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Kontinuierlicher Mischer Die Erfindung betrifft einen kontinuierlichen
Mischer für schüttbares bzw. fließrShiges Gut, bestehend aus einem zZlindrischen
Gehäuse und darin koaxial angetrieben drehbar angeordneter Mischwelle, auf welcher
Mischorgane befestigt sind.
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Mischer dieser Art sind in vielen Variationen insbesondere aus der
Patentliteratur bekannt, auf die insoweit verwiesen wird Es ist bislang üblich gewesen,
aufgrund der geforderten Güte des Mischvorganges für praktisch alle der sehr vielen
unterschiedlichen Anforderungen eigene Mischer zu bauen. Insbesondere richtet man
im bekannten Falle die Form der Mischorgane nach den Gegebenhelten, die sich aus
der Korngröße des Mischgutes, dessen Empfindlichkeit und ähnlichen Parametern ergibt.
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Die Brfindung sucht einen kontinuierlichen Mischer für fließfähiges
und/oder schttttbares Mischgut zu schaffen, der sich auch im installierten Zustand
leicht variieren läßt. Eine weitere Forderung ist, daß ausgehend von wenigen gleichen
Grundbauteilen des Mischers kontinuierliche Mischer für die unterschiedlichsten
Anforderungen gebaut werden können.
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Die ErfIndung löst diese Aufgabe ausgehend von dem oben beschriebenen
Stand der Technik dadurch, daß bei einem solchen Mischer bei etwa waagrechter Anordnung
des Mischers die Mischorgane den Mischraum im Gehäuse in Kammern unterteilende,
mit ihrem Rand an der Gehäuseinnenwand entlanglaufende, zur Radialrichtung der Welle
- und damit des Gehäuses - mit einem Winkel von etwa no-60 Winkelgraden auf der
Welle fixierte, elleptische Scheiben sind, deren Jede an ihrem Umfang mindestens
eine Ausnehmung aufweist, Weitere Vorteile, Merkmale und Besonderheiten der Erfindung
ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nun folgenden Beschreibung von AusfUhrungsbeispielen
unter Hinweis auf die Zeichnung. In der Zeichnung zeigen: Fig. 1 unter A-E verschiedene
Gestalten möglicher ell6ptischer Mischorgane; unter F eine sohematische Darstellung
einer BefestigungsmUglichkeit auf der Welle; und Figuren 2-4 drei verschiedene Mischer
unter Verwendung von Mischscheiben nach Fig. 1.
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Der generelle Aufbau eines Mischers nach der Erfindung ergibt sich
bereits auf den ersten Blick auf Fig. 4, auf die freilich weiter unten im einzelnen
einzugehen ist: In einem etwa waagrechten Rohr 17 läuft drehbar angetrieben eine
Mischerwelle 18. Auf dieser Mischerwelle 18 sind nun elliptische Scheiben etwa nach
Fig. 1 A-E schräg angeordnet, und zwar so, daß zwei aufeinander auf der Welle folgende
Scheiben stets eine Kammer im Rohr begrenzen, welche ihrerseits mit dem Raum davor
und danach dadurch Ausnehmungen am Rand der beiden diese Kammer begrenzenden Scheiben
in Verbindung steht. Der Winkel, welchen die Flächennormale einer Scheibe mit der
Achs bildet, bestimmt
die Exzentrizität der elliptischen Scheiben.
Die kleine Halbachse einer Jeder solchen elliptischen Scheibe ist selbstverständlich
gleich dem Innenradius des Rohres, bzw. um eine kleine Größe kleiner, damit der
Rand der Scheiben nicht an der Innenfläche des Rohres reibt, aber andererseits eine
gewisse Abschließung der Kammer gegenüber den Räumen dekor und danach bewirkt.
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Zweckmäßig sind die elliptischen Scheiben an ihrem Rand zylinderförmig
abgefragt, um auch bei dem erforderlichen radialen Abstand zwischen dem Scheibenrand
und dem Innenraum des Gehäuses eine gute "Abdichtung" zu geben.
