Mischvorrichtung für Drehtrommeln
Die Erfindung betrifft eine Mischvorrichtung für rotierende Trommeln, bei der in der Trommel auf ein oder mehreren Wellen angebrachte Mischflügel angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass diese Mischflügel eine axial oszillierende Bewegung ausführen.
In umlaufenden Trommeln für die Durchführung von verfahrenstechnischen Prozessen, wie zum Beispiel Reaktionen, Trocknen, Calcinieren usw., ist sehr oft eine gute Durchmischung des verarbeiteten Pro- duktes notwendig, um ein Verkrusten oder eine Zusammenballung zu verhüten, die Wärmeübertragung oder Reaktion zu beschleunigen oder auch um die Gleichmässigkeit des Produktes zu verbessern.
Hierfür werden zum Beispiel an der Innenwand der Trommel bei pulver- oder kornförmigen Produkten Mischschaufeln angebracht oder für die Verarbeitung von pastösen Stoffen eine Mischschnecke oder auch sogenannte Rührbalken in die Trommel gelegt, die durch die Reibung an der inneren Trommelwand bewegt werden. Diese Massnahmen genügen jedoch oft nicht und zwingen dazu, entweder den Prozess in einer anderen Maschine durchzuführen oder der Drehtrommel einen Mischer vor- oder nachzuschalten.
Die vorliegende Erfindung hat den Zweck, den Mischprozess in rotierenden Trommeln zu verbessern.
Sie ist in den anliegenden Skizzen in 2 Ausführungsbeispielen dargestellt. Es zeigen:
Fig. 1 Längsschnitt durch eine Drehtrommel mit einer von aussen direkt angetriebenen Mischwelle,
Fig. 2 Ausschnitt nach Linie I-II der Fig. 1,
Fig. 3 Längsschnitt durch eine Drehtrommel mit einer lose in die Trommel eingelegten Mischwelle, deren axial oszillierende Bewegung durch eine von aussen angetriebene Zwischenwelle betätigt wird,
Fig. 4 Ausschnitt nach Linie III-IV der Fig. 3.
Die rotierende Trommel ist in der Fig. 1 und 2 nur zum Teil, beispielsweise als Einlaufteil zu einem Drehofen, dargestellt. Fig 1 ist die Trommel mit einem Laufring 2, der wiederum auf den Laufrollen 3 und 4 in bekannter Weise abgestützt ist. Gegen die Stirnwand 5 der rotierenden Trommel mit Glelit- flansch 8 gepresst, um den Raum innerhalb der Trommel gegen aussen abzudichten. Anpressvorrichtung und flexible Verbindungen dieser Gleitring-Dichtung sind der Klarheit wegen nicht dargestellt. In dem feststehenden Einlaufkopf 7 ist über einem flexiblen Balg 9 die Stopfbüchse 10 angeordnet. Mit dieser Stopfbüchse ist die Mischwelle 11 mit den Mischflügeln 12 abgedichtet, die ausserhalb der Trommel in einem besonderen hier nicht gezeigten Antriebskasten gelagert und angetrieben ist.
Ausserdem ist im Einlaufkopf 7 noch die Schnecke 13 angebracht, die zum Einfördern und auch Einschleusen des zu verarbeitenden Produktes dient.
Das durch die Schnecke 13 eingeförderte Produkt fällt in die rotierende Trommel und füllt die Trommel normalerweise bis kurz unterhalb der Dichtung an der Stirnwand. Beim Rotieren der Trommel wird bereits durch das bekannte Überrollen des Produktes eine Mischwirkung erzeugt, die bei der vorliegenden Erfindung durch die Mischwelle 11 mit den Mischflügeln 12 wesentlich erhöht wird. Hierbei werden jedoch die Mischflügel nicht nur rotiert, sondern gleichzeitig auch oszilliert, wie dies in der Fig. 1 durch das Bewegungsschema 14 und auch die strichpunktierte andere Grenzstellung des äussersten Mischflügels 15 dargestellt ist.
Diese Bewegung ergibt eine sehr intensive Mischwirkung auch bei Schlämmen und niedrig viskosen Pasten.
