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Maschine zum Trockenmischen und Zerkleinern pulverförmiger und/oder körniger Stoffe
Die Erfindung bezieht sich auf eine Maschine zum Trockenmischen und Zerkleinern pulverförmiger und/oder körniger Stoffe, bestehend aus einem mit einem Deckel abschliessbaren Mischbehälter, in wel- chem in Bodennähe ein Rotor angeordnet ist, der vorzugsweise im Zusammenarbeiten mit am Behälterbo- den feststehend angeordneten Gegenwerkzeug eine Zerkleinerungswirkung hervorruft.
Bei Misch- und Zerkleinerungsvorrichtungen wie Mixern, olloidmühlen, Wirbelmühlen, Schleuder- mühlen od. dgl. sind bereits die verschiedensten Rotorformen bekannt geworden. Bekannt ist es ferner, Teile des Rotors mit Gegenwerkzeugen zusammenwirken zu lassen, wozu beispielsweise am Rotor Stiftkränze angebracht werden, und das Gegenwerkzeug ebenfalls als Stiftkranz ausgeführt wird. Auf diese Weise kann man gleichzeitig sowohl Mischen als auch Zerkleinern.
In manchen Fällen werden aber gerade bei pulverförmigen und/oder körnigen Stoffen besonders gute Durchmischungen gefordert, die mit Hilfe der bekannten Vorrichtungen, welche ein rotierendes Mischwerkzeug aufweisen, nicht erzielbar sind.
Die Erfindung macht sich nun die Erkenntnis zu Nutze, dass pulverförmige oder körnige Stoffe, wenn sie in einem flüssigkeitsähnlichen Zustand versetzt sind, eine besonders gute Durchmischung erfahren können.
Dies geschieht durch gleichmässige Vermischung der Stoffe mit Luft oder andern Gasen, d. h. durch Belüftung. In diesem belüfteten Zustand verhalten sich pulverförmige Stoffe ähnlich strömungswillig wie Flüssigkeiten.
Es sind verschiedene Verfahren und Vorrichtungen bekannt, bei denen pulverförmige Stoffe durch Belüftung in einen fliessfähigen Zustand versetzt werden. So lässt man z. B. beim Wirbelsintern, bei Förderanlagen oder zur Bunkerentleerung Luft von aussen in die pulverförmigen Stoffe einströmen. Bekannt sind auch langsam laufende Rührvorrichtungen, die die durch Fremdbelüftung fliessfähig gewordenen trockenen Stoffe vermischen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, dieses Verfahren auch bei Mischvorrichtungen mit rotierenden'Mischorganen anwendbar zu machen, da derartigen Vorrichtungen aus konstruktiven und betriebli- chen Gründen der Vorzug zu geben ist.
Die Erfindung löst diese Aufgabe durch mindestens einen am Rotor angeordneten, nach aussen bis nahe an die Behälterwand sich erstreckenden Belüftungsstab oder-flügel zur weitgehend homogenen Verwirbelung der Luft (oder Gas) mit dem Trockenmischgut.
Die Belüftungsstäbe haben die Fähigkeit, die zur Fliessbarmachung des Mischgutes erforderliche Luft aus dem über dem Mischgut vorhandenen Luftpolster herauszusaugen, sie im Mischgut feinst zu verteilen und ausserdem das Mischgut kräftig einem Zwangsumlauf zu unterwerfen.
Indem die Mischwerkzeuge mit feststehenden Gegenwerkzeugen zusammen arbeiten, wird der Belüftungsgrad noch gesteigert, die Vermischung beschleunigt und eine zusätzliche Zerkleinerung ermöglicht.
Es hat sich ergeben, dass es zweckmässig ist, die rotierenden Mischwerkzeuge hochtourig umlaufen zu lassen (Umfangsgeschwindigkeiten bis 60 m/s).
Um den Leistungsbedarf der Maschine in möglichst niedrigen Grenzen zu halten, empfiehlt es sich,
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die Belüftungsstäbe derart auszubilden, dass sie bei der Rotation in dem belüfteten Trockenstoff möglichst wenig Widerstand finden. Es hat sich als zweckmässig erwiesen, den im Querschnitt rechteckigen Stäben an ihrer Vorderkante eine Schneide zu geben. Abweichend von dieser Form sind zum Belüften und Umwälzen auch beliebig anders gestaltete, am Umfang des rotierenden Werkzeuges angebrachte Stäbe, Blätter od. dgl. geeignet.
