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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Mischwerkzeug für einen Mischer gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie einen Mischer gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 12.
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Ein gattungsgemäßes Mischwerkzeug sowie ein gattungsgemäßer Mischer sind beispielsweise aus der
EP 0963242 B1 bekannt. Ein solches Mischwerkzeug sowie ein Mischer, insbesondere ein Containermischer, in dem ein solches Mischwerkzeug eingesetzt wird, dient insbesondere der Verarbeitung pulver-, grieß- und/oder granulatförmiger Stoffe.
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Üblicherweise wird bei derartigen Mischern ein mit Mischgut gefüllter Mischbehälter durch einen Mischerkopf verschlossen. Der Mischerkopf weist dabei das Mischwerkzeug auf.
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Nach dem Verschließen des Mischbehälters mit dem Mischerkopf wird der geschlossene Mischbehälter um eine horizontale Achse um 180° gedreht, so dass das Mischwerkzeug nun oberhalb des Bodens des Mischerkopfes angeordnet ist.
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Danach erfolgt der eigentliche Mischprozess, bei dem sich das Mischwerkzeug üblicherweise um eine vertikale Achse in dem Mischbehälter dreht.
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Der oben beschriebene aus dem Stand der Technik benannte Mischer hat sich in der Praxis an sich bewährt.
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Als problematisch bei diesem oder anderen aus dem Stand der Technik bekannten Mischern und den darin eingesetzten Mischwerkzeugen ist nach wie vor eine relativ hoher Temperatureintrag, bewirkt durch die Durchmischung des Mischgutes mit den sich drehenden Werkzeugflügeln des Mischwerkzeugs.
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Problematisch sind außerdem während des Durchmischens des Mischgutes entstehende Ablagerungen an der Seiteninnenwand sowie dem Boden des Mischerkopfes unterhalb des Mischwerkzeugs, zu deren Vermeidung eine hohe Rotationsgeschwindigkeit erforderlich ist, welche allerdings den Nachteil hoher Temperatureinträge in das Mischgut hat.
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Auch eine Heranführung der Werkzeugflügel nahe an die Seiteninnenwand oder nahe zum Boden geht mit einer Erhöhung der Leistungsaufnahme des Mischers und hoher Temperatureinträge in das Mischgut einher.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Mischwerkzeug für einen Mischer bereitzustellen, mit dem eine qualitativ gute Durchmischung bei geringen Temperatureinträgen und geringer Leistungsaufnahme sowie Reduzierung verbleibender Ablagerungen ermöglicht ist.
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Weitere Aufgabe der Erfindung ist es, einen Mischer mit geringer Leistungsaufnahme bereitzustellen, der überdies einfacher zu reinigen ist.
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Die erste Aufgabe wird durch ein Mischwerkzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Die zweite Aufgabe wird durch einen Mischer mit den Merkmalen des Anspruchs 12 gelöst.
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Vorteilhafte Ausführungsvarianten sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Das erfindungsgemäße Mischwerkzeug für einen Mischer, insbesondere einen Containermischer, weist eine Nabe auf, an der wenigstens zwei radial oder annähernd radial zu einer Drehachse der Nabe vorstehende Flügel angeordnet sind.
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Die Flügel sind derart geformt, dass deren maximale Dicke in einem, in Rotationsrichtung der Nabe betrachtet, vorderem Abschnitt der Flügel liegt.
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Wie sich überraschend gezeigt hat, ist bei einer derartigen Ausrichtung der Flügel eine gegenüber Mischwerkzeugen mit beispielsweise keilförmigen Mischflügeln, die an ihrer in Laufrichtung betrachteten Vorderkante ihre minimale Dicke haben, eine verbesserte Durchmischung des Mischguts erreichen.
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Die Flügel sind gemäß einer bevorzugten Ausführungsvariante tragflächenförmig geformt, mit einer konvex geformten Oberseite mit im Wesentlichen in Drehrichtung der Nabe nach hinten abnehmender Krümmung sowie einer Unterseite, die von einem konvex gekrümmten, in Drehrichtung der Nabe vorderen Abschnitt stetig in einen konkav gekrümmten hinteren Abschnitt übergeht.
