DE202009006909U1

DE202009006909U1 - Konus-Mischer und Trockner

Info

Publication number: DE202009006909U1
Application number: DE202009006909U
Authority: DE
Original assignee: Mpe Group Bolz Summix GmbH; Mpe Group Bolz-Summix GmbH
Current assignee: Mpe Group Bolz Summix GmbH; Mpe Group Bolz-Summix GmbH
Priority date: 2009-05-13
Filing date: 2009-05-13
Publication date: 2010-09-30
Anticipated expiration: 2019-05-14
Also published as: CH701024A2; CH701024B1

Abstract

Konus-Mischer und -Trockner, beinhaltend einen konischen Mischbehälter (18) mit konischem Innenmantel, welcher einen konischen Misch- und Trockenraum (8) zur Aufnahme von Misch- und Trockengut definiert, wobei in den Misch- und Trockenraum (8) mindestens zwei von einem Motor (50, 51, 52, 53, 53a) drehend antreibbare Antriebswellen (16, 63, 59, 19) ragen, an welche je ein Mischwerkzeug (12, 12a–e) lösbar und unabhängig voneinander einzeln ankoppelbar und drehend antreibbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei der Antriebswellen (16, 63, 59, 19) durch je einen eigenen Antriebsmotor (50, 51, 52) oder durch einen gemeinsamen Antriebsmotor (53, 53a), mit einem in der Drehzahl veränderbaren Schaltgetriebe für jede Antriebswelle (16, 63, 59, 19), antreibbar sind.