Das rotierende Werkzeug kann verschiedene Formen aufweisen, so kann es z. B. als Stiftkranz oder Stiftring, oder auch als Fräser oder Schaufelrad, bestehend aus Nabe mit radial gestellten oder vom Radius abweichenden Blättern oder Schaufeln, ausgebildet sein.
Das feststehende Gegenwerkzeug kann sinngemäss als ein zumjBIierends-Werkzeug konzentrisch an- geordneter, feststehender Stiftkranz ausgeführt werden. Statt runder Stifte können radial oder von der Radialen abweichend gestellte senkrechte Blätter in Form eines sogenannten Statoringes gewählt werden.
Unter der Vielzahl der in Frage kommenden Formen für das rotierende und das feststehende Werk-
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h.ist.
Falls bei demMisch-und Zerkleinerungsverfahren Erwärmung des Mischgutes erwünscht ist, kann dies entweder erreicht werden, indem man die vom rotierenden Werkzeug erzeugte Reibungswärme ausnutzt oder indem man den Mischbehälter von aussen beheizt. Für die Beheizung des Mischgutes kommen alle heute üblichen und bekannten Heizverfahren in Frage. Falls nur die Reibungswärme ausgenutzt wird, ge-
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einrichtung versehen werden.
Der in Fig. 1 durch Pfeile dargestellten Umwälzbewegung des Mischgutes überlagert sich eine Kreiselbewegung in Drehrichtung der rotierenden Werkzeuge (Fig. 2). Um diese Kreiselbewegung zu bremsen und um das Umbrechen des Mischgutes an seiner höchsten Stelle im Mischbehälter zu unterstützen, ist es unter Umständen zweckmässig, ein Leit- oder Wendelblech einzubauen, das an dem klappbaren Deckel oder am Mischbehälterzylinder befestigt werden kann..
Falls eine oder mehrere Maschinen derart in eine Anlage eingebaut werden, dass die Maschine aus Vorratsbunkern beschickt und die fertige Mischung in Entleerungsbunker abgegeben wird, kann es notwen dig sein, sämtliche bewegte Teile wie Antriebsmotor, Entleerungsklappe der Entleerungsöffnung u. dgl. automatisch und periodisch zu schalten bzw. zu betätigen. Dies kann z. B. mit Hilfe von Zeitschaltuhren bzw. Magnetventilen über eine Pneumatik oder Hydraulik oder auch mittels Servomotoren geschehen.
Im Bereich der Kunststoffverarbeitung ist es bekannt, Metallteile in der Weise mit Kunststoff zu überziehen, dass sie in erhitztem Zustand in eine Kunststoffpulver-Wirbelschicht getaucht werden, wobei Pulverteilchen auf den Metalloberflächen haften bleiben. Dieses Verfahren hat sich unter der Bezeich- nung"Wirbelsintern"eingeführt. Die hiefür erforderliche Wirbelschicht wird durch Einblasen von Luft oder eines andern Gases in das Kunststoffpulver, z. B. über einem siebähnlichen Behälterboden, erzeugt.
Wegen der nach der vorliegenden Erfindung im Mischbehälter der Maschine erfolgenden Belüftung des Kunststoffpulvers kann die Maschine ebenfalls für das"Wirbelsintern"eingesetzt werden. Die Verbesserung gegenüber den bekannten Verfahren besteht dabei darin, dass mit einem Gerät unmittelbar hintereinander das Mischen als vorbereitender Arbeitsgang und anschliessend das"Wirbelsintern"durchgeführt werden können. Ferner werden bei den bisher bekanntenVerfahren zum"Wirbelsintern"unter Verwendung eines von aussen eingeblasenen Gases die feinstkörnigen Anteile des Kunststoffpulvers nach oben aus der Wirbelschicht herausgeblasen. Dieser Sichtungs- und damit Entmischungseffekt tritt bei der Maschine nicht auf, da : während des Vorganges das Mischwerkzeug in Tätigkeit bleibt.
