DE2525362B2 - Mischfluegel an einem rotierenden mischwerkzeug - Google Patents

Description

des Mischwerkzeuges erfolgende gleichmaßige £«*£. _aufgeschwemmten Faserstoffen mit Misch-

Verschraubung der Kurve (A) gebildet ist. ^Sugen bekannt, die entgegen der Drehnchtung

3. Mischflügel nach Anspruch 2 dadurch ge- werkaug aufweisen Durch besondere kennzeichnet, daß an ihm zwei spiegelsymmetrisch gebogene: _Schaufeln wird bei den bekannten ζΓ"£_Γ Axüüschnittebene angeordnete Aufprall- 30 ^SSSSS^· «ite intensive Wirbelausb.ldung erflächen (F) ausgebildet sind. ^dJ⁵ _die ^_ie Vereinzelung von Faseransammlungen

4. Mischflügel nach Anspruch 2, dadurch ge- «Snstigwi soll. Den speziellen Problemen, die s,ch kennzeichnet, daß der gekrümmte Auto*«·* beg«g*f _{von Kunslst}off_en stellen tragen des Mischflügels (1) in ^.Z^JSSffir 35 dtese bekannten Mischwerkzeuge jedoch nicht Rechgesetzter Steigungsrichtung der Verschraubung der 35 ω

Kurve (K) unterteilt ist. ^nug. _vori_iegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu-

5. Mischwerkzeug mit Mischflügeln nach einem Der vo g ^j. , _{der eingangs} bezeichneten der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn- f™£ verbessern, daß bei einfachem Mischeraufzeichnet, daß Mischflügel (1) m verschiedenen Art so zu -_{ßigung der durch} das M.sch-Ebenen an einer gemeinsamen Nabe (Jf) "^ ⁴° °^^ _{im Misch}gut durch innere und äußere Reibracht sind, wobei die in unteren Ebenen hegenden J™£ _rgerufenen Temperatureinflüsse durch Aus-Mischflügel (Hfl) entgegen der "^^ίπ^ Kng^es Mischflügels erreicht wird, ohne daß es gekrümmte Aufprallflächen und die in oberen ^^ng _ompIizierten Bewegungssteuerung des Misch-

pralinacnen aer mibwuiuBv.....—w __--- _d erhndungsgemaucn m·»··"'»^' ··»—

gegengesetzten Steigungsrichtungen der Verschrau- Bo « ^ _{ümmten Bereich des} Flügels der-

bung der Kurve (K) unterteilt sind. «Teewählt daß die senkrecht zur Flügelfläche weisen-

⁵ Sn VektoVkomponenten der Aufprallgeschwindigkeiten von Mischgutpartikeln an allen Aufprall-

^SfEAAtdLt von der Erkenntnis aus,

55 daß die Größe der senkrecht zur Flügelfläche weisenden

Vektorkomponente der Aufprallgeschwmd.gke.t den

Grad der Erwärmung bestimmt die durch das Auf-

, ·· «raVn des Mischgutpartikels auf den Mischflug-1 im

Die Erfindung geht aus von einem gekrumm^ ^^^S^pn^ wird. .

Mischflügel der im Oberbegriff des Anspruchs 1 be- MMcng P ^_{n VektorkompO}nenten ergeben sicr zeichneten Art. Pyrotechnik sowohl bei einer Flügelgestalt, bei der die Aufprall

Bei Mischern der chemischen Verfahrenstechnik ^s0*°ⁿ _b „ _{1|d zur} Achse, um die der Fluge laufen im Mischbehälter Reaktionen ab, deren Wirk- flache uDe P ^ ^ ^. _{einem plüge} ^ samkeit, wie z. B. die Geschwindigke. von der Tempe- JJ. _{ufläche die gena}nnte Rotabonnch»

ratur des Mischguts bestimmt ist Damit diese Reak ακ^λ. ρ _{h der m { bei seinem Um}i_au

tionen im gesamten Mischgut gleichmäßig laufen, st 65 gene*Ust _{der Rotationsachse ver}

es erforderlich, daß die Temperaturverteilung im ™ ^M^^C _e ⁿ|^ _ungskomponente hervorruft, Mischgut sehr gleichmäßig ist. Da durch innere und ^lau^^e _F3_nte ^g _dne? _Fi_ügel_s der erfindungsge äußere Reibung, hervorgerufen durch das im Mischer υκ

