-
Misch- und Aufschlußvorrichtung Bei großindustriellen chemischen Aufschlußverfahren
besteht insbesondere dann, wenn große Mengen in der Zeiteinheit durchgesetzt werden
sollen, das Bedürfnis nach großräumigen Misch- und Aufschlußvorrichtungen. Die meisten
für diese Zwecke bekannten Geräte, wie beispielsweise Drehtrommeln oder der um eine
senkrechte Achse umlaufende Gegenstrommischer mit exzentrisch darin angeordneten
gegenläufigen Mischwerkzeugen erfordern jedoch eine annähernd proportional mit der
Kapazität zunehmende Aufstellfläche, die häufig nicht in einem bereits bestehenden
Betrieb zur Verfügung gestellt werden kann. Es besteht deshalb ein Bedürfnis für
Anlagen von verhältnismäßig kleiner Grundrißausdehnung, während bezüglich der Höhe
beträchtliche Dimensionen gewählt werden können.
-
Man kennt bereits Misch- und Aufschlußvorrichtungen, die aus einem
Zylinder und darin um eine konzentrische Achse umlaufenden Rührwerkzeugen mit einer
Einspeiseeinrichtung am einen Zylinderende bestehen. Diese Vorrichtungen sind jedoch
nicht sehr leistungsfähig und haben nur eine mäßige Mischwirkung, die beispielsweise
nicht mit derjenigen von Gegenstrommischern verglichen werden kann.
-
Werden in einem solchen zylindrischen Aufschlußgefäß Mischungen verarbeitet,
die zur Krustenbildung neigen, wie beispielsweise Superphosphat oder Tripplephosphat,
so besteht außerdem der Mangel, daß die Mischwerkzeuge nur in bestimmten Querschnittsebenen
des Zylinders arbeiten und zwischen diesen sich das im Aufschluß befindliche Material
festsetzen und erhärten kann, so daß der Querschnitt sehr rasch zuwächstound die
Leistung immer mehr abnimmt.
-
Es sind nun Misch- und Aufschlußvorrichtungen bekanntgeworden, die
aus einem stehenden zylinderförmigen Behälter und darin um eine konzentrische Achse
umlaufenden Rührwerkzeugen bestehen; dieser Behälter weist eine Einspeise- und eine
Austrageinrichtung auf. Den bisher gebräuchlichen Vorrichtungen dieser Art haftet
der große Nachteil an, daß die Bewegung der Massen in der Nähe der Behälterwandungen
entweder zum Stillstand kommt oder zu langsam erfolgt, während im Inneren der Massesäule
eine Kraterbildung mit zu rascher Bewegung auftreten kann, so daß die Einhaltung
einer alle Masseteilchen erfassenden, gleichmäßigen Verweilzeit im Mischbehälter
nicht gewährleistet ist. Bei den bisher bekannten Vorrichtungen der geschilderten
Grundbauweise handelt es sich meistens um Flüssigkeitsrührwerke, mittels derer man
steife und zur Erhärtung neigende Massen nicht durcharbeiten kann. Bei
einer solchen
Misch- und Aufschlußvorrichtung für zur Erhärtung neigende und für klebrige Güter
kommt es darauf an, laufend die Wandflächen des Behälters von Verkrustungen freizuhalten,
aber ohne allzu großen Kraft- und damit Leistungsaufwand.
-
Insbesondere bei verhältnismäßig großen Misch- und Aufschlußvorrichtungen,
wie sie von vielen Industriezweigen gefordert werden, bereitet diese Freihaltung
der Mischbehälter-Innenwandfläche große Schwierigkeiten.
-
Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer die gestellten Anforderungen
erfüllenden und insbesondere auch für sehr große Ausführungen geeigneten Misch-
und Aufschlußvorrichtung, die aus einem stehenden zylinderförmigen Behälter und
darin um eine konzentrische Achse umlaufenden Rührwerkzeugen besteht, wobei dieser
Behälter, wie bekannt, eine Einspeise- und eine Austrageinrichtung aufweist.
-
Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch, daß die die
Rührwerkzeuge tragende Welle bzw. tragenden Wellen axial beweglich angeordnet sind,
daß ferner die Werkzeuge aus gegen ihre Drehebene angestellten, im Abstand über
die Wellenlänge verteilten, bis an die Behälterwandung heranreichenden radialen
Flügeln bestehen und daß ein Antrieb für die axiale Hin- und Herbewegung der Rührwerkwelle
bzw. Rührwerkwellen mit einem derartigen Hub vorgesehen ist, daß die Flügel die
gesamte Behälterinnenwand bestreichen.
-
Die Vorrichtung gemäß der Erfindung bietet den Vorteil, daß die Rührwerkzeuge
sich im Verlauf einer Hubperiode über den gesamten Behälterraum bewegen, d. h. also
keine Zonen entstehen können, in
denen das aufzuschließende oder
zu mischende Gut zur Ruhe kommt, und die Abstreifer sorgen dafür, daß sich keine
Krusten an der Innenwand des Mischbehälters absetzen können. Trotzdem erfassen die
Abstreifer zu jedem gegebenen Zeitpunkt nur einen verhältnismäßig kleinen Teil der
gesamten Behälter-Innenwandfläche, so daß der Leistungsaufwand für den Antrieb der
Rührwerkzeuge und die an diesen auftretenden Kräfte auch bei sehr großer Ausführung
der Vorrichtung nicht zu groß werden können.
