DE3728710C2 - Mischer zum Mischen von Feststoffschüttungen - Google Patents
Mischer zum Mischen von FeststoffschüttungenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen Mischer zum Mischen von Feststoffschüttungen,
der einen beispielsweise zylinder
förmigen Behälter, ein im Behälter angeordnetes, eine drehbar gelagerte
Welle und daran an radialen Armen befestigte Mischwerkzeuge aufweisendes
Mischwerk und wenigstens einen in der Behälterwand gelagerten Zerkleinerer
hat, wobei die Zerkleinerungselemente des Zerkleinerers in einem der
artigen Abstand von der Behälterwand angeordnet sind, daß die Mischwerk
zeuge des Mischwerkes zwischen der Behälterwand und dem Zerkleiner hin
durchbewegt werden können und sich dementsprechend die Werkzeuge und
Zerkleinerer nicht gegenseitig behindern, sondern in ihrer Wirkungsweise
ergänzen
Ein derartiger Mischer ist aus der DE-AS 11 02 534 bekannt. Bei diesem
Mischer sind die Mischwerkzeuge beispiels
weise pflugscharartig ausgebildet, während die Zerkleinerer sogenannte
Messerköpfe sind, die in einer oder mehreren Ebenen übereinander gerad
linige oder kelchförmig gebogene Messer aufweisen, deren Form und Länge
derart ist, daß eine Anpassung an die von den pflugscharartigen Mischwerk
zeugen überstrichenen Hüllkurven erfolgt, damit die von den Mischwerkzeugen
überstrichenen Hüllkurven und die Hüllkurven der Zerkleinerer einander
eng angepaßt sind, ohne sich zu überschneiden, so daß die Teile sich
nicht gegenseitig berühren können.
Obwohl mit derartigen Mischern bei vielen Mischgütern hervorragende Misch
ergebnisse bei gleichzeitiger Aufschließung von zur Klumpenbildung
neigenden Mischgütern erzielt werden können, sind sie bei gewissen An
wendungsfällen nicht vollständig zufriedenstellend, da die Messer der
Zerkleinerer frei umlaufen und das von ihnen bearbeitete Mischgut nicht
ausreichend gegen die Messer gedrückt wird, so daß sich beim Zerkleinern
keine Scherwirkung ergibt. Eine Scherwirkung ist jedoch insbesondere
dann erwünscht, wenn Klumpenbildung im Mischgut auftritt, beispielsweise
beim Vermischen und Trocknen extrem feuchter Mischgüter oder beim Ver
mischen von trockenen Mischgütern mit feuchten oder sogar fließfähigen
anderen Mischgütern.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Mischer der eingangs
genannten Gattung derart zu verbessern, daß das von den Zerkleinerern
bewirkte Aufschließen der Mischgüter bzw. der Komponenten derselben durch
einen Schereffekt verbessert wird.
Diese Aufgabe wird bei einem Mischer der eingangs genannten Gattung mit
den Merkmalen des kennzeichnenden Teiles des Patentanspruches 1 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteran
sprüche.
Durch die Erfindung wird ein Mischer geschaffen, der eine gezielte Scher
wirkung auf das Mischgut ausübt, welches von den vorzugsweise pflugschar
artigen Mischwerkzeugen den Zerkleinerern zugeführt wird. Die Zerkleinerer
haben Scherkränze, die scherend und damit in besonders vorteilhafter
Weise zerkleinernd auf das Mischgut einwirken, so daß Klumpenbildung
wirksam vermieden wird und eventuell trotzdem gebildete Klumpen schnell
und wirksam aufgelöst werden.
Vorzugsweise ist der eine Scherkranz jedes Zerkleinerers als Rotor und
der andere Scherkranz als Stator ausgebildet, so daß nur einer der beiden
Teile der Scherkränze angetrieben und damit bewegt zu werden braucht.
Dadurch kann die benötigte Antriebsenergie niedrig gehalten werden,
während andererseits auch der Aufwand für die Lagerung der drehbaren
Teile des Zerkleinerers nicht unnötig hoch wird.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen
Mischers schematisch dargestellt, und zwar zeigt
Fig. 1 einen Querschnitt des Mischers in Höhe eines in diesen einge
bauten Zerkleinerers,
Fig. 2 einen Längsschnitt des Mischers nach Linie II-II aus Fig. 1 und
Fig. 3 eine Seitenansicht des in den Mischer aus Fig. 1 und 2 einge
bauten Zerkleinerers.
Der in der Zeichnung dargestellte Mischer hat einen feststehenden, d. h.
einen nicht drehbar angeordneten zylindrischen Behälter (1) mit flachen
Stirnwänden (2 und 3). Durch diesen Behälter (1) erstreckt sich in
axialer Richtung eine Welle (4), die in Lagern (5 und 6) drehbar gelagert
ist.
An der Welle (4) sind an radialen Armen (7) pflugscharartige Mischwerk
zeuge (8) befestigt, welche nahe der Innenwand des zylinderförmigen Be
hälters (1) liegen und in Richtung eines Pfeiles (9) im Behälter (1)
umlaufen, wenn die Welle von einem nicht dargestellten Motor angetrieben
wird.
Die Arme (7) der pflugscharartigen Mischwerkzeuge (8) sind sowohl um
fangsmäßig als auch in axialer Richtung gegeneinander versetzt angeordnet,
so daß das von den pflugscharartigen Mischwerkzeugen (8) erfaßte Mischgut
hin- und hergeworfen und dabei intensiv durchwirbelt und somit durch
mischt wird.
