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Mischmaschine Für die Verarbeitung von pulverförmigen, körnigen und
faserigen Stoffen sind Mischmaschinen bekannt, deren Mischbehälter mit umlaufenden
Mischwerkzeugen in Form von Mischschnecken od. dgl. ausgerüstet ist. Die Längsachse
des Mischbehälters liegt entweder waagerecht oder senkrecht. Diese Maschinen wurden
entwickelt, um dem reinen Freifallmischer eine größere Wirksamkeit zu geben. Der
freie Fall des Mischgutes wird aber bei diesen Bauarten zum Teil stark beeinträchtigt.
Im wesentlichen fällt das Mischgut bei senkrechter Lage des Mischbehälters nur entgegen
der Förderrichtung der Schnecke im freien Fall nach unten, während bei waagerechter
Lage des Mischbehälters überhaupt keine Gutbewegung entgegen der Förderrichtung
der Schnecke auftritt.
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Es sind ferner Mischmaschinen bekannt, bei denen außer dem Mischwerkzeug
auch der Mischbehälter umläuft. Diese Mischmaschinen erfordern aber einen erheblichen
Aufwand für den Antrieb und haben eine Reihe von Nachteilen, die für die Praxis
unangenehm sind. Insbesondere wird die Beschickung und Entleerung des Mischbehälters
erschwert. Feste Anschlüsse können nicht angebracht werden, so daß das Hintereinanderschalten
mehrerer Maschinen und das Anschließen der Mischmaschine an weitere Apparate, Behälter
usw. nur durch lösbare Verschlüsse möglich ist. Schließlich ist auch die Beheizung
oder Kühlung des umlaufenden Mischbehälters unter Verwendung eines Doppelmantels
eine schwer zu lösende Aufgabe.
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Alle bekannten Mischmaschinenarten, die einen waagerecht angeordneten
Mischbehälter aufweisen, haben außerdem den Nachteil, daß keine selbsttätige restlose
Entleerung des Mischgutes stattfindet. Infolge des notwendigen Spiels des Mischfiügels
im Mischbehälter bleibt immer ein gewisser Rest des Mischgutes im Behälter zurück.
Bei diesen horizontal angeordneten Mischbehältern ist auch die Abdichtung der durch
die Stirnwände des Behälters hindurchgeführten Welle schwierig. Die vielfach angewendeten
Stopfbüchsendichtungen verlangen eine dauernde Wartung, außerdem sind Verschmutzungen
des Mischgutes kaum vermeidbar.
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Bei senkrecht stehenden Mischbehältern ist allerdings eine vollkommene,
selbsttätige Entleerung vorhanden. Im Vergleich zu einem waagerecht liegenden Mischbehälter
erreichen aber diese Maschinen keinen hohen Grad an Mischwirkung.
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Es ist auch bekannt, den Mischbehälter schräg zu lagern. Hierdurch
sollte eine einfachere Beschickung und Entleerung des Behälters bewirkt werden,
indem das Mischgut etwa von einem Transportwagen unmittelbar in das Mischgefäß eingeschüttet
werden kann, Durch die Schräglage des Mischbehälters, der gegenüber seiner Höhe
einen großen Durchmesser hat, wird erreicht, daß das Mischgut von dem umlaufenden
Behälter schräg nach oben mitgenommen wird, dabei aber immer wieder zurückrutscht
und zum Teil überfällt. Ein wesentlicher freier Fall des Mischgutes wird aber hierbei
nicht erreicht.
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Die Erfindung geht von einer Mischmaschine für chargenweisen Mischbetrieb
aus, die aus einem zur Waagerechten geneigten, zylindrischen oder muldenförmigen
Mischbehälter besteht, in dem eine bis nahe an die Behälterwand reichende, von unten
nach oben fördernde Ringschnecke umläuft. Erfindungsgemäß liegt der Mischbehälter
mit seiner unteren Mantelfläche unter einem Winkel zur Waagerechten geneigt, der
mindestens gleich dem Böschungswinkel des Mischgutes ist, also z. B. etwa 45" beträgt.