-
Eine besonders intensive Aufschluß- und Mischwirkung läßt sich mit
einer Ausführungsform erreichen, bei der mehrere, zweckmäßig zwei oder drei, stehende
Zylinderräume einander durchdringend nebeneinander angeordnet sind und die mehreren
achsparallel in den Zylindersegmenten befindlichen Rührwerksysteme sich mit ihren
Rührflügeln überschneiden. Bei Anwendung eines solchen Gerätes wird erreicht, daß
das in der Behandlung befindliche Gut nicht nur während seiner im wesentlichen achsparallelen
Bewegung ständig durchgearbeitet wird, sondern über die Durchdringenden der Zylinderräume
abwechselnd in den einen und den anderen Zylinder wandert, wodurch der Mischeffekt
noch erheblich gefördert und der Aufschluß oder die sonstige chemische Umsetzung
beschleunigt wird. Um auch hierbei zu erreichen, daß sich keinesfalls in dem aus
mehreren Kreissegmenten zusammengefügten Querschnitt Toträume ergeben, ist es zweckmäßig,
die Rührflügel des einen Systems sich bis in die Nähe der Welle des anderen Systems
erstrecken zu lassen.
-
Vorzugsweise besitzen bei einer derartigen Mehrzylinderanlage die
Rührwerksysteme Einzelantrieb, und diese Antriebe sind hinsichtlich Umlaufgeschwindigkeit
und Drehrichtung unabhängig voneinander regelbar. Es ist dann beispielsweise möglich,
das eine Rührwerksystem schneller als das andere umlaufen zu lassen. Man kann aber
auch das eine oder sämtliche Rührwerksysteme bei der Aufwärtsbewegung eine andere,
insbesondere eine schnellere Umlaufbewegung ausführen lassen als bei der Abwärtsbewegung.
Die Verwendung von Einzel antrieb smotoren mit regelbarer und umsteuerbarer Geschwindigkeit
bietet zahlreiche Möglichkeiten der Abwandlung und Abstimmung der Umlaufgeschwindigkeiten
zueinander. Wenn die mehreren Rührwerksysteme nicht synchronisiert sind, würde allerdings
die Gefahr bestehen, daß bei unterschiedlicher Umlaufgeschwindigkeit die Rührflügel
des einen Systems auf diejenigen des anderen Systems treffen und dadurch Schäden
entstehen. Dieser Gafahr wäre durch eine entsprechende Höhenversetzung der Mischflügel
auf den verschiedenen Rührwerkwellen nicht zuverlässig vorgebeugt. Um diesen Schwierigkeiten
zu begegnen, ist es bei der Vorrichtung gemäß der Erfindung mit mehreren Zylinderräumen
angebracht, die Bodenteile der Zylindersegmente entsprechend der Versetzung der
Rührflügel zwischen den mehreren Rührwerksystemen gegeneinander in der Höhe abzusetzen.
Dadurch läßt sich zuverlässig erreichen, daß in den verschiedenen Zylinderräumen
die Rührflügel bei Senkung der Rührerwelle jeweils den Behälterboden bestreichen
und sich auch hier keine Ablagerungen oder Krusten bilden können, trotzdem aber
die unteren Flügel der mehreren Systeme in der abgesenkten Stellung nicht aufeinandertreffen
können.
-
Vorzugsweise besitzen die mehreren Rührwerksysteme einen gemeinsamen
Antrieb für die Heb-
und Senkbewegung, damit die bei getrennter Auf-und Abbewegung
der einzelnen Systeme bestehende Möglichkeit ausgeschlossen ist, daß die Rührflügel
aufeinandertreffen können.
-
Eine besonders zweckmäßige Ausführungsform der Erfindung sieht vor,
daß die Antriebsmotore für die mehreren Rührwerkwellen mit den Getrieben und den
Rührwerkwellenlagern in einem Aufbau vereinigt sind, der unter Zwischenschaltung
einer hydraulischen Winde auf das Mischgefäß aufgesetzt ist.
-
Bei verschiedenen Aufschlußverfahren und sonstigen chemischen Reaktionen
ist es erforderlich oder erwünscht, in das Behandlungsmaterial Gase oder Flüssigkeiten
einzuführen. Zu diesem Zweck können in den Behältermantel oder im Deckel der Aufschlußvorrichtung
nach der Erfindung entsprechende Einführungsdüsen vorgesehen sein. Eine noch intensivere
Durchdringung des Behandlungsgutes mit flüssigen oder gasförmigen Reagenzien läßt
sich aber dadurch erreichen, daß neben oder an Stelle der Einführungsdüsen im Behältermantel
die Rührwerkwellen hohl ausgebildet und an Zuführungsleitungen für Gase und/oder
Flüssigkeiten angeschlossen sind und die Hohlwelle Axialbohrungen als Austrittsdüsen
für diese Agenzien besitzt. Ferner können die Rührflügel Austrittsdüsen für Gase
oder Flüssigkeiten besitzen, die an die Hohlwellen angeschlossen sind. Mit einer
derartigen Einrichtung läßt sich eine gleichmäßige Verteilung von Behandlungsreagentien
über die ganze Querschnittsfläche und gewünschtenfalls über die ganze Höhe des in
Behandlung befindlichen Materials erreichen.
