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Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Mischen von körnigem
oder pulverförmigem Gut, bei der in einem Mischsilo mehrere Fallrohre angeordnet
sind, deren Einlauföffnungen in verschiedenen Höhen des Silos und deren Auslaßöffnungen
auf etwa gleicher Höhe an einem nachgeschalteten Sammelbehälter vorgesehen sind,
wobei die aus dem Sammelbehälter ausfließende Gutmenge kleiner gehalten wird als
die dem Sammelbehälter zuführbare Gutmenge gemäß Patentanmeldung 14 32 025.3-23.
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Bei der Mischvorrichtung nach der Hauptpatentanmeldung wird aus dem
Sammelbehälter weniger Gutmenge abgezogen, als durch die Fallrohre zugeführt werden
kann. Dadurch erfolgt im Sammelbehälter eine Anstauung des Mischgutes, so daß die
Auslaßöffnungen der Fallrohre im Sammelbehälter teilweise blockiert werden. Vergrößert
sich die Durchströmmenge in einem Fallrohr, so folgt daraus eine stärkere Blockierung
der zugehörigen Auslaßöffnung, so daß verhindert wird, daß aus diesem Fallrohr eine
größere Menge in den Sammelbehälter tritt als durch die anderen Fallrohre. Eine
Verkleinerung der Durchströmmenge durch ein Fallrohr führt dazu, daß die zugehörige
Auslaßöffnung im größeren Maße freigegeben wird. Mit Hilfe einer derartigen Stauwirkung
wird ohne die Verwendung von komplizierten Ventilen eine selbsttätige Steuerung
des aus dem Silo abgezogenen Gutes gewährleistet. Die durch die Fallrohre hindurchgehende
Strömungsmenge an zu mischendem Gut bleibt daher im wesentlichen gleich, so daß
durch die entsprechende Anordnung der Einlauföffnungen der Fallrohre im Silo aus
jedem Bereich des Silos gleichmäßig viel Gut zum Sammelbehälter abgezogen wird.
Aus dem Sammelbehälter wird das Mischgut über eine Gut-Rückführeinrichtung in den
Oberteil des Silos zurückgeführt, um ein vollständiges Mischen des Gutes sicherzustellen.
Zur Herstellung einer gleichmäßigen Mischung des zu mischenden Gutes sind bei dieser
Mischvorrichtung einige Umläufe der gesamten Gutmenge erforderlich.
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Es ist bereits eine Mischvorrichtung bekannt, bei der die Einlauföffnungen
von Fallrohren in verschiedener Höhe des Silos angeordnet sind. Die Fallrohre führen
zu einem Sammelbehälter, aus dem die Gutmenge abgezogen und über eine Rückführleitung
in den Oberteil des Silos zurückgeführt wird. Zur vollständigen Durchmischung sind
auch hier mehrere Umläufe der gesamten Gutmenge durch die Mischvorrichtung erforderlich.
Außerdem sind in die Fallrohre Ventile geschaltet, um einen gleichmäßigen Durchfluß
des Gutes durch die einzelnen Fallrohre zu gewährleisten. Durch die Verwendung von
Ventilen wird sowohl der Aufbau als auch der Betrieb der bekannten Mischvorrichtung
verhältnismäßig aufwendig.
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Es ist ferner eine Mischvorrichtung bekannt, bei der vertikal im
Silo angeordnete Fallrohre in gleich mäßigen Abständen Einlauföffnungen aufweisen.
