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Mischvorrichtung
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Beschtëtsbung Die Erfindung betrifft eine Mischvorrichtung zum Mischen
von Trockenstoffen mit einem aufrecht angeordneten Mischbehälter und einer darin
vertikal ausgerichtete Rührwerkwelle, die etwa radial ausgerichtete Mischflügel
trägt und durch einen Motor antreibbar ist.
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Innerhalb einer solchen Mischvorrichtung wird normalerweise eine
erhebliche Energie umgesetzt, die letzen Endes als Wärme abgeleitet werden muß.
In Abhängigkeit von der Umfangsgeschwindigkeit der Mischflügel ergibt sich eine
starke Erwärmung des Mischgutes, die jeweils für Verfahrenszwecke ausgenutzt werden
kann oder auch lediglich Verlustwärme darstellt. Infolge der höheren Umfangsgeschwindigkeit
stellt sich an dtu Hischflügelenden eine höhere Betriebstemperatur als an der Nabe
ein. Diese Spitzentemperaturen an den hischflügelenden können überhöht sein und
infolgedessen zu nachteiligen Einflüssen führen, insbesondere zu einem Festsetzen
des Mischgutes an den Flügelenden. Dadurch ergibt sich für die Reinigung bei einem
Produkt- oder Farbwechsel erhebliche Merharbeit.
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Aufgabe der Erfindung ist die Sicherstellung einer gleichmäßigen
Temperatur im gesamten Bereich der Rührwerkwelle, der Nabe und der Mischflügel .
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Diese Aufgabe wird nach der Erfindung durch folgende Merkmale gelöst:
a) jeder Mischflügel weist einen geschlossenen, vom Nabenende bis zum Flügelende
reichenden Primärkühlmittelkreislauf auf; b) innerhalb der Rührwerkwelle ist ein
Sekundärkühlmittelkreislauf vorgesehen; c) die Rührwerkwelle und die Nabenanordnung
stellen einen Wärmetauscher dar.
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Durch das Zentrifugalkraft feld beim Umlauf der Mischflügel wird
innerhalb des Primärkühlkreislaufes jedes Mischflügels ein Umlauf erzeugt. Das an
den Flügelenden und an der Mischflügelvorderkante erwärmte Kühlmittel ist spezifisch
leichter und strömt infolgedessen durch den Kanal an der Flügelvorderkante gegen
die Nabenseite. Dort erfolgt ein Wärmeaustausch mit dem Sekundärkühlmittelkreislauf.
Das abgekühlte Kühlmittel strömt an der Flügelhinterkante zu den Flügelende den
zurück. Dadurch erhält man einen Umlauf innerhalb des Primärkühlmittelkreislaufs
bei der Drehbewegung der Mischflügel. Der Primärkühlmittelkreislauf ist vollständig
abgeschlossen, so daß keine Absichtprobleme vorhanden sind. Infolgedessen ergeben
sich auch beim Ausbau der Mischflügel keine Schwierigkeiten. Man kann jede Nabe
mit den Mischflügeln abnehmen, ohne daß ein Eingriff in den Primärkühlmittelkreislauf
erforderlich wäre. Es sind innerhalb der Nabenanordnung keine lösbaren und abdichtbaren
Verbindungen des Primärkühlmittelkreislaufs vorhanden.
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In Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Rührwerkwelle
innerhalb einer Kühlkammer ein Innenrohr enthält, daß der Ringraum und der Innenraum
des Innenrohres am Oberende der Nabenanordnung miteinander Verbindung haben, und
daß das Innenrohr und der Ringraum über eine drehbare Stopfbuchse mit Kühlmittelleitungen
verbunden sind. Durch diese Anordnung ist sichergestellt, daß das Kühlmittel über
die gesamte axiale Länge der Nabenanordnung strömt und in diesem Bereich ein Wärmeaustausch
gewährleistet ist.