-
Obgleich es bei einer Vorrichtung nach der Erfindung grundsätzlich
möglich ist, die Materialeinführung am einen oder am anderen Ende und den Materialaustrag
am selben oder am gegenüberliegenden Ende vorzusehen, ist es für die meisten Zwecke,
insbesondere für die Durchsetzung von Aufschlüssen, deren Ablauf durch eine Druckentwicklung
begünstigt wird, zweckmäßig, am Boden des Mischbehälters eine Einrichtung zur Materialeinführung
unter Druck, z. B. eine Einspeisschnecke, vorzusehen.
-
Wenn mit der Vorrichtung chargenweise gearbeitet wird, kann gleichfalls
am Boden eine verschließbare Austragöffnung vorgesehen werden. Bei kontinuierlicher
Betriebsweise ist es dagegen vorzuziehen, daß die Austragöffnung am oberen Ende
des Behälters vorgesehen ist.
-
Das Gerät nach der Erfindung ist geeignet für kontinuierliche und
periodische Mischvorgänge. Bei kontinuierlicher Mischung, insbesondere beim Aufschluß
von Superphosphat, wird man, wie erwähnt, die Rohmaterialien am unteren Behälterende
einführen, während der Austritt normalerweise oben erfolgt. Lediglich bei der Entleerung
des Gerätes erfolgt der Abzug nach unten. Gleichzeitig besteht die Möglichkeit,
bei regulären Mischprozessen von oben nach unten zu arbeiten, indem man durch einen
oberen Füllstutzen die Feststoffkomponenten zuführt.
-
Soweit eine Einbringung von Flüssigkeit in Frage kommt, kann diese
durch den Deckel oder die Hohlwelle eingespeist werden. Kontinuierliche Beschickung
von oben hat kontinuierliche Entnahme unten zur Voraussetzung.
-
Obgleich der Misch- und Aufschlußzylinder gemäß der Erfindung grundsätzlich
am oberen Ende offen sein kann, empfiehlt es sich meistens wegen einer mit der Umsetzung
einhergehenden Entwicklung von
Gasen, Dämpfen oder Staub, den Zylinderraum
bis auf die Einspeis- und Austragöffnung abzukapseln, beispielsweise durch einen
gas- und flüssigkeitsdichten Abschlußdeckel des Mischbehälters. Auch bei der Ausführungsform
mit einer Einspeisschnecke arm Boden des Mischbehälters und einer Austragöffnung
am oberen Ende empfiehlt es sich, am Boden des Behälters eine verschließbare Entleerungsöffnung
vorzusehen, um den Behälter bei Betriebsunterbrechungen, zu Reparaturzwecken usw.
vollständig entleeren zu können.
-
Bei gekapselter Ausführungsform kann die Zirkulation von Gasen oder
Dämpfen durch Absaugen der letzteren am oberen oder unteren Ende gefördert werden.
In diesem Fall haben die Beschickung der Rohstoffe und der Abzug des Guten durch
schleusenartige Einrichtungen, wie Schnecken, Zellenräder oder am unteren Ende angeordnete
Telleraufgabeapparate zu erfolgen. Auch kommen Schleusen nach Art von Volumendosiergeräten
in Betracht. Die Gas-oder Dampfführung kann im Gleich- oder Gegenstrom erfolgen.
-
Bei kontinuierlicher Arbeitsweise von oben nach unten ist eine Schichthöhenkontrolle
erforderlich, um zu verhüten, daß die Apparatur überläuft oder leerläuft. Für die
Schichthöhenkontrolle in dem Behälter kann eine Steuerung der Zufluß- oder Abschlußmenge
nach dem im Gerät auftretenden Kraftverbrauch vorgesehen werden, indem die Einspeis-und/oder
die Entnahme einrichtung in Abhängigkeit von dem Kraftverbrauch der Einsp eis einrichtung
und/oder vorzugsweise der Antriebsleistung des Rührwellenantriebes und/oder des
Heb- und Senkantrieb es gesteuert werden. Wird die der Normalfüllung entsprechende
Antriebsleistung unterschritten, wird der Austrag verzögert, bei Überschreitung
beschleunigt.
-
Bei periodischer Arbeitsweise kann die Maschine sowohl von unten
als auch von oben beschickt werden. Die Entleerung hat in diesem Falle stets nach
unten zu erfolgen.
-
Für gewisse Aufschluß reaktionen kann es erwünscht sein, die miteinander
umzusetzenden Komponenten schon vor ihrem Eintritt in den zylindrischen Behälterraum
durchzumischen. Zu diesem Zweck kann im unteren Teil, z. B. am Boden des Behälters
ein Schnellrührwerk angeordnet werden, in dem beispielsweise innerhalb des Einspeisestutzens
eine um eine waagerechte Welle umlaufende Mischvorrichtung, z. B. ein Propeller,
eingebaut ist.
-
Bei der Erzeugung von Superphosphat und ähnlichen Aufschlußprozessen
entstehen giftige oder sonstige störende Gase, die abgesaugt werden müssen.
