-
Die
Erfindung betrifft eine Mischvorrichtung mit einem Mischbehälter,
an dessen Wandung außen ein zum Inneren des Mischbehälters
geöffneter, eine Tiefe aufweisender Mischtopf angebracht
ist, in dem ein Rotor mit Rotorarmen, die eine Mischgut auswerfende
Wirkung aufweisen, um eine zum Inneren des Mischbehälters
gerichtete Achse rotieren.
-
Bei
dem Mischbehälter für eine derartige Mischvorrichtung
kann es sich vorzugsweise um einen im Wesentlichen horizontal ausgerichteten Mischtrog
handeln. Ein entsprechender Mischbehälter kann mit seiner
Mittelachse aber auch im Wesentlichen vertikal ausgerichtet sein.
-
In
dem Mischbehälter können pneumatisch arbeitende
Mischer eingebaut sein oder aber bekannte Mischelemente wie Pflugscharmischer, Schaufelmischer,
Schneckenbandmischer, Konusschneckenmischer, sei es mit zentraler
Schnecke oder aber mit an der Behälterwand durch einen
sich drehenden Arm entlanggeführter Schnecke, die sich um
sich selbst dreht, etc.
-
Die
hier beschriebene Mischvorrichtung kann benutzt werden, um Produkte
miteinander zu vermischen oder die Mischintensität zu steigern
oder aber auch um eine Zerkleinerungswirkung zu erzielen. In diesem
Fall funktioniert die beschriebene Mischvorrichtung wie eine herkömmliche
Mühle. Dies wird im Rahmen der hier vorliegenden Erfindung
als austauschbar verstanden.
-
Eine
derartige Mischvorrichtung kann somit auch verwendet werden, um
die Bildung von zu großen Partikeln bei Misch-, Trocknungs-
oder Reaktionsvorgängen zu verhindern oder aber um Emulsionen
oder Dispersionen herzustellen als auch zur Auflösung von
Feststoffen in Flüssigkeiten etc.
-
Bei
derartigen Mischvorrichtungen ist es aus der
DE 1 184 325 bekannt, einen Mischtopf
außen an die Mischbehälterwand anzuflanschen.
Dabei rotieren in diesem bekannten Mischtopf mehrere im Wesentlichen
parallel zueinander angeordnete Messerkränze um eine zum
Inneren des Mischbehälters gerichtete Achse. Der dem Mischbehälter
am nächsten liegende Messerkranz soll dabei eine das im
Mischbehälter vorhandene Mischgut ansaugende Steigung haben,
während der Messerkranz, der an dem Ende des Mischtopfes
angeordnet ist, das dem Mischbehälter abgewandt ist, eine
das Mischgut aus dem Mischtopf auswerfende Neigung aufweist. Dazwischen
soll ein dritter Messerkranz vorgesehen sein, der keine Steigung
hat.
-
Im
praktischen Einsatz haben sich diese bekannten Mischtöpfe
mit Messerkränzen nicht bewährt; Die durch die
einzelnen Messerkränze erzeugten ansaugenden und auswerfenden
Wirkungen heben sich letztlich gegenseitig auf, so dass weder innerhalb
dieser bekannten Mischtöpfe ein ausreichender Materialaustausch
erfolgt noch in erheblichem Umfang Mischgut aus dem Mischbehälter
entnommen und im Mischtopf verarbeitet wird. Die gewünschte
Verbesserung bei der Mischwirkung der entsprechend ausgestalteten
Mischvorrichtungen ergibt sich somit nicht.
-
Man
ging daher dazu über, entsprechende an der Wandung von
Mischbehältern befestigte Mischrotoren ins Innere der Mischvorrichtung
zu verlegen, wie es beispielsweise in der
EP 0 740 953 offenbart ist. Derartige
in das Innere eines Mischbehälters eingebaute Mischrotoren
haben aber den Nachteil, dass die Behälterwand des Mischbehälters
im Bereich von derartigen Mischrotoren nicht von den Mischwerkzeugen
der Mischvorrichtung überstrichen werden können.
