DE102018002473A1

DE102018002473A1 - Mischvorrichtung für Fasern oder Späne und Bindemittel

Info

Publication number: DE102018002473A1
Application number: DE102018002473.4A
Authority: DE
Inventors: Fabian Köffers; Horst Weiss; Andre Boßmann; Klaus Schürmann
Original assignee: Siempelkamp Maschinen und Anlagenbau GmbH and Co KG
Current assignee: Siempelkamp Maschinen und Anlagenbau GmbH and Co KG
Priority date: 2018-03-24
Filing date: 2018-03-24
Publication date: 2019-09-26
Also published as: WO2019185236A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Mischvorrichtung zum kontinuierlichen Mischen von Fasern oder Spänen mit einem Bindemittel für die Herstellung von Faser- oder Spanplatten, wobei die Mischvorrichtung zumindest eine von einem Gerüst (15) gestützte Mischkammer (1) sowie darin mehrere an einer rotierbaren Mischerwelle (2) befestigte Misch- bzw. Förderwerkzeuge (3, 8, 9, 10) aufweist. Um eine Mischvorrichtung zu schaffen, die einfacher zu warten und an verschiedene Prozessparameter anzupassen ist, ist vorgesehen, dass die Mischerwelle (2) teilweise abgedeckte Nuten (20) aufweist, in denen bewegbare Kulissensteine (21) angeordnet sind, die mit einem Misch- oder Förderwerkzeug (3, 8, 9, 10) verbindbar sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Mischvorrichtung zum kontinuierlichen Mischen von Fasern mit einem Bindemittel für die Herstellung von Faser- oder Spanplatten, wobei die Mischvorrichtung zumindest eine von einem Gerüst gestützte Mischkammer sowie darin mehrere an einer rotierbaren Mischerwelle befestigte Misch- bzw. Förderwerkzeuge aufweist.
Solche Mischvorrichtungen werden auch als Beleimungsmischer bezeichnet. Die Mischkammer ist in der Regel zylindrisch als Trommel ausgebildet, wobei diese Trommel jedoch nicht rotiert, sondern fest steht und nur die Mischerwelle mit den Misch- bzw. Förderwerkzeugen rotiert.
Die Beleimung von Fasern oder Spänen und folglich das Mischen von Fasern oder Spänen mit einem Bindemittel bzw. Leim stellt einen wesentlichen Prozessschritt im Zuge der Herstellung von Faser- oder Spanplatten dar. Die Qualität der hergestellten Platten, z. B. Holzwerkstoffplatten oder insbesondere auch Werkstoffplatten aus den Fasern des Strohs von Jahrespflanzen, hängt auch maßgeblich von der Qualität der Fasern und insbesondere einer homogenen Beleimung der Fasern ab. Im Folgenden konzentriert sich die Beschreibung der Erfindung auf das Mischen von Fasern und Bindemittel, was aber die Verwendung von Spänen statt Fasern nicht ausschließen soll.
Es ist grundsätzlich bekannt, Fasern in einer sogenannten Blowline mit einem Bindemittel bzw. Leim zu vermischen und folglich zu beleimen. Die Durchsätze sind bei dieser Beleimungstechnik jedoch begrenzt. Im Übrigen treten in der Praxis gelegentlich Probleme mit sogenannten Leimflecken auf. Insbesondere die Handhabung von Isocyanat-Bindemitteln bereitet in der Blowline-Technologie Probleme.
Aus diesem Grunde wurde bereits die Beleimung von Fasern in einem Beleimungsmischer vorgeschlagen. Die in der Vergangenheit in der Praxis mit bekannten Beleimungsmischern erzielten Ergebnisse waren jedoch häufig unbefriedigend. Isocyanat-Bindemittel beispielsweise härtet ab einer gewissen Temperatur aus, die bereits im Mischer auftreten kann.
Eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Beleimen von Fasern, welche als horizontal orientierter Beleimungsmischer in Trommelbauweise ausgestaltet ist, ist beispielsweise aus der DE 24 38 818 bekannt. Die Mischwelle ist bei dieser Ausführungsform hohl ausgebildet und dient der Leimzufuhr. Dazu ist die Mischerwelle mit Mischwerkzeugen besetzt, die im Bereich ihrer hohlen Ausbildung mit davon abstehenden Leimschleuderrohren versehen sind. Der Durchmesser eines solchen Mischbehälters beträgt ca. 600 mm, wobei eine Drehzahl der Mischerwelle von 1500 Umdrehungen pro Minute vorgeschlagen wird. Damit soll eine Durchsatzleistung von 3 bis 4 t Fasern pro Stunde erreicht werden.
In der Praxis ist bislang bei der Beleimung von Fasern mit derartigen Vorrichtungen darauf geachtet worden, dass die zu beleimenden Fasern, die von den Mischwerkzeugen in eine „rotierende“ Bewegung versetzt werden, eine vorgegebene Geschwindigkeit bzw. Umfangsgeschwindigkeit aufweisen.
