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Verfahren und Vorrichtung zum kontinuierlichen Mischen von Stoffen
mit Zusatzkomponenten.
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum kontinuierlichen
Mischen von Feststoffen mit festen und/oder flüssigen Zusatzkomponenten.
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Nach diesem Verfahren und mittels der zu seiner Durchführung vorgesehenen
Vorrichtung soll ein gleichmäßiges kontinuierliches Anlagern, Umhüllen, Befeuchten
von pulverigen, körnigen, flächigen oder faserigen, mehr oder weniger rieselfähigen
Feststoffen mit geringen Zusätzen, üblicherweise in Form von Flüssigkeiten, Lösungen,
Emulsionen, Suspensionen oder auch Feststoffzusitzen, vorwiegend für das gleichmäßige
Aufbringen von Bindemitteln auf die Oberflächen von Holzspänen, Hozstaub und dergleichen,
vorwiegend pflanzlichen Produkten, erreicht werden.
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Vorrichtungen zu diesem Zweck sind bekannt. So verwendet man kontinuierliche
Mischer, denen die Feststoffe auf der einen Seite zugegeben und auf der anderen
Seite abgezogen werden, in denen die Feststoffe durcheinandergeschoben werden, wobei
während des Durchlaufes durch eine oder mehrere Zugabevorrichtungen die Zusatzkomponenten
üblicherweise über mehrere Düsen zugegeben werden. Das Zusammenbringen der Komponenten
erfolgt nach der statistischen Wahrscheinlichkeit. Es sind deshalb sehr grosse Mischer
ftlr relatLv kleine Lösungen erforderlich,
um eine gewisse Gewähr
zu bieten, dass alle Feststoffpartikel in den Bereich der durch die Düsen zerteilten
Zusatzkomponenten gelangen. Sowohl feinstpudrige Zusatzkomponenten als auch Flüssigkomponenten
haben nur einen ausreichenden Mischeffekt erfahrungsgemäß dann, wenn die Zusammenbringung
der Feststoffe mit den feinzerteilten Zusatzkomponenten grossflächig erfolgt.
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Erfolgt dieses Zusammenbringen nicht von vornherein gleichmässig und
in Sekundenschnelle, so kann es durch einen noch so langen nachträglichen Mischprozess
kaum mehr verbessert werden.
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Es sind auch Maschinen bekannt, die im Aufbau prinzipiell den vorbeschriebenen
gleichen, dagegen hochtourig arbeiten.
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Diese hochtourigen Mischer besitzen auch schon runde Mischbehälter.
Die in diesen Maschinen entstehenden Mischgutringe waren in ihrer radialen Dicke
jedoch unkontrolliert bzw. so stark, dass die vielfach in einer Ebene zugegebene
Zumischkomponenten wiederum nach einer nur geringen statistischen Wahrscheinlichkeit
den Feststoffpartikeln des Mischgutringes zugemischt wurde. Ein Teil der Feststoffpartikel
verblieb zu lange in dem zerteilten Zusatzkomponentenbereich, während ein nennenwerter
anderer Anteil Feststoffpartikel diesen Bereich durchlaufen konnte, ohne unmittelbar
in den Leimzerteilbereich zu gelangen.
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Es ist ein Schiudermischer mit einem Rotor bekannt, dem die zu mischenden
Komponenten axial zuführbar sind und der im Abstand von einer zylindrischen, einen
Abstreifer aufweisenden Mantelfläche koaxial umgeben ist. Bei diesen Mischern werden
die zu mischenden Komponenten in unterschiedlicher axialer Lage und praktisch über
den ganzen Umfang vom Rotor abgeschleuder, z.B. mittels Zerstäuberteller, und das
Mischgut kommt daher direkt oder nach Durchlaufen ei;s kurzen Weges zur Durchmischung
und trifft im schon gemischten Zustand auf die Mantelfläche auf. Die Güte der Mischung
bleibt daher nehr oder weniger dem Zufall überlassen, da pulverförmiges oder körniges
Gut aus Einzelteilchen unterschiediiciler bmessuIgen
besteht. Die
Erfahrung hat gezeigt, dass daher Klumpenbildungen nicht ausgeschlossen werden können.
