DE2503838B2

DE2503838B2 - Mischflügel

Info

Publication number: DE2503838B2
Application number: DE2503838A
Authority: DE
Inventors: Hans 4930 Detmold Kimmel
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1975-01-30
Filing date: 1975-01-30
Publication date: 1981-04-23
Also published as: DE2503838C3; DE2503838A1

Description

sin2 a_r = —— · sin 2 a_w τ

erfüllen, worin rder Abstand eines Querschnittsdreiecks von der Umlaufachse, rw der Halbmesser der den Misohflügel tragenden Welle und olw der Neigungswinkel der betreffenden Mischflügelflächen gegen die Umiaufebene beim Radius r_w ist

2. Mischflügel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß seine in Bewegungsrichtung liegende Kante ^(Vorderkante) geradlinig ist

3. Mischflügel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß seine der Bewegungsrichtung abgewandten Kanten ^(Hinterkanten) geradlinig sind.

4. Mischflügel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß er in Aufsicht gesehen symmetrisch ist

5. Mischflügel nach einem der vorhergehenden Ansprüche an vertikal angeordneter Welle, dadurch gekennzeichnet, daß in bezug auf die Horizontale die Neigung der unteren Mischflügelfläche geringer ist als die Steigung der oberen Mischflügelfläche.

6. Mischwerkzeug mit Mischflügeln nach einem der vorhergehenden Anspräche, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Mischflügel (F)\n verschiedenen Ebenen (1-VI) an der rotierenden Welle (W) und im Winkel gegeneinander versetzt (a, b, c) angeordnet sind.

7. Mischwerkzeug nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet daß Mischflügel in wenigstens drei Ebenen (I, II, III) an der rotierenden Welle (W) angeordnet sind derart, daß erste und dritte Mischflügel (la, 3a, ic, 3c) in zwei Ebenen (I, III) in gleicher Winkellage (a bzw. c) in bezug auf die Welle (W)übereinander und zweite Mischflügel (2) in einer mittig zwischen diesen Ebenen (I₁ IH) liegenden Ebene (II) im Winkel (b) gegenüber ersten und dritten Mischflügeln (1,3) versetzt an der Welle (W) angeordnet sind.

8. Mischwerkzeug nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in verschiedenen Ebenen (I —VI) angeordnete Mischflügel auf einer rings um den Umfang des Mischwerkzeugs verlaufenden Sinuslinie angeordnet sind.

9. Mischwerkzeug nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet daß die Höhenlagen (I—VI) winkelversetzt angeordneter Mischflügel derart gewählt sind, daß die Vorderkante (A) eines in Bewegungsrichtung nachfolgenden Mischflügels etwa auf der gleichen Höhe liegt wie eine der Hinterkanten fQ eines vorangehenden Mischflügels.

Patentanspruchs 1.

Ein solcher Mischflügel ist z. B. aus der DE-PS 74 618 oder aus der US-PS 15 79 355 bekannt In ersterem Falle ist der Querschnitt des Mischflügels an allen Stellen gleich. Es ergeben sich daher im Mischgut ungleichförmige Bearbeitungsbedingungen, da den unterschiedlichen Relativgeschwindigkeiten zwischen Mischgut und Mischflügel in den verschiedenen Entfernungen von der Umlauf achse nicht Rechnung getragen.

ίο Im zweiten Falle (US-PS 15 79 355) nimmt der Querschnitt des Mischflügeis mit dem Radius linear zu. Dieser Mischflügel läßt eine gleichmäßigere Materialbehandlung als der erstgenannte Mischflügel zu, schafft aber noch immer keine optimalen Verhältnisse.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Mischflügel der eingangs genannten Art derart auszugestalten, daß das Mischgut über den gesamten, vom Mischflügel erfaßten Bereich eine gleichmäßige Behandlung erfährt

Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß dieses Ziel dann erreichbar ist wenn die Gestalt des Mischflügels so gewählt ist daß die vom Mischflügel dem Mischgut vermittelten, parallel zur Umlaufachse verlaufenden Geschwindigkeitskomponenten unabhängig vom Abstand des Auftreffpunktes eines Mischgutpartikels auf dem Mischflügel von der Umlaufachse gleich groß sind.

