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Mischmaschine Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Mischmaschine
mit einem tellerförmigen Mischgutbehälter, in dem mindestens ein um eine Achse exzentrisch
zur Achse des Mischgutbehälters rotierendes und aus geraden Stäben bestehendes Mischwerkzeugsystem
aufgenommen list, dessen Achse zwangsweise eine Relativbewegung zum Mischteller
erfährt.
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Fortschreitende Erkenntnisse auf dem Gebiet der Festkörperchemie und
die sich ständig erweiternden Aufgaben stellen begleich der Energie eintragung in
das Mischgut Anforderungen an Mischmaschinen, die die Ausnutzung aller Bewegungsrichtungen
des Mischgutes in dem MisohgutbehKlter bei gleichzeitiger
rasch
wirkender Energieeintragung erforderlich machen.
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Dem für einen wirksamen Aufschluß und gründliche Mischung unumgängliche
Erfordernis der raschen Energie eintragung in das Mischgut trägt eine bekannte Ausführungsform
eines Mischwerkzeugsystems Rechnung, das aus Stäben besteht, die in Abstand achsparallel
zu einer Antriebswelle angeordnet und über rechtwinklig zur Antriebswelle verlaufenden
Stangen mit letzterer verbunden sind. Wie die Praxis gezeigt hat, erfüllt diese
Ausführungsfrom die ihr zugedachte Aufgabe der raschen Energieeintragung zufriedenstellend.
Es kann mit ihr allerdings keine Mischgutbewegung innerhalb des Mischgutbehälters
erzeugt werden, die anders als parallel zum Schüsselboden verläuft.
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Daraufhin ist eine-andere bekanntgewordene Ausführungsform entwickelt
worden, die sich von der vorstehend erläuterten Ausbildung dadurch unterecheidet,
daß die Stäbe unter einem Winkel zu einer Antriebsachse angeordnet sind, wobei die
Stäbe vom Ende der Antriebsachse aus gesehen divergieren. Die Stäbe tragen noch
zusätzlich Leitbleche, die die Bewegung des Mischgutes beeinflussen. Diese Ausfuhrungsform
begünstigt ein Einziehen des Mischgutes am oberen Ende des Mischwerkzeuges und fördert
das Austragen am unteren Ende. Dadurch ist eine weitere Bewegungsrichtung des Mischgutes
als die Parallele zu dem Boden eines Mischgutbehälters geschaffen worden. Diese
Ausführungsform hat aber aufgrund ihrer möglichen Belastbarkeit konstruktive Grenzen,
die eine weitere Steigerung der bisher erreichten Drehzahl nur unter 5;größtem gerätetechnischem
Aufwand ersUglichent der dann wieder der Wirksamkeit der bekannten
Ausführungsform
entgegenarbeitet.
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Die Erfindung schafft dagegen Abhilfe und sie ist dadurch gekennzeichnet,
daß das Mischwerkzeugsystem aus einem flachen, an dem freien Ende der Drehachse
des Mischwerkzeugsystems angeordneten Rotationskörper mit darin im wesentlichen
vertikal aufgenommenen Stäben besteht.
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Das Mischwerkzeugsystem nach der Neuerung hebt die Grenze der mit
der ietztgenannten Ausführungsform möglichen Arbeitseintragung pro Zeiteinheit in
das Mischgut dadurch auf,. daß die Stäbe nicht divergieren, ohne daß die der bekannten
Ausführungsform eigene Pumpwirkung verlorengings. Überraschenderweise wurde gefunden,
daß sich entlang der Achse und in Richtung auf den Rotationskörper ein Sog einstellt.
Auf diesem Wege wird das Mischgut zu den Stäben radial nach außen gefördert und
der hochintensiven Prallwirkung der Stäbe ausgesetzt. Somit vereinigt der Gegenstand
der Erfindung die Arbeitsweise der bekannten Vorrichtungen auf sich, ohne deren
konstruktionsbeding te, für andere Anwendungsfälle durchaus hinnehmbare Eigentümlichkeiten
aufzuweisen. Er ist universell verwendbar, eignet sich aber ganz besonders für zähe,
steifplastische und daher schwer bearbeitbare Mischgüter.