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Ferner sieht die Erfindung vor, daß der Primärkühlmittelkreislauf
einen Kanal im Bereich der Vorderkante des jeweiligen Mischflügels, einen Kanal
im Bereich der Hinterkante des jeweiligen Mischflügels und die genannten Kanäle
verbindende Querkanäle am Nabenende und am Flügelende umfaßt. Diese Anordnung der
Kanäle läßt sich einerseits in üblicher Weise durch Bohrungen leicht erzeugen und
stellt andererseits einen geschlossenen Kreislauf sicher.
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Schließlich sieht die Erfindung vor, daß innerhalb des Innenrohrs
der Rührwerkwelle ein Kolben mit einer Hebestange angeordnet ist, daß die mit der
Hebestange fest verbundene Nabenanordnung auf der Rührwerkwelle in axialer Richtung
verschiebbar ist und daß der Rückfluß des Sekundärkühlmittelkreislaufs ein Absperrventil
enthält.
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Durch diese Ausbildung wird der Kühlmittelkreislauf mit einem Druckmittelkreislauf
zum Anheben der Nabenanordnung kombiniert. Das Kühlmittel wird gleichzeitig als
Druckmittel ausgenutzt. Hierdurch ergibt
sich ein besonders einfacher
Aufbau der Anordnung.
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Ausführungsformen der Erfindung werden im folgenden unter Bezugnahme
auf die anliegenden Zeichnungen erläutert, in denen darstellen: Fig. 1 eine schematisierte
Gesamtansicht einer Mischvorrichtung nach der Erfindung, Fig. 2 eine vergrößerte
Schnittdarstellung des Nabenbereichs und Fig. 3 eine Darstellung des Nabenbereichs
für eine abgewandelte Mischvorrichtung mit hebbbarer Nabe.
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Fig. 1 zeigt einen Ständer-l mit einem Mischbehälter 2. Der Mischbehälter
2 umfaßt eine im wesentlichen horizontal verlaufende Bodenwandung 3 und eine zylindrische,
aufrechtstehende Umfangswandung 4. Ein Deckel 5 schließt den Mischbehälter ab. In
einem Bereich der Umfangswandung 4 ist eine Austragvorrichtung 5 vorgesehen. Durch
den Ständer 1 und die Bodenwandung 3 ist eine Rührwerkwelle 6 eingeführt.
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Fig. 2 zeigt hierzu nähere Einzelheiten. Die Rührwerkwelle 6 ist
innerhalb einer Lageraufnahme der Bodenwandung in Kugel lagern gelagert, von denen
ein Traglager 7 und ein Führungslager & dargestellt sind. Auf der Rührwerkwelle
6 sitzt eine teilweise dargestellte Antriebsscheibe 9, in die ein nichtdargestellter,
von einem Motor angetriebener Antriebsriemen eingreift.
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Innerhalb einer zylindrischen Kühlkammer 10 der Antirebswelle 6 befindet
sich ein Innenrohr 11, das am Oberende über einen Ringspalt 12 mit dem äuXexer.
Ringraum 13 Verbindung hat. Ein Außenrohr 14 ist über das-Unterende der Rührwerkwelle
6 verlängert und mittels einer drehbaren Stopfbuchse 37 (Fig. 3) abgeschlossen,
so daß Kühlmittel in den Ringraum 13 eingeleitet und nach Erhitzen über den Ringspalt
12 durch das Innenrohr 11 zurückgeleitet werden kann. Die Richtung des Kühlmittelflusses
kann auch umgekehrt sein. Wichtig ist, daß das Kühlmittel über die gesamte axiale
Länge der Nabenanordnung strömr. Die Anschlüsse des Kühlmittels an die drehbare
Stopfbuchse sind im einzelnen nicht dargestellt.