^ Art beschreibt eine Kurve, die in Polarkoordij,«ler folgenden Gleichung genügt:

Ψ1

j der Abstand eines Kurvenpunktes P] vom i h. der Drehachse) ist, /·„ die Länge des unge-Abschniits der Kurve (d. h. des geraden abschnitte im inneren Bereich des Flügels) ab

Ji Krümmung anfängt (Anfangsradius), und <p_} jPolarmnkel des betreffenden Kurvenpunktes P₁, von der vom geraden Kurvenabschnitt ebenen Winkellage Null aus. Diese Kurve ist ^ in F i g. 1 dargestellt,
einem Mischflügel einfachster Gestalt ist die

iprallfläche als parallel zur Rotationsachse verlaufende, nach dieser Kurve gebogene Ebene vorttellbar. Ein derartiger Mischflügel ruft im Mischgut aber nicht unmittelbar in Richtung der Rotationsachse verlaufende Bewegungskomponenten hervor, sondern bewirkt, je nachdem, ob diese Fläche entgegen oder in der Rotationsrichtung gekrümmt ist, radial nach außen oder nach innen gerichtete Mischgutbewegungen.

Ist die Erzielung einer in Richtung der Rotationsachse gerichteten Bewegungskomponen'e im Mischgut erwünscht, wie es zum Ausbilden einer Mischguttrombe im Mischbehälter erforderlich ist, dann muß die Aufprallfläche gegen die Rotationsachse geneigt sein. Man erhält eine solche Aufprallfläche, die dem von der Erfindung verfolgten Ziel genügt, dadurch, daß die beschriebene Kurve entgegen oder in der Rotationsrichtung verschraubt wird. Die von der Kurve dabei beschriebene dreidimensionale Fläche ist diejenige, die am Mischflügel als Aufprallfläche auszubilden ist.

Der Formenbauer erhält eine solche Fläche dadurch, daß er entsprechende Kurvenschablonen beliebig kleiner Stärke in entsprechender Anzahl übereinanderlegt und dabei jede einzelne Schablone gegenüber der darunterliegenden jeweils um einen konstanttn Winkelbetrag verdreht Die von den der beschriebenen Kurve folgenden Schablonenkanten annäherungsweise bestimmte Fläche ist die Aufprallfläche. Die Stufen sind zu verschleifen oder zu verspachteln. Der Verdrehungswinkel und die Scheibenstärke, die den Grad der Verschraubung angeben, bestimmen die Steigung der Aufprallfläche, die nach den speziellen Bedürfnissen wählbar ist.

Es ist nicht notwendig, daß der Mischflügel auf seiner gesamten Länge gekrümmt ausgeführt ist, da bei den genannten Reaktionen im allgemeinen eine bestimmte Maximalwirkung, z. B. Erwärmung und damit Aufprallgeschwindigkeit am Mischwerkzeug nicht überschritten werden darf, diese Maximalaufprallgeschwindigkeit aber auch bei sich radial geradlinig erstreckendem Mischflügel bei einer gegebenen Drehzahl erst in einem bestimmten Abstand vom Drehmittelpunkt erreicht wird. Es ist daher nur erforderlich, daß der Mischflügel ab demjenigen Punkt, an dem die optimale Aufprallgeschwindigkeit erreicht wird, nach hinten oder vorne gekrümmt ausgeführt ist. Der Radius dieses Punktes wird, wie erwähnt, als Anfangsradius r₀ bezeichnet.

Im Bereich vom Drehmittelpunkt bis zum Anfangsradius r₀ kann die Neigung des Mischflügels gegen die Horizontale größer sein als in dem übrigen Bereich, wodurch im geradlinigen Bereich den hier herrschenden verhältnismäßig geringen Bahngeschwindigkeiten des Mischflügels Rechnung getragen werden kann, um den senkrecht zur Flügelfläche gerichteten Vektor der Aufprallgeschwindigkeit hier so groß wie zulässig zu machen.