Die Auslaßöffnungen der Fallrohre enden in unterschiedlicher Höhe oberhalb des trichterförmigen
Unterteils des Silos. Der Materialstand des zu mischenden Gutes im Unterteil des
Silos wird so reguliert, daß sich kein Stau ergibt. Dadurch fällt das Gut, wie das
auch bei der letztgenannten bekannten Vorrichtung der Fall ist, mit Fallgeschwindigkeit
durch die Fallrohre. Dabei sind sämtliche Einlauföffnungen der Fallrohre wirksam,
um aus Bereichen unterschiedlicher Höhe des Silos Gut abzuziehen. Ein besonderer
Sammelbehälter
ist bei der bekannten Vorrichtung nicht vorgesehen. Das zu mischende Gut sammelt
sich im Unterteil des Silos und wird von diesem über einen Auslaßstutzen in den
Oberteil des Silos zurückgeführt. Auch hierbei ist zum vollständigen Mischen des
Gutes eine Zahl von Umläufen der gesamten Gutmenge erforderlich.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Mischvorrich tung zu schaffen,
bei der zur Erzielung einer gleichmäßigen Mischung des zu mischenden Gutes nicht
erforderlich ist, das Mischgut zu wiederholten Malen in den Silo zurückzuleiten.
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Bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art wird diese Aufgabe
dadurch gelöst, daß jedes Fallrohr in bekannter Weise mit mehreren Einlauföffnungen
in unterschiedlicher Höhe versehen ist und daß jedes Fallrohr bis zu seiner obersten,
unterhalb des Mischgutpegels im Silo gelegenen Einlauföffnung gefüllt gehalten ist.
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Wie bei der Mischvorrichtung nach der Hauptpatentanmeldung durchströmt
das Gut die Fallrohre mit einer geringeren Geschwindigkeit als mit der freien Fallgeschwindigkeit,
was zur Folge hat, daß stets nur die obersten in einer Mischgutschicht des Silos
liegenden Einlauföffnungen der Fallrohre wirksam sind, während durch die darunterliegende
Einlauföffnung kein Gut eintreten kann, da an dieser Stelle das Fallrohr bereits
gefüllt ist. Bei der erfindungsgemäßen Mischvorrichtung wird ein gleichmäßiges Abziehen
des Gutes im Silo sowohl zu Beginn als auch zu einem späteren Zeitpunkt, wenn der
Mischgutpegel im Silo allmählich sinkt, gewährleistet.
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Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, daß
bei konischer Ausgestaltung des Silounterteils ein mittiger Auslaßstutzen in den
Sammelbehälter mündend vorgesehen ist.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung soll an Hand von Zeichnungen
erläutert werden.
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Fig. 1 zeigt einen senkrechten Schnitt durch die erfindungsgemäße
Mischvorrichtung entlang der Linie I-I in der Anordnung nach Fig. 2; Fig. 2 zeigt
eine vergrößerte Draufsicht auf die Vorrichtung nach F i g. 1; F i g. 3 zeigt einen
Schnitt durch die untere Hälfte des Silos entlang der Linie III-III durch die Vorrichtung
gemäß Fig. 1; Fig. 4 zeigt vergrößert einen Schnitt durch die untere Hälfte der
Mischvorrichtung mit einer dynamischen Verteilung des Mischgutes während des Mischvorgangs
; Fig. 5 zeigt vergrößert die unteren Enden einiger Fallrohre mit ausströmendem
Mischgut; F i g. 6 zeigt einen Querschnitt durch ein Fallrohr mit einer verschließbaren
Öffnung; F i g. 7 zeigt einen Schnitt durch die Mischvorrichtung mit geschichtetem
Mischgut zu Beginn des Mischvorgangs; F i g. 8 zeigt einen Schnitt durch die Mischvorrichtung,
bei der etwa die Hälfte des Mischgutes aus dem Silo abgezogen ist.
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Gemäß den F i g. 1 und 2 ist ein Silo 14 einer Mischvorrichtung mit
Pratzen 11 an einem nicht gezeigten Rahmen befestigt, der den Silo in aufrechter
Lage hält. Der Silo ist zylindrisch geformt und weist einen konischen Unterteil
26. einen zylindrischen Mittelteil 25 und einen gewölbten Oberteil 30 auf.
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Der Querschnitt des Silos wird normalerweise kreisförmig
gewählt.
