Verfahren und Vorrichtung zum Bearbeiten von Material in wenigstens zwei konischen Gefässen
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Bearbeiten pulverförmigen, kornförmigen oder plastischen Materials in wenigstens zwei sich nach der untern Seite verengenden konischen Gefässen, welche je mit wenigstens einem sich drehenden Rühr- organ versehen sind, das sich ausserdem entlang der Wand fortbewegt und um die Mittellinie des konischen Gefässes kreist.
Vorrichtungen dieser Art sind schon bekannt. Bei den bekannten Vorrichtungen werden die Grundstoffe in der erwünschten Zusammensetzung abwechselnd in die verschiedenen Gefässe hineingeführt.
Der Zweck der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren, bei dem eine grosse Materialmenge der erwünschten Zusammensetzung als eine einzige Menge in zwei verschiedenen Gefässen zugleich bearbeitet werden kann, ohne dass man zu fürchten braucht, dass die in verschiedenen Gefässen bearbeiteten Mengen schliesslich eine ungleiche Zusammensetzung haben werden. Ein derartiges Verfahren ist wichtig, weil die Herstellung und der Gebrauch eines mit einem Rührorgan versehenen, konischen Gefässes, das eine sehr grosse Materialmenge enthalten kann, Schwierigkeiten hervorruft. Gemäss der Erfindung wird das in den Gefässen befindliche Material gleichzeitig von den verschiedenen Rührorganen bearbeitet, wobei während der Bearbeitung Material aus jedem der Gefässe nach wenigstens einem andern der Gefässe geführt und jedes Gefäss Material von wenigstens einem andern Gefäss erhält.
Es bezieht sich die vorliegende Erfindung auch auf eine Vorrichtung zum Ausführen dieses Verfahrens.
Die vorliegende Erfindung wird mittels der Zeichnung an Hand einiger vorteilhafter Ausführungsbei spiele des Verfahrens und der Vorrichtung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine Seitenansicht einer Vorrichtung mit zwei miteinander verbundenen Gefässen, wobei ein
Teil der gemeinschaftlichen Gefässwand weggebrochen ist, um die Rührorgane zu zeigen,
Fig. 2 eine Obenansicht derselben Vorrichtung,
Fig. 3 schematisch eine Vorrichtung mit drei zu sammenarbeitenden Gefässen,
Fig. 4 schematisch eine Vorrichtung mit vier zu sammenarbeitenden Gefässen,
Fig. 5 eine Seitenansicht der untern Enden zweier konischer Gefässe, welche mittels eines Schnecken förderers verbunden sind, und
Fig. 6 bis 11 schematisch sechs Beispiele, wie die untern Enden einiger Gefässe durch Schnecken förderer verbunden werden können.
Die Vorrichtung nach den Fig. 1 und 2 ist auf gebaut aus zwei Gefässen 1 und 2 mit Wänden 3 und
4 in der Form von Kegelstümpfen, deren Mittellinie
5 und 6 vertikal sind. Die Kegelmäntel bilden an ihrer Stossstelle einen Hyperbelteil 7. Der Gesamt raum der beiden Gefässe 1 und 2 ist an der obern
Seite von einer Platte 8 abgeschlossen, in der eine abschliessbare Füllöffnung 9 angeordnet ist. In der
Platte 8 sind Lager 10 und 11 für vertikale Achsen
12 und 13 angeordnet. Innerhalb der Gefässe tragen die Achsen 12 und 13 Arme 14 und 15. Es werden die Achsen 12 und 13 von einer waagrechten Achse
16 getrieben, wozu die Achse 16 in den Schnecken kasten 17 und 18 aufgenommene Schnecken trägt, während die Achsen 12 und 13 Schneckenräder tragen.
Wenn also die Achse 16 von einem um eine
Riemenscheibe 19 geschlagenen Riemen 20 getrieben wird, werden sich die Arme 14 und 15 zu drehen anfangen. Weil die Übertragungen der Achse 16 auf die Achsen 12 und 13 dieselben tÇbertragungsverhält- nisse haben, werden sich die Arme 14 und 15 synchron drehen. Wenn man also die Arme 14 und 15 derart montiert, dass sie einander bei einer Umdrehung nicht berühren, z. B. indem sich die Arme in derselben Richtung erstrecken, werden die Arme niemals miteinander zusammenstossen können.