-
In solchen Fällen ist eine Absaugleitung im oberen Behälterteil vorzusehen.
-
Der Austrag am oberen Zylinderende bietet die Möglichkeit, bei entsprechend
gewählter Höhe.des zylindrischen Behälters das behandelte Material zugleich auf
eine größere Höhe, beispielsweise ein höheres Stockwerk des Betriebsgebäudes überzuführen.
Sofern aber die Weiterverarbeitung des umgesetzten Materials auf einem tiefer liegenden
Niveau als die Austragöffnung, beispielsweise in Höhe der Einspeiseeinrichtung erfolgen
soll, wird zweckmäßig ein an die Austragöffnung angeschlossenes Fallrohr für das
behandelte Gut vorgesehen. Das Fallrohr kann in seinem Unterteil als Gasschleuse
ausgebildet sein, wobei das im Rohr sich anstauende, ab sinkende
Material den Abschluß
gegen die Außenluft übernimmt. Am unteren Rohrende ist dann die Entnahmevorrichtung
für das Fertiggut, wie Förderband, Entnahmeschnecke, Zellenschleuse od. dgl. so
zu steuern, daß eine ausreichende Schichthöhe in dem Einlauf des Förderelementes
verbleibt. Diese Schichthöhe kann über eine Bunkerstandsanzeige für minimale und
maximale Schichthöhe gesteuert werden.
-
An Stelle eines solchen Füllhöhenanzeigers kann auch eine einfache
Minimum/Maximum-Waage treten.
-
Schließlich besteht die Möglichkeit, den Behälter durch waagerechte
Siebe oder Roste in mehrere Kammern zu unterteilen. Die Bemessung der Kammerhöhen
und die Lage der Trennböden zwischen diesen ist so zu wählen, daß sie bei der Heb-und
Senkbewegung periodisch von den Rührflügeln zumindest auf der Oberseite und vorzugsweise
auch von den darunterliegenden Rührflügeln auf der Unterseite bestrichen und saubergehalten
werden.
-
Eine solche Vorrichtung läßt sich auch mit einem Wirbelschichtreaktor
kombinieren, in dem die obere Kammer als Wirbelschichtkammer ausgebildet wird.
-
Eine gemäß der Erfindung ausgebildeteMisch- und Aufschlußaniage ist
nicht nur für die Superphosphatfabrikation, sondern auch für die Durchführung anderer
Aufschlußvorgänge, beispielsweise für die Kalklöschung, geeignet. Grundsätzlich
läßt sie sich bei allen Prozessen mit ähnlichen Aufgabenstellungen verwenden, welche
eine Homogenisierung großer Materialmengen mit oder ohne gleichzeitigem Ablauf eine
chemische Reaktion erfordern.
-
In den Zeichnungen sind verschiedene Ausführungsformen von Misch-
und Aufschlußvorrichtungen nach der Erfindung beispielshalber erläutert.
-
F i g. 1 ist ein Längsschnitt durch eine Vorrichtung mit zwei einander
durchdringenden Zylinderräumen, einem am oberen Ende ansetzenden Austragschacht
und einer Austragschleuse an dessen unterem Ende; F i g. 2 ist ein Längsschnitt
durch eine gleichartige Vorrichtung, bei der jedoch der Austragbehälter in einer
Waage aufgehängt ist; F i g. 3 zeigt in einem lotrechten Schnitt eine Misch- und
Aufschlußvorrichtung mit einem Zylinder und mehreren mit dem Rührsystem zusammenwirkenden
Trennböden; Fig. 4 ist eine ähnliche Darstellung wie Fig. 3, bei der jedoch die
Trennböden durchbrochen sind und aus Rosten bestehen; F i g. 5 ist der Grundriß
einer Vorrichtung mit nur einem Zylinder, beispielsweise nach Fig.3 oder 4; F i
g. 6 ist der Grundriß einer Vorrichtung mit zwei sich durchdringenden Zylindern,
beispielsweise nach Fig. 1 oder 2; Fig.7 zeigt im Grundriß eine Ausführungsform
mit drei einander durchdringenden Zylindern und drei Rührwerksystemen.
-
Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 besitzt der Misch- und Aufschlußbehälter
einen Mantel, der aus den Zylindersegmenten 1 und 2 zusammengesetzt ist.
-
In den Achsen der beiden Zylinder befinden sich die Hohlrückwerkwellen
3 und 4, die mit ihren unteren Enden in der dargestellten, abgesenkten Stellung
bis zu den kreisförmigen Böden 5 und 6 reichen. Diese Böden sind entsprechend der
verschiedenen Länge der Wellen 3 und 4 in der Höhe gegeneinander versetzt, und auf
dem sich hieraus ergebenden Abstand ist der Abschnitt 2 a des Zylindermantels 2
auf dem vollen Kreisumfang durchgeführt. Auf der Oberseite
ist der
Doppelzylinder durch die Deckplatte 7 abgeschlossen, die einen Umriß entsprechend
der F i g. 6 hat.
