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Verfahren zum Mischen von Stoffen aller Art sowie zugehörige Mischanlage
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Mischen von Stoffen aller Art sowie
auf eine zugehörige Mischanlage, bei welcher in erster Linie Wert darauf gelegt
wird, eine oder mehrere Mischkomponenten auch in kleinsten Anteilen und Einheiten
weiteren Mischkomponenten in gleichmäßiger Form einzunehmen. Es wird Wert darauf
gelegt, beim Mischen z. B. von pulverförmigen Stoffen bei hoher Leistung sogenannte
strichfreie Mischungen zu erzielen mit einem möglichst geringen Kraftaufwand.
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Man kennt in den verschiedensten Ausführungen sogenannte Großraummischer,
bei denen in dem Mischbehälter zeiteinheitlich eine verhältnismäßig große Mischgutmenge
enthalten ist. Mit einer verhältnismäßig geringen Umfangsgeschwindigkeit bewegt
sich in diesem Großraummischer die zugehörige Mischwerkswelle.
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Mit solchen Großraummischern ist es zwar möglich, ein Mischergebnis
zu erzielen welches in relativ großen Proben die vorgeschriebenen Bestandteile in
dem vorgesehenen Mischungsverhältnis beinhaltet.
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Sobald aber diese Proben in kleinerer Menge entnommen werden, zeigt
sich, daß die Erzielung einer strichfreien Mischung mit solchen Großraummischern
nicht in befriedigendem Ausmaß erreichbar ist. Dies bedeutet, daß in diesen Kleinstprobemengen
auch das gewollte Mischungsverhältnis nicht erzielt ist. Ursache dieser Erscheinung
ist die insbesondere bei Feinstpulvermischung immer wieder zu beobachtende Agglomeratbildung.
Das gewollte Mischergebnis wird bei solchen Großraummischern, bezogen auf die entnommenen
Kleinstproben. selbst bei einer noch so anhaltenden Mischdauer, nicht erreicht.
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Wollte man den Mischeffekt in diesem Großraummischer mit einer großen
Mischgutmenge dadurch steigern, daß man die Arbeitsgeschwindigkeit der Mischwerkzeuge
wesentlich erhöht, dann ergibt sich, daß die Antriebsenergie für einen solchen Mischer
so erheblich steigt daß von einem wirtschaftlichen Mischungsvorgang nicht mehr gesprochen
werden kann.
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Ferner ist es bekannt. einem üblichen Großraummischer eine Stift-
oder Hammermühle nachzuschalten. Diese Stift- oder Hammermühle verfolgt zwar auch
den Zweck der Aufteilung von Agglomeratbildungen, die vom Großraummischer noch verbleiben.
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Diese Stift- oder Hammermühle kann zwar solche Agglomeratbildungen
zerschlagen, es ist mit einer solchen Einrichtung jedoch nicht möglich, die Anteile
der zerschlagenen Agglomerate für eine Mikromischung völlig gleichmäßig im Mischgut
durchzumischen.
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Bei einem bekannten Verfahren zum kontinuierlichen Mischen und Mahlen
von festem, körnigem und gegebenenfalls pulverförmigem Gut werden die Ausgangsstoffe
in bestimmten Mengenverhältnissen erst vorgemischt, dann vermahlen und anschließend
fertiggemischt. Dazu finden mindestens zwei parallel arbeitende Mischvorrichtungen
Verwendung, die zyklisch nebeneinander mit den genau dosierten Ausgangsstoffen in
bekannter Weise beschickt und im entsprechenden Wechsel entleert werden, derart,
daß die einzelnen Grobmischablässe zu einem kontinuierlichen Mahlgutstrom konstanter
Zusammensetzung und ständig gleichen Mischungsgraden sich ergänzen.
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Dieser Mahlgutstrom wird dann im gleichmäßigen, langsamen Fluß einer
oder mehreren Mahlvorrichtungen zugeführt und das daraus fortlaufend ausgetragene
vermahlene Gemisch noch einer Nachmischvorrichtung zugeführt und aus dieser stetig
bzw. durch zyklisohe Entleerung entnommen. Eine Grob-und anschließende Feinmischung
der gemahlenen Mischgutbestandteile ist nach diesem Verfahren nicht vorgesehen.