Description

Die Erfindung betrifft einen Konus-Mischer und -Trocknernach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 oder 2.
Derartige Konus-Mischer und -Trockner sind bereits zahlreich aus dem Stand der Technik bekannt, beispielsweise aus der auf den gleichen Anmelder zurückgehenden DE 3023826 A1 , mit einem sich nach unten konisch verjüngenden lotrecht stehenden Behälter, mit einer parallel zur Behälterwand auf einem Schwenkarm angeordneten Mischschnecke, wobei der Schwenkarm über einen ersten Antrieb um die Behälterachse antreibbar ist und die Mischschnecke über einen zweiten Antrieb um ihre eigene Achse antreibbar ist, und wobei die Antriebswelle des zweiten Antriebs für den Antrieb der Mischschnecke durch die hohl ausgebildete Antriebswelle des ersten Antriebs für den Schwenkarm sowie durch den hohl ausgebildeten Schwenkarm selbst hindurch verläuft. Nachteil ist aber, dass die Mischschnecke nicht leicht auswechselbar ist und auch kein weiteres Mischwerkzeug an anderer Stelle (z. B. zentral mittig) oder in anderer Art (z. B. als konusförmige Mischschnecke) angekoppelt werden kann, weder zeitlich nacheinander folgend, noch gleichzeitig.
Die DE-PS 449680 offenbart einen Arbeitsarm an Teigrühr- und Schlagmaschinen mit um eine mittlere drehend antreibbare Antriebswelle kreisenden und gleichzeitig um ihre eigene Achse drehenden Antriebswellen, wobei eine Antriebswelle parallel und eine andere Antriebswelle im Winkel zur mittleren Antriebswelle auf einem gemeinsamen Schwenkarm angeordnet sind. An allen Antriebswellen können Arbeitswerkzeuge auswechselbar angebracht werden. Alle Antriebswellen werden hierbei von einem einzigen Antriebsmotor angetrieben, wobei die mittlere Antriebswelle von diesem direkt und die beiden Satelliten-Antriebswellen über Zahnräder angetrieben werden. Nachteil ist, dass die drei Antriebswellen nicht unabhängig voneinander betreibbar sind, so dass ihre Umdrehungszahlen immer in Relation zueinander stehen und damit nicht unabhängig voneinander variiert werden können.
Forschung und Entwicklung verfügen während der Produktentwicklung meist nur über wenige Gramm einer neuen Substanz. Selbst die auf dem Markt verfügbaren Kilolaboranlagen sind für diese geringen Mengen zu groß, so dass keine zuverlässigen Versuche oder Simulationen durchgeführt werden können.
Um jedoch repräsentative Ergebnisse, zum Beispiel für Trocknungsprozesse, zu gewährleisten, sind Laborgeräte notwendig die in ihrem Nutzvolumen den geringen Mengen angepasst, also klein sind und die für die zu simulierenden Prozesse möglichst flexibel eingesetzt werden können.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen kostengünstigen Konus-Mischer und -Trockner nach dem eingangs genannten Stand der Technik derart weiterzubilden, dass dieser möglichst klein ist, jedoch immer noch vergleichbare Ergebnisse im Hinblick auf das Mischen und ggfs. das Trocknen der Substanzen bringen, die eine Konstruktion wesentlich größerer Konus-Mischer und -Trockner einfach und sehr präzise durch vergrößerndes Hochskalieren (sogenanntes „scale-up”) ermöglichen.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des unabhängigen Schutzanspruchs 1 ausgehend von der DE-PS 449680 oder des unabhängigen Schutzanspruchs 2 ausgehend von der DE 3023826 A1 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Wesentlich dabei ist, dass mindestens zwei Antriebswellen in den konischen Misch- und Trockenraum ragen, an denen Mischwerkzeuge unabhängig voneinander lösbar ankoppelbar und antreibbar sind, und dass mindestens zwei der Antriebswellen durch je einen eigenen Antriebsmotor oder durch einen gemeinsamen Antriebsmotor, mit einem in der Drehzahl veränderbaren Schaltgetriebe für jede Antriebswelle, antreibbar sind, wobei insbesondere eine erste Antriebswelle parallel beabstandet zur oder genau auf der Symmetrieachse des konischen Innenmantels des Misch- und Trockners liegt und eine zweite und optional dritte Antriebswelle parallel beabstandet zur Mantelfläche des Innenmantels des Misch- und Trockners liegt/liegen.
Vorteil hierbei ist, dass nun mittels der mindestens zwei unterschiedlichen Werkzeuge, die jeweils bei stufenweise oder stufenlos variierenden Drehzahlen über die Antriebswellen angetrieben werden, nahezu beliebige Mischverfahren in ein und dem selben Misch- und Trockner durchgeführt und miteinander verglichen werden können.
Grundsätzlich können dabei die mehreren Werkzeuge insbesondere zeitlich nacheinander folgend einzeln und unabhängig voneinander oder aber auch gleichzeitig zum Einsatz kommen.
Bevorzugt wird, wenn lediglich zwei oder auch drei unterschiedliche Antriebswellen in den konischen Misch- und Trockenraum ragen, wobei eine erste zentrale, mittige Antriebswelle vorhanden ist und eine zweite und ggfs. eine dritte, mantelseitige Antriebswelle, welche zusätzlich entlang des Innenmantels des Misch- und Trockenbehälters mittels Schwenkarmantrieb rotierbar ausgebildet ist/sind.
Vorteilhaft ist, wenn die mantelseitigen Antriebswelle und das daran aufgenommene Mantelmischwerkzeug mit der zentralen mittigen Antriebswelle und dem daran aufgenommenen Zentralmischwerkzeug über einen einzigen Antriebsmotor angetrieben werden, so dass aus diesem eine einzige Zentralabtriebswelle ragt, deren Drehmoment einerseits auf eine einzige Zentralantriebswelle und andererseits über Kegelräder auf eine einzige schräg stehende Mantelantriebswelle umgeleitet wird. Zentralabtriebswelle des Antriebsmotors und Zentralantriebswelle für das Zentralmischwerkzeug können dabei einstückig ausgeführt sein und ein einziges Bauteil bilden oder aber zwei Bauteile bilden und axial fluchtend bzw. parallel zueinander beabstandet miteinander gekoppelt sein.
Weiterhin ist in einer vorteilhaften Ausführungsform vorgesehen, dass der Schwenkarmantrieb für das Entlangdrehen des mantelseitigen Werkzeuges am Innenmantel des konischen Misch- und Trockenbehälters einen eigenen Motorantrieb aufweist, so dass damit ein kostenintensives Zwischengetriebe eingespart werden kann. An diesem Schwenkarm kann ein weiteres z. B. zentrales Werkzeug angekoppelt und von dem Schwenkarmantrieb angetrieben sein. Es kann aber in einer alternativen Ausführungsform lediglich ein einziger Antriebsmotor für alle Antriebswellen verwendet werden, wobei zwischen den einzelnen Antriebswellen dann unter- oder übersetzende oder auch nur den Wellenwinkel ändernde (z. B. Kegelräder) Zwischengetriebe vorhanden sind, welche aber stufenlos oder abgestuft in ihrer Drehzahl verstellbar sind.
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Antriebswelle für den Schwenkarmantrieb für das Entlangdrehen des mantelseitigen Werkzeuges am Innenmantel des konischen Misch- und Trockenbehälters als Hohlwelle ausgebildet, in deren Innenraum die Antriebswelle für den Werkzeugantrieb des Zentralmischwerkzeugs sich befindet und dort hin durchgeführt ist. Der Schwenkarm selbst ist ebenfalls als Hohlrohr ausgebildet, in dessen Innenraum sich die Antriebswelle für den Werkzeugantrieb des Mantelmischwerkzeugs befindet und dort hindurchgeführt ist.
Die Mischwerkzeuge sind insbesondere Schneckenmischwerkzeuge, welche über deren Schaftlänge gesehen konstante Steigung und Außendurchmesser haben können, oder aber eine sich ändernde Steigung oder aber einen sich ändernden Außendurchmesser. Bevorzugt ist das Mantelmischwerkzeug als Schneckenmischwerkzeug mit konstanter Steigung und konstantem Außendurchmesser ausgebildet und das Zentralmischwerkzeug als Schneckenmischwerkzeug mit konstanter Steigung aber von unten nach oben sich stets vergrößernden Außendurchmesser, so dass dieser immer an der Innenwandung des konischen Misch- und Trockenbehälters anliegt.
In anderen Ausführungen können natürlich mehrere auswechselbare Mischwerkzeuge vorgesehen sein, welche jeweils allein auf die Antriebswellen aufgekoppelt werden oder aber sogar zusammen, so dass entweder ein einzelnes Mischwerkzeug das zu behandelnde Misch- und Trockengut rührt oder aber zwei oder mehrere Mischwerkzeuge gleichzeitig, jeweils angetrieben von einem gemeinsamen oder eigenen Motor und/oder einer gemeinsamen oder eigenen Antriebswelle.
Mit einem flexiblen Füllvolumen von 150 ml bis 1500 ml des konischen Misch- und Trockenbehälters können eine Vielzahl von Prozesszuständen simuliert werden. Diese Füllvolumen können aber in anderen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kleiner oder größer als 150 ml bis 1500 ml sein.
Moderne Laborsoft- und Hardware sorgen dafür, dass alle wichtigen Daten erfasst, ausgewertet und aufgearbeitet werden können und für notwendige Scale-Up Berechnungen zur Verfügung stehen. Alle notwendigen PAT-Instrumente und Messelemente sind bereits vorhanden, so dass der kleine erfindungsgemäße Misch- und Trockner einer großen Produktionsmaschine in nichts nachsteht.
Der erfindungsgemäße Labortrockner und -mischer ist grundsätzlich ausgestattet mit Druckaufnehmer, Temperaturfühler für Produkttemperatur und Heiz-/Kühlmedium, Probenehmer, Bedüsungsflansch sowie Druckdifferenzmessung am Filter.
Auf Wunsch lieferbar sind NIR-Sonde, Feuchtemessung und Minikamera zur Prozessbeobachtung am PC.
Vorteile:

• Kleine Bauform
• Mobil und transportabel
• Aufbau im Laborabzug möglich
• Flexibel in Füllvolumen und Prozess
• Verschiedene einfach zu wechselnde Mischwerkzeuge
• Modular, nach Ihren Bedürfnissen aus- und aufgebaut
• Auch ATEX-konforme Ausführung

So kann eine Vielzahl unterschiedlicher Prozesse simuliert werden wie

• Trocknungsprozesse auch unter Vakuum
• Mischen mit engem Wandabstand
• Homogenisieren
• Befeuchten usw.

Typische Auslegungsdaten sind:
Produktvolumen: 150 ml bis 1,5 Liter
Betriebstemperatur: –20 bis +120°C
Betriebsdruck: –1 bis +0,5 bar Überdruck
Produktberührte Materialien: Edelstahl/Hastelloy, FEP Dichtungen
Beheizbarkeit: Konus, Filter und Deckel
Anbauteile: Filter mit Abreinigung, Bedüsungsflansch, Probenehmer, Schauglas mit Lampe Optional: Vakuumanlage mit Lösungsmittelrückgewinnung, Heiz- und Kühlanlage, ATEX-Ausführung, SPS-Steuerung via PC
Maße und Gewicht: B × T × H: 790 mm × 810 mm × variabel 820–1120 mm, ca. 120 kg.
Im Folgenden wird die Erfindung an Hand von Figuren beispielhaft näher erläutert, welche aber nicht einschränkend aufzufassen sind.
Es zeigt:
1: Längsmittenschnitt durch die Hochachse eines erfindungsgemäßen Konus-Mischer und -Trockners mit einem mantelseitig angekoppelten zylinderförmigen ersten Schneckenmischwerkzeug;
2: Konus-Mischer und -Trockner nach 1 mit einem zentral angekoppelten kegelförmigen zweiten Schneckenmischwerkzeug;
3: Draufsicht auf die 1 oder 2;
4: Vergrößerte Detailansicht auf die Antriebseinheiten der Mischwerkzeuge des erfindungsgemäßen Konus-Mischer und -Trockners nach den 1–3;
5a–5j: Prinzipskizzen von Antriebsvarianten des erfindungsgemäßen Konus-Mischer und -Trockners nach den 1–4.
1 zeigt eine schräg stehende Mischschnecke 12, welche eine Schneckenwelle 64 aufweist, die mit Schneckenwindungen mit konstantem Außendurchmesser versehen ist. Die Mischschnecke 12 rotiert einerseits mittels der mit der Schneckenwelle 64 lösbar gekoppelten Antriebswelle 63 um die eigene Symmetrie-Hochachse und andererseits entlang des Behälter-Innenmantels des Behälters 18 mittels des rotierenden Schwenkarmes 43.
Im Gegensatz hierzu zeigt 2 eine auf dem unteren freien Ende der zentralen Antriebswelle 19 oder der Antriebs-Hohlwelle 16 oder direkt auf dem Schwenkarmgehäuse 59 lösbar angekoppelte Mischschnecke 12a, welche Schneckenwindungen mit sich von unten nach oben stetig zunehmendem Außendurchmesser aufweist, die auf einer Schneckenwelle 64a aufgebracht sind, welche mit der Antriebswelle 19 oder der Antriebs-Hohlwelle 16 oder dem Schwenkarmgehäuse 59 gekoppelt ist. Hier fehlt im Vergleich zu der Ausführung nach 1 die Rotation um den Schwenkarm 43, so dass die Mischschnecke 12a lediglich um die eigene Symmetrie-Hochachse rotiert.
Beide Mischschnecken 12, 12a sind mit ihren jeweiligen Antriebswellen 63, 16, 59, 19 lösbar koppelbar, so dass entweder die schräge Mischschnecke 12 in den Mischraum 8 ragt und zum Einsatz kommt oder eben die zentrale Mischschnecke 12a. In einer anderen Ausführungsform ist es möglich, dass beide Mischschnecken 12, 12a gleichzeitig in den Mischraum 8 ragen und zum Einsatz kommen. In wiederum anderen Ausführungsformen ist es vorgesehen, dass mehr als zwei Mischschnecken 12, 12a in den Mischraum 8 ragen und zum Einsatz kommen. In wiederum anderen Ausführungsformen sind vollkommen anders ausgebildete Formen von Mischschnecken 12, 12a vorgesehen. Wichtig ist nur, dass die Mischschnecken 12, 12a auswechselbar bzw. lösbar mit ihren jeweiligen Antriebswellen 63, 16, 59, 19 koppelbar sind, einzeln zeitlich hintereinander folgend oder aber gleichzeitig. Es sind also mindestens zwei Antriebswellen 63, 16, 59, 19 vorhanden, welche in den Mischraum 8 ragen und an denen jeweils eine beliebig geformte Mischschnecke 12, 12a auswechselbar bzw. lösbar ankoppelbar ist, welche um ihre eigene Symmetrie-Hochachse rotiert werden können, wobei zusätzlich eine der Mischschnecken 12 auf dem Schwenkarm 43 entlang des Innenmantels des Mischbehälters 18 rotiert werden kann.
Der Konus-Schneckenmischer gemäß 1 und 2 besteht aus einem konusförmigen Mischbehälter 18, der an seiner oberen Behälteröffnung durch einen ebenen Behälterdeckel 15 abgeschlossen ist.
Die Verbindung zwischen der Oberseite des Mischbehälters 18 und der Unterseite des Behälterdeckels 15 erfolgt durch eine Flanschverbindung.
Der Konus-Schneckenmischer ist beheizt ausgeführt, dadurch, dass ein Doppelmantel 10 vorgesehen ist, der von einem Heizmedium durchflossen wird. Das Heizmedium, z. B. Heizdampf tritt an einem ersten Stutzen des Doppelmantels 10 ein und tritt an einem zweiten Stutzen wieder aus, wo auch der Kondensat-Ablauf erfolgt.
Der Heizmantel 7 ist am Aussenumfang wärme-isoliert ausgebildet, z. B. durch Ausfüllen der Hohlräume mittels Steinwolle.
