DE3314727C2 - Mischer - Google Patents

Abstract

Bei einem Mischer mit einem kegelförmigen, sich in Materialauslaßrichtung nach unten verjüngenden Mischbehälter (1), einer hierin parallel zur Behälterwand (11) angeordneten, drehantreibbaren Förderschnecke (13) und einer parallel zur vertikalen Längsachse (20) des Behälters (1) angeordneten, drehantreibbaren Mischeinrichtung (21) ist zur Optimierung der Mischwirkung und zur Ermöglichung der kontinuierlichen oder diskontinuierlichen Zugabe von Mischgutkomponenten vorgesehen, daß der Behälter (1) drehantreibbar und die Förderschnecke (13) hinsichtlich der Lage ihrer Achse (12) stationär angeordnet ist.

Description

Die Erfindung richtet sich auf einen Mischer nach dem Oberbegriff von Anspruch 1. Derartige aus der DE-AS 25 16 255 bekannte Mischer sind z. B. einem Extruder vorgeordnet. Sie gestatten eine aus Kostengründen wünschenswerte diskontinuierliche Zugabe wenigstens einer Mischgutkomponente und gleichzeitig bei Erzielung eines hohen Homogenitätsgrades des Mischgutes die Beschickung einer kontinuierlich arbeitenden Dosierschnecke des Extruders. Ein derartiger kontinuierlicher Austrag des Mischgutes ist beispielsweise dann erforderlich, wenn das Mischgut aus einem Mischguthauptbestandteil, etwa Kunststoffgranulat, und verschiedenen, gewichtsmäßig kleinen Mischgutbestandteilen, wie z. B. Farbzusätzen, Stabilisaloren und dergleichen dem nachgeschalteten Extruder zugeführt werden soll. Der aus der DE-PS 22 47 518 bekannte Grundgedanke einer vorteilhaften Ausgestaltung eines derartigen sogenannten Kegelschneckenmischers besteht darin, daß durch eine förderungsneutrale Zone ein oberer Mischbereich mit großem Mischvolumen und ein unterer Mischbereich mit kleinem Mischvolumen bei intensiver Durchmischung getrennt werden. Dieser Grundgedanke wurde durch die Ausgestaltung gemäß der DE-OS 31 10 437 noch weitergebildet, indem durch die Anordnung einer zusätzlichen zentralen, vertikalen Förderschnecke, welche mit der zur Behälterwand parallelen Förderschnecke antriebsmäßig gekoppelt ist, erreicht wurde, daß der Mischer unabhängig vom Füllgrad stabile, günstige Betriebsverhältnisse aufweist.

Die Anordnung einer zur vertikalen Rehältcmchse parallelliegenden Fördereinrichtung ist auch aus der DE-AS 10 38 885 bekannt, wobei diese Fördereinrichtung jedoch nicht mit einer schräggestellten Mischschnecke zusammenwirkt.

Ein gattungsgemäßer Mischer ist aus der DE-AS 25 16 255 bekannt. Bei diesem Mischer ist im oberen Bereich des Behälters keine Materialeinlaßöffnung vorgesehen, so daß eine Beschickung von oben nicht möglich ist. Zusätzlich zu einer nach oben fördernden Austragsförderschnecke ist parallel zur Behälterwand eine nach unten fördernde Schnecke vorgesehen. Am Boden des Behälters sind Mischflügel angeordnet. Durch die demnach vorgesehene Verbindung des Mischwerkzeuges mit dem Behälter ist es zur Erzielung einer befriedigenden Mischwirkung erforderlich, daß der eine große träge Masse aufweisende Behälter verhältnismäßig schnell läuft, was zu einer hohen Beanspruchung der Lager führt und energetisch ungünstig ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Mischer der gattungsgemäßen Art so auszugestalten, daß eine auf das spezifische Mischgut optimal zugeschnilte-

ne Homogenisierung und Aufbereitung einschließlich der Einstellung einer gewünschten Vortemperatur erreicht werden kann, wobei eine Zugabe der Mischgutkomponenten in jeder Mischphase, d. h. g^f. auch eine kontinuierliche· Zuführung einzelner Mischgutkomponenten möglich sein soll.