Die angegebene Aufgabe wird bei einem Mischflügel der eingangs genannten Art dadurch gelöst daß die von den an besagter Spitze endenden Dreieckschenkeln mit der Umlaufebene des Mischflügels eingeschlossenen Winkel («_r) die Bedingung

sin 2 α,

sin 2 a_w

Die Erfindung bezieht sich auf einen Mischflügel an einer rotierenden Welle nach dem Oberbegriff des erfüllen, worin rder Abstand eines Querschnittsdreiecks von der Umlaufachse, r_w der Halbmesser der den Mischflügel tragenden Welle und «_w der Neigungswinkel der betreffenden Mischflügelflächen gegen die Umlaufebene beim Radius r_w ist

Die erwähnten Winkel können derart gewählt sein. daß die Geschwindigkeitskomponenten, die in entgegengesetzten Richtungen parallel zur Umlaufachse verlaufen, einander gleich groß sind. Durch spezielle Winkelwahl kann hierdurch den Einflüssen der Erdbeschleunigung Rechnung getragen werden. Andererseits ist es vorteilhaft, wenn Mischflügel, die in Bodennähe des Mischbehälters angeordnet sind, eine Bewegungskomponente auf das Mischgut bevorzugt nach oben

so vermitteln. Für Mischflügel im obersten Mischgutbereich gilt sinngemäß das umgekehrte.

Die Mischflügel haben sich mit dem Abstand zur Umlaufachse verändernde Querschnitte. Durch diese Querschnittsunterschiede ist den unterschiedlichen Auftreffgeschwindigkeiten des Mischflügels auf das Mischgut je nach Entfernung von der Rotationsachse Rechnung getragen. Es ergeben sich an allen Auftreffstellen parallel zur Rotationsachse weisende Geschwindigkeitskomponenten des Mischguts beim Auftreffen

bo auf den Mischflügel, die über den gesamten Querschnitt des Mischbehälters konstant sind. Dadurch ist die Durchmischung des Mischgutes auch im Bereich der Behältermitte so gut wie in dessen Randbereich.

Durch die Mischflügel wird das Mischgut zerteilt und

b^r> eine Mischgutströmung um die Mischflügel erzeugt, welcher Strömung sich noch die Einwirkungen der Schwerkraft überlagern. Rotiert das Mischwerkzeug um eine senkrechte Achse, dann kann dem Einfluß der

Schwerkraft dadurch Rechnung getragen werden, daß die Neigungs- bzw. Steigungswinkel der verschiedenen Seiten des Mischflügels gegen die Horizontale unterschiedlich groß sind, so daß sich auch in einem solchen Fall die erwähnten Geschwindigkeitskomponenten parallel zur Rotationsachse in den verschiedenen Richtungen mit gleichen Größen einstellen.

Die Erfindung und vorteilhafte Ausführungsformen sollen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen nachfolgend näher erläutert werden. Es zeigt

F i g. 1 e'nen Querschnitt an einer ausgesuchten Stelle durch eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Mischflügels;

Fig.2a bis 2c Draufsichten auf einen an einer Achswelle befestigten Mischflügel nach der Erfindung;

Fig.3 und 4a Abwicklungen der gegenseitigen Anordnung mehrerer Mischflügel an einer gemeinsamen Welle;

F i g. 4b die Verteilung der verschiedenen Mischflügel nach F i g. 4a um den Umfang der sie trägeren Welle.