Bei einem anderen bekannten Verfahren zum Mischen von Stoffen und zum kontinuierlichen
Abführen des Gemisches wird in zwei im wesentlichen gleich langen Zeitabständen
in zwei Mischersätzen gearbeitet, die je aus einem primären Mischer für im wesentlichen
grobe Mischung sowie aus einem sekundären Mischer für im wesentlichen feine Mischung
bestehen. Bei dem bekannten Verfahren handelt es sich somit im wesentlichen lediglich
darum, daß diskontinuierlich arbeitende Mischer in einem entsprechenden zeitlichen
Turnus beschickt und ent-
leert werden, so daß ein mehr oder weniger
kontinuierlicher Ausfluß erzielt wird. Daß dabei der Mischvorgang jeweils in zwei
hintereinanderliegenden Mischern unterteilt ist, entspricht lediglich dem Bedürfnis,
aus der diskontinuierlichen Mischung einen kontinuierlichen Fluß zu machen.
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Es ist auch eine Betonmischanlage bekannt, bei der zunächst die Zuschlagstoffe
zusammen mit einem gewissen Anteil des Bindemittels eingebracht und durch eine Schnecke
einer Vormischung unterworfen werden. Die eigentliche Mischung wird in einer umlaufenden
Trommel vorgenommen, in welcher das Mischgut durch Pflugscharen gewendet und dabei
gemischt wird. Eine einwandfreie Mischung im Mikrobereich wird bei dieser bekannten
Anlage weder gefordert noch erreicht.
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Bei einem Verfahren zum Mischen von keramischen Massen sollen Massen
mit verschiedener Körnung unter Zusatz von Flüssigkeiten vermengt und gleichmäßig
gemischt werden. Dazu wird das Gut zuerst auf einem waagerechten Förderweg vorgemischt,
dann auf einem senkrecht von unten nach oben verlaufenden Bearbeitungsweg in einem
Zerreißvorgang weitgehend zerlegt und fertiggemischt. Es handelt sich dabei um die
Verarbeitung von Festkörpern mit Flüssigkeiten im Plastbereich.
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Es wurde bereits vorgeschlagen, eine Mischmaschine zum kontinuierlichen
Mischen von Stoffen aller Art, vorwiegend zum Mischen von staubförmigen Formen anzuwenden,
die aus einer Mischtrommel mit einem Materialzulauf an dem einen Ende und einem
Materialabgang am anderen Ende der Trommel besteht und die mit einer mit Antrieb
versehenen Mischwerkswelle ausgerütet ist. Bei dieser Maschine ist dafür Vorsorge
getroffen, daß der Antrieb der Mischwerkswelle mit einer solchen Drehzahl erfolgt,
daß sich an der Trommelinnenwandung ein Materialring einstellt. Die Materialzutrittsöffnung
und die Materialaustrittsöffnung liegen stirnseitig zur Trommel, und zwar so, daß
diese Öffnungen oberhalb der Kreisfläche sich befinden, die von dem Materialring
umgeben wird. Mit einer solchen Mischmaschine ist es möglich, gegenüber den bekannten
Großraummischern mit einer wesentlich höheren Mischreibenergie zu arbeiten, so daß
auch bei Entnahme von Kleinstproben eine Aufteilung und Untermischung der sonst
so störenden Agglomerate in einem solchen Ausmaß erzielt wird, daß ein völlig strichfreies
Mischergebnis vorliegt. Wollte man aber solche Mischmaschinen derart dimensionieren,
daß zeiteinlich eine entsprechend große Materialmenge diesem Intensiv-Mischvorgang
unterworfen wird, würde wiederum eine Mischanlage entstehen, die einen wirtschaftlichen
Betrieb auf Grund des besonders hohen Kraftverbrauches nicht zuläßt. Im übrigen
würde in einem solchen Fall mit Temperaturerhöhungen für das Mischgut zu rechnen
sein, die in vielen Fällen nicht zulässig sind.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diesen Schwierigkeiten
zu begegnen. Die Erfindung besteht demzufolge in einem Mischverfahren für Stoffe
aller Art, wobei der Mischvorgang in zwei einander nachgeschalteten Mischvorrichtungen
in zwei Stufen erfolgt und in der ersten Mischstufe das aus den zu mischenden Komponenten
bestehende Mischgut vorgemischt wird, wobei erfindungsgemäß in der zweiten Mischstufe
das Mischgut mit gegenüber der ersten Mischstufe wesentlich höherer Mischreibenergie
be-
arbeitet wird und daß zeiteinheitlich die in der großvolumigen Mischmaschine
der ersten Mischstufe vorhandene Mischgutmenge wesentlich größer ist als die in
der Mischmaschine der zweiten Mischstufe.