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Auf der Rührwerkwelle 6 sitzt eine Nabenanordnung 15. Entsprechend
der Darstellung der Fig. 1 kann man mehrere Naben 16, 17, 18 vorsehen, die jeweils
Mischflügel 19, 20, 21 tragen. Der Zusammenbau der Nabe 16 und der Mischflügel 19
ist in Fig. 2 nicht in Einzelheiten dargestellt. Jeder Mischflügel enthält einen
geschlossenen Primärkühlmittelkreislauf. Ein Kanal 22 verläuft an der Vorderkante
26 des Mischflügels, ein Kanal 23 an der Hinterkante 27 des Mischflügels, jeweils
bezogen auf die Drehrichtung. Querkanäle 24, 25 verbinden die
Kanäle
22 und 23 jeweils auf der Nabenseite und am Flügelende. Die Kanäle 22 und 23 sowie
die Querkanäle 24 und 25 sind Bohrungen innerhalb des jeweiligen Mischflügels. Die
austretenden Bohrungsenden sind durch Stopfen abgeschlossen. Diese Einzelheiten
sind in den Zeichnungen nicht dargestellt.
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Derartige Kühlkanäle sind in allen Mischflügeln 19, 20 und 21 vorgesehen,
wie dies aus der schematischen Darstellung in Fig. 1 ersichtlicht ist. Der Primärkühlmittelkreislauf
jedes Mischflügels ist in sich geschlossen. Die jeweilige Nabe 16, 17 bzw. 18 und
die Rührwerkwelle 6 dienen als Wärmeaustauscher zu dem Sekundärkühlmittelkreislauf
innerhalb des Ringraumes 13 und des Innenrohres 11.
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Im Stillstand der Mischvorrichtung erfolgt innerhalb der Primärkreisläufe
kein Kühlmittelumlauf, da keine Differenzkraft innerhalb des Primärkühlmittelkreislaufes
wirksam ist. Wenn die Mischflügel rotieren, so werden die Flügelenden und die Vorderkanten
der Mischflügel jeweils auf höhere Temperaturen aufgeheizt. Infolgedessen hat das
Kühlmittel innerhalb der Kanäle 22 ein geringeres spezifisches Gewicht als das Kühlmittel
in den Kanälen 23 an der Rückkante der Mischflügel. Unter der Einwirkung des Zentrifugalkraftfeldes
erfolgt daher innerhalb der Primärkühlmittelkreisläufe ein Kühlmittelumlauf in der
angegeben Richtung. Das kältere und damit spezifisch schwerere Kühlmittel strömt
an der Hinterkante der Mischflügel nach außen gegen die Flügelenden und fließt an
der Vorderkante der Mischflügel zur Nabenseite nach außen. Das wärmere und damit
spezifisch leichtere Kühlmittel strömt an der Vorderkante der Mischflügel zur Nabenseite
zurück.
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Dieser Kühlmittelumlauf bewirkt, daß Wärme von den Flügeenden zur
Nabenseite transportitert wird. Dort erfolgt ein Wärmeaustausch mit dem Sekundärkühlmittelkreislauf,
so daß die von den Flügelenden zur Nabenseite transportierte Warme über die Rührwerkwelle
abgeleitet wird.
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Die Erfindung stellt sicher, daß die Temperaturdifferenz zwischen
Flügelenden und Nabenseite auf einen vernachlässigbaren Wert abgesenkt wird. Ohne
diese Kühlung nach der Erfindung stellt sich im allgemeinen zwischen den Flügelenden
und der Nabenseite eine Temperaturdifferenz von 30 bis 400 C ein.
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Die Anordnung geschlossener Kühlmittelkreisläufe innerhalb jedes
Mischflügels ermöglicht eine einfache Wartung. Jeder Primärkühlmittelkreislauf ist
vollständig abgeschlossen und weist infolgedessen keine Dichtungen auf, die bei
einem Zusammenbau eingesetzt werden müs-
sen. Bei einem etwaigen
Austausch der Mischflügel oder einer Demontage zu Reinigungszwecken ist keine Trennung
von Kühlkanälen erforderlich, weil der Primärkühlmittelkreislauf und der Sekundärkühlmittelkreislauf
vollständig voneinander getrennt sind und über die Nabe und die Rührwerkwelle im
Austausch miteinander stehen. Die Erfindung stellt sicher, daß die gesamte Rührwerkwelle
einschließlich der Mischflügel eine im wesentlichen konstante Betriebstemperatur
entsprechend der gewünschten Aufbereitungstemperatur für das jeweilige Gemisch hat.
