CH623486A5

CH623486A5 -

Info

Publication number: CH623486A5
Application number: CH739877A
Authority: CH
Inventors: Hans-Joachim Titus
Original assignee: Titus Hans Joachim
Priority date: 1976-06-18
Filing date: 1977-06-16
Publication date: 1981-06-15
Also published as: US4123174A; FR2354806A1; NL187052B; DE2627259A1; DE2627259C2; NL7706676A; NL187052C; FR2354806B1

Description

Die Erfindung betrifft einen Mischer, insbesondere für pulverförmiges Schüttgut, bestehend aus einem nach oben konisch erweiterten Mischbehälter, einem in der Nähe des Behältergrundes angeordneten Produktauslass sowie mit einer Mischschnecke, deren Achse zusätzlich zur Eigenrotation in einer Kreisbewegung längs der Behälterwand angetrieben ist.

Solche Mischer sind bekannt und werden beispielsweise in der Pharma-Industrie angewendet, um zwischen verschiedenen Produktkomponenten eine Homogenisierung zu erzielen oder eine chemische Reaktion einzuleiten. Die konische Form des Mischbehälters in Verbindung mit der angetriebenen Förderschnecke sorgt für einen intensiven Mischvorgang, bei dem das Produkt vom Behältergrund nach oben gefördert und zusätzlich längs der Behälterwand bewegt wird, wobei ein am Behälterdeckel gelagerter Schwenkarm das obere Ende der Schnecke führt.

Bei einer bekannten Ausführungsform wird der obere Schwenkarm direkt zu seiner Drehbewegung angetrieben und enthält zusätzlich den Drehantrieb für die Förderschnecke selbst, die an diesem Arm entweder fliegend gelagert oder mit ihrem unteren Ende auf dem Behälterboden abgestützt ist. Für schwer mischbare Produkte ist auch bekannt, das obere Schneckenende in Zykloiden- oder Trochoidenbahnen anzutreiben, wozu der Schwenkarm gelenkig unterteilt ist und die beiden Teilarme mit unterschiedlichen Drehzahlen und/oder Drehrichtungen angetrieben werden. Solche Antriebe lassen sich nur unzuverlässig abdichten und führen zu der Gefahr,

dass im Störungsfall das gesamte teure Pharma-Produkt im Mischbehälter vernichtet oder unbrauchbar wird. Auch schmierungsfreie Kreuzgelenke und andere Kupplungsarten sind bei den hohen Reinheitsanforderungen beispielsweise der Pharmaindustrie ungeeignet, weil die grossen Beanspruchungen beim Mischvorgang einen das Produkt verunreinigenden Abrieb verursachen. Anderseits bereitet auch die Abdichtung einer von unten in den Mischbehälter eingeführten Schnek-kenwelle nicht zu lösende Probleme unter Berücksichtigung der Unterbringung einer Produktauslassöffnung, ohne dass dabei eine undurchmischte tote Zone entsteht.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines verbesserten Mischers der eingangs beschriebenen Bauart, bei dem mit dem Mischprodukt in Verbindung kommende Antriebsgelenke oder -umlenkungen vermieden werden, ein vereinfachter Gesamtaufbau entsteht, der Mischwirkung unzugängliche tote Zonen vermieden werden und eine zwangsläufige vollständige Entleerung des Mischbehälters erreicht wird.

Erfindungsgemäss ist diese Aufgabe dadurch gelöst, dass die von unten in den Mischbehälter ragende Mischschnecke in einem an einer unteren Flanschöffnung des Mischbehälters abgedichtet anliegenden Lagergehäuse gelagert ist, von dem ein nach unten weisendes Produktauslassrohr ausgeht und das an einem um die vertikale Behälterachse drehbar angetriebenen Tragteil abgestützt ist.

