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Verfahren und Vorrichtung zum selbsttätigen- Mischen verschiedener
Chargen von sohUttfähigem, körnigem aut Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie
eine Vorrichtung zum selbsttätigen Mischen verschiedener Chargen von schuttfähigem,
körnigem Gut.
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Bei der Weiterverwendung mancher Sorten von schUttfähigem, körnigem
Gut kommt es auf gleichbleibende Eigenschaften des Gutes Uber längere Zeiträume
bzw. größere Gutsmengen anO So erhält man beim Extrudieren von Kunststoffen nur
dann ein homogen zusammengesetztes Produkt, wenn das Granulat bereits so weit vorgemischt
ist, daß die sich aus verschiedenen Produktionen ergebenden Unterschiede weitgehend
beseitigt sind. Xhnliche Probleme liegen beim Herstellen endloser Fäden aus den
Schmelzen synthetischer Polymerer vor. Um Unterschiede in den Fadeneigenschaften
zu vermeiden, werden die Schmelzen häufig in Schnitzelform UberfUhrt und mehrere
Chargen dieser Schnitzel intensiv vermischt, bevor sie wieder geschmolzen und endgültig
versponnen werden.
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Bei der Durchmischung verschiedener Chargen von schuttfähigem, körnigem
Gut stehen im wesentlichen drei verschiedene Mischverrahren zur Verfugung, nämlich
solche unter Benutzung von mechanisch angetriebenen, von pneumatisch arbeitenden
oder von die Schwerkraft ausnutzenden Mischern.
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Von der Verwendung mechanisch angetriebener Misohvorrichtungen wie
Trommelmischern, Rührwerken o.ä. wird bei der Durchmischung größerer Mengen von
sohüttfähigem, körnigem Gut meistens nicht allein wegen des hohen Energiebedarfs
abgesehen. Vielmehr wird bei dieser Art von Mischvorrichtungen ein großer Teil der
Uber den Antrieb eingebraohten Energie in Form von Zerkleinerungsarbeit dem Gut
zugeführt, so daß dieses, während es vor dem Mischprozeß als Gleichkorn vorgelegen
hat, nach dem Mischprozeß neben dem ursprunglichen Grobkorn auch einen nicht unerheblichen
Anteil von Feinkorn enthält. Dieser Feinkornanteil trägt oft zu unerwtlnsohten Entmischungserscheinungen
bei und wirkt ausserdem in den meisten Fällen bei der weiteren Verarbeitung störend.
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Pneumatisch arbeitende Mischer benötigen wiederum einen recht großen
energetischen Aufwand, zu dem meist noch ein erheblicher apparativer Aufwand hinzukommt.
Durch die zur Aufwirbelung von einige Millimeter großen Gutskörnern nötigen grossen
Gasgesohwindigkeiten kommt es auch bei der pneumatischen Mischung zu starkem Abrieb
und teilweise zu einer Prallzerkleinerung des Gutes.
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Aus den zuletzt beschriebenen Nachteilen der Mischverfahren unter
Benutzung von mechanisch angetriebenen oder pneumatisch arbeitenden Mischvorrichtungen
haben sich fUr die Durchmischung großer Mengen von schüttfähigem, körnigem Gut immer
mehr solche Mischverfahren durohgesetzt, bei denen die Schwerkraft bzw, der freie
Fall der Gutskörner ausgenutzt wird. Bei Mischverfahren dieser Art muß das Out kontinuierlich
oder chargenweise durch Hubarbeit auf ein lageenergetisch höheres Niveau gebracht
werden; danach ist es möglich, das Gut von oben nach unten durch einen Behälter
oder ein Behältersystem rieseln zu lassen und durch geeignete Einbauten oder Verteilerorgane
eine Vermischung der einzelnen Chargen zu erzielen.
