DE3520409A1 - Druckfester mischer - Google Patents

Description

Druckfester Mischer

Die Erfindung betrifft einen druckfesten Mischer mit einer Einfüllöffnung, einem sich drehenden, eine Entleerungseinrichtung aufweisenden Mischbehälter, mit exzentrisch zui Mischbehälterachse angeordneten Mischwerkzeugen im Inneren des Mischbehälters und mit Antriebsmotoren und Abtriebsmitteln zum Antrieb der Mischwerkzeuge und/oder des Mischbehälters.

Für eine Vielzahl von Aufgaben im Bereich der Verfahrenstechnik ist die Aufbereitung von Materialien unter Druck oder Vakuum notwendig oder vorteilhaft. Absaugen von Lösungsmitteln, blasenfreies Aufbereiten von Lacken, Mischen und Kneten explosiver Massen unter Schutzgas sind Beispiele für solche Aufgaben.

Nach dem Stand der Technik werden für solche Mischaufgaben (unter diesem Begriff sind auch Kneten, Agglomerieren, Reiben, Rühren, Plastifizieren usw. zu verstehen) vorwiegend Maschinen mit stationären Mischgutbehältern eingesetzt.

Es handelt sich hierbei vorwiegend um zylindrische Mischgutbehälter in stehender oder liegender Anordnung mit zentrischen oder planetenartig umlaufenden Mischwerkzeugwellen,

Nachteilig ist bei diesen Maschinen, daß die Dichtungen zwischen dem Druckbehälter, der gleichzeitig den Mischbehälter bildet, und den hineinragenden Mischwerkzeugwellen im mischgutbeaufschlagten Bereich liegen. Diese Dichtungen sind damit einem starken Verschleiß, Verschmutzung, und auch chemischen Angriffen ausgesetzt. Dies führt häufig zu aufwendigen Wartungsarbeiten im Bereich der Dichtungen mit entsprechend langen Stillstandszeiten der Maschine.

Weiterhin sind auch unter Druck oder Vakuum arbeitende Mischer bekannt, deren Behälter um eine horizontale oder geneigte Achse rotieren. Diese Maschinen haben in der Regel keine Mischwerkzeuge, sondern arbeiten nach dem Prinzip des freien Falles. Die Aufbereitung von schwerfließenden und klebrigen Mischgütern ist in solchen Maschinen nicht möglich, da der Einbau von Abstreifern zur Reinigung der Behälterwände nicht möglich ist. Ein weiterer Nachteil dieser Maschinen besteht darin, daß sie zum Beschicken und Entleeren jeweils angehalten werden müssen, wobei die Beschickungs- und die Entleeröffnung jeweils an die entsprechenden Anschlußgeräte angeflanscht werden müssen. Außerdem können an derartigen Mischern Anschlußleitungen zur Aufrechterhaltung eines Unter- bzw. Überdruckes nur konzentrisch an der Antriebswelle angebracht werden, wodurch wiederum mischgutbeaufschlagte Gleitdichtungen erforderlich sind.

Allen bisherigen Mischerkonstruktionen für Druck- oder Vakuumbetrieb haftet der Nachteil an, daß das Anbringen von Verschleiß- bzw. Schutzbelägen im Inneren des Mischbehälters durch Schrauben nur schwer möglich ist. Das druckfeste Abdichten einer Vielzahl von durchgehenden Schraubenlöchern ist äußerst aufwendig und nicht betriebssicher. Das Anbringen von Gewindesacklöchern ist ebenfalls aufwendig, zudem sind derartige Gewindesacklöcher sehr schmutzempfindlich.

Bei der Befestigung von Verschleißbelägen mittels Schweißen wird dagegen das Austauschen der Beläge sehr erschwert.

Aus der DE-PS 24 28 414 ist ein Kneter bekannt, bei dem ein Mischgutbehälter dreiseitig durch einen Druckbehälter umgeben ist. Die beiden Stirnseiten und die Oberseite sind jedoch gleichzeitig Mischbehälter- und Druckbehälterwandungen.

Die oben genannten Probleme mit der Befestigung der Ver-

schleißbeläge treten bei dieser Maschine an den Stirnseiten ebenfalls auf.

Außerdem ist bei dieser Maschine die Zugänglichkeit zum Mischbehälter durch den Druckbehälter besonders im unteren Bereich, der ja gerade am stärksten dem Verschleiß ausgesetzt ist, sehr schlecht.

Durch den stillstehenden, asymmetrischen Behälter kann dieser nicht allseitig durch Mischwerkzeuge oder Abstreifer bestrichen werden, so daß die Mischung klebriger Produkte problematisch ist.

Darüberhinaus liegen die druckbeaufschlagten Dichtungen der Werkzeuglagerungen sämtlich im Mischgutbereich.

Schließlich ist der Mischgutaustrag über eine Förderschnekke für schwer fließende oder grobkörnige Mischgüter ungeeignet.

Eine Reihe von Mischaufgaben ist besonders gut mit sogenannten Intensivmischern zu lösen, die einen um eine vertikale oder leicht geneigte Achse rotierenden Mischteller (Mischbehälter) mit darin exzentrisch angeordneten Mischwerkzeugen aufweisen. Solche Maschinen haben sich insbesondere bei der Mischung schwer fließender, pastöser und plastischer Massen bewährt. Es war bisher nicht möglich, dieses

besonders wirkungsvolle Mischsystem für Druck- oder Vakuumbetrieb auszulegen, da die hierbei erforderlichen Gleitdichtungen extrem groß und darüberhinaus auch schädlichen Mischguteinflüssen ausgesetzt gewesen-wären. 5

Die zu lösende technische Aufgabe besteht nun darin, einen druckfesten Mischer herzustellen, der einerseits keine mischgutbeaufschlagten Gleitdichtungen aufweist und der andererseits auch ohne die Verwendung extrem großer Gleitdichtungen nach dem Prinzip der Intensivmischer arbeiten kann.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß um den Mischbehälter herum ein Druckbehälter angeordnet ist.

