Rührvorrichtung
Die Erfindung bezieht sich auf eine Rührvorrichtung zur Erzeugung einer intensiven Zirkulation von fliessfähigem Material mit einem Behälter von kreisförmigem Horizontalquerschnitt, der begrenzt vertikal beweglich und um seine vertikale Achse begrenzt drehbeweglich gehaltert ist, ferner mit einer Einrichtung, die dem Behälter eine schraubenförmige Vibrationsbewegung um seine vertikale Achse aufprägt.
Es sind bereits Rührvorrichtungen bekannt, bei denen in einen Behälter ein Rührorgan hineingreift, das von einem äusseren Antrieb in Schwingbewegung oder Rotation versetzt wird. Der Antrieb dieses Rührorganes bringt gewisse Schwierigkeiten mit sich. Wird das Rührorgan von oben angetrieben, so behindert der Antrieb den Zugang zur Behälteroberseite. Wird das Rührorgan dagegen von unten angetrieben, so muss an der Durchtrittsstelle der Antriebswelle durch den Behälterboden eine Dichtung vorgesehen werden.
Ein weiterer Nachteil der bekannten Rührvorrichtungen mit einem mechanischen Rührorgan besteht darin, dass das Rührorgan nur das mit ihm in unmittelbarem Kontakt stehende Material bewegt. Aus diesem Grunde werden Rührvorrichtungen dieser Art im allgemeinen nur zum Durchrühren von Flüssigkeiten verwendet.
Zum Durchrühren von Feststoffen sind bisher nur verhältnismässig kostspielige Vorrichtungen, beispielsweise Scheuertrommeln, bekannt.
Ein weiterer Nachteil der bisher bekannten Rührvorrichtungen besteht darin, dass sie eine gewisse Druckund Reibungsbeanspruchung auf das Material ausüben.
Die bekannten Rührvorrichtungen sind daher zur Verarbeitung von solchen Materialien nicht geeignet, die nicht zusammengedrückt werden dürfen oder bei denen die Gefahr einer Explosion besteht, wenn eine übermässige Reibung auf die Materialteilchen ausgeübt wird.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, unter Vermeidung der Mängel der bekannten Ausführungen eine einfache, jedoch hochwirksame Rührvorrichtung zu entwickeln, wobei relativ bewegliche, mit dem Material in Kontakt stehende Teile keine unerwünschte Druck- oder Reibungsbeanspruchung auf das Material ausüben.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass konzentrisch im Behälter spiralförmige Rührflügel vorgesehen sind, dass ferner die Neigung der schraubenförmigen Vibrationsbewegung die gleiche Richtung, jedoch einen grösseren Betrag als die Neigung der spiralförmigen Rührflügel aufweist, so dass sich das Material bei einer Vibration spiralförmig längs der Rührflügel nach oben bewegt, und dass die vom Bodenbereich des Behälters ausgehenden Rührflügel mit einem so geformten oberen Ende versehen sind, dass das Material in den Behälterinnenraum zurückgeführt wird.
Es ist bereits bekannt, eine schraubenförmige Vibrationsbewegung einem schraubenförmigen Förderelement aufzuprägen, das aus einem schraubenförmigen Trog besteht, durch den das Material fliessen soll. Bei dieser bekannten Fördereinrichtung wird das Material am Ende jedes nach oben gerichteten schraubenförmigen Hubes der Vibrationsbewegung tangential in den Trog geworfen, so dass das ganze Material in dem schraubenförmigen Trog am Ende jedes nach oben gerichteten schraubenförmigen Hubes eine kurze Strecke längs des Troges vorwärtsbewegt wird. Die schraubenförmige Vibrationsbewegung bewirkt daher eine progressive Förderung des Materials längs des Troges in einer Richtung.
Erfolgt die schraubenförmige Aufwärtsbewegung im Uhrzeigersinn, wird das Material im Uhrzeigersinn durch den schraubenförmigen Trog gefördert. Erfolgt dagegen die schraubenförmige Aufwärtsbewegung im Gegenuhrzeigersinn, so bewegt sich auch das Material im schraubenförmigen Trog im Gegenuhrzeigersinn.