Diese Aufgabe wird gelöst durch den kennzeichnenden Teil von Anspruch 1. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung wird das Mischgut gezwungen, in jedem Fall eine Zone hoher Mischintensität zu durchlaufen. Der Behälter kann verhältnismäßig langsam laufend ausgebildet werden. Durch das koordinierte Zusammenwirken der einzelnen Elemente des Mischers wird neben einer guten Mischleistung auch eine gezielte Energieeinleitung ermöglicht

Weiter vorteilhafte Ausgestaltungen geben die Unteransprüche an.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel wird nachfolgend anhand der Zeichnung beschrieben. Dabei zeigt

F i g. 1 einen schematischen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Mischer,

Fig.2 einen Querschnitt längs der Linie C-C in Fig. 1,

Fig. 3 einen Querschnitt längs der Linie B-B in Fig. 1,

Fig.4 einen Querschnitt längs der Linie D-D in Fig. 1,

Fig.5 einen Teillängsschnitt in Blickrichtung E-E, und

Fig.6 einen Fig.5 entsprechenden, vergrößerten, um 90° richtungsversetzten Teilschnitt.

Bei einem in Fi g. 1 dargestellten erfindungsgemäßen Mischer handelt es sich um einen sogenannten Kegelmischer, d. h. der Mischer weist einen Behälter 1 auf, welcher die Form eines auf der Spitze bestehenden Kegels besitzt. Der Behälter 1 ist an einem Mischergestell 2 drehbar gelagert, wobei das Drehlager 3 insbesondere aus F i g. 6 ersichtlich ist. Der feste Teil des Drehlagers 3 ist mit einer Traverse 4 des Gestells 2 verschraubt. An der Oberseite ist der Behälter 1 durch einen festen Dekkel 5 abgedeckt. Zwischen dem festen Deckel 5 und dem drehbaren Behälter 1 ist ein Gleit-Dicht-Lager 6 ausgebildet, wobei an der Innenseite des Behälters 1 im Bereich dieses Lagers 6 ein Leitring 7 vorgesehen ist, der die Ablagerung von Mischgut in diesem Bereich verhindert.

Der Behälter 1 ist drehantreibbar ausgebildet. Zum Antrieb dient ein Zahnkranz 8, an welchem ein Antriebszahnrad 9 eines Antriebsmotors 10 angreift. Dem Antriebsmotor 10 ist eine im einzelnen nicht dargestellte Drehzahlregeleinrichtung zugeordnet.

Parallel zur Seitenwand 11 des Behälters 1 verläuft die Achse 12 einer Förderschnecke 13, deren Schnekkenwelle 14 durch den Deckel 5 über ein Lager 15 herausgeführt ist und durch einen Antriebsmotor 16 mit einer im einzelnen nicht dargestellten, zugeordneten Regeleinrichtung angetrieben wird. Im unteren Abschnitt der Förderschnecke ist die Schneckenwelle 14 {verjüngt ausgebildet und die Schneckenwendel 17 wird in diesem Bereich durch Haltestifte 17' auf dem durch den oberen Bereich vorgegebenen Abstand gehalten. Der Außen- und Innendurchmesser der Schneckenwendel 17 bleibt dementsprechend über die gesamte Länge konstant. Wie insbesondere auch aus F i g. 5 und F i g. 6 ersichtlich ist, regt die Förderschnecke 13 bis in den feststehenden Austragseinlauf 18, wodurch in diesem Bereich noch eine intensive, ,abschließende Durchmischung erreich! wird.

Gegen die Mittelachse 19 des Behälters 1 um den Abstand Y versetzt ist die Mittelachse 20 eines zentralen Mischwerkzeugs 21 angeordnet Die Welle 22 der zentralen Mischeinrichtung wird durch einen Antriebsmotor 23 mit einer zugeordneten, im einzelnen nicht dargestellten Regeleinrichtung angetrieben.

An der Welle 22 des Mischwerkzeugs 21 ist ein Spiralsogmischrad 24 vorgesehen. Das Spiralsogmischrad 24 .weist im Ausführungsbeispiel drei Flügel 25 auf, welche mit ausgestellten Enden 26 versehen sind, durch welche das Mischgut schräg nach oben geschleudert wird. Darüber hinaus ist etwa in der Mitte der Flügel je ein Verschleißstift 27 vorgesehen, welcher zur Zerschlagung von Agglomeraten dient. Der Durchmesser des Spiralsogmischrads 24 ist so dimensioniert, daß es sich praktisch von der Außenseite der Welle 14 der Förderschnecke 13 bis zu der gegenüberliegenden Behälterwand 11 des Behälters 1 erstreckt

Unterhalb des Spiralsogmischrads 24 und in Abstand von demselben ist ein Homogenisierungswirbelrad 28 vorgesehen. Das Homogenisierungswirbelrad 28 ist mit vier Flügeln 29 versehen, welche ebenfalls angestellte Enden 29' zum Aufschleudern des Mischgutes aufweisen. Gleichzeitig wird aufgrund dieser verhältnismäßig starken Anstellung dem Mischgut mit dem Homogenisierungswirbelrad Energie zugeführt werden.

