Die Erfindung bezieht sich auf eine Mischvorrichtung, insbesondere zum Mischen von pulverförmigen und körnigen Stoffen wie auch zum Rühren und Kneten von pastösen und plastischen Materialien mit einem Rührkessel und mit wenigstens einem sich um seine Achse drehenden Rührorgan.
Bekannt sind Mischvorrichtungen mit einem nach unten sich kegelförmig verjüngenden Mischgefäss, und mit wenigstens einem unten im Gefäss sich abstützenden Misch- oder Rührorgan. z. B. einer Förderschnecke, deren Mittellinie parallel mit der Gefässwand läuft, wobei sich das erwähnte Organ um seine Mittellinie drehen und zugleich längs der Gefässwand umlaufen kann, während die Welle dieses Organs an der oberen Seite drehbar in einem Haltearm gelagert ist, der mit seinem der Gefässachse benachbarten Ende drehbar um eine Festhaltewelle gelagert ist, die zentrisch in der Gefässachse angeordnet ist.
Eine neuere Ausführungsform dieser Grundkonstruktion sieht vor, dass das Rührorgan, z. B. eine Förderschnecke, mittels eines oben angeordneten Kurbelarms zur Rührkesselachse hin- und wegbewegbar ist, so dass die Bahn der Förderschnecke epizykloidisch verläuft. Hierdurch soll eine wesentlich bessere Durchmischung erzielt werden. Auch in diesem Falle ist jedoch eine Abstützung der Förderschnecke unten erforderlich, und der Drehantrieb ist unten angeordnet.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich demgegenüber auf eine Mischvorrichtung mit einem Rührkessel mit wenigstens einem sich um seine Achse drehenden Rührorgan, das an seinem oberen Ende zur Rührkesselachse hin- und wegbewegbar ist, wobei das Rührorgan an seinem oberen Ende drehbar und in jeder Richtung verschiebbar gelagert ist und sein unteres Ende freihängend ist, und die Verschiebung des Rührorgans in steuerbaren Bewegungsbahnen vorgesehen ist.
Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, dass das Rührorgan, z. B. eine Förderschnecke, unten im Gefäss nicht abgestützt ist, sondern dass sich das untere Schneckenende frei über den Boden oder Querschnitt des Rührgefässes bewegen kann. Ein zweiter Vorteil ist, dass die Bewegung des Rührorgans nicht an ein konisches Mischgefäss oder Rührgefäss gebunden ist, sondern dieses kann auch zylindrisch sein. Falls erwünscht, kann das Rührgefäss z. B. im Falle von Silobehältern. auch eine polygonale, z. B. rechteckige oder achteckige Querschnittskonfiguration aufweisen, wobei auch ovale oder elliptische Querschnitte möglich sind. Ein dritter Vorteil ist, dass keinerlei Antriebsorgane des Rührorgans mit dem Mischgut in Berührung kommen, was z. B. in der Nahrungsmittelindustrie und weiteren Industrien von wesentlicher Bedeutung ist.
Ein vierter Vorteil der erfindungsgemässen Mischvorrichtung ist, dass auch ohne weiteres Doppel- oder Mehrfach-Schnecken mit ineinandergreifenden Schneckenstegen verwendet werden können, was bei plastischen Mischgütern eine intensive Knetwirkung und bei körnigen Mischgütern eine intensive Homogenisierung und Reibwirkung ermöglicht. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemässen Vorrichtung ist schliesslich, dass durch das erfindungsgemässe Antriebssystem beliebig steuerbare Bewegungsbahnen des oder der Rührorgane im Mischgut möglich sind und dass diese nicht, wie bisher, unbedingt an eine kreisförmige Bewegungsbahn gebunden sind. Durch entsprechende automatische oder manuelle Steuerung der Bewegungsabläufe des Antriebssystems kann dem oder der Rührorgane eine Bewegung gegeben werden, welche je nach Mischgut einen optimalen Mischvorgang erlaubt.
So kann sich das Mischorgan bzw. die Mischorgane in kreisförmigen, spiralförmigen, zick-zackförmigen, schlaufenförmigen oder kreuzförmigen Bahnen im Rührgefäss bewegen.
Die nähere Erläuterung der Erfindung erfolgt anhand beiliegender Zeichnung, welche lediglich eine Ausführungsform der Erfindung darstellt, worin 1 den Maschinenständer bezeichnet, 2 und 3 sind rektanguläre oder quadratische Platten, welche mittels zwei oder vier Holmen 4 und den Holmmuttern 6 den Pressenständer einer hydraulischen Presse bilden. 5 und 5' sind auf den Holmen 4 angeordnete axial verschiebbare Platten, zwischen welchen die Antriebsvorrichtung 13-14 montiert ist, wobei 13 das Getriebe und 14 den Motor bezeichnen. 7 bezeichnet das Misch- oder Rührgefäss und 7' das Mischgut. 8 ist das Rührorgan, in diesem Falle eine Förderschnecke oder Knetschnecke. welche im Lagergehäuse 12 drehbar gelagert ist. Das untere Ende der Schnecke bewegt sich frei in Bodennähe des Mischgefässes 7.
