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Wilhelm Lödige, Elsener St£.*9c, 4799 Paderb;rn * 37 387/mxa
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Fritz Lödige, Leuschner Str. 12, 4790 Paderborn 15.07.1982 Josef Lücke,
Forellenturm 123, 4791 Lichtenau Ringmischer zum Vermischen von Flüssigkeit mit
aus strukturierten Teilchen bestehendem Mischgut Die Erfindung betrifft einen kontinuierlich
arbeitenden Ringmischer zum Vermischen von Flüssigkeiten mit einem aus festen Teilchen
bestimmter Struktur zusammengesetzten Mischgut mit einer Mischertrommel gemäß den
Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruches 1.
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Bei einem bekannten Mischer dieser Art (DE-OS 23 04 298) sind zur
Zuführung der dem Mischgut beizumischenden Flüssigkeit, beispielsweise Leim, Härter,
Melasse oder dgl., Flüssigkeitszugabevorrichtungen, z.B. in Form von Rohren, vorgesehen,
welche die Mischertrommel in der sogenannten Flüssigkeitszugabe-Zone von oben oder
von unten her durchsetzen. Das über die Einlaufzone zugeführte Mischgut besteht
aus festen Teilchen bestimmter Struktur, beispielsweise einer nach Größe und Form
vorgegebenen körnigen oder flächigen Struktur, z.B. Flachspänen.
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Dieses Mischgut durchwandert den Mischer in einem sich schraubenlinienförmig
an der Mischerwandung entlang bewegenden Mischgutring, wobei es in der sogenannten
Flüssigkeitszugabe-Zone mit Flüssigkeit benetzt wird. Zur Durchmischung des aus
strukturierten Teilchen bestehenden Mischgutes befinden sich auf der die Mischertrommel
axial durchsetzenden Mischerwelle radial in Richtung auf die Mischerwandung sich
erstreckende Mischwerkzeuge, die
vorzugsweise stiefel- oder tropfenförmig
ausgebildet sein können. Diese Mischwerkzeuge arbeiten in der Flüssigkeitszugabe-Zone
mit den in den Mischgutring hineinragenden Zugabevorrichtungen für die Flüssigkeit
derart zusammen, daß die von den Mischwerkzeugen seitwärts bewegten Mischgutteilchen
unmittelbar in den Bereich der Austrittsöffnungen der Flüssigkeitszugabevorrichtungen
bewegt werden, wodurch die austretende, meist viskose Flüssigkeit unmittelbar von
den Mischgutteilchen abgenommen und durch Reibung der Mischgutteilchen aneinander
gleichmäßig auf. diesen verteilt wird.
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Bei. diesem Mischvorgang darf es weder zu einer Agglomeratbildung
mit der meist viskosen bzw. klebrigen Mischflüssigkeit noch zu einer Zerstörung
der Struktur fragiler Teilchen des Mischgutes kommen. In der Praxis hat sich gezeigt,
daß infolge der dichten Nebeneinanderlage der in den Mischgutring hineinragenden
Abschnitte der Flüssigkeitszugabevorrichtungen und den unmittelbar neben diesen
mit sehr hoher Geschwindigkeit von etwa 15 bis 25 m/sec. umlaufenden Mischwerkzeugen
Beschädigungen der Struktur der Mischgutteilchen nicht zu vermeiden sind.
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Ferner hat sich gezeigt, daß, je nach Art des Mischgutes und der Dichte
des innerhalb der Mischtrommel umlaufenden Mischgutringes, die- Zerteilung und die
Verteilung der beizumischenden, meist viskosen Flüssigkeit auf die Mischgutteilchen
nicht immer optimal ist.
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Aufgabe der Erfindung ist es, die Flüssigkeitszugabevorrichtungen
in einem Ringmischer der eingangs erwähnten Art so auszubilden und anzuordnen, daß
beim Zusammenwirken von Flüssigkeitszugabevorrichtungen und den schnell umlaufenden
Mischwerkzeugen Quetschungen, Stauungen oder schädliche Reibungen der Mischgutteilchen
untereinander und zwischen den Werkzeugen vermieden werden und dadurch die Struktur
fragiler Mischgutteilchen nicht zerstört -wird. Diese Aufgabe
wird
erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Kennzeichens des Anspruches 1 gelöst.
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Weitere zweckmäßige Ausbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen
beansprucht.
