebsmotors 24 derart, dass die Dosiergeschwindigkeit der Impuls- förderungseinrichtung 14 verringert wird. Darüber hinaus kann die Regeleinrichtung 30 über eine in der Figur nicht dargestellte Verbindungsleitung mit der Pumpe 38 verbunden werden und die Dosiergeschwindigkeit der in den Beschleunigungsraum 42 zugeführten Flüssigkeit 32 in Abhängigkeit des von der Druckmesseinrichtung 28 erfassten Drucks im Feststoff-Zufuhrraum 16 regeln.

Eine mit der Feststoffschüttung 13 zu vermischende Flüssigkeit 32 befindet sich in einem Behälter 34, in den über eine Dosierleitung 36 eine oder mehrere Flüssigkeits- komponenten eingeleitet werden. Abstromseitig von dem Behälter 34 ist in einer Zufuhrleitung 37 eine Pumpe 38 angeordnet, die die Flüssigkeit 32 von dem Behälter 34 unter Druck zu einer Einlassdüse 40 fördert.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, strömt die Flüssigkeit 32 aus der Einlassdüse 40 in einen Beschleunigungsraum 42. Die Einlassdüse 40 ist tangential zu einer Gehäuse- wandung 44 und damit tangential zur Strömungsrichtung der Flüssigkeit 32 im Beschleunigungsraum 42 angeordnet und in Strömungsrichtung geneigt. Der Be- schleunigungsraum 42 weist einen kreisringförmigen Querschnitt auf und wird von der Gehäusewandung 44 sowie von einer axial verschiebbaren Trennwand 46 begrenzt, die den Beschleunigungsraum 42 von dem Feststoff-Zufuhrraum 16 trennt.

An einer dem Beschleunigungsraum 42 zugewandten Fläche 48 der Trennwand 46 und einer dem Beschleunigungsraum 42 zugewandten Fläche 50 der Gehäusewan- dung 44 sind spiralförmig und in Strömungsrichtung geneigt verlaufende Ausneh- mungen 52 vorhanden, die jeweils Strömungskanäle für die in eine Drehbewegung versetzte Flüssigkeit 32 bilden.

Ein entlang einer Rotorachse A verschiebbarer Rotor 54 weist einen ersten, einen zweiten und einen dritten Rotorabschnitt 56,58, 60 auf, wobei der erste Rotorab- schnitt 56 der Impulsförderungseinrichtung 14 zugewandt und im Feststoff- Zufuhrraum 16 angeordnet ist. Ferner ist der erste Rotorabschnitt 56 mit einem Vorbehandlungskopf 62 versehen. Der zweite Rotorabschnitt 58 ist ebenfalls im Feststoff-Zufuhrraum 16 angeordnet und weist mehrere sich senkrecht zur Rotorach-

se A erstreckende Zerstäubungsmesser 64 auf. An dem kegelstumpfförmig ausgebil- deten dritten Rotorabschnitt 60 sind eine Mehrzahl von Förderstegen 66 befestigt, die zum Teil mit Bohrungen 68 versehen sind. Wie in Fig. 1 dargestellt ist, wird der Rotor 54 von einem Rotorantriebsmotor 70 angetrieben. Die axiale Verschiebung des Rotors 54 wird mittels einer mit einem Kolben 72 verbundenen Hydraulikpumpe 74 realisiert.

Abstromseitig des Beschleunigungsraums 42 befinden sich ein Mischraum 76 sowie ein Verdichterraum 78. Der Verdichterraum 78 hat einen ringspaltförmigen Quer- schnitt und wird von einem kegelstumpfförmig ausgebildeten Abschnitt 80 der Gehäusewandung 44 und dem kegelstumpfförmig ausgebildeten dritten Rotorab- schnitt 60 begrenzt.