Parallel zur Behälter-Innenwandung des Mischraumes 8 ist eine Mischschnecke 12 angeordnet, die in einer bevorzugten Ausführungsform mit einer Umdrehung n2 von 60 Umdrehungen pro Minute von dem Antriebsmotor 51 und dem Getriebe 3 angetrieben wird. Die Schneckenwelle 64 ist drehfest mit einer Antriebswelle 63 verbunden, die am freien, umlaufenden Ende des Schwenkarmes 43 angeordnet ist.
Der Schwenkarm 43 ist in einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit einer Drehzahl n1 von 2 Umdrehungen pro Minute über den Antriebsmotor 50 und das Getriebe 5 angetrieben.
Die Getriebe für den Drehantrieb der Mischschnecke 12 und den Drehantrieb des Schwenkarmes 43 sind in Gehäusen 9, 9a angeordnet, die im wesentlichen im Bereich des gewölbten Innenraumes des Behälterdeckels 15 angeordnet sind.
Die während des Mischvorganges anfallenden Stäube, Dämpfe und Gase werden über einen Absaugstutzen 4 abgesaugt und durch einen Filter 2 geleitet. Die Absaugung erfolgt mit Hilfe eines Pumpenstandes 1, so dass die abgesaugten Stoffe zunächst einen mit Kühlwasser durchströmten Kondensator durchfließen und in einem Kondensatbehälter aufgefangen werden. Der Mischvorgang kann unter Vakuum stattfinden; hierzu ist dann eine Flüssigkeitsringpumpe vorgesehen, welche das im Mischraum 8 hierfür erforderliche Vakuum erzeugt.
Der untere Teil des Mischraumes ist von einem Trennschieber 17 abgeschlossen, der handbetätigt ist und einen Auslauf 13 verschließt oder freigibt.
Die Gehäuse des Getriebes sind mit 9 und 9a bezeichnet.
Aus mischungstechnischen Gründen wird beim Aufbereiten des Mischgutes zunächst der Antrieb für die Mischschnecke 12 eingeschaltet, während der Schwenkarmantrieb nicht eingeschaltet ist. Es wird eine gewisse Zeit lang zunächst das Mischgut entlang der Mischschnecke 12 nach oben gefördert.
Erst nach Ablauf einer gewissen Zeit wird der zweite Antrieb (für den Schwenkarm 43) eingeschaltet und die Mischschnecke 12 läuft dann entlang der Innenwandung des Mischbehälters 18. Dieser Vorgang ist eine Überlastsicherung.
Zur weiteren Erläuterung des Antriebes der Mischschnecke und des Schwenkarmes wird auf die 4 Bezug genommen.
Der Behälterdeckel 15 weist einen Flansch 23 auf, in dem Dichtringe 25 angeordnet sind, die koaxial von der Verbindungshohlwelle 21 durchgriffen werden. Die Verbindungshohlwelle ist hiermit dicht in den Dichtringen 25 gefasst; damit ist es möglich, den Konus-Mischer mit einem unterschiedlichen Druck zur Atmosphäre im Mischraum 8 zu betreiben.
Der Flansch 23 mündet in ein erstes Getriebe 5 ein. Dieses Getriebe ist dem Schwenkarmantrieb zugeordnet, während das zweite Getriebe 3, das der Mischschnecke 12 zugeordnet ist, über dem ersten Getriebe 5 angeordnet ist.
Beide Getriebe 3, 5 werden durch die von oben angeflanschten Antriebsmotore 50, 51 angetrieben. Die Getriebe 3, 5 arbeiten auf die Antriebs-Hohlwelle 16. Aufgrund der hohlen Ausbildung der Antriebshohlwelle 16 ist es möglich, während des Mischvorganges Stoffe in den Mischraum 8 einzuführen.
Die Hohlwelle 16 wird oben durch einen Rotations-Dichtkopf abgeschlossen.
An den Getrieben 3, 5 sind die Antriebsmotoren 51, 50 angeflanscht, wobei der Antriebsmotor 51 den Mischschneckenantrieb und der Antriebsmotor 50 den Antrieb des Schwenkarmes 43 durchführt. Beide Antriebsmotoren 50, 51 arbeiten zur Drehzahl-Feineinstellung über Vorsatz- oder Regelgetriebe auf die zugeordneten Getriebe 3, 5.
In einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung können diese Vorsatz- oder Regelgetriebe auch entfallen.
Das Getriebe 3 für den Antrieb der Mischschnecke 12 und das Getriebe 5 für den Antrieb des Schwenkarmes 43 sind übereinander in der Symmetrie-Achse des Behälterdeckels 15 angeordnet. Gemäß 5 sind noch weitere Durchbrechungen im Behälterdeckel 15 vorgesehen, nämlich ein Flanschstutzen 54 zum Füllen oder Beschicken des Mischers, ferner ein Schauglas 55 zum Beobachten des Mischer-Inhaltes, dann ein weiterer Füllstutzen 56, die radial im Deckel 15 des Mischbehälters 18 angeordnet sind. Mit den Auflage-Konsolen 57 wird der gesamte Konus-Schneckenmischer auf einem ortsfest angeordneten Lagerbock aufgehängt, oder an den Füßen aufgestellt.
Der Schwenkarmantrieb gelangt mit der Antriebs-Hohlwelle 16 druckdicht in den Mischraum 8 des Behälters über die Dichtringe 25.
Der Schwenkarm-Antrieb besteht im wesentlichen aus einem zylindrischen Schwenkarm-Gehäuse 59, in das die Verbindungshohlwelle 21 einmündet. In dieses Schwenkarmgehäuse 59 schneidet das zylindrische Gehäuse 9 ein, in dem der Abtrieb des Kegelradgetriebes angeordnet ist. Aus dem zylindrischen Gehäuse 9 tritt die Antriebswelle 58 aus, die in Kugellagern gelagert ist, und tritt in ein weiteres, gegenüberliegendes, zylindrisches Gehäuse 9a ein. Wesentlich ist, dass sich hinsichtlich des Getriebeaufbaus und der äußeren Abmessungen die Gehäuse 9, 9a genau entsprechen, wodurch eine wesentliche Konstruktions-Vereinfachung erreicht wird.
