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Die Erfindung betrifft eine Mischmaschine, umfassend einen Mischkopf mit einem Boden und wenigstens ein auf einer den Boden des Mischkopfes durchgreifenden Antriebswelle sitzendes und durch diese rotatorisch angetriebenes Mischwerkzeug trägt.
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Bei derartigen Mischmaschinen handelt es sich um industrielle Mischer, die zum Mischen insbesondere von Schüttgut, typischerweise pulverförmigem Schüttgut, wie dieses etwa zum Erstellen von Kunststoffgranulatgemischen oder auch in der Farbindustrie benötigt wird, eingesetzt werden. Derartige Mischmaschinen können über einen gegenüber einem Gestell schwenkbaren Mischkopf, der gleichzeitig zum Verschließen eines das Mischgut enthaltenden Mischcontainers dient, der zum Zwecke des Mischens eines darin befindlichen Mischgutes an den Mischkopf angeschlossen wird, verfügen. Nach Anschließen des Behältnisses an den Mischkopf ist aus dem Mischkopf und dem das Mischgut enthaltenen Mischcontainer ein geschlossener Mischbehälter gebildet. Zum Zwecke des Anschließens des Behältnisses an den Mischkopf verfügt der Mischkopf über Anschlussmittel. Hierbei handelt es sich unter anderem um einen in radialer Richtung nach au-ßen abragenden umlaufenden Anschlussflansch, an den der komplementäre Anschlussflansch des Mischcontainers zur Anlage gebracht wird. Hierzu werden beispielsweise Spindelhübe eingesetzt, mit denen der Mischcontainer mit seinem Anschlussflansch gegen den Anschlussflansch des Mischkopfes unter Zwischenschaltung einer Dichtung gepresst wird. Aufgrund des Umstandes, dass bei diesen Mischmaschinen ein das Mischgut enthaltender Mischcontainer an den Mischkopf angeschlossen wird, werden diese Mischer auch als Containermischer angesprochen. Der Mischkopf selbst verfügt über eine konkav gekrümmte Bodenseite, die in eine umlaufende zylindrische Wand übergeht, die konzentrisch zur Zentrumsachse des Mischkopfes verläuft und an ihrem freien Ende den Anschlussflansch trägt. Der Mischkopf trägt zumindest ein Mischwerkzeug, dessen Antriebswelle durch den Boden des Mischkopfes hindurchgeführt ist.
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Der Mischkopf selbst ist schwenkbar gegenüber dem Maschinengestell der Mischmaschine angeordnet, damit das Mischen in Bezug auf den Mischkopf in einer Überkopfstellung, bei der der Mischkopf zuunterst und der daran angeschlossene Mischcontainer zuoberst angeordnet sind. Diese Überkopfstellung ist erforderlich, damit das in dem Mischcontainer enthaltene Mischgut in Kontakt mit dem zumindest einen von dem Mischkopf getragenen Mischwerkzeug kommt. Das rotatorisch angetriebene Mischwerkzeug dient zum Erzeugen eines Mischgutstromes innerhalb des geschlossenen Mischraumes. Eine solche industrielle Mischmaschine ist beispielsweise aus
EP 0 225 495 A2 bekannt.
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Darüber hinaus sind Mischmaschinen bekannt, bei denen der Mischkopf Teil des gestellseitig gehaltenen Mischcontainers ist und in den das zu mischende Mischgut eingefüllt wird. Nach Befüllen des Mischkopfes wird dieser verschlossen, um den Mischvorgang zu starten. Auch bei einer solchen Mischmaschine wird der Mischvorgang in einer Überkopfstellung vorgenommen, in der sich die Mischwerkzeuge zu unterst befinden.
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Mitunter ist es erforderlich, dass während des Mischvorganges dem Mischgut ein Fluid, typischerweise Flüssigkeit zugeführt wird. Typischerweise dient diese, um mit dem im Mischbehälterinneren befindlichen Mischgut während des Mischvorganges eine chemische Verbindung einzugehen oder eine chemische Reaktion auszulösen. Mitunter kann eine Flüssigkeit auch zugeführt werden, damit Mischgutpartikel von dieser ummantelt werden. Wenn im Rahmen eines solchen Mischvorganges eine Flüssigkeit dem Mischgut beigemengt werden soll, müssen besondere Mischcontainer verwendet werden. Diese verfügen an ihrer Wand über einen Fluidzufuhrport. Dem Mischgut beizumengendes Fluid wird somit dem an dem Fluidport vorbeiströmenden Mischgut beigemengt. Während des Mischprozesses bildet sich innerhalb des Mischbehältnisses ein Mischthrombus aus. Das Fluid wird somit seitlich in einen kleinen Anteil des im Mischbehälter umfänglich erzeugten Mischgutstromes eingebracht. Infolge der energetischen Verwirbelung der Mischgutpartikel innerhalb des Mischgutstromes verteilt sich die zugeführte Flüssigkeit mit der Zeit in dem gesamten Mischgutstrom. Nachteilig ist bei einer solchen Fluidzuführung, dass der Verteilungsprozess relativ viel Zeit in Anspruch nimmt. Begründet liegt dies neben der notwendigen Zeit der Verteilung der zugeführten Flüssigkeit innerhalb des Mischgutstromes auch darin, dass die zugeführte Flüssigkeitsmenge nicht zu groß sein darf, um Verbackungen zwischen den Mischgutpartikeln und Wandanhaftungen des zugeführten Fluides zu vermeiden.