Diese Trennung von Druckbehälter und Mischbehälter erlaubt das Anbringen von Gleitdichtungen in Bereichen, die nicht mit dem Mischgut in Berührung kommen. Weiterhin ist es möglich, einen Intensivmischer im Inneren eines Druckbehälters anzuordnen, wobei die zu verwendenden Gleitdichtungen in ihrer Größe nicht durch die exzentrische Anordnung der Mischwerkzeuge festgelegt werden, sondern lediglich durch den Durchmesser der Antriebswelle für Mischwerkzeuge und Mischbehälter und durch den Durchmesser einer Entleeröffnung bestimmt sind.

Vorteilhaft im Sinne einer einfachen und preiswerten Herstellungsweise ist es dabei, wenn erfindungsgemäß der Druckbehälter im wesentlichen ein zylindrischer Behälter mit Boden, Deckel und Wand und der Mischbehälter im wesentlichen ein zylindrischer Behälter mit Boden, Wand und ohne Deckel ist. Zylindrische Behälter lassen sich im allgemeinen recht leicht herstellen und sind zum anderen aufgrund ihrer geometrischen Form vor allem als Druckbehälter gut geeignet.

Ebenso ist es zweckmäßig, wenn der Mischbehälter im Inneren des Druckbehälters drehbar gelagert ist. Auf diese

Weise kann das Prinzip der Intensivmischer angewendet werden.

Gemäß der Erfindung ist es von Vorteil, wenn der Antriebsmotor des Mischbehälters außerhalb des Druckbehälters angeordnet und als Abtriebsmittel eine durch den Boden des Druckbehälters geführte, mit einer Gleitdichtung versehene Welle vorgesehen ist, an deren Ende im Inneren des Druckbehälters ein Ritzel angebracht ist, das mit einem Zahnrad am Boden des Mischbehälters kämmt.

Auf diese Weise ist der Motor leicht zugänglich und einfach zu kühlen, und die erforderliche Gleitdichtung der Antriebswelle liegt außerhalb des Mischbehälters und ist somit nicht den Einflüssen des Mischgutes ausgesetzt.

Eine weitere, vorteilhafte Ausführungsform eines Mischers gemäß der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsmotor des Mischbehälters außerhalb des Druckbehälters angeordnet und daß als Abtriebsmittel eine durch eine elastische Manschette am Boden des Druckbehälters geführte, mit einer Gleitdichtung versehene Welle vorgesehen ist, an deren Ende im Inneren des Druckbehälters ein Reibrad angebracht ist, das an einem Antriebsring des Mischbehälters anliegt.

Der Antrieb von Mischbehältern mittels Reibrad hat sich als besonders wartungs- und geräuscharm bewährt. Durch die Flexibilität des Reibrades wird jedoch auch die elastisehe Lagerung des Antriebsmotors und der Antriebswelle erforderlich. Zum Ausgleich der bezüglich der Mischbehälterachse radialen Bewegung der Motorwelle kann die Gleitdichtung der Welle bzw. ihrer Einfassung über eine Manschette, die z.B. aus einer Gummiplatte bestehen kann, mit dem Gehäuse des Druckbehälters verbunden werden. Eine derartige Manschette hat vorteilhafterweise gleichzeitig eine schall- und vibrationsdämpfende Wirkung.

-ιοί Ebenfalls vorteilhaft bei einem Mischer gemäß der Erfindung ist es, wenn der Antriebsmotor für die Mischwerkzeuge außerhalb des Druckbehälters an dessen Deckel oder Seitenwand oder am Maschinenrahmen angebracht und über eine durch den Deckel des Druckbehälters geführte und mit einer Gleitdichtung versehene Welle mit den Mischwerkzeugen im Inneren des Mischbehälters verbunden ist.

Auch in diesem Fall ist der Motor leicht zugänglich, und die Gleitdichtung für die Welle der Mischwerkzeuge kommt im allgemeinen, da sie am Deckel des Druckbehälters angeordnet ist, ebenfalls nicht mit dem Mischgut in Berührung. Im Fall von stark aufwirbelndem Mischgut kann die Welle vorteilhafterweise zusätzlich mit einem Schutzring unterhalb der Gleitdichtung versehen werden.

Die Erfindung sieht vorteilhafterweise weiterhin vor, daß sich am Boden des Druckbehälters konzentrisch zur Achse des Mischbehälters und einer Entleeröffnung am Boden des Mischbehälters eine Durchtrittsöffnung befindet, die durch einen am Rand der Entleeröffnung angebrachten Auslaufring gebildet wird, der an seiner Außenseite über eine Gleitdichtung mit einem konzentrisch zur Durchtrittsöffnung verlaufenden Dichtungsrand am Boden des Druckbehälters verbunden ist.

Da der Mischbehälter im Inneren des Druckbehälters angeordnet ist und da sich bei dieser Ausführungsform in der Bodenmitte des Mischbehälters eine Entleeröffnung mit einem Verschlußdeckel befindet, ist zweckmäßigerweise konzentrisch zu dieser Entleeröffnung im darunter befindlichen Boden des Druckbehälters eine Durchtrittsöffnung vorgesehen. Diese Durchtrittsöffnung dient zum einen dem Durchtritt des Verschlußdeckels der Entleeröffnung und zum anderen auch dem Durchtritt des aus der Entleeröffnung herausfließenden bzw. herausfallenden Mischgutes. Durchtrittsund Entleeröffnung sind durch einen Auslaufring miteinander verbunden, dessen oberer Rand zweckmäßigerweise dichtschließend und fest mit dem Rand der Entleeröffnung ver-

bunden ist und dessen unterer Rand über eine außen an ihm anliegende Gleitdichtung mit dem Dichtungsrand der Durchtrittsöffnung des Druckbehälters verbunden ist. Die Durchtrittsöffnung wird somit durch den unteren Innenbereich des Auslaufringes gebildet.