Wesentlich ist ferner, dass die Gehäuse 59, 9 bzw. 9a, 62 symmetrisch ausgebildet sind, und einen Neigungswinkel von 17° zur Horizontalen aufweisen.
Aus dem Gehäuse 62 führt dann eine Antriebswelle 63 heraus, die im Kugellager 90 im Gehäuse 62 gelagert ist, und die drehfest mit der Schneckenwelle 64 der Mischschnecke 12 verbunden ist.
Die Antriebswelle 63 ist mit Hilfe von Dichtringen 98, 99 aus dem Gehäuse 62 druckdicht herausgeführt.
Seitlich ist am Schwenkarmantrieb ein Schaber angeordnet, der an der Innenseite des konischen Mischbehälters 18 sich mit dem Schwenkarm-Antrieb zusammen entlangbewegt, und die sich dort absetzenden Mischprodukte entfernt und wieder nach unten in den Bereich der Mischschnecke 12 bringt.
Der Getriebeaufbau gemäß 4 ist nun folgender: Das obere Getriebe 3 arbeitet auf die Antriebs-Hohlwelle 16, die koaxial durch das zweite, darunter angeordnete Getriebe 5 hindurchgreift und im unteren Schwenkarmteil im Bereich des Schwenkarmgehäuses 59 drehfest mit dem Kegelrad 37 verbunden ist. Dieses Kegelrad 37 treibt das um einen Achswinkel von 80,5° versetzte Kegelrad 33 an, das drehfest mit einer Antriebswelle 58 verbunden ist, die jeweils in den Gehäusen 9, 9a mit Wälzkugellagern drehbar gelagert ist. Die andere Seite der Antriebswelle 58 ist drehfest mit einem weiteren Kegelrad 33a verbunden, das wiederum im Winkel versetzt ist, und zwar im Winkel von 80,5° nach unten geneigt ist. Dieses Kegelrad 33a kämmt mit einem im Gehäuse 9a drehbar angeordneten und drehfest mit der Schneckenwelle 64 über eine Passfeder 88 verbundenen Kegelrad 33b. Das Kegelrad 33b sitzt auf einer Antriebswelle 63, die über eine Flanschverbindung mit der Schneckenwelle 64 verbunden ist.
Die Verbindungsflansche tragen die Bezeichnungen 101, 102 und 103 in 1 und 101a, 102a und 103a in 2.
Nachfolgend wird der Antrieb des Schwenkarmes 43 erläutert: Hierzu ist das Getriebe 5 mit dem Antriebsmotor 50 vorgesehen, welches eine Sonder-Hohlwellen-Ausführung hat, die um ca. 160 mm verlängert ist. Auf diese Hohlwelle wird eine Verbindungs-Hohlwelle 21 mit angeschweisstem Flansch 29 zur Verbindung mit den Schwenkarm-Gehäuseteilen 31, 32 angeflanscht.
Die Antriebs-Hohlwelle 16 ist über eine Passfeder 22 mit der Verbindungs-Hohlwelle 21 drehfest, aber axial verschiebbar verbunden. Die Abdichtung am Behälterdeckel 15 erfolgt über einen Dichtflansch 24 mit darin eingelassenen Dichtringen 25.
Der Anschlussflansch 29 mit der Verbindungs-Hohlwelle 21 wird fest an den Gehäuseteilen 31 und 32 des Gehäuses 59 verschraubt, wodurch der Drehantrieb des Schwenkarmes 43 bewerkstelligt ist. Die Antriebs-Hohlwelle 16 ist also über die Verbindungs-Hohlwelle 21 drehfest am Gehäuse 59 über die Gehäuseteile 31, 32 des Schwenkarm-Antriebes verbunden.
Dadurch, dass die gesamte Getriebe-Anordnung um den Winkel 14 von ca. 10° nach unten geneigt ist, wird der maximale Durchmesser des Mischbehälters wesentlich verringert. Insbesondere bei großen Behältern spielt diese Verringerung eine wesentliche Rolle. In 1 und 2 ist dieser Winkel 14 nicht dargestellt und kann daher auf Null sein.
Der untere Bereich des Mischers schließt mit einem Flansch 65 ab, an dem ein Trennschieber 17 angeordnet ist.
Die 5a–5j zeigen nun Prinzipskizzen von Antriebsvarianten des erfindungsgemäßen Konus-Mischer und -Trockners nach den 1–4, wobei für die gleichen oder ähnlichen Bauteile die gleichen Bezugszeichen gelten.
5a zeigt einen Konus-Mischer und -Trockner mit einem konusförmigen Mischbehälter 18, in welchen der als Hohlwelle ausgebildeten Schwenkarm 43 ragt, der durch den Antriebsmotor 50 angetrieben ist, wobei durch die Hohlwelle des Schwenkarms 43 die Zentralwelle 16 zur Mantelwelle 63 hindurchgeführt ist, die beide über den Motor 51 angetrieben werden, an welche das Schneckenmischwerkzeug 12 mit seiner Welle 64 lösbar angekoppelt ist. Der Zentralteil der Hohlwelle des Schwenkarms 43 dient als Antriebswelle 59, an welcher ein abgewinkeltes sonnen- oder sternförmiges Mischwerkzeug 12b mittels Welle 64b lösbar angeflanscht ist, das sich entlang der Innenwandung des Mischbehälters 18 mit der gleichen Geschwindigkeit wie auch der Schwenkarm 43 dreht. Der Motor 52 für die innerste Zentralwelle 19 ist zwar vorhanden, jedoch nicht aktiv. Durch die hohl ausgebildete Antriebswelle 16 kann ein zu mischendes Fluid oder andere zu mischende Stoffe in den Mischbehälter 18 eingebracht werden.