Bei der erfindungsgemässen Vorrichtung werden gewisse Merkmale dieser bekannten Fördereinrichtung benutzt, um eine neuartige Rührvorrichtung zu schaffen.
Bei der erfindungsgemässen Vorrichtung ergibt sich einerseits durch die Vibrationsbewegung eine spiralförmige Aufwärtsbewegung des Materiales längs der Rührflügel, während sich gleichzeitig das Material in anderen Bereichen des Behälters nach unten bewegt, so dass eine intensive Materialzirkulation stattfindet. Die schraubenförmige Vibration des Behälters lässt das ganze Material im Behälter rotieren; diese Rotation überlagert sich der durch die Rührflügel erzeugten vertikalen Zirkulation.
Einzelheiten der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung eines in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbeispieles hervor. Es zeigen:
Fig. 1 eine Aufsicht auf die erfindungsgemässe Rührvorrichtung ;
Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie 2-2 der Fig. 1;
Fig. 3 eine perspektivische Ansicht der erfindungsgemässen Vorrichtung (in teilweise aufgebrochener Darstellung);
Fig. 4 ein Diagramm zur Erläuterung der Bewegungsverhältnisse eines einzelnen Materialteilchens.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel weist der Behälter die Form eines Zylinders mit vertikal ange ordneter Seitenwand auf; statt dessen kann jedoch auch ein Behälter mit konisch verlaufender Wand Verwendung finden. Die spiralförmigen Rührflügel sind bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel - wie im einzelnen noch näher erläutert wird - an der Innenseite der Behälterwand angeordnet. Sie weisen vorzugsweise eine zusammenhängende Spiralform auf, die sich vom Bodenbereich des Behälters bis zu einem Punkt nahe dem oberen Behälterrand erstreckt. Gewünschtenfalls können die Rührflügel jedoch auch aus einer Anzahl verhältnismässig kurzer Spiralflügelteile zusammengesetzt sein.
Die in der Zeichnung dargestellte Rührvorrichtung enthält einen Behälter mit einem flachen Boden 10 und einer vertikalen zylindrischen Seitenwand 11. Die Seitenwand 11 ist an der Aussenseite des Behälters durch einen zentralen horizontalen Flansch 12, einen oberen Flansch 13 und einen unteren Flansch 14 verstärkt.
Der Behälter stützt sich mit dem unteren Flansch 14 über vier flexible Gummipuffer 15 auf einer feststehenden Halterung 16 ab. Die Gummipuffer 15 sind vorzugsweise mit einer Flüssigkeit gefüllt, können jedoch auch eineDruckluftfüllung oder eine kombinierteDruckluft-Flüssigkeitsfüllung aufweisen. Die Gummipuffer 15 stützen den Behälter federelastisch ab und ermöglichen eine freie Beweglichkeit des Behälters in allen Richtungen.
Statt der flexiblen, hohl ausgebildeten Gummipuffer 15 kann man auch jede andere Art von Abstützung verwenden, die eine begrenzte vertikale Beweglichkeit und eine begrenzte Drehbeweglichkeit des Behälters um seine vertikale Achse ermöglicht. Der Behälter kann beispielsweise an Spiralfedern aufgehängt oder abgestützt sein. Der besondere Vorteil der Gummipuffer 15 besteht in ihrer Isolations- und Dämpfungswirkung, die die Übertragung von Vibrationskräften auf das Gebäude oder die sonstige Aufnahme für den Behälter verringert.
Im Bereich unmittelbar über den Gummipuffern 15 ist die Seitenwand 11 des Behälters an der Aussenseite durch drei vertikal verlaufende Stege 17 verstärkt.
Die dargestellte Vorrichtung enthält eine Einrichtung, die dem Behälter eine schraubenförmige Vibrationsbewegung um seine vertikale Achse aufprägt. Mit der Seitenwand 11 sind zwei Rahmen 18 diametral einander gegenüberliegend verbunden. An jedem dieser Rahmen 18 ist mittels Bänder 20 ein Elektromotor 19 befestigt. Weiterhin ist an jedem der beiden Rahmen 18 ein rechteckiges Gehäuse 21 vorgesehen, das durch Eckbleche 22 verstärkt ist. Eine koaxial zur Welle des Motors 19 angeordnete Welle 23 ist durch das Gehäuse 21 hindurchgeführt und in Lagern 24 in den einander gegenüberliegenden Wänden des Gehäuses 21 gelagert.