Durch das Einleiten der druckbeaufschlagten Flüssigkeit 32 durch die tangential zur Gehäusewandung 44 angeordnete und in Strömungsrichtung geneigte Einlassdüse 40 wird die Flüssigkeit 32 im Beschleunigungsraum 42 in eine Drehbewegung versetzt und auf eine vorbestimmte Geschwindigkeit beschleunigt. Die von der Impulsförderungseinrichtung 14 zugeführten Feststoffe 13 werden im Feststoff- Zufuhrraum 16 von dem Rotor 54 ebenfalls in eine Drehbewegung versetzt, wobei in den Feststoffen 13 vorhandene Pulveragglomerate zuerst von dem Vorbehandlungs- kopf 62 grob zerkleinert und anschließend von den Zerstäubungsmessern 64 fein zerstäubt werden. Mittels einer in der Zeichnung nicht dargestellten Strömungs- geschwindigkeits-Messeinrichtung wird die Geschwindigkeit der Flüssigkeit 32 im Beschleunigungsraum 42 erfasst. Eine ebenfalls nicht dargestellte Regeleinrichtung regelt die Drehgeschwindigkeit des Rotors 54 derart, dass sie der Geschwindigkeit der Flüssigkeit 32 im Beschleunigungsraum 42 entspricht. Dadurch werden die Flüssigkeit 32 im Beschleunigungsraum 42 und die Feststoffe 13 im Feststoff- Zufuhrraum 16 in zueinander synchrone Drehbewegungen versetzt, so dass im Mischraum 76 eine laminare Strömung entsteht.

Aus dem Beschleunigungsraum 42 strömt die Flüssigkeit 32 mit einer gleichbleiben- den Drehgeschwindigkeit in den Mischraum 76, wo sie mit den Feststoffteilchen 13 gemischt wird, wobei die Feststoffpartikel 13 in Form von feinzerstäubten Agglomera- ten, nicht jedoch als Primärteilchen vorliegen. Die Pulverteilchen 13 werden durch die infolge der Drehbewegung entstandenen Zentrifugalkräfte in Richtung der entlang der Gehäusewandung 44 strömenden Flüssigkeitsschicht transportiert. Durch den Oberflächenwiderstand der Gehäusewandung 44 entstehen Tiefenwirbel in der

Flüssigkeitsschicht, durch die auch die direkt entlang der Gehäusewandung 44 strömenden Flüssigkeitsschichten in Richtung der dem Feststoff-Zufuhrraum 16 zugewandten Oberfläche der Flüssigkeitsströmung transportiert werden, wo sie zur Mischung mit den zugeführten Feststoffpartikeln 13 zur Verfügung stehen. Durch eine axiale Verschiebung der Trennwand 46 (sogenannte Auto-Schottverstellung) können die Fließstrecken der Flüssigkeit 32 im Beschleunigungsraum 42 bzw. der Suspension im Mischraum 76 in Abhängigkeit der Viskosität und des Fließverhaltens der Flüssigkeit 32 bzw. der Suspension variiert werden, um beispielsweise einem Strömungsabriss vorzubeugen.

Aus dem Mischraum 76 strömt die Feststoff/Flüssigkeits-Suspension in den Verdich- terraum 78, wo sie mittels des kegelstumpfförmig ausgebildeten dritten Rotorab- schnitts 60 beschleunigt wird. Durch die erhöhte Strömungsgeschwindigkeit der Suspension im Verdichterraum 78 entsteht in einem Eintrittsbereich 82 des Verdich- terraums 78 infolge des durch die Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit vermin- derten statischen Drucks eine Saugwirkung (Strahlpumpeneffekt), so dass die in den Kapillaren der feinen Pulveragglomerate 13 befindliche Luft angesaugt wird. Da die Impulsförderungseinrichtung 14 zudem den Feststoff-Zufuhrraum 16 gegen die Umgebungsatmosphäre abdichtet, entsteht im Feststoff-Zufuhrraum 16 ein Unter- druck, so dass die zugeführten Feststoffteilchen 13 bereits im Feststoff-Zufuhrraum 16 entlüftet werden. Dadurch wird die Benetzung der entlüfteten Pulverteilchen 13 mit der Flüssigkeit 32 im Mischraum 76 gefördert, so dass die Pulverpartikel 13 beim Einritt in den Verdichterraum 78 bereits weitestgehend mit der Flüssigkeit benetzt sind. Mittels einer in der Zeichnung nicht dargestellten Strömungsgeschwindigkeits- Messeinrichtung wird die Geschwindigkeit der Suspension im Verdichterraum 78 erfasst. Eine ebenfalls nicht dargestellte Regeleinrichtung regelt die Drehgeschwin- digkeit des Rotors 54 so, dass sichergestellt wird, dass die Suspension im Verdichter- raum 78 auf eine ausreichende hohe Geschwindigkeit beschleunigt wird, um eine ordnungsgemäße Funktion der Mischvorrichtung 10 zu gewährleisten und um durch Einstellen einer Relativgeschwindigkeit gleich Null ein Spritzen oder Sprühen zu verhindern.