15 ist ein doppeltwirkender Arbeitszylinder, in diesem Falle ein Hydraulikzylinder, und 16 die Kolbenstange des Hydraulikzylinders, mit welcher sich die gesamte Schnecken-Antriebs-Einheit 8-13-14 mitsamt den Platten 5, 5' auf den Holmen hin und her verschieben lässt. 17 sind die flexiblen Ölleitungen des Hydraulikzylinders 15, und 18 ist das Hydraulikventil mit Druckregelventil. 19 bezeichnet den Schalthebel zur Betätigung des Hydraulikventils und 20 die Hydraulikpumpengruppe mit Ölbehälter. 21 bezeichnet den Motor der Hydraulikpumpengruppe. Das ganze Holmengestell zur Hin- und Herverschiebung der Schnecke bildet einen kran ähnlichen Ausleger, welcher mittels des Schwenklagers 10 auf der Säule oder dem Ständer 9 drehbar gelagert ist, wobei der Schwenkwinkel z.
B. 180 oder mehr betragen kann. 11 bezeichnet einen Schwenkzylinder. z. B. einen hydraulischen Schwenkzylinder, welcher mit dem Hydraulikaggregat 20 ebenfalls verbunden sein kann und seperat bedient wird. oder ein Motor-Schwenkgetriebe. Das Schwenkaggregat wird unabhängig vom Hydraulikzylinder 15 betätigt.
Die Funktion der erfindungsgemässen Vorrichtung ist wie folgt: Durch Einschalten des Motors 14 wird die Schnecke 8 oder, falls erwünscht, eine Doppelschnecke 8, 8' (8' ist nicht dargestellt) in Rotation gesetzt. Die Drehrichtung kann dabei je nach Wunsch so eingestellt werden, dass die Schnecke das Mischgut nach oben oder nach unten befördert. Durch Betätigung des Hydraulikventils 18 durch den Schalthebel 19 setzt sich nun die Kolbenstange 16 in Bewegung und verschiebt das Antriebsaggregat 13-14 mitsamt der Schnecke 8 auf den Holmen. Die maximale Hublänge entspricht wenigstens dem Durchmesser des Rührgefässes 7. Wird nun gleichzeitig das Schwenkgetriebe 11 betätigt, so kann die Schnecke z. B. mit grosser Präzision der Behälterwand entlang gesteuert werden.
Der Hydraulikzylinder 15 und das Schwenkgetriebe 11 dienen als Steuerantrieb oder Servoantrieb zur Verschiebung der Schnecke oder des Rührorgans in beliebigen Bewegungsbahnen. Durch eine entsprechende elektronische Steuerung kann eine kontinuierliche Kombination von Bewegungsabläufen der Schnecke 8 oder Doppelschnecke 8, 8' bzw. eines anderen Rührorgans eingestellt werden. Das Bewegungsprogramm kann z. B. so vorgesehen sein, dass die Schnecke zuerst eine kreisförmige oder polygonale Bahn längs der Behälterwand ausführt, damit diese z. B. von Inkrustationen abgestreift wird. Danach kann sich das Rührorgan in spiralförmiger Bahn zum Zentrum des Mischgefässes bewegen, und danach in spiralförmiger Bahn wieder zurück zur Wandung des Mischgefässes. Hierbei wird der gesamte Inhalt des Rührgefässes intensiv durchmischt und homogenisiert.
Der Bewegungsablauf der Schnecke 8 oder des Rührorgans kann jedoch auch vereinfacht werden, indem das Rührorgan hauptsächlich gradlinig verschiedene Querschnittsektoren des Rührgefässes durchfährt und bei ihrem Hinund Herlauf eine zick-zack-förmige Bahn im Mischgefäss durchläuft. Es können auch schlaufenförmige Bahnen, z. B.
achtförmige Bahnen, durchgefahren werden.
Da das Rührorgan der erfindungsgemässen Vorrichtung nicht auf Schnecken beschränkt ist, kann zur Lösung spezieller Rühr- und Mischprobleme parallel mit der Schnecke 8 oder Doppelschnecke 8, 8' auch eine weitere Rührwelle vorgesehen sein, welche ebenfalls vom Antrieb 13, 14 oder von einem separaten Antrieb angetrieben wird. Diese Rührwelle kann z. B. sogenannte Dissolverscheiben oder Zerhackmesser aufweisen zwecks Feinzerkleinerung von zur Klumpenbildung neigenden Materialien. Als Rührorgan können auch Paddeln, Stäbe, Rührbalken, Rührgitter, Schwingbesen etc. verwendet werden.