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Aufgrund des an der Seitenwand des Mischcontainers vorbeiströmenden Mischgutstromes ist nicht ausgeschlossen, dass sich infolge von Wandanbackungen sich der Flüssigkeitsport bzw. seine Flüssigkeitsausgabemündung zusetzt.
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Ausgehend von diesem diskutierten Stand der Technik liegt der Erfindung daher die Aufgabe zugrunde, eine eingangs genannte, gattungsgemäße Mischmaschine dergestalt weiterzubilden, dass eine zugeführte Flüssigkeitsmenge in kürzerer Zeit im gesamten Mischgutstrom verteilt ist. Überdies wäre es wünschenswert, wenn der Aufwand zum Reinigen des Mischcontainers, etwa bei einem Chargenwechsel, reduziert werden könnte.
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Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch eine eingangs genannte, gattungsgemäße Mischmaschine, bei der innerhalb der Antriebswelle zumindest ein ihrer Längserstreckung folgender und sich bis zu ihrem freien Ende erstreckender Fluidkanal mit einer Fluidverbindung in das Mischbehälterinnere im Bereich des freien Endes der Antriebswelle vorgesehen ist, wobei zur Fluidverbindung in das Mischbehälterinnere das durch den Fluidkanal geförderte Fluid einen an die Antriebswelle angeschlossenen Fluidverteiler beaufschlagt, durch den das geförderte Fluid mit größerer Fluidoberfläche in das Mischbehälterinnere in radialer Richtung austritt, bei der das freie Ende der Antriebswelle mit dem Fluidverteiler so weit von dem Boden des Mischkopfes beabstandet ist, damit der Fluidverteiler sich außerhalb eines bei einem Mischvorgang durch das zumindest eine Mischwerkzeug erzeugten Mischthrombus befindet, und bei der der Fluidkanal außenseitig bezüglich des Mischbehälterinneren an eine Fluidversorgung angeschlossen ist, mit der in das Mischbehälterinnere einzubringendes Fluid, unter Druck stehend, in den Fluidkanal einbringbar ist.
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Bei dieser Mischmaschine wird ein in das Mischgut einzubringendes Fluid im Unterschied zum Stand der Technik nicht radial von außen in den Mischgutstrom, sondern vom Zentrum des Mischbehälterinneren in das Mischgut eingebracht. Die Antriebswelle verfügt zu diesem Zweck über einen ihrer Längserstreckung folgenden Fluidkanal, durch den das in das Mischbehälterinnere einzubringende Fluid gefördert wird. Dieser Fluidkanal erstreckt sich durch den Boden des Mischkopfes hindurch und ist außerhalb desselben an eine Fluidversorgung angeschlossen. Die Fluidversorgung ist ausgelegt, damit das in das Mischbehälterinnere einzubringende Fluid, typischerweise Flüssigkeit, unter Druck stehend in den Fluidkanal einbringbar ist. Der axiale Fluidkanal der Antriebswelle erstreckt sich bis zum freien Ende der Antriebswelle. Dort befindet sich ein Fluidverteiler. Dieser ist an die Antriebswelle angeschlossen. Der Fluidverteiler ist zumindest bei einem Einbringen von Fluid in das Mischbehälterinnere durch das durch den Füllkanal geförderte Fluid von diesem beaufschlagt. Der Fluidverteiler ist ausgelegt, dass das zu diesem durch den Füllkanal geförderte Fluid in eine radiale Austrittsrichtung umgelenkt wird, und zwar unter Vergrößerung der Fluidoberfläche. Dieses bedeutet, dass bereits durch den Fluidverteiler eine Zerteilung des diesen beaufschlagenden Fluidstroms stattfindet. Die Fluidoberflächenvergrößerung wirkt sich positiv auf eine raschere Verteilung des Fluides in dem im Mischbehälterinneren erzeugten Mischgutstrom während eines Mischvorganges. Zudem wird hierdurch eine größere Tröpfchenbildung vermieden. Eine solche Fluidoberflächenvergrößerung kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass der Fluidverteiler mehrere von einem Zentralkanal als Zulauf ausgehende Radialkanäle mit einem deutlich geringeren Durchmesser als der Zentralkanal aufweist. Möglich ist auch, derartige Fluidaustrittskanäle als Düsen auszugestalten, sodass Flüssigkeit zerstäubt dem im Mischbehälterinneren befindlichen Mischgut zugeführt wird. Ein Zerteilen des den Fluidverteiler beaufschlagenden Fluides ist beispielsweise auch durch Vorsehen eines Prallkörpers möglich, der die Austrittsmündungen der Austrittskanäle verblendet. Austretendes Fluid beaufschlagt sodann die zu den Austrittsmündungen weisende Seite des Prallkörpers, wodurch der darauf gerichtete Fluidstrom zerteilt wird, was wiederum seine Oberfläche signifikant vergrößert.