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Bei dieser Ausbildung der Mischmaschine wird das Mischgut von der
umlaufenden Ringschnecke von unten schräg nach oben mitgenommen. Durch den freien
Raum innerhalb der Ringschnecke fällt nun das nach oben geförderte Mischgut infolge
Schwerkraftwirkung immer wieder zurück, weil die Schräglage des Mischbehälters steiler
ist als der Böschungswinkel des Mischgutes. Dieser Böschungswinkel beträgt für die
üblichen körnigen Stoffe, die in solchen Mischmaschinen behandelt werden, ungefähr
30 bis 400, so daß der Mischbehälter unter einem Winkel von etwa 450 geneigt angeordnet
werden kann. In dieser Schräglage des Mischbehälters bewirkt die Schwerkraft aber
nicht nur ein Zurückfallen des Mischgutes entgegen der Förderrichtung der Schnecke,
sondern auch eine Bewegung des Mischgutes senkrecht dazu. Die Mischmaschine arbeitet
somit weitgehend nach Art eines Freifall-
mischers. Zusätzlich wird
aber auf das Mischgut durch die Ringschnecke noch in dem Sinne eingewirkt, daß sie
das Mischgut nicht nur nach oben fördert, sondern dem Mischgut auch eine kreisende
Bewegung erteilt. Außerdem kann die Drehzahl der Ringschnecke in Anpassung an das
jeweilige Mischgut so gewählt werden, daß sogar zusätzlich noch eine Schleuder-
oder Wirbelbewegung erreicht wird Es entsteht mithin bei der Mischmaschine gemäß
der Erfindung eine Verteilung der Teilchen des Mischgutes nach verschiedenen Richtungen,
wodurch sich eine besonders kurze Mischzeit ergibt.
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Daß bei Verwendung einer Ringschnecke in einem Mischbehälter das
Mischgut über die einzelnen Schneckengänge durch den Innenraum zurücktritt, ist
bekannt. Liegt der Mischbehälter waagerecht, so kann dieses Übertreten des Mischgutes
aber nicht mit einem freien Fall verglichen werden. Es wurde deswegen vorgeschlagen,
den Mischbehälter in diesem Fall auch noch umlaufen zu lassen, um das Mischgut zusätzlich
zur Förderung durch die Ringschnecke hochzuheben. Eine wesentliche Freifallwirkung
wird aber dadurch nicht erhalten. Andererseits muß aber der Nachteil des umlaufenden
Mischbehälters in Kauf genommen werden.
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Es ist zwar auch bereits bekannt, eine Ringschnecke in einem schwach
gegenüber der Waagerechten geneigten Mischtrog vorzusehen. Diese Vorrichtung dient
insbesondere als Betonmischer, und das Mischgut soll beim Arbeiten durch den inneren
Hohlraum der Schnecke angeblich zurückrutschen. Infolge der schwachen Neigung des
Mischtrogs findet hierbei aber nur ein Zurückbleiben eines Teiles des Mischgutes
statt, wie es auch bei einer waagerechten Anordnung der Fall ist. Ein Zurückfallen
des Mischgutes kann nur dann eintreten, wenn die Schräglage des Mischtrogs größer
als der Böschungswinkel gewählt wird. Bezüglich einer solchen Größe der Schräglage
ist aber in der deutschen Patentschrift 874 266, die diese Mischvorrichtung beschreibt
nichts angegeben. Im übrigen handelt es sich hier um einen Durchlaufmischer, so
daß ein dauerndes Zurückrutschen des Gutes wegen des ständig nachgeschobenen Frischgutes
überhaupt nicht möglich wäre. Der in der Beschreibung mit »Zurückrutschen von Gutteilen«
genannte Vorteil ist also nur so zu s-erstehen, daß diese Teile gegenüber der weiter
bewegten Mischgutmenge zurückbleiben, indem sie wegen der Füllung des Mischtrogs
von dem Ringband der Schnecke nicht erfaßt werden. Es entsteht also nur im Vergleich
mit dem stetig vorwärts bewegten Mischgutstrom der Eindruck, daß Teile des Mischgutes
diesem gegenüber »zurückrutschen«. Ein Zurückfallen des gesamten nach oben geförderten
Mischgutes im Sinne der vorliegenden Erfindung findet bei jener bekannten Einrichtung
also nicht statt.