5b zeigt den gleichen Konus-Mischer und -Trockner wie 5a, jedoch ist anstatt der Ankoppelung des sonnen- oder sternförmigen Mischwerkzeugs 12b auf der Antriebswelle 59 des Schwenkarms 43, ein Rührwerkzeug 12c mit seiner Welle 64c an der innersten Zentralwelle 19 lösbar angekoppelt und wird über den dritten Motor 52 angetrieben. Der zweite Motor 51 dreht wie auch schon in 5a das Mischschneckenwerkzeug 12 an, der erste Motor 50 den Schwenkarm 43.
5c zeigt den gleichen Konus-Mischer und -Trockner wie 5a, jedoch ist anstatt der Ankoppelung des sonnen- oder sternförmigen Mischwerkzeugs 12b auf der Antriebswelle 59 des Schwenkarms 43, das Konusmischwerkzeug 12a der 2 lösbar angekoppelt, wobei kein weiteres Werkzeug auf dem Schwenkarm 43 angekoppelt ist. Die 5c entspricht daher der Situation nach 2. Der dritte Motor 52 ist vorhanden, aber nicht aktiv.
5d zeigt den gleichen Konus-Mischer und -Trockner wie 5c, jedoch ist auf dem Schwenkarm 43 der Rührer 12c mit seiner Welle 64c auf der Antriebswelle 63 lösbar angekoppelt, die über die Antriebswellen 16 + 63 durch den Motor 52 angetrieben sind. Der dritte Motor 52 ist vorhanden, aber nicht aktiv, könnte aber auch in einer anderen Ausführung das Konusmischwerkzeug 12a antreiben, anstatt durch die Antriebswelle 59 des Schwenkarms 43.
5e zeigt den gleichen Konus-Mischer und -Trockner wie 5a, jedoch ist nur ein einziger gemeinsamer Motor 53 mit drehzahlvariablem Schaltgetriebe für den Schwenkarm 43 und somit den Antrieb des Werkzeugs 12b und für die Mischschnecke 12 vorgesehen. Der Zentralmotor 52 ist vorhanden, aber nicht aktiv. Durch die hohl ausgebildete Antriebswelle 16 kann wieder ein zu mischendes Fluid oder andere zu mischende Stoffe in den Mischbehälter 18 eingebracht werden.
5f zeigt den gleichen Konus-Mischer und -Trockner wie 5b, jedoch ist nur ein einziger gemeinsamer Motor 53a mit drehzahlvariablem Schaltgetriebe für den Schwenkarm 43 und alle Antriebswellen 16, 19, 59, 63 und damit alle Werkzeuge 12, 12c und den Schwenkarm 43 vorgesehen.
5g zeigt den gleichen Konus-Mischer und -Trockner wie 5c, wobei aber das Konusmischwerkzeug 12a durch die Antriebswelle 16 und deren Motor 51 angetrieben wird und nicht durch die Antriebswelle 59 und deren Motor 50. Zudem wird durch die Hohlwelle der zentralen Antriebswelle 16 wird eine Heizflüssigkeit für das angekoppelte Konusmischwerkzeug 12a, hermetisch vom Innenraum des Mischbehälters 18 getrennt, ein- und wieder ausgeführt.
5h zeigt den gleichen Konus-Mischer und -Trockner wie 5d, jedoch ist nur ein einziger gemeinsamer Motor 53a mit drehzahlvariablem Schaltgetriebe für den Schwenkarm 43 und alle Antriebswellen 16, 19, 59, 63 und damit alle Werkzeuge 12, 12c vorgesehen.
5i zeigt den gleichen Konus-Mischer und -Trockner wie 5e, jedoch ist dort das sonnen- oder sternförmige Mischwerkzeug 12d nicht abgewinkelt, sondern ragt zentral lotrecht nach unten in den Mischbehälter 18 ein Stück hinein und wird über die Antriebswelle 59 angetrieben, die durch den Motor 53 betrieben wird. Wesentlich ist aber, dass ein zweiter Schwenkarm 43a vorhanden ist, der um 180° zum ersten Schwenkarm 43 an der Antriebswelle 59 festgelegt ist und durch diese entlang der Innenwand des Mischbehälters 18 rotiert. Beide Schwenkarme 43 und 43a sind identisch ausgeführt, so dass an dem zweiten Schwenkarm 43a über seine Antriebswelle 63a ein Rührwerkzeug 12c lösbar angekoppelt drehend antreibbar ist. Sowohl der Antrieb beider Schwenkarme 43, 43a, als auch die der daran lösbar gekoppelten Mischwerkzeuge 12, 12c werden durch den gemeinsamen Motor 53 über die Antriebswellen 16 + 63 oder 16 + 63a mit drehzahlvariierbarem Schaltgetriebe angetrieben. Alle Mischwerkzeuge werden daher durch einen einzigen Motor 53 angetrieben, der aber unterschiedliche Drehzahlen auf die verschiedenen Mischwerkzeuge durch ein variables Getriebe einleiten kann. Durch die hohl ausgebildete Antriebswelle 16 kann wieder ein zu mischendes Fluid oder andere zu mischende Stoffe in den Mischbehälter 18 eingebracht werden.
5i zeigt den gleichen Konus-Mischer und -Trockner wie 5j, wobei jedoch der Antrieb der Schwenkarme 43, 43a durch den Motor 50 und die Antriebswelle 59 gemeinsam erfolgt, der Antrieb der daran befindlichen Mischwerkzeuge 12 jedoch wird durch den weiteren Motor 51 durch die Antriebswelle 16 + 63 bzw. 16 + 63a bewerkstelligt, so dass kein gemeinsamer Motor 53 für die Schwenkarme 43, 43a und deren Mischwerkzeuge 12 vorgesehen ist. Der obere Motor 52 ist über die Antriebswelle 19 für das Drehen des Rührers 12c zuständig, der zentral lotrecht nach unten in den Mischbehälter 18 ragt. Am zweiten Schwenkarm 43a ist anstatt eines Rührers 12c eine zweite, verkürzte Mischschnecke 12e lösbar angekoppelt.