Da bei dieser Bauart der Eigenantrieb der Schnecke und auch der Antrieb für deren Kreisbewegung von ausserhalb des Mischers erfolgt, ist eine einwandfreie Abdichtung möglich und auch die Sterilität des bearbeiteten Produktes im Dauerbetrieb gewährleistet. Da jegliche Lagerstellen im Produktraum beseitigt sind, bleibt das oft empfindliche Endprodukt ohne Verunreinigungen, womit die von der chemischen Industrie geforderte «Partikelfreiheit» gewährleistet wird. Ausserdem wird ein von der Mischwirkung der Schnecke unbeein-flussbarer Produktraum vermieden. Durch das vertikale Produktauslassrohr lässt sich das fertig bearbeitete Produkt aus dem Behälter vollständig nach unten austragen, indem man den Antrieb der Schnecke umkehrt. Bei bekannten Ausführungsformen von Mischern mit seitlicher Produktauslassöffnung würde das Produkt nach unten gegen den Behälterboden verdichtet und dadurch der Schneckenantrieb überlastet und stehen bleiben. Ausserdem würde die Produktverdichtung gegen die Durchführung der Schneckenwelle wirken und die dort vorgesehenen Abdichtungen zerstören.

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Um die Mischschnecke in einer Kreisbewegung anzutreiben, kann in Ausgestaltung des im Patentanspruch 1 beschriebenen Mischers das mit dem Produktauslassrohr versehene Lagergehäuse zentrisch in einem ringförmigen Schneckenrad abgestützt sein, das seinerseits in einem am Mischbehälter befestigten Traggehäuse gelagert ist. Das Lagergehäuse kann aus zwei zu einer Y-Form miteinander verbundenen Rohrschenkeln bestehen, wobei in einem geneigten Rohrschenkel die Mischschnecke gelagert ist, während der andere Rohrschenkel als Produktauslassrohr in der vertikalen Behälterachse verläuft.

Gemäss einer ersten Ausführungsform des Mischers nach Anspruch 1 ist das Lagergehäuse innerhalb des um die senkrechte Behälterachse drehbaren Schneckenrades an von dem Schneckenrad ausgehenden Ansätzen mit Hilfe von waagerechten Bolzen schwenkbar gelagert. Diese Bolzen bilden eine gemeinsame, waagerechte Schwenkachse für das Lagergehäuse, um die die Mischschnecke zusätzlich zu ihrer Eigendrehung sowie zu ihrer Kreisbewegung angetrieben werden kann, um schwierige Produkte schnell und vollständig durchmischen zu können. Aufgrund der Schwenkbarkeit des Lagergehäuses ist es ausserdem möglich, die gleiche Schnecke und den gleichen Mischerantrieb an Behälter mit unterschiedlichem Konuswinkel anzubauen. Im übrigen ist auch eine gewisse Schwenkbarkeit notwendig, wenn bei grösserer Schneckenlänge, z. B. bei einer Länge von mehr als 4 m, eine Gegenlagerung durch einen oberen Führungsschwengel vorgesehen ist. Bei solch grossen Abmessungen lässt sich der Führungsschwengel bei vertretbarem Aufwand nicht mehr absolut zentrisch lagern, so dass über das verschwenkbare Lagergehäuse bauliche Toleranzen aufgenommen werden. Die Oberseite des Lagergehäuses kann eine Kugelfläche aufweisen, gegen die am unteren Behälterflansch abgestützte, konzentrische Dichtringe vorgespannt sind, zwischen denen eine mit unter Druck stehendem Inertgas beaufschlagte Sperrkammer vorgesehen ist.

Gemäss einer zweiten Ausführungsform des Mischers nach Anspruch 1 besitzt das obere Ende des Lagergehäuses eine zur vertikalen Behälterachse konzentrische, nach aussen weisende Lagerfläche, die an einem mit dem Behälter verbundenen, stationären Gleitring geführt ist. In diesem Fall weist das Lagergehäuse eine obere, im allgemeinen waagerechte Dichtfläche auf, gegen die zwei konzentrische Gleitringdichtungen mit einer dazwischen angeordneten Sperrgaskammer vorgespannt sind.