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Dadurch, daß die im Mischgutring befindlichen Endabschnitte der Flüssigkeitszugabevorrichtungen
einen zu ihrer Auslauföffnung hin sich verjüngenden, abgeflachten Querschnitt aufweisen
und mit einer schlitzartigen Austrittsöffnung versehen sind, die radial zur Mischerwelle,
also parallel zur Umlauf ebene der Mischwerkzeuge liegt, wird im Vergleich zu den
bisher bekannten, im Querschnitt rohrförmigen Zulaufrohren erreicht, daß zwischen
den zusammenwirkenden Mischwerkzeugen und. den in die Mischkammer hineinragenden
Endabschnitten der Zugabevorrichtung ein ausreichend freier Durchtrittsquerschnitt
entsteht, der eine Stauung des Mischgutes und ein dadurch bedingtes Hindurchschlagen
der Mischwerkzeuge durch das gestaute Mischgut und die damit verbundene Zerstörung
der Struktur des Mischgutes vermeidet.
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Damit werden in diesem Bereich auch mechanische Beanspruchungen und
damit der Verschleiß an den Werkzeugen und den Zugabevorrichtungen und damit auch
der Energieverbrauch vermindert.
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Die erfindungsgemäße Ausbildung der Endabschnitte der Flüssigkeitszugabevorrichtungen,
die anfangs in Nähe der Wandung der Mischertrommel einen ovalen und gegen den an
ihrem Ende liegenden Flüssigkeitsauslauf einen zunehmend sich erweiternden etwa
kelch- oder taschenförmigen Querschnitt mit abnehmender axialer Breite haben, verhindert,
daß die austretende Flüssigkeit in dickem, rundem Strahl in den Mischgutring gelangt.
Vielmehr ist erreicht, daß die Flüssigkeit annähernd linien- oder bandförmig entsprechend
der jeweiligen Dicke des Mischgutringes über dessen ganzen Querschnitt fein verteilt
in diesen eingespeist wird, und zwar derart, daß die Flüssigkeit als geschlossener
dünner
Streifen und ohne jede Umleitung ausschließlich am äußersten Ende der Zugabevorrichtung
in dünnem Querschnitt gleichmäßig austreten kann.
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Hierdurch ergibt sich nicht nur im Vergleich zu kreisrunden Austrittsquerschnitten
eine gleichmäßigere Zerteilung der in den Mischgutring beizumischenden Flüssigkeit,
sondern auch eine qualitativ bessere Verteilung innerhalb des Mischgutringes, da
ein wesentlich größerer Teil des Mischgutring-Querschnittes von den austretenden
Flüssigkeitsteilchen bestrichen wird, weil diese nunmehr in jeweils dünnen und breiten
Strahlen in dem Mischgutring eintreten. Infolge dieser gleichmäßigen und feinen
Verteilung der Flüssigkeit in einer optimalen Breite auf die Teilchen des Mischgutringes
findet auch eine sofortige intensive und gleichmäßige Verteilung der in feinem und
breitem Querschnitt eingespeisten Flüssigkeit statt, was zu einer optimal gleichmäßigen
und sparsamen Benetzung der Mischgutteilchen führt.
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Es hat sich gezeigt, daß durch die erfindungsgemäße Ausbildung die
eigentliche Vermischung der Mischgutteilchen in der an die Flüssigkeitszugabe-Zone
anschließenden Mischzone schneller vonstatten geht, so daß in dieser Mischzone die
Intensität des Mischvorganges und damit ebenfalls die mechanische Reibung der Teilchen
untereinander im Sinne der Strukturerhaltung der Teilchen vermindert werden kann.
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Die exzentrische Anordnung des Endabschnittes in Verbindung mit einer
Änderung der Breite der Austrittsöffnung durch entsprechend ausgebildete Einsätze
der Zugabevorrichtung erlaubt ferner eine optimal genaue Einstellung der Lage der
schlitzförmigen Austrittsöffnungen entsprechend der Breite bzw. Stärke des jeweils
tatsächlich bestehenden Mischgutringes. Durch entsprechende Einsätze, welche die
Austrittsöffnung teilweise abdecken, ergibt sich die Möglichkeit, die Flüssigkeit,
beispielsweise Leim, in gezielter Weise entweder in die radial äußeren Bereiche
des Mischgutringes oder in die radial innenliegenden Abschnitte zu verteilen.