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Die tragflächenförmige Gestalt der Flügel eines solchen Mischwerkzeugs ist in in vielerlei Hinsicht vorteilhaft.
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So kann ein solches Mischwerkzeug aufgrund der durch die Bewegung der Flügel hervorgerufenen verbesserten Auftriebswirkung auf das Mischgut und den geringen Luftwiderstand eines derart geformten Flügels bei vergleichsweise niedriger Laufgeschwindigkeit eine gute Durchmischung des Mischguts erreichen.
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Solche Flügel können in einem ausreichend großen Abstand vom Boden des Mischerkopfes beabstandet positioniert werden, so dass auch für eine Reinigung des Mischwerkzeuges und des Mischers eine Demontage des Mischwerkzeugs nicht notwendig ist, was mit einer großen Zeitersparnis einhergeht.
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In einer vorteilhaften Ausführungsvariante weisen die freien Enden der Flügel jeweils einen winklig zum jeweiligen Flügel ausgerichteten Außenflügel auf.
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Durch einen solchen Außenflügel wird die Verwirbelung des Mischgutes bei der Rotation des Mischwerkzeugs reduziert, so dass dadurch eine Laminarströmung begünstigt wird, mit der das Mischgutes durchmischt wird, was zur Vermeidung von Ablagerungen am Mischwerkzeug und der Seitenwand des Mischers beiträgt.
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Die Außenflügel sind dabei bevorzugt keilförmig ausgebildet, mit einer konvex geformten Frontfläche.
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Insbesondere sind die Außenflügel länglich zur Drehachse der Nabe gekippt ausgerichtet.
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Zur einfachen Herstellung eines solchen Mischwerkzeugs sind die Außenflügel am freien Ende der Flügel bevorzugt montiert. Denkbar ist auch eine einstückige Anformung der Außenflügel am freien Ende der Flügel. Ebenso bevorzugt sind die Flügel an der Nabe montiert.
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Bei dem erfindungsgemäßen Mischer ist nach einer bevorzugten Ausführungsvariante die Spannweite der Flügel des Mischwerkzeugs derart bemessen, dass der Abstand eines radial äußeren Randes der Flügel von der Seiteninnenwand des Mischerkopfes zwischen 5 % und 60 % der Spannweite der Flügel beträgt.
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Insbesondere größere Abstände der äußeren Ränder der Flügel von der Seiteninnenwand sind dabei für die Reinigung des Mischbehälters von Vorteil.
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Durch die tragflächenförmige Gestaltung der Flügel ist trotz eines relativ großen Abstandes der Flügel von der Seiteninnenwand des Mischerkopfes oder des Mischbehälters eine hinreichende Sogwirkung einerseits für die Durchmischung des Mischguts und zum zweiten zur Verhinderung von Ablagerungen an der Seiteninnenwand gewährleistet.
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Bevorzugt beträgt auch der Abstand der Unterseite der Flügel vom Boden des Mischerkopfes zwischen 1 % und 35 % der Spannweite der Flügel.
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Auch hier sind insbesondere größere Abstände der Flügel vom Boden des Mischerkopfs für die Reinigung des Mischers von besonderem Vorteil.
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Der Übergang zwischen dem Boden und der Seiteninnenwand ist nach einer bevorzugten Ausführungsvariante stetig, insbesondere als Kreisumfangsabschnitt ausgebildet, was für einen zusätzlichen Auftrieb des Mischgutes bei Rotation des Mischwerkzeugs sorgt.
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Denkbar ist auch, den Übergang zwischen Boden und der Seiteninnenwand unstetig als Winkel, insbesondere als rechten Winkel auszubilden.
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Durch die tragflächenförmige Gestaltung der Flügel ist auch bei einer solchen Geometrie nach wie vor eine hinreichende Durchmischung des Mischgutes, bedingt durch die hinreichend große Auftriebskraft, erzeugt durch die tragflächenförmigem Flügel, ermöglicht.
