DE3710965C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zum Mischen von Stoffen, bei der ein allseitig geschlossenes Mischgefäß in einem sich nach oben erweiternden konischen Wandbereich ein mittels Antrieb drehbares Mischwerkzeug aufweist, das mindestens zwei gegeneinander versetzte streifenförmige Wendeln umfaßt, deren Durchmesser sich dem Konus entsprechend nach oben erweitert, bei der zwischen dem oberen Ende der Wendeln und einer Decke des Gefäßes ein Freiraum vorgesehen ist und bei der die Wendeln in der Nähe des konischen Wandbereiches und in Richtung der Konuserweiterung im Gegenuhrzeigersinn verlaufen, wobei im Betrieb der Drehsinn der Wendeln so gewählt ist, daß das Mischgut an der Gefäßwand nach oben gefördert wird.

Bei einer bekannten (DE-AS 11 17 981) Vorrichtung dieser Art weist jede von zwei Wendeln ca. vier Windungen auf und ist jede Wendel in der oberen Hälfte durch radial verlaufende Speichen mit einer mittigen Welle verbunden, die durch das gesamte Mischgefäß verläuft. Der oberhalb des Mischgefäßes vorgesehene Antrieb dreht die Wendeln in Wendelrichtung. Der mit dieser Vorrichtung pro Zeiteinheit erreichbare Mischungsgrad ist nicht befriedigend, d. h. es dauert zu lange, bis eine Füllung befriedigend gut durchgemischt ist.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der der pro Zeiteinheit erreichbare Mischungsgrad verbessert ist.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist, diese Aufgabe lösend, dadurch gekennzeichnet, daß die Wendel jeweils maximal 1,5 Windungen aufweisen, nur am unteren Ende an einem durch den Boden des Mischgefäßes geführten Wellenstumpf eines unten am Mischgefäß angeordneten Antriebes befestigt sind und im Betrieb mit einer Drehzahl von 500-2000 U/min drehen und daß der von den Wendeln umschlossene Durchgang frei ist.

Bei dieser Vorrichtung ist der von den Wendeln umschlossene Durch­ gang frei von Welle und Speichen, was den Umlauf des zu mischen­ den Stoffes erleichtert, der im Bereich der Wendel-Streifen nach oben gebracht und gegen die Decke geschleudert wird und in dem von den Wendeln umschlossenen Bereich abwärts strömt. Da die Wen­ deln kurz gehalten sind, werden sie von unten her angetrieben und benötigen sie keine versteifenden Speichen. Eine durch die Verkürzung der Wendeln evtl. gegebene Verschlechterung der Misch­ wirkung wird durch die sehr hohe Drehzahl ausgeglichen. Die äußerst kurzen Wendeln schleudern die zu mischenden Stoffe mit hoher Kraft gegen die Decke, die wie eine Prallplatte wirkt, wo­ durch die Vermischung stark gefördert wird. Die sich entsprechend einem Konus verjüngenden Wendeln werden auch Evolventen genannt.

Besonders zweckmäßig und vorteilhaft ist es, wenn die Wendeln je­ weils maximal eine Windung aufweisen. Die Eigensteifigkeit die­ ser Wendeln ist bei verbessertem Mischungsgrad erhöht.

Besonders zweckmäßig und vorteilhaft ist es auch, wenn die Wen­ deln maximal 0,5 Windungen aufweisen. Dies ergibt noch eine be­ friedigende Mischung; bei noch kürzeren Wendeln sinkt der er­ reichbare Mischungsgrad.

Besonders zweckmäßig und vorteilhaft ist es sodann, wenn die Wen­ deln oben in einem in sich geschlossenen Ring auslaufen. Dies gibt dem Wendelkäfig Eigensteifigkeit und verbessert den Umlauf des zu mischenden Stoffes.

Besonders zweckmäßig und vorteilhaft ist es ebenfalls, wenn die Drehzahl 800-1600 U/min beträgt. Dieser Drehzahlbereich ist auf die hier primär interessierenden zu mischenden Stoffe abge­ stellt.

