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Misch-und Zerkleinerungsapparatur
Die Erfindung betrifft eine Misch- und Zerkleinerungsapparatur, die nach dem Prinzip der Zwangsmischer arbeitet und in die mindestens ein schnellrotierender "Zerhacker" eingebaut ist.
In der Mischtechnik werden Mischapparaturen verschiedener Art verwendet. Die meisten Mischapparaturen arbeiten nach dem Prinzip der Zwangsmischer. Die Mischwerkzeuge der Zwangsmischer bestehen aus gerade oder schräg gestellten Paddeln, SchneckenrUhrwerken oder einseitig bzw. doppelseitig arbeitenden, pflugscharähnlichen Mischelementen. Die Mischwerkzeuge werden je nach dem vorliegenden Mischproblem und der Art der eingebauten Mischelemente entweder langsam, z. B. mit l, 5 bis 2, 5m/sec oder schnell, z. B. mit6bisl2m/sec, bei 100 cm Trommeldurchmesser angetrieben. Die Drehzahl wird bei diesen Mischern so niedrig gehalten, dass die Bildung eines Mischgutringes am Trommelmantel unterbleibt.
Bei langsam laufenden Zwangsmischer erfolgt der Mischvorgang im allgemeinen durch das Verschieben des Mischgutes in der Mischgutmasse, während bei den schnellaufenden Mischmaschinen vielfach der Nutzinhalt der Mischtrommel nur zu etwa 60-70 % ausgenutzt wird und Teile des Mischgutes fortlaufend aus den unten liegenden Mischgutmassen herausgehoben und in den oberhalb der Wellebefindlichen Leerraum der Mischtrommel geschleudert werden. Vielfach werden in der Mischtechnik auch Mischer verwendet, die aus einem nach unten konischen Trichter bestehen, in dem sich eine senkrecht stehende oder auch an der Wand des Konus vorbeistreichende Schnecke befindet, die das Material hochhebt und dann wieder fallen lässt.
Ein anderer Typ von Mischmaschinen, der besonders bei Haushalt- und Küchengeräten zur praktischen Verwendung gekommen ist, verwendet konische Trichter, an deren tiefster Stelle ein schnellrotierendes Messerkreuz eingebaut ist, durch das Teile des Mischgutes fortlaufend erfasst, zerschlagen bzw. zerhackt und dann auf Grund der Messerstellung seitlich nach oben gedrückt werden. Hiebei werden auch Saug-und/oder Druckteller als Beförderungshilfsmittel verwendet. In der Mitte des Trichters fällt das Mischgut immer wieder auf das rotierende Messerkreuz herab, so dass das Mischgut in dem Trichter durch das Messerkreuz nicht nur zerschlagen bzw. zerhackt, sondern auch in ständiger Bewegung gehalten wird.
Apparaturen dieser Art sind bei rieselfähigen Produkten jedoch nur bis zu Grössen von etwa 200-2501 brauchbar, da die Zirkulation des Materials bei darüber hinausgehenden Grössen nicht mehr genügend gleichmässig erfolgt oder das Material bei schlecht rieselfähigem Mischgut durch Brückenbildung gar nicht mehr zurückfliesst und dementsprechend nicht mehr von dem schnellrotierenden Messerkreuz verarbeitet wird.
Es sind weiterhin Maschinen bekannt, in denen um eine als Mischwerkzeug dienende Scheibenfräse exzentrisch laufende Speisewalzen rotieren. Diese Walzen üben jedoch, besonders bei Stillstand des Zerhackers, keinen praktisch wirkungsvollen Mischeffekt auf das Mischgut aus. In andern Maschinen wird das zu behandelnde Gut einem Zerhacker von schneckenförmigen Vorrichtungen in der Art eines Fleischwolfes zugeführt. Eine Rückführung des zerkleinerten Gutes findet jedoch nicht statt, so dass ein wiederholtes Mischen und Zerkleinern in derartigen Apparaturen nicht möglich ist.
Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass man neuartige und überraschende Mischeffekte erzielen kann, wenn man das Prinzip des Zwangsmischers mit dem der schnell umlaufenden Messer, die im Rahmen der vorliegenden Erfindung als"Zerhacker"bezeichnet werden, kombiniert und die Mischapparatur dabei so aufbaut, dass ein technisches Zusammenarbeiten zwischen den Mischwerkzeu-
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gen des Zwangsmischer und dem bzw. den in der Mischapparatur angebrachten Zerhackern stattfindet.
Hiezu ist besonders erforderlich, dass die Mischwerkzeuge des Zwangsmischertyps so angeordnet und geformt sind, dass sie das Mischgut immer wieder zu dem bzw. den in der Apparatur angebrachten Zerhackern zurückführen.
Die Zerhacker müssen anderseits so angeordnet sein, dass sie die Mischwerkzeuge nicht berühren, die Arbeit der Mischwerkzeuge nicht stören und das von ihnen zerhackte Material fortlaufend wieder den Mischwerkzeugen zuwerfen bzw. zuschieben.
Eine gemäss der Erfindung ausgebildete Misch- und Zerkleinerungsapparatur der eingangs angegebenen Art, die mit einem horizontalen Mischbehälter ausgestattet ist, ist deshalb gekennzeichnet durch den Einbau von mindestens einem maschinell angetriebenen, an der Mischbehälterwand angeordneten Zerhacker zwischen den Mischwerkzeugen, wobei letztere eine solche Form haben, dass sie das Mischgut während des Mischvorganges fortlaufend zu den Zerhackern fördern und wobei die Zerhacker das Mischgut zerkleinern und fortlaufend in den Arbeitsbereich der Mischwerkzeuge zurückbefördern.
Die Mischbehälter für die Apparaturen gemäss der Erfindung können z. B. die Form von muldenförmigen oder zylindrischen Mischbehältern oder auch die Form eines vertikal angeordneten Konus haben.
Im allgemeinen ist es mit Rücksicht auf die Arbeit der Mischwerkzeuge zweckmässig, horizontal gela gerte zylindrische oder muldenförmige Behälter zu verwenden. Zum Antrieb der Mischwerkzeuge wird eine durch den Mischraum laufende, motorisch angetriebene Welle verwendet. Zweckmässig verläuft die Welle parallel zum Trommelmantel durch die Mitte des zylindrischen Mischraumes bzw. der unteren Muldenform. Man kann eine oder mehrere Wellen anbringen. Die Mischwerkzeuge werden in an sich bekannter Weise mittels Tragarmen auf der Welle, u. zw. vorzugsweise senkrecht zur Welle, angeordnet und wendelförmig auf der Welle verteilt. Der Teil des Mischraumes, der für die ungestörte Arbeit der Zerhacker benötigt wird, muss von den Mischwerkzeugen frei bleiben.
Als Mischelement sind alle Elemente zu gebrauchen, die befähigt sind, das Mischgut zu vermischen und wechselweise den eingebauten Zerhackern zuzuführen. Wenn man langsam laufende Mischwerkzeuge verwendet, erreicht man z. B. eine gute Wirkung mit Paddeln, die schräg gestellt sind und dadurch das Mischgut in Richtung auf die Zerhacker verschieben. Man kann aber auch schneckenförmige Mischwerkzeuge verwenden. Bei schnelllaufenden Mischwerkzeugen empfiehlt sich die pflugscharähnliche Form, die als einseitig oder doppelseitig arbeitendes Element ausgeführt werden kann. An den Kopfenden der Mischtrommel ist es jedoch vorteilhaft, einseitig wirkende Pflugscharen mit Wurfrichtung zum Trommelinnern anzubringen.
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Kraftaufwand durch das Mischgut hindurch und verbrauchen dementsprechend, trotz ihrer hohen Umlaufgeschwindigkeit, eine sehr geringe Energiemenge. Der Betrieb dieser Maschinen ist im Verhältnis zur erreichten Mischwirkung sehr wirtschaftlich.