Der erfindungsgemäße Miscbflügel ist nicht nur für Heizmischer geeignet, sondern auch für Kühlmischer, wobei er dann zweckmäßigcrweise von innen her gekühlt ist. Er ist weiterhin dort verwendbar, wo Mischgut nicht nur gemischt, sondern auch zerkleinert oder kompaktiert oder agglomeriert werden soll. Auch bei derartigen Vorgängen kommt es auf eine über den gesamten Mischbehälterraum gleichmäßige Behandlung an, die durch den erfindungsgemäßen Flügel erreicht wird.

Die Erfindung und vorteilhafte Anwendungsformen seien nachfolgend unter Bezugnahme auf die F i g. 1

ao bis 9 näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 die schneckenförmige Kurve, die sich als Axialschnitt mit der Aufprallfläche des Mischflügels ergibt,
F i g. 2 einen erfindungsgemäßen Mischflügel von oben,

F i g. 3 einen Schnitt durch einen erfindungsgemäßtn Mischflügel, der entgegen der Umlaufrichtung gekrümmt ist,
F i g. 4 einen Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Mischflügel, der in Umlauf richtung gekrümmt ist,

F i g. 5 eine Teildarstellung eines aus ebenen Schichten aufgebauten Mischflügels von oben, der entgegen der Umlaufrichtung gekrümmt ist, F i g. 6 einen Schnitt durch den Mischflügel nach F i g. 5 mit Abfallstück,

F i g. 7 einen Schnitt durch einen Mischflügel mit zwei spiegelbildlich zueinander angeordneten Aufprallflächen,

F i g. 8 eine Prinzipdarstellung eines aus Schichten aufgebauten Mischflügels in einem Mischbehälter im Schnitt,

F i g. 9 eine Prinzipdarstellung eines Mischbehälteis mit einem darin angeordneten Mischwerkzeug, das

♦5 Mischflügel in verschiedenen Ebenen aufweist, die Aufprallflächen aufweisen, die in Zonen unterschiedlicher Förderrichtung unterteilt sind.

Grundlage für die Gestaltung der Aufprallfläche F eines erfindungsgemäßen Mischflügels istdie Schneckenförmige Kurve K, wie sie in F i g. 1 dargestellt ist. Sie besteht aus einem geraden Abschnitt, der vom Achspunkt M bis zum Radius r₀ reicht. An diesem schließt sich ein äußerer, schneckenförmiger Abschnitt an, der derart gekrümmt ist, daß für jeden Punkt P aui ihn die Entfernung zum Schnittpunkt S zwischen dei Tangente an die Kurve K im Punkt P und dem Lot, vom Drehpunkt M auf die Tangente t konstant unc gleich dem Radius r₀ (Anfangsradius) ist, an dem du Krümmung des äußeren Teils der Kurve K beginnt Läßt man die Kurve K um den Achspunkt M in Pfeil richtung A rotieren, dann ergeben sich aufgrund de Geometrie der Kurve K folgende Verhältnisse, wi sie aus F i g. 1 insbesondere rechts unten erkennba sind:

Die Rotationsgeschwindigkeit sei so groß gewähl daß die Bahngeschwindigkeit des äußeren Endes d< geraden Abschnitts der Kurve, d. h. am Kurvei punkt P₀ im Abstand r„ vom Achspunkt M gleich

sei. In F i g. 1 ist der entsprechende Vektor v₀ auf die komponente hervorrufen. Eine solche Förderkompo-

Kurve K gerichtet eingezeichnet, um die Verhältnisse nente ist aber bei einem Mischflügel 1 vorhanden, wie

darzustellen, die sich beim Aufprall eines Mischgut- er in F i g. 2 aus Sicht von oben, dargestellt ist. Seine

partikels auf einen nach Art der Kurve K ausge- Aufprallfläche F ist gegen die Achse der Nabe N,

bildeten Mischflügel ergeben. 5 an der er befestigt ist, geneigt. Die Aufprallfläche F

