DE1054073B - Verfahren und Vorrichtung zum Mischen und Agglomerieren pulveriger bis koerniger, chemischer und pharma-zeutischer in der Waerme agglomerierbarer Stoffe - Google Patents

Description

• Verfahren und Vorrichtung zum Mischen und Agglome,rielren pulveriger bis körniger, chemischer und pharmazeutischer in der Wärme agglomerierbarer Stoffe Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Mischen und Agglomerieren, in der Wärme agglemerierbarer, pulveriger bis körniger, chemischer und pharmazeutischer Stoffe, insbesondere Kunststoffe, denen gleichzeitig Zuschlagstoffe und/ oder Weichmacher beigemischt werden können.
• Es ist ein Mischverfahren bekannt, bei dem dem zu mischenden Gut durch mechanische Energie Wärme zugeführt wird. Dieses bekannte Verfahren wird in einer Mischvorrichtung durchgeführt, die mit einem feststehenden und einem umlaufenden Stiftkranz ausgerüstet ist, wobei am umlaufenden Stiftkranz Messer beliebiger Form angebracht sind, die sich bis annähernd an die Wände des Mischbehälters erstrecken.
• Dieses Verfahren hat den Nachteil, daß die Bereitschaft der Einzelteilchen, sich infolge ihrer Wärmeenergieaufnahme mit benachbarten Teilchen zu agglox merieren, beim Passierten des Stiftkranzles wieder zunichte gemacht und die Agglomeratbildung verzögert wird, bis es schließlich zur plötzlichen Bindung des gesamten im Behälter befindlichen Gutes kommt, was unter Umständen zum Blockieren der Maschine führen kann. Bei Entleerung der Mischvorrichtung in diesem Augenblick findet man eine kuchenartige Masse vor, die nur vorzugsweise durch Schneidmühlen wieder aufgeschlossen werden kann.
• Eine andere bekannte Mischvorrichtung zeigt eine in einer vom Boden in den Behälter vorstehenden Nabe gelagerte Messerwelle, auf der ein in Bodennähe arbeitender Rührmessersatz, darüber mindestens ein Schneidmessersatz sowie ein Saugmessersatz und zuoberst ein Kopfmessersatz lösbar befestigt sind.
• Diese bekannte mechanische Vorrichtung weist ebenso wie die zuvor erwähnte mehr oder weniger den Nachteil auf, daß sich beim Mischen von Stoffen, die Neigung zu starker elektrostatischer Aufladung haben, am oberen Teil dicke Produktionsschichten ablagern, die dem Mischvorgang entzogen werden.
• Außerdem ist die letztgenannte bekannte Mischvorrichtung nicht geeignet, genügend große, zur Agglomeratbildung erforderliche Energie zu erzeugen.
• Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht einmal darin, die obenerwähnten Nachteile der Ablagerung des zu mischenden Gutes am Deckel und am oberen Behälterrand zu vermeiden. Zum anderen soll, und das ist wesentlich, durch die Erfindung das Problem gelöst werden, daß sich die Teilchen des zu mischenden Gutes mit benachbarten Teilchen ohne Klumpenbildung agglomerieren, so daß sich das Schüttgewicht gegenüber dem Ausgangsprodukt wesentlich erhöht. Dieses letztgenannte Problem kann mit keiner der bekannten Mischvorrichtungen zufriedenstellend gelöst werden.
• Das Verfahren nach der Erfindung besteht darin, daß das zu- mm stehende und zu agglomerierenide Gut in einer durch einen Deckel geschlossenen Mischvorrichtung mit aus mehreren übereinander angeordneten Flügelsätzen bestehenden Mischorgan in eine wirbelartige, die Richtung einer 8 mit um 900 verdrehtem oberem Teil annehmende Strömungsbahn versetzt wird, wobei die Wärme den sich um ihre eigene Achse im freien Fluge drehenden Teilchen so lange zugeführt wird, bis bei sich durch die Reibungswärme steigender Temperatur benachbarte Teilchen agglomerieren und die gewünschte Korngröße erreicht ist.