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Von Besonderheit bei dieser Mischmaschine ist zudem, dass der Fluidverteiler sich innerhalb des Mischbehälterinneren während des Mischvorganges an einer Position befindet, in der dieser so weit von dem Boden des Mischkopfes beabstandet ist, dass sich der Fluidverteiler außerhalb des bei einem Mischvorgang von den Mischwerkzeugen erzeugten Mischthrombus befindet. Damit ist der Fluidverteiler jedenfalls während des Mischprozesses nicht durch das im Mischthrombus geförderte Mischgut beaufschlagt. Entsprechend gering sind mögliche Verunreinigungen am Fluidverteiler. Durch das radiale Ausbringen des Fluides aus dem Fluidverteiler wird dieses typischerweise umfänglich in den mit der Außenseite seiner Flanke am Fluidverteiler vorbeiströmenden Mischgutstrom eingebracht. Diese zentrale Zufuhr von Fluid erfolgt typischerweise umfänglich bezüglich des Fluidverteilers, sodass hierdurch die Durchmischungszeit, die benötigt wird, um das zugeführte Fluid im gesamten Mischstrom zu verteilen, gegenüber einer herkömmlichen Fluidzufuhr signifikant reduziert ist. Eine solche umfängliche Fluidausgabe kann durch entsprechende Auslegung des Fluidverteilers erfolgen. Anstelle oder auch ergänzend hierzu ist in einem Ausführungsbeispiel vorgesehen, den Fluidverteiler drehmomentschlüssig an die Antriebswelle anzuschließen, sodass dann aufgrund der Drehbewegung des Fluidverteilers das austretende Fluid entsprechend großflächig verteilt wird. Bei letzterer Ausgestaltung wird ausgenutzt, dass sich die Antriebswelle, auf der die Mischwerkzeuge und der Fluidverteiler sitzen, mit einer größeren Drehgeschwindigkeit innerhalb des Mischbehälterinneren bewegt als die Rotation des durch die drehenden Mischwerkzeuge erzeugten Mischgutstroms. Auch dieses unterstützt eine rasche homogene Verteilung des zugeführten Fluides innerhalb des Mischgutstromes.
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Ein mit der Antriebswelle drehender Fluidverteiler hat auch zum Vorteil, dass aufgrund der wirkenden Fliehkräfte Mischgutmaterial, welches auf die Mantelfläche des Fluidverteilers auftrifft, nicht in Austrittskanäle eintreten kann.
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Grundsätzlich ist es auch möglich, dass der Fluidverteiler gegenüber der Antriebswelle drehentkoppelt ist und sich somit nicht mit der Antriebswelle dreht.
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Bei Vorsehen eines Fluidverteilers, der über mehrere radial zu einem Zentralkanal angeordnete Radialkanäle für den Fluidaustritt verfügt, sind diese zweckmäßigerweise mit gleichem Winkelabstand zueinander angeordnet, und zwar über den gesamten Umfang des Fluidverteilers verteilt. Die Radialkanäle sind gemäß einer Ausführung rechtwinklig zur Drehachse der Antriebswelle ausgerichtet. Gemäß einer anderen Ausgestaltung sind die die Radialkanäle bildenden Radialbohrungen ausgehend von dem als Zulauf genutzten Zentralkanal in Richtung zum Boden des Mischkopfes etwas geneigt.
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Ist ein Prallkörper vorgesehen, an dem der über den Fluidkanal zugeführte Fluidstrom unter Vergrößerung seiner Oberfläche zerteilt wird, wird man typischerweise von einem als Zulauf dienenden Zentralkanal in axialer Richtung verlaufende Fluidaustrittskanäle vorsehen. Dabei kann die Ausrichtung dieser Fluidaustrittskanäle durchaus auch einen gewissen Winkel zur Drehachse der Antriebswelle aufweisen. Bei einer solchen Ausgestaltung besteht die Möglichkeit, zwischen dem Prallkörper und der zu diesem weisenden Seite des Grundkörpers im Bereich der Austrittsmündungen und radial außerhalb zu diesen einen umlaufenden Fluidausgabespalt auszubilden. Dabei unterstützt die Drehbewegung der Antriebswelle die weitere Zerteilung des zugeführten Fluidstromes in diesem Fluidausgabespalt und verleiht dem austretenden Fluid, sei es als gebundener Strahl oder zerstäubt, eine Rotationsbewegung. Wenn eine in Richtung zum Boden des Mischwerkzeuges geneigte Fluidausgabe gewünscht ist, kann der Fluidausgabespalt konisch ausgeführt sein.