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Für Massen, die im trockenem und flüssigem Zustand fließfähig sind,
ist die Erfindung dahingehend vorteilhaft ausgestaltet, daß das Mischwerkzeugsystem
aus einem scheibenförmigen, mit einem freien Ende der Drehachse des Nischwerkzeugsystems
verbundenen Rotationskdrper und einem im Abstand zu diesem angeordneten,
die
Achse in Abstand umschließenden ringförmigen Rotationskörper besteht, die über zwischen
den Rotationskörpern angeordneten Stäbe miteinander verbunden sind. Praktisch wird
dadurch ein Stabkorb gebildet, und der Stabkorb saugt an seinem ringförmigen Ende
durch den dort ausgebildeten Spalt das Mischgut ein; dieses wird dann auf den scheibeförmigen
Rotationskörper gefördert, erfährt dort eine starke Radialbeschleunigung und trifft
mit hoher Geschwindigkeit auf die eine Prallwirkung ausübenden Stäbe oder Schläger.
An einem Mischgutteilchen betrachtet, treffen zwei ungleich gerichtete hohe Energien
rotatorischer und translatorischer Art zusammen, die die Bindungen des Mischgutteilchens
in bisher unerreicht kurzer Zeit lösen. Die Mischgutpartikel- erfahren nicht nur
die aufgezeigten Beanspruchungen, sie sind auch bei Austritt aus den Werkzeugen
nach der Erfindung stark beschleunigt und werden mit hoher Geschwindigkeit in die
das Werkzeug umgebende Materialschicht eingetragen. Dadurch vollzieht sich innerhalb
der Materialschicht eine autogene Vermahlung, die zusätzlich zur Lösung der Bindungen
beiträgt.
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Die durch die Rotation des Mischgutbehälters in Verbindung mit dem
Mischwerkzeugsystem ausgelöste und die Mischung herbeiführende Mischgutbewegung,
die parallel zum Boden des Mischgutbehälters verläuft, wird noch durch die etwa
senkrecht dazu verlaufenden9 auf der Pumpwirkung beruhenden Mischgutbewegung überlagert
und damitverstärkt, wodurch mit den Aus führungs formen nach der Erfindung die Mischung
intensiviert wird. Die Pumpwirkung trägt aber noch weitergehend zu dem
Aufschluß
bei, denn aufgrund der starken Sogwirkung verschieben sich die Teilchen des Mischgutes
gegeneinander, wodurch der autogene Mahleffekt verstärkt wird.
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Der Gegenstand der Erfindung ist dadurch vorteilhaft weitergebildet,
daß die Stäbe in dem scheibenförmigen Rotationskörper entlang einem zur Drehachse
konzentrischen Kreisbogen angeordnet und einseitig in dem Rotationskörper gehaltert
sind. Das erste Merkmal der vorteilhaften Ausgestaltung ergibt einen unwuchtfreien
Lauf, der bei hochtourig drehenden Mischwerkzeugsystemen zwecks Schonung der Werkzeugsystemlagerungen
erwünscht ist. Das zweite Merkmal läßt einseitig des Rotationskörpers eine optimale
Pumpwirkung wirksam werden.
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Eine andere vorteilhafte Ausführungsform der Vorrichtung nach der
Erfindung kennzeichnet sich dadurch, daß innerhalb des Mischgutbehälters mindestens
ein um eine zur Achse des Mischgutbehälters exzentrische Achse gleich oder entgegen
dem Drehsinn des Mischgutbehälters angetriebenes, Mischschaufeln tragendes und eine
Entleerungsöffnung in dem Tellerboden Ubergreifendes Werkzeugsystem vorgesehen ist.
Diese Ausführungsform eignet sich besonders, wenn zusätzlich zu der bereits beschriebenen
Mischgutbewegung eine zusätzliche weitläufige Mischgutverschiebung innerhalb des
Mischgutbehälters erwünscht ist, die noch zusätzlich der ständigen Beaufschlagung
des energieeintragenden Werkzeugen dienlich ist. Im übrigen dienen die Schaufeln
des Werkzeugsystems nicht nur der weiträumigen Verteilung des Nischgutes und der
ständigen Beaufschlagungt sondern si leisten auch einen entscheidenden Beitrag zur
raschen
Entleerung der Vorrichtung nach der Erfindung; ein Gesichtspunkt,
der ebenso wichtig ist wie eine kurzzeitige, wirksame Mischung, denn durch zu lange
Entierungszeiten kann die Ersparnis an Mischdauer aufgehoben werden.