Es sind die untern Enden der Gefässe 1 und 2 mit Lagern für kurze vertikale Achsen 21 und 22 versehen, deren untern Enden konische Zahnräder 23 und 24 tragen. Auf einer gemeinschaftlichen Achse 27 montierte, konische Räder 25 und 26 greifen in die Zahnräder 23 und 24 ein. Die Achse 27 trägt eine Riemenscheibe 28, welche von einer äussern Kraftquelle, z. B. einem Elektromotor, getrieben werden kann. Weiter trägt die Achse 27 eine Riemenscheibe 29, welche die treibende Riemenscheibe für den Riemen 20 bildet.
Die obern Enden der Achsen 21 und 22 tragen Kugelgelenkkupplungen 30 und 31, über welche die Achsen 21 und 22 schräge Achsen 32 und 33, deren obern Enden in den Armen 14 und 15 gelagert sind, treiben.
Es schneiden die Achsen 32 und 33 die Mittellinien 5 und 6 der Gefässe 1 und 2. Sie laufen immer mit demselben Winkel um die Mittellinien 5 und 6 herum. Diese um die Mittellinien vollführte drehende Bewegung ist eine Folge der Drehung der Arme 14 und 15 um die Mittellinien 5 und 6, welche zugleich die Mittellinien der Achsen 12 und 13 sind. Eine geeignete Drehgeschwindigkeit für die Arme ist eine Geschwindigkeit einiger Umdrehungen je Minute. Die Drehgeschwindigkeit der Achsen 32 und 33 kann viel grösser sein, z. B. können sie einige Umdrehungen je Sekunde um ihre eigene Mittellinie machen. Das untere Ende jedes der Gefässe 1 und 2 ist mit einem oder mehreren Schiebern versehen, wie den Schiebern 34 und 35 für das Ablassen der in den Gefässen befindlichen Menge. Es sind die Achsen 32 und 33 mit Rührorganen 36 und 37 versehen, welche beispielsweise die Form einer Schnecke haben.
Der Gebrauch der beschriebenen Vorrichtung ist wie folgt: Zum Mischen von Getreiden oder Mehl werden die zu mischenden Materialien durch die Öffnung 9 in die Gefässe 1 und 2 eingefüllt. Darauf lässt man die Achsen 32 und 33 derart um ihre eigene Mittellinie drehen, dass die Schnecken örtlich das Material aufwärts führen, während sich die Achsen 32 und 33 zugleich langsam um die Mittellinien 5 und 6 drehen. Infolge dieser Bewegungen wird sowohl das im Gefäss 1 befindliche Material wie auch das im Gefäss 2 befindliche Material schnell gemischt, aber ausserdem wird das im Gefäss 1 befindliche Material schnell mit dem im Gefäss 2 befindlichen Material gemischt.
Dies wird dadurch verursacht, dass die Achse 32, wenn sie dem Gefäss 2 zugekehrt ist, eine Materialmenge aus dem Gefäss 1 in das Gefäss 2 hinüberführt, während die Achse 33 jedesmal in der in der Figur dargestellten Lage Material vom Gefäss 2 in das Gefäss 1 hinüberführt. Jede dieser versetzten Mengen werden sehr schnell mit dem schon vorhandenen Material gemischt. Dies hat zur Folge, dass nach ziemlich kurzer Zeit die beiden Gefässe mit einer Menge gefüllt sind, die überall dieselbe Zusammensetzung hat, sogar auch dann, wenn einer der Bestandteile beim Füllen vorwiegend in das Gefäss 1 und der andere Bestandteil vorwiegend in das Gefäss 2 eingefüllt sein würde.
Man kann die Vorrichtung in derselben Form oder mit geringen änderungen auch benutzen für andere Produkte, z. B. für Molkereiprodukte, pharmazeutische und chemische Produkte und dergleichen.
Statt die Mittellinien der Gefässe vertikal zu stellen, kann man auch eine andere Lage wählen, z. B. könnten die Kegelmäntel eine gemeinschaftliche vertikale Erzeugende haben, während die Gefässe in der Nähe der obern Seite durch eine Öffnung verbunden sind.
In diesem Falle können die Winkelgeschwindigkeiten der zwei Rührorgane um die Mittellinien der Gefässe ein willkürliches Verhältnis haben, so dass der Antrieb durch einzelne Motore erfolgen kann.