Hier kann es somit zu Produktablagerungen kommen. Auch haben diese
nicht überstrichenen Bereiche Nachteile bei der Entleerung
insbesondere von horizontalen Mischvorrichtungen, da hier beachtliche
Restmengen an Pro dukten zurückbleiben können,
die bei einer Folgecharge Probleme verursachen können.
-
Die
Antriebswellen von derartigen in das Innere eines Mischbehälters
verlegten Rotoren werden durch Produktportionen, die von den Mischelementen
der Mischvorrichtung an ihnen vorbeigeführt und dabei zum
Teil verdichtet werden, stark auf Biegung beansprucht. Die Antriebswellen
müssen daher für eine entsprechende Biegebeanspruchung
ausgelegt werden, so dass sie dicker werden als bei einer reinen
Torsionsbelastung. Dies führt wiederum zu einer Vergrößerung
von nicht durch Mischelemente überstrichenen Bereichen
der Mischbehälterwandung.
-
Damit
die Antriebswellen nicht zu groß werden, können
auch die entsprechenden Rotoren nicht beliebig groß gewählt
werden. Man verwendet deshalb bei größeren Mischvorrichtungen
statt eines großen Rotors oder wenigen großen
Rotoren viele kleinere Rotoren. Dies führt aber auch zu
einer erhöhten Anzahl von Motoren, vielen teuren Abdichtungen
für die Durchführung von Antriebswellen durch die
Mischbehälterwandung und auch zu einem damit verbundenen
hohen Installationsaufwand.
-
Außerdem
können derartige in das Innere eines Mischbehälters
verlegte Rotoren in ungünstigen Konstellationen, bei denen
Fremdkörper in eine Mischvorrichtung gelangen, mit diesen
und den Mischelementen kollidieren, was zur Zerstörung
der Rotoren führen kann.
-
Unter
all diesen Aspekten ist es sinnvoll, die Rotoren in einem außen
an der Wandung des Mischbehälters angebrachten Mischtopf
unterzubringen.
-
Es
stellt sich dabei aber die Aufgabe, die oben beschriebenen Nachteile
der bekannten Vorrichtung mit einem außen an der Wandung
eines Mischbehälters befestigten Mischtopfes zu überwinden,
so dass mit einem derart außerhalb angeordneten Mischtopf
eine gewünschte Verbesserung des Mischvorganges erreicht
wird.
-
Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst,
dass die Rotorarme eines im Mischtopf angeordneten Rotors nur einen
radial begrenzten, aber im Wesentlichen die gesamte Tiefe des Mischtopfes
umfassenden Bereich überstreichen.
-
Der
Erfindung liegt dabei die Erkenntnis zugrunde, dass bei der aus
der
DE 1 184 325 bekannten
Vorrichtung die Messerkränze über die gesamte lichte
Weite des Mischtopfes Mischgut in den Mischtopf hineinfördert
bzw. am unteren Ende des Mischtopfes wieder aus diesem herausgefördert
haben.
-
Dementgegen
wird bei der erfindungsgemäßen Weiterbildung der
Vorrichtung nur in einem ringförmigen Bereich der lichten
Weite des Mischtopfes eine in das Innere des Mischbehälters
gerichtete Mischgutströmungen erzeugt. Diese Strömung überbrückt
dabei die gesamte Tiefe des Mischtopfes. Gleichzeitig wird durch
die ringförmige Strömung in entgegengesetzter
Richtung in den nicht von den Rotorarmen überstrichenen
Bereichen ein Sog von Mischgut zum Boden des Mischtopfes erzeugt.
So wird ein kontinuierlicher Austausch von Mischgut in dem Mischtopf
erreicht.
-
Bei
einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist der von
den Rotorarmen überstrichene ringförmige Bereich
radial außenliegend im Mischtopf zu finden. Somit kann
durch den radial innen bzw. mittig liegenden Bereich Mischgut bis
an den Boden des Mischtopfes gelangen, wo es auf die rotierenden
Rotorarme trifft und von diesen der Zentrifugalkraft folgend nach
außen gedrückt wird, um dann in den radial außen
liegenden ringförmigen Bereichen des Mischtopfes wieder
zum Inneren des Mischbehälters geführt bzw. gedrückt
zu werden. Dies baut auf besonders betriebssichere Weise eine kontinuierlich
funktionierende Strömung auf, die Mischgut aus dem Mischbehälter
durch den Mischtopf zurück in den Mischbehälter
führt.