Unterhalb des Homogenisierungswirbelrads 28 verjüngt sich die Welle 22 des Mischwerkzeugs 21. Dort ist noch eine Schneckenwendel 30 vorgesehen.

Wie insbesondere aus F i g. 3 ersichtlich, sind im Dekkel 5 Einlaßöffnungen 31 vorgesehen, welche außerhalb des Arbeitsbereiches der Förderschnecke 13 liegen. Das heißt durch diese Einlaßöffnungen 31 können Mischgutkomponenten in jeder Betriebsphase des Mischers zugegeben werden, ohne daß die Bildung von Verklumpungen unterhalb der Einlaßöffnungen 31 zu befürchten wäre.

Am unteren Ende des Behälters 1 geht dieser in einen feststehenden Austragseinlauf 18 über, welcher unmittelbar in eine Doppelschnecken-Austragseinrichtung mündet, welche zu einem nachgeschalteten Extruder austragen kann. Die Austragseinrichtung 32 umfaßt, wie insbesondere aus F i g. 5 und 6 ersichtlich, zwei Schnekken 33, welche in einem Mantel 34 angeordnet und durch eine Antriebseinrichtung 35 angetrieben sind.

Im Betrieb wird für den Behälter 1 eine Umlaufgeschwindigkeit von 0,6 bis 6 Upm, für die Förderschnecke 13 eine Drehzahl von 15 bis 80 Upm und für die Mischeinrichtung 21 eine Drehzahl von 200 bis 1200 Upm gewählt. Durch die Einlaßöffnungen 31 werden z. B. im Abstand von 1 bis 10 Minuten Mischgutkomponenten zugegeben. Diese gelangen zunächst in den Bereich oberhalb des Spiralsogmischrads 24, welcher eine Vormisch- bzw. Vergleichmäßigungszone bildet. Es wird hier also eine Durchmischung vorgenommen, so daß auch bei diskontinuierlicher Produktzugabe ein Homogenitätsgrad erreicht wird, der demjenigen einer kontinuierlichen Produktzugabe entspricht. Durch die in Höhe des Spiralsogmischrads 24 gebildete Sperrzone, die dadurch entsteht, daß das Spiralsogmischrad 24 aufgrund der Aussparung in der Schneckenwendel bis nahe an die Welle 14 der Schnecke 13 heranreicht, wird verhindert, daß ungemischtes Produkt in die Austragszone gelangt.

Das gemischte Mischgut passiert im wesentlichen durch den Zwischenraum zwischen der Behälterwand 11, dem Spiralsogmischrad 24 und der Förderschnecke nach unten. In der HömoErenisierznne zwisphen i

	•	*	33 14 727	5	I
			Spiralsogmischrad 24 und dem Homogenisierungswir	6 1
			belrad 28 erfolgt eine intensive Durchmischung des Ge	f
	•		misches, wobei durch die Flügel 29 bzw. deren aufge	P
		stellte Enden 29' des Homogenisierungswirbelrades 28	P
		das Mischgut immer wieder nach oben geschleudert 5	W
		wird. Das Mischwerkzeug 21 wirkt damit wie ein Fluid	Pi
		mischer. Die Schneckenwendel 30 fördert eine Teilmen	%
		ge aus dem Austragsbereich nach oben in die Homoge	I
		nisierungszone, wodurch eine gleichmäßige Verteilung	P'
		des Produkts erreicht wird. lo	I
	·· Gleichzeitig ist es möglich, in das Mischgut hohe	Ü
	ΐ Scherkräfte einzuleiten und damit eine Energieeinlei-	if
	I tung zur definierten Vorwärmung des Mischgutes zu	ψ
	I erzielen. Durch das Zusammenwirken des Umlaufs des	i
	I Behälters 1 mit der Förderwirkung der Förderschnecke 15	p
	I 13 wird das Mischgut zum Zwecke einer Wiederholung	SE
	I des Durchmischvorgangs wieder nach oben befördert.	I
	I Durch eine Veränderung der Drehzahl des zentralen	%
,(	I Mischwerkzeugs 21, der Förderschnecke 13 und der	I:
	\ Umlaufgeschwindigkeit des Behälters 1 kann die BeIa- 20	i
	1 dung der Homogenisierungszone variiert und den ge-	I
	!■ wünschten Betriebsverhältnissen angepaßt werden.
	j ' Das aufbereitete Mischgut gelangt über den Aus-	I
	! tragseinlauf 18 in den Förderbereich der Doppelschnek-	I
	i kenaustragseinrichtung 32 und kann somit ohne Tempe- 25	i
	• ratur — und damit Energieverlust — einem Extruder
	j zugeführt werden.	I
	j Die in der Höhe des Spiralsogmischrads 24 gebildete
] Sperrzone wird noch intensiver abgeschlossen, wenn in	1
j dieser Höhe Sperrbleche 36 angeordnet sind, die den 30	i
nicht vom Spiralsogmischrad 24 bzw. der Schnecke 13
überdeckten Bereich verschließen, wie insbesondere
i aus F i g. 2 ersichtlich ist. ■	I
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen 35	1
I 40 !	{
I 45 i	I I
50	I
55
60
65