Es sind jedoch auch andere Querschnitte möglich. Der Oberteil 30 des Silos 14 weist
in der Mitte eine Öffnung 200 auf, auf die ein Deckel 202 aufgesetzt ist. Die Öffnung
200 schafft eine Zutrittsmöglichkeit für das Innere des Silos und dient außerdem
als Einfüllöffnung für die Beschickung des Silos. Ferner sind im Oberteil 30 Öffnungen
204 vorgesehen, die mit Zuleitungen zum Heranführen von zu mischendem Gut verbindbar
sind.
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Im Inneren des Silos 14 sind mehrere Fallrohre in senkrechter Richtung
angeordnet und am Oberteil 30 befestigt. Die unteren Enden der Fallrohre 206 gehen
durch den konischen Unterteil 26 des Silos hindurch und enden mit Auslaßöffnungen
208 im Inneren eines Sammelbehälters 18, der unterhalb des konischen Unterteils
26 angeordnet ist. Die Auslaßöffnungen 208 sind im Sammelbehälter 18 in gleicher
Höhe angeordnet.
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Der Sammelbehälter 18 weist ein zylindrisches Oberteil 50 auf, das
mit einem kegelförmigen Unterteil 52 aus einem Stück besteht. Das kegelförmige Unterteil
52 hat einen Auslaß 34, durch den das Mischgut in einen Transportbehälter 210 oder
auf ein Förderband zur weiteren Verarbeitung abgegeben werden kann. Der Auslaß 34
ist mit einer Schiebervorrichtung 212 versehen, deren Schieber 214 von einem Schwenkhebel
216 verstellbar ist. Das zylindrische Oberteil 30 des Sammelbehälters 18 besitzt
ferner einen seitlichen Stutzen 218, der durch einen Deckel 220 abgeschlossen ist
und über den ein Zugang in das Innere des Sammelbehälters möglich ist.
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Die Fallrohre 206 sind kreisförmig innerhalb des Silos 14 angeordnet
und haben gegeneinander und von der Silowand einen gleichmäßigen Abstand.
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Auch die unteren Enden der Fallrohre sind gegenüber dem zylindrischen
Oberteil 30 des Sammelbehälters 18 kreisförmig auf Abstand gehalten.
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In senkrechten Abständen in Längsrichtung der Fallrohre 206 sind
mehrere Einlauföffnungen 222 vorgesehen, durch die das zu mischende Gut aus dem
Silo abgezogen wird. Die Anzahl der Einlauföffnungen, deren senkrechte Verteilung
und die Anordnung der Fallrohre im Inneren des Silos 14 richten sich nach dem jeweiligen
Grundriß, dem Fassungsvermögen und der Höhe des Silos sowie den Eigenschaften des
zu mischenden Gutes. Die Verteilung der Öffnungen 222 längs der Fallrohre 206 ist
dabei so getroffen, daß geometrisch ähnliche Abschnitte des Gutes im Silo in Verbindung
mit einer Öffnung gebracht werden, so daß das Gut gleichmäßig durch die Öffnungen
222 abgezogen wird und eine gleichmäßige Mischung des im Silo in Schichten eingelagerten
Gutes, unabhängig von dem Mischgutpegel des Gutes, erzielt wird. Die in den Sammelbehälter
geleitete Mischung setzt sich aus gleichen Anteilen des in den Silo eingebrachten
Gutes zusammen. Dabei gestatten nur die obersten, unter dem Mischgutpegel liegenden
Einlauföffnungen einen Abzug des Mischgutes, während die darunterliegenden Öffnungen
unwirksam und von dem nach unten strömenden Mischgut im Fallrohr blockiert sind.
Dieser Vorgang findet jedoch nur dann statt, wenn die Strömungsgeschwindigkeit des
Mischgutes im Fallrohr kleiner ist als die freie Fallgeschwindigkeit. Daher ist
jedes Fallrohr bis zur Auslaßöffnung vollständig mit abwärts strömendem Mischgut
gefüllt.