Der Grundgedanke der Erfindung sei zunächst unter Bezugnahme auf F i g. 1 erläutert Bewegt sich der Mischflügel F, von dem hier ein Querschnittsbild an einer bestimmten Stelle desselben dargestellt ist, in Richtung der von der Spitze A' angegebenen Richtung durch das Mischgut, dann prallt das Mischgut an der Stelle des angegebenen Querschnitts mit der Geschwindigkeit v„ auf die an die Spitze A', die die Vorderkante des Mischflügels darstellt, angrenzenden Flächen des Mischflügels. Dieser Geschwindigkeitsvektor v_a läßt sich in zwei Komponenten zerlegen, von denen die Komponente v_e senkrecht zur Mischflügelfläche verläuft Letztere Komponente wird beim Stoß in thermische und Verformungsenergie umgewandelt, sofern es sich beim Mischgut nicht um ein sehr elastisches Material handelt Auch die Komponente v_p läßt sich wieder in zwei Komponenten zerlegen, von denen die eine Komponente v_s senkrecht zur Bewegungsrichtung des Mischflügels durch das Mischgut verläuft. Diese Komponente v_s ist diejenige, die gemäß der vorliegenden Erfindung durch entsprechende Gestaltung des Mischflügels an allen Punkten über die gesamte radiale Länge des Mischflügels Fkonstant ist.

Die für sie geltende Forderung läßt sich erfüllen, wenn der Neigungswinkel «_r der Mischflügelfläche gegen die in der Bewegungsrichtung liegende Ebene im Abstand rvon der Rotationsachse der Bedingung

sin 2 a_r ~ —— · sin 2 a„
r

genügt, wobei r_w der Radius der Achswelle und <x». der Neigungswinkel der betreffenden Mischflügefläche beim Radius r_w gegen die in der Bewegungsrichtung liegende Ebene ist.

Da die Höhe der der Spitze Λ'gegenüberliegenden Seite des Mischflügels, d. h. die Höhe des Mischflügels an allen Stellen gleich ist, ergeben sich aufgrund der verschiedenen Winkel «_r zwischen den Aufprallflächen und der in der Bewegungsrichtung liegenden Ebene, die hier der Senkrechten auf die der Spitze gegenüberliegende Seite entspricht, unterschiedliche Tiefenabmessungen des Mischflügels über dem Radius, wie es aus den F i g. 2a bis 2c ersichtlich ist. Untersuchungen haben gezeigt, daß zur Erzielung des gewünschten Erfolges sich der Mischflügel nach außen hin ungeradlinig verbreitert. 1st die Vorderkante A des Mischflügels geradlinig, dann sind notwendigerweise die Hinterkanten Cgeschwungen ausgeführt. Alternativ können auch die Hinterkanten C geradlinig aasgeführt sein, es ist dann die Vorderkante Λ geschwungen ausgeführt Als weitere Variante kommt das Ausführungsbeispiel nach Fig.2b in Betracht, bei dem vordere und hintere Kanten geschwungen ausgeführt sind. Geradlinig verläuft dann die Mittellinie B in den Aufprallflächei. des iviischflügels.

Es ergeben sich besonders gute Mischwirkungen, wenn um eine Welle mehrere der erfndungsgemäßen

ίο Mischflügel derart angeordnet sind, daß die sich über den Mischflügeln ergebenden Mischgut-Strömungslinien verschiedener Mischflügel sich überlagern, wie es z. B. in den F i g. 3 und 4a dargestellt ist Die Mischflügel sind im Winkel um die Welle gegenseitig versetzt, wobei

z. B. zwischen den mit den Buchstaben a, b und c in F i g. 3 gekennzeichneten Stellungen jeweils ein Winkel von beispielsweise 90° liegen kann. Bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 3 sind in der Winkelstellung a zwei Mischgutflügel la und 3a übereinander angeordnet in zwei verschiedenen Ebenen, die mit 1 und Hi gekennzeichnet sind. Der in der um 90° bei b an der Welle befestigte Mischflügel 2 ist in einer Höhenlage II angeordnet, die in der Mitte zwischen den Höhenlagen I und III liegt Auf diese Weise ergibt sich ein Strömungsbild, bei dem, wie dargestellt, beispielsweise Mischgutpartikel aus der Höhenlage I in Richtung auf Partikel aus der Höhenlage II gedruckt werden und umgekehrt Dies bew'rkt die erwünschte gute Durchmischung von Mischgutpartikein aus verschiedenen Bereichen im Mischgutbehälter.

