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Beschreibung betreffend Vorrichtung zum Mischen pulverförmiger und
breiartiger Stoffe Die Erfindung bezieht sich auf eine zur Mischung pulverförmiger
und breiartiger Stoffe dienende Vorrichtung, im folgenden kurz Mischer genannt,
die im wesentlichen aus einem stillstehenden Misohbehälter mit senkrechter Achse
und einer in diesem umlaufenden, das Gut an der Wand hochfördernden Bandsehnecke
besteht. Ziel der Erfindung ist ine Ausbildung diese. Mischers, die auch bei schwierigen
Gütern ein.
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den ganzen Behälter umfassende Umwälzbewegung des Gutes bewirkt und
dafür ein möglichst kleines Drehmoment erfordert.
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Es sind bereits mehrere Mischer dieser Art bekanntgeworden. Ein für
das Mischen und die chemische Behandlung von Papierbrei gedachter Mischer (US-Patent
1 734 632) hat ein verhältnismäßig schmales Mischerblatt, das in etwa 1 3/4 Windungen
vom Boden zum Gutspiegel hochführt.
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Ob dieser Mischer mit Papierbrei funktioniert. ist nicht bekannt;
bei Mischung von feine Pulver bleibt nach den Versuchen des Erfinders aus noch unbekannten
Gründen in der Mitte des Behälters ein Gutkörper unbewegt stehen, so daß also hier
das Gut nicht umgewälzt und gemischt wird. Um das zu vermeiden, verwendet ein anderer
Mischer (DAS
1 259 300) ein verhältnismäßig breites Mischerblatt
mit mehreren Windungen, wobei die Breite nach bestiwaten Regeln bemessen ist.
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Es iet zu erwarten, der ein derartiger Mischer gut funktioniert, jedoch
ist das zum Drehen des Mischorgans erforderliche Drehmoment infolge der groBen rotierenden
Oberflache verhältnismäßig sehr grob.
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Das ist ein großer Nachteil dieser Bauart. Dieses Drehmoment ist nämlich
sowohl für die festigkeitsmäßige Bemessung des Mischorganis als auch für die Gröfe
des zu seinem Antrieb erforderlichen Getriebes malgebend. Nun steigt nach den bekannten
Gleichungen der Mechanik das Drehmoment mit der 1,33 Potenz des Behälterinhaltes,
so daß bei steigender Mischergröße der erforderliche Querschnitt der tragenden Teile
des Mischorgans stärker wächst als der Behälterdurchmesser.
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Kraß ausgedrückt: Bei einem sehr großen Mischer muß das Mischorgan
so stark bemessen sein, daD es das gesamte Mischgefäß ausfüllt. Auf jeden Fall begrenzt
das Drehmoment die wirtschaftlich ausführbare Größe des Mischers.
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Die Erfindung hat sich als Aufgabe gestellt, Formen des Mischers und
des Mischorgans zu finden, die trotz einwandfreier Mischung nur ein kleines Drehmoment
erfordern, so daß der Mischer auch in großen Einheiten gebaut werden kann. Die Lösung
dieser Aufgabe besteht darin, daß an Behälterboden ein nach auf:.n fördernder Spiralräumer
und in höhe des Füllgutspiegels ein nach innen fördernder Spiralräumer vorgesehen
sind und daß die Bandbreite der Schnecke ungefähr 3 - 6 X des oberen Behälterdurchmessers
beträgt.
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ter untere Spirairaumer fördert das gut an Boden des Gefäßes nach
au und entzieht dadurch dem unbeweglichen Gutkörper die Grundlage; der
obere
Spiralroumer schafft das von der Bandachnecke hochgeförderte Gut zur Mitte und erzeugt
dadurch einen Druck auf diesen Gutkörper.
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Ladurch wird er gezwungen, an der Umwälzbewegung des Gutes teiltunehmen,
so daL mit vielen Stoffen eine befriedigende Mischung möglich ist, auch wenn das
Mischorgan zur Verringerung des Drehmoments schlank und klein ###geführt ist.