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Die beim gesteuerten Abzug von Mischgut aus einem Silo auftretenden
statischen und dynamischen
Kräfte sind zur Zeit noch nicht völlig geklärt. Es wird
jedoch angenommen, daß die Abwärtsbewegung der Festkörper des Mischgutes in einem
Fallrohr bei einer Geschwindigkeit, die kleiner ist als die Geschwindigkeit im freien
Fall, im vollständig aufgefüllten Fallrohr an den Einlauföffnungen, die unterhalb
der obersten Einlauföffnungen des Rohres liegen, einen nach auswärts gerichteten
Druck erzeugt, der im wesentlichen gleich ist dem statischen, nach innen gerichteten
Druck jener Teilchen, die sich gegenüber den unteren Einlauföffnungen befinden,
so daß ein Eintreten dieser Teilchen in die unteren Einlauföffnungen verhindert
wird. Dadurch ist ein dynamisches Gleichgewicht an jenen Einlauföffnungen hergestellt,
die unterhalb der wirksamen Einlauföffnungen liegen, und zwar so lange, bis der
Mischgutpegel im Silo so weit absinkt, daß die nächsten darunterliegenden Einlauföffnungen
ebenfalls in der Lage sind, Mischgut abzuziehen. Dieser Vorgang setzt sich mit sinkendem
Mischgutpegel im Silo fort.
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Die Anzahl und Verteilung der Einlauföffnungen längs der Fallrohre
206 gewährleisten einen kontinuierlichen Abzug von Mischgut aus geometrisch ähnlichen
Abschnitten der Silofüllung, unabhängig vom Fassungsvermögen und vom Füllungsgrad
des Silos.
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Sinkt der Mischgutpegel allmählich ab, so werden die geometrisch ähnlichen
Abschnitte bzw. Volumen des zu mischenden Gutes im proportionalen Verhältnis kleiner.
Mathematische Schätzungen in Verbindung mit Versuchen und einer Fehlerbestimmung
haben sich als ausreichend erwiesen, eine äußerst genaue, gleichmäßige Mischung
mehrerer verschiedener Stoffe zu erhalten, ohne daß das gemischte Gut nochmals nachgemischt
zu werden braucht.
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Zur besseren Anpassung an unterschiedliche Stoffe sind die Einlauföffnungen
durch eine verschiebbare Hülse 224 (F i g. 4) verschließbar. Die Hülse 224 gleitet
auf dem Fallrohr 206, wobei die jeweilige Stellung durch eine Feststellschraube
226 festgestellt werden kann. Durch Abschließen einzelner Einlauföffnungen können
die Entnahmeverhältnisse der Anzahl und den Eigenschaften der zu mischenden Stoffe
angepaßt werden. Die Hülse zum Verschließen einer Einlauföffnung kann auch rohrförmig
ausgebildet sein, die drehbar um das Fallrohr 206 herum angeordnet ist. Eine derartige
Ausführungsform ist in F i g. 6 wiedergegeben. Die drehbare Hülse 228 weist einen
Schlitz auf, über den die Einlauföffnung 222 freigegeben werden kann. Die Hülse
228 kann durch eine Feststellschraube 236 festgestellt werden.
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Ein Mischvorgang wird an Hand der F i g. 7 und 8 beschrieben. Gemäß
F i g. 7 ist der Silo 14 mit einer aus drei Schichten A, B und C bestehenden Charge
beschickt. Die in F i g. 1 dargestellten Fallrohre 206 sind hier mit BezugsziffernC1
bis C 9 bezeichnet, während die Einlauföffnungen von oben nach unten mit C 1-1,
C 1-2, C 1-3 bezeichnet sind. Im Zustand nach Fig. 1 wird die obere Schicht A durch
die Einlauföffnungen C 1-1, C 4-1, C 5-1 und C 9-1 abgezogen. Aus der mittleren
Schicht B wird über die Einlauföffnungen C 2-1, C 3-1, C 7-1, C 8-1 abgezogen.