Die Abbildungen zeigen das Verfahren und die Maschine in einem Ausführungsbeispiel.
Die Big. 1 stellt die gesamte'Maschine schematisch im Längsschnitt dar. Fig. 2 zeigt einen Schnitt gemäss Linie I - I der Fig. l durch den Mischbehälter und eine Aufsicht auf die rotierenden und feststehenden Werkzeuge.
Der Mischbehälter, der aus einem senkrecht'stehenden Zylinder 1 und dem Boden 2 besteht, ist mit einem Deckel 3 verschlossen, der in Fig. 1 aufgeklappt werden kann. Statt eines Klappdeckels 3 kann auch ein Deckel verwendet werden, der um einen senkrechten Bolzen ausschwenkt. Der Deckel 3 ist mit einem oder mehrerenSchnellverschlüssen4 auf dem Behälter befestigt. In Bodennähe des Behälters befindet
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sich ein Entleerungsstutzen 5 mit Flanschmundstück und darin eine um den Bolzen 6 schwenkbare Entleerungsklappe 7. Der Behälter ruht auf einem Ständer 8, der den Elektromotor 9 aufnimmt.
Auf dem Wellenstumpf 10 des Elektromotors 9 ist das rotierende Werkzeug 11 befestigt. Statt des zentrisch zum Mischbehälter angeordneten Elektromotors (Direktantrieb) kann der Motor auch seitlich ein-oder angebaut werden, wobei die rotierenden Werkzeuge durch Zahnräder, Riemen, Ketten od. dgl. angetrieben werden.
Die rotierenden und feststehenden Werkzeuge sind in Fig. 1 und Fig. 2 als Stiftkränze 12 bzw. 13 dargestellt. Der rotierende Stiftkranz ist mit den Speichen 14 mit seiner Nabe 15 verbunden und trägt an seinem Umfang zwei Belüftungsstäbe 16 und zwei Räumer 17, deren Aufgabe es ist, die Entleerung zu beschleunigen. Ausser den am rotierenden Werkzeug befestigten Räumern 17, den sogenannten Aussenräu - mern, sind unter der Nabe des rotierenden Werkzeuges 3 stabähnliche Innenräumer 18 vorgesehen.
Statt der in Fig. 1 und Fig. 2 beschriebenen rotierenden und feststehenden Werkzeuge, Belüftungsstäbe und Räumer kann das Mischen, Zerkleinern, Belüften und Entleeren auch durch anders geformte Werkzeuge bewirkt werden, wie z. B. durch radiale, schräge oder gekrümmte Stäbe beliebigen Querschnitten die direkt an der Nabe 15 befestigt sind und die zusätzlich Vorsprünge, Rillen, Messerstutzen od. dgl. tragen, durch die die Zerkleinerung des Mischgutes verbessert wird.
In Nähe der zylindrischen Innenwand 1 des Mischbehälters ist ein Leit-oder Wendeblech 19 vorgesehen, das bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel am Deckel 3 verstellbar befestigt ist.
In Fig. 1 ist durch Strömungspfeile die Umwälzbewegung des Mischgutes gekennzeichnet. Das Mischgut und die zum Belüften erforderliche Luft werden durch die rotierenden Werkzeuge wie eine Flüssigkeit in Form einer Trombe eingesaugt. Die überlagerte Kreiselbewegung des Mischgutes, die von dem Leitblech beeinflusst werden kann, ist durch den Drehrichtungspfeil in Fig. 2 dargestellt.
PATENTANSPRÜCHE :
L Maschine zum Trockenmischen und Zerkleinern pulverförmiger und/oder körniger Stoffe, bestehend aus einem mit einem Deckel abschliessbaren Mischbehälter, in welchem in Bodennähe ein Rotor angeordnet ist, der vorzugsweise im Zusammenarbeiten mit am Behälterboden feststehend angeordneten Gegenwerkzeugen eine Zerkleinerungswirkung hervorruft, gekennzeichnet durch mindestens einen am Rotor angeordneten, nach aussen bis nahe an die Behälterwand sich erstreckenden Belüftungsstab oder-flügel zur weitgehend homogenen Verwirbelung der Luft (Gas) mit dem Trockenmischgut.