1: Pumpenstand
2: Filter
3: oberes Getriebe
4: unteres Getriebe
5: Getriebe
7: Heizmantel
8: Mischraum
9, 9a: Gehäuse
10: Doppelmantel
12: Mischwerkzeug; 12a; 12b; 12c; 12d; 12e
13: Auslauf
14: Neigungswinkel
15: Behälterdeckel
16: Antriebs-Hohlwelle
17: Trennschieber
18: konusförmiger Mischbehälter
19: Antriebswelle für 12a–c
21: Verbindungs-Hohlwelle
22: Passfeder
23: Flansch
24: Dichtflansch
25: Dichtringe
29: Anschlussflansch
31: Schwenkarm-Gehäuseteil
32: Schwenkarm-Gehäuseteil
33: Kegelrad, 33a, 33b
37: Kegelrad
43: Schwenkarm
50: Antriebsmotor
51: Antriebsmotor
52: Antriebsmotor
53: Antriebsmotor mit drehzahlveränderbarem Getriebe; 53a
54: Flanschstutzen
55: Schauglas
56: Füllstutzen
57: Auflage-Konsolen
58: Antriebswelle
59: Schwenkarmgehäuse
62: Gehäuse
63: Antriebswelle
64: Schneckenwelle
65: Flansch
88: Passfeder
90: Kugellager
98: Dichtring
99: Dichtring
101: Verbindungsflansch; 101a
102: Verbindungsflansch; 102a
103: Verbindungsflansch; 103a