Diese Anordnung der Öffnung hat den Vorteil, daß die Gleitdichtung zwischen Auslaufring und Dichtungsrand einen minimalen Durchmesser haben kann, wodurch der Anwender gegebenenfalls auf relativ preiswerte Dichtungen mit Standardmaßen zurückgreifen kann, die im einschlägigen Fachhandel erhältlich sind. Die Anordnung der Gleitdichtung hat wiederum den Vorteil, daß letztere nicht mit dem Mischgut in Berührung kommt.

Ein weiterer Vorteil liegt dabei auch darin, daß der Verschlußdeckel für die Entleeröffnung auf der Verschlußdekkelmechanik drehbar gelagert ist und im geschlossenen Zustand über eine stationäre Dichtung fest mit dem sich drehenden Mischbehälter verbunden ist. Stationäre Dichtungen sind aus wesentlich unempfindlicheren und robusteren Materialien herstellbar als Gleitdichtungen und können darüber hinaus auch fest an die Dichtflächen angepreßt werden, so daß ihre Beaufschlagung mit Mischgut ohne weiteres in Kauf genommen werden kann, da ohne Relativbewegung zwischen Verschlußdeckel und Öffnungsrand kein Verschleiß an der Dichtung auftritt.

Bei einer Ausführungsform des druckfesten Mischers für gut fließende Mischgüter ist es vorteilhaft, wenn durch den Deckel des Druckbehälters ein im wesentlichen senkrecht zur Deckelebene bewegbares und an seiner Außenseite gegen den Deckel abgedichtetes Saugrohr zur Entnahme von saugfähigem Mischgut angeordnet ist.

Auf diese Weise kann die Entleeröffnung im Mischbehälterboden durch das Saugrohr ersetzt werden. Das Mischgut kann dann am Ende der Mischzeit durch eine Pumpe aus dem Mischer

gesaugt werden. Der Verschlußdeckel und die dafür erforderlichen Antriebsteile werden bei dieser Lösung eingespart, und der Durchmesser der benötigten Gleitdichtungen wird auf den Durchmesser einer Antriebs- oder Lagerwelle für den Mischbehälter beschränkt, die in diesem Fall zweckmäßigerweise auch zentral angeordnet ist. Vorzugsweise ist das Saugrohr heb- und senkbar angeordnet, so daß während des Mischvorganges, bei dem das Mischgut unter Umständen sehr zähflüssig sein kann, keine Störung der Mischgutzirkulation auftritt.

Die um das Saugrohr anliegende Dichtung kann z.B. eine Quetschverschraubung sein, die zum einen das Heben und Senken des Saugrohres ermöglicht und gleichzeitig als Feststelleinrichtung dient, mit Hilfe derer die jeweils gewünschte Höhe der Saugrohröffnung eingestellt wird. Der Fachmann kann hier die für den jeweiligen Zweck am besten geeignete Dichtung und/oder Feststelleinrichtung wählen.

^Im kontinuierlichen Betrieb kann die ünterkante des Saugrohres so eingestellt werden, daß der Abstand vom Mischbehälterboden der gewünschten Mischgutschichthöhe entspricht. Bei kontinuierlichem Betrieb entspricht dann der jeweilige Füllgrad auch gerade der durchschnittlichen Verweilzeit des Mischgutes.

Sofern im Inneren des Druckbehälters Unterdruck herrscht, muß der Druck im Saugrohr selbstverständlich noch unter dem Restdruck des Druckbehälters liegen, damit eine Entnähme überhaupt möglich ist. Gegebenenfalls kann der Druckbehälter während der Entnahme von Mischgut durch das Saugrohr auch kurzzeitig mit geringem Druck beaufschlagt werden, um so die Entnahme des Mischgutes zu beschleunigen.

Nach der Erfindung ist am Deckel des Druckbehälters über der Wand des Mischbehälters und/oder am oberen Rand desselben eine gegen Mischgut dichte Gleitdichtung angebracht. Eine derartige Dichtung hat den Vorteil, daß durch die

Mischwerkzeuge aufgewirbeltes Mischgut (Staub, Sand, etc.) nicht in den Bereich des Druckbehälters außerhalb des Mischbehälters gelangt, wo sich die empfindlicheren druckfesten Gleitdichtungen befinden.

Weiterhin sind am Deckel eines Druckbehälters gemäß der Erfindung über dem Mischbehälter zusätzlich zur Einfüllöffnung noch ein Vakuumflansch zum Anbringen einer Absaugbzw. Vakuumpumpleitung und an der Zylinderwand oder am Deckel des Druckbehälters außerhalb der eben erwähnten Mischgutdichtung ein Druckflansch zum Anschluß einer Druckleitung angebracht. Derartig angebrachte Vakuum- und Druckflansche sind zum einen unabhängig von Einfüllvorgängen und zum anderen strömt auf diese Weise zugeführtes oder abgesaugtes Gas immer vom äußeren Bereich des Druckbehälters in den Mischbehälter hinein, so daß auf diese Weise ebenfalls vermieden wird, daß aufgewirbeltes Mischgut in den Außenbereich des Mischbehälters gelangt.

Ein weiteres Merkmal der Erfindung liegt darin, daß in der Wand des Druckbehälters durch Druckplatten verschließbare Öffnungen mit druckfesten Dichtungen und in der Wand des Mischbehälters auf gleicher Höhe durch Platten verschließ-

bare Öffnungen mit gegen Mischgut dichten Dichtungen angebracht sind. Diese Öffnungen ermöglichen es, von außen an funktionswesentliche Teile des Mischers, wie z.B. die Mischwerkzeuge, zu gelangen oder beispielsweise den Mischbehälter von innen mit Verschleißbelägen auszukleiden. Dabei ist es weiterhin zweckmäßig und vorteilhaft, wenn die Schleißbeläge durch einfache Durchgangsbohrungen in der Wand und/oder im Boden des Mischbehälters befestigt sind, die einen einfachen und schnellen Austausch erlauben.