Für hochviskose Pasten hat es sich jedoch als vorteilhaft erwiesen, in der Trommel zahnartige Vorsprünge oder Mischflächen 16 anzuordnen, zwischen denen die Mischflügel 12 oszillieren und hierbei auch höher viskose Materialien durchkneten oder auch grössere Materialbrocken zerkleinern. Gleichzeitig bringen diese zahnartigen Vorsprünge 16 grosse Vorteile bei wärmetechnischen Prozessen, d. h. bei Trommeln, die in bekannter Weise beheizt oder gekühlt werden. Einerseits vergrössern sie die Wärmeaustauschfläche und verbessern anderseits auch die Wärmeübertragung durch die starke Materialbewegung und Selbstreinigung. Die Mischwelle 11 mit Mischflügeln 12 kann auch nur mit einer oszillierenden Bewegung betrieben werden, falls die rotierende Bewegung der Trommel alleine für das Umwälzen des Materials genügt. In diesem Falle genügen die Mischflügel, die in das Produktbett hineinragen.
Die Mischflügel 12 können in den verschiedensten Formen ausgeführt werden, beispielsweise als schräggestellte Flächen, um die Transport- und Mischwirkung zu erhöhen oder sogar in der Form von schweren Kollern, die auf der Innenwand der Trommel laufen, um eine erhöhte Reibwirkung, zum Beispiel beim Mischen von Giessereisand oder von Schokolade, zu erzielen. In der bisherigen Ausführung des Erfindungsprinzips ist die Betthöhe des Produkts in der rotierenden Trommel dadurch begrenzt, dass das Nievau unterhalb der Gleitringdichtung und damit auch wesentlich unterhalb der Mischwelle liegen muss. Um die Mischwelle mit den Mischflügeln nicht zu gross zu machen, sind daher für diese Ausführung auch Gleitringdichtungen grösseren Durchmessers notwendig, die bezüglich Dichtheit bei grossen Trommeln oft Schwierigkeiten machen können.
Diese Schwierigkeiten werden bei der Ausführung nach Fig. 3 und 4 vermieden. Die rotierende Trommel ist dort mit 21 bezeichnet und mittels Laufring 22 auf den Stützrollen 23 und 24 gelagert. Gegen die Stirnwand 25 mit Gleitring 26 wird der feststehende Einlaufkopf 27 mit Gleitflansch 28 gepresst. Auf dem Einlaufkopf ist auch der Einfüllstutzen 29 angeordnet sowie die Stopfbüchse 30 für die Durchführung der Antriebswelle 31. Diese oszillierende Antriebswelle 31 kann entweder nur ausserhalb der Trommel gelagert sein oder, wie auf Fig. 3, ein nicht gezeigtes Lager ausserhalb und ein Lager 32 innerhalb der Trommel haben, das gegen die Trommel-Innenwand mit den Rippen 33 abgestützt ist.
Auf der Antriebswelle 31 sind die 2 Mitnehmer 34 befestigt, die mit den Gabeln 35 um die eigentliche Mischwelle herum greifen. Diese Gabeln sind hierbei so zwischen den Mischflügeln 37 angeordnet oder auch zwischen separaten Mitnehmerringen, dass die Oszillation der Antriebswelle 31 auf die Mischwelle 36 übertragen wird, ohne dass die Rotation der Mischwelle beeinträchtigt ist. Die Rotation der lose in der Trommel liegenden Mischwelle 36 mit den Mischflügeln 37 erfolgt durch die Reibung an der umlaufenden Trommelinnenwand. Sie kann, wenn erforderlich, durch Mitnehmer an der Trommelinnenwand unterstützt werden.
Als solche Mitnehmer können zum Beispiel auch die schon bei der Beschreibung von Fig. 1 und 2 erwähnten zahnartigen Vorprünge 38 der inneren Trommelwand ausgebildet werden. Es sei hier noch darauf hingewiesen, dass diese Vorsprünge 38 in der Fig. 3 im Gegensatz zu Fig. 1 von Reihe zu Reihe versetzt gezeigt werden. Ausserdem wird in Fig. 4 auch noch als Variante gezeigt, dass ein Teil der Mischflügel 37 als vergrösserte Mischfläche 40 ausgebildet werden kann.