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Der Mischvorgang der ersten Mischstufe kann hierbei in einem üblichen
Großraummischer vorgenommen werden, während der Mischvorgang der zweiten Mischstufe
sich in einem Intensivmischer abspielt, dessen Mischwerkzeuggeschwindigkeit ein
Vielfaches derjenigen des Großraummischers ist.
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Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird in der nachgeschalteten
Mischeinrichtung ein Mischergebnis in bezug auf den Primärkornbereich erzielt, das
auch bei noch so langer Bearbeitung in dem ersten Grobmischer überhaupt nicht erreicht
werden kann.
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Es ist durchaus nicht unerheblich, ob in der ersten Stufe eine große
Menge und in der zweiten Stufe eine kleine Menge oder umgekehrt verarbeitet wird.
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Zur Erzielung der gewünschten Mikrofeinheit wird nach der Erfindung
in der zweiten Stufe eine größere Reibenergie angewendet. Die Anwendung einer größeren
Reibenergie erfordert zugleich eine erhöhte Antriebsenergie. Dadurch, daß die Großraummischung
in der ersten Stufe erfolgt, wozu nur eine relativ niedrige Antriebsenergie nötig
ist, und die erhöhte Reibenergie in der zweiten Stufe auf eine kleinere Mischgutmenge
angewendet wird, wird der Bedarf an Antriebsenergie in der zweiten Stufe wesentlich
herabgesetzt, obwohl die Mischleistung der ganzen Mischanlage wesentlich erhöht
ist.
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Das erfindungsgemäße Verfahren hat somit zur Folge, daß das Mischgut,
welches dem nachgeschalteten Intensivmischer zugeführt wird, schon zuvor in der
ersten Mischstufe weitgehend für das angestrebte Mischungsverhältnis der einzelnen
Mischkomponenten vorbereitet ist. Diese Vorarbeit in der ersten Mischstufe vollzieht
sich in dem üblichen Großraummischer mit einem noch durchaus zulässigen verhältnismäßig
geringen Kraftaufwand. Dadurch, daß das Mischerzeugnis in der ersten Mischstufe
schon weitgehend vorbereitet ist, ist es nunmehr möglich, in einem gegenüber dem
Großraummischer verhältnismäßig kleinen Intensivmischer den letzten Feinheitsgrad
des angestrebten Mischungsverhältnisses zu erzielen, und zwar in der Weise, daß
durch die Entlastung dieses Intensivmischers für den vorgeschalteten Großraummischer
eine sehr erhebliche Mengenleistung des Intensivmischers erreicht wird, ohne daß
dieser Intensivmischer einen unzulässig hohen Kraftbedarf erfordert. Dieses Ergebnis
ist darauf zurückzuführen, daß die bei dem Intensivmischer, also bei der zweiten
Mischstufe aufgewandte Mischreibenergie in einem solchen Ausmaß zur Anwendung kommt,
daß die Aufteilung und Untermischung der aus der ersten Mischstufe noch verbleibenden
Agglomerate in überraschender Weise äußerst schnell vor sich geht.
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Bei diesem Verfahren gemäß der Erfindung können je nach den in Betracht
kommenden Anwendungsfällen auch eine oder mehrere Mischkomponenten des Mischgutes
erst der zweiten Mischstufe des Mischvorganges zugeführt werden.