Die einzelnen Mischflügel können dabei so angeordnet sein, daß die Vorderkante A eines in Bewegungsrichtung nachfolgenden Mischflügels etwa in der gleichen Höhenlage angeordnet ist wie eine der

-S5 Hinterkanten C eines vorausgehenden Mischflügels. Eine solche Anordnung ist in F i g. 4a dargestellt In den verschiedenenen Winkelpositionen, die mit den Buchstaben a,b,c dargestellt sind, sind wieder Mischflügel in verschiedenen Höhenlagen angeordnet die mit I bis VI bezeichnet sind. Dabei ist beispielsweise hinler der einen Hinterkante C des an der Position a in der Höhenlage IV angeordneten Mischflügels die Vorderkante A eines in der Position b in der Höhenlage III angeordneten nachfolgenden Mischflügels angeordnet, hinter diesem wiederum in der Höhenlage II an der Position c in gleicher Höhenversetzung wie die beiden vorgenannten Flügel ein weiterer Mischflügel und so fort. Es ergibt sich auf diese Weise eine Strömung beispielsweise aus der Höhenlage IV zur Höhenlage 1.

so Da außerdem aber alle Mischflügel die Strömung teilen, findet auch eine Rückströmung beispielsweise aus der Höhenlage IV zur Höhenlage III zurück zur Höhenlage IV statt Schon das grobe Übersichtsbild aus Fig.4a läßt erkennen, daß durch die spezielle Anordnung der Mischflügel und die erfindungsgemäße Ausbildung derselben sehr günstige Strömungsbilder im Mischgut erzeugt werden, die für eine gute Durchmischung des Mischguts sehr förderlich sind. Nur zur Übersicht über die Winkclversetzung der einzelnen Mischflügel der Fig. 4a sei auf Fi g. 4b verwiesen, die die Verteilung der verschiedenen Positionen a, b, c, a', b', c'usw. um den Umfang einer rotierenden Welle, an der die Mischflügel befestigt sind, zeigt Die Rotationsrichtung ist in F i g. 4b durch einen Pfeil gekennzeichnet.

Durch entsprechende Wahl der Höhenlagen aufeinanderfolgender Mischflügel und die Einstellung der Rotationsgeschwindigkeit kann im Mischgut auch eine Teilströmung erzeugt werden, die etwa oszillierend

verläuft, wodurch sich eine besonders gute Durchmischung ergibt. Dies ist insbesondere durch Anordnung in verschiedenen Ebenen in Umfangsrichtung aufeinanderfolgender Mischflügel auf einer längs des Umfangs verlaufenden Sinuslinie möglich.

Es sei betont, daß die Erfindung sowohl bei um horizontale, geneigte als auch vertikale Achsen rotierenden Mischwerkzeugen geeignet ist, wobei den Einflüssen der Schwerkraft durch unterschiedliche Wahl der Neigungswinkel der Aufprallflächen des Mischflügels gegen das Lot auf die der Vorderkante gegenüberliegende Seite Rechnung getragen werden kann. Es ist günstig, wenn die Mischflügel an der Welle winkelverstellbar angebracht sind, so daß das Mischwerkzeug gegebenenfalls speziellen Verhältnissen angepaßt werden kann.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Mischflügel an einer rotierenden Welle, dessen Querschnitt die Gestalt eines Dreiecks hat, dessen eine Spitze in Bewegungsrichtung zeigt und bei dem die Länge der dieser Spitze gegenüberliegenden Seite an allen Stellen des Mischflügels gleich groß ist, dadurch gekennzeichnet, daß die von den an besagter Spitze (A') endenden Dreieckschenkeln mit der Umlaufebene des Mischflügels eingeschlossenen Winkel (oc_r) die Bedingung