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Die Erfindung fällt unter die zuletzt definierte Gruppe von Mischverfahren
und Mischvorrichtungen. Sie betrifft ein Verfahren zum selbsttätigen Mischen verschiedener
Chargen von schuttfähigem, körnigem Gut, bei dem die Chargen nacheinander unter
Bildung von
sich vertikal Uberlagernden Schichten in einen ersten
Vorratsbehälter geschüttet werden, das Gut in einzelnen, etwa gleich großen Teilströmen
aus verschiedenen Schichten gleichzeitig abgezogen wird und diese Teilströme ausserhalb
des Vorratsbehälters zusammengeführt werden, sowie eine Vorrichtung zur DurchfUhrung
dieses Verfahrens.
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Dabei soll unter "selbsttätiger Mischung" eine Mischung verstanden
werden, bei der die Schwerkraft bzw. der freie Fall der Gutskörner ausgenutzt wird.
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Unter "Charge" soll beim kontinuierlich betriebenen Verfahren die
pro Zeiteinheit in das Vorratsgefäß gesoüttete Gutsmenge verstanden werden, während
bei absatzweiser Füllung des Vorratsgefäßes unter "Charge" der Inhalt eines einzelnen
Transportbehälters verstanden wird.
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Es ist bekannt, eine selbsttätige Vermischung verschiedener Chargen
von schüttfähigem, körn@gem Out daduroh zu erzielen, da# man die Chargennaohelnander
unter bildung von sich vertikal Uberlagernden Schichten in einen Vorratsbehälter
sehUttet, das Gut in einzelnen, etwa gleich großen Teilströmen aus verschiedenen
Schichten gleichzeitig abzieht und diese Teilströme ausserhalb des Vorratsbehäters
zusammenfUhrt.
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Eine bekannte Vorrichtung zur Durchführung einer solchen Vermischung
(US-Patent Nr. 455.082) besteht aus einem Vorratsbehälter, dessen Grundfläche von
einem regelmäßigen Sechseck umschlossen wird. Der untere Auslauf wird von einem
Trichter gebildet, der die Form einer sechsseitigen, regelmäßigen Pyramide aufweist
und dessen Spitze als Zentralauslauf ausgespart ist, so daß das Gut hindurchrieseln
kann. Innerhalb des Vorratsbehälters enden insgesamt zwölf Austragerohre in verschiedener
Höhe mit nach oben gerichteten Austrageöffnungen. Sie werden durch die Trichterwandung
hindurchgeführt und enden ausserhalb des Vorratsbehälters in etwa gleicher Höhe,
und zwar innerhalb eines Sammelbehälters, in dem Je nach Stellung eines Schiebers
das aus dem Vorratsbehälter Uber die Austragerohre ausrieselnde Gut ungestaut hindurohlaufen
oder aber sich anstauen kann. Wird die Stellung des schiebers derart gewählt,
daß
das Gut in dem Sammelbehälter angestaut wird, so werden die unteren ffnungen der
Austragerohre alle zur gleichen Zeit durch die sich unter ihnen bildenden SohUttkegel
verschlossen oder freigegeben. Es kommt zu einem gleichzeitigen Abziehen etwa gleich
großer Teilströme aus verschiedenen Schichten.
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Wird das zu mischende Gut ein einziges Mal durch eine Vorrichtung
dieser bekannten Art hindurehgerührt, so ist die MischgUte der erzielten Mischung
als unbefriedigend zu bezeichnen.
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Die Vorrichtung ermöglicht weniger eine Mischung als nur eine Dosierung
von gleich großen Teilmengen aus verschiedenen Behälterbereichen. Diese Teilmengen
erfUllen den Sammelbehälter in Form von nebeneinander liegenden Strähnen, welche
im wesentlichen Körner der Schicht enthalten, aus der das ueber die Strähne endende
Abzugsrohr austrägt.
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Nach einem ebenfalls bekannten Verfahren (US-Patent Nr. 3 106 385
und US-Patent Nr. 3 158 362) versucht man eine nachträgliche Durchmischung dieser
Strähnen dadurch zu erreichen, daß die aus verschiedenen Schichten abgezogenen Teilmengen
unterhalb des Vorratsbehälters vereinigt und pneumatisch wieder zum oberen Ende
des Vorratsbehälters gefördert werden, von wo aus sie nach dem bekannten Prinzip
nochmals den Vorratsbehälter durchlaufen.