Durch den Unterdruck im Feststoff-Zufuhrraum 16 expandiert die in den Kapillaren der zugeführten Pulveragglomerate 13 befindliche Luft, so dass die Agglomerate 13 zumindest teilweise zerstört werden. Darüber hinaus transportiert die zum Eintritts- bereich 82 des Verdichterraums 78 strömende Luft die Pulverpartikel 13 in den

Mischraum 76, wo sie infolge der Zentrifugalkräfte in die laminare Fließstrecke eintauchen.

Im Verdichterraum 78 liegt aufgrund der erhöhten Strömungsgeschwindigkeit der Suspension ein erhöhter dynamischer Druck vor. Infolge dessen wird die Flüssigkeit im Verdichterraum 78 unter Druck in die entlüfteten Kapillaren der Pulveragglomera- te gepresst. Ferner werden im Verdichterraum 78 über den kegelstumpfförmigen Rotorabschnitt 60 Scherkräfte in die Suspension eingetragen, wodurch die Homoge- nität der Suspension erhöht wird. Durch die axiale Verschiebung des Rotors 54 können der Querschnitt des Verdichtungsraums 78 und somit die in die Suspension im Verdichterraum 78 einbrachten Scherkräfte in Abhängigkeit der Viskosität der zu verarbeitenden Suspension variiert werden.

Wie der Fig. 1 zu entnehmen ist, strömt die Suspension aus dem Verdichterraum 78 in eine erste Auslassleitung 84. Um auch bei geringen Rohleitungswiderständen und niedrig viskosen Suspensionen den für die vollständige Benetzung der Pulverpartikel 13 erforderlichen Druck im Verdichterraum 78 zu erzeugen, ist in der ersten Auslass- leitung 84 ein Druckregler 86 vorhanden. Aus der ersten Auslassleitung 84 kann die Suspension in eine zweite Auslassleitung 88 entleert werden, in der ein weiterer Druckregler 90 zur Aufrechterhaltung eines konstanten Drucks vorhanden ist. Es besteht jedoch auch die Möglichkeit die Suspension in den Behälter 34 zu leiten und von dort im Kreislauf in den Beschleunigungsraum 42 zurückzuführen.

In Fig. 3 ist ein Ausschnitt einer alternativen Ausführungsform der Mischvorrichtung 10 dargestellt, bei der Rotor 54 einen vierten Rotorabschnitt 92 aufweist. Der vierte Rotorabschnitt 92 besteht aus einem sich parallel zur Rotorachse A erstreckenden ersten Teilabschnitt 94 sowie einem sich in einem Winkel von ca. 60° zur Rotorachse A erstreckenden zweiten Teilabschnitt 96. In Abhängigkeit von der Stellung der axial verschiebbaren Trennwand 46 bildet der erste Teilabschnitt 94 eine den Mischraum 76 vollständig und den Beschleunigungsraum 42 zumindest teilweise begrenzende, drehbare äußere Wandung, mittels derer die Drehgeschwindigkeit der Flüssigkeit 32 im Beschleunigungsraum 42 und/oder der Suspension im Mischraum 76 aufrechter- halten werden kann. Um einen ungehinderten Durchtritt der Suspension aus dem Mischraum 76 in den Verdichterraum 78 zu ermöglichen, ist der zweite Teilabschnitt 96 mit einer Suspensionsdurchtrittsöffnung 98 versehen.