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Diese ermöglicht insbesondere auch eine besonders kostengünstige Herstellung eines Mischerkopfes, bei dem der Boden als ebene, kreisscheibenförmige Platte ausgebildet sein kann, an die sich eine umfängliche Seitenwand als Teil des auf den Mischerkopf aufsetzbaren Mischbehälters anschließen kann.
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Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
- 1 eine Seitenansicht einer Ausführungsvariante eines Mischers mit Mischbehälter und Mischkopf,
- 2 eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsvariante eines Mischerkopfes mit darin angeordnetem Mischwerkzeug,
- 3 eine Darstellung einer alternativen Ausführungsvariante eines Mischerkopfes mit durchgängig ebenem Boden,
- 4 eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsvariante eines Mischwerkzeuges,
- 5 eine Draufsicht auf das in 4 gezeigte Mischwerkzeug,
- 6 eine Seitenansicht auf das in 4 gezeigte Mischwerkzeug,
- 7 eine Querschnittsansicht eines Flügels des Mischwerkzeugs entlang einer in 5 mit III bezeichneten Schnittebene, und
- 8 eine Querschnittsansicht eines Außenflügels des Mischwerkzeugs entlang einer in 6 mit IV bezeichneten Schnittebene.
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In der nachfolgenden Figurenbeschreibung beziehen sich Begriffe wie oben, unten, links, rechts, vorne, hinten usw. ausschließlich auf die in den jeweiligen Figuren gewählte beispielhafte Darstellung und Position des Mischwerkzeugs, der Nabe, der Flügel, der Außenflügel und dergleichen. Diese Begriffe sind nicht einschränkend zu verstehen, d.h., durch verschiedene Arbeitsstellungen oder die spiegelsymmetrische Auslegung oder dergleichen können sich diese Bezüge ändern.
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In der 1 ist mit dem Bezugszeichen 1 insgesamt ein Mischer für pulver-, grieß- und/oder granulatförmiger Stoffe bezeichnet. Der Mischer 1 weist dabei im Wesentlichen einen Mischbehälter 8 auf, auf den ein Mischerkopf 2 aufsetzbar ist und mit dem der Mischbehälter 8 verschließbar ist.
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Der Mischbehälter 8 und der Mischerkopf 2 sind dabei an einem Ständer 12 gehaltert. An dem Ständer 12 ist dabei eine Schwenkanordnung zur Verschwenkung des Mischbehälters 8 und des Mischerkopfes 2 um eine horizontale Drehachse 11 mithilfe eines Schwenkantriebs 13 angeordnet, um den Mischbehälter 8 aus einer Befüllungsstellung, in der die von dem Mischerkopf 2 zu verschließende Öffnung des Mischbehälters 8 nach oben ausgerichtet ist, in eine Arbeitsstellung, bei der der Mischbehälter 8, durch den Mischkopf 2 verschlossen, um 180° verschwenkt nach erfolgter Befüllung mit dem zu mischenden Mischgut so verschwenkt ist, dass der Mischerkopf 2 unterhalb des Mischbehälters 8 positioniert ist. Am dem Mischerkopf gegenüber liegenden Ende des Mischbehälters 8 ist ein Auslass 9 vorgesehen, durch den das fertig gemischte Mischgut aus dem Mischbehälters 8 abgeführt werden kann.
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In dem Mischerkopf 2 ist ein Mischwerkzeug 3 angeordnet, das über einen Antrieb 7 parallel zu einem Boden 21 des Mischerkopfes 2 rotierbar auf einer den Boden 21 des Mischerkopfes 2 durchtretenden und von dem Antrieb 7 antreibbare Antriebsachse 10 gelagert ist. Auf der Antriebsachse 10 ist eine Nabe 4 des Mischwerkzeugs 3 drehfest befestigt.
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Eine Ausführungsvariante eines solchen Mischwerkzeugs 3, angeordnet in zwei unterschiedlichen Varianten eines Mischerkopfes 2, ist in den 2 und 3 gezeigt. Die 4 bis 6 zeigen eine bevorzugte Ausführungsvariante des Mischwerkzeuges 3 in einer Einzeldarstellung aus unterschiedlichen Perspektiven.