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Bei einem Fluidverteiler, umfassend einen Grundkörper und einen Prallkörper, kann vorgesehen sein, dass der Prallkörper translatorisch gegenüber dem Grundkörper in axialer Richtung verstellbar ist. Dieses erlaubt, den Prallkörper zugleich als Verschlusskörper für die Austrittsmündungen zu verwenden, und zwar dann, wenn kein Fluid in das Mischbehälterinnere eingebracht werden soll. Der Prallkörper ist bei einer solchen Auslegung der Mischmaschine ausgehend von einer Schließstellung in eine von dem Grundkörper abgerückte Ausgabestellung verstellbar. Eine solche Verstellbewegung erfolgt vorzugsweise gegen die Rückstellkraft einer Rückstellfeder, typischerweise als Druckfeder ausgelegt. Zum Verstellen des Prallkörpers aus seiner Schließstellung in seine Ausgabestellung kann bei einer solchen Auslegung des Fluidverteilers der in dem Fluidkanal anstehende Fluiddruck genutzt werden. Für eine Fluidausgabe wird entsprechend der Fluiddruck in der Fluidversorgung erhöht, wodurch der Prallkörper vom Grundkörper zum Ermöglichen einer Fluidausgabe abgerückt wird. Sobald der zum Überwinden der Rückstellkraft der Rückstellfeder benötigte Druck nicht mehr vorhanden ist, wird der Prallkörper selbsttätig wieder in seine Schließstellung gebracht. Eine solche Ausgestaltung ist zweckmäßig, wenn größere Flüssigkeitsmengen in das Mischbehälterinnere eingebracht werden sollen. Die Nutzung des Prallkörpers zugleich als Verschlusskörper für die Austrittsmündungen verhindert in der Schließstellung ein Eindringen von Mischgut in diese. Gleiches gilt für bei dem Mischvorgang innerhalb des Mischbehälterinneren entstehende Stäube.
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Gemäß einer Ausgestaltung eines gegenüber dem Grundkörper in der vorgeschriebenen Weise translatorisch verstellbaren Prallkörpers ist an diesen eine Führungsstange angeschlossen, mit der dieser innerhalb einer antriebswellenseitig festgelegten Führungshülse in axialer Richtung geführt ist. Vorzugsweise begrenzt die Führungshülse einen Kolbenraum. Die Führungsstange erstreckt sich bei einer solchen Auslegung durch die Führungshülse hindurch und trägt an ihrem Ende einen Kolben. Zwischen der zur Führungshülse weisenden Seite des Kolbens und der Führungshülse ist eine vorgespannte Druckfeder als Rückstellfeder angeordnet. Einstellen lässt sich die Federvorspannung, wenn der Prallkörper gegenüber der Führungsstange einrichtbar ist. Für diese Zwecke kann eine Einrichtschraube genutzt werden, mit der der Prallkörper an die Führungsstange angeschlossen ist.
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Die beiden vorstehend genannten beispielhaft beschriebenen Ausgestaltungen für eine radiale Fluidausbringung können auch in einem Fluidverteiler vereint sein. Dann ist der Fluidkanal in zwei, typischerweise konzentrische Fluidkanäle aufgeteilt. Infolge dieser beiden Fluidkanäle kann, je nach gewünschter Fluidausgabemenge der eine Fluidkanal oder der andere Fluidkanal genutzt werden. Soll eine größere Fluidmenge in das Mischgut ausgegeben werden, wird man denjenigen Fluidkanal mit Flüssigkeit beaufschlagen, durch den eine Ausgabe über den Prallkörper erfolgt. Bei kleineren Ausgabemengen wird man eher die Radialkanäle nutzen, die an den anderen Fluidkanal angeschlossen sind. Bei einer konzentrischen Auslegung von zwei Fluidkanälen innerhalb der Antriebswelle ist gemäß einer Ausgestaltung vorgesehen, den äußeren Fluidkanal für die Zuführung einer größeren Fluidmenge und den inneren Fluidkanal zum Zuführen einer kleineren Fluidmenge an das im Mischbehälterinnere befindliche Mischgut zu nutzen.
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Die vorstehend beschriebene Fluidzuführung in das Mischbehälterinnere während eines Mischvorganges lässt sich bei jeder Mischmaschine einsetzen, bei der während des Mischvorganges die Mischwerkzeuge zu unterst sind und mit diesen das Mischgut bewegt wird. Somit kann es sich bei einer derartigen Mischmaschine um eine Containermischmaschine ebenso handeln, wie um eine Mischmaschine mit einem dieser zugehörigen Mischbehälter (Mischcontainer).
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Nachfolgend ist die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren beschrieben. Es zeigen:
- 1: Eine perspektivische Ansicht einer industriellen Mischmaschine,
- 2: eine schematisierte Schnittdarstellung einer Mischmaschine grundsätzlich entsprechend derjenigen der 1 mit einem Mischcontainer als Teil des Mischkopfes in seiner Überkopfmischstellung,
- 3: eine perspektivische Schnittdarstellung durch den Endabschnitt der in das Mischbehälterinnere hineinragenden Antriebswelle (ohne Werkzeuge) mit einem von der Antriebsstelle getragenen Fluidverteiler,
- 4: die Darstellung der 3 mit dem Fluidverteiler in einem ersten Betriebsmodus zum Zuführen von Fluid in das Mischbehälterinnere,
- 5: die Darstellung der 4 mit dem Fluidverteiler gemäß einem anderen Betriebsmodus des Fluidverteilers zum Zuführen von Fluid in das Mischbehälterinnere und
- 6: die Darstellung des Mischers entsprechend derjenigen der 2 bei einem Betrieb der Fluidzuführung in einem anderen Betriebsmodus des Fluidverteilers, als in 5 gezeigt.