Aus der DE 10 2009 057 916 B4 ist es aber auch bereits bekannt, dass vorzugsweise eine hohe Zentrifugalbeschleunigung der Fasern im Bereich der Mischerinnenwand in der Größenordnung von 10.000 bis 30.000 m/sec² bei entsprechend abgestimmtem Verhältnis von Drehzahl und Durchmesser der Mischkammer gewählt werden kann. Dadurch wird das Mischverhältnis deutlich verbessert.
Die Mischkammer weist zumindest eine Beladeöffnung für die Zuführung der Fasern und zumindest eine Entladeöffnung für die Abführung des FaserBindemittel-Gemisches sowie mehrere Bindemittelzuführöffnungen für die Zuführung des Bindemittels auf. Die Erfindung gemäß der DE 10 2009 057 916 B4 schlägt vor, dass als Mischwerkzeuge mehrere über den Umfang der Mischerwelle verteilte Stachelkämme mit jeweils mehreren radial nach außen orientierten Stacheln vorgesehen sind, wobei die Stachelkämme sich im Wesentlichen parallel zur Mischerachse erstrecken und wobei jeweils zwei benachbarte Stachelkämme in axialer Richtung um ein vorgegebenes Maß versetzt zueinander angeordnet sind. Diese Stachelkämme bzw. Stacheln übernehmen einerseits eine Mischfunktion und andererseits eine Förderfunktion, denn in Rotation der Mischerwelle mit den Mischwerkzeugen werden die Fasern nicht nur mit dem Bindemittel vermischt, sondern das Gemisch wird zugleich in Förderrichtung von der Beladeöffnung zur Entladeöffnung einwandfrei und mit hohem Durchsatz transportiert. Durch den axialen Versatz der einzelnen Stachelkämme erreicht man gleichsam eine spiralförmige Anordnung der Stacheln, welche die Förderwirkung verbessert. Die einzelnen Stacheln können auch als Dorne oder Stifte bezeichnet werden. Es ist auch bekannt, anstelle dieser Stifte insbesondere in der Nähe der Belade- oder Entladeöffnung schaufelartige Förderwerkzeuge einzusetzen. Die Stacheln, Stifte, Dornen und Schaufeln sollen im Folgenden vereinfacht als Misch- bzw. Förderwerkzeuge bezeichnet werden
Dennoch ist auch diese an sich erfolgreich erprobte Ausgestaltung mit Nachteilen verbunden, die sich vornehmlich in komplizierten Wartungsarbeiten wiederfindet.
Die hohen Geschwindigkeiten und Zentrifugalbeschleunigungen sind mitverantwortlich für hohe Temperaturen in der Mischvorrichtung. Dadurch entsteht die Gefahr, dass bei höheren Temperaturen schnell aushärtbare Leime und Bindemittel, wie beispielsweise Isocyanat, Schäden in der Mischkammer verursachen. Andere in Frage kommende Bindemittel wären übrigens in erster Linie Methylendiphenylisocyanate, Harnstoffformaldehyde, Phenolharze u. ä. Die Mischkammer muss dann während eines Produktionsstillstandes mit hohem Aufwand gereinigt werden.
Die Mischkammerinnenwand und die Werkzeuge unterliegen außerdem je nach Faser- und Bindemittelmaterial oft hohem Verschleiß. Dazu ist es bereits bekannt, verschleißfeste Materialien für die Mischkammer und die Werkzeuge zu verwenden. Eine Ausbesserung oder Erneuerung dieser Teile ist aber relativ häufig notwendig, was ebenfalls zu einem Ausfall der Produktion führt.
Bisweilen, beispielsweise bei einer Produktionsmengenänderung oder bei der Behandlung anderer Fasern, wird gewünscht, die rotierenden Werkzeuge, also Stacheln, Dorne oder schaufelartige Förderwerkzeuge, auf der Mischerwelle anders anzuordnen oder durch andere oder eine andere Anzahl zu ersetzen. Das ist heutzutage mit einem Ausbau der Mischerwelle verbunden und der neuen Bestückung mit Werkzeugen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Mischvorrichtung zu schaffen, die einfacher zu warten und an verschiedene Prozessparameter anzupassen ist.
Die Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und insbesondere dadurch gelöst, dass die Mischerwelle teilweise abgedeckte Nuten aufweist, in denen bewegbare Kulissensteine angeordnet sind, die mit einem Misch- oder Förderwerkzeug verbindbar sind
Unter Kulissensteinen werden in diesem Zusammenhang auch Leisten verstanden, die in die Nut einschiebbar sind und mehrere Aufnahmen für Misch- oder Förderwerkzeuge aufweisen.
Bevorzugt sind die Misch- bzw. Förderwerkzeuge auch im Rahmen dieser Erfindung ohne Bindemittelzuführung ausgebildet, d. h. das Bindemittel wird nicht über die Misch- bzw. Förderwerkzeuge selbst, sondern über separate (nicht rotierende) Bindemittelzuführrohre zugeführt, welche in z. B. radialer Richtung um ein vorgegebenes Maß durch den Mischkammermantel in das Innere der Mischkammer ragen. Dabei ist es zweckmäßig, wenn die in die Mischkammer ragenden Zuführrohre in Längsrichtung versetzt zu den Werkzeugen angeordnet sind. Diese Ausgestaltung ermöglicht es, dass die Misch- bzw. Förderwerkzeuge ohne weiteres mit hohen Geschwindigkeiten rotieren können, ohne mit den Zuführrohren zu kollidieren, obwohl die Zuführrohre bis in den Bereich der Misch- bzw. Förderwerkzeuge hineinragen können.