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Aus der unteren Schicht C wird über die Öffnungen C 6-1 und über einen
Auslaßstutzen 230 des Silos 14 entnommen.
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Das durch die verschiedenen Einlauföffnungen abgezogene Mischgut
strömt durch die unteren Auslaßöffnungen 208 in den Sammelbehälter, in dem es sich
dann absetzt. Anschließend wird es in einen Behälter
210 nach Fig.
1 geschüttet. Beim Betriebszustand nach F i g. 7 sind die unterhalb einer schluckfähigen
Öffnung liegenden Einlauföffnungen, beispielsweise die öffnungen C1-2, C 1-3, C
1-4 und C 1-5 des Fallrohres1, infolge des im Fallrohr C 1 strömenden Mischgutes
wirksam. Mit fortschreitendem Mischvorgang sinkt der Mischgutpegel allmählich ab
und nimmt schließlich die in Fig. 8 gezeigte Lage ein.
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Während des Absinkens des Mischgutpegels sind die Einlauföffnungen
C 1-1, C 3-1, C 4-1, C4-2, C 5-1 und C 9-1 frei und damit unwirksam geworden, so
daß jeweils die nächste unterhalb einer frei gewordenen Einlauföffnung liegende
Öffnung schluckfähig wird und Mischgut aus dem Silo abzieht. Gemäß F i g. 8 wird
somit Mischgut aus der Schicht A über die Öffnungen C 1-2 und C 8-1 sowie über die
Öffnungen C 2-1 und C9-2, die gerade über der Grenze zwischen den Schichten A und
B liegen, abgezogen.
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Aus der Schicht B wird durch die ) ÖffnungenCS-2 und C7-1 sowie durch
die an der Grenzschicht liegenden Öffnungen C 2-1 und C 9-2 abgezogen. Aus der Schicht
C im konischen Unterteil des Silos wird das Mischgut über die Einlauföffnungen C
3-2, C4-3, C 6-1 und den Auslaßstutzen 230 abgezogen.
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Bei dem in den F i g. 7 und 8 dargestellten Mischbeispiel wird also
kontinuierlich Mischgut aus geometrisch ähnlichen Abschnitten der Charge, unabhängig
von derVolumenabnahme im Silo, abgezogen, so daß das in den Sammelbehälter einströmende
Gut gleichmäßig aus dem Inhalt des Silos zusammengesetzt ist. Sinkt der Mischgutpegel
unter die in F i g. 1 gezeigte Höhe, so werden die darunterliegenden noch schluckfähigen
Einlauföffnungen wirksam so daß der Mischgutrest schließlich durch die Öffnungen
Cl-5, C2-4, C3-2, C4-4, C5-4, C6-2, C7-2, C 8-4 und C : 9-4 entnommen wird. Fällt
der Mischgutpegel am Ende schließlich unter die untersten Einlauföffnungen, wird
der verbleibende Rest durch den Auslaßstutzen 230 abgezogen.
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Der Auslaßstutzen 230 kann auch in Wegfall kommen, so daß sich im
unteren Teil des Silos ein toter Raum ergibt. Gemäß Fig. 1 kann auch eine Schiebenorrichtung
232 am Auslaßstutzen 230 angeordnet sein, die ähnlich wie die Schiebervorrichtung
212 am Auslaß des Sammelbehälters 18 aufgebaut ist.
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Während des Mischvorganges schließt die Schiebervorrichtung den Auslaßstutzen
230. Nach beendetem Mischvorgang wird das restliche Gut abgezogen und in den Silo
für einen nächsten Mischvorgang zurückgeleitet. Das untere konische Teil 26 des
Silos 14 kann dabei so ausgebildet sein daß der unter den untersten Einlauföffnungen
der Fallrohre liegende tote Raum möglichst klein wird.