Für bestimmte Anwendungen ist es zweckmäßig, wenn bei einem Mischer nach der Erfindung am Deckel des Druckbehälters ein Kondensator zum Kondensieren von aus dem Mischgut abgepumpten Gasen angeordnet ist. Dabei kann es von Vorteil sein, wenn der Kondensator für den Rückfluß des Kondensats an seiner tiefsten Stelle mit dem Vakuumflansch oder einer anderen Öffnung des Deckels des Druckbehälters über dem Mischbehälter verbunden ist. So gibt es z.B. Mischvorgänge, bei denen aufgrund des Mischvorgangs physikalische oder chemische Reaktionen Wärmeenergie erzeugen und das Mischgut u.U. in unerwünschter Weise aufheizen. Eine derartige Erwärmung kann vermieden werden, indem z.B. ein teilweise gasförmiger Bestandteil des Mischgutes abgepumpt wird, wobei die durch das Abpumpen erzwungene weitere Verdampfung dieses Bestandteiles dem Mischgut die dafür erforderliche Verdampfungswärme entzieht. Da sich jedoch im allgemeinen die Zusammensetzung des Mischgutes nicht ändern soll, ist es vorteilhaft, wenn das abgepumpte Gas in einem Kondensator (Wärmetauscher) kondensiert und anschließend in flüssiger Form wieder dem Mischgut zugeführt wird.

In einer weiteren Ausführungsform eines druckfesten Mischers gemäß der Erfindung ist ebenfalls am Deckel des Druckbehälters ein Kondensator angeordnet, der an seiner tiefsten Stelle mit einem Ablauf, welcher außerhalb des Mischbehälters mündet, verbunden ist.

Dies wäre z.B. dann zweckmäßig, wenn durch das Abpumpen

ein Lösungsmitte] aus dem Mischgut entfernt werden soll. Vorteilhafterweise ist dabei der Ablauf so angebracht, daß er nicht nur außerhalb des Mischbehälters sondern auch außerhalb des Druckbehälters mündet. Am Ablauf können die Lösungsmittel zurückgewonnen und in der nächsten Charge wieder verwendet werden.

Oberhalb des Mischgutes oder direkt in Kontakt mit diesem können am Deckel des Druckbehälters Druck- und/oder Temperaturmeßgeräte angeordnet sein, die mit einer Steuereinrichtung zum Einstellen eines bestimmten Druckes bzw. einer bestimmten Pumpleistung gekoppelt sind. Da Druck und Temperatur für gasförmige Systeme voneinander abhängig Variable sind, kann so in vorteilhafter Weise durch eine entsprechende Einstellung des Druckes eine Temperaturregelung vorgenommen werden.

Eine andere Möglichkeit zur Temperaturregelung des Mischgutes kann durch eine weitere Ausführungsform eines Druckmischers erfolgen, bei der Wand und Boden des Mischbehälters für den Durchfluß eines Kühl- und/oder Heizmittels hohl sind.

Erfindungsgemäß sind bei einem derartigen druckfesten Mischer am Boden des Druckbehälters neben der Durchtrittsöffnung Zuleitungen angeordnet, die durch den Dichtungsrand hindurchgeführt sind und in den Zwischenräumen von drei zwischen dem Dichtungsrand und dem Auslaufring in Abständen übereinanderliegenden Gleitdichtungen münden. Die für den Druckbetrieb erforderliche Dichtung um die Durchtrittsöffnung ist dabei also so ausgeführt, daß zwischen mehreren einzelnen Dichtringen mindestens zwei Kammern entstehen, die für die Zufuhr und/oder Abfuhr von Kühl- und/ oder Heizmedien durch entsprechende Zuleitungen geeignet sind. Das Innere der Wand und des Bodens des Mischbehälters sind dabei über auf dem ganzen Rand des Auslaufringes angebrachte Bohrungen mit denselben Zwischenräumen der Gleitdichtungen verbunden, in denen die Zuleitungen münden.

Zweckmäßigerweise ist das Innere des Bodens und der Wand des Mischbehälters noch durch eine weitere Trennwand in zwei Bereiche aufgeteilt, von denen einer mit dem Zulauf und der andere mit dem Ablauf der Heiz- oder Kühlflüssigkeit verbunden ist und die am oberen Rand der Mischbehälterwand miteinander verbunden sind. Auf diese Weise muß das zufließende Heiz- oder Kühlmittel an der gesamten Boden- und Wandfläche des Mischbehälters entlangfließen, bevor es in den Abfluß gelangt, so daß eine sehr effektive Heizung oder Kühlung erreicht wird. Eine derartige Heizbzw. Kühlmöglichkeit des Mischbehälters ist vor allem dann vorteilhaft, wenn das Mischgut kaum gasförmige Bestandteile enthält und eine Temperaturregulierung durch Einstellen des Gasdruckes nicht möglich ist.

Im Hinblick auf die vielseitige Verwendbarkeit des Mischers wählt man gemäß der Erfindung mit Vorteil derartige druckfeste Dichtungen aus, die sowohl gegen überdruck als auch gegen Unterdruck dicht sind.

In einer weiteren besonderen Ausführungsform des druckfesten Mischers, bei der besonders hohe Anforderungen an die Dichtheit des Systems gestellt werden, ist zusätzlich zu dem Verschlußdeckel für den Mischbehälter ein weiterer Druckverschlußdeckel für den Druckbehälter vorhanden. Beide Deckel können auf demselben Schwenkarm befestigt sein. Während der Druckverschlußdeckel bereits durch die Schwenkbewegung der Verschlußdeckelmechanik in seine geschlossene Endlage gebracht wird, erfolgt das Schließen und das Anpressen des Verschlußdeckels für den Mischbehälter durch einen am Schwenkarm bzw. am Druckverschlußdeckel angebrachten Zusatzantrieb, z.B. Feder, Hydraulik- oder Pneumatikzylinder, Elektromotor etc. Dabei ist der Verschlußdeckel für den Mischbehälter auf dem Zusatzantrieb drehbar gelagert.