-
Es
ist dabei im Rahmen der Erfindung, das Mischgut in dem achsparallel
verlaufenden, radial innenliegenden Bereich des Mischtopfes bereits über ein
das Mischgut zerkleinerndes Messer zu leiten, das dort angeordnet
sein kann. Dieses Messer kann, um die achsparallele mittige Strömung
zu unterstützen, auch ansaugend ausgebildet sein.
-
Es
ist dabei weiter im Rahmen der Erfindung, wenn die diesen Messern
nachgeordneten Rotorarme dann ausschließlich zur Erzeugung
einer radial außenliegenden Auswurfströmung für
das Mischgut vorgesehen sind.
-
Es
ist aber auch möglich, diese Rotorarme selbst mit entsprechenden
Schneidflügeln zu besetzen, die sich dann im Wesentlichen
radial erstrecken. Bei derartigen Ausführungsformen kann
auf ein im radial innenliegenden Bereich angeordnetes Messer verzichtet
werden. Die Zerkleinerungsfunktion dieses Messers wird durch die
Schneidflügel übernommen.
-
Die
Schneidflügel können sowohl radial innen als auch
radial außen an den Rotorarmen befestigt sein.
-
Es
ist dabei auch im Rahmen der Erfindung, die Schneidflügel
an verschiedenen Rotorarmen des gleichen Rotors innen oder außen
zu montieren.
-
Bei
einer anderen Ausführungsform der Erfindung, bei der das
Mischgut in verstärkter Weise Scherung und damit einer
Zerkleinerung ausgesetzt werden soll, kämmen die Rotorarme
unter Bildung von Mahlspalten mit radial von der Mischtopfwand vorspringenden
Statorzähnen. Über die auftretende Scherung kann
eine hohe Energie in das Mischgut eingebracht werden, wodurch spezielle
gewünschte Eigenschaften bei dem fertigen Mischgut zu erreichen
sind.
-
Auch
hier ist es unter konstruktiven Gesichtspunkten möglich,
neben Rotorarmen, die nur eine auswerfende Wirkung haben, separate
Rotorarme vorzusehen, die entsprechende Mahlspalte mit von der Mischtopfwand
vorspringenden Statorzähnen bilden. Hierdurch kann Mischgut
abwechselnd gefördert, geschert, gefördert usw.
werden.
-
Um
Pulver oder pasteusem Mischgut Flüssigkeiten zusetzen zu
können, sind die vorgesehenen Mischtöpfe besonders
geeignet, da sie mit einer entsprechenden Zuführöffnung
für die Flüssigkeitszugabe versehen sein können.
Somit wird eine intensive Vermischung der Flüssigkeit mit
Mischgut innerhalb des Mischtopfes gewährleistet. Vorzugsweise wird
eine derartige Zuführöffnung an der Wand des Mischtopfes
angeordnet sein, da hier insbesondere bei Rotor/Stator-Konstruktionen
in Zonen hoher Scherung eine besonders intensive Einmischung von Flüssigkeit
erreicht werden kann.
-
Bei
einer weiter bevorzugten Ausführungsform der Erfindung
kann ein entsprechender Mischtopf aber auch mit einer verschließbaren
Entleerungsöffnung für die Mischvorrichtung versehen
werden. Diese Entleerungsöffnung kann bei einem derartigen
Mischtopf konstruktiv relativ einfach realisiert werden, beispielsweise
an der Wand des Mischtopfes. Es ist dabei mit einer erfindungsgemäßen
Vorrichtung leicht möglich, den Antriebsmotor für
einen Rotor in einer der üblichen Arbeitsrichtungen entgegengesetzten
Richtung in dem Mischtopf rotieren zu lassen, um damit Mischgut
aus dem Mischbehälter herauszufördern.