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Eine Mischmaschine 1 dient zum industriellen Mischen von in einem Mischcontainer befindlichem Mischgut, beispielsweise Kunststoffgranulaten. Die Mischmaschine 1 verfügt über ein Gestell 2, welches bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel durch zwei Ständer 3, 3.1 bereitgestellt ist. Zwischen den Ständern 3, 3.1 befindet sich im Bereich des Bodens eine Containereinfahrt 4. Die Containereinfahrt 4 ist seitlich in Richtung zu den Ständern 3, 3.1 durch jeweils eine Seitenwand 5, 5.1 begrenzt. In ihrem oberen Abschnitt sind die beiden Ständer 3, 3.1 über eine schwenkbare Baugruppe 6 miteinander verbunden. Die schwenkbare Baugruppe 6 umfasst ein Rahmenbauteil 7, an dessen beide Schmalseiten jeweils eine Schwenkwelle 8 befestigt ist. Die Schwenkwelle 8 ist in den Ständern 3, 3.1 gelagert. In dem Ständer 3 befindet sich ein elektromotorischer Antrieb 9, mit dem die schwenkbare Baugruppe 6 um die Achse ihrer Schwenkwelle 8 verschwenkt werden kann.
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Teil der schwenkbaren Baugruppe 6 sind zwei als Spindelhübe ausgeführte Hubeinrichtungen 10, 10.1. Die Hubeinrichtungen 10, 10.1 sind gleich aufgebaut. Nachfolgend ist die Hubeinrichtung 10 von ihrem prinzipiellen Aufbau her beschrieben. Diese Ausführungen gelten gleichermaßen für die Hubeinrichtung 10.1. Die Hubeinrichtung 10 verfügt über eine Hubplatte 11 als Teil einer durch eine Spindel 12 in vertikaler Richtung verfahrbaren Hubplatteneinheit. Auf der Hubplatte 11 befindet sich eine weitere Platte, die zu dem Containerflansch eines in die Containereinfahrt 4 eingefahrenen Mischcontainers hin eine Fase besitzt. Dadurch wird der Mischcontainer beim Anheben zentriert. Die Hubplatteneinheit ist an einer Führung 13 geführt. Angetrieben ist die Spindel 12 durch einen Elektromotor. Mittels der Spindel 12 kann die Hubplatteneinheit in vertikaler Richtung verstellt werden. In 1 ist diese in ihrer untersten Position gezeigt. Teil der Hubplatteneinheit ist des Weiteren ein Arretierungshebel 14, der um eine vertikale Schwenkachse aus seiner in 1 gezeigten Grundstellung in Richtung der Mischcontaineraufnahme verschwenkt werden kann. Die Verschwenkung des Arretierhebels 14 dient zum Verriegeln eines in die Containereinfahrt 4 eingefahrenen Mischcontainers. Der Arretierungshebel 4 wirkt gegen die Außenwandung eines solchen Mischcontainers. Die Hubeinrichtung 10 ist mittels eines Elektromotors 15 als Teil der schwenkbaren Baugruppe 6 in Richtung der Längserstreckung der Schwenkachse der schwenkbaren Baugruppe 6 verfahrbar. Der Elektromotor 15 treibt zu diesem Zweck jeweils einen Spindelantrieb an.
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Die schwenkbare Baugruppe umfasst des Weiteren einen Mischkopf 16, von dem in 1 seine Oberseite (Außenseite) erkennbar ist.
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Der Mischkopf 16 mit den beiden Hubeinrichtungen 10, 10.1 ist innerhalb des Rahmenbauteils 7 kardanisch aufgehängt. Mittels eines Schwenkantriebes 17 kann der Mischkopf 16 mit seinen beiden Hubeinrichtungen 10, 10.1 um eine quer zur Schwenkachse des Rahmenbauteils 7 verlaufende Drehachse verschwenkt werden. Infolge dessen kann der Mischkopf 16 um zwei rechtwinklig zueinanderstehende Achsen bei einem Betrieb der Mischmaschine 1 verschwenkt werden. Dieses erlaubt die Durchführung eines Mischprozesses, bei dem ein an den Mischkopf 16 angeschlossener Mischcontainer eine mehrdimensionale Pendelbewegung ausführt.