Die erfindungsgemäße Mischvorrichtung eignet sich zunächst einmal für die Beleimung von Fasern, z. B. für die MDF-Produktion. Besonders bevorzugt werden im Rahmen der Erfindung auch Fasern von Einjahrespflanzen, z. B. Fasern von Stroh, z. B. Reisstroh, beleimt. Insbesondere bei derartigen Fasern von Einjahrespflanzen wird als Bindemittel Isocyanat oder ein isocyanathaltiges Bindemittel verwendet. Dieses Bindemittel ist für derartige Einjahrespflanzen besonders deshalb zweckmäßig, weil einige Einjahrespflanzen häufig mit einer Wachsschicht versehen sind. Die hohe Klebewirkung von isocyanathaltigen Bindemitteln gewährleistet dennoch eine einwandfreie Verarbeitung.
Überraschenderweise eignet sich die erfindungsgemäße Mischvorrichtung auch besonders gut für das Mischen von Fasern und insbesondere Fasern mit thermoplastischen Kunststofffasern, z. B. Bikomponentenfasern.
Mit Rückständen der Bindemittel versehene Misch- und Förderwerkzeuge können also wartungsfreundlich und schnell ausgetauscht werden.
Bei wechselnden Faserarten und bei unterschiedlichen Durchsätzen ist es sehr förderlich, wenn die Misch- oder Förderwerkzeug unterschiedlich eingestellt werden können. Die geschieht durch Verschieben einzelner Kulissensteine oder den Austausch von Leisten. Außerdem verschleißen die Misch- oder Förderwerkzeuge mit der Zeit durch Reibung mit den Mineralstoffen in und an den Fasern. Der Aufwand für eine solche veränderte Einstellung oder den Austausch von Werkzeugen wäre enorm hoch und würde die Produktion unterbrechen.
Deshalb ist die Mischerwelle erfindungsgemäß mit teilweise abgedeckten Nuten versehen, in der ein Kulissenstein oder eine Leiste bewegt werden kann, der ein Werkzeug aufnimmt. Unter teilweise abgedeckten Nuten sind demnach Nuten zu verstehen, die eine Öffnungsbreite haben, um ein Ende eines Werkzeugs hindurchstecken zu können. Teilweise abgedeckt heißt aber auch, dass sich die Nut radial nach innen erweitert, so dass ein dem erweiterten Querschnitt angepasster Kulissenstein nicht bei Drehung der Mischerwelle herausfallen kann. Der Kulissenstein kann also nur von einem Ende der Mischerwelle oder einer Erweiterungsbohrung aus in die Nut und unter die Überdeckung eingeschoben werden. Offene Bereiche der Nut können vorteilhaft auch mittels Abdeckungen gegen Schmutzablagerungen geschützt werden.
Bevorzugt verlaufen mehrere parallele Nuten axial am Umfang der Mischerwelle.
Damit können die Misch- oder Förderwerkzeuge beliebig über die ganze Länge der Mischerwelle verteilt werden. Man kann beispielsweise in Abhängigkeit von der Faserart und -länge eine beliebige Anzahl von Förderwerkzeugen im Bereich der Belade- oder Entladeöffnung einsetzen. Im mittleren axialen Längenbereich der Mischerwelle können die Mischwerkzeuge, also beispielsweise Dorne, in der benötigten Anzahl untergebracht werden. Der Abstand zwischen den Werkzeugen ist ebenfalls beliebig einstellbar.
Mit Vorteil sind die Misch- oder Förderwerkzeuge mit einem Gewindebolzen an deren Ende in eine Gewindebohrung des Kulissensteins einschraubbar.
Diese Befestigung ist einfach herzustellen und die Wartung bzw. der Austausch von Werkzeugen wird erheblich vereinfacht. Zudem wird eine verdrehbare Einstellmöglichkeit für die Förderwerkzeuge geschaffen.
Dabei ist es besonders bevorzugt, wenn radial außerhalb der Nut eine Kontermutter und eine die Anziehkräfte seitlich der Nut in die Mischerwelle ableitende Unterlegscheibe angeordnet sind.
Besonders einfach kann an einem Gewindebolzen, der auch in die Gewindebohrung des Kulissensteins eingeschraubt ist, eine Kontermutter angebracht sein, die gegen eine dicke Unterlegscheibe angezogen werden. Die Kräfte der Kontermutter auf die Nutabdeckungen werden dadurch vermieden, so dass die Nut nicht beschädigt wird. Die Kräfte können bei dem Einsatz einer dicken Unterlegscheibe in die Bereiche der Mischerwelle seitlich der Nut eingetragen werden. Als Unterlegscheibe kommt hier beispielsweise eine selbstsichernde in Frage.
