DE10123812A1 - Maischegefäss - Google Patents

Abstract

Es wird ein Maischegefäß mit einer Rühreinrichtung beschrieben, das eine verbesserte Mischwirkung aufweist. Zu diesem Zweck ist wenigstens ein Maischekanal vorgesehen, der um eine Achse rotierend antreibbar ist und eine achsnahe Eintrittsöffnung und eine achsferne Austrittsöffnung für die Maische aufweist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Maischegefäß der im Oberbegriff von Anspruch 1 erläuterten Art.

Ein derartiges Maischegefäß ist aus dem DE-GM 295 17 343 bekannt. Das bekannte Maischegefäß enthält einen Rührflügelrotor, der mindestens zwei sich radial erstre­ ckende Rührarme aufweist, die mit Rührflügeln versehen sind. Da Maischegefäße, wie beispielsweise Maischebottiche oder Maischepfannen, bombierte oder trichter­ förmig vertiefte Böden aufweisen, sind die Rührarme im Winkel zu einer Drehachse angeordnet, durch die sie durch die Maische im Maischegefäß im Wesentlichen pa­ rallel zum Boden des Maischegefäßes rotierend angetrieben werden. Zwar stellt die bekannte Rühreinrichtung bereits eine Verbesserung dar, es musste jedoch festge­ stellt werden, dass das Mischen der Maische im achsnahen Bereich und insbesonde­ re in der Nähe des tiefsten Punktes des Bodens noch zu verbessern ist.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Maischegefäß bereitzustellen, das eine verbesserte Durchmischung der Maische gestattet.

Durch den erfindungsgemäß vorgesehenen Maischekanal wird die Maische, die in den Maischekanal eingetreten ist, beim Rotieren des Maischekanals einer Fliehkraft unterworfen und bewegt sich radial zur Rotationsachse nach außen. Dadurch wird an der achsnahen Eintrittsöffnung ein Ansaugdruck erzeugt, der Maische aus dem achs­ nahen Bereich ansaugt und radial nach außen transportiert. Auf diese Weise wird der durch die Rühreinrichtung bewirkten Rotationsbewegung eine im Wesentlichen linea­ re, von innen nach außen erfolgende Bewegung der Maische überlagert, wodurch die Mischergebnisse wesentlich verbessert werden können, ohne dass die Maische höhe­ ren Scherkräften ausgesetzt werden muss, die beispielsweise zu einer unerwünsch­ ten Schädigung der Spelzenpartikel oder einer Vernetzung der Wasserstoffbrücken und damit zur Erhöhung der Viskosität führen.

Zwar sind im Stand der Technik sogenannte Hohlrührer bekannt, diese dienen jedoch der Begasung von Flüssigkeit. Diese Hohlrührer weisen eine Hohlwelle auf, die au­ ßerhalb der Flüssigkeit mit einer Gasquelle, beispielsweise der Außenluft, und inner­ halb der Flüssigkeit mit radial verlaufenden Saugkanälen in Verbindung steht. Das Gas bzw. die Luft wird hier durch die Sogwirkung an der Austrittsöffnung der Saugka­ näle angesaugt, was durch entsprechende Rührflügel noch unterstützt wird. Eine ho­ he Saugwirkung bedingt jedoch relativ stark verdrängende Rührflügel, was wiederum die Scherkräfte erhöht.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

So beschreiben die Ansprüche 2 bis 5 vorteilhafte Anordnungen und Ausrichtungen der Ein- und Austrittsöffnungen, die eine optimale Strömung bei möglichst geringen Scherkräften gestatten.

Der Maischekanal kann an jeder Stelle im Maischegefäß angeordnet werden, wo das Mischen verbessert werden soll; ist jedoch bevorzugt gemäß Anspruch 6 in die Rühr­ einrichtung integriert, wobei zweckmäßigerweise gemäß Anspruch 7 die Rührarme mit dem Maischekanal versehen sind.

Durch die Ausgestaltung nach Anspruch 8 wird zusätzlich der von einem Rührflügel erzeugte Sog zur Unterstützung der Fliehkraft im Maischekanal eingesetzt.

Vorteilhafte konstruktive Weiterbildungen der Rührarme und der Rühreinrichtung sind den Ansprüchen 9 bis 11 zu entnehmen.

Anspruch 12 beschreibt eine besonders bevorzugte Anordnung der Austrittsöffnungen bei Behältern, die eine Heizung enthalten.