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Die gleichen Uberlegungen gelten auch für bekannte Schleudermischer,
bei denen die zu mischenden Komponenten auf einen waagerechten, gegebenenfalls am
äusseren Rand leicht nach oben abgeschrägten rotierenden Teller auftreffen, auf
dem das körnige oder pulvrige Gut infolge der Zentrifugalkraft nach aussen wandert
und sich auf einer schmalen ringförmigen Fläche des Tellers mit der aufgesprühten
Flüssigkeit mischt. Die Mischwirkung härigt dabei stark von der Reibung und der
Korngrösse ab, wobei die grossen Körner infolge ihrer schnellen Bewegung weniger
stark benetzt werden als die Teilchen mit kleinerem Durchmesser.
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Ferner ist durch die deutsche Patentschrift 1 250 410 ein Schleudermischer
bekannt, bei dem zunächst die Feststoffpartikel und unmittelbar anschliessend die
Flüssigkeit gegen eine Wand geschleudert und unmittelbar darauf mittels eines Schabers
abgekratzt werden. Der Nachteil dieser Mischer liegt darin, daß die Feststoffpartikel,
insbesondere flächige Partikel, immer nur einseitig mit Flüssigkeit beaufschlagt
werden. Dieser Mischer gewährleistet nicht, dass alle Partikel mit Zusatzstoffen
behartet werden. Der grundsätzliche Nachteil liegt darin, daß die abgewandte Seite,
insbesondere flächiger Feststoffpartikel, keine Zusatzkomponenten zugeteilt bekommt.
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Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß im Bereich des radial im
Mischergehäuse angeordneten Auslasses eine Verteilung der Mischkomponeten überhaupt
nicht stattfindet bzw. nur dem Zufall der Freiflugvermischung überlassen ist.
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Allen bisher bekannten Einrichtungen und Verfahren gemeinsam ist eine
verstärkte Verklumpungsgefahr des Mischgutes und/oder Verschmutzungsgefahr der Maschinen.
Insbesondere die Verschmutzungsgefahr durch den Ansatz von Bindemitteln im Bereich
nicht genügend beanspruchter Mischwerks- und/oder Trogflächen
ist
ein erheblicher Nachteil.
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Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, die geringe statistische Wahrscheinlichkeit
der bisherigen Mischverfahren und der bekannten Mischer durch eine möglichst gezielte
definierte Zusammenbringung der Komponeten und durch einen kurzzeitigen intensiven
Mischprozess zu verbessern. Das Ziel ist sowohl eine gleichmäßige Verteilung der
Komponeten untereinander als auch die Verminderung der bei statistischen Systemen
grossen Mischräume und des demzufolge ebenfalls notwendigen hohen Energieaufwandes.
Die richtige Abstimmung z.B. zwischen Leimzerteilbereich, Bewegungsintensität des
Mischgutes und beaufschlagte Maschinenflächen schliesslich sollen die Verklumpungsgefahr
und die Verschmutzungsgefahr weitestgehend abbauen.
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Die Erfindung besteht demzufolge zunächst in einem Verfahren zum kontinuierlichen
Mischen von Feststoffen mit festen und/oder flüssigen Zusatzkomponenten, vorzugsweise
zum Beleimen von Spänen, Fasern und Stäuben aus pflanzlichen Produkten, bei welchem
die Feststoffe in dünnster Schicht gleitend und verwirbelt an den Wänden ein- oder
mehrwelliger Mischmaschinen diese axial schraubenlinienförmig durchlaufen und dabei
einen vom Zentrum her wirkenden möglichst gleichmässigen Leimzerteilbereich, der
mindestens 20 der Troglänge beträgt, zwangsläufig durch-wandern. Ein weiteres Verfahrensmerkmal
ist die gegenüber der Mischwerksumfangsgeschwindigkeit nur etwa halb so grosse mittlere
Spangeschwindigkeit auf der Trogwand.
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Weitere Verfahrensmerkmale sind die Leimzerteilung vorwiegend durch
den Schleudereffekt und die Leimverteilung im nennenswerten Umfang über Stosseffekte.