Mit ganz besonderem Vorteil ist verbunden, wenn die Mischkammer zwei aus Blechen gebogene und verbindbare Halbschalen umfasst.
Die Mischkammer ist dann teilbar und die Mischerwelle mit ihren Werkzeugen und die Innenumfangsfläche der Mischkammer sind frei zugänglich, was jegliche Wartung erheblich vereinfacht.
Eventuell parallel ist es vorteilhaft, wenn auch das Gerüst in ein oberes und ein unteres Gerüst geteilt ist, und insbesondere dann, wenn die Halbschalen in einem oberen Gerüstteil und einem unteren Gerüstteil abgestützt sind und gegebenenfalls, wenn das obere Gerüstteil und das unteren Gerüstteil über ein Gelenk miteinander verbunden sind.
Dann sind das obere und das untere Gerüstteil, die beispielsweise auch ähnlich einer Aufnahmeschale für die Halbschalen ausgebildet sein können, mit den Halbschalen aufklappbar.
Wenn dieses Aufklappen beispielsweise um mehr als 90°, vorzugsweise sogar um 180° ermöglicht wird, erhält man den besonderen Vorteil, dass die Halbschalen der Mischkammer aus dem oberen Gerüstteil und/oder dem unteren Gerüstteil entnehmbar sind.
In diesem Fall kann aus Gründen der Wartungsverkürzung sogar eine Halbschale mit Verschleißerscheinungen komplett ausgetauscht werden.
Bevorzugt sind zwischen der Mischkammer und dem Gerüst auf der Außenumfangsfläche der Mischkammer Kühlkanäle mit mindestens einem Kühlmitteleinlass und einem Kühlmittelauslass vorgesehen.
Zum einen kann die Mischkammer auf diese Weise einfach gekühlt werden, so dass ein vorzeitiges Aushärten von Bindemitteln unterdrückt werden kann. Die Reinigungsarbeiten in der Mischkammer werden dadurch reduziert.
Zum anderen können bei Herausnahme einer Halbschale aus der Mischvorrichtung, die Kühlkanäle gleich mit entnommen werden und gewartet oder ersetzt werden.
Mit Vorteil ist vorgesehen, dass die Kühlkanäle mäanderförmig auf der Außenumfangsfläche der Mischkammer angeordnet sind.
Dies können beispielsweise zwei unabhängige Kühlkreisläufe sein, auf jeder Halbschale einer. Bevorzugt laufen die Kühlkanäle mäanderförmig, insbesondere in Förderrichtung des Materials, so dass die Wärmeaufnahme in die Kühlflüssigkeit über die ganze Länge der Mischkammer relativ gleichmäßig verteilt ist.
Ganz besonders bevorzugt ist ein Teil eines Kühlkanals durch die Außenumfangsfläche der Mischkammer gebildet.
Die Kühlflüssigkeit hat dadurch direkten Kontakt mit der Außenumfangsfläche der Mischkammer und der Wärmeübergangswert wird noch einmal verbessert.
Mit Vorteil ist vorgesehen, dass ein Kühlkanal auf der Außenumfangsfläche der Mischkammer lösbar befestigt ist. Bei einem wartungsmäßigen Austausch einer Halbschale können die Kühlkanäle leicht abgenommen und erneut verwendet werden.
Bevorzugt ist die Innenumfangsfläche der Mischkammer mit einer verschleißarmen Panzerung versehen.
Eine Panzerschicht aus verschleißfestem Material sorgt dafür, dass die abrasiven Bestandteile in und um die Fasern kaum Abrieb an der Innenumfangsfläche der Mischkammer verursachen. Zumindest wird eine Wartung beziehungsweise ein Austausch der Mischkammer aufgrund von Verschleiß deutlich verzögert.
Dabei hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn die Innenumfangsfläche der Mischkammer mit Kacheln aus Siliziumcarbid versehen ist.
Diese Kacheln sind sehr widerstandsfähig. Aber besonders ist hervorzuheben, dass ein glattes Blech mit den Kacheln versehen werden kann (beispielsweise durch Kleben oder Schweißen) und dieses Blech erst anschließend zu einer Halbschale der Mischkammer gebogen werden kann.
Alternativ ist bevorzugt, wenn die Innenumfangsfläche der Mischkammer mit einer Schweißschicht mit einer Oberflächenhärte >600 HV versehen ist.
Auch in diesem Fall ist die Panzerung in ausreichendem Maße wirksam. Eine solche Panzerschicht ist einfach aufzubringen. Dabei wird auf den Grundmantel aus schweißbarem Stahl zumindest eine Schweißschicht aufgebracht, die eine größere Härte besitzt als der Grundmantel. Die Schweißschicht ist beispielsweise in Verbindung mit einer Wolframcarbidschicht vorgesehen. Die Schweißschicht kann spiralförmig aufgebracht sein.
Dabei ist es von Vorteil, bei der Anbringung der Panzerung und der Biegung eines Bleches zu einer Halbschale, dafür zu sorgen, dass die Halbschalen vor dem Einbau einer Wärmebehandlung unterzogen wurden.