• Zweckmäßig kann dem zu agglomerierenden Gut außer der durch die Rührflügel verursachten Reibungswärme durch Beheizung des Behälters und/oder der Flügel Wärme zusätzlich zugeführt werden. Das fertigagglomerierte Gut wird vorzugsweise während des Umlaufs gekühlt.
• Nach der Erfindung zeichnet sich die Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens durch die Kombination folgender Merkmale aus: einen zylindrischen Behälter, dessen nach außen gewölbter Boden eine in den Behälter koaxial vorstehende kegelige Nabe zur Lagerung der Antriebswelle aufweist und der durch einen Deckel verschließbar ist, der einen in den Behälter koaxial vorstehenden, vorzugsweise auf die Spitze gestellten Kegel oder anders begrenzte Drehkörper aufweist; ein auf der Antriebswelle lösbar befestigter symmetrischer Bodenflügel, dessen sich bis nahe an die Behälterwand erstreckende Flügelblätter in konstantem Abstand zu der Nabe und zum Boden verlaufen und einen eine von der Nabe und vom Boden fortgerichtete Wurikomponente erzeugenden Anstellwinkel aufweisen; ein über dem Bodenflügel lösbar angeordneter, symmetrischer mittlerer Flügel, der horizontale, sich bis nahe an die Behälterwand erstreckende Flügelblätter aufweist, die im Winkel so angestellt sind, daß sie über etwa zwei Drittel ihrer Länge, vom freien Ende gemessen, eine nach oben und über den übrigen Teil eine nach unten gerichtete Wurfkomponente erzeugen; ein über dem mittleren Flügel lösbar angeordneter, symmetrischer oberer Flügel, dessen schräg aufwärts gerichtete Flügelblätter in einem solchen Winkel positiv angestellt sind, daß sie vorzugsweise eine zur Behälterwand gerichtete Wurfkomponente erzeugen und in solchem Abstand von der Behälterwand enden, daß die freie Durchtritts-Käche zwischen dem gedachten Drehkreis der Flügelspitzen und der Behälterwand kleiner als ein Drittel der Behältergrundfläche ist.
• Zweckmäßig ist der obere Flügel so angeordnet und ausgebildet, daß die gedachte Verlängerung der Flügelblätter etwa den Behälterrand schneidet.
• Nach der Erfindung kann der Anstellwinkel der Flügelblätter des oberen Flügels negativ sein.
• Die Flügel können erfindungsgemäß auch mit mehr als zwei Flügelblättern versehen sein.
• Zweckmäßig ist der Behälter mit einem Doppelmantel, der wahlweise zum Kühlen oder Heizen verwendbar ist, ausgerüstet.
• Ein Ausführungsbeispiel der Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in der Zeichnung dargestellt, es zeigt Fig. 1 einen schenfatischen vertikalen Mittenschnitt der Mischvorrichtung, Fig. 2 eine Draufsicht eines Mischflügels, Fig. 3 einen Schnitt naeh Linie III-III der Fig. 2, Fig. 4 einen Schnitt nach Linie IV-IV der Fig. 2.
• In der Zeichnung ist die -Mischmaschine mit 1, der Antriebsmotor, der vorzugsweise stufenlos regelbar ist, mit 2 und der Sockel, auf dem die Mischmaschine und der Motor angeordnet sind, mit 3 bezeichnet. Der Antriebsmotor 2 treibt über einen Riemen 4 die Welle 5 der Mischmaschine an. Der Behälter 6 hat einen nach unten gewölbten Boden 7, der einen nach oben vorstehenden Kegel ansatz 8 aufweist, der zur Lagerung der Welle 5 dient. Unmittelbar über dem Kegel- 8 ist auf der Welle 5 ein Bodenfiügelsatz 9 lösbar befestigt, der in konstantem Abstand zum Kegel 8 und zum Behälterboden 7 verlaufend ausgebildet ist und etwa bis zur Behälterwand reicht. Die Flügel des Bodeuflügelsatzes sind unter einem solchen Winkel angestellt, daß das auf dem Boden 7 lagernde Gut durch den sich parallel zum Kegel 8 erstreckenden lilügelteil schräg nach außen zur Wand des Behälters 6 und durch den sich über dem Boden erstreckenden Flügel teil nach oben geschleudert wird.