-
Die Wellen 3 und 4 sind oberhalb des Deckels 7 in Buchsen 8 mit Kugellagern
9 geführt und tragen am oberen Ende je ein Antriebszahnrad 10. Die beiden Buchsen
8 sitzen am Boden eines Kastens 11, der die Zahnräder 10 umschließt. Auf der Decke
des Kastens 11 sind die Antriebsmotoren 12 für die beiden Rührwerksysteme angeordnet;
die auf den Motorwellen sitzenden Ritzel 13 greifen in die Antriebszahnräder 10
ein. Auf dem Deckel 7 ist die hydraulische Winde 14 aufgesetzt, an deren Kolbenstange
15 die unter den Boden des Kastens 11 greifende Tragplatte 16 angesetzt ist.
-
An den Hohlwellen 3 und 4 sind in der Höhe versetzte Rührarme 17
angebracht, z. B. angeschweißt die an ihren Enden Abstreifer 18 aufweisen. Bei der
gewählten zeichnerischen Darstellung haben die Rührarme 17 eine in der jeweiligen
Radialebene flache Gestalt, doch werden sie vorzugsweise schräg gegen die Horizontale
angestellt und haben somit eine ähnliche Gestalt wie Propellerflügel. Die Abstreicher
18 liegen vorzugsweise nicht mit ihrer senkrechten Fläche an der Wand des Mantels
1 oder 2 an, sondern sind, wie aus Fig.6 ersichtlich, unter einem spitzen Winkel
zur Tangente gerichtet. Am Umfang der Hohlwelle 4 sind Düsen 19 angebracht, und
ferner sind dicht oberhalb mehrerer Rührarme 17 Röhrchen 20 an den Wellenhohlraum
angeschlossen, die in Düsen 21 ausmünden. Wie aus der Zeichnung ersichtlich, haben
die Röhrchen 20 verschiedene Länge, so daß sich die Düsen 21 auf unterschiedlichem
Radius befinden. Am oberen Ende ist auf die Welle 4 ein Rohrstutzen 22 aufgesetzt,
der mit dem Wellenhohlraum in Verbindung steht und über eine gas- und flüssigkeitsdichte
Gleitbuchse 24 an einer Rohrleitung 23 angeschlossen ist.
-
Für die Materialeinführung ist am unteren Ende des Zylindermantels
1 ein zylindrischer Horizontalstutzen 25 angesetzt, durch dessen senkrechte Abschlußwand
26 eine Förderschnecke 27 das zu mischende und aufzuschließende Material einführt.
-
Oberhalb der Förderschnecke 27 befindet sich eine Buchse 28, in der
die Abtriebwelle 29 eines Motors 30 gelagert ist. Die Welle 29 trägt an ihrem Ende
innerhalb des Stutzens 25 einen Mischpropeller 31, der beim Umlauf die Austrittsöffnung
der Förderschnecke 27 überstreicht und damit eine intensive Vermischung des durch
die Schnecke 27 eintretenden Materials bewirkt.
-
Das von dem Mischpropeller in den Raum des Zylinders 1 beförderte
Material wird zunächst von den an der Welle 3 sitzenden Rührarmen erfaßt und weiter
durchgearbeitet. Bei zunehmender Füllung tritt das Material auch in den Raum des
Zylindermantels 2 über und steigt allmählich in dem Doppelzylinderraum aufwärts,
wobei es immer wieder von den Rührarmen 17 erfaßt und durchgearbeitet wird.
-
Außerdem führt das Material während des Aufsteigens eine Zickzackbewegung
aus, da es abwechselnd von den Rührarmen der Welle 3 und der Welle 4 erfaßt und
im Durchdringungsbereich der beiden Zylinder jeweils von dem einen Zylinder in den
anderen gefördert wird. Gleichzeitig mit dem kontinuierlichen Antrieb der Wellen
3 und 4 ist die periodische Betätigung der hydraulischen Winde 14 eingeschaltet
worden, so daß der Kasten 11 mit
seinem gesamten Aufbau und den an den Wellen 3 und
4 sitzenden Rührarmen 17 und Abstreichern 18 ständig eine Auf- und Abbewegung ausführt.
In ihrer tiefsten Stellung wandern die untersten Rührarme 17 über die Böden 5 und
6, so daß eine Festsetzung von beispielsweise im Aufschluß befindlichem klebrigem
und erhärtendem Material sowohl auf den Böden 5 und 6 wie an den Innenwänden der
Zylinder 1 und 2 verhindert wird. Die Länge der Rührarme 17 und der Abstand zwischen
den Wellen 3 und 4 sind so bemessen, daß die Abstreicher 18 auf ihrer Innenbahn
dicht an der Außenfläche der gegenüberliegenden Hohlwelle vorbeigehen, so daß sich
auch hier keine Toträume und keine Ansätze bilden können.
-
Dank der Höhenabstufung der Rührarme 17 und der zwangläufig parallelen
Heb- und Senkbewegung der beiden Rührwerksysteme ist es ausgeschlossen, daß die
Rührarme des einen Systems auf diejenigen des anderen Systems treffen können, selbst
wenn die Umlaufgeschwindigkeiten der beiden Systeme verschieden gewählt werden,
was je nach dem gewünschten Mischeffekt mitunter zweckmäßig sein kann und bei Verwendung
von stufenweise oder stufenlos regelbarem Wellen antrieb ohne weiteres verwirklicht
werden kann.