Die Zerhacker werden vorteilhaft unterhalb der Mischerwelle in den Mischbehälter eingebaut, weil unter diesen Umständen die kontinuierliche Zuführung des Mischgutes zum Zerhacker am leichtesten durchgeführt werden kann. Der Mischbehälter wird dabei im allgemeinen feststehend angeordnet. Die Zerhacker bestehen zweckmässig aus je zwei messerartig ausgebildeten, sich kreuzenden Propellern. Die Umdrehungszahl beträgt, wie bei den bekannten Vorrichtungen dieser Art, bei einem Durchmesser von z. B. 200 mm etwa 3000 Umdr/min. Der Antrieb der Zerhacker erfolgt durch einen oder mehrere Motoren, die an der Aussenwand des Mischbehälters angebracht werden können.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung wird der Wellenstummel des Motors mittels einer entsprechenden Dichtung durch die Trommelwand geführt, um darauf in einem Abstand von 10 bis 100 mm von der Innenseite der Trommelwand entfernt den Zerhacker anzubringen. Es ist auch möglich, den Zerhacker auf einer besonderen Welle anzubringen, die über eine an der Aussenseite der Trommel auf der Welle angebrachte Keilriemenscheibe mittels eines Keilriemens von einem Motor angetrieben wird. Erfindungsgemässe Mischer können in be-
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Mit der vorstehend beschriebenen Apparatur lassen sich Mischprobleme lösen, die man bisher weder in den Zwangsmischern noch in den mit schnellrotierenden Messerkreuzen arbeitenden Maschinen lösen konnte. In vielen Industriezweigen ist es notwendig, grössere Mengen einer Mischung mit grösstmöglicher Einheitlichkeit in bezug auf Korngrösse und Mischungsgrad herzustellen. Dies ist jedoch nicht möglich, wenn die Gesamtmenge in mehreren Chargen hergestellt wird. Die Einzelchargen zeigen in der Einheitlichkeit immer gewisse Unterschiede, weil die Gemischkomponenten unterschiedlich in bezug z. B. auf
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Korngrösse und Reinheitsgrad sein können und der Mischvorgang auch nicht genau reproduzierbar ist.
Be- sonders inder Farbenindustrie werdenderart hohe Anforderungen an die Einheitlichkeit von Farben, die aus
Mischungen einzelner Farbstoffkomponenten untereinander oder mit Verschnittstoffen bestehen, zur Er - haltung eines strichreinen Produktes gestellt.
Aufgabenstellungen dieser Art lassen sich mit der Apparatur gemäss der Erfindung in überraschend kurzen Mischzeiten und in wirtschaftlich befriedigender Weise lösen. Während man für viele dieser Auf- gabenstellungen bisher Kugelmühlen und Mischzeiten bis zu z. B. 6 Stunden verwendete, erreicht man in der Apparatur gemäss der Erfindung gleiche Effekte in einer Mischzeit von z. B. etwa 1/2 Stunde.
Weiterhin eignen sich die Maschinen gemäss der vorliegenden Erfindung sehr gut dazu, faserige Bestandteile wie Asbest, Papiermehl, Linters usw. mit pulverförmigen Stoffen zu vermischen. Bisher wur- den bei Aufgabestellungen dieser Art vielfach besondere Zerfaserungsapparaturen vorgeschaltet und die
Vermischung mit dem pulverförmigen Stoff wurde anschliessend in einem Zwangsmischer durchgeführt.
Dabei lässt sich jedoch kein homogenes Produkt erhalten, weil sich in dem Mischer Flocken und Knöt- chen bilden, die durch die Mischwerkzeuge des Zwangsmischer nicht wieder zerstört werden. Durch die Einfügung von Zerhackern in den Zwangsmischer gemäss der Erfindung wird jedoch ein homogenes Pro- dukt erhalten, da die sich bildenden Flocken und Knötchen schnell durch den Zerhacker zerstört werden.
Darüber hinaus ist es nicht notwendig, einen Zerfaserer vorzuschalten. Dadurch ergibt sich der besonde- re Vorteil, in nur einem Arbeitsgang aus Fasern und pulverisierten Stoffen ein homogenes Mischprodukt herstellen zu können.