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Die Anzahl der Umläure bestimmt die Mischgut.
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Dieses Verfahren besitzt einige Nachteile: es erfordert den ständigen
Betrieb eines Luftverdichters; verfahrensbedingt ist die Bildung von Feingut durch
Abrieb und Prallzerkleinerung nicht zu vermeiden, wodurch ein wesentlicher Vorteil
der Ausnutzung der Schwerkraft zur Mischung hinfällig wird; auch ist die Umlaufleitung
einer starken Beanspruchung durch die Kanten des körnigen Gutes ausgesetzt und muß
ständig Uberwacht werden; schließlich ist trotz des hohen energetischen und apparativen
Aufwands die Misctl güte noch immer nicht als gut zu bezeichnen, selbst wenn die
oberen Enden der Abzugsrohre optimal in dem Vorratsbehälter verteilt sind.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die MischgUte
beim selbsttätigen Mischen verschiedener Chargen von schUttfähigem,
körnigem
Gut zu verbessern und dabei glelchzeitlg sämtliche Vorteile eins nur die Schwerkraft
ausnutzenden Mischverrahrens beizubehaltXn.
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Untersuchungen haben gezeigt, das man dieses Ziel nicht alleine durch
Untereinandersetzen von zwei gleichartigen Vorrichtungen bekannter Art erreichen
kann, weil dabei die Strähnen nur schlecht aufgelöst werden. Vielmehr ist es notwendig,
ein Verteilerorgan einzuplanen, welches filr eine Auflösung der Strähnen, d.h. eine
Horizontal- oder Quervermischung, sorgt und dabei gleichzeitig ein schonendes Hindurchrieseln
des Gutes ermöglicht, also keine nennenswerte mechanische Beanspruchung der einzelnen
Körner verursacht0 Das erfindungsgemäße Verfahren zum selbsttätigen Mischen verschiedener
Chargen von schUttfShigem, körnigem Gut, bei dem die Chargen nacheinander unter
Bildung von sich vertikal überlagernden Schichten in einen ersten Vorratsbehälter
geschUttet werden, das GWt in ein zelnen, etwa gleich großen Teilströmen aus verschledenen
Schichten gleichzeitig abgezogen wird und diese Teilströme ausserhalb des Vorratsbehälters
zusammengefuhrt werden, ist dadurch gekennzeichnet, daß die zusammengeführten Teilströme,
welche den Querschnitt eines Förderrohres in Form nebeneinander liegender Strähnen
ausfUllen, einer Quervermischung ausgesetzt und in einen zweiten Vorratsbehälter
geschüttet werden, aus dem das Gut zur weiteren Durchmischung vorzugsweise wiederum
aus verschiedenen Höhen gleichzeitig abgezogen und ausserhalb des zweiten Vorratsbehälters
zusammengerührt wird.
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Da es in starkem Maße auf die Quervermischung ankommt, ist es bei
einigen Mischprozessen bereits ausreichend, das Mischgut nach Auflösung der Strähnen
zum weiteren Verbrauch abzufÜhren. In den Fällen aber, in denen es auf eine erhöhte
Homogenität der Mischung ankommt, wird das quervermischte Gut zweckmäßigerweise
einen zweiten Vorratsbehälter zugeführt. Beim Abziehen aus diesem zweiten Vorratsbehälter
wird die MischgUte nochmals verbessert.
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Werden an die Homogenität der Mischung höchste AnsprUche gestellt,
z.B. bei der Mischung farbiger Schnitzel aus verschiedenen Produktionen,
so
empfiehlt aich die Nachsohaltung eines welteren Verteilersystems zur Quervermiachung
hinter dem zweiten Vorratsbehälter.
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Vorzugsweise weist das Gut bereits zu Beginn der Quervermischung eine
Bewegungsrichtung auf, deren Vertlkalkomponente nach unten gerichtet ist Das erfindungsgemä#e
Verfahren wird vorzugsweise kontinuierlich durchgerUhrt. Dabei wird nach einmaligem
FUllen des oberen Vorratsbehälters diesem Jeweils so viel Gut zugeschUttet, wie
über dos oberen Sammelbehälter abgezogen wird. Das abgezogene Out wird nach erfolgter
Quervermischung in den zweiten Vorratsbehälter geschtittet. Dieser wird erst dann
geöffnet, wenn er voll ist. Dann wird aus ihm Jeweils die gleiche Menge abgezogen,
die aus dem oberen Sammelbehälter zugeschUttet wird.