Wenn in weiterer Ausgestaltung die Mischschnecke aus einer Hohlwelle besteht, auf der wenigstens die unteren Gänge der Schneckenflügel als im Querschnitt dreieckförmige Kammer ausgebildet sind, die über einen am unteren Ende der Hohlwelle befindlichen Zuleitungsanschluss und Öffnungen in der Hohlwelle mit Gas beaufschlagbar ist, kann man zur Befreiung des im Behälter befindlichen Produktes von dem vom Lösungsmittel anhaftenden Geruch über die hohle Mischschnecke, beispielsweise Stickstoffgas, zuführen. Das Reinigungsgas wird entweder durch Öffnungen in der Schneckenwelle oder durch die aus Sintermetall bestehende Unterseite der die Schneckenflügel bildenden Kammer in das Produkt eingeblasen.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen. Es zeigen:

Fig. 1 schematisch einen mit Zyklonabscheider und Filter kombinierten Mischer,

Fig. 2 einen Schnitt durch den unteren Bereich des Mischers,

Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie III-III in Fig. 2 und

Fig. 4 einen vergrösserten Teilschnitt durch den Bereich der Abdichtung und Führung des Lagergehäuses bei einem abgeänderten Ausführungsbeispiel.

Nach Fig. 1 ist auf einem konischen Mischbehälter 1 ein Zylindermantel 2 eines Zyklonabscheiders befestigt, der mit einem tangentialen Einlasskanal versehen ist. Zentrisch in der aus Mischbehälter 1 und Mantel 2 bestehenden Bunkereinheit ist ein Taschen- oder Schlauchfilter 5 angeordnet und von einem runden oder mehreckigen Tauchror 4 umgeben. Das im Filter gereinigte Gas strömt aus einer oberen Reinigungskammer durch den Anschlussstutzen 6 ab.

In den Mischbehälter 1 ragt von unten eine angetriebene Mischschnecke 15 hinein, die beim Beispiel nach Fig. 1 durch einen oberen Führungsschwengel 20 zu einer Kreisbewegung entlang der Behälterwand geführt ist. Der Schwengel 20 ist an einem Bügel 21 unterhalb des Filters 5 drehbar gelagert. Für diese Lagerstellen, auf die keine besonderen Beanspruchungen wirken, können Büchsen aus abriebsfestem, reibungsarmen, armiertem Kunststoffmaterial verwendet werden.

Die Mischschnecke 15 kann auch fliegend gelagert sein, so dass sie nur an ihrem unteren Ende an zwei unter axialem Abstand stehenden Stellen 38 (Fig. 2) gelagert ist. Am unteren Flansch 9 des Mischbehälters ist ein Traggehäuse 14 befestigt, in dem ein ringförmiges Schneckenrad 13 gelagert ist, dessen Mittelachse mit der Behälterachse zusammenfällt. Am Traggehäuse 14 ist ein Getriebemotor 10 befestigt, von dem aus über einen Kettentrieb eine Schnecke 12 angetrieben wird, die mit dem Schneckenrad 13 in Eingriff steht. Entsprechend Fig. 3 sind am Schneckenrad zwei Ansätze 25 mit Bohrungen zur Aufnahme von Bolzen 26 angeformt, die eine waagerechte Schwenkachse für ein Lagergehäuse 11 bilden.

Das Lagergehäuse 11 besitzt zwei etwa Y-förmig zueinander angeordnete Rohrschenkel, wobei in dem geneigten Rohrschenkel das untere Ende der Mischschnecke 15 an den Stellen 38 gelagert ist und der andere, winklig daran anschliessende Rohrschenkel 16 das senkrechte Produktauslassrohr bildet. Über die an das eine Ende des Lagergehäuses 11 angeflanschte Lagerhülse 39 und ein Getriebegehäuse 40 ist ein Antriebsmotor 7 für die Eigendrehung der Mischschnecke angeschlossen.