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Die Drehzahlen der Mischmaschinen-Mischwerke zur Erzielung der obigen
Verfahrenseffekte liegen etwa zwischen 60o UpM bei grossen Mischern und grobkörnigem
Mischgut bis etwa 5000 UpM. bei kleinen Mischern und feinkörnigem, pulvrigem Mischgut.
Die
Mischwerksform ist so zu gestalten, daß zur Erzielung der dünnen Materialleimschicht
der Durchlauf in äusserst kurzer Zeit erfolgt. Die Beaufschlagung des Materials
durch die Mischarme hat in einem Umfang zu erfolgen, daß die vom Mischwerk auf anähernd
Mischwerksumfangsggeschwindigkeit beschleunigten Feststoffpartikel sich auf der
Trommelwand und in dem Luftwirbeln auf etwa die Hälfte der Mischwerksumfangsgeschwindigkeit
abbremsen. Mindestens 20% der Mischwerkslänge sind mit Leimschleuderelementen auszurüsten,
wobei gegebenenfalls die Mischarme als Leimschleuder verwendet werden können. Um
den Mischgutring dünn halten zu können, ist sowohl der Feststorfeinlauf als auch
der Feststoffaustritt tangential vorzusehen. Verschmutzungsgefahr ist bei den hier
gestellten Mischaufgaben immer gegeben.
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Um eine Verschmutzung von vornherein möglichst gering zu halten, ist
insbesondere bei der Bindemittelzugabe eine Kühlung aller mit dem Material in Verbindung
kommenden Maschinenflächen vorzusehen. Um in kürzester Frist und mit geringem Aufwand
evtl.
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Verschmutzungen trotzdem beseitigen zu können, ist der Trog in Längsrichtung
hälftig geteilt und mit Kniehebelverschlüssen gehalten. Damit der Zulauf oder Ablauf
nicht getrennt gelöst werden müssen, sind ruf diesen Stutzen Schräganschlüsse vorgesehen.
Die Teilung in der Trogmitte ermöglichst ausserdem ein kurzfristiges Auswechseln
der gesamten Mischwerkswellen.
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Um bei extremen Durchsatzänderungen und/oder Strukturänderungen die
Maschine schnell anpassen zu können, ist eine Einstellbarkeit der Flügel sowohl
in Bezug auf die radiale Länge als auch in Bezug auf ihren Anstellwinkel vorgesehen.
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Um bei sehr leichten zu befeuchtenden Feststoffen, die zu einer Ringgeschwindigkeit
annähernd der Mischwerksumfangsgeschwindigkeit neigen, noch ausreichende Stosseffekte
zu erzielen, sind zweiwellige Maschinen vorzusehen, bei denen die Mischwerksenden
sich leicht überschneiden und damit intensive Stosseffekte ausüben.
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Um bei den hier in Frage kommenden Drehzahlen und dünnen
Materialschichten
die entstehende Bläsewirkung zu vermindern, ist am tangentialen Aus last eine Drosselklappe
vorgesehen, die sich automatisch, gegebenenfalls in Abhängigkeit auch von der Ampereaufnahme
des Hauptantriebsmotors und/oder der Temperatur des Mischgutes regeln läßt.
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Bei mehrwelligen Maschinen laufen die Mischwerkswellen vorwiegend
gleichsinnig, können in Anpassung an das Mischgut aber auch gegensinnig umlaufen.