Ein an einer um den Winkel ψ] gegenüber der in den entspricht in ihrer Gestalt einer Fläche, wie sich bei geraden Kurvenabschnitt fallenden Winkelnullinie gleichmäßiger Verschraubung der Kurve K (Fig. 1) winkelversetzten Stelle befindlicher Kurvenpunkt P] von dieser überstrichen bzw. definiert wird. Je npchhät von Achspunkt M einen radialen Abstand r_}. Die dem, ob der Mischflügel 1 im Mischgut eine nach Bahngeschwindigkeit dieses Kurvenpunktes P] ist um io außen oder nach innen gerichtete Förderkomponente das Verhältnis rj/r₀ größer als die Bahngeschwindig- hervorrufen soll, ist dabei die Verschraubung unterkeit des Kurvenpunktes P₀. Der entsprechende Ge- schiedlich gerichtet. Zwei Schnitte, die unterschiedschwindigkeitsvektor ist, wieder auf die Kurve A' liehen Verschraubungsrichtungen entsprechen, sind gerichtet, mit v_ri eingezeichnet. Dieser Vektor läßt in den F i g. 3 und 4 dargestellt,
sich in zwei Komponenten zerlegen, von denen die 15 F i g. 3 zeigt einen Schnitt durch einen Mischeine Komponente vy tangential zur Kurve K verläuft, flügel 1 nach F i g. 2, der nach außen und oben fördern die andere Komponente r_L} senkrecht auf der Kurve K soll. Die entsprechende Umlaufrichtung des Flügels steht. Wegen der Geometrie der Kurve K ist der ist in F i g. 2 durch den Pfeil A gekennzeichnet. Die Vektor V₁/ dem Betrage nach genau so groß wie der Aufprallfläche F des Flügels ist in diesem Falle nach Vektor v„ am Punkte P₀. 20 außen fallend geneigt (Fig. 3).

Das letztgenannte Merkmal ist das entscheidende F i g. 4 zeigt einen Schnitt durch einen Michflügel

Kriterium, auf das es der Erfindung ankommt. Für nach F i g. 2, der nach innen und oben fördern soll.

die Erzeugung von Wärme, die durch den Misch- Die entsprechende Umiaufrichtung des Flügels ist in

flügelumlauf in einem Mischgutpartikel infolge innerer F i g. 2 durch den Pfeil B gekennzeichnet. Die Auf-

und äußerer Reibung hervorgerufen wird, ist nämlich 25 prallfläche F des Flügels ist in diesem Falle nach

fast ausschließlich die senkrecht zur Aufprallfläche des innen fallend geneigt.

Mischflügels gerichtete Geschwindigkeitskomponente Es sei erwähnt, daß entsprechend zu einer Axialmaßgeblich. Diese Komponente, hier vom Betrage schnittebene spiegelbildliche Verhältnisse herrschen, V₀, ist an allen Punkten Pj gleich groß. Durch die be- wenn nach außen und unten bzw. nach innen und sondere Gestalt der Kurve K, nach der ein erfindungs- 30 unten gefördert werden soll.

gemäßer Mischflügel geformt ist, ist dem Umstand Obgleich die Ausformung eines Modells zur Her-Rechnung getragen, daß der Mischflügel mit zu- stellung eines erfindungsgemäßen Mischflügels wegen nehmendem Radius eine größere Bahngeschwindig- seiner komplizierten Aufprallfläche schwierig erkeit hat. scheint, bereitet sie dem Modellbauer dennoch keine

Der Anfangsradius r„ ist nach dem jeweiligen Erfor- 35 Schwierigkeiten. Wie auf einfache Weise ein Modell dernissen zu wählen. Er kann von der Außenwand eines erfindungsgemäßen Mischflügeis hergestellt wereiner Nabe, an der der Mischflügel befestigt ist einen den kann, zeigen die F i g. 5 und 6.
gewissen Abstand haben, sodaß der Mischflügel einen Danach sind eine Mehrzahl von flachen gleichen geraden Abschnitt und einen gekrümmten Abschnitt Modellscheiben Io bis Ie (Fig. 6) erforderlich, die aufweist, er kann aber auch mit der Außenwand der 4° jeweils um einen Winkel λ (Fig. 5) gegeneinander Nabe zusammenfallen, so daß der gesamte Misch- versetzt übereinandergelegt werden. Die Modellflügel gekrümmt ist. scheiben weisen eine Kante auf, die der gewünschten

Die herrschenden Verhältnisse sind oben an einem Kurve K (F ig. 1) entspricht. Anzahl und Stärke der