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Die Mischmaschine nach der Erfindung ist in weiterer Ausbildung dadurch
gekennzeichnet, daß die Achse des Mischgutbehälters geneigt zu einer horizontalen
Ebene angeordnet, der Mischgutbehälter mit einer den Bestandteilen des Mischgutes
eine größere Zentrifugalkraft als ihr Eigengewicht erteilenden Drehzahl antreibbar
und im Scheitepunkt des Mischgutbehälters eine das Mischgut der Zentrifugalkraft
entziehende, das Mischgut in Richtung der Mitte des Mischgutbehälters leitende Einrichtung.vorgesehen
und die exzentrische Anordnung der Achse des Mischwerkzeugsystems derart getroffen
list, daß es in den entlang einer Sehne den Mischgutbehälter durchströmenden Mischgutstrahl
einbringbar ist. Diese Ausfühungsform eines Mischers unterscheidet sich von dem
vorstehend erwähnten dadurch, daß' die Mischung in erster Linie durch die Zentrifugalkraft
herbeigeführt wird. Das Xischwerkzeugsystem kann nun, da sich der Mischgutstrahl
entlang einer Sehne bewegt, entweder vom Mittelpunkt des Mischgutbehälters aus gesehen,
vor dem Mischgut strahl oder dahinter angeordnet sein. Je nach Stellung des Mischwerkzeugsystems
relativ zu der Bewegungsbahn wird das Nischwerkzeugsystem entweder gleichsinnig
mit dem Mischgutbehälter oder entgegengesetzt drehend angetrieben. Diese Ausfilhrungsform
hat den Vorteil, daß sie einen relativ geringen gerätetechnischen Aufwand erfordert;
die Mischung und der Aufschluß
sind aber gleichermaßen nachhaltig,
denn auch hier treffen rotatorische und translatorische Energien für einen wirksamen
Aufschluß bei gleichzeitiger optimaler Vermischung und autogener Vermahlung zusammen.
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In weiterer Ausgestaltung ist in einer Projektion auf eine zu a der
Achse des Mischgutbehälters prallele Ebene zwischen der Achse des Mischgutbehälters
und der Achse des Mischwerkzeugsystems ein Winkel eingeschlossen. Dies ist besonders
zweckmäßig, damit ein möglichst großer Teil des von den leitenden Einrichtungen
erfaßten Materialstromes in den Einzugsbereich der Werkzeugsysteme nach der Erfindung
gelangt. Durch die hohe Umlaufgeschwindigkeit des Materials in dem Mischer wird
ein Werkzeugsystem nach der Erfindung besonders stark beaufschlagt, so daß kurzzeitig
große Energiemengen in das Material einleitbar werden.
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Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist in den Zeichnungen
dargestellt und wird anhand dieser näher erläutert. Es stellen dar Fig. 1 eine Teilseitenansicht
eines Mischers nach der Erfindung; Fig. 2 eine gewandelte Ausführungsform des Mischwerkzeugsystems
nach Fig. 1; Fig. 3 eine Draufsicht auf die Ausführungsform nach Fig. 1
Fig.
4 einen Mischer, der unter Ausnutzung der Zentrifugal als Allstoffmagnet arbeitet;
Fig. 5 eine geänderte Ausführungsform des Mischwerkzeuges nach Fig. 1.
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Fig.1 zeigt nur schematisch einen Mischer nach der Erfindung, denn
Tellermischer der in Fig. 1 dargestellten Art sind dem Fachmann hinreichend bekannt,
so daß auf die Darstellung konstruktiver Einzelheiten, wie den Antrieb, der Steuerung,
der mittigen Entleerungsöffnung, Lagerung des Tellers, Gestell etc.