• Über dem Bodenflügelsatz ist ein mittlerer sich horizontal bis in die Nähe der Wand des Behälters 6 erstreckender Flügelsatz 10 vorgesehen, dessen Flügel über etwa zwei Drittel ihrer Länge, von außen gemessen, so angestellt sind, daß sie das Gut nach oben schleudern, während der übrige Teil der Flügel so angestellt ist, daß sie das Gut nach unten ziehen.
• Über dem mittleren Flügel satz ist ein oberer Flügelsatz 11 vorgesehen, dessen Flügel schräg aufwärts nach außen gerichtet angeordnet sind. Die Flügel des oberen Flügelsatzes weisen einen Anstellwinkel auf, durch den das Gut nach außen zur Behälterwandung hin gedrückt wird Die Schräg stellung der Flügel des oberen Flügelsatzes 11 ist so gewählt, daß die gedachte Verlängerung der Flügel etwa den oberen Rand 12 des Behälters 6 schneidet.
• Der Behälter 6 ist durch einen Deckel 13 verschließbar, der in seiner Mitte einen in den Behälter 6 hineinragenden kegelförmigen Teil 14 aufweist, der aber auch als Rotationskörper ausgebildet sein kann.
• Die Wirkungsweise der Mischvorrichtung soll nachfolgend beschrieben werden: Die vom Bodenfiügelsatz 9 erzeugte aufwärts gerichtete Gutströmung wird durch den mittleren Flügelsatz 10 zunächst abgerissen, dann jedoch durch den äußeren Flügelteil schräg aufwärts nach außen gerichtet wieder aufgebaut, während der entgegengesetzt angestellte innere Flügel teil eine Bewegungsrichtung des Gutes nach unten bewirkt.
• Der daritber angeordnete obere Flügelsatz 11 beschreibt in seiner Draufsicht einen Kreis, während seine Mantellinie einen auf den Kopf gestellten Kegelstumpf darstellt.
• Der obere Flügelsatz 11 lenkt durch den Anstellwinkel seiner Flügel den aufwärts gerichteten Gutstrom gegen die Behälterwand ab, so daß er mit großer Geschwindigkeit durch den vom Flügeldrehkreis und von der Behälterwand gebildeten Kreisringquerschnitt hindurchtritt und gegen den dicht verschlossenen Behälterdeckel geschleudert wird.
• Im Innern des so erzeugten Ströinungskopfes bildet sich eine Trombe, in die das Produkt, unterstützt durch die Umleitung mittels des am Deckel vorgesehenen Kegel ansatzes 14, eintreten kann.
• Der Einzug des Produktes in die Trombe wird außerdem dadurch unterstützt, daß der Horizontalflügelsatz 10 auf dem inneren Drittel seiner Flügellänge das Gut nach unten fördert. Nach dem Passieren der Trombe und des Einzugteiles des Horizontalfiögelsatzes 10 wird das Gut dem abgekröpften Teil des Bodenflügels zugeführt, erhält hier wieder seine Richtung nach außen, und im Fort auf nimmt das Gut den vorerwähnten Strömungsweg an, wodurch eine absolute Homogenität der Mischung erreicht wird. Durch die ständige mechanische Energiezufuhr, die durch die Reibung der Flügelsätze erfolgt, heizen sich die Teilchen des Gutes im freien Fluge von außen her auf, bis die Temperatur so hoch gestiegen ist, daß sie sich mit benachbarten Teilchen verbinden und im weiteren Verlauf ein Agglomerat bilden.
• Die Anstellwinkel der Flügelsätze sowie ihre Drehzahl richten sich nach dem Schüttgewicht des Produktes.