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Der Mischkopf 16 verfügt über einen Boden 18, der von einer Antriebswelle 19 durchgriffen ist. 2 zeigt in einem schematisierten Schnitt den Mischkopf 16 gemäß einer weiteren Ausgestaltung, die sich von dem Mischkopf 16 der 1 dadurch unterscheidet, dass der Mischcontainer M Teil des Mischkopfes ist, in der vorbeschriebenen verschwenkten Mischstellung während eines Mischvorganges. Die in 2 gezeigte Mischmaschine verfügt aus diesem Grunde nicht über die zu der 1 beschriebenen Anschlussmittel zum Anschließen eines Mischcontainers. Die Antriebswelle 19 trägt bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel mehrere Mischwerkzeuge 20, 21, 22, die mit längsaxialem Abstand zueinander auf der Antriebswelle 19 drehmomentschlüssig montiert sind. Bei einer Rotation der Antriebswelle 19 wird das in dem Mischcontainer M enthaltene Mischgut 23 von den Mischwerkzeugen 20, 21, 22 in Bewegung versetzt, und zwar dergestalt, dass sich, wie dieses bei derartigen Mischmaschinen üblich ist, ein Mischthrombus ausbildet, wie in 2 schematisiert dargestellt. Die Strömungsrichtung des Mischgutes 23 ist darin durch Pfeile kenntlich gemacht.
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Die Antriebswelle 19 ist als Hohlwelle ausgebildet. Innerhalb der Antriebswelle 19 sind zwei zueinander konzentrische Fluidkanäle 24, 25 angeordnet. Die Fluidkanäle 24, 25 sind über einen Fluidanschluss 26 in nicht näher dargestellte Art und Weise an eine Fluidversorgung angeschlossen. Mit der Fluidversorgung können die Fluidkanäle 24, 25 mit unter Druck stehendem Fluid, hier: Flüssigkeit, beaufschlagt werden. Die die Antriebswelle 19 in längsaxialer Richtung durchgreifenden Fluidkanäle 24, 25 sind an einen Fluidverteiler 27 angeschlossen, der auf dem freien, im Mischbehälterinneren 28 befindlichen Ende der Antriebswelle 19 drehmomentschlüssig an diese angeschlossen ist.
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Der an die Antriebswelle 19 angeschlossene Fluidverteiler 27 ist in einer vergrößerten Schnittdarstellung in 3 gezeigt. Die beiden Fluidkanäle 24, 25 sind konzentrisch zueinander angeordnet. Der Fluidkanal 24 wird durch ein den Hohlkanal der Antriebswelle 19 durchgreifendes Fluidrohr 29 bereitgestellt. Der Durchmesser des Fluidrohres 29 ist kleiner als der Durchmesser des Hohlkanals der Antriebswelle 19. Der zwischen der Außenwand des Fluidrohres 29 und der Innenwand des Hohlkanals verbleibende Ringspalt bildet den zweiten Fluidkanal 25. Die Mündung des Hohlkanals der Antriebswelle 19 ist im Bereich seines zu dem Fluidverteiler 27 weisenden Endes unter Ausbildung eines Absatzes vergrößert. Der im Durchmesser größere Abschnitt ist mit einem Innengewinde ausgestattet. An diesem ist ein Anschlusszapfen 30 des Fluidverteilers 27 mit seinem Außengewinde festgesetzt. Der Anschlusszapfen 30 ist Teil eines Grundkörpers 31 des Fluidverteilers 27. Der Grundkörper 31 kragt oberhalb des Anschlusszapfens 30 in radialer Richtung aus und wird unter Zwischenschaltung eines Abstandsringes 32 mit den auf der Antriebswelle 19 befindlichen Werkzeugen 20, 21, 22 verspannt (siehe 2).
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Der Anschlusszapfen 30 des Grundkörpers 31 verfügt über eine zentrische Bohrung mit einem Durchmesser, damit in diese das Fluidrohr 29 mit seinem oberseitigen Ende eingreift (siehe 3). An diesen Abschnitt schließt sich ein Zentralkanal 33 als Fluidzulauf an. Der sich in axialer Richtung erstreckende Zentralkanal 33 ist über mehrere, in radialer Richtung den Grundkörper 31 durchgreifende Radialkanäle 34 mit der Außenseite der Mantelfläche 35 des Grundkörpers 31 verbunden. Die Radialkanäle 34 verlaufen bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel in horizontaler Richtung und damit quer zur Drehachse der Antriebswelle 19. Der Durchmesser bzw. die Querschnittsfläche der Radialkanäle 34 ist um ein Mehrfaches kleiner als der Durchmesser bzw. die Querschnittsfläche des Zentralkanals 33. Ist der Fluidkanal 24 mit unter Druck stehender Flüssigkeit beaufschlagt, wird diese Flüssigkeitssäule durch die sternförmig zu der Zentralkammer 36 angeordneten Radialkanäle 34 in eine der Radialkanäle 34 entsprechende Anzahl an Fluidstrahlen zerteilt. Hierdurch erfolgt eine Oberflächenvergrö-ßerung der durch den Fluidkanal 24 geförderten Flüssigkeit.