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verzichtet werden kann. Der rotierende Miechgutbehälter 1 besteht
aus einer Bodenwandung 2 mit mittiger Entleerungsöffnung 4 und einer zylindrischen
Umfangswandung 3. Das in dem Mischgutbehälter 1 aufgenommene Mischwerkzeugsystem
5 ist an einer Drehachse 6 befestigt. Ein Bestandteil des Mischwerkzeugsystemes
5 ist ein scheibenförmiger Rotationskörper 7, der an dem freien Ende der Drehachse
6 angeordnet ist. An dem äußeren Umfang des Rotationskörpers 7 sind Stäbe 8 angeordnet.
Die efestigung der Stäbe 8 an dem Rotationskörper 7 kann auf vielerlei Art erfolgen,
beispielsweise durch Verschrauben, Verkeilen, Schweißen etc., so daß von einer Darstellung
der Befestigungs art Abstand genommen wird. Die Füllhöhe des Mischgutes innerhalb
des Mischgutbehälters ist schematisch angedeutet, und eingetragene Pfeile versinnbildlichen
die Saug- und Pumpwirkung des Mischwerkzeugsystems nach der Erfindung. Fig. 1 zeigt
unterhalb der Scheibe kurze Fortsätze 9 der Stäbe 8, die dazu dienen den Raum unterhalb
des Rotationskörpers 7 freizuhalten,
damit keine Reibung zwischen
dem Behandlungsgut und der Unterseite des Rotationskörpers 7 eintritt. Dies ist
für die Erfindung insoweit von Bedeutung, als dassdadurch die Standzeit des Werkzeugsystems
gesteigert ist. Ein Antrieb 10 setzt das Mischwerkzeugsystem 5 in Drehung. Vorzugsweise
können, wie Fig. 5 zeigt, die Stäbe 8 auch leicht in Richtung der Drehachse 5 geneigt
sein. Dies beeinträchtigt die Arbeitsweise des Mischwerkzeugsystems nicht, erhöht
aber die Standzeit der Stäbe 8 erheblich, da der von der Drehachse aus an den Stäben
8 nach außen verlaufende Verschleiß an den Stäben 8 über einen längeren Zeitraum
keinen abbräglichen Einfluß auf die angestrebte Mischgutbewegung ausüben kann. Man
wird diese Ausführungsform bevorzugen, wenn stark verschleißendes Mischgut zu behandeln
ist.
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Fig. 2 zeigt eine gewandelte Ausführungsform des Mischwerkzeugsystems
nach Fig. 1, die, wie bereits erwähnt, insbesondere für in trockenem und nassem
Zustand fließfähige Stoffe die geeignet ist. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind
zum Verständnis notwendigen gleichen Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Die gewandelte Ausführungsform nach Fig. 2 ist ebenfalls an dem freien Ende der
Drehachse 6 befestigt und sie besteht aus einem ringfdrmigen Rotationskörper 11
und einem scheibenförmigen Rotationskörper 12. In die Rotationskörper 11 und 12
sind Stäbe eingelassent die die Rotationskörper in einem gewissen gevunschten Abstand
zueinander halten. Die Stäbe 8 sind wiederum auf einem zur Drehachse 6 konzentrischen
Kreisbogen in den Rotationskörpern 11 und 12 angeordnet. Die Drehachse 6 wird von
einer Hülse 13 ussebons die über Schrauben
mit der Drehachse 6
verspannt ist. Mit der Hülse 13 ist ein konzentrischer Ansatz 14 verbunden, der
wiederum an dem scheibenförmigen Rotationskörper befestigt ist. Durch Abziehen der
Hülse 13 von der Drehachse 6 ist das Mischwerkzeugsystem auswechselbar. Dadurch
ist eine Verkürzung der Wartungszeit erreichbar. Die durch die gewandelte Ausführungsforin
erreichbare Strömung des Mischgutes ist wiederum durch Pfeile angedeutet.
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Durch den freien Ringraum zwischen Drehachse 6 und innerem Umfang
des Rotationskdrpers 11 wird das Mischgut eingesogen und die Oberseite des scheibenförmigen
Rotationskorpers erteilt dem Mischgut eine radial gerichtete Beschlennigung, so
daß es, wie bereits beschrieben, auf die Stäbe 8 auftrifft.