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 3023826 A1 [0002, 0007]
- DE 449680 [0003, 0007]

Claims

Konus-Mischer und -Trockner, beinhaltend einen konischen Mischbehälter (18) mit konischem Innenmantel, welcher einen konischen Misch- und Trockenraum (8) zur Aufnahme von Misch- und Trockengut definiert, wobei in den Misch- und Trockenraum (8) mindestens zwei von einem Motor (50, 51, 52, 53, 53a) drehend antreibbare Antriebswellen (16, 63, 59, 19) ragen, an welche je ein Mischwerkzeug (12, 12a–e) lösbar und unabhängig voneinander einzeln ankoppelbar und drehend antreibbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei der Antriebswellen (16, 63, 59, 19) durch je einen eigenen Antriebsmotor (50, 51, 52) oder durch einen gemeinsamen Antriebsmotor (53, 53a), mit einem in der Drehzahl veränderbaren Schaltgetriebe für jede Antriebswelle (16, 63, 59, 19), antreibbar sind.
Konus-Mischer und -Trockner, beinhaltend einen konischen Mischbehälter (18) mit konischem Innenmantel, welcher einen konischen Misch- und Trockenraum (8) zur Aufnahme von Misch- und Trockengut definiert, wobei in den Misch- und Trockenraum (8) eine von einem Motor (50, 51, 52, 53, 53a) drehend antreibbare Antriebswelle (16, 63, 59, 19) ragt, an welche ein Mischwerkzeug (12, 12a–e) lösbar ankoppelbar und drehend antreibbar ist, wobei mindestens eine weitere Antriebswelle (16, 63, 59, 19) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass an die mindestens eine weitere Antriebswelle (16, 63, 59, 19) ein Mischwerkzeug (12, 12a–e) lösbar unabhängig von den anderen Mischwerkzeugen (12, 12a–e) einzeln ankoppelbar und drehend antreibbar ist, und dass mindestens zwei der Antriebswellen (16, 63, 59, 19) durch je einen eigenen Antriebsmotor (50, 51, 52) oder durch einen gemeinsamen Antriebsmotor (53, 53a), mit einem in der Drehzahl veränderbaren Schaltgetriebe für jede Antriebswelle (16, 63, 59, 19), antreibbar sind.
Konus-Mischer und -Trockner nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischwerkzeuge (12, 12a–e) gleichzeitig an die Antriebswellen (16, 63, 59, 19) ankoppelbar und gemeinsam drehend antreibbar sind.
Konus-Mischer und -Trockner nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass alle Antriebswellen (16, 63, 59, 19) durch je einen Motor (50, 51, 52) oder je einem veränderbaren Schaltgetriebe eines gemeinsamen Motors (53, 53a) drehend antreibbar sind.
Konus-Mischer und -Trockner nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswellen (16, 63, 59, 19) voneinander beabstandet sind und mindestens teilweise über Kegelräder (33, 33a, 33b, 37) drehfest miteinander gekoppelt sind.
Konus-Mischer und -Trockner nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Antriebswelle (16) parallel beabstandet zur oder genau auf der Symmetrieachse des konischen Misch- und Trockenbehälters (18) liegt und eine zweite und optionale dritte Antriebswelle (63, 63a) parallel beabstandet zur Mantelfläche des Innenmantels des konischen Misch- und Trockenbehälters (18) liegt.
Konus-Mischer und -Trockner nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Antriebswelle (16) durch einen ersten Motor (51) drehend antreibbar ist und die zweite und optionale dritte Antriebswelle (63), auf einem Schwenkarm (43, 43a) angeordnet ist, der über ein Schwenkarmgehäuse (59) mittels eines zweiten Motors (50) um die Symmetrieachse des konischen Misch- und Trockenbehälters (18) entlang der konischen Mantelfläche dieses konischen Innenmantels drehend antreibbar ist.
Konus-Mischer und -Trockner nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwenkarm (43, 43a) als Hohlkörper ausgebildet ist, in dessen Innenraum die zweite Antriebswelle (63, 63a), welche parallel beabstandet zur Mantelfläche des Innenmantels des konischen Misch- und Trockenbehälters (18) liegt, drehbar gelagert ist.
Konus-Mischer und -Trockner nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Antriebswelle (16), die parallel beabstandet zur oder genau auf der Symmetrieachse des konischen Misch- und Trockenbehälters (18) liegt, durch eine Hohlwelle (21) des Motors (50) ragt.
Konus-Mischer und -Trockner nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Motoren (50, 51, 52, 53, 53a) über Getriebe (3, 5) mit ihren Antriebswellen (16, 63, 59/21, 19) drehfest verbunden sind.
Konus-Mischer und -Trockner nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischwerkzeuge (12, 12a, 12e) als Schneckenmischwerkzeuge ausgebildet sind, welche über deren Schaftlänge gesehen konstante Steigung und konstanten Außendurchmesser haben, oder konstante Steigung und sich ändernden Außendurchmesser oder sich ändernde Steigung und konstanten Außendurchmesser oder aber eine sich ändernde Steigung und sich ändernden Außendurchmesser.
Konus-Mischer und -Trockner nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischwerkzeuge (12, 12a, 12e) mit ihrem Außendurchmesser einen Rührspalt zur Innenwandung des Innenmantels des konischen Misch- und Trockenbehälters (18) bilden.