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An sich wäre es selbstverständlich, den unteren Spiralräumer und das
aufwärtsfördernde Schneckenblatt so anzuordnen, daß der Räumer vor dem 5 Schneckenblatt
endet, welches das nach auLen geforderte Gut übernetimen us.d nach oben fördern
soll. Es hat sich aber gezeigt, dat dann das Gut über Räumer und Blatt in den hinter
demselben entstehenden hohlraum quillt, also eine Kurzschlußströmung vollführt,
so daß keine Förderung mehr stattfindet. Erfindungsgemäß wird zur Abhilfe dieser
Spiralraumer 50 angeordnet, daL er hinter dem chneckenblatt endet und in den hinter
derselben ertstehenden Hohlraum fordert ta auf diese Weise der Hohlraum ausgefüllt
wird und keine Kurzschlußströmung mehr möglich ist, wird das Gut nach oben umgewälzt.
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Es hat sich gezeigt, daß ein Steigungswinkel des Schneckenllattes
von etwa 20° den besten kompromiß zwischen Drehmoment und Mischwirkung darstellt.
Das entspricht etwa einer großen Windung des Schneckenblattes bei einem Mischbehälter,
dessen größter Durchmesser etwa gleich seiner Höhe ist.
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Um eine Ansatzbildung an der Innenwand und am Boden des Mischbehälters
zu verhindern, kann es vorteilhaft sein, die Bandschnecke außen und den unteren
Spiralräumer unten mit einer scharfen Kante auszubilden.
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Die Entleerung des Mischbehälters erfoltt durch eine große Bodenöffnung,
für deren Anordnung die Gestalt des Mischbehälters genügend Platz bietet. Der letzte
Gutrest, der vom Spiralräumer zum Umfang des Bodens gefördert wird, kann durch eine
kleine, etwa radial verlaufende und am Beginn des Schneckentlattes angeordnete Räumschaufel
schnell zum Auslauf bewegt werden.
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Bei einigen Gütern, z.B. bei Kreide oder rieselndem Feinsand, sind
fiir die Verdrängung des zentralen unbewegten Gutkdrpers die beide Spiralräumer
allein nict ausreichend. In diesem Fall sieht die Erfindung einen mitdrehenden zylindrischen
oder konischen Zentralkörper vor, dessen größter Durchmesser vorzugsweise 30 % des
größten Behälterdurchmessers entspricht.
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ble wirkung des Zentralhörpere; kann verstärkt bzw. mit kleinem Durchmesser
erreicht werden, wenn eine an sich bekannte abwärtsfördernde Blattschnecke an seinem
Mantel angeordnet wird.
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Um das Drehmoment klein zu halten, muß die Bandschnecke möglichst
schlank, d.h. mit kleinem Querschnitt hergestellt sein. In diesem Fall besteht aber
die Gefahr, daL sich das Band beim Auftreten ungewöhnlich hoher Widerstände, z.B.
durch Fremdkörper oder beim Anfahren, so verformt, daß es eegen die Behälterwandung
gedrückt wird und eich dort verspreizt. Zur Abhilfe sieht die erfindung schlanke
Tragarme fiir die Bandschnecke vor, die von dieser schräg nach oben tangential an
den Zentralkörper bzw. dessen Schneckenblatt in einem derartigen Sin führen, daß
sie bei der Drehung das Schneckenband nach irnen und oben ziehen
und
gleichzeitig das Gut in der Mitte nach unten fördern.
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kB ist vorteilhaft, den unteren Spiralräumer möglichst dicht über
dem Boden des Mischbehälters anzuordnen, damit bei der Entleerung des Behälters
nur ein möglichst kleiner Gut rest auf dem Boden liegenbleibt. Andererseits darf
bei körnige. Gut der Abstand an keines Punkt kleiner als die Korngröte sein, da
sonst Einklemmungen und Zerquetschungen von Gutteilchen eintreten können, wobei
zu beachten ist, daß der aus Blech bestehende Mischbehälter nicht besonders genau
ausgeführt ist. Zur Anpassung an Mischgut und Behälter sieht die Erfindung deshalb
eine llöhenterstellbarkeit des Mischorgans im Mischbehälter vor.