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Das erfindungsgemäße Verfahren kann aber auch absatzweise durchgefUhrt
werden. Dabei wird der obere Vorratsbehälter chargenweise gefällt und anschlie#end
vollständig unter Dosierung der Teilmengen und Quervermischung der Strähnen in den
zweiten Vorratsbehälter entleert. Aus diesem zweiten Vorratsbehälter bzw. dem unter
ihm liegenden, zweiten Sammelbehälter wird das vorgemiachte Gut unter endgultiger
Durchmischung chargenweise abgezogen. Die absatzweise Durchfuhrung des Verfahrens
ist besonders dann vorteilhaft, wenn die Vorratsbehälter ihre Eigenschaft als Lagersilo
voll erfUllen und die Chargen Ja nach Bedarf entnommen werden sollen.
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Ebenfalls Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung zur DurchrUhrung
des erfindungsgemä#en Verfahrens unter Verwendung eines oberen und eines unteren
Vorratsbehälters, eines oberen und eines unteren Sammelbehälters, eines oberen und
eines unteren Systems von Abzugsrohren, deren obere Enden Jeweils in verschiedenen
Höhen innerhalb eines Vorratsbehälters und deren untere Enden Jeweils in gleicher
Höhe innerhalb eines Sammelbehälters enden, von Mitteln zur Aufgabe der zu mischenden
Chargen und Mitteln zum steuerbaren Abziehen des gemlschten-Gutes, gekennzeichnet
durch ein zwischen dem oberen Sammelbehälter und dem unteren Vorratsbehälter eingebautes
Verteilersystem mit einer Zuleitung und einem rotierenden Verteilerelement. BAD
ORIGINAI
Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung, besonders die Anordnung
des Verteilersystems, wird erreicht, daß der Strähnen enthaltende Gutsstrom, der
aus dem oberen Sammelbehälter kommt, unter Auflösung der Strähnen über die gesamte
Querschnittsfläche des unteren Vorratsbehälters verteilt wird, ohne daß eine zu
Abrieb führende Beanspruchung der einzelnen Körner auftreten würde.
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Zur ErfUllung höchster Anforderungen, an die MischgUte ist dem unteren
Sammelbehälter ein weiteres Verteilersystem náchgeschaltet.
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Die Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnung näher erlautet.
Dabei ist Fig. 1 die schematische Ansicht einer Ausführungsform der erfindungsgemäaen
Vorrichtung, wobei der obere Teil des unteren Vorratsbehälters aufgeschnitten dargestellt
ist, um die wesentlichen Teile des Verteilersystems darzustellen ; Fig. 2 ein Längsschnitt
diuron den oberen teil des unteren Vor ratsbehälters und das Verteilersystem.
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Wie in Fig. 1 zu erkennen ist, gelangen die zu vermischenden Chargen
des schüttfähigen, körnigen Guts in Richtung des Pfeiles "A" über die Gutsauf gabe
1 schichtenweise in den oberen Vorratsbehälter 2. Von dort wird das Gut durch die
öffnungen der innerhalb des oberen Vorratsbehälters 2 endenden Abzugsrohre 3 und
des aus dem oberen Ablauftrichter 4 kommenden Zentralablaufrohres 5 in bekann- #
ter Weise abgezogen und in dem oberen Sammelbehälter 6 vereinigt, wo bei im wesentlichen
etwa gleich große Teilmengen aus verschiedenen Behälterzonen abgezogen werden. Aus
dem Sammelbehälterauslauf 7 gelangt das vorgemischte Gut durch das Regelorgan 20,
z.B. einen Schieber, in das Verbindungsrohr 8, das es in Form nebeneinander liegender
Strähnen erfüllt, über die Zuleitung 22 des Aufsatzes 9 im freien Fall in den Umlenktrichter
23 und von dort in das rotierende Verteilerelement 17, welches über die Welle 19
von dem Elektromotor 18 angetrieben wird. Beim Verlassen des Verteilerelements 17
wird das Gut gleichmäßig über den gesamten Querschnitt des unteren Vorratsbehälters
10 verteilt, wobei die Strähnen durch quervermischung weitestgehend aufgelöst werden.