Durch die praktisch unbeschränkten Möglichkeiten zur automatischen Steuerung der Bewegungsbahn des Rührorgans eignet sich die erfindungsgemässe Mischvorrichtung insbesondere auch als Dosiermischer, wobei verschiedene Komponenten durch separate Zufuhrleitungen oben in das Mischgefäss eingegeben werden und das gemischte Material unten durch eine Siloaustragschleuse kontinuierlich entnommen wird. Je nach Lage der Zufuhrleitung und je nach Art des dosierten Materials kann die Bewegung des oder der Rührorgane optimal eingestellt werden.
Die erfindungsgemässe Mischvorrichtung ist gekennzeichnet durch ausserordentliche Flexibilität, indem lediglich durch Verlängerung der Holmen 4 und der Hublänge des Arbeitszylinders 15 eine Anpassung an Rührgefässe mit verschiedenen Durchmessern vorgenommen werden kann, vom Dosiermischer bis zum grossen Silomischer. Da das Rührorgan unten nicht abgestützt zu sein braucht, besteht keine Abhängigkeit zum Rührgefäss, und das Rührorgan kann längenmässig stark variiert werden.
Statt der Schwenkung des Auslegers oder Holmengestells 2, 3, 4, 5, 5' durch das Schwenklager 10 und den Schwenkantrieb 11 kann auch eine seitliche Verschiebung vorgesehen sein. Diese seitliche Verschiebung kann ebenfalls auf Holmen vorgesehen sein. Statt des Hydraulikzylinders 15 kann selbstverständlich auch irgendein anderer Linearantrieb vorgesehen sein, z. B. ein Kettenantrieb. Die Säule 9 kann als Hubsäule vorgesehen sein, wobei das Rührorgan in der Höhe verstellbar ist und aus dem Rührgefäss hebbar ist.
The invention relates to a mixing device, in particular for mixing powdery and granular substances as well as for stirring and kneading pasty and plastic materials with a stirred tank and with at least one stirring element rotating about its axis.
Mixing devices are known with a downwardly conically tapering mixing vessel and with at least one mixing or agitating element supported at the bottom in the vessel. z. B. a screw conveyor whose center line runs parallel to the vessel wall, the said organ can rotate around its center line and at the same time rotate along the vessel wall, while the shaft of this organ is rotatably mounted on the upper side in a support arm, which with its the Vessel axis adjacent end is rotatably mounted about a retaining shaft which is arranged centrally in the vessel axis.
A more recent embodiment of this basic construction provides that the agitator, for. B. a screw conveyor, by means of a crank arm arranged above, can be moved back and forth to the stirred tank axis, so that the path of the screw conveyor is epicycloidal. This is intended to achieve significantly better mixing. In this case, too, the screw conveyor must be supported at the bottom, and the rotary drive is arranged at the bottom.
In contrast, the present invention relates to a mixing device with a stirred tank with at least one stirrer rotating about its axis, which can be moved back and forth at its upper end to the stirred tank axis, the stirrer being rotatably mounted at its upper end and displaceable in any direction and its lower end is freely suspended, and the displacement of the stirring element is provided in controllable movement paths.
An advantage of the present invention is that the agitator, e.g. B. a screw conveyor, is not supported at the bottom of the vessel, but that the lower end of the screw can move freely over the bottom or cross-section of the mixing vessel. A second advantage is that the movement of the agitator is not tied to a conical mixing vessel or mixing vessel, but this can also be cylindrical. If desired, the stirred vessel can, for. B. in the case of silo containers. also a polygonal, e.g. B. rectangular or octagonal cross-sectional configuration, oval or elliptical cross-sections are also possible. A third advantage is that no drive elements of the agitator come into contact with the material being mixed. B. is essential in the food industry and other industries.
A fourth advantage of the mixing device according to the invention is that double or multiple screws with intermeshing screw flights can easily be used, which enables an intensive kneading effect in the case of plastic mixes and an intensive homogenization and friction effect with granular mixes. Finally, another advantage of the device according to the invention is that the drive system according to the invention enables any controllable movement paths of the agitator (s) in the mix and that these are not necessarily bound to a circular movement path as before. By appropriate automatic or manual control of the motion sequences of the drive system, the agitator (s) can be given a movement which, depending on the material being mixed, allows an optimal mixing process.
Thus, the mixing element or elements can move in circular, spiral, zigzag, loop or cross-shaped paths in the stirring vessel.