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Zwischen dem Anschlusszapfen 30 und dem äußeren Fluidkanal 25 befindet sich eine zweite Zentralkammer 36. In dieser steht die durch den Fluidkanal 25 geförderte Flüssigkeit unter Druck an, wenn über diese Wegsamkeit Flüssigkeit in das Mischbehälterinnere 28 eingebracht werden soll. Diese Zentralkammer 36 fungiert ebenfalls als Zulauf. Die Zentralkammer 36 ist mit mehreren, mit Winkelabstand zueinander angeordneten Fluidaustrittskanäle 37, die bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel den Grundkörper 31 in axialer Richtung durchgreifen, mit der in 3 erkennbaren Oberseite des Grundkörpers 31 verbunden. Im Mündungsbereich befindet sich ein ringförmiger Mündungsabschnitt 38 als Teil der Oberseite des Grundkörpers 31. Radial benachbart zu dem Mündungsabschnitt ist die Oberseite des Grundkörpers als Konus 39 ausgebildet, und zwar mit einem Neigungswinkel in Richtung zu dem Boden des Mischkopfes 16 hin.
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Der Fluidverteiler 27 umfasst neben seinem bereits beschriebenen Grundkörper 31 einen Prallkörper 40, der nach Art eines Deckels die Oberseite des Grundkörpers 31 bedeckt. Die zu dem Grundkörper 31 weisende Seite des Prallkörpers 40 ist von ihrer Geometrie komplementär zur Geometrie der Oberseite des Grundkörpers 31 ausgeführt. Der Prallkörper 40 ist gegenüber dem Grundkörper 31 in längsaxialer Richtung verstellbar, und zwar zwischen einer Schließstellung und einer Ausgabestellung, wie durch den Doppelpfeil angedeutet. In 3 ist die Ausgabestellung gezeigt, in der der Prallkörper 40 von dem Grundkörper 31 abgerückt ist. In dieser Stellung befindet sich zwischen der Oberseite des Grundkörpers 31 und der Unterseite des Prallkörpers 40 ein umlaufender Fluidausgabespalt 41. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel verjüngt sich die Spaltweite des Fluidausgabespaltes 41 geringfügig über den Konus 39 zur radialen Mantelfläche des Fluidverteilers 27 hin. Diese Verjüngung bewirkt einen gewissen Düseneffekt bei einer unter Druck stehenden, durch den Fluidausgabespalt 41 geförderten Flüssigkeit. Dies bewirkt eine gewisse Zerstäubung. Zugleich ist hierdurch ein wirksamer Verschluss in der Schließstellung des Prallkörpers 40 gegenüber dem Grundkörper 31 bereitgestellt, da in der Schließstellung sodann der Prallkörper 40 nur mit seinem radial äußeren Endabschnitt seiner Unterseite an der Oberseite des Grundkörpers 31 anliegt.
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Die den Mündungen der Fluidaustrittskanäle 37 im Mündungsabschnitt 38 des Grundkörpers 31 gegenüberliegende Oberfläche des Prallkörpers 40 dient als Prallfläche zum Um- und Einlenken von durch die Fluidaustrittskanäle 37 geförderter Flüssigkeit in den umlaufenden Fluidausgabespalt 41. Hiermit wird eine signifikante Oberflächenvergrößerung des durch die Fluidaustrittskanäle 37 geförderten Flüssigkeit erreicht.
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Der Prallkörper 40 ist mittels einer Einstellschraube 42 an eine Führungsstange 43 angeschlossen. Die Führungsstange 43 durchgreift eine in einer zentrischen, von der Oberseite des Grundkörpers 31 ausgehenden Bohrung festgesetzten Führungshülse 44. Die Führungsstange 43 ist in der Führungshülse 44 in längsaxialer Richtung bewegbar. Die Führungsstange 43 durchgreift die Führungshülse 44 und greift in ein Kolbenraum 45 als Teil der von der Oberseite des Grundkörpers in dieser eingebrachten Bohrung ein. An seinem freien Ende trägt die Führungsstange 43 einen Kolben 46. Zwischen der zu der Führungshülse 44 weisenden Seite des Kolbens 46 und der in den Kolbenraum 45 weisenden Seite der Führungshülse 44 ist eine Druckfeder 47 angeordnet. Diese ist vorgespannt. Durch den Anschluss der Führungsstange 43 an den Prallkörper 40 wird dieser durch die Druckfeder 47 in seiner Schließstellung gehalten. Über die Einstellschraube 42 lässt sich die Vorspannung der Druckfeder 47 einstellen.
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Soll eine Flüssigkeitsmenge dem in dem Mischcontainer M während eines Mischvorganges befindlichen Mischgut 23 zugeführt werden, wird man bei einer geringen zuzuführenden Flüssigkeitsmenge den Fluidkanal 24 und bei einer größeren zuzuführenden Flüssigkeitsmenge den Fluidkanal 25 mit Fluid beaufschlagen.