Die Welle 23 wird vom Motor 19 über eine geeignete Kupplung angetrieben. Im Gehäuse 21 ist ein auf der Welle 23 angeordnetes Exzentergewicht (in der Zeichnung nicht dargestellt) vorgesehen.
Die beiden Motoren 19 treiben ihre Wellen im gleichen Drehsinn (beispielweise im Uhrzeigersinn, von oben gesehen) an. Die Motoren 19 kommen gleich bei ihrem Anlauf in Synchronisation, wobei die relative Winkellage der Exzentergewichte derart gewählt ist, dass beide Exzentergewichte jeweils im gleichen Augenblick der vertikalen Achse des Behälters zugewandt und jeweils im gleichen Augenblick dieser Achse abgewandt sind. Bei einer derartigen Relativlage der Exzentergewichte erzeugen sie während einer vollständigen Umdrehung der Wellen 23 zunächst ein Drehmoment, das den Behälter in der einen Richtung zu drehen sucht, und dann ein Drehmoment, das eine Drehbewegung des Behälters in der entgegengesetzten Richtung herbeizuführen sucht. Während jeder vollständigen Umdrehung der Wellen 23 führt daher der Behälter eine vollständige Schwingung um seine vertikale Achse aus.
Da ferner die Wellen 23 um gleiche, jedoch einander entgegengesetzte Winkel gegenüber der Horizontalen geneigt sind, be wirlct jede vollständige Umdrehung der Wellen nicht nur eine vollständige Schwingbewegung des Behälters um seine vertikale Achse, sondern zugleich eine vollständige Hin- und Herbewegung des Behälters in vertikaler Richtung. Als Resultierende aus der Schwingbewegung um die vertikale Achse und der hin und her gehenden vertikalen Längsbewegung ergibt sich somit eine schraubenförmige Vibrationsbewegung des Behälters.
Statt der beim dargestellten Ausführungsbeispiel vorgesehenen Einrichtung kann auch ein anderer Mechanismus Verwendung finden, um dem Gefäss eine schraubenförmige Vibrationsbewegung aufzuprägen. Einrichtungen dieser Art finden beispielsweise zum Antrieb von Fördereinrichtungen mit schraubenförmiger Vibrationsbewegung Verwendung.
Damit die flexiblen Gummipuffer 15 die unerwünschte Übertragung der Vibrationskräfte in das Fundament, auf dem der Behälter angeordnet ist, möglichst verhindern, wird die Eigenfrequenz des aus den Gummipuffern 15 und der von ihnen getragenen Masse gebildeten Systems vorzugsweise wesentlich niedriger als die dem Behälter durch die Motoren 19 aufgezwungene Vibrationsfrequenz gewählt.
Bei dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel enthält die Rühreinrichtung drei konti nuierlich spiralförmig verlaufende Flügel 25, 26 und 27, die sich vom Boden 10 des Behälters bis zu einem nahe der Oberseite des Behälters liegenden Punkt erstrecken.
Eine zentral im Behälter angeordnete, sich auf dem Boden 10 abstützende Säule 28 trägt an ihrer Aussenseite einen spiralförmigen Hilfsflügel 29, der sich gleichfalls vom Boden bis zur Oberseite des Behälters erstreckt. Der obere Rand der Säule 28 liegt vorzugsweise in einer Ebene mit dem oberen Rand des Behälters.
Während sich der Hilfsflügel 29 über die gesamte Länge der Säule 28 erstreckt, enden die äusseren Flügel 25, 26, 27 etwas unterhalb der Oberseite des Behälters.