-
Nach der Behandlung in dem Mischraum tritt das Material am oberen
Ende über den am Mantel 2 ansetzenden Krümmer 32 in den senkrechten Schacht 33 über,
an dessen unteres Ende sich als Austrag schleuse ein Auffangbehälter 34 zweckmäßig
von erweitertem Querschnitt anschließt. Dicht unter der Austragöffnung des Behälters
34 befindet sich das Förderband 35, welches das fertige Material aufnimmt und beispielsweise
einem Lagersilo oder einer Station zur weiteren Bearbeitung zuführt. In dem Behälter
34 befinden sich zwei Niveauanzeiger 36, und zwar zweckmäßig im oberen und unteren
Teil, die mechanisch, elektrisch, optisch oder in einer anderen geeigneten Weise
arbeiten können. Derartige Niveauanzeiger sind an sich allgemein bekannt. Im vorliegenden
Fall dienen sie zur Steuerung der Misch-und Aufschlußarbeit. Sinkt das Niveau im
Behälter 34 unter den unteren Anzeiger 36, so steuert dieser beispielsweise die
Materialzufuhr durch die Förderschnecke 27 im Sinne einer Steigerung des Rohmaterialzulaufes.
Bei Materialien, die zur Erhärtung oder sonstigen Erhöhung ihrer Zähigkeit neigen,
kann das Nachlassen des Materialaustrages aber auch auf dieser Erscheinung beruhen,
und es kann dann zweckmäßig sein, Flüssigkeit, Gas oder Dampf aus Leitung 23 durch
die Düsen 19 und 21 in stärkerem Maße zuzuführen, um die Zähigkeit des in Bearbeitung
befindlichen Materials herabzusetzen. Zu diesem Zweck kann der Anzeiger 36, z. B.
ein Ventil in der Gas- oder Flüssigkeitszuführungsleitung 23 steuern.
-
An Stelle der rotierenden Düsen 19 und 21 oder auch zusätzlich zu
diesen können im Zylindermantel ähnliche Düsen 37 vorgesehen sein, die über Zweigleitungen
38 an eine Leitung 39 mit Ventil 40 für Gas, Dampf oder Flüssigkeit angeschlossen
sind.
-
Gegebenenfalls kann das Ventil 40 durch den unteren Niveauanzeiger
36 geöffnet und durch den oberen Niveauanzeiger 36 geschlossen werden. Ebenso ist
es im gegebenen Fall möglich, die beiden Niveau anzeiger 36 zur Steuerung der Umlaufgeschwindigkeit
der Wellen 3 und 4 oder ihrer Heb- und Senkbewegung vermittels der hydraulischen
Winde 14 zu regeln.
-
In bestimmten Fällen, insbesondere bei reinen Mischoperationen, kann
es zweckmäßig sein, an der Oberseite des Mischbehälters einen Einfüllstutzen 41
vorzusehen, der zweckmäßig verschließbar ist. Beispielsweise kann es sich empfehlen,
vor Beginn des Betriebes zunächst den ganzen Behälter mit gemischtem bzw. in Aufschluß
befindlichem Material anzufüllen, was am einfachsten durch den Stutzen 41 statt
durch die Förderschnecke 27 geschehen wird. Ferner ist an der Decke des Misch- und
Aufschlußbehälters ein Absaugstutzen 42 vorgesehen, aus dem Gase und Dämpfe entweichen
können, die sich entweder während der chemischen Umsetzung aus dem Material entwickeln
oder zu dessen Behandlung durch die Düsen 19, 21 oder 37 eingeführt werden.
-
Bei Benutzung des Gerätes mit Materialdurchgang von oben nach unten
kann der Austrag auch mittels der Schnecke27 erfolgen, die dann natürlich so zu
betreiben ist, daß sie von innen nach außen fördert.
-
Obgleich der Materialaustrag während des laufenden Betriebes durch
den Fallschacht 33 erfolgt, vor allem bei periodischem Betrieb, kann es vorteilhaft
sein, auch am Boden des Zylindermantels 2 eine Austragöffnung vorzusehen, die in
der Regel durch eine Tür 43 verschlossen ist, jedoch mittels der hydraulischen oder
pneumatischen Einrichtung 44 angehoben werden kann, wenn beispielsweise im Falle
einer Betriebsunterbrechung der Behälter möglichst rasch entleert werden soll. In
diesem Fall ist natürlich die Materialeinführung durch die Scnecke 27 abgeschaltet,
und die umlaufenden Rührflügell7 beschleunigen die Entleerung durch die Bodenöffnung.
-
Schließlich kann es in einzelnen Fällen zweckmäßig sein, im Boden
des Behälters ein Mischgerät 45 vorzusehen, das im dargestellten Fall aus einem
Ring oder einer Scheibe mit achsparallelen Stäben am Umfang besteht und durch den
Motor 46 angetrieben wird. Bei Benutzung des Gerätes als Flüssigkeitsmischer kann
der Mischer 45 dazu dienen, in der Flüssigkeit enthaltene Knoten und Klümpchen,
die sich normalerweise nach unten absetzen, aufzuschließen, sofern die schnellaufende
Vorrichtung 45 nach Art einer Schlägermühle dieser Aufgabe entsprechend durchgebildet
ist.