Besonders zweckmäßig und vorteilhaft ist es noch, wenn das Ver­ hältnis maximaler Radis der Wendeln zu Höhe der Wendeln von 1,5-0,75 beträgt. Diese Angabe beschreibt das Maß der Steigung von im Rahmen der Erfindung brauchbaren Wendeln. Es beträgt z.B. der maximale Radius der Wendeln 20 cm und die Höhe der Wendeln 20 cm.

Besonders zweckmäßig und vorteilhaft ist es, wenn drei oder mehr Wendeln vorgesehen sind. Eine vergrößerte Zahl von Wendeln ver­ bessert den Mischungsgrad pro Zeiteinheit.

Besonders zweckmäßig und vorteilhaft ist es auch, wenn oben der Übergang von der Wandung des Mischgefäßes zur Decke abgerundet ist und die Decke über den Wendel-Streifen in einem ringförmigen Bereich ausgebaucht ist. Diese Gestaltung ist dem Strom des von den Wendeln nach oben geschleuderten und von der Decke zurückge­ leiteten Stoffes angepaßt.

Besonders zweckmäßig und vorteilhaft ist es sodann, wenn der Ein­ laß des Mischgefäßes in der Decke mittig angeordnet ist. Einzu­ füllender Stoff fällt in einen Bereich, der von Strömung, die durch die rotierenden Wendeln erzeugt wird, weitgehend frei ist.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, daß die Vorrichtung zum Vermischen von Wasser mit Pulver angewendet wird. Die Erfindung wird also zur Herstellung breiiger Massen bzw. mehr oder weniger wäßriger Substanzen verwendet. Zum Bei­ spiel werden Zement und pulveriger Zusatzstoff mit Wasser ver­ mischt. Solche Massen bzw. Substanzen sollen in möglichst kurzer Zeit sehr gut miteinander vermischt werden.

In der Zeichnung ist eine bevorzugte Ausführungsform der Erfin­ dung dargestellt und zeigt

Fig. 1 einen vertikalen Schnitt einer Vorrichtung zum Mischen von Stoffen und

Fig. 2 einen Schnitt gemäß Linie II-II in Fig. 1.

Die Vorrichtung gemäß Zeichnung umfaßt ein in sich geschlossenes Mischgefäß 1, das unten einen relativ kleinen kreisrunden Boden 2 besitzt, an den sich ein Wandungsbereich 3 anschließt, der sich nach oben konisch erweitert. Das Mischgefäß ist nach oben durch eine Decke 4 abgeschlossen, die außen einen ringförmigen, nach oben ausgebauchten Bereich 6 aufweist und mittig einen absperr­ baren Einlaß 5 besitzt. Unterhalb des Bodens 2 ist ein Antrieb 7 vorgesehen, von dem ein Wellenstumpf 8 durch den Boden 2 in das Mischgefäß 1 ragt. Das Mischgefäß ist unten nahe dem Boden 2 mit einem absperrbaren Auslaß 9 versehen.

Der Wellenstumpf 8 trägt in dem Mischgefäß 1 ein Mischwerkzeug 10, zu dem eine am Wellenstumpf befestigte kleine Scheibe 11 ge­ hört. Von vier um den Umfang der Scheibe 11 gleichmäßig verteil­ ten Stellen geht je eine Wendel 12, 13, 14, 15 aus, deren Durch­ messer sich nach oben vergrößert (Evolvente). Die Wendeln machen jeweils einen Umlauf von ca. 270° und enden in einem großen Ring 16. Der Ring 16 liegt horizontal und hat in der Praxis die glei­ che Breite wie die Wendeln 12, 13, 14 und 15. Der Antrieb 7 dreht das Mischwerkzeug 10 so, daß der zu mischende Stoff im Bereich der Wendelstreifen nach oben gebracht wird, und die Wendeln 12, 13, 14, 15 verlaufen gemäß Fig. 2 in Richtung der Konusverjüngung, d.h. zu der kleinen Scheibe 11.