Im Behälter sind weiterhin elf Ablenkbleche vorge sehen, die vertikal angeordnet und winkellörmig ausgebildet sind, wobei das untere Ende mit dem Boden 10 des Behälters verschweisst ist. Sechs Bleche 30 sind nahe an dem inneren Hilfsflügel 29 angeordnet, wobei die oberen Enden dieser Ablenkbleche 30 über Ansätze 31 mit dem Flügel 29 verbunden sind. Fünf Ablenkbleche 32 sind in der Nähe der äusseren Flügel 25, 26 und 27 angeordnet und über Ansätze 33 mit einem dieser Flügel verbunden.
Die schraubenförmige Vibration des Behälters bewirkt, dass das Material im Behälter als Ganzes im Gegenuhrzeigersinn (vgl. Fig. 1) rotiert. Die inneren Ablenkbleche 30 führen etwas von dem rotierenden Material dem spiralförmigen Hilfsflügel 29 zu, der das Material nach unten trägt. Gleichzeitig lenken die äusseren Ablenkbleche 32 etwas von dem rotierenden Material zu den äusseren Flügeln 25, 26 und 27 hin ab, die das Material nach oben tragen. Die Ablenkbleche 30 und 32 unterstützen somit das Durchrühren und Mischen des Materiales im Behälter.
Der Behälter ist weiterhin mit einem geeigneten Auslass 34 versehen. Dient die Vorrichtung nicht zur Verarbeitung eines kontinuierlichen Materialstromes, sondern werden ihr einzelne, aufeinanderfolgende Materialmengen zugeführt, so wird der Auslass 34 durch eine Kappe 35 verschlossen, so dass kein Material aus dem Behälter austreten kann. Nach Beendigung des Durch rühr- bzw. Mischvorganges wird die Kappe 35 entfernt und die schraubenförmige Vibrationsbewegung des Behälters fortgesetzt, wobei das Material durch den Auslass 34 ausströmt. Im Hinblick auf die schraubenförmige Vibrationsbewegung und die dadurch bedingte Rotation des Materiales im Behälter wird der ganze Behälter einwandfrei von Material geleert. Die Vorrichtung reinigt sich somit selbst.
Der in der Zeichnung dargestellte Behälter ist an der Oberseite offen; gewünschtenfalls kann jedoch eine Abdeckung vorgesehen werden.
Fig. 4 veranschaulicht die Art und Weise, in der ein im Behälter befindliches Materialteilchen, beispielsweise ein Teilchen, das sich auf einem der spiralförmigen Flügel 25, 26 oder 27 befindet, während der schraubenförmigen Aufwärtsbewegung des Behälters vorwärtsbewegt wird. Die Linie PLPR veranschaulicht den Vibrationsweg eines Punktes auf der Oberseite eines der spiralförmigen Flügel. Wenngleich dieser Vibrationsweg tatsächlich schraubenförmig verläuft, so zeigt ihn Fig. 4 doch als Projektion auf eine vertikale Ebene, in der sich der Vibrationsweg PL-PR somit als gerade Linie darstellt.
Wenn ein Punkt an der Oberseite eines der Flügel während der Aufwärtsbewegung des Behälters längs der Bahn PL-PR von links nach rechts wandert, hat ein Materialteilchen, das in diesem Punkt auf dem spiralförmigen Flügel ruht, die Neigung, den gleichen Weg auszuführen. Wenn sich jedoch der Behälter dem oberen Ende der Vibrationsbewegung nähert, wird seine nach oben gerichtete Bewegung abgebremst. Ist die Verzögerung der nach oben gerichteten Bewegung des Behälters grösser als die nach unten gerichtete Beschleunigung eines auf dem Flügel liegenden Teilchens (hervorgerufen durch die auf das Teilchen wirkende Schwerkraft), so wird der Behälter am oberen Ende seiner Vibrationsbewegung so rasch zum Stillstand (bzw. zur Bewegungsumkehr) gebracht, dass die Schwerkraft das Materialteilchen nicht in Berührung mit der Oberseite des Flügels hält.
Das Teilchen wird vielmehr eine Art Projektil, das sich längs der Bewegungsbahn T (vgl. Fig. 4) bewegt.