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Um ein gutes Abrutschen des Gutes an den Wänden bei der Entleerung,
ein leichtes Ausweichen des Gutes nach oben bein Betrieb - insbesondere beim Anfahren
(kleines Antriebsmoment) -, eine Entleerbarkeit durch den Boden und eine tragbare
Bauhöhe zu erreichen, kann es vorteilhaft sein, den Mischbehälter kegelförlig mit
ungefähr folgenden Maßverhältnissen auszubilden: Höhe h = 0,8. Durchmesser do (oben)
unterer Durchmesser du * 0,6. do Wandneigung α zur Horizontalen = 75° Bei
dieser Ausbildung des Mischbehälters wird sich das Gut nicht vor, also über der
Bandschnecke verdichten, denn es kann leicht nach oben in Richtung des geringsten
Widerstandes ausweichen. Infolge der leichten Kegelform wird diese Ausweichen nicht
durch "Verspreitzen" der Körner und Wandreibung behindert.
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In Vergleich zu den bekannten unten spitzer zulaufenden Mischbehältern
werden bei der erfindungsgemäßen Ausbildung bei gleichem Behalterinhalt eine geringere
Bauhöhe, eine größere, in vorteilhafter Weiso die Anbringung eines Entleerungsstutzens
ermöglichende Bodenfläche und eine größere Aufbaufläche für auf den Mischer aufzubauende
Geräte erzielt. Der Entleerungsstutzen kann oben durch einen bodenebenen Schieber
verschließbar sein.
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Bei der Mischung von "lufthaltendem" Staub - darunter ist ein Feinstaub
verstanden, der aufgrund seiner hohen spezifischen Oberflache, einmal fluidisiert,
die Luft nur langsam wieder abgibt - kann es vorteilhaft sein, während des Einfüllens
und Fluidisierens des Staubes mit kleiner und nach erzielter Fluidisierung sit hoher
Drehzahl zu nischen.
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Das Fluidisieren kann durch Einblasen von Luft an passender Stelle
bein Mischen erreicht werden, Das Drehsoment sinkt, die Drehzahl kann erhöht werden,
und die Mischwirkung vervessert sich wesentlich.
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Infolge der "Lufthaltung" des Staubes genügt örtliche Einblasung einer
kleinen Luftmenge in Gegensatz zu der bekannten Fluidisierung körnigen, also nicht
lutthaltenden Gutes, bei der eine verhältnimsäßig hohe.
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Luftmenge gleichmäßig verteilt eingeblasen wird.
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Gemäß weiterer Ausbildung der Ertindung-können zum Einblasen der Luft
zum Fluidisieren des Staubes Lufteinblasdüsen im Behälterboden und/ oder im unteren
Bereich der Behälterwand vorgesehen sein. Diese Lufteinblasdüsen können so ausgebildet
sein, daß sie durch mechanische od Blasluftbetätigung automatisch öffnen und schließen.
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Die Abreinigung der Eandschnecke kann durch Abschleudern durch Fliehkraft
bei erhöhter Drehzahl erfolgen, wenn der Mischtehälter fast leer ist. Aus diesem
Grunde und zur Erhöhung der Drehzahl nach dem Fluidisieren kann zum Antrieb der
Bandschnecke vcrteilhaft ein polumschaltbarer Motor oder ein Motor mit Hauptschlußcharakteristik
eingesetzt werden.
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Um Proben der Mischung entnehmen zu können, kann oberhalb des Gutspiegels
eine Öffnung mit einem gegen Einschalten des Mischers verriegelten Deckel vorgesehen
sein.
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Eine nasse Reinigung des Mischers kann durch eine oder mehrere oberhalb
des oberen Gutspiegels drehbar angeordnete Düsen erfolgen.