Auf diese Weise kann man im Bereich des Auslaufringes ausschließlich mit stationären Dichtungen arbeiten und auf

die bei sehr hohen Dichtigkeitsanforderungen problematische Gleitdichtungen verzichten.

Darüberhinaus kann diese Ausführungsform dahingehend erweitert werden, daß auch die Antriebsmotoren für den Mischbehälter und die Mischwerkzeuge im Inneren des Druckbehälters angeordnet sind, so daß auch die relativ kleinen Gleitdichtungen der Antriebswellen für den Mischbehälter und die Mischwerkzeuge entfallen können. Bei einer derartigen Ausführungsform des druckfesten Mischers können daher ausschließlich stationäre Dichtungen verwendet werden. Dies kann dann vorteilhaft oder sogar notwendig sein, wenn besonders große Differenzen gegenüber dem Atmosphärendruck vorliegen oder wenn im Inneren des Druckbehälters mit giftigen Gasen gearbeitet wird. Die druckdichte Zuführung von elektrischen Anschlüssen und Kühlmitteln für die Antriebsmotoren kann dabei auf konventionelle und bekannte Weise erfolgen.

Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung konkreter Ausführungsformen und der dazugehörigen Zeichnungen. Es zeigen·.

Figur 1 einen Schnitt entlang einer vertikalen Ebene durch einen Druckmischer gemäß der Erfindung,

Figur 2 ein Schnittbild von einem Teil des Mischbehälterbodens mit Auslaufring und Druckbehälterboden, Figur 3 den Schnitt durch einen Mischbehälter mit hohler Wand und die zugehörigen Dichtungen und Zuleitungen, Figur 4 die Seitenansicht eines Druckmischers mit Kondensator und mit vertikaler Drehachse des Mischbehälters,

Figur 5 einen Mischbehälter mit Kondensator und geneigter Achse des Mischbehälters,

Figur 6 ein Schnittbild eines druckfesten Mischers mit Reibradantrieb für den Mischbehälter, Figur 7 ein Schnittbild durch einen druckfesten Mischer

mit einem Saugrohr als Entleereinrichtung und

Figur 8 ein Schnittbild eines druckfesten Mischers mit Verschlußdeckel und zusätzlichem Druckverschlußdeckel.
5

In Figur 1 ist der vertikale Schnitt durch einen Druckmischer gemäß der Erfindung mit vertikaler Drehachse des Mischbehälters 1 dargestellt. Auf einem Rahmen 14 ist der Druckbehälter 3 montiert. Im Inneren des Druckbehälters 3 ist der Mischbehälter 1 auf einem Kugellager 2 drehbar gelagert. Die Entleeröffnung 20 des Mischbehälters 1 ist durch einen Verschlußdeckel 8, der über eine stationäre Dichtung dicht schließend mit dem Mischbehälter 1 verbunden und auf der Verschlußdeckelmechanik 21 drehbar und schwenkbar gelagert ist, verschlossen.

Die Durchtrittsöffnung 18 des Druckbehälterbodens 31 ermöglicht zum einen den Einsatz des Verschlußdeckels 8 in die Entleeröffnung 20 und zum anderen den Durchtritt des Mischgutes bei geöffnetem Deckel 8 und nach beendigtem Mischvorgang. Die Entleer- und die Durchtrittsöffnung 20 und 18 werden gebildet vom Auslaufring 25, an dessen Außenseite die Gleitdichtung 9 die Verbindung zum Dichtungsrand 26 des Druckbehälterbodens 31 herstellt. Das Kugellager 2 ist umgeben von einem Zahnkranz 4, in den ein Ritzel 5 eingreift, das seinerseits über die mit einer Gleitdichtung 10 versehene Welle 34 des Motors 6 angetrieben wird und so die Drehung des Mischbehälters 1 bewirkt. Mit Hilfe des Antriebsmotors 22, der am Maschinenrahmen 14 befestigt ist, wird über Keilriemen die mit der Gleitdichtung 11 versehene Welle 33 für die Mischwerkzeuge 17 angetrieben. Die Welle ist unterhalb der Gleitdichtung 11 mit einem Schutzring 19 versehen, der zum Schutz der Gleitdichtung 11 vor aufgewirbeltem Mischgut dient.

Eine am Deckel 27 des Druckbehälters 3 angebrachte Dichtung 16 liegt am oberen Rand des Mischbehälters 1 an und verhindert den Durchtritt von Mischgut aus dem Mischbehäl-

ter 1 in den den Mischbehälter 1 umgebenden Raum des Druckbehälters 3. über dem Mischbehälter 1 befinden sich am Deckel 27 des Druckbehälters 3 die Einfüllöffnung 15 und der Absaugflansch 12. Der Druckflansch 13 ist ebenfalls am Deckel 27 des Druckbehälters 3 angeordnet, befindet sich jedoch außerhalb des von der Dichtung 16 beschriebenen Kreises. Auf diese Weise strömt durch den Druckflansch 13 eingeleitetes Gas zunächst in den den Mischbehälter umgebenden Raum des Druckbehälters und von dort.durch die Iediglich für Mischgut dichtschließende Dichtung 16 in den Mischbehälter 1 ein. Wird andererseits am Absaugflansch 12 dem Mischbehälter 1 Gas entzogen, so strömt das außerhalb des Mischbehälters 1 im Druckbehälter 3 befindliche Gas ebenfalls von außen durch die Dichtung 16 nach. Auf diese Weise wird verhindert, daß ein Gasstrom aus dem Mischbehälter 1 durch die Dichtung 16 in den umgebenden Raum des Druckbehälters 3 fließt, wobei unter Umständen Mischgut in diesen Bereich gelangen könnte.