Bei dem in Fig. 4 gezeigten weiteren Ausführungsbeispiel der Mischvorrichtung 10 sind die Trennwand 46 sowie eine parallel zur Gehäusewandung 44 angeordnete Wandung 100 mit einem sich senkrecht zur Rotorachse A erstreckenden fünften Rotorabschnitt 102 verbunden. Die Wandung 100 erstreckt sich entlang des Be- schleunigungsraums 42 und sowie entlang eines wesentlichen Abschnitts des Misch- raums 76. Im Gegensatz zu den in den Fig. 1 bis 3 gezeigten Ausführungsbeispielen ist bei der in Fig. 4 dargestellten Mischvorrichtung 10 eine axiale Verschiebung der Trennwand 46 nicht möglich. Für den ungehinderten Durchtritt der Feststoffpartikel 13 ist der fünfte Rotorabschnitt 102 mit einer Feststoffdurchtrittsöffnung 104 verse- hen, während die Wandung 100 eine Flüssigkeitseinlassöffnung 106 für den unge- hinderten Einlass der Flüssigkeit 32 in den Beschleunigungsraum 42 aufweist. Durch die drehbare Anordnung der Wandung 100 und der Trennwand 46 kann die Flüssig- keit 32 im Beschleunigungsraum 42 besonders effektiv beschleunigt und die Drehge- schwindigkeit der Suspension im Mischraum 76 aufrechterhalten werden, so dass die Mischvorrichtung 10 insbesondere für die Verarbeitung hochviskoser oder struktur- viskoser Flüssigkeiten und Suspensionen geeignet ist.

Das in Fig. 5 gezeigte Ausführungsbeispiel der Mischvorrichtung 10 weist einen drehbaren Abschnitt 108 der Gehäusewandung 44 auf, der sich jeweils über Teilbe- reiche des Beschleunigungsraums 42 sowie des Mischraums 46 erstreckt. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel ist eine axiale Verschiebung der Trennwand 46 nicht möglich. Der Antrieb des drehbaren Abschnitt 108 der Gehäusewandung 44 kann mit dem Rotorantrieb 70 gekoppelt sein. Es ist jedoch auch möglich einen von dem Rotorantrieb 70 getrennten Antrieb für den drehbaren Abschnitt 108 der Gehäuse- wandung 44 vorzusehen.

Das in Fig. 6 gezeigte Ausführungsbeispiel der Mischvorrichtung 10 weist einen Feststoff-Zufuhrraum 16 und einen Füllschacht 110 mit einer trichterförmigen Einlassöffnung auf. Der Füllschacht 110 sitzt in einem Deckel 112 eines Gehäuses 114 der Mischvorrichtung 10 und ist mit diesem verschraubt. In einem Boden 116 des Gehäuses 114 ist ein radial angeordneter Materialauslass 118 vorgesehen, über den das im Verdichterraum 78 erzeugte Mischgut ausfließt.

Der Rotor 54 der Mischvorrichtung 10 unterscheidet sich von den in Fig. 1 bis 5 gezeigten Rotoren darin, dass er keinen mit einem Vorbehandlungskopf versehenen ersten Rotorabschnitt und keinen mit Zerstäubungsmessern ausgestatteten zweiten Rotorabschnitt umfasst. Statt dessen ist der Rotor 54 kegelstumpfförmig ausgebildet,