The invention is explained in more detail with reference to the accompanying drawing, which represents only one embodiment of the invention, wherein 1 denotes the machine frame, 2 and 3 are rectangular or square plates, which form the press frame of a hydraulic press by means of two or four spars 4 and spar nuts 6 . 5 and 5 'are axially displaceable plates arranged on the spars 4, between which the drive device 13-14 is mounted, with 13 designating the gearbox and 14 the motor. 7 designates the mixing or stirring vessel and 7 'the material to be mixed. 8 is the agitator, in this case a screw conveyor or kneading screw. which is rotatably mounted in the bearing housing 12. The lower end of the screw moves freely near the bottom of the mixing vessel 7.
15 is a double-acting working cylinder, in this case a hydraulic cylinder, and 16 is the piston rod of the hydraulic cylinder, with which the entire screw drive unit 8-13-14 together with the plates 5, 5 'can be moved back and forth on the bars. 17 are the flexible oil lines of the hydraulic cylinder 15, and 18 is the hydraulic valve with pressure control valve. 19 designates the switching lever for operating the hydraulic valve and 20 the hydraulic pump group with oil tank. 21 denotes the motor of the hydraulic pump group. The whole spar frame for moving the screw back and forth forms a crane-like boom, which is rotatably mounted by means of the pivot bearing 10 on the column or the stand 9, the pivot angle z.
B. can be 180 or more. 11 denotes a swing cylinder. z. B. a hydraulic swivel cylinder, which can also be connected to the hydraulic unit 20 and is operated separately. or a motorized swing gear. The swivel unit is actuated independently of the hydraulic cylinder 15.
The function of the device according to the invention is as follows: By switching on the motor 14, the worm 8 or, if desired, a double worm 8, 8 '(8' is not shown) is set in rotation. The direction of rotation can be set as required so that the auger conveys the mix up or down. When the hydraulic valve 18 is actuated by the switching lever 19, the piston rod 16 starts moving and moves the drive unit 13-14 together with the worm 8 on the bars. The maximum stroke length corresponds at least to the diameter of the mixing vessel 7. If the swivel gear 11 is now actuated at the same time, the screw can e.g. B. can be controlled along the container wall with great precision.
The hydraulic cylinder 15 and the swivel gear 11 serve as a control drive or servo drive for moving the screw or the agitator in any desired movement paths. A corresponding electronic control can be used to set a continuous combination of movement sequences of the screw 8 or twin screw 8, 8 'or another agitator. The exercise program can, for. B. be provided so that the screw first executes a circular or polygonal path along the container wall so that this z. B. is stripped of incrustations. The agitator can then move in a spiral path to the center of the mixing vessel and then in a spiral path back to the wall of the mixing vessel. The entire contents of the mixing vessel are intensively mixed and homogenized.
The sequence of movements of the screw 8 or the agitator element can, however, also be simplified in that the agitator element mainly travels in a straight line through various cross-sectional sectors of the agitator vessel and traverses a zigzag-shaped path in the mixing vessel as it moves back and forth. There can also be loop-shaped tracks, e.g. B.
eight-shaped lanes to be driven through.
Since the agitator of the device according to the invention is not limited to screws, a further agitator shaft can also be provided in parallel with the screw 8 or twin screw 8, 8 'to solve special stirring and mixing problems, which is also driven by the drive 13, 14 or a separate drive is driven. This agitator shaft can, for. B. have so-called dissolver disks or chopping knives for the purpose of fine grinding of materials that tend to form lumps. Paddles, rods, stirring bars, stirring grids, whisks, etc. can also be used as stirring elements.
Due to the practically unlimited possibilities for automatic control of the movement path of the agitator, the mixing device according to the invention is also particularly suitable as a metering mixer, with various components being fed into the mixing vessel at the top through separate feed lines and the mixed material being continuously removed at the bottom through a silo discharge sluice. Depending on the position of the feed line and depending on the type of material being dosed, the movement of the agitator (s) can be optimally adjusted.
The mixing device according to the invention is characterized by extraordinary flexibility, in that an adaptation to mixing vessels with different diameters, from metering mixers to large silo mixers, can be made merely by extending the bars 4 and the stroke length of the working cylinder 15. Since the stirring element does not need to be supported at the bottom, there is no dependency on the stirring vessel, and the length of the stirring element can be varied widely.
Instead of pivoting the boom or spar frame 2, 3, 4, 5, 5 'by the pivot bearing 10 and the pivot drive 11, a lateral displacement can also be provided. This lateral displacement can also be provided on spars. Instead of the hydraulic cylinder 15, any other linear drive can of course also be provided, e.g. B. a chain drive. The column 9 can be provided as a lifting column, the agitating element being adjustable in height and being liftable out of the agitating vessel.