Die Dimensionierung der einzelnen Bestandteile der Vorrichtung ist wichtig für das Erreichen sehr guter Mischergebnisse. Das Verhältnis der Höhe der Wendeln zu dem Abstand des oberen Wendel­ endes (Ring) vom Prallanschlag bzw. dem ausgebauchten Bereich beträgt von 1,2 : 1 bis 0,9 : 1 und ist in der Regel 1 : 1. Die Breite der Wendel-Streifen steht zum Maximal-Durchmesser der Wendeln in einem Verhältnis von 1 : 6 bis 1 : 10 und beträgt in der Regel 1 : 8. Die Breite des Spaltes zwischen den Wendeln und der Wandung 3 steht zur Breite der Wendel-Streifen in einem Ver­ hältnis von 1,3 : 1 bis 1 : 1 und liegt in der Regel bei 1,15 : 1.

Das bei der gezeichneten Ausführungsform angegebenene Mischgefäß ist zur Aufnahme von z.B. 400 Liter Flüssigkeit geeignet. Es wer­ den für einen Mischvorgang 150 Liter Wasser und 300 Kilogramm Bindemittel eingefüllt. Ein Mischvorgang mit gutem Mischergebnis dauert ca. 30 Sek. Es ergibt sich bei niedrigem Wasser:Fest­ stoffverhältnis eine homogene Mischung und dies ist von der spe­ zifischen Oberfläche des Feststoffes abhängig. Bei einer spezi­ fischen Oberfläche des Feststoffes von 5000 cm²/g ergeben sich Wasser:Feststoffverhältnisse von 0,33 bis unendlich. In der Regel wird mit einem Wasser:Feststoffverhältnis von 0,4 bis 0,5 gearbeitet.

Bei Betrieb der Vorrichtung ist der engere Mittenbereich in den Wendeln frei von Stoff und herrscht dort ein starker Sog nach un­ ten. Der Stoff wandert im Randbereich des Wendel-Durchganges nach unten und im Bereich der Wendel-Streifen nach oben. Der Abrieb an der Wandung des Gehäuses und der Oberseite der Wendeln ist sehr gering. Die Wendeloberseite, d.h. die Streifenfläche ist flach und an jeder Stelle gegenüber einem Radius nicht geneigt. Die Vorrichtung arbeitet stark mit Saug- und Druckwirkung.

Claims (9)

1. Vorrichtung zum Mischen von Stoffen, bei der ein allseitig geschlossenes Mischgefäß in einem sich nach oben erweiternden konischen Wandbereich ein mittels Antrieb drehbares Mischwerkzeug aufweist, das mindestens zwei gegeneinander versetzte streifenförmige Wendeln umfaßt, deren Durchmesser sich dem Konus entsprechend nach oben erweitert, bei der zwischen dem oberen Ende der Wendeln und einer Decke des Gefäßes ein Freiraum vorgesehen ist und bei der die Wendeln in der Nähe des konischen Wandbereiches und in Richtung der Konuserweiterung im Uhrzeigersinn verlaufen, wobei im Betrieb der Drehsinn der Wendeln so gewählt ist, daß das Mischgut an der Gefäßwand nach oben gefördert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Wendeln (12, 13, 14, 15) jeweils maximal 1,5 Windungen aufweisen, nur am unteren Ende an einem durch den Boden (2) des Mischgefäßes (1) geführten Wellenstumpf (8) eines unten am Mischgefäß angeordneten Antriebes (7) befestigt sind und im Betrieb mit mit einer Drehzahl von 500-2000 U/min drehen und daß der von den Wendeln umschlossene Durchgang frei ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wendeln (12, 13, 14, 15) jeweils maximal eine Windung aufwei­ sen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wendeln (12, 13, 14, 15) maximal 0,5 Windungen auf­ weisen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wendeln (12, 13, 14, 15) oben in einem in sich ge­ schlossenen Ring (16) auslaufen.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahl 800-1600 U/min beträgt.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis maximaler Radius der Wen­ deln (12, 13, 14, 15) zu Höhe der Wendeln von 1,5-0,75 be­ trägt.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß oben der Übergang von Wandung (3) des Mischgefäßes (1) zur Decke (4) abgerundet ist und die Decke (4) über den Wendel Nadelstreifen in einem ring­ förmigen Bereich (6) ausgebaucht ist.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaß (5) des Mischgefäßes (1) in der Decke (4) mittig angeordnet ist.

9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie zum Vermischen von Flüssigkeit mit Pulver angewendet wird.