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In vielen Fällen ist in das zu sischende Gut eine kleine Flüssigkeitsmenge,
z.B. Fett und Melasse in Mischfutter oder waschaktive Substanz in Waschpulver, einzuarbeiten.
Wichtig dabei ist die Vermeidung von Klumpen oder zumindest die Kleinhaltung der
in einem langsamlaufenden Mischer nicht vermeidbaren Klumpen. Dazu ist es nötig,
die Flüssigkeit in kleinen Tropfen auf die Gutoberfläche zu sprtihen, und zwar mit
einem derartigen Abstand zwischen den einzelnen Tropfen, daß sie einander - auch
nicht während des Untermischens der besprühten Oberfläche - nicht berühren. Um trotzdem
auf brauchbare Durchsätze zu kommen, muE die in der Sekunde bestrichene neue, also
noch nicht besprühte Oberfläche möglichst groL sein. Dies ist der Fall, wenn die
Düse mitrotierend so angeordnet ist, daE sie die von dem oberen Spiralräumer glattgestrichene
Fläche besprüht, die sich ja laufend neu bildet.
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bei der Anordnung dieser Düse iF. ZU beachten, daL weder Räumer noch
Gefäßwandung
besprüht werden, was zu Verkrustungen führen könnte.
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Mittel zum Zuführen der Flüssigkeit zu der rotierenden Düse sind dem
Fachmann bekannt.
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Zur Feinmischung, also zum Zerteilen von Agglomeraten und klumpen,
ist ein Schlagorgan erforderlich, das durch seine Prallgeschwindigkeit die Klumpen
zerachlägt. VorteIlhaft kann eine Sichtwirkung dieses Schlagorgans sein, das nur
die Klumpen bis zur völligen Zerteilung zurickhült, das zerteilte Gut aber schnell
herauslaLt. Bekannt dafür sind z.B. Siebmühlen, Stiftmühlen, Querstrommühlen. Die
Anordnung geschicht um gunstigsten in Gestalt einer Mühle, die vom auslaufenden
Gut durchströmt wird, denn dann ist sicher gestellt, das jedes Gutteilchen einmal
und nur einmal das Schlagorgan passiert. Wird dagegen das Schlagorgan im Innern
des Mischers angeordnet, Eo muß nach den Gesetzen der Wahrscheinlichkeit das Gut
dieses oftmals (theoretisch unendlich oft) durchlaufen, bis auch das letzte Korn
einmal durchgelaufon ist. Man nimmt dies in der praxis trotz der sich so ergebenden
langen Feinmischzeit manchmal in Kauf, insbesondere zur Ersparnis einer zusätzlichen
Maschine und falls das feingemischte Gut noch im Mischer auf seine qualität beurteilt
und evtl. korrigiert werden soll, wie z.b. bei der Beimischung von Farbpigsenten.
In diesem Fall ist es wichti6 das Schlagorgan mit möglichst hohem Durchsatz auszuführen,
um die Zeit zur praktisch genügenden Feinmischung nicht allzu grob werden zu lassen.
Ferner mua zur Kleinhaltung von Antriebsleistung und Guterwärmung das Gut in Luft
suspendiert sein, was auch Voraussetzung für eine Sichtwirkung des Schlagorgans
ist. Da dies bei der üblichen -Anordnung des Schlagorgans im Gut nicht der Fall
ist, sieht die Erfindung
eine derartige Anordnung des Schlagorgans
in einer Tasche der Behälterwand im Bereich des oberen Gutspiegels vor, dafl es
frei auswerfen kann. Sein Einlauf wird deshalb für neues Gut immer frei sein, so
daß ein hoher Durchsatz erzielt wird und es neben dem Gut noch Luft zu dessen Suspendierung
ansaugen kann.