Claims (1)

1. Patentansprüche:

   5. Mischer mit einem kegelförmigen, sich nach unten verjüngenden und eine vertikale Achse aufweisenden Behälter, der um seine Achse drehantreibbar ist, mit mindestens einer Materialeinlaßöffnung in den Behälter, mit einem Materialauslaß aus dem Behälter, mit einer Förderschnecke, deren Achse parallel zur Behälterwand verläuft, die hinsichtlich der Lage ihrer Achse stationär angeordnet ist und die um ihre Achse drehantreibbar ist, und mit mindestens einem auf einer Welle befestigten Mischwerkzeug, das hinsichtlich der Lage seiner Achse stationär angeordnet ist und um seine Achse drehantreibbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Materialeinlaßöffnung (31) im oberen Bereich des BehSlters (1) und der Materialauslaß an seinem unteren Ende angeordnet sind, daß die Achse (20) des Mischwerkzeugs (21) parallel versetzt zur Achse (19) ^!i des Behälters (1) verläuft und daß das Mischwerkzeug (2!) sich im wesentlichen über den Bereich zwischen der Förderschnecke (13) und der Behälterwand erstreckt.

   2. Mischer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Mischwerkzeug (21) als Spiralsogmischrad (24) ausgebildet ist, das Flügel (25) aufweist, die in einem Winkel von 12° bis 18°, vorzugsweise 15° angestellt sind.

   3. Mischer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb des Spiralsogmischrades (24) ein Homogenisierungswirbelrad (28) als zweites Mischwerkzeug (21) angeordnet ist, das Mischflügel (29) aufweist.

   4. Mischer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter durch einen nicht umlaufenden Deckel (5) verschlossen ist, und daß zwischen dem Deckel und dem Behälter ein als Gleit-Dicht-Lager dienender Leitring (7) angeordnet ist.

   5. Mischer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zentrale Mischwerkzeug (21), die Förderschnecke (13) und der Behälter (1) individuell regelbar drehangetrieben sind.

   6. Mischer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Förderschnecke (13) über ihre gesamte Länge eine gleichmäßige Steigung aufweist.

   7. Mischer nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Förderschnecke (13) über ihre gesamte Länge einen konstanten Außendurchmesser aufweist.

   8. Mischer nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Förderschnecke (13) bis in den Auslaßbereich des Behälters (1) erstreckt.

   9. Mischer nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Förderschnecke (13) im Auslaßbereich eine zusätzliche Schneckenwendel umfaßt.

   10. Mischer nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Spiralsogmischrad (24) so dimensioniert und die Förderschnecke (13) so ausgespart sind, daß das Spiralsogmischrad (24) sich über den Bereich zwischen der Welle (14) der Förderschnecke (13) und der gegenüberliegenden Behälterwand (11) erstreckt.

   11. Mischer nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Spiralsog-

   mischrad (24) im wesentlichen vertikale Ver.schleißstifte (27) angeordnet sind.

   12. Mischer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischflüge! (29) des Homogcnisierungswirbelrades (28) stark schräg gestellt sind.

   13. Mischer nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der durch das Spiralsogmischrad (24) gebildeten Sperrzone Sperrbleche (36) angeordnet sind.

   14. Mischer nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslaßöffnung des Behälters (1) eine Austragsschnecke nachgeordnet ist