-
Weitere
Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung eines Ausführungsbeispiels. Dabei zeigt:
-
1 einen
Schnitt durch einen Mischtopf mit einem Rotor, dessen Rotorarme
mit Statorzähnen kämmen als Prinzipdarstellung;
-
2 einen
Schnitt durch einen Mischtopf mit einem um 90° gedrehten
Rotor gemäß 1 als Prinzipdarstellung;
-
3 eine
Schnittansicht durch einen Rotorarm gemäß der
Linie III/III in 1;
-
4 eine
Schnittansicht durch einen Rotorarm gemäß der
Linie IV/IV in 2;
-
5 eine
Aufsicht auf einen Mischtopf gemäß den 1 und 2 mit
Rotorarmen, die mit Statorzähnen kämmen;
-
6 einen
Schnitt durch einen Mischtopf mit im radial innenliegenden Bereich
angeordnetem Messer als Prinzipdarstellung;
-
7 eine
Schnittansicht durch einen Rotorarm gemäß der
Linie VII/VII in 6;
-
8 eine
Aufsicht auf einen Mischtopf gemäß 6;
-
9 eine
Darstellung eines Rotors mit innenliegenden Schneidflügeln
an den Rotorarmen;
-
10 eine
Darstellung eines Rotors mit innen- und außenliegenden
Schneidflügeln an den Rotorarmen;
-
11 eine
Darstellung eines weiteren Rotors mit einzelnen an Rotorarmen außenliegenden Schneidflügeln;
-
12 eine
Außenansicht eines Mischbehälters mit mehreren
außen daran angebrachten Mischtöpfen;
-
13 eine
Axialansicht eines Mischbehälters gemäß 12;
-
14 eine
Einzelansicht eines Mischtopfes gemäß der Einzelheit
XIV in 13.
-
In 1 erkennt
man die Schnittansicht durch einen Mischtopf 1 als Prinzipdarstellung.
Dieser Mischtopf wird über einen Flansch 2 an
der Behälterwand 3 eines Mischbehälters
befestigt.
-
Der
Flansch 2 des Mischtopfes 1 wird an einem Flanschkragen 5 befestigt, über
den sich das Innere des Mischtopfes 1 zum Inneren des Mischbehälters öffnet.
Die Höhe des Mischtopfes 1 und die Höhe des
Flanschkragens 5 ergeben insgesamt die Tiefe 6 des
Mischtopfes.
-
Über
an der Behälterwand umlaufende Kanäle 4 kann
der Mischtopf 1 erwärmt oder gekühlt werden
und damit dem im Mischtopf 1 befindlichen Mischgut Wärme
zugeführt oder entzogen werden.
-
Am
Boden des Mischtopfes 1 ist eine Welle 7 vorgesehen,
die an ihrem innerhalb des Mischtopfes 1 liegenden Ende
einen Rotor 8 trägt. Über die Welle 7 kann
der Rotor 8 um die Achse 9 rotiert werden, die zum
Inneren des Mischbehälters gerichtet ist.
-
Der
Rotor 8 trägt an seinen radial außenliegenden
Enden Rotorarme 10, die in axialer Erstreckung im Wesentlichen
eine Länge haben, die der Tiefe 6 des Mischtopfes
entspricht. Die dem Mischbehälter zugewandten Enden der
Rotorarme 10 liegen innerhalb des Mischtopfes 1.
Bei einer Rotation der Rotorarme 10 können diese
also nicht mit einem Mischwerkzeug kollidieren, das innerhalb des
Mischbehälters über dessen Behälterwand 3 streift.
-
Wesentlich
ist, dass der von den Rotorarmen überstrichene radiale
Bereich radial begrenzt ist, so dass beim Umlauf der Rotorarme 10 ein
ringförmiger Abschnitt der im Wesentlichen kreisförmigen
lichten Querschnittsfläche 11 des Mischtopfes 1 überstrichen
wird, die in 5 gut zu erkennen ist.
-
In
der 3 erkennt man, dass die Rotorarme 10 gegenüber
der Rotationsrichtung 12 des Rotors 8 nach hinten
geneigt sind, so dass in dem Mischtopf 1 befindliches Mischgut
von dem Rotor 10 in Axialrichtung aus dem Mischtopf 1 in
das Innere des Mischbehälters gefördert wird.