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Ein weiteres wesentliches Merkmal der Erfindung liegt darin, daß
die Ringschnecke aus einzelnen gegeneinander versetzten bzw. sich überschneidenden
Abschnitten besteht. In diesem Fall fällt nämlich das nach oben geförderte Mischgut
schon auf einem Teil seines Weges zurück, es wird vom nächsten Schneckenabschnitt
erfaßt und über die vorher erreichte Höhe hinaus weiter nach oben gefördert. Die
Mischwirkung wird noch erhöht. Diese Unterteilung der Ringschnecke ist außerdem
dann besonders vorteilhaft, wenn es sich um Mischgut handelt, das zur Klumpenbildung
neigt.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung
eines Ausführungsbeispiels, das auf der Zeichnung dargestellt ist. Es zeigt Fig.
1 einen Längsschnitt durch den Mischbehälter einer Mischmaschine gemäß der Erfindung,
Fig. 2 eine andere Ausführung der Ringschnecke.
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Der zylindrische Mischbehälter 1 hat die üblichen Stirndeckel 2 und
3 und ist mit einer Schräglage seiner Längsachse von etwa 45" ortsfest gelagert.
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Durch den oberen Stirndeckel 2 ist die Welle 4 eingeführt, auf der
in der bekannten Weise die Ringschnecke angebracht ist. Bei der dargestellten Ausführung
besteht die Ringschnecke aus vier Abschnitten 5, 6 7 und 8. Jeder Abschnitt umfaßt
eine halbe Windung und ist gegenüber dem anderen Abschnitt versetzt bzw. überschneidet
diesen Abschnitt. Wie beispielsweise aus den Befestigungsstegen9 und 10 der AbschnitteS
und 6 zu ersehen ist, beginnt der Abschnitt 6 an einer Stelle vor dem Ende des Abschnitts
5.
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Am Deckel 3 ist die Entleerungsöffnung 11 angebracht, die in üblicher
Weise verschließbar ist (nicht dargestellt). Bei 12 ist angedeutet, daß sich unmittelbar
an die Entleerungsöffnung 11 eine Leitung anschließen kann, die zu einer weiteren
Behandlungsvorrichtung oder einem Sammelbehälter für das Mischgut führt.
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Oben im zylindrischen Mantel des Mischbehälters ist die Füllöffnung
13 vorhanden. Auch hier kann, wie bei 14 angedeutet, eine Leitung beginnen, die
es ermöglicht, das Mischgut von Vorratsbehältern zuzuführen.
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Im Betrieb der Mischmaschine läuft die Welle 4 um, wobei das durch
die hoffnung 13 eingefüllte Mischgut durch die Abschnitte 5, 6, 7 und 8 der Ringschnecke
schräg nach oben gefördert wird. Das Mischgut, das in den freien Raum 15 oberhalb
der Ringschnecke gelangt, fällt dann, wie durch Pfeile a schematisch angedeutet,
durch den freien Innenraum der Ringschnecke nach unten zurück. Außerdem wird das
Mischgut durch die umlaufende Ringschnecke in Drehrichtung mitgenommen, wie schematisch
durch die Pfeile b veranschaulicht wird.
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In Wirklichkeit überlagern sich beide Bewegungen.
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Ferner findet bei der dargestellten Ausführung die Förderung nicht
kontinuierlich, sondern dauernd unterbrochen bzw. stufenweise statt. Das von dem
ersten Abschnitt 5 der Ringschnecke hochgeförderte Mischgut fällt auf den tiefer
ansetzenden Abschnitt 6 zurück und wird dann von diesem über die schon einmal erreichte
Höhe hinaus weiter nach oben gefördert. Dieser Vorgang wiederholt sich bei jedem
Wechsel von Abschnitt zu Abschnitt, so daß während der Förderung ein zusätzliches
Mischen stattfindet.
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Gleichzeitig erfolgt aber auch das Zurückfallen des Mischgutes in
axialer Richtung durch den freien Innenraum der Ringschnecke.
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Zusätzlich kann nun die Drehzahl der Schnecke so eingestellt werden,
daß eine Schleuder- und Wirbelwirkung entsteht. Alle diese Vorgänge wirken dann
zusammen und ergeben eine sehr vollkommene Mischwirkung.