Im Lagergehäuse 11 ist die Mischschnecke 15 an der Stelle 28 durch Gleitringdichtungen und eine dazwischen gebildete Sperrgaskammer abgedichtet, so dass das Produkt im Mischbehälter gegenüber aus der Lagerung kommenden Verunreinigungen geschützt ist. Durch Umkehr der Förderrichtung der Mischschnecke 15 lässt sich der Behälter ohne zusätzliche Hilfsmittel über das Produktauslassrohr 16 restlos entleeren, nachdem ein nichtgezeigter Schieber geöffnet worden ist. Entsprechend Fig. 2 können die Schneckenflügel oberhalb des Lagergehäuses 11 in Anpassung an den unteren Öffnungsstutzen des Mischbehälters 1 leicht erweitert sein, um auch hier tote Mischzonen zu vermeiden.

Die Oberseite des Lagergehäuses 11 ist um die Austrittsöffnungen herum mit einer Kugelfläche 18 versehen, die eine hohe Oberflächenqualität besitzt und gegen die zwei zueinander konzentrische Gleitringe 22, 23, zum Beispiel aus einem Teflon-Sintergewebe, mit Hilfe von Federn vorgespannt sind. Zwischen den Dichtringen befindet sich ein Hohlraum 19, der als Sperrgaskammer mit einem Inertgas beaufschlagt ist und dessen Druck ständig kontrolliert wird. Die aus den Dichtringen 22, 23 und Andrückfedern bestehende Anordnung befindet sich innerhalb eines Einsatzes 17 im Traggehäuse 14, der für eine Abdichtung am Ringflansch 9 sorgt.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform beträgt der Schwenkwinkel des Lagergehäuses 11, das mit Lagern 27 auf den Bolzen 26 abgestützt ist, etwa 5°, wobei dieser Winkel auch grösser sein kann. Dieser Schwenkwinkel ist erforderlich, wenn für grössere Schneckenlängen am Führungsschwengel 20 (Fig. 1) eine Gegenlagerung vorgesehen wird, wobei es praktisch unmöglich ist, den Führungsschwengel 20 genau zentrisch in der Mischbehälterachse zu lagern. Die Schwenkbarkeit des

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Lagergehäuses ist jedoch auch für besondere Mischbewegungen der Mischschnecke 15 notwendig.

Bei der bevorzugten Ausführungsform gemäss Fig. 4 ist die Mischschnecke 15 im Lagergehäuse 11 fliegend gelagert. Am oberen Ende des Lagergehäuses 11 ist anstelle der Kugelfläche 18 eine waagerechte Dichtfläche 41 und eine äussere vertikale Ringfläche 42 vorgesehen, mit welcher das Lagergehäuse innerhalb eines äusseren Gleitlagerringes 43 abgestützt und geführt ist. Der Gleitlagerring 43 ist als Einsatz in einer Ausnehmung des Traggehäuses 14 befestigt, so dass die von der Mischschnecke 15 auf die Lager 38 des Lagergehäuses 11 übertragenen Kräfte über den Gleitlagerring 43 abgestützt werden, wobei eine zusätzliche Abstützung und mitdrehende Verbindung über die Lagerbolzen 26 oder eine starre Verbindung zwischen dem Antriebskranz 13 und dem Lagergehäuse 11 erfolgt.

Die nach oben weisende Ringfläche 41 ist vorzugsweise mit einem besonders harten und porenfreien Überzug beschichtet, beispielsweise mit einer unter der Bezeichnung «Colmonoy» bekannten Nickellegierung, während die Gleitringe 22, 23 aus

Edelstahl bestehen können. Der die Gleitringe aufnehmende Einsatz 17 stellt die Verbindung her zwischen dem Traggehäuse 14 und dem Bodenflansch 9 des Mischbehälters 1 und enthält einen Zuführungskanal 44 für das in die Sperrgaskam-s mer 19 einzuführende Inertgas.