• Um die Agglomerierung der Teilchen zu beschleunigen, können der Behälter und/oder die Flügelsätze zusätzlich beheizt werden. Es kalm x-orkommen, daß eine Kühlung erwünscht ist, wobei in diesem Falle anstatt des Heizmittels ein gekühltes Medium durch den Doppelmantel des Behälters geschickt wird.

Claims (8)

1. PATENTANSPROCHE: 1. Verfahren zum Mischen und Agglomerieren pulveriger bis körniger, chemischer und pharmazeutischer, in der Wärme agglomerierbarer Stoffe, insbesondere Kunststoffe, denen gleichzeifig Zuschlagstoffe und/oder Weichmacher beigemischt werden können, dadurch geheunzeichnet, daß das zu mischende und zu agglomerierende Gut in einer mit einem Deckel (13) geschlossenen Mischvorrichtung durch ein aus mehreren übereinander angeordneten Flügelsätzen (9, 10, 11) bestehendes Mischorgan in eine wirbelartige, die Richtung einer 8 mit um 900 verdrehtem oberem Teil annehmende Strömungsbahn versetzt wird, wobei Wärme den sich im freien Fluge um ihre eigene Achse drehenden Teilchen so lange zugeführt wird, bis bei sich steigernder Temperatur benachbarte Teilchen agglomerieren und die gewünschte Korngröße erreicht ist.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem zu agglomerierenden Gut durch Beheizung des Behälters (6) und/oder der Flügel (9, 10, 11) Wärme zugeführt wird.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das fertig agglomerierte Gut während des Umlaufs gekühlt wird.
4. 4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekenmlzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale: einen zylindrischen Behälter (6), dessen nach außen gewölbter Boden (7) eine in den Behälter koaxial vorstehende kegelige Nabe (8) zur Lagerung der Antriebswelle (o) aufweist und der durch einen Deckel (13) verschließbar ist, der einen in den Behälter (6) koaxial vorstehenden, auf die Spitze gestellten Kegel (14) oder anders begrenzten Drehkörper aufweist; ein auf der Antriebswelle (5) lösbar befestigter symmetrischer Bodenfiügel (9), dessen sich bis nahe an die Behälterwand erstreckende Flügelblätter im konstanten Abstand zu der Nabe (8) und zum Boden (7) verlaufend ausgebildet sind und einen eine von der Nabe (8) und vom Boden (7) fortgerichtete Wurfkomponente erzeugenden Anstellwinkel aufweisen; ein über dem Bodenflügel (9) lösbar angeordneter, symmetrischer mittlerer Flügel (10), der horizontale, sich bis nahe an die Behälterwand erstreckende Flügelblätter aufweist, die in einem solchen Winkel angestellt sind, daß sie über etwa zwei Drittel ihrer Länge, vom freien Ende gemessen, eine nach oben und über den übrigen Teil eine nach unten gerichtete Wurfkomponente erzeugen; ein über dem mittleren Flügel (10) lösbar angeordneter, symmetris cherob erer Flügel (11), dessen schräg aufwärts gerichtete Flügelblätter in einem solchen Winkel positiv angestellt sind, daß sie vorzugsweise eine zur Behälterwand gerichtete Wurfkomponente erzeugen und in solchem Abstand von der Behälterwand enden, daß die freie Durchtrittsfläche zwischen dem gedachten Drelil:reis der Flügelspitzen und der Behälterwand kleiner als ein Drittel der Behältergrundfläche ist.
5. 5. Mischvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Flügel (11) so angeordnet und ausgebildet ist, daß die gedachte Verlängerung der Flügelblätter etwa den Behälterrand schneidet.
6. 6. Mischvorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Anstellwinkel der Flügelblätter des oberen Flügels (11) negativ ist.
7. 7. Mischvorrichtung nach einem der Anspüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Flügel (9, 10, 11) mit mehr als zwei Flügelblättern versehen sind.
8. 8. Mischvorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7 zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (6) mit einem Doppelmantel, der wahlweise zum Kühlen oder Heizen verwendbar ist, ausgerüstet ist.