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Wenn beispielsweise das Mischgut aus gröberen und feineren Teilchen
besteht, kann dadurch etwa sich im radial äußeren Bereich des Mischgutringes befindliches
feineres Mischgut oder an anderer Stelle des Mischgutringes befindliches gröberes
Mischgut mit unterschiedlicher Flüssigkeitsmenge versorgt werden. Die erfindungsgemäße
Ausbildung ermöglicht auch in einfacher Weise die Beimischung gasförmiger Medien,
wie beispielsweise Luft, zu den beizumischenden Flüssigkeiten. Dadurch, daß nach
einem weiteren Merkmal der Erfindung der axiale Abstand zwischen zwei benachbarten
Flüssigkeitszugabevorrichtungen so groß gehalten ist, daß der zwischen ihnen umlauf
ende Mischgutringabschnitt ungestört aufrechterhalten bleibt, wird trotz der in
die Mischguttrommel hineinragenden Abschnitte der Zugabevorrichtungen der Aufbau
und die Struktur des umlaufenden Mischgutringes nicht beeinträchtigt.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispieles
beschrieben. Es zeigen in schematischer Darstellung: Fig. 1 einen Axialschnitt durch
einen Ringmischer; Fig. 2 einen Radialschnitt nach Linie I-I der Fig. 1; Fig. 3
einen radialen Teilquerschnitt durch eine erfindungsgemäß ausgebildete Flüssigkeitszugabevorrichtung;
Fig. 4 einen Schnitt nach Linie A-A der Fig. 3; Fig. 5 eine Draufsicht auf die Mündung
einer Flüssigkeitszugabevorrichtung; Fig. 6 einen Schnitt nach Linie B-B der Fig.
3, der in axialer Richtung der Mischertrommel bis über die benachbarte Flüssigkeitszugabevorrichtung
geführt
ist.
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In der Zeichnung ist mit E die Einlauf zone des Ringmischers, mit
F die sich anschließende Flüssigkeitszugabe-Zone, mit M die Mischzone und mit A
die Auslaufzone bezeichnet.
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Das Mischgut tritt in Richtung des Pfeiles Z in den Ringmischer ein
und wird im Bereich der Einlaufzone E durch die unterhalb der Eintrittsöffnung befindlichen,
-sogenannten Einholwerkzeuge in axialer Richtung umgelenkt und derart beschleunigt,
daß ein Mischgutring gebildet wird, der an der Innenwandung der Mischertrommel durch
die auf der Mischerwelle 10 befindlichen Mischwerkzeuge 6 entlangbewegt wird. Im
Bereich. der Auslaufzone A befinden sich sogenannte Auslaufwerkzeuge 6a, die das
Mischgut zum Auslauf 17 bewegen, wo es dann in Richtung des Pfeiles 16 austritt.
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Die doppelwandige Mischertrommel 5 hat eine Außenwandung 8' und eine
Innenwandung 8. Die beiden Wandungen 8, 8' werden im Ausführungsbeispiel im Bereich
der Flüssigkeitszugabe-Zone F von oben und von unten von Flüssigkeitszugabevorrichtungen
3 durchsetzt, durch welche die dem Mischgutring 1 beizumengende Flüssigkeit drucklos
von oben bzw. unten zugeführt wird.
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Es können mehrere solcher Flüssigkeitszugabevorrichtungen 3 axial
nebeneinander und/oder in Umlaufrichtung zueinander versetzt angeordnet sein. Die
Zugabevorrichtungen 3 können auch von oben oder von unten her in den schematisch
angedeuteten Mischgutring 1 hineinragen.
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In jedem Falle gelangt die über die Zugabevorrichtungen 3 in den Mischgutring
1 eingespeiste Flüssigkeit drucklos in diesen und wird von den feinen Mischgutteilchen
von den Austrittsöffnungen 4 der Zugabevorrichtungen 3 beim Umlauf des Mischgutringes
1, z.B. eines Spangutringes aus Flachspänen, in Richtung des Pfeiles 7 abgenommen.
Unmittelbar
neben den Zugabevorrichtungen 3 haufen Mischwerkzeuge
6 6" um, die mit der Mischerwelle 10 beispielsweise durch Verschraubung 11 fest
verbunden sind. Die Mischwerkzeuge 6 6" sind vorzugsweise stiefel- oder tropfenförmig
ausgebildet, und zwar derart, daß ihre Spitzen 9 in Umlaufrichtung vorne liegen.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführung können diese Spitzen die Form eines langen,
schmalen, jedoch zum eigentlichen Mischkörper und damit zur Welle 10 sich verbreiternden
Schnabels haben.