Wenngleich der Weg PL-PR der Vibrationsbewegung eine schraubenförmige Bahn darstellt, so liegt doch die Bewegungsbahn T in einer vertikalen Ebene, die die Tangente an die schraubenförmige Bahn PGPR im Punkte PI darstellt. Der Punkt PI ist diejenige Stelle, an der sich das betrachtete Teilchen bei der schraubenförmigen Aufwärtsbewegung des Behälters von der Oberfläche des spiralförmigen Flügels abhebt.
Fig. 4 enthält ein Vektordiagramm, in dem der Vektor d die Verzögerung des Behälters in demjenigen Augenblick veranschaulicht, in dem sich der Punkt an der Oberseite eines der spiralförmigen Flügel in der Lage PI befindet. Der Vektor d lässt sich in eine vertikale Komponente dv und eine horizontale Komponente dh zerlegen.
Die Trägheit eines Materialteilchens, das sich auf der Oberseite des Flügels in der Lage PI befindet, sucht das Teilchen in einer geradlinigen Bewegung mit der Geschwindigkeit zu halten, die das Teilchen in der Lage PI besass. Die Horizontalkomponente dh ist diejenige Komponente der auf den Behälter wirkenden Verzögerung, die bewirkt, dass sich das Teilchen dank seiner Trägheit in Vorwärtsrichtung längs des Flügels zu bewegen sucht. Die vertikale Komponente dv der Verzögerung d bewirkt, dass sich das Teilchen dank seiner Trägheit von der Oberfläche des Flügels abhebt.
In dem in Fig. 4 veranschaulichten Fall entspricht die vertikale Komponente dv der Verzögerung d des Behälters in dem Augenblick, in dem sich das Teilchen in der Lage PI befindet, der nach unten gerichteten Beschleunigung g, die durch die auf das Teilchen wirkende Schwerkraft hervorgerufen wird. Es gilt also, mit anderen Worten, die Beziehung: d sin x = g. Der vom Teilchen auf die Oberseite des Flügels ausgeübte Druck ist in der Lage PI gleich null. Wenn dann der Behälter seine nach oben gerichtete Vibrationsbewegung fortsetzt, vergrössert sich die Verzögerung, bis sie in dem Augenblick einen Maximalwert erreicht, in dem der Behälter an das obere Ende seiner Bewegungsbahn gelangt.
Sobald sich daher das Teilchen über die Lage PI hinausbewegt hat, kann die nach unten gerichtete, durch die Schwerkraft erzeugte Beschleunigung das Teilchen nicht mehr in Kontakt mit der Oberseite des spiralförmigen Flügels halten.
Im Falle gemäss Fig. 4 sind die Bedingungen derart, dass sich das Teilchen nach Passieren der Lage PI längs der Bahn T bewegt; das Teilchen trifft an der Stelle QL auf die Oberseite des spiralförmigen Flügels in dem Augenblick auf, in dem der Behälter das untere Ende der rückläufigen Bewegung erreicht. Nach dem Auftreffen des Teilchens auf die Oberseite des spiralförmigen Flügels in der Lage QL bleibt es auf dem Flügel liegen, während der Behälter den Anfangsteil der folgenden Aufwärtsbewegung ausführt. Es unterliegt dabei Kräften ähnlich denen, denen es während des vorhergehenden Arbeitsspieles unterworfen war. Das Teilchen führt daher nunmehr eine Bewegung aus, die der erläuterten Bewegung von der Lage PL zur Lage QL entspricht.
In der Darstellung gemäss Fig. 4 ist dabei angenommen, dass das Teilchen auf der Oberseite des spiralförmigen Flügels weder hüpft noch gleitet.
Die vertikale Komponente der maximalen Verzögerung, die in dem Augenblick auftritt, in dem der Behälter das obere Ende seiner Bewegungsbahn erreicht, lässt sich aus folgender Beziehung ermitteln:
EMI3.1
Hierbei bedeutet f die Vibrationsfrequenz
EMI4.1
und s, die vertikale Komponente der Bewegungsbahn [cm].
Nach der vorstehenden Erläuterung des Vektor- diagrammes gemäss Fig. 4 ist klar, dass dann, wenn dvmaX grösser als g wird, ein bisher auf einem spiralförmigen Flügel liegendes Teilchen sich von der Flügeloberseite bei der nach oben gerichteten Vibrationsbewegung des Behälters abhebt.