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Die Scheiben können nun eine Reihe unterschiedlicher Gestalten haben,
Je nach deren welche technische Wirkungen innerhalb der Jeweiligen Mischerkammern
man erreichen will. Gemäß Fig. 1 kann die Scheibe A eine Ausnehmung 10 haben, die
praktisch dadurch zur kleinen Achse paralleles Abschneiden eines Teiles mit großem
Krümmungsradius entsteht. Es kann auch z.B. eine Ausnehmung lot gemäß der Darstellung
A in Fig. 1 vorgesehen sein. Die Darstellung B zeigt einen Ausschnitt 11 im Bereich
der größten Krum mung der Ellipse. Die Darstellung C zeigt eine ähnliche aber flachere
Ausnehmung 12. Die Darstellung D zeigt im Prinzip eine ähnliche Darstellung wie
C, nur daß zwei gleiche AusneUmungen symmetrisch zur großen Achse der Ellipse vorgesehen
sind. Die Darstelliung E zeigt eine asymmetrische Ausgestaltung sowohl hinsichtlich
der Anordnung zweier Ausnehmungen 14 und 15 als auch hinsichtlich der Größe: Die
Ausnehmung 14 ist erkennbar erheblich größer als die Ausnehmung Ig: Die Darstellung
F in Fig. 1 zeigt schematisch zum Verständnis die geometrischen Bedingungen mit
der kleinen Halbachse b und der großen Halbachse a. Gestrichelt sind
einige
der vielen möglichen Gestaltungen einer oder mehrerer Ausnehmungen dargestellt.
Im Zentrum einer Jeden solchen elliptischen Scheibe ist eine dem Fachmann geläufige
Vorrichtung zum Arretieren Jeder beliebigen Scheibe in Jeder beliebigen Axialen
und auch radialen Stellung auf der Welle 18 angedeutet. Man kann z.B. Jede Scheibe
entlang der großen oder der kleinen Achse teilbar ausbilden, damit man an einer
beliebigen Stelle der Welle 18 die Jeweilige Scheibe montieren kann, ohne deswegen
davor oder dahinter befindliche Scheiben demontieren zu müssen.
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Fig. 2 zeigt nun nur beispielsweise eine mögliche Art der Anordnung
mehrerer Scheiben nacheinander auf der Mischerwelle. Die Drehrichtung ist mit dem
Rundpfeil links dargestellt. Dabei werden beispielsweise fUr die Scheiben II solche
elliptische Platten verwendet, die etwa die Gestalt nach Fig. 1, Darstellung D,
haben. (Im dargestellten Falle ist der Winkel zwischen den Normalen einer Scheibenfläche
und der Achse 450, was man daraus sieht, daß in der Darstellung die Scheiben II
Teile von Kreisen sich.) Die Scheiben I können nun praktisch Jede beliebige und
weiter denkbare Scheibengestalt unter Verwendung der Anregungen der Fig. 1 haben.
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Wenn man einen Mischer nach Fig. 2 ohne zusätzlich wirkende Kraft
für den Transport arbeiten läßt, dann sieht man, daß dieser Mischer nur mischt,
aber nicht fördert.
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Im vorliegenden Falle müßte man also irgendeine Kraft aufbringen,
um das Mischgut auch durch den Mischer insgesamt zu bewegen. Dies kann z.B. dadurch
geschehen,
daß man aufgabeseitig eine Förderschnecke auf die Welle
aufbringt, oder die Aufgabeseite dadurch einen Trichter speist, so daß also die
Schwerkraft die zusätzliche Kraftkomponente für die Gesamtf-brderung liefert. Am
Ausgangsende eines solchen Mischers wird man in den allermeisten Fällen einen Überlauf
nach Art eines Wehres verwenden, um eine Drossel zu vermeiden, die beinahe zu allen
bekannten Mischern zu ähnlichen Zwecken erforderlich ist, aber wegen der unvermeidbaren
pulsierenden Wirkung in den Mischer hinein ungern verwendet wird.
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Der Mischer gemäß dem Schema nach Fig. 3 weist eine Besonderheit auf:
lulan sehe einmal in Förderrichtung gemäß dem Pfeil unterhalb der Fig. 3 axial auf
die Orientierung der Scheiben. Es sei die Radialkomponente derJenigen Normalen Jeder
Scheibe betrachtet, welche eine Axialkomponentein Förderrichtung, d.h. in Richtung
der gedachten Endansicht hat. Danach haben die Scheiben IV, III, II und I (in dieser
Reihenfolge) folgende Normalenorientierungen: Die soeben definierte Radialkomponente
der Normalen der Scheibe IV weist in einem Polardiagramm mit kompaßartiger Gradeinteilung
auf 270°; die entsprechende Normalenkomponente der Scheibe III weist auf 00; die
entsprechende Norma 9 omponente der Scheibe II weist auf 9o°; und die diesbezügliche
Normalenkomponente der Scheibe I weist auf 180°.