-
Die Ausführungsform nach F i g. 2 stimmt in allen wesentlichen Einzelheiten
mit derjenigen nach F i g. 1 überein. An Stelle des festen Auffangbehälters 34 ist
jedoch ein kegelförmiger Auffangbehälter 47 mit schwenkbarer Entleerungsklappe48
an sich bekannter Art vorgesehen, der mit dem Fallschacht 33 beispielsweise durch
einen Faltenbalg 49 oder auch eine Teleskopverbindung verbunden ist. Der Behälter
47 ruht mit einem Flansch 50 auf den Schneiden 51 eines Waagebalkens 52. Die nicht
dargestellte Waage ist so austariert, daß sich der Balken 52 bei aber schreitung
einer bestimmten Abfülimenge im Trichter 47 senkt, und diese Bewegung des Waagebalkens
52 kann in gleicher Weise wie die Auslösung der Nieveauanzeiger36 bei der Äusführungsforrn
nach P i g. 1 zur Steuerung der verschiedenen Antriebseinrichtungen, Ventile usw.
herangezogen werden. Um eine kontinuierliche Entnahme am Boden zu ermöglichen, ist
eine Zellenradschleuse 58 in einer Bodenvertiefung 59 mit Auslaufstutzen 60 vorgesehen.
Das Zellenrad wird durch den Getriebemotor 61 in Drehun versetzt.
-
Die Ausführungsformen nach Fig 3 und 4 stimmen zwar grundsätzlich
mit denjenigen nach
F i g. 1 und 2 überein. Sie unterscheiden sich hiervon aber in
zweierlei Hinsicht: Zunächst einmal ist ein einfacher zylindrischer Mantel mit nur
einem zentrischen Rührsystem vorhanden, und zum anderen ist der zylindrische Misch-und
Aufschlußraum durch Zwischenböden in übereinanderliegende, kammerartige Zonen unterteilt.
Bei der Ausführungsform nach F i g. 3 sind abwechselnd an der linken und der rechten
Hälfte des Mantels 1 in gleichmäßigen Abständen übereinander undurchlässige segmentförmige
Bodenplatten 53 eingesetzt, die jeweils einen Durchlaß frei lassen, der kleiner
als die halbe Kreisfläche ist und Durchbrechungen für den freien Durchgang der auf
und ab beweglichen Hohlwelle 3 besitzen. Die schlangenförmige Pfeillinie deutet
den Durchgangsweg des in Behandlung befindlichen Materials an. Im übrigen können
dieselben Einrichtungen bei dieser Ausführungsform vorgesehen sein, wie bei den
im vorstehenden besprochenen Behältern. Vorzugsweise sind die Zwischenböden 53 in
Beziehung zu den Rührarmen 17 so angeordnet, daß jeweils ein Rührarm in der abgesenkten
Stellung des Mischsystems dicht über die Bodenplatte 53 hinwegstreicht, während
ein an der Welle 3 gegenüberliegender Arm bei angehobener Stellung des Mischsystems
unter der Bodenplatte 53 entlang streicht.
-
Um dies zu ermöglichen, sind die Abstreifer 18 nicht, wie bei Fig.
1 und 2, mit ihrer Mittellinie an den Armen 17 befestigt, sondern die Abstreiferl8
von den Armen, die beim Anheben unter die Zwischenböden 53 gelangen, ragen nach
unten, und-bei den gegenüberliegenden Armen 17, die in der abgesenkten Stellung
die Oberseite der Böden 53 bestreichen, sind die Abstreifer 18" nach oben ragend
angebracht.
-
Bei der Ausführungsform nach F i g. 4 erstrecken sich die Zwischenböden
über den ganzen Querschnitt des Zylinders. Sie bestehen jedoch aus parallelen Roststäben
54, so daß das Material während des Aufstieges im Zylinder sich durch die Spalten
zwischen den Stäben 54 hindurchquetschen muß, wie dies durch Pfeile bei dem untersten
Zwischenboden angedeutet ist. Infolgedessen wird das Material beim Durchgang durch
die Roste 54 in einzelne Streifen zerteilt, was insbesondere bei Massen plastischer
Beschaffenheit den Mischeffekt begünstigt und gleichzeitig zu einer Knetwirkung
führt. Ferner ist diese Ausführungsform besonders geeignet für Behandlungen oder
Umsetzungen, bei denen das Material mit Gasen oder Dämpfen behandelt werden soll,
die durch seitliche Düsen 37 eingeführt werden. Wie aus der Zeichnung ersichtlich,
sind die Düsen 37 so über die Zylinderhöhe verteilt, daß sie jeweils unterhalb eines
der Roste 54 liegen, so daß gegebenenfalls bei Bearbeitung feinteiligen Materials
dieses von den Gasen oder Dämpfen aufgeströmt wird und eine wirbelschichtartige
Suspension entsteht, die durch die Roste aufsteigt. Gegebenenfalls können auch die
Roststäbe als Röhren ausgebildet sein, um Luft, Dampf oder Flüssigkeit durch Bohrungen
der Roststäbe austreten zu lassen.