Diese axiale Förderung wird durch weitere Rotorarme 13 unterstützt, die,
wie in der 2 dargestellt, ebenfalls am
Rotor 8 vorhanden sind.
-
Auch
die Rotorarme 13 haben gegenüber der Rotationsrichtung 12 eine
Neigung, wie dies in der 4 dargestellt ist.
-
Sowohl
die Rotorarme 10 als auch die Rotorarme 13 kämmen
mit Statorzähnen 14, die an der Wand des Mischtopfes 1 in
Radialrichtung nach innen vorspringen vorhanden sind. Zwischen diesen Statorzähnen 14 und
den Rotorarmen 10 bzw. 13 bilden sich enge Mahlspalte 15,
die zu einer hohen Scherung von in dem Mischtopf befindlichen Mischgut
führen.
-
Durch
die Rotation des Rotors 8 in der Rotationsrichtung 12 wird über
die Rotorarme 10 bzw. 13 in einem ringförmigen,
radial außenliegenden Bereich Mischgut aus dem Mischtopf
heraus in das Innere des Mischbehälters gefördert.
Gleichzeitig wird dadurch entlang der Achse 9 Mischgut
aus dem Mischbehälter herausgesaugt, das dann auf das Ende
der Welle 7 trifft und dann durch den Rotor 8 über
Zentrifugalkräfte radial nach außen geführt
wird, so dass es dann über die Rotorarme 10 bzw. 13 wieder
in Axialrichtung in das Innere des Mischbehälters gefördert
werden kann.
-
In
der bisher beschriebenen Ausführungsform wird dabei das
Mischgut durch die Rotorarme 10 und 13 in Zusammenhang
mit den Statorzähnen 14 durch die Mahlspalte 15 zerkleinert.
-
Im
Bereich dieser Statorzähne 14 ist auch eine Flüssigkeitszuführung 25 vorgesehen.
Durch diese hindurch kann Flüssigkeit im Bereich höchster Scherung
in das Mischgut eingeführt und in diesem verteilt werden.
-
Außer
der beschriebenen Konstruktion mit Rotor und Stator an der Mischtopfwand,
die für eine intensive Mischung von Mischgut benutzt werden, das
aus dem Mischtopf ausgeworfen wird, ist es auch möglich,
das Mischgut bei seinem axialen Eintreten in den Mischtopf über
einen radial auf den inneren Bereich beschränkten Messerkranz 16 zu
leiten, wie dies in den 6 und 8 dargestellt
ist.
-
Auch
bei dieser Ausführungsform weist der Rotor 8 an
seinen radialen Enden Rotorarme 17 auf, die einen radial
begrenzt außenliegenden Ringbereich überstreichen,
der über die gesamte Tiefe 6 des Mischtopfes 1 reicht.
Wie in der 7 zu erkennen ist, haben auch
diese Rotorarme 17 eine Neigung gegenüber der
Rotationsrichtung 12, so dass sie die axiale Förderung
des Mischgutes aus dem Mischtopf 1 heraus bewirken, was
gleichzeitig im radial innenliegenden Bereich das Ansaugen von Mischgut
bewirkt, das dann über den Messerkranz 16 geleitet
und dabei gemischt und/oder zerkleinert wird.
-
In
den 9 bis 11 sind Rotoren 8 dargestellt,
die an ihren radial außenliegenden Enden Rotorarme 18 aufweisen,
die mit sich in Radialrichtung erstreckenden Schneidflügeln 19 besetzt
sind. Dabei ist in der 9 zu erkennen, dass dort alle
vorhandenen Schneidflügel von den Rotorarmen 18 radial
nach innen vorstehen, während in der 10 dargestellt
ist, dass die Schneidflügel 19 an den unterschiedlichen
Rotorarmen 18 alternativ radial nach innen oder radial
nach außen montiert sind. In der 11 erkennt
man weiterhin einen Rotor 8, bei dem die Schneidflügel 19 nur
teilweise an den dort vorhandenen Rotorarmen 18 vorgesehen
sind. Die anderen Rotorarme dienen vorwiegend einem axialen Auswerfen
von Mischgut.