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Man sieht also, daß von Scheibe zu Scheibe betrachtet die eben definierten
Normalenkomponenten in Förderrichtung gesehen mit der Förderrichtung umlaufen. Man
kann sich ohne weiteres vorstellen, daß
hierdurch eine Förderwirkung auftritt.
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Eine besonders zweckmäßige Ausgestaltung des zu besohrelbenden Mischers
ist in Fig. 4 dargestellt: Der runde Pfeil zeigt die Drehrichtung an, welche gemäß
dem die Arbeitsrichtung unter der Zeichnung darstellenden Pfeil im Uhrzeigersinne
verläuft. Man stelle sich vor, daß Fig. 4 den unteren Teil des Rohres 17 in Form
einer halbzylindrischen Wanne darstellt, bei welcher der spiegelbildlich gleiche
Teil, welcher die obere Hälfte des Rohres darstellt, zur Veranschaulichung fortgelassen
wurde. Man blickt also praktisch genau von oben in den Mischer hinein.
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Die schraffierten Hälften der Scheiben sind Jeweils die -bezogen auf
die Welle - unteren Hälften der Scheiben, um die Zeichnung anschaulicher zu machen.
Zwischen den Scheiben I und II besteht die Mischkammer K1; zwischen den Scheiben
II und III die Mischkammer K2 und zwischen den Scheiben III und IV die Mischkammer
K). wenn man diese Mischeinheit gleichförmig verlängern will, folgt auf die Scheibe
IV links eine weitere Scheibe in genau der Anordnung gemäß den Scheiben I oder III.
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Es sei nun die Kammer K1 zwischen den Scheiben I und II betrachtet.
In Rückwärtsrichtung steht diese Kammer durch eine kleine Ausnehmung 15 mit der
rechts von der Scheibe I sich zu denkenden Kammer in Verbindung, während über die
größere Ausnehmung 14 an der Scheibe II eine Verbindung zur Kammer K2 in Förderrichtung
besteht. Die Scheiben sind alle etwa gleich und z.B. gemäß Fig. 1 Darstellung E
ausgebildet. Jede Scheibe hat also eine relativ große
Ausnehmung
14 in einem Bereich großen KrUmmungsradius' und etwa diametral gegenüber eine wesentlich
kleinere Ausnehmung 15. Die Wirkung der soweit beschriebenen Anordnung in Kammer
K1 ist nun folgende: Aus der Kammer wird das dort herumgewirbelte Gut im Augenblick
der Darstellung sowohl durch die Öffnung 15 rückgefördert als auch aus der Öffnung
14 herausgefördert in die Kammer K2. Diese Voraussetzung geht von dem angegebenen
Drehsinn aus. ähnliches geschieht in der Kammer K3, während die X-ner K2 gespeist
wird, und zwar zweifach: Die Kammer K2 erhält durch die Öffnung 14 der Scheibe Il
eine relativ große Gutmenge und aus der Ausnehmung 15 an der Scheibe III eine relativ
kleine Gutmenge im Rückflußverfahren.
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Es handelt sich also hier um eine Mischvorrichtung, die ohne Einwirkung
äußerer KrKrte sowohl das Gut fordert als auch mischt und ebenfalls eine Rückmischung
bewirkt.
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Man kann unter Wahl anderer Worte diese Anordnung auch mit dem Wortlaut
des Anspruchs 2 beschreiben.
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Man kann die Anordnung der Scheiben auch wie folgt darstellen: Die
Flächennormalen der beiden Scheiben I und II, welche in die Kammer K1 hineinragen,
treffen sich etwa bei der mit einem x gekennzeichneten Stelle o b e r -h a 1 b der
Zeichenebene. Die Flächennormalen der Scheiben II und III, welche durch die Kammer
K2 gehen, treffen sich etwa an der mit xx gekennzeichneten Stelle u n t e r -h a
1 b der Zeichenebene, und die Flächennormalen der Scheiben III und IV, welche die
Kammer K3 durchsetzen, trerfenssich an der mit xxx gekennzeiohneten Stelle wie der
o b e r h a 1 b der Zeichenebene. Bei diesem Xomentanen Stand weisen diejenigen
Scheiben, die aus der von ihnen begrenzten Kammer heraus fördern, in Arbeitsrichtung
unten die größere Ausnehmung 14 (an der Scheibe Il und IV) und an der nach hinten
weisenden Scheibe einer jeden Kammer
die kleinere Ausnehmung 15
(an den Scheiben I und III) auf.