Damit sind die Spannungen in der Mischkammer vermindert und es kommt nicht zu Verformungen. Werkstoffeigenschaften wie die Zähigkeit, die Gefügestruktur, die Formstabilität, die Eigenspannung und/oder die Härte der Mischkammerwand können durch die Wärmebehandlung angepasst werden.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispiele darstellenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen

1 eine Mischvorrichtung der Erfindung in geschlossenem Zustand in einer perspektivischen Darstellung,
2 eine Explosionszeichnung einer Mischvorrichtung der Erfindung in einer perspektivischen Darstellung,
3 einen Ausschnitt aus der Mischerwelle der Erfindung in einer perspektivischen Darstellung
4 eine Mischkammer der Erfindung in einer perspektivischen Darstellung mit Kühlkanälen und
5 eine Draufsicht auf ein Mischsystem im Rahmen der Erfindung.

In den 1und 2 ist eine Mischvorrichtung 101 zum kontinuierlichen Mischen von Fasern mit einem Bindemittel für die Herstellung von Faserplatten dargestellt. Die Mischvorrichtung 101 weist eine im Wesentlichen horizontal angeordnete, zylindrische Mischkammer 1 mit hohlzylindrischem Mantel 6 und zumindest eine in der Mischkammer 1 rotierend angeordnete Mischerwelle 2 auf, an welcher mehrere Mischwerkzeuge 3 befestigt sind. Die Mischkammer 1 weist eine Beladeöffnung 4 auf, welche im Ausführungsbeispiel als Beladetrichter ausgebildet ist. Über diesen Beladetrichter werden die Fasern von oben in das Innere der Mischkammer 1 eingeführt. Die Fasern werden über die an der rotierenden Mischerwelle 2 befestigten Mischerwerkzeuge 3 mit einem Bindemittel vermischt und zugleich in Förderrichtung von vorne nach hinten durch den Mischer gefördert. Das Bindemittel wird über mehrere Bindemittel-Zuführrohre 5 zugeführt, welche an der Mischkammer 1 befestigt sind und durch den Mischkammermantel 6 hindurch in das Innere der Mischkammer 1 hineinragen. Die Zuführung des Bindemittels erfolgt bei der dargestellten Ausführungsform folglich nicht über die Mischerwelle bzw. über die Mischwerkzeuge, sondern über die fest an der Mischkammer 1 bzw. dem Mantel 6 der Mischkammer 1 befestigten Zuführrohre 5, welche als Zuführdüsen ausgebildet sind. Ferner weist die Mischvorrichtung eine Entladeöffnung 7 auf, welche in Förderrichtung endseitig angeordnet ist. Über diese Entladeöffnung 7 wird die Mischung aus Fasern einerseits und Bindemitteln andererseits abgeführt bzw. ausgeworfen. Die Entladeöffnung 7 ist dabei im unteren Bereich der Mischkammer 1 vorgesehen.
An die Mischerwelle 2 ist in an sich bekannter Weise ein nicht dargestellter Antrieb angeschlossen. Im Ausführungsbeispiel ist der Antrieb endseitig bzw. auslassseitig angeordnet.
1 verdeutlicht, dass an die Mischerwelle 2 in an sich bekannter Weise ein Antrieb 34 angeschlossen ist. Im Ausführungsbeispiel ist der Antrieb endseitig bzw. auslassseitig angeordnet. Dieser sollte leicht koppelbar sein, denn man erkennt unterhalb der Mischvorrichtung ein Transportmittel 43, welches geeignet ist die gesamte Mischvorrichtung 101 wegzufahren. Dies wird näher bei der Beschreibung der 5 erläutert.
Während des Betriebs der erfindungsgemäßen Mischvorrichtung werden die Fasern über die Beladeöffnung 4 in die Mischkammer 1 eingebracht und zugleich das Bindemittel, z. B. ein Leim, wie z. B. Isocyanat, über die Zuführrohre 5 zugeführt. Die Fasern werden mittels der Mischwerkzeuge 3 entlang der Längsrichtung transportiert und dabei über die Zentrifugalbeschleunigung in den Außenbereich gebracht und folglich in den Bereich der Mischerwand 6 beschleunigt. Die Drehzahl n der Mischerwelle und der Durchmesser d der Mischkammer sind derart aufeinander abgestimmt, dass die (Nenn-) Zentrifugalbeschleunigung a der Fasern im Bereich der Mischerinnenwand 15000 bis 30000 m/sec² beträgt. Dabei beträgt der Durchmesser d vorzugsweise 300 mm bis 1500 mm und die Drehzahl n der Mischerwelle beträgt vorzugsweise 1000 bis 4000 U/min. Es wird folglich mit verhältnismäßig kleinen Durchmessern und hohen Drehzahlen gearbeitet, so dass hohe Zentrifugalbeschleunigungen erreicht werden. Dadurch wird erreicht, dass die Fasern gut an den Mantel 6 bzw. die Innenwand des Mischers 1 gepresst und gleichsam verdichtet werden. Dieses führt zu einer erhöhten Reibung und damit zu einem besseren Beleimungsverhalten. Es lassen sich zugleich hohe Durchsätze von z. B. 5 t bis 40 t pro Stunde erreichen.