Die Mischwerksflügel können, damit der Abstand der korrespondierenden Flügel konstant
bleibt, synchron umlaufen, wobei der Abstand der Flügelspitzen zueinander durch
Winkelverstellung der Mischwerke zueinander dem Produkt anpassbar ist. Vorzugsweise
werden korrespondierende Mischwerke gleich schnell laufen; ein bedingtes Vielfaches
ist aber ebenfalls möglich. Mehrwellige Mischmaschinen können auch den Trog und
Mischwerksdurchmesser variieren. Es kann dabei der einen Troghälfte mehr der Effekt
der Verteilung, der anderen mehr der Effekt des Stosses zugeordnet werden. Bei mehrwelligen
Mischmaschinen kann der Ein- und Auslass des Materials verschiedenen Trögen zugeordnet
werden, wobei gegebenenfalls diese Tröge um die Trichterbereiche axial versetzt
sein können. Sowohl bei einals auch mehrwelligen Trögen können die Mischwerke im
Bereich der Benetzungs- bzw. Beleimungszone in ihrer Drehzahl von der Drehzahl der
Nachmischzone abweichen. Die Mischwerke sind zu dem Zweck zwischen den Bereichen
getrennt und ineinander oder rliegend gelagert. Zwecks besserer Kühlung und in Verfolgung
der Ausbreitung der Mischwelle für den Schleudereffekt sind grosse Mischwerksdurchmesser
mit entsprechend grossen Lagern vorgesehen. Für die Zugabe von Flussigkomponenten
erlaubt das die Eingabe jeder einzelnen Komponente ohne Vormischung in das Innere
der Mischwerkswelle, dort erfolgt auf dem Wege zum Ausschleudern eine völlig ausreichende
Untermischung; eine getrennte Vormischung erübrigt sich.
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Verstärkter Verschmutzungsgefahr sind auch die Ein- und Auslaufstutzen
ausgesetzt. Demzufolge wird vorgeschlagen, die Bremsfläche des Einlaufstutzens durch
ein sporadisch oder kontinuierlich überlaufendes Band zu schützen. FUr den tangentialen
Auslasschacht wird vorgeschlagen, diesen überdimensional als Beruhigungsraum ohne
unmittelbare Auftreffläche des feuchten Gutes auszubilden.
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In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispieltdargestellt.
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Fig. 1 zeigt in der linken Hälfte einen Längsschnitt durch eine einwellige
Maschine, in der rechten Hälfte eine Ansicht, Fig. 2 zeigt einen Querschnitt durch
eine einwellige Maschine im Bereich des Einlauftrichters.
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Fig. 3 zeigt einen Querschnitt durch eine zweiwellige Maschine, Fig.
4 einen Querschnitt durch eine einwellige Maschine im Bereich des Auslauftrichters
und Fig. 5 einen vergrösserten Querschnitt durch eine Mischwerkswelle mit Einzelkomponentenzugebe.
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In Fig. l ist 1 bzw. la der Innentrog, 2 bzw. 2a ein Kühlmantel, 3
sind die Stirnwände, 4 ist der Einlauftrichter, 5 der Auslauftrichter. Der Trog,
bestehend aus Innenmantel 1 Doppelmantel 2 und Stirnwand 3 ist in der Mitte geteilt
und durch die Kniehebel 6 gehalten. Im Trog läuft die Mischwerkswelle 7, die in
den Lagern 8 und 8a gelagert ist, angetrieben über die Keilriemenscheibe 9 von einem
hier nicht dargestellten Motor. 10 ist der Riemenschutz. 11 und lia aind Auswuchtscheiben.
In der Welle 7 läuft mit um ein Kühlwasserrohr 12, auf der Welle 7 sind Gewindebuchsen
13 angebracht, in denen die Mischarme mit Abhebkomponente 14 eingeschraubt sind.
Vom Kühlwasserrohr 12 geht ein abzweigendes Kühlwasserrohr, 15 in den hohlen Mischarm
14. Auf der rechten Seite ist fest angeordnet, also nicht mit umlaufend, ein Leimflottenzugaberohr
16.
Dieses Rohr gibt den Leim in das Innere der Mischwerkswelle, von wo er durch die
strichpunktiert angedeuteten Zerteilerröhrchen 17 ausgeschleudert wird, so daß sich
der doppelt schraffierte Belimungsraum 18 ergibt. Auf der linken Seite ist ein Kühlwasseranschluss
19 vorgesehen. Bei a kommt das Kühlwasser und gelangt in das Innere des Kühlwasserrohres
12. Bei b verlässt das rücklaufende Wasser diesen Anschluss.
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In Fig. 2 ist 1 bzw. la wieder der Innenmantel des Troges, 2 bzw.