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Da oft ein in einer Zerkleinerungsmaschine zerkleinertes Gut oder
auch mehrere in dieser gleichzeitig oder nacheinander zerkleinerte Güter - evtl.
mit Zusatz von Farben - nachgemischt werden müssen, kann es in solchen Fällen von
Vorteil sein, wenn die Zerkleinerungsmaschine und ein zum Entstauben der Mühlenluft
und gegebenenfalls noch der Auflockerungsluft dienendes Filter gleich auf den Deckel
der Vorrichtung aufgesetzt sind.
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Wie schon erwähnt, ist die erfindungsgemäre Vorrichtung wegen der
großen, durch die kegelstumpfförmige Ausbildung des Mischbehälters erreichten Deckelfläche
und der geringen Bauhöhe hierfür besonders gut geeignet.
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Bei Mischern größerer Bauhöhe kann das Filter aus Raumgründen oft
nicht auf den Mischer aufgesetzt werden, sondern es ist eine getrennt. Anordnung
erforderlich. Die gedrungene Bauweise wirkt eic auch günstig auf den Betrieb und
die Wartung aus.
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Vorteilhaft läßt sich die erfindungsgemäße Vorrichtung auch euo Err*ichen
bestimmter Farbnuancen bei der Mahlung von Farbatoffen einsetzen, da aufgrund der
geringen FUllhõhe nur eine geringe Verdichtung der Farbstoffe eintritt. Durch Überprüfung
der Farbnuance des Mischgutes in gant bestimmten Zeitabständen ur. durch Zugabe
bestimmter, genau abgewogener Mengen von Farbatoffen un4,'oder von farbigen Mischkomponenten
können
leicht die gewünschter, Farbnusncen erzielt werder.. Auch hier wirken sich bei dem
Betrieb und der Wartung die gedrungene Bauweise und die leichte Entleerbarkeit der
Vorrichtung günstig aus.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann auch als Vormischer von StoPfen
eingesetzt werden, deren Feinmischung dann später, z.B. in einer Kunststoffmaschine,
Zerkleinerungsmaschine, usw. erfolgt.
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In den Zeichnungen ist die Erfindung schematisch und beispielsweise
veranschaulicht, und zwar zeigen: Fig. 1 in Längaschnitt den Mischer mit Lufteinblasdüsen,
Fig. 2 in der Aufsicht den oberen Spiralräumer, Fig. 3 in der Aufsicht den unteren
Spiralräuser, Fig. 4 in einer Ansicht schräg von oben dos Mischorgan mit einem konischen
Zentralkörper mit abwärts fördernder I3lattschnecke Fig. 5 im Längsschnitt ein Mischergehäuse
mit eines Schlagorgen in einer Tasche der behälterwand und Fis. 6 in der Ansicht
einen Mischer mit einer Zerkleinerungsmaechine und eines Filter auf der Deckel.
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Dem Mischer in Fig. 1 wird das Mischgut durch den Aufgabetrichter
1 zugeführt. Der Mischbehälter 2 weist eine um die Mittelachse 3 drehbare Schnecke
4 sit einer einzigen groben Windung auf und zeigt eine kegel stumpfförmige Ausbildung
mit ungefähr folgenden Maßverhältnissen: Höhe h w 0,8 . Durchmesser do (oben) unterer
Durchmesser du = 0,6 . do Wandneigung α = 75°.
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Bei ihrer Drehung fördert die Bandschnecke 4 das Gut an der schrägen
Behälterwand 5 hoch. Die radiale Erstreckung (Bandbreite) der Schnecke beträgt ungefähr
3 bis 6 '- des oberen Durchmessers do des Mischbehälters. Am beginn der Schnecke
4 ist die verstellbare Räumschaufel 6 angeordnet. Der im Abstand 7 über dem Behälterboden
8 liegende und hinter der aufwärtsfördernden Bandschnecke 4 angeordnete Spiralräumer
9 fördert das Gut nach außen, während der in Höhe des Füllspiegels befindliche Spiralräumer
10 das Gut nach innen trägt. Von der Spirale ist hier nur des äußere Teil verwiklicht;
weiter innen geht der näumer in eine abwärts-drückende Schaufel 10a über. Die Gutbewegung
im Mischbehälter ist im Meridianschr.itt durch die Linie 11 angedeutet.