An der Seitenwand 36 des Druckbehälters 3 und des Mischbehälters 1 sind auf gleicher Hohe durch die Deckel 7 bzw. 7a verschlossene Öffnungen 37 bzw. 37a angebracht, durch die das Innere des Mischbehälters 1 zugänglich gemacht wird. Dies ermöglicht Wartungs- und Reparaturarbeiten beispielsweise an den Mischwerkzeugen 17 oder auch den Austausch von Verschleißbelägen 23, mit denen die Innenseite des Mischbehälters 1 ausgekleidet sein kann.

Die Figuren 2 und 3 zeigen Details der Lagerung des Mischbehälters 1 und der Abdichtung des Misch- bzw. Druckbehälters 1 bzw. 3 im Bereich der bodenseitigen Entleer- bzw. Durchtrittsöffnung 20 bzw. 18. Außerdem ist in Figur 2 durch mehrere horizontale Linien ein Verschleißbelag 23 dargestellt. Man erkennt in Figur 2 im Querschnitt das Kugellager 2 mit dem das Kugellager 2 umgebenden Zahnkranz 4. Am Boden des Mischbehälters 1 werden die Entleeröffnung 20 und die Durchtrittsöffnung 18 von einem Auslaufring 25 umschlossen, der fest mit dem Boden des Mischbehälters 1

verbunden ist. Zwischen der Außenseite des Auslaufringes

25 und dem Dichtungsrand 28 des Druckbehälters 3 befindet sich die Gleitdichtung 9, die das Innere des Druckbehälters 3 und des damit verbundenen Mischbehälters 1 gegen die Umgebung abdichtet, wobei der Mischbehälter 1 mit dem Auslaufring 25 gegenüber dem Druckbehälter 3 mit dem Dichtungsrand 26 entlang der Gleitdichtung 9 drehbar ist. Der Durchmesser des Auslaufringes 25 und des Dichtungsrandes

26 ist dabei so gewählt, daß die Gleitdichtung 9 eine Dichtung in handelsüblicher Form und Größe sein kann.

Die Figur 3 zeigt zusätzlich zu dem in Figur 2 dargestellten Ausschnitt eine andere Form einer Mischbehälterwand3 , die in diesem Fall als Hohlwand ausgebildet ist und von einem Kühl- oder Heizmittel durchflossen wird. Zu diesem Zweck sind Zuleitungen 24 auf konventionelle Weise druckdicht durch den Boden 31 des Druckbehälters 3 in den Dichtungsrand 2 6 eingelassen und münden dort in den Zwischenräumen dreier übereinander angeordneter, ringförmiger Gleitdichtungen 9. Der Auslauf ring 18 ist auf seinem ganzen Umfang mit Bohrungen versehen, die ihrerseits die Verbindung von diesen Zwischenräumen zum Inneren der Mischbehälterwand 31 herstellen. Eine Trennwand teilt das Innere der Mischbehälterwand 31 in zwei am oberen Rand des Mischbehälters 1 verbundene Teilräume, von denen einer mit dem Zulauf und der andere mit dem Ablauf der Heiz- bzw. Kühlmittelzuleitungen 24 verbunden ist. Auf diese Weise erreicht man einen effektiven Wärmeaustausch auf der gesamten Mischbehälterwand 31.

Die Figuren 4 und 5 zeigen zwei Ausführungsformen eines druckfesten Mischers gemäß der Erfindung in der Seitenansicht Bei dem in Fig. 4 dargestellten druckfesten Mischer steht die Drehachse des Mischbehälters 1 vertikal, in Figur 5 ist diese Achse etwas geneigt. In beiden Figuren erkennt man im Umriß einige der bereits bei der Beschreibung der Figur 1 erwähnten Komponenten, nämlich den Maschinenrahmen 14, den Antriebsmotor 22, und den Druckbehälter 3 mit Einfüll-

Öffnung 15, Vakuumflansch 12, Druckflansch 13 und der durch die Druckplatte 7 verschlossenen seitlichen Wandöffnung. Zusätzlich ist auf dem Deckel 27 des Druckbehälters 3 noch ein Kondensator 29 angebracht, der an seinem unteren Ende mit dem Vakuumflansch 12 verbunden ist. Das durch den Vakuumflansch 12 abgesaugte Gas kondensiert in einem Wärmetauscher des Kondensators 29 und kann anschließend durch dieselbe Öffnung in flüssiger Form wieder dem Mischgut zugeführt werden. In Figur 4 ist der Vakuumflansch 12 größer dargestellt als die Einfüllöffnung 15 und der Druckflansch 13. In Figur 5 ist ausschließlich die Vakuumöffnung 12 dargestellt.

Bevor das Kondensat durch den Vakuumflansch 12 in das Innere des Mischbehälters 1 zurückfließt, kann es im unteren Bereich des Kondensators 29 vor einem Auffangblech 39.aufgestaut werden und bei Bedarf nach dem Öffnen des Ventils 32 durch den Ablauf 36 abfließen. Diese Möglichkeit wird man dann wählen, wenn beispielsweise aus dem Mischgut Lösungsmittel entfernt werden und nicht wieder in das Mischgut zurückfließen sollen. Das durch den Ablauf 36 abfließende Lösungsmittel kann dann außerhalb des Mischbehälters 1, vorzugsweise auch außerhalb des Druckbehälters 3, aufgefangen und beispielsweise für die nächste Charge wieder verwendet werden.