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Die Ausführung der Ringschnecke kann gegenüber der Bauart nach Fig.
1 noch dadurch verbessert werden. daß die Versetzung der einzelnen Abschnitte der
Ringschnecke in axialer Richtung größer gewählt wird wobei zweckmäßig eine stärkere
Schneckensteigung vorgesehen ist. In Fig. 2 ist dargestellt, daß
der
nächstfolgende Schneckenabschnitt, beispielsweise der Abschnitt 16, bereits auf
der halben Steigungshöhe des vorhergehenden Abschnitts, also des Abschnitts 17,
beginnt. Der stufenweise stattfindende Mischvorgang wird hierdurch noch wirkungsvoller.
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Das angewendete Mischwerkzeug entspricht in der Wirkung einer Ringschnecke
bzw. einer in Abschnitte unterteilten Ringschnecke. Selbstverständlich ist, abgesehen
hiervon, die Form des Mischwerkzeugs beliebig. Insbesondere können im Fall der unterteilten
Ringschnecke einzelne flügel- oder schaufelartige Mischwerkzeuge vorgesehen sein,
die die Förderung des Mischguts nach oben und das freie Zurückfallen durch den Innenraum
bewirken.
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Abweichend von der koaxial im Mischbehälter angeordneten Ringschnecke
kann auch eine exzentrische Lagerung der Ringschnecke im Mischbehälter vorgesehen
werden. Dadurch ergibt sich ein verkleinerter Durchmesser der Ringschnecke bzw.
der einzelnen Abschnitte oder Flügel, während der von dem Mischwerkzeug nicht erfaßte
Raum entsprechend größer wird. Bei einer solchen Ausführung ist es möglich, die
Drehzahl des Mischwerkzeugs über die normale Drehzahl hinaus erheblich zu erhöhen,
so daß eine besonders große Schleuder- und Wirbelwirkung erreicht wird. In diesem
Fall kann der Mischvorgang hauptsächlich auf dieser Wirkung beruhen. Die Teilchen
des Mischgutes werden in dem vergrößerten freien Raum des Mischbehälters nach allen
Richtungen durcheinander gewirbelt und es sind besonders kurze Mischzeiten erreichbar.
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Für die Ausführung des Erfindungsgedankens ist eine gegenseitige
Abstimmung der Abmessungen des Mischbehälters und des Steigungswinkels der Ringschnecke
wesentlich. Mit Mischbehältern, deren axiale Länge im Vergleich zum Durchmesser
gering ist, läßt sich das Prinzip der Erfindung nicht oder nur geringfügig verwirklichen.
Bei einer erprobten Ausführungsform hat sich ein Verhältnis 1 : 2 von Durchmesser
zu Länge des Mischbehälters als sehr günstig erwiesen.
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Außer der verbesserten Mischwirkung bietet die Mischmaschine gemäß
der Erfindung weitere wesentliche Vorteile gegenüber den bisher bekannten Konstruktionen.
Da der Mischbehälter ortsfest gelagert ist, kann die Beschickung und Entleerung
ohne dauernd zu lösende Kuppeleinrichtungen mittels angeschlossener Leitungen erfolgen.
Es ist daher ohne Schwierigkeiten möglich, die Mischmaschine in ein
System einzuschalten,
das weitere Apparate enthält.
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Auch können mehrere Mischmaschinen hintereinandergeschaltet werden.
Die Entleerung des Mischbehälters erfolgt selbsttätig, gegebenenfalls unter geringem
Drehen der Ringschnecke entgegengesetzt zur Betriebsdrehrichtung. Hierbei bleibt
infolge der Schräglage des Mischbehälters kein Mischgutrest in diesem zurück. Da
die Welle 4 fliegend gelagert ist und nur von oben in den Mischbehälter hineinragt,
kann am Deckel 2 eine einfache Abdichtung vorgesehen werden. Die Benutzung von Stopfbüchsen
oder sonstiger Spezialdichtungen ist in den meisten Fällen entbehrlich. Ferner ist
auch die Reinigung des Mischbehälters leicht durchführbar. Schließlich kann der
Mischbehälter in einfacher Weise durch Anbringung eines Doppelmantels beheizt oder
gekühlt werden.