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Fig. 3 zeigt einen Mischer, der ein Mischschaufeln tragendes Werkzeugsystem
15 aufweist und wahlweise ein nach den Fig. 1 oder 2 ausgebildeten Mischwerkzeugsystem
5 besitzt. Das Mischschaufeln tragende Mischwerkzeugsystem 15 besteht ii wesentlichen
aus einem Mischstern 16 mit vier Arsen 17, die an ihren freien Enden senkrecht zur
Bodenwandung 2 verlaufende Stangen 18 tragen, an deren der Bodenwandung 2 zugewandten
Enden Mischschaufeln 19 vorgesehen sind. Die zentrale Entleerungsöffnung 4 ist in
Fig. 3 strichpunktiert angedeutet, und es ist ersichtlichts daß die Nischschaufeln
19 diese Öffnung überfahren, was zu einer raschen Entleerung der Vorrichtung nach
der Erfindung beiträgt. Vorzugsweise sind die Niichscha'ufeln 19 so den Stangen
18 bzw. letztere wiederum an den Armen 17 bewegbar angelenkte so daß die Virkrichtung
der Schaufeln veränderbar ist. Beispiels-' weise können zwei Schaufeln so eingestellt
sein, daß sie eine
optimale Entleerungswirkimg herbeiführen9 während
die beiden verbleibenden Schaufeln so einstellbar sind, daß sie eine radial fördernde
Wirkung ausüben. Weiterhin besteht die Möglichkeit, die Schaufeln 19 aufeinanderfolgend
in verschiedenen Höhenstellungen vorzusehen.
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Fig. 4 zeigt eine weitere Ausführungsform des Mischers nach der Erfindung.
Der Mischer besteht aus einem Mischgutbehälter 1, der um eine Achse rotiert, die
mit einer horizontalen Ebene einen Winkel einschließt. Ein besonderes Merkmal dieser
Vorrichtung ist es, daß der Mischgutbehälter 1 mit einer Drehzahl antreibbar ist,
die so groß ist, daß die auf die Mischgutpartikel einwirkende Zentrifugalkraft größer
ist als deren Eigengewicht. Praktisch wird bei dieser Vorrichtung die Zentrifugalkraft
als Allstoffmagnet ausgenutzt, die das Mischgut gegen die Umfangswandung 3 gepreßt
hält, bis das Mischgut auf eine Ablenkeinrichtung 20 auftrifft, die es der Wirkung
der Zentrifugalkraft entzieht und es strahiförmig entlang einer Sehne durch den
Mischgutbehälter 1 treibt, bis es auf der gegenüberliegenden Seite wieder auf die
zylindrische Umfangswandung auftrifft. Dadurch wird eine intensive Mischung erreicht.
Der Antrieb dieser Einrichtung kann über bekannte Mittel erfolgen, so daß auf eine
Erläuterung verzichtet wird. Wie die Fig. 4 zeigt, ist ein Mischwerkzeugsystem 5
vorgesehen, das bereits in Verbindung mit Fig. 2 beschrieben wurde. Das gezeigte
Mischwerkzeugsystem 5 kann auch durch die Ausfünrrngsform nach Fig. 1 ersetzt sein.
Die Welle 6 des Xischwerkzeugsystemes 5 ragt durch die offene Seite des Mischgutbehälters
1 in die Vorrichtung
hinein und wird über einen Antrieb 10 angetrieben.
Wie bereits erwähnt, hängt die Drehrichtung des Mischwerkzeugsyn stems 5 von der
Stellung des Mischwerkzeuges 5 zu der sehenartigen Bewegungsbahn des Mischgutes
ab. In der Regel dreht das Mischwerkzeugsystem 5 immer sot daß die Stäbe 8 sich
entgegengesetzt zur Bewegungsrichtung des Mischgutstrahles bewegen. Dadurch wird
eine sehr intensive Energieeintragung sichergestellt. Des weiteren kann die Drehachse
6 des Werkzeugsystems 5 zur Drehachse des Mischgutbehälters geneigt verlaufen. Auch
dieser Mischer kann zusätzlich ein in Verbindung mit Fig. 3 beschriebenes Mischwerkzeugsystem
15 aufweisen was bei großen Maschinentypen angezeigt ist.