Beispiel erläutert worden, bei dem die Kurve ent- Scheiben bestimmen die Höhe des Modells, die Größe

gegen ihrer Umlaufrichtung gekrümmt ist. Die Tan- 45 des Versatzwinkels λ bestimmt den Steigungswinkel ß,

gentialvektoren weisen von der Kurve weg, bei einem der im Schnitt (F i g. 6) zu sehen ist.

entsprechend geformten Mischflügel würde sich eine Sind die Scheiben in der beschriebenen Weise über-

nach außen gerichtete Förderkomponente im Mischgut einandergelegt und miteinander verbunden, ergibt

ergeben. Die gleichen Verhältnisse in bezug auf die sich ein Körper mit vorstehenden Kanten, die noch

senkrecht zur Kurve gerichtete Vektorkomponente 50 beseitigt werden müssen. Diese Kanten sind ent-

liegen vor, wenn die Kurve K in Richtung ihres Um- sprechend der verschiedenen Scheiben in F i g. 5 mit

!aufs gekrümmt ist, das äußere Kurveneade also unterschiedlicher Strichpunktierung dargestellt. Sie

voreilt. In diesem Falle würde die Förderkomponente sind auch in Fig. 6 links aeben der Aufprallfläche F

eines entsprechend geformten Mischflügels nach innen zu sehen. Sie werden zweckmäßigerweise wegge-

gerichtet sein. Beide Fonnen von Mischflügeln lassen ss schliffen (wie in F i g. 6 dargestellt), oder verspachtelt,

sich ausnutzen. Dies wird später noch beschrieben. Der überflüssige rückwärtige Schwanz 2 der Scheiben

Im einfachsten Falle besteht ein erfindungsgemäßer la bis Xe wird vom Mischflügel 1 abgetrennt (Fig. 6).

Mischflügel aus einem ebenen, in Form der Kurve K Bislang war ein erfindungsgemäßer Mischflügel nur

nach F i g. 1 gebogenen Streifen, sodaß dessen Axial- am Beispiel einseitig fordernder Ausführungsformen

schnittbild etwa der Kurve nach F i g. 1 entspricht. 60 beschrieben worden.

Ein solcher Mischflügel kann, sofern nicht auf einer F i g. 7 zeigt demgegenüber den Schnitt durch einen

seiner Seiten Versteifungsmittel angeordnet sind, die Mischflügel. der zwei zu einer Axialschnittebene

die Oberflächenkontur stören, sowohl für Rechtslauf, spiegelbildlich angeordnete Aufprallflächen aufweist,

als auch für Linkslauf verwendet werden. Je nach Mit einem solchen Mischflügel können Förderkom-

Krümmungsrichtung ergibt «ich dabei im Mischgut 65 ponenten nach zwei verschiedenen Richtungen im

dnc Förderkomponente nach außen oder nach innen. Mischgut hervorgerufen werden. Er eignet sich be-

Ein solcher Mischflügel kann aber unmittelbar im sonders, für Mischer, in denen wellenförmig ver- Mnchgut keine in Achsrichtung verlaufende Förder· laufende Strömungen durch mehrere, in verschiedenen

7 8

Höhenlagen rotierende Mischflügel hervorgerufen Die oberen Mischflügel Ii weisen in Umlaufrichtung

werden. gekrümmte Aufprallflächen auf, d. h., die Flügel-

Sofern die äußere Kontur des Mischflügels an die enden eilen vor. Dadurch wird beim Umlauf auf das

Innenkontur des Mischbehälters anzugleichen ist, Mischgut eine nach innen gerichtete Bewegungskom-

wie es in F i g. 8 dargestellt ist, darf dies nicht etwa 5 ponente vermittelt (vgl. F i g. 4), so daß die randnahen

durch plastisches Verformen des Mischflügels ge- Mischgutpartikeln zum Zentrum des Mischbehälters

schehen, vielmehr ist der Körper des Mischflügels gefördert werden,

entsprechend abzutragen. Obgleich durch diese Maßnahme allein schon die

Zur Verdeutlichung ist in F i g. 8 ein in einem Ausbildung einer Trombe gefördert wird, ist zur