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Das Mischwerkzeug 3 weist drei radial oder annähernd radial zu einer der Antriebsachse 10 des Antriebs 7 entsprechenden Drehachse A vorstehende Flügel 5 auf.
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Denkbar ist es auch, nur zwei oder mehr als drei solcher Flügel 5 an der Nabe 4 anzuordnen.
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Die Flügel 5 sind dabei so geformt, dass deren maximale Dicke dmax in einem, in Rotationsrichtung R der Nabe 4 betrachtet, vorderem Abschnitt 53 der Flügel 5 liegt. In einem hinteren Abschnitt 54 der Flügel nimmt die Dicke d der Flügel langsam ab.
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Wie in 7 zu erkennen ist, sind die Flügel 5 bevorzugt tragflächenförmig geformt. Als tragflächenförmig wird hier eine Formgestalt der Flügel bezeichnet, bei der eine konvex geformten Oberseite 51 mit im Wesentlichen in Drehrichtung D der Nabe 4 nach hinten abnehmender Krümmung ausgebildet ist und bei der eine Unterseite 52 der Flügel 5 von einem konvex gekrümmten, in Drehrichtung D der Nabe 4 vorderen Abschnitt 52a stetig in einen konkav gekrümmten hinteren Abschnitt 52b übergeht.
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Die Flügel 5 können dabei parallel oder winklig zu einer Ebene senkrecht zur Drehachse A der Nabe 4 gekippt ausgerichtet sein. So sind die Flügel 5 bevorzugt um 0° bis 45° zur Horizontalen nach außen ansteigend ausgerichtet.
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In radialer Erstreckung sind die Flügel 5 bevorzugt eben ausgebildet. Denkbar ist aber auch, die Flügel 5 gebogen oder geknickt auszubilden. So ist es beispielsweise denkbar, dass die Flügel 5 sich ausgehend von der Nabe 4 zunächst parallel oder winklig zu einer Ebene senkrecht zur Drehachse A der Nabe 4 gekippt ausgerichtet erstrecken und in einem von der Nabe 4 entfernten Bereich nach oben oder unten umzubiegen oder abzuknicken.
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An den freien Enden der Flügel 5 ist jeweils einen winklig zum jeweiligen Flügel 5 ausgerichteter Außenflügel 6 angeordnet. Die Flügel 5 sind dabei bevorzugt in radiale Richtung parallel und beabstandet zum Boden 21 des Mischerkopfes 2 ausgerichtet. Die Außenflügel 6 sind bevorzugt keilförmig ausgebildet, mit einer konvex geformten Frontfläche 61, die sich in Drehrichtung D der Nabe 4 beim Mischprozess betrachtet, nach hinten zu einem keilförmigen Bereich 62 verjüngen.
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Wie in den 2 bis 4 und 6 gezeigt ist, sind die Außenflügel 6 bevorzugt senkrecht zur Längsachse der Flügel 5 ausgerichtet, wobei die konvex geformte Frontfläche 61 der Außenflügel 6 bevorzugt um 15° bis 45°, insbesondere um 20°, aus der Vertikalen nach hinten gekippt ausgerichtet sind.
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Des Weiteren ist, wie in 5 gezeigt ist, die Flügelbreite b der Flügel 5 mit von der Nabe 4 zunehmendem Abstand abnehmend ausgebildet. Die an der Nabe 4 angeordneten Flügel 5 sind des Weiteren bevorzugt in gleichem Winkelabstand voneinander angeordnet. Die Außenflügel 6 sind bevorzugt am freien Ende der Flügel 5 montiert.
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Denkbar ist prinzipiell aber auch eine einstückige Ausführung der Flügel 5 mit den Außenflügeln 6, beispielsweise durch ein Umknicken der Flügel 5 am äußeren Ende, wie es weiter oben beschrieben ist.
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Die Flügel 5 selbst sind bevorzugt an der Nabe 4 drehfest montiert. Denkbar ist prinzipiell aber auch eine einstückige Ausführung der Flügel 5 mit der Nabe 4.
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Wie in den 2 und 3 des Weiteren erkennbar ist, sind die Außenflügel 6 abständig von zylindrischen Seiteninnenwänden 22 des Mischerkopfes 2 angeordnet.