Die Ansprüche 13 und 14 beschreiben ein besonders bevorzugtes Ausführungsbei­ spiel der erfindungsgemäßen Rühreinrichtung.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen nä­ her erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäß ausgerüsteten Maischegefäßes,

Fig. 2 die Rühreinrichtung aus Fig. 1 in Draufsicht, und

Fig. 3 den Schnitt III-III aus Fig. 2.

Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung ein Maischegefäß 1, das beispielsweise ein Maischebottich oder eine Maischepfanne sein kann. Das Maischegefäß 1 enthält den eigentlichen Behälter 2 mit bombiertem oder trichterförmigem Boden 3. Durch den im Betrieb tiefsten Punkt des Bodens 3 erstreckt sich mit senkrechter Achse 4' eine An­ triebswelle 4 eines Antriebsmotors 5. Im Inneren des Behälters 2 ist mit der Antriebs­ welle 4 eine Rühreinrichtung 6 verbunden, die durch den Motor 5 in Richtung der Pfeile A rotierend angetrieben wird.

Im Behälter 2 kann eine der üblichen, innenliegenden Heizeinrichtungen 15 angeord­ net sein, deren Heizflächen vertikal und parallel zur Achse 4' verlaufen.

Die Rühreinrichtung 6 enthält zwei sich diametral bezüglich der Welle 4 gegenüberlie­ gende Rührarme 7, 8, die mit ihrem einen freien Ende in der Nähe der Achse 4' an der Antriebswelle 4 befestigt sind und an ihrem achsfernen, freien Ende mit jeweils ei­ nem Rührflügel 9, 10 in Form eines zweckmäßig gebogenen Blechzuschnittes verse­ hen sind.

Jeder der Rührarme 7, 8 besteht aus einem sich beidseitig in den Behälter 2 öffnen­ den Hohlprofil, bevorzugt einem Rohr mit kreisförmigem, gleichbleibenden Innenquer­ schnitt, das einen Maischekanal bildet. Jeder Rührarm 7, 8 enthält einen geraden Be­ reich 7a, 8a, in dem die sich durch das Hohlprofil erstreckende Mittellinie 7', 8' gerad­ linig verläuft, und einen gekrümmten Bereich 7b, 8b, in dem die sich durch das Hohl­ profil erstreckende Mittellinie 7', 8' im Wesentlichen in einem Viertelkreis gekrümmt ist.

Die Rührarme 7, 8 sind über einen quader- oder würfelförmigen Befestigungsblock 11 drehfest mit der Antriebswelle 4 verbunden, wobei die geradlinigen Bereiche 7a, 8a an gegenüberliegenden, parallelen und tangential zur Achse 4' verlaufenden Befesti­ gungsflächen 11a, 11b des Befestigungsblockes 11 in einem von 90° verschiedenen Winkel β zur Achse 4' befestigt sind, so dass sich die geradlinigen Bereiche 7a, 8a der Arme 7, 8 im Wesentlichen parallel zur Neigung des Bodens 3 erstrecken. Der Winkel β beträgt zwischen 60° und 120°, bevorzugt 75°. Der durch den Befestigungsblock 11 bestimmte Abstand La zwischen der Achse 4' und der Mittellinie 7', 8' sollte maximal 1/3 des Durchmessers des Maischegefäßes 1 betragen; eine achsnahe Anordnung der Mittellinie 7', 8' ist bevorzugt.

Die dem geradlinigen Bereich 7a, 8a zugeordnete Öffnung des Hohlprofils ist in der Nähe der Achse 4' angeordnet und bildet eine Eintrittsöffnung 12a bzw. 12b, während die andere Öffnung des Hohlprofiles von der Achse 4' einen größeren Abstand auf­ weist und jeweils eine Austrittsöffnung 13a bzw. 13b bildet. Dabei liegen die Eintritts­ öffnungen 12a, 12b und die Austrittsöffnungen 13a, 13b jedes Rührarms 7, 8 an ein­ ander gegenüberliegenden Seiten der Achse 4'. In Verbindung mit der Anordnung der Rührarme 7, 8 parallel zum Boden 3 weist somit jede Eintrittsöffnung 12a, 12b schräg nach unten in Richtung auf den Boden 3. Weiterhin sind die Eintrittsöffnungen 12a, 12b der beiden Rührarme 7, 8 gegeneinander versetzt; liegen z. B. an einander be­ züglich der Achse 4' diametral gegenüberliegenden Stellen.