Ein besonderes Mischproblem, nämlich die Beimischung von geringen Mengen einer Flüssigkeit zu einem rieselfähigen Produkt unter Erhaltung der Rieselfähigkeit oder unter Granulatbildung, wird mit einer speziellen Ausführungsform des Apparates gemäss der Erfindung in überraschend einfacher Weise gelöst. Bei dieser Aufgabenstellung kann man die hochtourig laufenden Zerhacker so gestalten, dass sie nicht nur das zugeführte Mischgut zerschlagen, sondern gleichzeitig auch als Zerstäuber für die in die
Apparatur eingeführte Flüssigkeit dienen. Während die Zerhacker, wie vorerwähnt, im allgemeinen aus zwei messerartig ausgebildeten, sich kreuzenden Propellern bestehen, werden sie bei Zugabe von Flüs- sigkeiten zweckmässig aus einer schnell, z. B. mit zirka 3000 und mehr Umdr/min rotierenden Scheibe von z.
B. 150 mm Durchmesser gebildet, an deren Peripherie im Winkelabstand von z. B. 10 bis 900 schräg gestellte, zum Zerhacken des Mischgutes geeignete Messer angebracht sind. Der Abstand der
Messer richtet sich nach der Art des Mischgutes und der Viskosität der eingeführten Flüssigkeit. Wenn die
Flüssigkeit nahe dem Mittelpunkt der Scheibe auf diese gegeben wird, wird sie infolge der hohen Zen- trifugalkraft, die durch die hohe Umdrehungszahl der Scheibe erzeugt wird, nach allen Richtungen sehr fein zerstäubt. Sie schlägt sich also in sehr feinverteilter Form auf die durch die schräg gestellten Messer pulverisierten oder zerfaserten festen Mischkomponenten nieder. Falls sich dabei kleine Agglomerationen bilden, werden diese sofort durch die an der Peripherie der Scheibe angebrachten Messer zerstört.
Man kann die Flüssigkeit durch eine Leitung zuführen, wobei die Leitung nahe dem Mittelpunkt der Scheibe auf diese auftropfen muss, um eine gleichmässige Zerstäubung zu erreichen. Nach einer andern Ausfüh- rungsform bringt man die Zerhackerscheibe auf einer Hohlwelle an, durch deren Bohrung man die Flüs- sigkeit in die Mitte der Scheibe führen kann. Man kann die Scheibe einige Millimeter vor dem Ende der
Welle montieren, das Ende der Welle verschliessen und die Flüssigkeit durch kleine Bohrlöcher seitlich aus der Welle auf die Scheibe austreten lassen. Diese Ausführungsform der Flüssigkeitszuführung kann auch bei einem aus überkreuzten Messern bestehenden Zerhacker angewendet werden.
Die Apparatur gemäss der Erfindung ist in der Zeichnung in zwei Ausführungsarten, einmal mit Zer- hacker mit Flüssigkeitszugabemöglichkeit und einmal mit Zerhacker ohne Flüssigkeitszugabemöglich- keit, dargestellt.
Die Fig. l und 2 mit dem dazugehörigen Schnitt A-B zeigen, wie man einen Zerhacker, der zwecks
Flüssigkeitszugabe als Schleuderscheibe ausgebildet ist, gemäss der Erfindung anordnen kann. Die Fig. 3 und 4 mit dem zugehörigen Schnitt C-D zeigen die Anordnung eines normalen Zerhackers in einem
Zwangsmischer.
In den Figuren ist der Mischbehälter mit 1 bezeichnet. Oben in der Mischtrommel befindet sich die Einfüllöffnung, die mit einem Deckel 2 verschlossen wird, der zur Vermeidung von Totraumbildung der
Trommelrundung angepasst ist. An der tiefsten Stelle der Mischtrommel ist in der Mitte die Entleerungs- öffnung angebracht, die mit einer der Trommelrundung angepassten Verschlusskappe 3 verschlossen wird.