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Die Mischmaschinen beider Mischstufen werden zweckmäßigerweise kontinuierlich
betrieben, es ist aber auch möglich, die Mischmaschine der ersten Mischstufe diskontinuierlich
zu betreiben.
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Zu der Durchführung dieses Verfahrens empfiehlt es sich für den Großraummischer
nachgeschalteten
Intensivmischer einen Antrieb für die Mischwerkswelle
mit einer solchen Arbeitsgeschwindigkeit zu wählen, daß an der Innenwandung des
vorgenannten Mischtroges sich ein aus dem Mischgut entstehender Materialring bildet.
Hierbei ist es von Bedeutung, daß der Innendurchmesser dieses Materialringes gleich
oder größer ist als der Durchmesser der zentral angeordneten Ein- und Auslaßöffnungen
dieses Mischers. Es empfiehlt sich ferner. daß die Mischwerkswelie dieses Intensivmischers
mit einer oder mehreren umlaufenden Scheiben versehen ist, die während des Arbeitsprozesses
in den entsprechenden Materialring eintauchen.
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Der Großraummischer besteht aus einem ortsfesten, etwa zylindrischen
Trog 1 mit einem Deckel 2 versehenen Aufsatz 3. Durch diesen Aufsatz 3 erfolgt die
Beschickung dieses Großraummischers. In dem Trog 1 ist die Mischwerkswelle 4 gelagert
mit den an den Armen 5 befestigten Mischwerkzeugen 6. Am unteren Ende des Troges
1 befindet sich der Auslaufstutzen 7, der in den Einlaufstutzen 8 des nachgeschalteten
Intensivmischers übergeht. Dieser Intensivmischer besteht wiederum aus einem Trog9,
in welchem die Mischwerkswelle 10 in Lagern 11 und 12 gehalten ist. Der Trog 9 weist
eine zentral angeordnete Einlauföffnung 13 und ebenfalls eine zentral angeordnete
Auslauföffnung 14 auf. Mit 15 ist die Kupplung von einem nicht dargestellten Antriebsmotor
für die Mischwerkswelle 10 angedeutet. Die Umdrehungszahl dieses Motors ist so ausgelegt,
daß bei dem Arbeitsvorgang in diesem Intensivmischer sich ein Materialring 16 an
der Innenfläche des Troges 9 bildet, wie er durch in in der Zeichnung strichpunktierte
Linien angedeutet ist. Im Bereich dieses Metallmaterialringes bewegen sich die Mischwerkzeuge
17, die mittels der Arme 18 mit der Mischwerkswelle 10 verbunden sind.
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Mit 19 sind Scheiben bezeichnet, die mit der Mischwerkswelle 10 umlaufen
und deren Durchmesser so groß gewählt ist, daß diese Scheiben mit ihrem Außenrand
in den Materialring 16 eintauchen.
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Das gesamte von dem Großraummischer 1 kommende, im großen schon vorgemischte
Gut wird somit gezwungen, am Außenrand der Scheiben 19 entlang, d. h. durch die
Schicht des Materialringes hindurchzutreten, so daß gerade hierdurch auch in Verbindung
mit den im Bereich des Materialringes befindlichen Mischwerkzeugen eine äußerst
intensive Mischreibenergie zur Auswirkung kommt.
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Sofern der Großraummischer nicht kontinuierlich arbeiten soll, wird
ein Abschlußschieber 20 vorgesehen, der die beiden Maschinen während der Zeit der
Vermischung trennt. Dieser Schieber kann auch für eine dosierte Vorgabe des im Großraum
vorbereiteten Mischgutes verwertet werden.
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Obwohl der Intensivmischer in seinen Bemessungen gegenüber dem Großraummischer
sehr klein gehalten werden kann, ist es durch die Hintereinanderschaltung von Großraummischer
und Intensivmischer
möglich, den letzten Feinheitsgrad des gewünschten mikrofeinen
Mischungsverhältnisses mit einem Gesamtarbeitsaufwand zu erreichen, der als besonders
wirtschaftlich zu betrachten ist.