Die Darstellung in 2 zeigt in besonderer Weise den Aufbau der Mischvorrichtung 101. Im Wesentlichen besteht sie aus einem unteren, in der Regel am Fundament lösbar befestigtem unteren Gerüstteil 17 und einem oberen Gerüstteil 16, die hier jeweils eine schalenförmige Blech-Ausgestaltung mit verstärkenden Bandagen haben. Das obere Gerüstteil 16 und das untere Gerüstteil 17 sind über ein Gelenk 18 miteinander verbunden. Dieses Gelenk 18 ermöglicht es, dass das schalenförmige obere Gerüstteil 16 und das schalenförmige unteren Gerüstteil 17 zu einem rohrförmigen Mantel 6 zusammengeklappt werden können, aber auch mit Hilfe eines Antriebs mit Getriebe 19 um etwa 180° aufgeklappt werden kann.
Dadurch ist die ebenfalls in eine obere Halbschale 11 und eine untere Halbschale 12 geteilte Mischkammer 1 in die schalenförmigen Gerüsteile 16, 17 einsetzbar, aber auch zur schnellen Wartung entnehmbar. Die Halbschalen 11, 12 sind vorzugsweise aus eine Blech gebogen und wärmebehandelt. Wird die Mischkammer 1 bei dem Schwenk- oder Aufklappvorgang ebenfalls geteilt mit aufgeklappt, ist die Mischerwelle 2 mit ihren Mischwerkzeugen 3 wartungsfreundlich frei zugänglich. Zudem kann die obere Halbschale 11 oder die untere Halbschale 12 der Mischkammer der jeweiligen Gerüsthälfte entnommen und bei zu großem Verschleiß komplett ausgetauscht werden.
Wie 2 erkennen lässt, sind als Mischerwerkzeuge 3 im Ausführungsbeispiel mehrere über den Umfang der Mischerwelle 2 verteilte Mischwerkzeuge 3 mit jeweils einer Vielzahl von radial nach außen orientierten Stacheln 8 vorgesehen. Die Mischwerkzeuge 3 erstrecken sich entlang der Längsrichtung der Mischkammer und folglich parallel zur Längsachse des Mischers. Bevorzugt sind jeweils zwei benachbarte Mischwerkzeuge 3 in axialer Richtung bzw. in Längsrichtung um ein vorgegebenes Maß versetzt zueinander angeordnet sind. Diese Ausgestaltung führt dazu, dass die Enden der einzelnen Stacheln 8 in einer Draufsicht gleichsam schraubenlinienförmig angeordnet sind. Dadurch wird gewährleistet, dass über die Stacheln 8 nicht nur ein einwandfreies Mischen der Fasern mit dem Bindemittel erfolgt, sondern dass zugleich ein einwandfreier Transport der Mischung mit hohem Durchsatz gewährleistet ist. In den Ausführungsbeispielen sind mehrere Zuführrohre 5 in einer Reihe entlang der Längsrichtung des Mischers angeordnet.
Die durch die Mischerwand 6 hindurch in die Mischkammer ragenden Bindemittel-Zuführrohre 5 sind in Längsrichtung versetzt zu den Stacheln 8 der Mischwerkzeuge 3 angeordnet.
Die 2 zeigt ferner, dass der der Beladeöffnung 4 zugeordnete Bereich der Mischerwelle 2 stachelfrei ausgebildet ist, wobei in diesem Zuführbereich Förderwerkzeuge 9 an der Mischerwelle 2 befestigt sind. Diese Förderwerkzeuge sind im Ausführungsbeispiel paddelförmig als Anschubwerkzeuge bzw. Anschubpaddel ausgebildet. Sie sorgen dafür, dass die über die Beladeöffnung 4 in die Mischkammer 1 eintretenden Fasern schnell beschleunigt und in den Beleimungsbereich gefördert werden.
Außerdem ist erkennbar, dass der der Entladungsöffnung 7 zugeordnete Bereich der Mischerwelle 2 teilweise mit Stacheln ausgebildet ist. Daneben sind in diesem Abführbereich Auswurfwerkzeuge 10 an der Mischerwelle 2 befestigt. Auch diese Auswurfwerkzeuge 10 sind paddelförmig als Auswurfpaddel ausgebildet. Sie gewährleisten eine schnelle Abfuhr der Mischung aus Fasern und Bindemittel und folglich der beleimten Fasern über die Abwurföffnung 7.
In einer alternativen nicht dargestellten Ausgestaltung umfasst die Erfindung auch Ausführungsformen, bei welchen das Bindemittel über die Mischerwelle und die Mischwerkzeuge, z. B. die Stacheln, zugeführt wird. Bei einem solchen Mischer mit „Innenbeleimung“ ist die Mischerwelle als Hohlwelle ausgebildet und die Stacheln sind zugleich als Bindemittel-Zuführrohre ausgebildet, welche an die Mischerwelle angeschlossen sind.