Entsprechend Fig. 1 wird die Mischschnecke 15 im Betrieb vom Motor 10 über einen Kreisbogen von etwa 400 Grad angetrieben und anschliessend wieder zurückgedreht. Über die in Fig. 1 und 2 gezeigte untere Anschlussleitung wird die io Hohlwelle der Mischschnecke 15 mit Inertgas zum Reinigen oder Kühlen des Produktes beaufschlagt. Wenigstens die unteren Gänge der Schneckenflügel sind als eine im Querschnitt dreieckförmige Hohlkammer ausgeführt. Die Ober- oder Vorderwand der Kammer besteht aus einem Stahlblech, die davon ls spitzwinklig ausgehende Rückwand aus gasdurchlässigem Sintermetall, während die dritte seitliche Wand der Kammer durch die Hohlwelle der Mischschnecke gebildet wird, die Um-fangsbohrungen enthält. Anstelle der Anordnung nach Fig. 1 kann die Oberseite des Mischbehälters durch einen Deckel 20 verschlossen sein.

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2 Blatt Zeichnungen

Claims

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1. Mischer, insbesondere für pulverförmiges Schüttgut, bestehend aus einem nach oben konisch erweiterten Mischbehälter, einem in der Nähe des Behältergrundes angeordneten Produktauslass sowie mit einer Mischschnecke, deren Achse zusätzlich zur Eigenrotation in einer Kreisbewegung längs der Behälterwand angetrieben ist, dadurch gekennzeichnet, dass die von unten in den Mischbehälter ragende Mischschnecke in einem an einer unteren Flanschöffnung des Mischbehälters abgedichtet anliegenden Lagergehäuse gelagert ist, von dem ein nach unten weisendes Produktauslassrohr ausgeht und das an einem um die vertikale Behälterachse drehbar angetriebenen Tragteil abgestützt ist.

2. Mischer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Lagergehäuse (11) zentrisch in einem ringförmigen Schneckenrad (13) abgestützt ist, das seinerseits in einem am Mischbehälter befestigten Traggehäuse (14) gelagert ist.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Mischer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Lagergehäuse etwa Y-Form mit zwei Rohrschenkeln besitzt, wobei in einem geneigten Rohrschenkel die Mischschnecke gelagert und ein senkrechter Rohrschenkel als Produktauslass (16) in der vertikalen Behälterachse angeordnet ist.

4. Mischer nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Lagergehäuse (11) innerhalb des um die senkrechte Behälterachse drehbaren Schneckenrads (13) an von dem Schneckenrad ausgehenden Ansätzen (25) mit Hilfe von waagerechten Bolzen (26) schwenkbar gelagert ist.

5. Mischer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberseite des Lagergehäuses eine Kugelfläche (18) aufweist, gegen die am unteren Behälterflansch abgestützte, konzentrische Dichtringe (22, 23) vorgespannt sind, zwischen denen eine mit unter Druck stehendem Inertgas beaufschlagte Sperrkammer (19) vorgesehen ist.

6. Mischer nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Lagergehäuse (11) einen Schwenkwinkel von mindestens 5° um seine waagerechte Schwenkachse (26) besitzt, und Arretierungseinrichtungen vorgesehen sind, um bei fliegend gelagerter Mischschnecke den Neigungswinkel in einem bestimmten Wert zu arretieren.

7. Mischer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das obere Ende des Lagergehäuses eine zur vertikalen Behälterachse konzentrische, nach aussen weisende Lagerfläche (42) besitzt, die an einem mit dem Behälter verbundenen stationären Gleitring (43) geführt ist.

8. Mischer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Lagergehäuse eine obere, im allgemeinen waagerechte Dichtfläche (41) aufweist, gegen die zwei konzentrische Gleitringdichtungen mit einer dazwischen angeordneten Sperrgaskammer vorgespannt sind.

9. Mischer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischschnecke aus einer Hohlwelle besteht, auf der wenigstens die unteren Gänge der Schneckenflügel als im Querschnitt dreieckförmige Kammer ausgebildet sind, die über einen am unteren Ende der Hohlwelle befindlichen Zuleitungs-anschluss und Öffnungen in der Hohlwelle mit Gas beaufschlagbar ist.

10. Mischer nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberseite der die Schneckenflügel bildenden Kammer aus Stahlblech, die Unterseite aus gasdurchlässigem Sintermetall besteht.