Die Winkelgeschwindigkeiten, mit denen sich die zwei Rührorgane um die Mittellinien der Gefässe drehen, werden, wenn wenigstens eines dieser Rührorgane in den Raum des andern Rührorgans hineintritt, vorzugsweise derart gewählt, dass sie durchschnittlich ein einfaches Verhältnis haben, wie z. B. 1 : 1. Es kann das Verhältnis auch 2 : 3 usw. sein, das heisst das Verhältnis von zwei ganzen Zahlen kleiner als 10.
In allen diesen Fällen werden bei einer richtigen Anfangslage Zusammenstösse vermieden werden können.
Es ist klar, dass statt nur zwei Gefässen auch drei oder vier Gefässe dadurch zusammenarbeiten können, dass man die obern Wände dieser Gefässe zum Teil wegnimmt und die Gefässe mit den in dieser Weise entstandenen Rändern miteinander verbindet. Diese Fälle sind in den Fig. 3 und 4 schematisch dargestellt, und zwar sind in Fig. 3 die Gefässe 40, 41 und 42 miteinander verbunden. Es sind die sich drehenden Arme 43, 44 und 45 im obern Teil dieser Gefässe angeordnet, um die mit Rührorganen versehenen, sich drehenden Achsen an den Gefässwänden entlangzuführen.
Bei einer Umlaufrichtung gemäss den Pfeilen 46 wird die Materialbewegung zwischen den Gefässen gegenseitig hauptsächlich in Richtung der Pfeile 47, 48 und 49 erfolgen, denn das Gefäss 40 lässt bei jeder Drehung des Armes 43 dem Gefäss 41 eine beträchtliche Materialmenge ab usw.
Es zeigt die Fig. 4 eine Anordnung von vier Gefässen 50, 51, 52 und 53 in einer Weise, in der die Mittellinien der Gefässe von oben her gesehen die Winkelpunkte eines Quadrates bilden. Es ist klar, dass auch andere Anordnungen möglich sind, z. B. könnte man drei Gefässe in einer Reihe anordnen oder ein mittleres Gefäss mit drei andern Gefässen umgeben.
Die Mengenmischung in den einzelnen Gefässen kann noch dadurch beschleunigt werden dass man auch an der untern Seite der Gefässe eine Verbindung zwischen den Gefässen bewirkt. Nach Fig. 5 kann das untere Ende 54 eines konischen Gefässes der oben beschriebenen Art mit einer Auslassöffnung 55 versehen sein, welche in ein Rohr 56 mündet, in dem sich eine mit Schneckengängen 57 versehene Welle 58 derart dreht, dass das in das Rohr 56 eintretende Material in Richtung des Pfeils 59 geführt wird. Das Rohr 56 mündet in das untere Ende 60 eines zweiten Gefässes von gleicher Art wie das Gefäss 54, welches wie die Gefässe 1 und 2 gemäss Fig. 1 mit dem Gefäss 54 in Verbindung steht.
Indem man während der Bewegung der in den beiden Gefässen angeordneten Rührorgane auch die Welle 58 antreibt, bekommt man einen schnellen Austausch des Materials zwischen den beiden Gefässen, wodurch man in kurzer Zeit erreicht, dass die Zusammensetzung des Produktes in den beiden Gefässen gleichmässig wird. Es ist bei dieser Vorrichtung nicht notwendig, dass die Rührorgane beide das Material emporbewegen, so dass die Rührorgane statt einer Schraubenfläche jetzt auch Rührarme ohne Förderwirkung aufweisen könnten. In bestimmten Fällen kann es erwünscht sein, dass eine oder mehrere der Schrauben das Material nach unten führen.
Man kann zum Beispiel eine schnelle Zirkulation dadurch fördern, dass eines der Rührorgane das Material nach unten und ein anderes das Material nach oben führt. Schnellzirkulierendes Material bietet u. a. die Gelegenheit, Flüssigkeiten oder kleine Mengen festen Stoffes zuzuführen. Auch kann man den Materialstrom an einem Klumpenbrecher entlang führen.
Eine weitere Möglichkeit besteht darin, dass in jedem Gefäss mehr als ein Rührorgan vorgesehen ist, deren eines oder mehrere das Material aufwärts und andere das Material nach unten führen, während gegebenenfalls wieder andere Rührorgane nur eine Rührfunktion haben können.
Wie in Fig. 6 angegeben worden ist, kann man Material aus den untern Enden von konischen Gefässen 61 und 62 mittels Schneckenförderer 63 und 64 dem untern Ende eines Gefässes 65 zuführen. Das zugeführte Material wird durch eine Verbindung zwischen den obern Enden der Gefässe 65 und 62 und eine derartige Verbindung zwischen den Gefässen 65 und 61 zurückfliessen können.