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Zu den bereits aus dem vorstehenden erkennbaren Vorteilen der erfindungsgemäßen
Mischvorrichtung kommt noch, daß **r mechanisch besonders einfach ist. Dieser Gedanke
hat nicht nur den sich aus Jeder Einfachheit ergebenden bekannten Vorteil, sondern
darüber hinaus den Vorteil, daß man bereits von der Fabrikseite her den Abnehmer
eines solchen Mischers mit einem kleinen Modell versehen kann, mit dessen Hilfe
der BenUtzer des Mischers bereits im voraus durch ein« nahezu wirklichkeitsgetreuen
Versuch mit kleinem Maßstab genau erfassen kann, welche Anordnung welcher Scheiben
den gewünschten Mischvorgang erzeugt. Insbesondere können dabei Verweilzeiten simuliert
werden, die man vom Konstruktiven her dann erhält, wenn man einfach z.B. in Fig.
4 die Kammer K2 erheblich länger macht als dargestellt ist. Die Funktion der Kammer
hinsich ffl ch des Mischens ist dann ähnlich, sie wirkt aber auch wie' ein Verweilraum.
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Durch Probieren am Modell kann insbesondere auch erarbeitet werden,
an welchen Stellen der einzelnen Scheiben wie gestaltete und wie große Ausnehmungen
anzubringen sind, um die gewünschte Förderleistung, Mischhomogenität und vor allem
auch die gewünschten Rückmischverhältnisse zu erhalten. Am Modell läßt sich auch
überraschend gut zeigen, welche Neigung man dem ganzen Mischer etwa im Original
geben muß, um beispielsweise auch die Schwerkraft zur Bearbeitung des Werkstoffes
heranzuziehen, oder nur zum Transport des Gutes.
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Selbstverständlich kann man auch Mischscheiben untersehiedlicker ExsentrizitXt
verwenden, die dann natürlich mit entsprechend anderen Winkeln ihrer langen Halbachse
zur
Drehwelle zu montieren sind. Auch das läßt sich insbesondere im Modell besonders
gut simulieren.
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SelbstverstWndlich ist es möglich, in den einzelnen Mischkammern -
solange nur die Scheiben nicht im Wege sind - feststehende Mischelemente an den
Gehäusewänden anzubringen, und zwar z.B. in Form der bekannten Stifte oder Paddel.
Man kann auch auf den Scheiben selbst oder auf der Welle zusätzliche Misch- und
Rührelemente anordnen, die ihrer Art nach bekannt sein können.
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Man kann das Rohr 17> welches das eigentliche Mischergehause darstellt,
heizbar oder kühlbar machen; man kann Einlaß und Auslaß mit Gassehleusen abschließen
und in einer bestimmten Atmosphäre oder - so efl1nscht - im Vakuum arbeiten. In
diesem Falle müssen entsprechende Vakuumschleusen vorgesehen werden, die ebenfalls
dem Stand der Technik zu entnehmen wären.
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In Versuchen hat sich gezeigt, daß der beschriebene Mischer in einer
unbegrenzten Anzahl von Variationsmöglichkeiten sowohl zum Mischen flüssiger wie
fester Stoffe oder auch Kombinationen davon geeignet ist. Es lassen sich insbesondere
die technisch schwierigen Mischvorgänge bei unterschiedlichen Korngrößen der Ausgangsprodukte
befriedigend durchfUhren. Dies läßt sich insbesondere dann erreichen, wenn man die
Welle - zusätzlich zur Drehbewegung - in axialer Richtung pulsierend antreibt.
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Eine besonders einfache technische Maßnahme gestattet eine Erhöhung
oder eine Verringerung der Transportleistung in der einen oder in der anderen Richtung:
Man kann, ausgehend von der endlichen Dicke der Scheiben, die Ränder derselben im
Bereich der Ausnehmungen in Förderrichtung
oder gegen die Förderrichtung
schräg abfasen.
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Dadurch hat Jede solche Ausnehmung je nach dem, in welcher Richtung
axial gesehen sie abgefast ist, eine größere oder kleinere Förderwirkung auf das
Gut, welches durch die Ausnehmung hindurch läuft. Wenn die Scheiben relativ dUnn
sind, kann man in äquivalenter Ausgestaltung des eben erörterten technischen Gedankens
die Ränder der Ausnehmungen entweder in Förderrichtung oder gegen Förderrichtung
ein wenig abkanten.
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Patentansprühe