Zu Montage- und Reinigungszwecken ist seitlich an der Mischtrommel eine Reinigungsklappe 4 eingebaut. In der Mitte der Mischtrommel, parallel zum Trommelmantel, befindet sich eine Welle 5, auf der am Umfang und auch in der Längsrichtung verteilt die Tragarme 6 für die Mischelemente 7, die alle
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bis dicht an den Trommelmantel reichen, angeordnet sind. Als Mischelemente sind verschiedenartige
Elemente zu gebrauchen. In der Zeichnung sind die dargestellten Mischelemente 7 pflugscharähnlich ausgebildet. Mit 8 sind die Flanschmotore für die Zerhacker 11 bzw. 12 und 13 bezeichnet.
Die Wellen- stummel 9 dieser Motore werden mit entsprechender Dichtung durch den Trommelmantel hindurchgeführt, um mit gewissem Abstand vom Trommelmantel am Ende der Wellenstummel, wie in den Fig. 3 und 4 mit dem dazugehörigen Schnitt C-D dargestellt, die Zerhacker anzuordnen.
Mit 10 ist in Fig. l eine Keilriemenscheibe bezeichnet, die ausserhalb der Trommel auf der Zerhackerwelle sitzt und über die der Zerhacker mittels eines Keilriemens von einem Motor angetrieben werden kann. Das ist insbesondere dann zweckmässig, wenn die Zerhackerwelle ausgebohrt ist und die
Flüssigkeit 16 in Pfeilrichtung durch diese Welle zum Zerhacker geführt werden soll. Für die Flüssigkeitszugabe wird der Zerhacker, im Gegensatz zum einfachen Messerkreuzzerhacker 11 in Fig. 4, zweckmässig besonders ausgebildet sein, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist. Die Flüssigkeit strömt dann durch entsprechende Bohrlöcher auf den mittleren Teil 12 des Zerhackers, der als Schleuderscheibe ausgebildet ist. An der Peripherie der Schleuderscheibe sind die Zerhackermesser 13 angeordnet.
Wenn dieser Zerhacker hochtourig, etwa mit 3000 Umdr/min und noch mehr, angetrieben wird, dann strömt die Flüssigkeit, bedingt durch die Fliehkraft, vom mittleren Teil 12 des Zerhackers auf die an der Peripherie der Schleuderscheibe angeordneten Zerhackermesser 13 und vermischt sichdabeifeinst verteilt mit dem Trockenmischgut. Soweit sich hiebei kleine Agglomerationen bilden, werden diese von den Zerhackermessern 13 wieder zerschlagen. Man kann die Flüssigkeit auch im freien Fall aus einem ausserhalb der Mischtrommel angeordneten Gefäss 14 durch eine Rohrleitung 15 zur Schleuderscheibe 12 des Zerhackers bringen, wie dies in Fig. l und dem zugehörigen Schnitt A-B dargestellt ist.
Bei dieser Anordnung muss die Flüssigkeit aber, wie bereits erwähnt wurde, in die. Nähe des Mittelpunktes der Schleuderscheibe gebracht werden, weil sie andernfalls, bedingt durch die Schleuderwirkung, nicht angenommen werden würde.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Misch-und Zerkleinerungsapparatur zum Mischen, Zerkleinern und gegebenenfalls Anfeuchten von pulverförmigen, feinkörnigen oder faserigen Mischgütern mit einem horizontalen Mischbehälter, mindestens einer durch den Mischbehälter verlaufenden, maschinell angetriebenen Welle, auf der Welle angeordneten Tragarmen und auf den Tragarmen angeordneten Mischwerkzeugen, gekennzeichnet durch den Einbau von mindestens einem maschinell angetriebenen, an der Mischbehälterwand angeordneten Zerhacker (11 ; 12,13) zwischen den Mischwerkzeugen (7), wobei letztere eine solche Form haben, dass sie das Mischgut während des Mischvorganges fortlaufend zu den Zerhackern fördern und wobei die Zerhacker das Mischgut zerkleinern und fortlaufend in den Arbeitsbereich der Mischwerkzeuge zurückbefördern.