Nach Fig. 7 kann man die untern Enden einiger Gefässe 66, 67 und 68 durch Schneckenförderer 69, 70 und 71 derart verbinden, dass Material vom Gefäss 66 dem Gefäss 67 zugeführt wird, während zugleich Material vom Gefäss 67 dem Gefäss 68 und schliesslich auch Material vom Gefäss 68 dem Gefäss 66 zugeführt wird. Bei dieser Konstruktion ist eine Verbindung zwischen den obern Enden der Gefässe 66, 67 und 68 nicht absolut notwendig.
Fig. 8 zeigt die Ausdehnung des in Fig. 7 dargestellten Prinzips auf vier Gefässe 72, 73, 74 und 75.
Fig. 9 zeigt eine andere Weise zum Verbinden der untern Enden derselben Gefässe 72, 73, 74 und 75, wobei Material von den Gefässen 73 und 75 den Gefässen 72 und 74 zugeführt wird. Bei dieser Konstruktion ist es notwendig, dass auch an der obern Seite der Gefässe gewisse Verbindungen dazwischen bestehen.
Schliesslich zeigt Fig. 10 eine abgeänderte Ausführung des Systems nach Fig. 7, wobei drei Gefässe 76, 77 und 78 in eine Reihe gestellt sind. Ein Schnekkenförderer 79 führt Material vom Gefäss 76 nach dem Gefäss 77, ein Förderer 80 führt Material vom Gefäss 77 nach dem Gefäss 78, während ein längerer Schneckenförderer 81 Material vom Gefäss 78 nach dem Gefäss 76 zurückführt.
Fig. 11 zeigt eine Abänderung der Konstruktion nach Fig. 6, entsprechend der Abänderung der Konstruktion nach Fig. 10 von der Konstruktion nach Fig. 7. Hier sind drei konische Gefässe 82, 83 und 84 in einer Reihe angeordnet, wobei Schneckenförderer 85 und 86 Material aus den Gefässen 82 und 84 dem mittleren Gefäss 83 zuführen. Es ist klar, dass bei dieser Konstruktion die Gefässe 82 und 84 an der obern Seite eine Verbindung mit dem Gefäss 83 haben sollen.
Obwohl in der Zeichnung angegeben worden ist, dass der Antrieb der Bewegungen jedes Rührorgans zum Teil von der untern Seite her und zum Teil von der obern Seite her geschieht, kann der Antrieb auch ganz von der untern Seite her oder ganz von der obern Seite her geschehen. Das Antriebsverfahren kann sogar von Gefäss zu Gefäss verschieden sein.
Es wird bemerkt, dass zusammenarbeitende Gefässe grundsätzlich einen verschiedenen und sogar einen sehr verschiedenen räumlichen Inhalt haben können. Ein derartiger Unterschied kann der Anlass sein, die Zahl der Rührorgane sowie die Winkelgeschwindigkeiten um die Mittellinie des betreffenden Gefässes verschieden zu wählen. Ein Beispiel, in der die Anwesenheit eines kleinen Gefässes neben einem grossen Gefäss erwünscht sein kann, ist der Fall, dass ein Bestandteil ziemlich geringer Menge im kleinen Gefäss einer bestimmten Vorbearbeitung, z. B. einer Vormischung, ausgesetzt sein soll.
Wenn bei einigen Gefässen, wie den Gefässen 76, 77 und 78 in Fig. 10, das Material an der untern Seite einem folgenden Gefäss zugeführt wird (z. B. vom Gefäss 76 dem Gefäss 77) und von oben her in der entgegengesetzten Richtung, kann man das Gefäss 76 etwas höher stellen als das Gefäss 77, um das Material im Förderer 79 nicht aufwärts zu führen brauchen. Es können die Gefässe 77 und 78 weiter in derselben Beziehung zueinander stehen wie die Gefässe 76 und 77, während der Förderer 81 fehlen kann. Dieses System ist sehr geeignet, um ein kontinuierliches Mischverfahren dadurch auszuführen, dass man dem Gefäss 76 in regelmässiger Abwechslung verschiedene Bestandteile zuführen kann, welche Bestandteile in gewisser Zeit (z. B. in einer Minute) das richtige Verhältnis haben.
Es können die Bestandteile dann genau in einem kontinuierlichen Strom gemischt aus dem Gefäss 78 abgelassen werden.