Sofern mit Leimzuführrohren gearbeitet wird, welche in im Wesentlichen radialer Richtung durch den Mischermantel 6 in die Mischkammer 1 hineinragen, besteht die Möglichkeit, dass diese Leimrohre oder deren Düsen höhenverstellbar ausgebildet sind. Das bedeutet, dass die Eintauchtiefe der Leimrohre in radialer Richtung in das Innere der Mischkammer einstellbar sein kann.
3 zeigt deutlich, wie die Misch- und Förderwerkzeuge 3, 8, 9, 10 wartungsfreundlich an der Mischerwelle 2 verstellbar befestigt sind. Die Mischerwelle 2 besitzt in dieser Ausführung mehrere in Längsrichtung angeordnete T-Nuten, also Nuten 20, die teilweise abgedeckt sind. Die Form der Nut 20 kann im Rahmen der Erfindung abweichen und beispielsweise auch schwalbenschwanzförmig sein.
Innerhalb der Nut 20 sind Kulissensteine 21 verschiebbar eingebracht, die mit einer Gewindebohrung versehen sind. Jedes Misch- und Förderwerkzeug 3, 8, 9, 10 besitzt an einem unteren Schaft einen Gewindebolzen 23, der in den Kulissenstein 21 einschraubbar ist. Mit Hilfe einer Kontermutter 24 wird das Misch- und Förderwerkzeug 3, 8, 9, 10 fixiert. Dabei hilft eine dicke Unterlegscheibe 25 größeren Durchmessers als der der Kontermutter 24 dabei, die Kräfte jenseits der Nutabdeckung in die Mischerwelle 2 zu leiten.
4 zeigt die Kühlung der Mischkammer 1 im Rahmen dieser Erfindung. Der Mantel des Mischers ist bevorzugt wassergekühlt. Dazu sind auf der Außenoberfläche der Mischkammer Kühlkanäle aus Halbzeugen 26 mit mindestens einem Kühlmitteleinlass 28 und einem Kühlmittelauslass 29 angebracht. Die einzelnen Kanalabschnitte 27.1, 27.2 laufen in diesem Ausführungsbeispiel parallel in axialer Richtung und sind über Umlenkungen 31 mäanderförmig verbunden.
Vorzugsweise sind die Halbzeuge Rohre, Rohrabschnitte oder abgekantete Bleche, die auf dem Außenumfang der Mischkammer 1 aufgeklebt, aufgeschweißt oder unter Nutzung von zwischengelegten Dichtungen aufgeschraubt sind. Dann besteht nämlich die Möglichkeit, einen Teil der Kanalwandung 30 durch die Außenoberfläche 14 der Mischkammer 2 selbst zu bilden. Damit wird der Wärmeübergang erheblich verbessert. Eine beispielhafte Schraubenverbindung 35 von gebogenen Blechen 26 mit der Mischkammer 1, die gemeinsam mit einem Teil der Oberfläche 30 der Mischkammer einen Kühlkanal 26 bilden, ist in 4a gezeigt. Wenn der Kühlkanal 26 lösbar auf der Mischkammer 1 angebracht ist, kann er leicht separat gewartet werden.
So wie die Stacheln bzw. Stifte als verschleißfeste Stacheln oder Stifte ausgebildet sind, können auch die Innenwände der Mischkammer 1 verschleißfest, z. B gepanzert mit abriebresistenten Beschichtungen, ausgebildet sein. Beispielhaft kommen hier eine Auftragsschweißung 33 mit einer Oberflächenhärte >600 HV oder Kacheln aus Siliziumcarbid 32 in Frage.
5 zeigt schließlich ein ganzes Mischsystem 100, beispielhaft für eine große Reisstrohanlage. In einer solchen Anlage sind die Mischvorrichtungen besonders gefährdet, weil die mit Bindemitteln zu vermischenden Fasern immer noch sehr abrasiv sind. Um den Wartungsanforderungen gerecht zu werden, sind für die Mischvorrichtungen 101 Arbeitspositionen 41.1, 41.2, 41.3, 41.4 vorgesehen sowie zwei Wartungspositionen 42.1, 42.2. in einem separaten Wartungsraum. In beiden Positionen sind das obere Gerüstteil 16 und die obere Halbschale 11 um 180° aufgeklappt gezeichnet.
Zwischen den einzelnen Arbeits- und Wartungspositionen verfahren Transportmittel, die in der Lage sind, eine Mischvorrichtung 101 zu transportieren. Eine gerade zu transportierende Mischvorrichtung 101a ist in geschlossenem Zustand dargestellt.
Die in dem Ausführungsbeispiel gezeigte und bevorzugte Lösung umfasst dabei Transportwagen, die auf Schienen 44 verfahrbar sind. Es ist vorgesehen, dass eine Hubvorrichtung 45 vorhanden ist (erkennbar in 1), die die vom Fundament gelöste Mischvorrichtung 101 anheben kann, so dass ein Transportwagen darunter fahren kann. Die Mischvorrichtung wird dann in ihrer Gesamtheit auf dem Transportmittel 43 abgesetzt und beispielsweise von einer Arbeitsposition 41.1, 41.2, 41.3, 41.4 zu einer Wartungsposition 42.1, 42.2 verfahren. Dabei können die Transportmittel längs und quer verfahren, wie dies beispielsweise von der Firma Strothmann Machines und Handlingssysteme GmbH mit ihrem Rundschienensystem angeboten wird.