Der vergrößerte Ausschnitt in Figur 5 deutet an, wie einerseits eine gasförmige Substanz durch ein Ansatzrohr auf dem Vakuumflansch 12 in den Kondensator hineingepumpt wird, während gleichzeitig durch dieselbe Öffnung das abgekühlte und wieder kondensierte Gas als Flüssigkeit in den Mischbehälter 1 zurückfließt.

Die Figur 6 stellt einen druckfesten Mischer dar, bei dem der Mischbehälter 1 über ein Reibrad 5a vom Antriebsmotor 6 angetrieben wird. Die Gleitdichtung 10 bzw. die zugehörige äußere Fassung der Gleitdichtung 10 ist über eine elastische Manschette 10a druckdicht mit einer entsprechen-

den Öffnung im Boden 31 des Druckbehälters 3 verbunden. Auf diese Weise hat die Welle 34 des Antriebsmotors 6 genügend Spiel, um sich den bezüglich der Mischbehälterachse 35 radialen Bewegungen des Reibrades 5a auf dem Antriebsring 4a anzupassen, ohne dabei die Gleitdichtung 10 mechanisch zu belasten, was ansonsten zu Undichtigkeiten führen könnte.

Figur 7 zeigt einen druckfesten Mischer in einer Ausführungsform, bei der sich im Boden 28 des Mischbehälters 1 keine Entleeröffnung 20 befindet sondern bei der stattdessen am Deckel 27 ein in vertikaler Richtung bewegbares Saugrohr 38 angebracht ist, durch das fließfähiges Mischgut aus dem Mischbehälter 1 abgesaugt werden kann. Das Saugrohr 38 ist dabei über eine hier nicht sichtbare Dichtung mit einem Flansch 42 des Deckels 27 des Druckbehälters 3 verbunden und kann in vertikaler Richtung auf und ab bewegt werden, so daß das Ende des Saugrohres 38 sich je nach Bedarf entweder oberhalb des Mischgutes befindet oder in dieses eintaucht. Die Möglichkeit, das Saugrohr 38 aus dem Mischgut herauszuziehen, kann insofern von Vorteil sein, als das Mischgut . während des Mischvorganges u.U. eine sehr zähe Konsistenz haben kann oder auch teilweise Feststoffe von sehr grober Struktur aufweist. Ein in das Mischgut eingetauchtes Saugrohr 38 wäre dann unnötigen mechanischen Belastungen ausgesetzt und würde überdies die Mischgutzirkulation stören.

Weiterhin hat ein derartiges Saugrohr den Vorteil, daß am Boden 28 des Mischbehälters 1 keine Entleeröffnung 20 und am Boden 31 des Druckbehälters 3 keine Durchtrittsöffnung 18 für das Mischgut vorhanden zu sein brauchen. Die relativ große Gleitdichtung 9 kann damit ebenfalls entfallen^ so daß im Boden 31 des Druckbehälters 3 allenfalls die Gleitdichtung 10 für die Welle 34 des Antriebsmotors 6 vorhanden sein muß, die bei dieser Ausführungsform zweckmäßigerweise in der Mitte des Mischbehälterbodens 28 fest mit diesem verbunden ist.

Die Figur 8 zeigt schließlich eine weitere Ausführungsform des druckfesten Mischers, bei der ebenfalls die noch relativ große Gleitdichtung 9 am Auslaufring 25 (siehe Figur 2) entfallen kann. Bei dieser Ausführungsform ist zusätzlieh zum Verschlußdeckel 8 des Mischbehälters 1 noch ein Druckverschlußdeckel 40 für die Durchtrittsöffnung 18 des Druckbehälters 3 vorhanden. Der Verschlußdeckel 8 ist dabei durch einen beispielsweise hydraulischen oder pneumatischen Antrieb an der Verschlußdeckelmechanik 21 bzw. am Druckverschlußdeckel 40 relativ zu diesem in Richtung der Symmetrieachse der konzentrischen Deckel 8, 40 bewegbar. In geöffnetem Zustand liegen beide Deckel 8, 40 im wesentlichen aufeinander auf. Nach dem Schließen des Druckverschlußdeckels 40 mit Hilfe der Verschlußdeckelmechanik 21 wird dann der Verschlußdeckel 8 mit Hilfe des Zusatzantriebes 41 in die Entleeröffnung 20 des Mischbehälters 1 eingepreßt. Dabei ist der Verschlußdeckel 8 auf dem Zusatzantrieb drehbar gelagert. Die druckfeste Abdichtung der Entleerbzw. Durchtrittsöffnung 20 bzw. 18 erfolgt jedoch durch eine stationäre Dichtung am Rand des Druckverschlußdeckels 40. Auch bei nicht fließfähigen Mischgütern kann man so die Verwendung der relativ großen Gleitdichtung 9 vermeiden. Sofern in dem Druckbehälter 3 zusätzlich auch die Antriebsmotoren 6 und 22 für den Mischbehälter 1 und die Mischwerkzeuge 17 angeordnet sind, kann ein derartiger druckfester Mischer völlig ohne Gleitdichtungen betrieben werden und damit besonders hohe Dichtigkeitsanforderungen erfüllen.

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Claims (14)

Dr. Dieter Weber Klaus Seiffert Patentanwälte Dipl.-Chem. Dr. Dieter Weber ■ Dipl.-Phy S.Klaus Seiffert Postfach 6145-6200 Wiesbaden Deutsches Patentamt Zweibrückenstr. 12 8000 München 2 D-6200 Wiesbaden Gustav-Frejtas-Siraße 25 Tolofon O 61 21/372720 + 37 2Ö80 Telegrammadresse: Willpatent Telex: 4-180 247 T<»h'kopicrpr Gr. III 06121/372111 Postscheck: Prankfurt/Main 67 63-602 Bank: Dresdner Bank AG. Wiesbaden. Konto-Nr. 276807 00 (BLZ 510 800 60) Dalum 5. Juni 1985 L/st Paul Eirich, Bahnhofstr. 11, 6969 Hardheim, Hubert Eirich, Sandweg 16, 6969 Hardheim, Walter Eirich, Spessartweg 16, 6969 Hardheim Druckfester Mischer Patentansprüche

1. Druckfester Mischer mit einer Einfüllöffnung (15), einem sich drehenden, eine Entleerungseinrichtung (20, 38) aufweisenden Mischbehälter (1) mit exzentrisch zur

15 Mischbehälterachse (35) angeordneten Mischwerkzeugen (17) im Inneren des Mischbehälters (1) und mit Antriebsmotoren (6, 22) und Abtriebsmitteln (33, 34) zum Antrieb der Mischwerkzeuge (17) und/oder des Mischbehälters (1), dadurch gekennzeichnet, daß um den Mischbehälter (1)

20 herum ein stationärer Druckbehälter (3) angeordnet ist.