BAD ORIGINAL
Das Gut wird aus dem unteren Vorratsbehälter 10 über
die Abzugsrohre 11 und aus dem unteren Ablauftrichter 12 über das untere Zentralabzugsrohr
13 abgezogen und im unteren Sammelbehälteri4 vereinigt; aus dem Sammelbehälterauslauf
15 gelangt es nach Durchlaufen des Regelorgans 21 durch die Gutsaustragung 16 in
Richtung des Pfeiles D" zur weiteren Verarbeitung.
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Das Verteilersystem wird näher anhand der Fig. 2 erläutert. Es ist
in demAuXatz 9 des unteren Vorratsbehälters 10 untergebracht und besteht im wesentlichen
aus einer Zuleitung 22, einem Umlenktrichter 23 und einem Verteilerelement 17.
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Das in der Zeichnung dargestellte Verteilerelement 17 besteht aus
einem gekrUmmten Rohr mit abgeschrägtem Auslauf. Es kann aber auoh eine andere Gestalt
aufweisen und beispielsweise als schräggestellte Platte oder Mulde ausgebildet sein.
Es muß durch seine Form aber gewährleisten, daß der gesamte ankommende Gutsfluß
umlaufend und einseitig abgelenkt wird. Die einseitige Ablenkung hat überraschenderweise
eine bessere Quervermischung bewirkt als vergleichsweise die allseitige Ablenkung
mit einem horizontalen Schleuderteller.
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Der Umlenktriohter 23 ist in seiner Lage relativ zur Zuleitung 22
durch mehrere Ankerrohre 24, welche mit ihm und dem Deckel 25 verschweißt sind,
fixiert. Durch den Auslauf des Umlenktrichters führt die Welle 19, auf deren Gewindezapfen
32 die Buchse 31 mit der Mutter 33 rest verschraubt ist. Die Buchse 31 ist mit dem
Verteilerelement 17 verschweißt und bewirkt die Übertragung der Drehbewegung von
der Welle 19 auf das Verteilerelement 17.
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Die Welle 19 selbst ist über die (nur angedeutete) Kupplung 28 und
die Keile 29 mit dem Wellenstumpf 30 des Elektromotors 18 verbunden, der mit seinem
Flansch 27 auf dem Deckel 25 festsitzt, der seinerseits mit dem Flansch 26 des Aufsatzes
9 fest verschraubt ist.
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Der Pfeil "B" gibt die Richtung der Gutszuleitung in das Verteilersystem
an, Pfeil"C"deutet die Richtung an, in der das Gut das Verteilerelement 17 verläßt.
Diese Richtung besitzt eine nach unten
weisende Vertikalkomponente,
so daß die Teilchen selbst bei hohen Drehzahlen des Verteilerelements 17 nicht senkrecht
gegen die Wand des unteren Vorratsbehälters 10 geschleudert, sondern allenfalls
unter einem sehr spitzen Winkel mit der Wand in Berührung kommen, so daß sie eine
vernachlässigbar geringen Prallbeanspruchung ausgesetzt werden.
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Duroh den Winkel, welche'n die Austrittsrichtung des Gutes (Preil
"C") mit der Achse des unteren Vorratsbehälters 10 bildet, und durch die Drehzahl
des Verteileelements 17 läßt sich der Grad der Quervermischung variieren. Der Abstand
des gekrümmten Enden des Verteilerelements 17 von der Achse der Welle 19 kann ebenfalls
als Einflußgröße gewertet werden. Er soll so gewählt werden, daß das Gut, welches
das Verteilerelement 17 verläßt, einen möglichst großen Teil der Querschnittsfläche
vom unteren Vorratsbehälter 10 bedeckt.