so dass der ringspaltförmige Verdichterraum 78 von einer Innenwand 120 des Deckels 112 und einer kegelstumpfförmigen Oberfläche eines mittleren Teilbereichs 122 des Rotors 54 begrenzt ist. Die Innenwand 120 des Deckels 112 und die kegel- stumpfförmige Oberfläche des Rotors 54 verlaufen in dem Teilbereich 122 unter einem Winkel von 5°, so dass sich der den Verdichterraum 78 bildende Ringspalt vom Eintrittbereich 82 des Verdichterraums in Richtung des Materialauslasses 118 verjüngt. Dabei bleibt der Abstand der Fördereinrichtungen 66, die im Bereich des Verdichterraums 78 als Stege ausgeführt sind, gegenüber der Innenwand 120 des Deckels 112 konstant. In einem Auslassbereich 128 weist der Rotor 54 den größten Durchmesser auf. Die im Auslassbereich 128 des Rotors 54 angeordneten Abschnitte der Fördereinrichtungen 66 erzeugen somit eine im Verhältnis zum Mischraum 76 höhere Zentrifugalströmung und unterstützen eine rückstandsfreie Austragung.

Mit seinem oberen Teilbereich 124 ragt der Rotor 54 in den Feststoff-Zufuhrraum 16 bis in das untere Ende des Füllschachts 110. Hier erstrecken sich die Förderstege 66 bis dicht an eine Wandung 136 des Füllschachts 110. Wenn der über eine Welle 126 mit einem Antrieb verbundene Rotor 54 rotiert, verhindern die in Richtung der Rotorachse A zum Materialauslass 118 fördernden Förderstege 66 das Eindringen von Flüssigkeit in den Innenraum des Füllschachts 110. Zur Verbesserung der Einzugs- wirkung sind die Förderstege 66 an dem dem Feststoff-Zufuhrraum 16 zugewandten Ende des Rotors 54 um etwa 45° in Drehrichtung geneigt.

Ähnlich wie bei den in den Fig. 1 bis 5 gezeigten Ausführungsformen erfolgt die Flüssigkeitszufuhr durch Einlassdüsen 40, die in einem Aufsatz 134 des Deckels 112 angebracht sind. Die Einlassdüsen 40 liegen einem dem Verdichterraum 78 zuge- wandten Ende der Wandung 136 des Füllschachts 110 gegenüber. Durch die tangentiale und in Strömungsrichtung geneigte Anordnung der Einlassdüsen 40 strömt die Flüssigkeit entlang der Wandung 136 des Füllschachts 110 entlang einer Spirallinie in Richtung des Mischraums 76. Die Flüssigkeitszufuhr kann über eine oder mehrere um den Aufsatz 134 verteilte Einlassdüsen 40 erfolgen, wobei, falls erforderlich, auch verschiedene flüssige Zusätze eingebracht werden können.

Zur Reduzierung der erzeugten Prozesswärme, die sich auf das Mischgut übertragen würde, sind im Deckel 112 und im Boden 116 Kühlkammern 130,132 angeordnet.

Das durch diese Kammern 130,132 strömende Kühlmittel sorgt während des unter erheblichem Druck stattfindenden Dispergiervorgangs im Verdichterraum 78 und dem Auslassbereich 128 für eine Abkühlung des Mischguts.

Die in den Fig. 7 und 8 gezeigte Darstellung des in der Mischvorrichtung gemäß der Fig. 6 eingesetzten Rotors 54 verdeutlicht die Anordnung der stegförmigen För- dereinrichtungen 66. Bei der hier gezeigten Ausführungsform des Rotors 54 sind im Abstand von 45° acht Förderstege 66 über die Oberfläche des Rotors 54 verteilt. Die Neigung der Förderstege 66 gegenüber der Rotorachse A ist in einzelnen Wirkungs- bereichen des Rotors 54 unterschiedlich. Im Bereich des Rotors 54 mit dem kleinsten Querschnitt sind die Förderstege 66 um 45° in Drehrichtung geneigt und besitzen ihre größte Höhe. Im Mischraum 76, in dem die Flüssigkeit mit dem Trockengut vermischt wird, erstrecken sich die Förderstege 66 entlang der Rotorachse A. Im Verdichterraum 78 selbst sind die Förderstege 66 um 30° zur Rotorachse geneigt. Im Auslassbereich 128 des Rotors 54 verlaufen die Förderstege 66 achsparallel zur Rotorachse A entlang des gesamten äußeren halbkreisförmigen Querschnitts des Rotors 54.