In den Fig. 14 ist die Mischwelle jeweils senkrecht unter der Achse der Trommel gezeigt. In Wirklichkeit stellt sich das Materialbett beim Rotieren der Trommel schräg ein. Es ist daher in vielen Fällen zweckmässig, auch die Mischwelle entsprechend schräg, in einem Winkel zur Vertikalen unter der Trommelachse anzuordnen. Bei der Ausführung nach Fig. 3 und 4 mit lose in der Trommel liegender Mischwelle ist es aus den gleichen Gründen empfehlenswert, der Antriebswelle 31 neben der oszillierenden gesteuerten Bewegung auch eine freie Winkelbewegung zu erlauben, so dass die Einstellung der Mischwelle gemäss der Stellung des Produktbettes möglich ist. Dies ist, als Bewegungsschema 41, in Fig. 3 angedeutet.
Die Ausführungsformen des Erfindungsprinzips sind mit den geschilderten Konstruktionen nicht begrenzt.
Beispielsweise kann eine Oszillation der lose eingelegten Mischwelle auch mit einer Druckscheibe oder einem Druckring an der Stirnwand der Trommel erfolgen, wobei die Druckscheibe bewegt wird von hydraulisch, elektrisch oder pneumatisch angetriebenen Bolzen, die durch die Trommelstiruwand nach aussen gehen. Es ist auch gleichgültig, ob die Mischvorrrichtung am Ein- oder Auslaufende von rotierenden Trommeln angeordnet sind oder ob statt einer Mischwelle mehrere eingebaut werden.
Mixing device for rotary drums
The invention relates to a mixing device for rotating drums, in which mixing blades mounted on one or more shafts are arranged in the drum, characterized in that these mixing blades perform an axially oscillating movement.
In rotating drums for the implementation of technical processes, such as reactions, drying, calcining, etc., a thorough mixing of the processed product is very often necessary in order to prevent encrustation or agglomeration, or to accelerate the heat transfer or reaction also to improve the evenness of the product.
For this purpose, for example, mixing paddles are attached to the inside wall of the drum for powdery or granular products, or a mixing screw or so-called agitator bars are placed in the drum for processing pasty substances, which are moved by the friction on the inner drum wall. However, these measures are often not sufficient and make it necessary either to carry out the process in another machine or to install a mixer upstream or downstream of the rotating drum.
The present invention aims to improve the mixing process in rotating drums.
It is shown in the attached sketches in 2 exemplary embodiments. Show it:
1 longitudinal section through a rotating drum with a mixing shaft driven directly from the outside,
Fig. 2 section along line I-II of Fig. 1,
3 shows a longitudinal section through a rotary drum with a mixing shaft loosely inserted into the drum, the axially oscillating movement of which is actuated by an externally driven intermediate shaft,
FIG. 4 section along line III-IV of FIG. 3.
The rotating drum is only partially shown in FIGS. 1 and 2, for example as an inlet part to a rotary kiln. 1 is the drum with a race 2, which in turn is supported on the rollers 3 and 4 in a known manner. Pressed against the end wall 5 of the rotating drum with Glelit flange 8 in order to seal the space inside the drum from the outside. The pressing device and flexible connections of this sliding ring seal are not shown for the sake of clarity. In the stationary inlet head 7, the stuffing box 10 is arranged above a flexible bellows 9. With this stuffing box, the mixing shaft 11 is sealed with the mixing blades 12, which is mounted and driven outside the drum in a special drive box, not shown here.
In addition, the screw 13 is attached in the infeed head 7, which is used to convey in and channel the product to be processed.
The product conveyed in by the screw 13 falls into the rotating drum and normally fills the drum to just below the seal on the end wall. When the drum rotates, the known rolling over of the product already produces a mixing effect which, in the present invention, is significantly increased by the mixing shaft 11 with the mixing blades 12. In this case, however, the mixing blades are not only rotated but also oscillated at the same time, as shown in FIG. 1 by the movement diagram 14 and also the other limit position of the outermost mixing blade 15 in dash-dotted lines.