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Erfindungsgemäß sind nun die in den Mischgutring 1 hineinragenden
Abschnitte der Zugabevorrichtungen 3 so ausgebildet, daß sie zur Austrittsöffnung
4 hin einen zunehmend flachen Querschnitt haben, derart, daß die radial zur Mischertrommel
5 liegende Länge 1 des Austrittsquerschnittes der Austrittsöffnung 4 um ein Vielfaches
größer ist als die in axialer Richtung liegende Querschnittsbreite b (vgl. Fig.
3 bis 5).
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Vorteilhafterweise sind der äußere und der innere lichte Querschnitt
dieses Abschnittes der Zugabevorrichtung 3 annähernd oval ausgebildet, wobei der
äußere Querschnitt der Zugabevorrichtungen 3 in Richtung des umlauf enden Mischgutringes
1 stromlinienförmig ausgebildet. Dies kann vorzugsweise durch Anordnung einer auf
der inneren Anströmseite vorgesehenen, im Querschnitt etwa dreieckförmigen Strömungsleitfläche
18 erfolgen. Hierdurch ergibt sich eine besonders strömungsgünstige und daher reibungsarme
Ausbildung der Anströmseite der im Inneren der Mischertrommel befindlichen Abschnitte
der Zugabevorrichtungen 3. Wie sich aufs dem Vergleich der Querschnitte entsprechend
Fig. 4 und Fig. 5 ergibt, sind die Zugabevorrichtungen 3 weiterhin so ausgebildet,
daß der radial zur Mischertrommel liegende Querschnitt R-R (vgl. Fig. 4) der Zugabevorrichtung
3 sich in Richtung des in die Mischertrommel 5 zuströmenden Flüssigkeit annähernd
kelchartig erweitert, wobei diese kelchartige Erweiterung im Radialquerschnitt etwa
dreieckförmig ausgebildet ist, derart, daß die Grundseite dieses'Dreiecks, welche
mit der Flüssigkeitsaustrittsöffnung 4 zusammenfällt,
unsymmetrisch
bzw. exzentrisch zur senkrechten Achse A-A (vgl. Fig. 3) der Zugabevorrichtung 3
liegt.
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Die Zugabevorrichtung 3 geht also, in Strömungsrichtung gesehen,
aus einem ovalen Querschnitt (vgl. Fig. 4) in einen am Austrittsende etwa schlitzartigen
Querschnitt über, der die Flüssigkeitsaustrittsöffnung 4 bildet.
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Die im Mischgutring 1 liegenden Endabschnitte der Zugabevorrichtungen
3 weisen also Seitenwandungen 2,2' auf, die in Umlaufrichtung der Mischwerkzeuge
6', 6"- (vgl. Fig. 3 bis 5) - zunächst konvex gekrümmt entsprechend einem ovalen
Querschnitt verlaufen und sich dann in Richtung zum Auslauf 4 hin stetig abflachen,
derart, daß sie im Bereich der Flüssigkeitaustrittsöffnung 4 entsprechend der Darstellung
nach Fig. 5 eine größere radiale Länge 1 als axiale Breite b haben. In diesem Bereich
sind die Außenwandungen geradlinig und parallel zueinander und umgrenzen die entsprechend
schlitzförmig ausgebildete Austrittsöffnung 4.
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Wie die Zeichnungen erkennen lassen, sind die Seitenwandungen 2,
2' der Zugabevorrichtungen 3 in Richtung zur Austrittsöffnung 4 hin derart verjüngend
ausgebildet, daß ihre engste Stelle unmittelbar an der Austrittsöffnung 4 liegt.
Diese schmale, schlitzförmige Austrittsöffnung liegt ferner symmetrisch zu einer
radial liegenden Mittelebene.
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Aus Fig. 3 ist weiter ersichtlich, daß die Flüssigkeitszugabevorrichtung
3 unsymmetrisch zur Längsachse A-A ausgebildet ist, derart, daß der größere Teil
des Zulaufquerschnittes der Wandung 8 der Mischertrommel zugewandt ist.