Mischbehälter 3 angeordnetes Mischflügelmodell dar- io weiteren Verbesserung vorgesehen, daß die einzelnen

gestellt, bei dem durch Schraffur der Schichten hervor- Mischflügel zusätzlich in zwei Zonen entgegenge-

gehoben ist, daß die Schichten nicht verbogen sind, setzten Anstellwinkels der Aufprall flächen unterteilt

um den Flügel der Konur des Mischbehälters 3 anzu- sind. Bei den inneren, nabennahen Zonen Ca und C/

passen, sondern entsprechend abgetragen sind. Auf sind die Anstellwinkel so gewählt, daß im Mischgut

diese Weise bleiben die Winkelverhältnisse, die zur 15 eine nach unten gerichtete Förderkomponente ver-

Erzielung der beschriebenen Vaktorkomponenten miltelt wird. Die an die inneren Zonen Ca bzw. C/

erforderlich sind, unverändert erhalten. anschließenden äußeren behälternahen Zonen Da und

Zur Erzielung von Tromben im Mischbehälter, Di weisen bei den Aufprallflächen Anstellwinkel auf, wie sie in F i g. 9 dargestellt sind, ist die Verwendung die in entgegengesetzte Richtung, d. h. nach oben eines Misch Werkzeugs günstig, das in verschiedenen ao gerichtete Förderkomponenten im Mischgut hervor-Richtungen fördernde, in unterschiedlichen Höhen- rufen. In allen Außenzonen entspricht das Querlagen angeordnete Mischflügel aufweist, die an einer schnittsbild der Zonen Da der unteren Flügel 11a dem gemeinsamen Nabe befestigt sind. Ein solches Misch- Bild der F i g. 3, das Querschnittsbild der Zonen Di werkzeug ist schematisch in F i g. 9 dargestellt. Es der oberen Flügel 1 / dem Bild der F i g. 4. Die inneren besteht aus in unterschiedlichen Höhen an einer 25 Zonen sind spiegelbildlich in bezug auf eine Axial-Nabe N befestigten Mischflügeln 11a und If. Die schnittebene ausgebildet.

unteren Mischflügel 11a weisen entgegen der Umlauf- Auf diese Weise wird im Außenbereich innerhalb

richtung gekrümmte Aufprallflächen auf, d. h., die des Mischbehällers die nach oben gerichtete, durch

Flügelenden eilen nach. Dadurch wird beim Umlauf das Emporsteigen an der Behälterwand hervor-

auf das Mischgut von ihnen eine nach außen gerich- 30 gerufene Bewegungskomponente des Mischguts unter-

tete Bewegungskomponente vermittelt, vgl. F i g. 3, stützt und gleichzeitig der Einzug des Mischguts

so daß die Fliehkraft im Mischgut unterstützt wird. abwärts im Zentrum des Behälters 3 verbessert.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. 25 26 362

   der

   Mischwerkaseges ^- wrd, «g* ^ _{sicb rad}ial ««treckenden Misch-

   SSe (A de* Mischflügels der Abstand » ^ggSE- eine pastenförmige Umlaufbewe-Sdem Schnittpunkt (S) auf der ia der Aad- ™ ^Μ3£, wobei die Rotaüonsgeschwindigkeit Sttebeae senkrecht zur Drehachse des Misch- g^SSaag» um seine eigene Achse und die OS!!!!* liegenden, durch den P«* ·*"*· ¹⁵ SÄStodigkeit des Mischwerkzeugs um die SnSnte H) an die von der AufpraUflache und ™SSe sowie die Drehsinne dieser Bewegung so feSÄSU« durch den Punkt gebüdeten ^^^_gestimmt sind, daß die M.schgut- %&£££ und dem Lot </) von der Drehachse ^^ΆΛί rf**» Geschwindigkeiten auf die deTSchwerkzeuges auf die Tangente konstant P^^e£_s^_ischwerkzeugs auftreffen. Es «st ersicht-S gleich dem Anfangsradius (r₀) ist, an dem die ao Stated« m _{Wve Aufbau} eines derartigen

   Krümmung des äußeren Bereichs des Mischflugels hch ^B _korapfar. ist, da zum en« fur zwei

   > Mischflügel nach Anspruch !,dadurch ,- ve^edene ^^^^ψ^