Die Vorrichtung arbeitet jedoch auch dann einwandfrei, wenn dvmax etwas kleiner als g ist. Es ist nicht erforderlich, dass Teilchen, die auf den spiralförmigen Flügeln liegen, tatsächlich sich von den Flügeln abheben, wenn sich der Behälter dem oberen Ende der Vibrationsbewegung nähert, da ein Rutschen der auf den Flügeln ruhenden Teilchen eintritt, wenn sich die Verzögerung des Behälters in der Nähe des oberen Endes der Vibrationsbewegung einem Maximum nähert.
Diese Gleitbewegung hat ihre Ursache darin, dass die Teilchen infolge ihrer Tätigkeit das Bestreben haben, eine konstante Geschwindigkeit beizubehalten. Wenn sich jedoch der Behälter dem oberen Ende der Vibrationsbewegung nähert, verkleinert sich rasch die Geschwindigkeit des Behälters. Da die Teilchen ihre Geschwindigkeit und Bewegungsrichtung beizubehalten suchen, rutschen sie vorwärts, wenn der Behälter abgebremst wird.
Die Verzögerung des Behälters bei Annäherung an das obere Ende der Bewegungsbahn wirkt der Schwerkraft entgegen und verringert somit den Druck, mit dem die Teilchen auf der Oberseite der spiralförmigen Flügel aufliegen. Die dadurch verkleinerte Reibung begünstigt das Vorwärtsrutschen der Materialteilchen.
Während der zweiten Hälfte der nach unten gerichteten Bewegung des Behälters wirkt dagegen die Verzögerung in entgegengesetzter Richtung und verstärkt damit den durch die Schwerkraft von den Teilchen auf die Oberseite der schraubenförmigen Flügel ausgeübten Druck. Während die Teilchen somit in der Nähe des oberen Endes der Vibrationsbewegung in Vorwärtsrichtung gleiten können, werden sie in der Nähe des unteren Endes der schraubenlinienförmigen Bewegung des Behälters fest gegen die Oberseite der spiralförmigenFlügel gepresst und hierdurch an einem Zurückrutschen gehindert.
Selbst wenn daher die auf den Behälter wirkende Verzögerung nicht so gross ist, dass die Teilchen in einer Bewegungsbahn T gemäss Fig. 4 durch die Luft fliegen, so wird doch in jedem Falle das Vorwärtsgleiten der Teilchen in der Nähe des oberen Endes der Bewedungsbahn begünstigt und ein Zurückrutschen der Teilchen am unteren Ende der Bewegungsbahn verhindert.
Die vorstehende Erläuterung bezieht sich auf die Art und Weise, in der ein Teilchen, das auf der Oberseite eines der spiralförmigen Flügel liegt, während der schraubenförmigen Aufwärtsbewegung des Behälters vorwärtsbewegt wird. Die Materialteilchen, die auf dem Behälterboden 10 liegen, werden etwa in gleicher Weise vorwärtsbewegt. Das ganze im Behälter befindliche Material führt auf diese Weise eine Rotationsbewegung aus.
Die schraubenförmige Vibration des Behälters bewirkt, dass jedes Materialteilchen im Behälter sich längs einer schraubenförmigen Bewegungsbahn bewegt, die etwa auf einem Zylinder liegt. Für ein nahe der Behälterachse befindliches Teilchen besitzt dieser Zylinder einen verhältnismässig kleinen Radius, so dass der Win Kel x trlg. qJ zlemllcn gross ist. rur em m aer rsenalter- achse befindliches Teilchen besitzt der Winkel x den Wert 90".
Bei der erfindungsgemässen Vorrichtung besitzt die Neigung der schraubenförmigen Vibrationsbewegung, die dem Behälter aufgeprägt wird, die gleiche Richtung, jedoch einen grösseren Betrag, als die Neigung der spiralförmigen Elemente der Rühreinrichtung. Anders ausgedrückt ist somit der Winkel x (gemessen an einem der spiralförmigen Flügel 25, 26 oder 27) grösser als die Neigung der Flügel.