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Die Zugabevorrichtungen sind mit der Wandung der Mischertrommel beispielsweise
durch Schweißen an den Stellen 13 und 14 fest verbunden. Es ist auch eine Ausführung
denkbar, bei der die Zugabevorrichtungen 3 drehbar und höhenverstellbar
angeordnet
sein können, derart, daß eine individuelle Einstellung je nach der gewünschten Höhe
und Lage der Austrittsöffnung 4 ermöglicht wird.
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In weiterer Ausbildung der Erfindung ist, wie aus Fig. 6 ersichtlich
ist, der axiale Abstand 12 zwischen benachbarten Flüssigkeitszugabevorrichtungen
3, 3 so groß gehalten,daß der zwischen ihnen umlaufende Abschnitt des Mischgutringes
1 ungestört aufrechterhalten bleibt. In unmittelbarer Nähe neben den Zugabevorrichtungen
3,3 (vgl. Fig. 6) laufen somit die Mischwerkzeuge 6 6" in Pfeilrichtung 7 um, wobei
diese Mischwerkzeuge vorzugsweise stiefel-. oder. tropfenförmig ausgebildet sind,
derart daß ihr in Umlaufrichtung vorlaufender Teil 9 vorzugsweise als Spitze, das
im Bereich der Wandung 8 befindliche Mischgut von dieser weg annähernd radial zur
Druckentlastung des Mischgutringes nach innen bewegt, dadurch auf lockert und intensiv
durchmischt.
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Infolge der erfindungsgemäßen Ausbildung der Zugabevorrichtungen 3
ergibt sich im Zusammenwirken mit den Mischwerkzeugen 6', 6" ein im Vergleich zu
bekannten Vorrichtungen größerer freier Querschnitt zwischen Mischwerkzeugen 6',
6" und den Zugabevorrichtungen. An die außen liegenden Abschnitte 15 (vgl. Fig.
1) werden die nicht näher in der Zeichnung dargestellten Flüssigkeitszufuhrleitungen
angeschlossen.
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Im Vergleich zu rohrförmig ausgebildeten Endabschnitten der Zugabevorrichtungen
ist bei der erfindungsgemäßen Ausbildung der Raum zwischen den erfindungsgemäß äußerst
flach ausgebildeten Zugabevorrichtungen 3 um mehr als das Doppelte vergrößert, so
daß der Mischgutring frei und ohne Gefahr einer Stauung des Mischgutes an der Flüssigkeitszugabevorrichtung
vorbeilaufen kann. Da die Mischwerkzeuge 6', 6 H mit vorn liegenden Spitzen 9 ausgebildet
sind, ergeben sich infolge des jetzt zur Verfügung stehenden größeren Strömungsraumes
für das Mischgut keine unerwünschten Stauungen oder
Quetschungen.
Da die Flüssigkeitszugabevorrichtungen in Richtung auf den Austrittsquerschnitt
4 schmaler werden, ergeben sich bei d-er Rotation der Mischwerkzeuge in Richtung
des Pfeiles 7 größere gegenseitige Abstände, so daß die Mischwerkzeuge 6', 6" mit
optimal kleinem seitlichen Abstand an den flach ausgebildeten Flüssigkeitszugabevorrichtungen
3, 3 vorbeilaufen können. Hierdurch wird das Mischgut, das ebenfalls mit der hohen
Geschwindigkeit von mehr als 15 m/sec. an der Austrittsöffnung 4 vorbeiströmt, so
an dieser schmalen, schlitz artigen Austrittsöffnung vorbeigeführt, daß die in einem
länglichen, in radialer Ebene liegenden Strahl austretende Flüssigkeit von den Teilchen
mitgerissen wird und unmittelbar auf breiter Front von zahlreichen Teilchen ohne
Stauung aufgenommen werden kann. Durch diese Ausbildung in Verbindung mit der Anordnung
der Mischwerkzeuge und der sich daraus ergebenden Sogwirkung wird die aus der Austrittsöffnung
4 in feinem, schmalem Strahl austretende Flüssigkeit unmittelbar feinst zerteilt
und gelangt in dieser Feinstzerteilung sofort auf die mit hoher Geschwindigkeit
vorbeiströmenden Mischgutteilchen, von denen sie infolge gegenseitiger Reibung dieser
Teilchen, beispielsweise bei Spänen infolge der sogenannten Span-an-Span-Reibung,
einer weiteren feinsten Verteilung zugeführt werden.
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