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Wird jedoch ein Auslaßstutzen 230 verwendet, wie er in den Fig.7
und 8 dargestellt ist, so ist das durch die kreisförmige Öffnung des Auslaßstutzens
fließende Volumen gleich dem Volumen des unter den untersten Einlauföffnungen in
den Fallrohren befindlichen Gutes, während das im Silo oberhalb der untersten Einlauföffnungen
liegende Mischgut durch die Fallrohre abgezogen wird. Dementsprechend wird das im
Unterteil des Silos gelagerteMischgut in einem proportionalen Verhältnis zu dem
über die Fallrohre abgezogenen Gut entnommen. Dadurch ergibt sich ein genaues und
gleichmäßiges Mischen der verschiedenen Stoffe.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird das aus
den Auslaßöffnungen 208 ausströ-
mende Mischgut durch einen gesteuerten Abzug des
fertig gemischten Gutes aus dem Sammelbehälter 14 gesteuert. Dadurch, daß das Mischgut
aus dem Sammelbehälter 14 in einem kleineren Maße abgezogen wird, als es im Stande
ist, über die Auslaßöffnungen 208 der Fallrohre in den Sammelbehälter 14 hineinzugelangen,
wird eine Stauung des Mischgutes erreicht und sichergestellt, daß das Mischgut mit
einer geringeren Geschwindigkeit als der Fallgeschwindigkeit durch die Fallrohre
206 strömt. Der Auslaß 36 am Sammelbehälter 14 ist dabei so bemessen, daß bei völlig
offener Schiebervorrichtung 212 die Abzugsmenge aus dem Sammelbehälter geringer
ist als der mögliche Zufluß von den Fallrohren 206 und dem Auslaßstutzen 230. Das
teilweise Blockieren der Auslaßöffnungen 208 und des Auslaßstutzens 230 ist in den
Fig. 3 bis 5 dargestellt. Darin ist gezeigt, daß der Winkel des aus den Auslaßöffnungen
ausströmenden Mischgutes gleich dem Schüttwinkel des entsprechenden Gutes ist, wobei
der Abzug aus dem Sammelbehälter 14 langsamer ist als der mögliche Mischgutzufluß
bei freier Fallgeschwindigkeit in den Fallrohren 206 und im Auslaßstutzen 230. Wenn
das Mischgut also abwärts und zentrisch durch das Unterteil26 des Sammelbehälters
in Richtung des Auslasses 36 strömt, dann fließt auch eine gesteuerte Mischgutmenge
abwärts und durch die Auslaßöffnungen 206 und den Auslaßstutzen 230, wobei die Schüttwinkel
der Stoffe wie es in den F i g. 4 und 5 gezeigt ist, dynamisch beibehalten werden.
Das aus jeder Auslaßöffnung208 strömende Mischgut kann als Kreisausschnitt 234 (Fig.
3) dargestellt werden und weist gemäß Fig. 5 eine konvexe Oberfläche entsprechend
dem natürlichen Schüttwinkel des Mischgutes auf. Jeder Kreisausschnitt234 trägt
in gleichem Maße zu der Menge des aus dem Sammelbehälter abgezogenen, fertig gemischten
Gutes bei, so daß eine genaue Vermischung des gesamten Siloinhalts gewährleistet
ist.
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Während der anfänglichen Beschickung des Silos 14 wird ein Teil des
Mischgutes in den Sammelbehälter 18 fließcn, bis dieser so weit gefüllt ist daß
die Auslaßöffnungen 208 blockiert sind. Dann wird der Zufluß unterbrochen. bis die
Schiebervorrichtung 212 geöffnet wird. Das anfänglich in den Sammelbehälter eingelaufene
Gut wird nicht in dem gewünschten Maße gemischt sein, falls der Silo nicht in äußerst
rascher Weise bzw. in sehr kurzer Zeit gefüllt wurde.
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Daher kann das anfänglich in den Sammelbehälter 18 gelangende Mischgut
wieder in den Silo zurückgeleitet werden.