Temperaturspitzen an den Mischflügelenden sind vermieden.
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Das Kühlmedium des Sekundärkühlmittelkreislaufes kann Wasser oder
Öl sein. Der Sekundärkühlmittelkreislauf kann auch offen sein.
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In diesem Fall kann Luft als Kühlmedium Verwendung finden.
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Fig. 3 zeigt eine weitere Ausführungform der Erfindung in Verbindung
mit einer anhebbaren Nabenanordnung 15'. Innerhalb des Innnenrohres 11 befindet
sich ein Kolben 28 mit einer Hebestange 29, die am Kopf der Nabenanordnung befestigt
ist und ein Hochheben der gesammten Nabenanordnung zu Reinigungs- oder Wartungszwecken
ermöglicht. Das Innenrohr 11 dient als Gleitbüchse für den Kolben 28. Die Verbindung
zwischen dem Innenraum des Innerohrs 11 und dem Ringraum 13 ist hier in Form von
Kanälen 12' ausgebildet. Das Kühlmittelsystem dient in diesem Fall auch als Druckmittelsystem
für das Hochheben der Nabenanordnung. Das Kühlmittelsystem umfaßt ein Ausgleichsgefäß
30, eine DruckmittelpumPe 31, Druckhalteventile 32 und 33, Magnetventile 34 und
35 zum Heben und Senken des Kolbens 28. Außerdem ibt t ein Wärmetauscher 36 vorhanden.
In Fig. 3 ist auch eine drehbare Stopfbuchse 37 dargestellt, die einen Anschluß
des Innenrohres 11 bzw. des Anschlußstutzens 11' und des Ringraumes 13 ermöglicht.
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Bei dieser Ausführungsform erfolgt die Kühlmitteleinspeisung durch
das Innenrohr 11. Für den Kühlmittelumlauf ist eine vergleichsweise geringe Druckdifferenz
erforderlich. Der Kühlmittelkreislauf ist jedoch in der Lage, auch eine wesentlich
höhere Druckdifferenz aufzubauen, die ein Heben der Nabe durch Hochfahren der Hebestange
in der Gleitbüchse ermöglicht, um die Rührvorrichtung reinigen oder warten zu können.
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Für den Kühlmittelumlauf ist das Magnetventil 35 offen und das Magnetventil
34 geschlossen. Das Kühlmittel wird von der Pumpe 31 in den Kühlkreislauf der Nabe
gefördert und fließt über das Magnetventil 35 zurück. Das Druckhalteventil 32 bestimmt
die maximale Druckdifferenz.
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Zum Anheben der Nabenanordnung werden beide Magnetventil 35 und 34
geschlossen, so daß der auf den Kolben 28 einwirkende Differenzdruck den Kolben
28 mit der Hebestange 29 anhebt und damit auch die Nabenanordnung 15 mit den Rührflügeln
nach oben hebt. Zum Absenken werden beide Magnetventile 35 und 34 geöffnet, so daß
das Druckmittel über das Druckhalteventil 33 unmittelbar in das Ausgleichsgefäß
30 zurückfließen kann. Die in dem Druckhalteventil 33 eingestellte Druckdifferenz
bestimmt die Absenkgescbwindigkeit. Nach dem Absenken wird das Magnetventil 34 wieder
geschlossen, so daß dann das Kühlmittel innerhalb der Nabenanordnung zirkulieren
kann. Der Wärmetauscher 36 sorgt für eine jeweilige Temperierung des Kühlmittels.