In der Wartungsposition kann die Mischvorrichtung dann bequem geöffnet und gereinigt werden, ohne den Produktionsprozess zu unterbrechen. Wird die Mischvorrichtung an einen Antrieb 34 angeschlossen kann die Mischerwelle 2 neu ausgewuchtet werden.
Bezugszeichenliste

1: Mischkammer
2: Mischerwelle
3: Mischwerkzeug
4: Beladeöffnung
5: Bindemittel-Zuführrohre
6: Mantel
7: Entladeöffnung
8: Stacheln
9: Förderwerkzeug
10: Auswurfwerkzeug
11: Obere Halbschale
12: Untere Halbschale
13: Innenumfangsfläche der Mischkammer
14: Außenumfangsfläche der Mischkammer
15: Gerüst
16: Oberes Gerüstteil
17: Unteres Gerüstteil
18: Gelenk
19: Antrieb mit Getriebe
20: Nut
21: Kulissenstein
22: Gewindebohrung des Kulissensteins
23: Gewindebolzen
24: Kontermutter
25: Unterlegscheibe
26: Kühlkanal aus Halbzeugen
27.1, 27.2: Kanalabschnitt
28: Kühlmitteleinlass
29: Kühlmittelauslass
30: Teil des Kühlkanals
31: Umlenkung
32: Kacheln
33: Schweißschicht
34: Antrieb der Mischerwelle
35: Schraubenverbindung
36: Gebogenes Blech
41.1, 41.2: Arbeitsposition
42: Wartungsposition
43: Transportmittel
44: Schiene
45: Hub- oder Absenkeinrichtung
100: Mischsystem
101: Mischvorrichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 2438818 [0006]
DE 102009057916 B4 [0008, 0009]

Claims

Mischvorrichtung zum kontinuierlichen Mischen von Fasern oder Spänen mit einem Bindemittel für die Herstellung von Faser- oder Spanplatten, wobei die Mischvorrichtung zumindest eine von einem Gerüst (15, 16, 17) gestützte Mischkammer (1) sowie darin mehrere an einer rotierbaren Mischerwelle (2) befestigte Misch- bzw. Förderwerkzeuge (3, 8, 9, 10) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischerwelle (2) teilweise abgedeckte Nuten (20) aufweist, in denen bewegbare Kulissensteine (21) angeordnet sind, die mit einem Misch- oder Förderwerkzeug (3, 8, 9, 10) verbindbar sind.
Mischvorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere parallele Nuten (20) axial am Umfang der Mischerwelle (2) verlaufen.
Mischvorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Misch- oder Förderwerkzeuge (3, 8, 9, 10) mit einem Gewindebolzen (23) versehen sind, dessen Ende in eine Gewindebohrung (22) eines Kulissensteins (21) einschraubbar ist.
Mischvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass radial außerhalb der Nut (20) eine Kontermutter (24) und eine die Anziehkräfte seitlich der Nut in die Mischerwelle (2) ableitende Unterlegscheibe (25) angeordnet sind.
Mischvorrichtung gemäß Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischkammer (1) zwei aus Blechen gebogene und verbindbare Halbschalen (11, 12) umfasst.
Mischvorrichtung gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Halbschalen (11, 12) in einem oberen Gerüstteil (16) und einem unteren Gerüstteil (17) abgestützt sind.
Mischvorrichtung gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das obere Gerüstteil (16) und das unteren Gerüstteil (17) über ein Gelenk (18) miteinander verbunden sind.
Mischvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 6 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilig zugeordnete Halbschale (11, 12) in dem oberen Gerüstteil (16) und/oder dem unteren Gerüstteil (17) lösbar befestigt und entnehmbar ist.
Mischvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Mischkammer (1) und dem Gerüst (15) auf der Außenumfangsfläche der Mischkammer (1) Kühlkanäle (26) mit mindestens einem Kühlmitteleinlass (28) und einem Kühlmittelauslass (29) vorgesehen sind.
Mischvorrichtung gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlkanäle (26) mäanderförmig auf der Außenumfangsfläche der Mischkammer (1) angeordnet sind.
Mischvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 9 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil eines Kühlkanals (26) durch die Außenumfangsfläche der Mischkammer (1) gebildet ist.
Mischvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenumfangsfläche der Mischkammer (1) mit einer verschleißarmen Panzerung versehen ist.
Mischvorrichtung gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenumfangsfläche der Mischkammer (1) mit Kacheln (32) aus Siliziumcarbid versehen ist.
Mischvorrichtung gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenumfangsfläche der Mischkammer (1) mit einer Schweißschicht (33) mit einer Oberflächenhärte >600 HV versehen ist.
Mischvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 5 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Halbschalen (11, 12) vor dem Einbau einer Wärmebehandlung unterzogen wurden.