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4 zeigt den Fluidverteiler 27 bei einer Benutzung zum Zuführen von Fluid an das in dem Mischcontainer M enthaltene Mischgut 23, wenn der Fluidkanal 25 mit unter Druck stehendem Fluid beaufschlagt ist. Über die Zentralkammer 36 wird das anstehende Fluid auf die Fluidaustrittskanäle 37 aufgeteilt, an der Unterseite des Prallkörpers 40 umgelenkt und durch den Fluidaustrittsspalt 41 radial umlaufend ausgebracht. Die Fluidströmung ist in 4 mit Pfeilen kenntlich gemacht. Durch den auf die Unterseite des Prallkörpers 40 wirkenden Fluiddruck wird der Prallkörper 40 gegen die Rückstellkraft der Druckfeder 47 in seine in 3 und 4 gezeigte Ausgabestellung gebracht. Sobald der Fluiddruck nachlässt, schließt der Prallkörper 40. Auf diese Weise lässt sich eine sehr exakte Dosierung von Flüssigkeit in das Mischbehälterinnere 28 durchführen, vor allem auch ohne dass Flüssigkeit durch einen langsam nachlassenden Flüssigkeitsdruck aus dem Fluidausgabespalt 41 nur eher langsam herausfließt und das benachbarte Werkzeug benetzt. Die konische Formgebung der Unterseite des Prallkörpers 40 gewährleistet, dass oberhalb des Mündungsabschnittes 38 des Grundkörpers 31 sich zunächst ein gewisser Staudruck aufbauen kann, bevor der Prallkörper 40 von dem Grundkörper 31 abgerückt wird.
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Soll hingegen nur eine kleinere Flüssigkeitsmenge in das Mischbehälterinnere 28 eingebracht werden, wird man den Fluidkanal 24 mit Fluid beaufschlagen. Von der Zentralkammer 33 wird dieses Fluid in die einzelnen Radialkanäle 34 aufgeteilt. Dieses tritt sodann, wie in 5 durch die Pfeile kenntlich gemacht, in radialer Richtung aus. Bei einem solchen Betrieb des Fluidverteilers 27 befindet sich der Prallkörper 40 in seiner Schließstellung.
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Grundsätzlich ist auch ein gemeinsamer Betrieb der beiden vorbeschriebenen Fluidausgabevarianten möglich.
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In 2 ist bei dem darin schematisiert dargestellten Mischbetrieb eine Fluidzuführung durch den Fluidverteiler 27 über den Fluidaustrittsspalt 41 gezeigt. 6 zeigt dieselbe Situation, jedoch mit einer Fluidzuführung über die Radialkanäle 34.
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Die Darstellung der 2 und 6 verdeutlichen, dass sich bei einem Mischbetrieb der Fluidverteiler 27 außerhalb des Mischthrombus befindet. Dieses hat neben anderen Vorteilen den Vorteil, dass durch die radiale Abstrahlung der Flüssigkeit von dem Fluidverteiler 27, unterstützt durch die Rotationsbewegungen der Antriebswelle 19, durch die auch der Fluidverteiler 27 mitrotiert, die ausgebrachte Flüssigkeit über einen größeren Bereich verteilt wird, bevor diese in Kontakt mit dem im Mischthrombus befindlichen Mischgut 23 gelangt. Die Folge ist, dass die ausgebrachte Flüssigkeit großvolumig in das Mischgut 23 eingebracht wird.
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Die Beschreibung des Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Figuren verdeutlicht, dass mit einer solchen Mischmaschine eine Fluidzufuhr, insbesondere eine Flüssigkeitszufuhr gegenüber herkömmlichen diesbezüglichen Maßnahmen erheblich verbessert ist.
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Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben worden. Ohne den Umfang der geltenden Ansprüche zu verlassen, ergeben sich für einen Fachmann zahlreiche weitere Möglichkeiten, die Erfindung umzusetzen, ohne dass dieses im Rahmen dieser Ausführung näher erläutert werden müsste.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Mischmaschine
- 2
- Gestell
- 3, 3.1
- Ständer
- 4
- Containereinfahrt
- 5, 5.1
- Seitenwand
- 6
- schwenkbare Baugruppe
- 7
- Rahmenbauteil
- 8
- Schwenkachse
- 9
- Antriebseinheit
- 10, 10.1
- Hubeinrichtung
- 11
- Hubplatte
- 12
- Spindel
- 13
- Führung
- 14
- Arretierungshebel
- 15
- Elektromotor
- 16
- Mischkopf
- 17
- Schwenkantrieb
- 18
- Boden
- 19
- Antriebswelle
- 20
- Mischwerkzeug
- 21
- Mischwerkzeug
- 22
- Mischwerkzeug
- 23
- Mischgut
- 24
- Fluidkanal
- 25
- Fluidkanal
- 26
- Fluidanschluss
- 27
- Fluidverteiler
- 28
- Mischbehälterinnere
- 29
- Fluidrohr
- 30
- Anschlusszapfen
- 31
- Grundkörper
- 32
- Abstandsring
- 33
- Zentralkammer
- 34
- Radialkanal
- 35
- Mantelfläche
- 36
- Zentralkammer
- 37
- Fluidaustrittskanal
- 38
- Mündungsabschnitt
- 39
- Konus
- 40
- Prallkörper
- 41
- Fluidaustrittsspalt
- 42
- Einstellschraube
- 43
- Führungsstange
- 44
- Führungshülse
- 45
- Kolbenraum
- 46
- Kolben
- 47
- Druckfeder
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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