Die gekrümmten Bereiche 7b, 8b sind derart angeordnet, dass die Austrittsöffnungen 13a, 13b im Wesentlichen rechtwinklig zu den Eintrittsöffnungen 12a, 12b verlaufen, bezüglich der Rotationsrichtung A nach hinten weisen und die Mittellinien 7', 8', wie insbesondere Fig. 3 zeigt, in einem von 90° verschiedenen Winkel α bezüglich der Achse 4' nach oben verlaufen, wobei der Winkel α je nach Bodenform und Bodenab­ stand von -30° (Neigung nach unten) bis +80° (Neigung nach oben), bevorzugt etwa +30° beträgt. Auf diese Weise weisen die Austrittsöffnungen 13a, 13b bezüglich ihres Einbaus im Behälter 2 und bezüglich der Rotationsrichtung A nach schräg oben hin­ ten.

Die Austrittsöffnungen 13a, 13b liegen weiterhin im Wesentlichen senkrecht unterhalb der Heizfläche 15, so dass diese beidseitig stark angeströmt werden.

Die gekrümmten Bereiche 7b, 8b sind weiterhin so ausgebildet, dass die Austritts­ punkte der Mittellinien 7', 8' aus den Austrittsöffnungen 13a, 13b in einer gemeinsa­ men Ebene mit der Achse 4' liegen.

Die Rührflügel 9, 10 (die der Deutlichkeit halber in Fig. 3 weggelassen wurden) beste­ hen aus einem Blechzuschnitt mit einem ersten Bereich 9a, 10a, der an dem ge­ krümmten Bereich 7b, 8b der Rührarme 7, 8 befestigt ist und mit ihm den gleichen Winkel α mit der Achse 4' einschließt. Der gerade Bereich 9a bzw. 10a steht über die Austrittsöffnung 13a, 13b vor und verläuft mit einer Kante 9a' parallel zur Mittellinie 7', 8' und im Wesentlichen senkrecht über ihr. An den geraden Bereich schließen sich jeweils ein abgewinkelter Bereich 9b bzw. 10b an, der in einem stumpfen Winkel be­ züglich des geraden Bereiches nach schräg oben hinten vorsteht und von außen in Richtung auf die Achse 4' breiter wird. Die Rührflügel sind so ausgebildet, dass sie ei­ ne geringstmögliche Scherkraft auf die Maische ausüben.

Wenn der Maischebehälter 1 befüllt wird, tritt Maische auch in die Maischekanäle im Inneren der Hohlprofile der Rührarme 7, 8 ein. Wird dann die Rühreinrichtung 6 in Pfeilrichtung A rotierend angetrieben, erfährt die Maische im Inneren der Rührarme 7, 8 eine Fliehkraft, die sie nach außen in Richtung der Austrittsöffnungen 13a, 13b drückt, wo sie die Rührarme 7, 8 im achsfernen Bereich entgegen der Rotationsrich­ tung A und nach schräg oben wieder verlässt. Dadurch wird an den Eintrittsöffnungen 12a, 12b Maische nachgesaugt, so dass außer der durch die Drehung A bewirkten Mischung auch eine verstärkte Mischung von innen nach außen stattfindet.

In Abwandlung des beschriebenen und gezeichneten Ausführungsbeispiels kann der Maischekanal unabhängig und zusätzlich zur Rühreinrichtung vorgesehen werden, insbesondere dann, wenn eine konstruktive anders gestaltete Rühreinrichtung not­ wendig ist oder wenn eine radial nach außen gerichtete, lineare Strömung an anderer Stelle als die durch die Rühreinrichtung bewirkte Strömung erforderlich ist. Die Hohl­ profile können andere geeignete Querschnitte aufweisen, können beispielsweise rechteckig oder oval oder dgl. sein, wobei sich ein ovaler bzw. elliptischer (äußerer) Querschnitt besonders eignet, da sich dadurch der Widerstandsbeiwert und somit die erforderliche Antriebsleistung stark reduziert. Auch können die Rührarme mit einem Tragflächenprofil oder anderen strömungslenkenden oder -beeinflussenden Elemen­ ten versehen werden, um z. B. die Anströmung der Heizflächen zu verbessern. Die Rührarme müssen weiterhin außen nicht einen zum Innenquerschnitt korrespondie­ renden Umfangsquerschnitt aufweisen. Statt zwei Maischekanäle, wie im dargestell­ ten Ausführungsbeispiel, kann unter Umständen nur ein Maischekanal oder mehr als zwei Maischekanäle, beispielsweise vier Maischekanäle, verwendet werden. Die Flü­ gel können eine abweichende Form aufweisen oder weggelassen werden. Auch die Befestigung an der Antriebswelle kann anders gelöst werden, beispielsweise können die Maischekanäle direkt an der Antriebswelle angeschweißt sein. Die Anordnung der Ein- und Austrittsöffnungen kann verändert werden, insbesondere wenn dies durch die Eigenschaften der Maische und des Behälters bedingt ist. So können beispiels­ weise auch die Eintrittsöffnungen in der gleichen Ebene mit der Achse liegen. Es sollte jedoch sichergestellt werden, dass sich der an den Eintrittsöffnungen entste­ hende Sog der verschiedenen Eintrittsöffnungen nicht überlagert.