This movement results in a very intensive mixing effect even with slurries and pastes with a low viscosity.
For highly viscous pastes, however, it has proven to be advantageous to arrange tooth-like projections or mixing surfaces 16 in the drum, between which the mixing blades 12 oscillate and thereby also knead higher-viscosity materials or crush larger chunks of material. At the same time, these tooth-like projections 16 bring great advantages in thermal processes, d. H. in the case of drums that are heated or cooled in a known manner. On the one hand, they enlarge the heat exchange surface and, on the other hand, they also improve the heat transfer through the strong movement of the material and self-cleaning. The mixing shaft 11 with mixing blades 12 can also only be operated with an oscillating movement if the rotating movement of the drum alone is sufficient for circulating the material. In this case, the mixing blades that protrude into the product bed are sufficient.
The mixing blades 12 can be designed in a wide variety of shapes, for example as inclined surfaces to increase the transport and mixing effect or even in the form of heavy mullers that run on the inner wall of the drum to increase the friction effect, for example when mixing from foundry sand or chocolate. In the previous embodiment of the principle of the invention, the bed height of the product in the rotating drum is limited by the fact that the level must be below the mechanical seal and thus also substantially below the mixing shaft. In order not to make the mixing shaft with the mixing paddles too large, mechanical seals with a larger diameter are therefore also necessary for this design, which can often cause problems with large drums with regard to tightness.
These difficulties are avoided in the embodiment according to FIGS. 3 and 4. The rotating drum is designated there by 21 and is mounted on the support rollers 23 and 24 by means of a race 22. The stationary inlet head 27 with the sliding flange 28 is pressed against the end wall 25 with the sliding ring 26. The filler neck 29 and the stuffing box 30 for the passage of the drive shaft 31 are also arranged on the inlet head. This oscillating drive shaft 31 can either only be supported outside the drum or, as in FIG. 3, a bearing (not shown) outside and a bearing 32 inside the drum, which is supported against the drum inner wall with the ribs 33.
On the drive shaft 31, the 2 drivers 34 are attached, which grip with the forks 35 around the actual mixing shaft. These forks are arranged between the mixing blades 37 or between separate driver rings in such a way that the oscillation of the drive shaft 31 is transmitted to the mixing shaft 36 without the rotation of the mixing shaft being impaired. The rotation of the mixing shaft 36 lying loosely in the drum with the mixing blades 37 takes place through the friction on the rotating drum inner wall. If necessary, it can be supported by drivers on the inside wall of the drum.
The tooth-like projections 38 of the inner drum wall mentioned in the description of FIGS. 1 and 2, for example, can also be formed as such drivers. It should also be pointed out here that these projections 38 are shown offset from row to row in FIG. 3 in contrast to FIG. In addition, FIG. 4 also shows as a variant that part of the mixing blades 37 can be designed as an enlarged mixing surface 40.
In FIG. 14, the mixing shaft is shown vertically below the axis of the drum. In reality, the material bed is inclined when the drum rotates. It is therefore advisable in many cases to also arrange the mixing shaft at an appropriate angle, at an angle to the vertical, under the drum axis. In the embodiment according to FIGS. 3 and 4 with the mixing shaft lying loosely in the drum, it is advisable for the same reasons to allow the drive shaft 31 to move freely in addition to the oscillating controlled movement so that the mixing shaft can be adjusted according to the position of the product bed is possible. This is indicated as movement pattern 41 in FIG. 3.
The embodiments of the principle of the invention are not limited to the constructions described.
For example, the loosely inserted mixing shaft can also oscillate with a pressure disc or a pressure ring on the front wall of the drum, the pressure disc being moved by hydraulically, electrically or pneumatically driven bolts that go out through the drum face. It is also irrelevant whether the mixing device is arranged at the inlet or outlet end of rotating drums or whether several are installed instead of one mixing shaft.