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An der zelle 12 sitzen die schlanken Tragarme 13 fir die Bandschnecke,
die von der letzteren schräg nach oben tangential an die Well führen.
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Für eine Probenentnahme dient die mit einem geger Einschalten des
Mischers verriegelbaren Deckel 14 versehen Öffnung 15. Der Antrieb des Mischorgans,
das such höhenverstellbar ausgebildet sein kann, erfolgt durch den polumschaltbaren
Getriebesotor 16. Der Entleerungestutzen.17 im Behälterboden itt durch den bodenetenen
Schieber 18 absperrbar. Die scharfen ganten 19 an der Bandschnecke 4 und dem unteren
Spiralräumer 9 sollen eine Ansätzbildung an Innenwand und Boden des Mischbehälters
verbindern.
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Der in Fig. 1 gezeigte Mischer ist mit Lufteinblasdüsen 20 versehen.
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Die von einem kleinen Kompressor (nicht dargestellt) geliferte Fluidisierungsluft
kommt durch die Leitung 21 in die unter dem Behälterboden 8 angeordnete Kammer 22,
@us der sie dann durch die genannten Düsen zum Auflockern des Gutes sch oben in
den Mischbehälter bläst.
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Die dem gleichen Zweck dienende; Losen 2O an einer Stelle im unteren
Bereich
der Behälterwand 5 erhalten ihre Luft aus der über die Leitung 23 mit einem Nlein-Kompresaor
(nicht gezeigt) verbundenen Kamwer 24.
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Die Fig. 2 und 3, in denen die Spirairäumer 10 und -9 in der Aufsicht
dargestellt sind, lassen die nähere Ausbildung dieser Räumer erkennen.
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Der konische Zentralkörper 25 mit den Spiralräumern 10 und 9 in Fig.
4 trägt am mantel die abwärtsfördernde Blattschnecke 26. Von der aufwärtsfördernden
Schnecke 4 führen die schlanken Tragarme 27 schräg nach oben tangential an den Zentralkörper
(oten) bzw. dessen dchnekkenblatt 26 (unten).
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Der Mischbehälter in Fig. 5 zeigt mit dem Arm 28 rotierende Düsen
29 zum Besprühen der von dem oberen Spiralräumer glattgestrichenen und sich laufend
neu bildenden Gutflache 30 mit einer kleinen Flüssigkeitsmenge. Die letztere wird
von einen Geblase über den Stopfbüchsenkopf 31 durch das Mischorgan dem Düsenarm
28 zugeführt. Die Leitung 32 verlauft zentral durch das durch Luftspülung von Staub
freigehaltene Lager 33 im Behälterboden 8 nach oben.
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Die Reinigung des Mischers erfolgt durch die oberhalb des Gutspiegels
im Behälterdeckel 34 angeordnete Düse 35, die auch drehbar sein kann.
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In einer Tasche der Behälterwand 5 ist im Bereich des oberen Gutspiegels
30 das Schlagorgan 36 vorgesehen, das frei nach oben durch die mit den Stiften 37
versehene Öffnung 38 auswerfen kann. Sein Einlauf 39 wird deshalb für neues Gut
immer frei sein, so daß ein hoher Durchsatz erzielt wird und neben dem Gut noch
Luft angesaugt wird. Der Antrieb des Schlagorgans 36 erfolgt durch den Motor 40.
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Die Fig. 6 zeigt einen Mischer mit einer Stiftmühle 41 und einem Filter
42 zum Entstauben der Mühlenluft und gegebenenfalls noch der Auflockerungsluft auf
dem Gehäusedeckel 45. Der auf dem Gerüst 44 stehende Mischer kann nach Herausziehen
des Schiebers 18 durch den Entleerungastutzen 17 entleert werden. Diese Kombination
ißt besonders zum Erreichen bestimmter Farbnuancen des Mischgutes brauchbar.