2a sind die Aussenmäntel. Die Troghälfte la, 2a ist gehalten im Ständer 20. Der
obere Teil 1 und 2 ist mit dem Einlauftrichter 21 versehen, der nach oben durch
einen sogenannten Schrägstutzen 22 verlängert ist. Das gesamte Trogoberteil ist
schwenkbar um die Welle 23 und ausbalanciert durch das Gegengewicht 24. Der Schrägstutzen
22 ermöglichst es, ohne Entfernung von Zwischenstücken oder elastischen Zugabeverbindungen
das Oberteil zu kippen. Die strichpunktierte Anordnung 22a in dieser Figur zeigt
das Oberteil in gekippter Stellung. 25 ist ein Austrittsstutzen für Kühlwasser im
Trogoberteil. 26 ist ein sporadisch oder ständig umlaufendes Band, angetrieben durch
die Walzen 27/28 zur Freihaltung der Aufprallwand 29 des Einlauftrichters 21.
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In Fig. 3 ist ein Doppeltrog dargestellt. 30 bzw. 30a sind die Oberteile
der beiden Tröge, 31 bzw. 31a die Unterteile.
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32 bzw. 32a sind die Kühlwassermäntel. Der Trog ist getrennt im Bereich
der Flanschen 33/34, die wiederum mit hier nicht gezeichneten Kniehebel zusammengehalten
werden. In den beiden Troghälften laufen die Wellen 35 und 36 mit den hohlen Mischarmen
37 und 38 undn den im Zentrum angeordneten, mit umlaufenden Kühlwasserzufuhrrohren
39 und 40. Bei 41 und 42 sind die Abgangsrohre in die Mischarme zu sehen.
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In Fig. 4 ist 1 wieder der Obertrog, 43 ein Teil des Untertroges,
2 der obere Doppelmantel, 44 ein Teil des Doppelmantels
unten.
33/34 sind wieder die Flanschflächen für die Trogtrennung. 45 ist eine pendelnd
aufgehängte Ablassklappe, die zunächst den Luftstrom dämpfen soll und sich anschliessend
unter dem Druck des Materials mehr oder weniger öffnet. Diese Klappe ist gelagert
um die Welle 46. An einem Hebel 47 befindet sich ein Magneteisen 48, welches von
einer Spule 49 angezogen bzw. abgestossen wird in Abhängigkeit von der Energieaufnahme
des Hauptantriebsmotors und/oder von der Austrittstemperatur des verarbeiteten Mischgutes.
Das austretende Mischgut tritt in Pfeilrichtung c aus. Der Auslassbereich ist bewusst
gross und ohne Widerstand gehalten, so daß sich das Mischgut hier frei in der Luft
abbremst. Der Auslasstrichter ist auf der einen Seite begrenzt durch die Blende
w , auf der anderen Seite durch die Wand 50, die tangential an den Mischtrog 43
anschließt.
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51 ist eine Andeutung eines weiteren Verbindungsschachtes.
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In der Fig. 5 ist 52 ein etwas grösserer Querschnitt durch ein Mischwellenrohr.
Auf dem Rohr 52 sind die Buchsen 53 bzw.
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53a mit dem Mischpanmen 54 bzw. 54a. Weiterhin befinden sich dort
die als Rohre ausgebildeten Schleuderelemente 55, von denen das Element 55a in Schnittebene
liegt. Es ist durch einen Schraubstutzen 56 in dem Mischrohr 52 auswechselbar gehalten.
Nicht mit umlaufend, starr im Inneren des Rohres angeordnet, sind die Zugaberohre
57 für Leim, 58 für Härter, 59 für Emulsion und 60 für Wasser. Diese Rohre besitzen
auf der Länge verteilt Austrittsöffnungen, vorzugsweise jeweils in Höhe eines Schleuderelementes
55 Je eine Austrittsöffnung. Die aus diesen Zuführrohren austretenden Einzelkomponenten
werden auf der Innenwand des Rohres 52 völlig ausreichend miteinander gemischt und
laufen unmittelbar zu den Schleuderelementen 55, von denen sie feinstzerteilt im
Bereich der inneren Trogwandung abgegeben werden.
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Ansprüche