-
Die
Rotorarme 18 selbst sind wieder in einer Länge
ausgeführt, so dass sie sich bei ihrer Rotation im Wesentlichen über
die gesamte Tiefe des Mischtopfes erstrecken, in den sie eingesetzt
werden ohne aus dem Mischtopf herauszuragen. Man erkennt in den 9 bis 11 auch
jeweils, dass die Rotorarme 18 eine Neigung haben, über
die sie dann über die gesamte Tiefe eines Mischtopfes eine
axiale Förderwirkung auf das von ihnen bewegte Mischgut
haben. Dieses wird von den durch sie hindurchlaufenden Schneidflügeln
zerkleinert, gemischt etc.
-
Es
ist aber auch im Rahmen der Erfindung, wenn einzelne Rotorarme eine
Neigung haben für die beschriebene axiale Förderung
und andere Rotorarme mit Schneidflügeln besetzt sind. Hier
wird eine Trennung von Förderung und Mischern erreicht.
-
In
gleicher Weise können auch bei einer Ausführungsform
gemäß den 1–5 einzelne
Rotorarme mit Statorzähnen kämmen, während
andere Rotorarme ausschließlich die axiale Förderung
von Mischgut bewirken.
-
Es
sei an dieser Stelle auch noch erwähnt, dass ein Mischtopf
nicht nur die in den beigefügten Zeichnungen dargestellte
im Wesentlichen zylindrische Form haben kann, sondern dass auch
eine konische Form zur Anwendung kommen kann. Diese ist je nach
verfahrenstechnischer Anforderung zum Mischbehälter öffnend
oder schließend auszuformen.
-
In
der 12 erkennt man einen Mischbehälter 20 in
der Seitenansicht. Bei dem hier vorliegenden Fall handelt es sich
um einen im Wesentlichen horizontal liegenden Mischtrog handelt.
An diesem Mischbehälter sind über den Umfang an
axial beliebigen Stellen entsprechende Mischtöpfe 1 vorgesehen,
wobei hier nur ein Antriebsmotor 21 von mehreren für
die in diesen Mischtöpfen vorhandenen Rotoren dargestellt
ist. Diese Antriebsmotoren werden in bekannter Weise an die Mischtöpfe 1 angeflanscht, wobei
sie mit den Wellen 7 verbunden werden.
-
In
der 13 erkennt man den Mischbehälter 20 in
axialer Ansicht, wobei in diesem Mischbehälter ein nicht
dargestelltes Mischwerkzeug in der Richtung des Pfeils 22 rotiert.
-
Bei
einem gedanklich in der 13 auf
den Mischbehälter gelegten Zifferblatt, bei dem 12:00 Uhr oben
angeordnet ist, werden die Mischtöpfe vorzugs weise in dem
Bereich zwischen 3:00 und 11:00 Uhr angeordnet, da in diesen Bereich
das im Mischbehälter 20 befindliche Mischgut durch
das Mischwerkzeug bewegt wird und somit dort besonders gut in die Mischtöpfe
zu entnehmen und wieder in das Innere des Mischtopfes zurückzufördern
ist.
-
In
der 14 ist dabei auch noch gezeigt, dass die Wandung 23 des
Mischtopfes 1 mit einer verschließbaren Entleerungsöffnung 24 für
den Mischbehälter 20 versehen ist.
-
Wenn
diese Entleerungsöffnung 24 geöffnet wird,
wird über die Welle 7 der innerhalb des Mischtopfes 1 vorhandene
Rotor vorzugsweise entgegen seiner üblichen Rotationsrichtung 12 bewegt.
Damit wird das Mischgut aus dem Inneren des Mischbehälters 20 herausgefördert
und gleichzeitig über die Zentrifugalkraft des Rotors 8 zu
der Entleerungsöffnung 24 verbracht. Man hat somit
eine besonders gute Möglichkeit, den Mischbehälter
schnell zu entleeren.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste
der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert
erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information
des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- - DE 1184325 [0006, 0015]
- - EP 0740953 [0008]