Der Neigungswinkel x der schraubenförmigenVibrationsbewegung des Behälters wird durch die Neigung der Wellen 23 bestimmt, da die gekrümmte Vibrationsbahn eines Punktes auf der Achse einer der beiden Wellen 23 in einer Ebene senkrecht zur Achse dieser Welle liegt.
In der Fig. 4 stellen PL und QL die Lagen zweier Punkte an der Oberseite eines der spiralförmigen Flügel in dem Augenblick dar, in dem sich der Behälter am unteren Ende seiner schraubenförmigen Vibrationsbewegung befindet. Die gestrichelte Linie PGQL, die durch die zwei Punkte an der Oberseite eines spiralförmigen Flügels gezogen ist, gibt daher die Neigung des Flügels an.
Der Neigungswinkel der spiralförmigen Rührflügel kann etwa zwischen 5 und 40 schwanken. Der Winkel x in Fig. 4 (gemessen an einem der spiralförmigen Rührflügel) sollte um 5 bis 40 grösser als der Neigungswinkel des Flügels sein. Der Winkel x kann daher etwa zwischen 10 und 80" liegen. Vorzugsweise liegt der Winkel x in einem Bereich zwischen 10 und 30 und der Neigungswinkel jedes der spiralförmigen Rührflügel zwischen 5 und 25".
Vorzugsweise liegt die Vibrationsfrequenz des Behälters nicht über 2000 Schwingungen/Minute (entsprechend 33V3 Schwingungen/Sekunde). Sind die Vibrationsfrequenz und der Winkel x einmal eingestellt, so kann aus der obigen Gleichung die Hublänge bestimmt werden, die für die gewünschte maximale Beschleunigung erforderlich ist. Die gewünschte Hublänge lässt sich mittels der Grösse und der Exzentrizität der auf den Wellen 23 im Innern der Gehäuse 21 vorgesehenen Exzentergewichte einstellen. Damit sich die gewünschte schraubenförmige Vibrationsbewegung ergibt, müssen Grösse und Exzentrizität beider Gewichte gleich sein.
Zur Erzielung der besten Ergebnisse ist es erwünscht, dass die vertikale Komponente der maximalen Beschleunigung bzw. Verzögerung des Behälters wenigstens so gross wie die Erdbeschleunigung ist, die normalerweise etwa 9,8 m/s2 beträgt. Die erforderliche Hublänge zur Erzielung einer bestimmten maximalen Beschleunigung des Behälters vergrössert sich mit kleiner werdender Vibrationsfrequenz.
Vorzugsweise vibriert der erfindungsgemässe Behälter mit einer verhältnismässig niedrigen Frequenz und einem ziemlich grossen Hub zwischen 4,8 und 25,4 mm (gemessen an der Innenseite der Behälterseitenwand).
Der Behälter kann beispielsweise mit einem Hub von 9,5 mm und einer Frequenz von 1200 Schwingungen/ Minute oder von 400 Schwingungen/Minute vibrieren.
Laufen die Motoren mit einer Drehzahl von 900 U/min, so liegt der Hubbereich zweckmässig zwischen 4,8 und 6,4 mm.
Das Durchrühren des Materiales in der erfindungs gemässen Vorrichtung ist in erster Linie durch die spiralförmig nach oben gerichtete Materialbewegung längs der Rührflügel bedingt. Vorzugsweise sind diese primären Rührflügel an der Innenwand des Behälters angeordnet, wo sich der grösste Bewegungsbogen des Materiales ergibt. Auf diese Weise ergibt sich die raschestmögliche Aufwärtsbewegung des Materiales längs dieser Rührflügel.
Jeder der spiralförmigen Rührflügel, längs deren sich das Material in der erfindungsgemässen Vorrichtung nach oben bewegt, endet in einem oberen Teil, der so geformt ist, dass das Material wieder zurück in den Behälter geführt wird. Beispielsweise enden die spiralförmigen Flügel 25, 26 und 27 kurz unterhalb des oberen Behälterrandes, so dass das Material nicht über den Behälterrand ausgetragen wird, sondern in den Behälterinnenraum zurückkehrt.