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Der Mischerkopf 2 ist in den in den 2 und 3 gezeigten Ausführungsvarianten topfförmig ausgebildet, mit einem ebenen Boden 21 und einer sich an den Boden 21 umfänglich anschließenden Seiteninnenwand 22.
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Der Übergang zwischen dem Boden 21 und der Seiteninnenwand 22 ist hier stetig, insbesondere als Kreisumfangsabschnitt ausgebildet.
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Die Spannweite der Flügel 5 ist bevorzugt derart bemessen, dass der Abstand eines radial äußeren Randes der Flügel 5 von der Seiteninnenwand 22 des Mischerkopfes 2 zwischen 5 % und 60 % der Spannweite I der Flügel 5 beträgt.
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Ein solcher Abstand ermöglicht einerseits eine hinreichende Durchmischung des Mischgutes, hervorgerufen durch die Sogwirkung des rotierenden Mischwerkzeugs 3.
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Zum zweiten ist durch die Beabstandung der Flügel 5 bzw. der Außenflügel 6 von der Seiteninnenwand 22 des Mischerkopfes 2 eine Reinigung des Mischerkopfes 2 bei eingebautem Mischwerkzeug 3 ermöglicht, ohne dies demontieren zu müssen.
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Der Abstand der Unterseite 52 der Flügel 5 vom Boden 21 des Mischerkopfes 2 beträgt bevorzugt zwischen 1 % und 35 % der Spannweite I der Flügel 5, besonders bevorzugt zwischen 5 % bis 15 %.
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Die tragflächenförmige Ausformung der Flügel 5 ermöglicht auch hier einen hinreichend großen Abstand der Flügel 5 vom Boden 21 des Mischerkopfes 2, um eine Reinigung ohne Demontage des Mischwerkzeugs 3 durchführen zu können und gleichzeitig bei Rotation des Mischwerkzeugs 3 eine hinreichend große Sogwirkung zu erreichen, um das in dem Mischer 1 zu durchmischende Mischgut hinreichend zu durchmischen, wobei die durch die Tragflächenform der Flügel 5 verursachte Sogwirkung gleichzeitig zur Vermeidung von Ablagerungen auf dem Boden 21 des Mischerkopfes 2 beiträgt.
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Bei der in 3 dargestellten Ausführungsvariante des Mischerkopfes 2 ist der Boden 21 des Mischerkopfes 2 scheibenförmig geformt, so dass auf diesem unmittelbar der Mischbehälter 8 aufsetzbar ist, so dass in diesem Fall die sich umfänglich an den Boden 21 anschließende Seitenwand 22 als Teil des auf den Mischerkopf 2 aufsetzbaren Mischbehälters 8 ausgebildet ist.
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Neben der in den 2 und 3 dargestellten Positionierung des Mischerkopfes 2 ist es auch denkbar, das Mischwerkzeug 3 um 180° gedreht um eine horizontale Drehachse in dem Mischerkopf 2 zu positionieren.
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Dadurch wird erreicht, dass das zu mischende Mischgut entsprechend im rotierenden Zustand des Mischwerkzeuges 3 in Richtung des Bodens 21 des Mischerkopfes 2 gedrückt bzw. gesogen wird.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Mischer
- 2
- Mischerkopf
- 3
- Mischwerkzeug
- 4
- Nabe
- 5
- Flügel
- 6
- Außenflügel
- 7
- Werkzeugantrieb
- 8
- Mischbehälter
- 9
- Auslass
- 10
- Antriebsachse
- 11
- Drehachse
- 12
- Ständer
- 13
- Schwenkantrieb
- 21
- Boden
- 22
- Seiteninnenwand
- 23
- Seitenaußenwand
- 51
- Oberseite
- 52
- Unterseite
- 52a
- erster Abschnitt
- 52b
- zweiter Abschnitt
- 53
- vorderer Abschnitt
- 54
- hinterer Abschnitt
- 61
- Frontfläche
- 62
- keilförmiger Bereich
- A
- Drehachse
- b
- Flügelbreite
- D
- Drehrichtung
- I
- Spannweite
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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