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Vergleichsversuch A In einer zum neuesten Stand der Technik gehörenden
Mischvorrichtung der bekannten Art, bei der zwei Vorratsbehälter- mit Je einem System
von Abzugsrohren und Je einem Sammelbehälter ähnlich wie in Fig. 1 hintereinandergeschaltet
sind, ohne daß Jedoch ein Verteilerorgan für die nötige Quervermlschung zwischengeschaltet
wäre, werden insgesamt 18 Tonnen mattierter PERLON-Schnitzel gemischt. Dabei werden
in den oberen Vorratsbehälter nacheinander, in Chargen zu Je 1,5 tonnen, 6 Tonnen
PERLON-Schnitzel der Sorte E, 3 Tonnen PERLON-Schnitzel der Sorte F und 9 Tonnen
PERLON-Schnitzel der Sorte E geschüttet. Dabei sind E und F zwei kristallographisch
verschiedene Modifikationen des im mattierten PERLON enthaltenen Titandioxyds.
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Die sich lediglich auf diese Weise voneinander unterscheidenden Schnitzel
weisen die gleiche elektrostatische Aufladung aur, so daß eine Verschlechterung
der Mischgut durch unterschiedliche elektrostatische Aufladung unmöglich ist. Die
verschiedenen Titandioxyd-Modifikationen gestatten eine einfache Auswertung der
Mischung durch
Röntgenanalyse nach Veraschung der Proben. Nach
Füllung des oberen Vorratsbehälters lä#t man einen Vorlauf von etwa 1,5 Tonnen SohnltzeI
in den unteren Vorratsbehälter laufen und schüttelt sie noch einmal in den oberen
Vorratsbehälter. Dann läßt man den gesamten Inhalt des oberen Vorratsbehälters in
den unteren Vorratsbehälter rieseln, um diesen anschließend chargenweise zu leeren.
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Aus jeder Charge von 1,5 Tonnen der fertigen Mischung werden 10 Proben
zu Je 10 g Schnitzelgut entnommen, verascht und einer Röntgenanalyse unterzogen.
Man erhält als Ergebnis der Analyse, daß die Standard-Abweichung der Mischung 3,5
bis 3,4- mal 50 groß ist wie die einer Zufallsmischung.
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Vergleichsversuch B Um zu prüfen, wie welt die Mischgüte in einem
Langzeitmischer verbessert werden kann, wird die nach dem Vergleichsversuch A erhaltene
Mischung in sechs Chargen zu Je 3 Tonnen in einem Taumelmischer so lange nachgemischt,
bis sich keine Erhöhung der Mischgüte mehr feststellen läßt. Dann werden insgesamt
100 Proben zu Je 10 g Schnitzelgut genommen und analysiert. Die Standard-Abweichung
der Langzeitmischung liegt otwa 1,3- bis 1,7- mal so hoch wie die einer Zufallsmiachung.
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Beispiel Wie beim Vergleichsversuch A werden 18 Tonnen mattierter
PERLON-Schnitzel in den oberen Vorratsbehälter gefüllt. Man läßt einen Vorlauf von
etwa 1,5 Tonnen durch das Verteilerorgan und den untere Vorratsbehälter rieseln
und schUttet ihn erneut in den oberen Vorratsbehälter. Anschließend läßt man den
gesamten Inhalt des oberen Vorratsbehälters über das Verteilerorgan (Drehzahl n
= 60 min-1) in den unteren Vorratsbehälter laufen und leert diesen dann chargenweise,
Die Probenahme erfolgt wie unter Vergleichsversuch A. Die Standard-Abweichung der
nach dem erfindungsgemäßen Verrahren hergestellten Mischung ist etwa 2,5- bis 3,2-mal
so hoch wie di@ einen zufallsmischung.
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Gemessen an der unter Vergleichsversuch A ermittelten, mit bekannten
Mischvorrichtungen erreichbaren und der unter Vergleichversuch B ermittelten, überhaupt
möglichen Misohgüte stellt die nach dem erfindungsgemä#en Verfahren erreichbare
Miachgüte eine Verbesserung um etwa 45 % dar.