2. Mischer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckbehälter (3) im wesentlichen ein zylindrischer Behälter mit Boden (31), Deckel (27) und Wand (36) und daß der Mischbehälter (1) im wesentlichen ein zylindrischer Behälter mit Boden (28), Wand (30) und ohne Dekkel ist.

3. Mischer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsmotor (6) des Mischbehälters (1) außerhalb des Druckbehälters (3) angeordnet und daß als Abtriebsmittel eine durch den Boden (31) des Druckbehälters (3) geführte, mit einer Gleitdichtung (10) versehene Welle (34) vorgesehen ist, an deren Ende im Inneren des Druckbehälters (3) ein Ritzel (5) angebracht ist, das mit einem Zahnrad (4) am Boden (28) des Mischbehälters (1) kämmt.

4. Mischer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsmotor (6) des Mischbehälters (1) außerhalb des Druckbehälters (3) angeordnet und daß als Abtriebsmittel eine durch eine elastische Manschette (10a) am Boden (31) des Druckbehälters (3) geführte, mit einer Gleitdichtung (10) versehene Welle (34) vorgesehen ist, an deren Ende im Inneren des Druckbehälters (3) ein Reibrad (5a) angebracht ist, das an einem Antriebsring (4a) des Mischbehälters (1) anliegt.

5. Mischer nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsmotor (22) für die Mischwerkzeuge (17) außerhalb des Druckbehälters (3) an dessen Deckel (27) oder Seitenwand (36) oder am Maschinenrahmen (14) angebracht und über eine durch den Deckel (27) des Druckbehälters (3) geführte und mit einer Gleitdichtung (11) versehene Welle (33) mit den Mischwerkzeugen (17) im Inneren des Mischbehälters (1) verbunden ist.

6. Mischer nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis

5, dadurch gekennzeichnet, daß sich am Boden (31) des Druckbehälters (3) konzentrisch zur Achse (35) des Mischbehälters und einer Entleeröffnung (20) am Boden des Mischbehälters (1) eine Durchtrittsöffnung (18) befindet, die.durch einen am Rand der Entleeröffnung (20) angebrachten Auslaufring (25) gebildet wird, der an seiner Außenseite über eine Gleitdichtung (9) mit einem konzentrisch zur Durchtrittsöffnung (18) verlaufenden Dichtungsrand (26) am Boden (31) des Druckbehälters (3) verbunden ist.

7. Mischer nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß durch den Deckel (27) des Druckbehälters (3) ein im wesentlichen senkrecht zur Deckelebene bewegbares und an seiner Außenseite gegen den Deckel

(27) abgedichtetes Saugrohr (38) zur Entnahme von saugfähigem Mischgut angeordnet ist.

8. Mischer nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß am Deckel (27) des Druckbehälters (3) über der Wand (30) des Mischbehälters (1) und/oder am oberen Rand desselben eine gegen Mischgut dichte Gleitdichtung (16) angebracht ist.

9. Mischer nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß am Deckel (27) des Druckbehälters (3) über dem Mischbehälter (1) ein Vakuumflansch (12) zum Anschluß einer Absaug- bzw. Vakuumpumpenleitung und an der Wand (36) oder am Deckel (27) des Druckbehälters (3) außerhalb der Mischgutdichtung (16) ein Druckflansch (13) zum Anschluß einer Druckleitung angebracht sind.

10.Mischer nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß in der Wand (36) des Druckbehälters (3) durch Druckplatten (7) verschließbare Öffnungen (37) mit druckfesten Dichtungen und in der Wand (30) des Mischbehälters (1) auf gleicher Höhe durch Platten (7a) verschließbare Öffnungen (37a) mit

-4-gegen Mischgut dichten Dichtungen angebracht sind.

11. Mischer nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß am Deckel (27) des Druckbehälters (3) ein Kondensator (29) angeordnet ist, der für den Rückfluß eines Kondensates an seiner tiefsten Stelle mit dem Vakuumflansch (12) oder einer anderen, über dem Mischbehälter (1) gelegenen Öffnung des Deckels (27) des Druckbehälters (3) verbunden ist. 10

12. Mischer nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis

10, dadurch gekennzeichnet, daß am Deckel (27) des Druckbehälters (3) ein Kondensator (29) angeordnet ist, der an seiner tiefsten Stelle mit einem Ablauf (39), welcher außerhalb des Mischbehälters (1) mündet, verbunden ist.

13. Mischer nach Anspruch 6 und nach einem oder mehreren der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß am Boden (31) des Druckbehälters (3) neben der Durchtrittsöffnung (18) Zuleitungen (24) angeordnet sind, die durch den Dichtungsrand (26) hindurchgeführt sind und in den Zwischenräumen von drei zwischen dem Dichtungsrand (26) und dem Auslauf ring (25) in Abständen übereinanderliegenden Gleitdichtungen (9) münden.

14. Mischer nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis

11, dadurch gekennzeichnet, daß alle verwendeten druckfesten Dichtungen sowohl gegen überdruck als auch gegen Unterdruck dicht sind.