Claims (14)

1. Maischegefäß (1) mit einer Rühreinrichtung (6), gekennzeichnet durch wenigs­ tens einen Maischekanal (7, 8), der um eine Achse (4') rotierend antreibbar ist, und eine achsnahe Eintrittsöffnung (12a, 12b) und eine achsferne Austrittsöffnung (13a, 13b) für die Maische aufweist.

2. Maischegefäß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Eintrittsöff­ nung (12a, 12b) im Wesentlichen in Radialrichtung in Bezug auf die Achse (4') weist.

3. Maischegefäß nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Aus­ trittsöffnung (13a, 13b) im Wesentlichen entgegen Rotationsrichtung (A) weist.

4. Maischegefäß nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Austrittsöff­ nung (13a, 13b) nach schräg hinten weist, so dass ihre Mittellinie (7', 8') in einem spit­ zen Winkel (α) zur Achse (4') verläuft.

5. Maischegefäß nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel (α) etwa 30° nach oben weist.

6. Maischegefäß nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Maischekanal (7, 8) in die Rühreinrichtung (6) integriert ist.

7. Maischegefäß nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Rühreinrich­ tung (6) wenigstens einen als Maischekanal ausgebildeten Rührarm (7, 8) enthält.

8. Maischegefäß nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Rührarm (7, 8) mit einem Rührflügel (9, 10) versehen und die Austrittsöffnung (13a, 13b) in der Nähe des Rührflügels (9, 10) angeordnet ist.

9. Maischegefäß nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Rühr­ arm (7, 8) aus einem Rohrprofil mit kreisförmigem Querschnitt besteht.

10. Maischegefäß nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei Maischekanäle (7, 8) vorgesehen sind, deren Eintrittsöffnungen (12a, 12b) bezüglich der Achse (4') gegeneinander versetzt sind.

11. Maischegefäß nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Eintrittsöffnung (12a, 12b) und die Austrittsöffnung (13a, 13b) des Maische­ kanals (7, 8) auf gegenüberliegenden Seiten der Achse (4') angeordnet sind.

12. Maischegefäß nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Austrittsöffnung (13a, 13b) in der Nähe, bevorzugt im Wesentlichen senk­ recht unterhalb, einer Heizeinrichtung (15) angeordnet ist.

13. Rühreinrichtung mit wenigstens einem ein beidseitig offenes Hohlprofil enthalten­ den Rührarm (7, 8), der um eine Achse (4') drehbar ist, wobei der Rührarm (7, 8) eine achsnahe Eintrittsöffnung (12a, 12b) und eine achsferne Austrittsöffnung (13a, 13b) aufweist.

14. Rühreinrichtung nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch einen im Wesentli­ chen tangential an der Achse (4') befestigten Rührarm (7, 8) aus einem Rohrprofil mit kreisförmigem Querschnitt, das einen geradlinigen Bereich (7a, 8a) und einen Rohr­ krümmer (7b, 8b) enthält, wobei die Eintrittsöffnung (12a, 12b) im Wesentlichen quer zur Mittellinie (7', 8') des geradlinigen Bereichs (7a, 8a) angeordnet ist und die Aus­ trittsöffnung (13a, 13b) am Rohrkrümmer (7b, 8b) und im Wesentlichen um 90° ge­ genüber der Eintrittsöffnung (12a, 12b) versetzt angeordnet ist.