Wenn sich das Material spiralförmig längs der erwähnten äusseren Flügel 25, 26 und 27 nach oben bewegt, fliesst das Material im unteren Teil des Behälters nach aussen in Richtung auf die erwähnten Flügel. Die Verwendung vertikaler Ablenkbleche ist nicht in allen Fällen erforderlich, im allgemeinen jedoch erwünscht, um das rotierende Material in Richtung auf die Flügel abzulenken und auf diese Weise sicherzustellen, dass die Flügel im unteren Teil des Behälters mit Material gefüllt sind.
Es ist ferner nicht unbedingt erforderlich, im Behälter eine zentrale Säule 28 vorzusehen; sie ist vor allem dann entbehrlich, wenn der Behälter einen verhältnismässig kleinen Durchmesser besitzt. Enthält der Behälter keine zentrale Säule, so wird das nahe der Behälterachse befindliche Material weniger als das in der Nähe der Rührflügel befindliche Material umgerührt.
Die Anordnung einer zentralen Säule 28 ist daher meist aus dem Grunde erwünscht, damit alle Materialteilchen im Gefäss einen minimalen Abstand von der Behälterachse (entsprechend dem Säulenradius) aufweist. Durch diese zentrale Säule wird somit gewährleistet, dass sich das gesamte Material mit einer geeigneten minimalen linearen Geschwindigkeit bei der Drehbewegung des Materiales im Behälter bewegt.
Der spiralförmige Hilfsflügel 29 kann gewünschtenfalls entfernt werden. Er ist jedoch meist zweckmässig, um in der Nähe der zentralen Säule eine Abwärtsbewegung des Materiales zu gewährleisten.
Die Bewegungsbahn eines Materialteilchens, das auf der Oberseite des spiralförmigen Hilfsflügels 29 liegt, ähnelt der Bewegungsbahn gemäss Fig. 4, mit der Ausnahme, dass sich die Bewegungsbahn T des Teilchens weiter nach unten erstreckt, da der Auftreffpunkt des Teilchens auf die Oberseite des Hilfsflügels sich auf einer niedrigeren Ebene als der Punkt PL befindet. Die Neigung des spiralförmigen Hilfsflügels 29 ist nicht nach rechts oben gerichtet (entsprechend der gestrichelten Linie PL-QL gemäss Fig. 4), sondern nach rechts unten.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung eignet sich besonders zum Mischen körniger Materialien. Die an allen Stellen des Behälterinnenraumes vorhandene, rasche Materialströmung gewährleistet eine schnelle und homogene Mischung körniger und pulverförmigerMaterialien.
Das Material kann dabei in einzelnen Teilmengen in den Behälter eingebracht und durchmischt werden, wobei die Kappe 35 am Ende des Mischvorganges vom Auslass 34 abgenommen wird, so dass die Mischung durch den Auslass abgezogen werden kann. Statt dessen ist es jedoch auch möglich, die Mischvorrichtung kontinuierlich zu betreiben, indem dem Behälter ein ständiger Materialstrom zugeführt und gleichzeitig ein entsprechender Materialstrom vom Auslass 34 abgezogen wird.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung kann auch zugleich als Heiz- bzw. Trocknungseinrichtung Verwendung finden, wenn die Behälteraussenwand beispielsweise durch Dampf oder Strahlungswärme erhitzt wird.
Im Behälter kann man ferner auch ein Vakuum aufrechterhalten, um den Trocknungsvorgang zu begünstigen.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung kann ferner anstelle einer Scheuertrommel beispielsweise zum Polieren kleiner Teile Verwendung finden. Die Behälterfüllung besteht dann aus einer Mischung der zu polierenden kleinen Teile mit einem Scheuermittel. Die Vorzüge der erfindungsgemässen Vorrichtung gegenüber einer Scheuertrommel bestehen in dem geringeren Raumbedarf und der schonenderen, gleichzeitig jedoch wirksameren und gleichmässigeren Arbeitsweise.
Im Hinblick auf die bei der erfindungsgemässenVor- richtung gewährleistete, materialschonende und gleichförmige Arbeitsweise ist die erfindungsgemässe Vorrichtung vorteilhaft auch zur Behandlung solcher Materialien geeignet, die in einer üblichen Scheuert