-
Wie in der Zeichnung angedeutet, kann über dem einen Rostboden 54,
und zwar zweckmäßig über dem obersten Rost, ein schnell umlaufendes Mischwerkzeugt
angeordnet sein, das im dargestellten Beispiel aus einem Kranz oder einer Scheibe
mit senkrechten, parallelen Stäben oder Messern besteht.imd von einem zusätzlichen
Motor 56 aus angetrieben
wird. Gemäß der Darstellung in F i g. 4
ist der Motor 56 auf einer Tragplatte 57 montiert, die an dem Kasten 11 und der
Buchse 8 befestigt ist, so daß der Motor 56 und das Mischwerkzeug 55 die Auf- und
Abbewegung der Hohlwelle 3 mitmachen. Infolgedessen ist wiederum mit Sicherheit
vermieden, daß der oberste Rührarm 17 bei seinem Umlauf mit dem Mischwerkzeug 55
zusammentreffen kann.
-
Da diese Vorrichtung mit nur einem Hauptrührsystem ausgerüstet ist,
ist der Mischeffekt nicht so intensiv wie bei den Geräten mit zwei oder mehr Rührsystemen.
Bei Einbringen der Rohmaterialien von oben obliegt dem Wirbler 55 die Aufgabe, sofort
eine gründliche Vormischung der einströmenden Materialien über dem Rost oder einer
Platte auszuführen. Bei umgekehrter Arbeitsweise, von unten nach oben, bewirkt der
Wirbler eine Auflockerung des hochsteigenden Materials, um damit beste Voraussetzungen
für den Austritt eingeschlossener Gase, wie beispielsweise Fluorgas usw., zu schaffen.
-
Selbstverständlich können verschiedenerlei Abwandlungen im Rahmen
der Erfindung an den verschiedenen Ausführungsformen vorgenommen werden. Beispielsweise
können Vorrichtungen gemäß F i g. 1 und 2 mit nur einem Zylinder oder auch mit drei
Zylindern ausgeführt werden, wobei selbstverständlich die entsprechende Anzahl von
Mischsystemen 3, 4, 17 und 18 und Motoren 12 zu wählen ist. Umgekehrt können die
Ausführungsformen nach F i g. 3 und 4 auch bei Behältern angewandt werden, die aus
zwei oder drei einander durchdringenden senkrechten Zylindern bestehen. Die Anordnung
im Falle der Verwendung von drei einander durchdringenden Zylindermänteln ist im
Grundriß aus F i g. 7 ersichtlich. Wird ein zweiter Zylinderbehälter verwendet,
so laufen die Rührsysteme zweckmäßig, wie in F i g. 6 durch Pfeile angedeutet, in
entgegengesetzter Richtung zueinander um. Bei Verwendung von drei Teilzylindern
und drei rotierenden Mischsystemen müssen zwangläufig zwei Systeme in derselben
Richtung umlaufen, während das dritte entgegengesetzte Umlaufrichtung haben kann.
-
Ferner kann das Gerät mit in der Höhe unterschiedlichem Querschnitt
ausgeführt werden. Eine Ausführung mit sich stufenweise von unten nach oben verengtem
Querschnitt kommt beispielsweise dann in Frage, wenn das Arbeiten mit großer Schichthöhe
verlangt wird und in der unteren Zone mit erhöhtem Druck und deshalb auch mit erhöhter
Temperatur gearbeitet werden soll, während andererseits kein Wert darauf gelegt
wird, in der oberen Partie des Gerätes große Materialmengen dauernd in Umwälzung
zu halten und damit einen unnütz hohen Kraftverbrauch zu verursachen.
-
Eine umgekehrte Anordnung, d. h. stufenweise Erweiterung des Querschnittes
nach oben, dürfte dann in Frage kommen, wenn das Material in der Schlußphase des
Behandlungsprozesses lockere, volurninöse Beschaffenheit annimmt und die Voraussetzungen
für gute Durchlüftung oder Trocknung in der oberen Partie des Gerätes, beispielsweise
über dem Rost, gegeben sein soll.
-
Die Ausführung mit stufenweise verändertem Durchmesser läßt sich
nur bei der einachsigen Ausführung der Geräte vorteilhaft anwenden, denn bei Anwendung
von zwei oder mehr Vertikalwellen ist der Abstand der Wellen zueinander vom jeweiligen
Durchmesser der Behälter abhängig.
-
Patentansprüche: 1. Misch- und Aufschlußvorrichtung, bestehend aus
einem stehenden zylinderförmigen Behälter und darin um eine konzentrische Achse
umlaufenden Rührwerkzeugen mit einer Einspeise-und einer Austrageinrichtung, d a
du r c h g e -kennzeichnet, daß die die Rührwerkzeuge (17, 18, 18') tragende Welle
bzw. tragenden Wellen (3, 4) axial beweglich angeordnet sind, daß die Werkzeuge
aus gegen ihre Drehebene angestellten, im Abstand über die Wellenlänge verteilten,
bis an die Behälterwandung heranreichenden radialen Flügeln (18, 18') bestehen,
und daß ein Antrieb (14, 15) für die axiale Hin-und Herbewegung der Rührwerkwelle
bzw. Rührwerkwellen (3, 4) mit einem derartigen Hub vorgesehen ist, daß die Flügel
(18, 18') die gesamte Behälterinnenwand bestreichen.