Bei dem dargestellten Mischer ist im mittleren Bereich ein Zerkleinerer
(10) vorgesehen, der seitlich in den Behälter (1) hineinragt. Dieser
Zerkleinerer besteht aus einem Stator (11) und einem Rotor (12), welche
zueinander konzentrische Scherkränze (13 und 14) aufweisen.
Der Stator (11) ist an einem Rohrstück (15) angeordnet, welches am Behäl
ter (1) befestigt ist, und zwar mittels einer auf der Außenseite be
festigten Muffe (16). Am innerhalb des Behälters (1) befindlichen Ende
des Rohrstückes (15) ist eine Speiche (17) befestigt, nämlich im vor
liegenden Falle festgeschweißt, welche den Scherkranz (13) des Stators
(11) trägt.
Der Scherkranz (13) des Stators (11) weist eine Anzahl radialer Schlitze
(18) auf, die sich über den Teil des Scherkranzes (13) erstrecken, der
außerhalb der Speiche (17) liegt, und die verhältnismäßig schmal sind,
so daß zwischen den in Draufsicht rechteckigen oder quadratischen
Schlitzen (18) sich gegenüber diesen Schlitzen verhältnismäßig breite
Scherzähne (19) befinden, wie insbesondere Fig. 2 und 3 erkennen lassen.
Der konzentrisch innerhalb das Stators angeordnete Rotor (12) ist an
einer Welle (20) befestigt, die sich durch das Rohrstück (15) und die
Wand des Behälters (1) erstreckt und in Richtung eines Pfeiles (21) von
einem nicht dargestellten Motor angetrieben werden kann. In der Zeichnung
ist auch die Lagerung der Welle (20) nicht im einzelnen dargestellt.
Am im Behälter (1) befindlichen Ende der Welle (20) ist eine Speiche
(22) drehfest angebracht, welche den Scherkranz (14) des Rotors (12)
trägt. Dieser Scherkranz (14) enthält verhältnismäßig breit ausgebildete
Nuten (23), zwischen denen sich Scherzähne (24) befinden. Die Nuten (23)
sind nicht nur breiter als die praktisch radial verlaufenden Nuten (18)
des äußeren Scherkranzes (13), sondern verlaufen auch nicht radial, sondern
schräg bzw. auf einer spiralförmigen Bahn, so daß sowohl die Nuten (23)
als auch die dazwischen befindlichen Scherwerkzeuge (24) einen trapezoiden
Grundriß haben. Somit sind die einzelnen Scherzähne (24) mit einer messer
förmigen Scherkante (25) ausgestattet, welche sich am vorlaufenden Ende
des Scherkranzes (14) des Rotors (12) befindet und mit den Innenseiten
der Zähne (19) des feststehenden Scherkranzes (13) des Stators in den
dazwischen befindlichen Nuten (18) zusammenwirken und somit den gewün
schten Schereffekt erzeugen, wenn der Rotor angetrieben ist.
Insbesondere aus Fig. 1 ist erkennbar, daß die pflurscharartigen Misch
werkzeuge (8) zwischen der Innenwand des Behälters (1) und dem Stator
(11) bzw. der Speiche (17) desselben hindurchlaufen können, so daß sie
das im Behälter (1) befindliche Mischgut dem Zerkleinerer (10) von allen
Seiten zuwerfen. Somit ist gewährleistet, daß das Mischgut auch in den
Bereich des Zerkleinerers (1) gelangt und dort in der gewünschten Weise
vom Zerkleinerer bearbeitet wird, um Klumpen aufzuschließen und ein
gleichförmiges Mischergebnis bzw. Mischgut zu erhalten. Dieser Mischer
ist daher besonders für die Bearbeitung von zur Klumpenbildung neigendem
Mischgut geeignet, beispielsweise feuchtem Mischgut.
Der Behälter (1) ist an einem Ende mit einem als Einlauf dienenden Stutzen
(26) und am entgegengesetzten Ende mit einem als Auslauf dienenden Stutzen
(27) versehen. Diese Stutzen können mit Anschlüssen oder Verschlüssen
versehen sein. In der dargestellten Ausführungsform ist der Mischer für
kontinuierliche Arbeitsweise ausgelegt, jedoch kann er auch im
Chargenbetrieb eingesetzt werden.
Obwohl bei der zeichnerisch dargestellten Ausführungsform die Zähne
(19; 24) der Scherkränze (13, 14) von Stator (11) und Rotor (12) einen
trapezförmigen oder eckigen Querschnitt aufweisen und an den einander
zugewandten Seiten der Scherkränze mit miteinander zusammenwirkenden
Schneidkanten (25) versehen sind, können die Zähne auch einen anderen
Querschnitt aufweisen, beispielsweise einen kreisförmigen, einen
ovalen, einen quadratischen oder rechteckigen Querschnitt. Dabei kann
der Zerkleinerer (10) als eine Art Turbomühle aufgefaßt werden, welche
das im mit horizontaler Längsachs bzw. liegend angeordneten
zylindrischen Behälter (1) befindliche Mischgut aufschließt.
Die radialen Durchbrüche (18) zwischen den Zähnen (19 bzw. 24) von
Stator (11) und/oder Rotor (12) haben vorzugsweise eine Breite zwischen
etwa 3 bis 10 mm. Eine derartige Dimensionierung gewährleistet ein
sicheres und schonendes Aufschließen der zu verarbeitenden Mischgüter.
In Einzelfällen können die Spaltbreiten jedoch auch kleiner oder größer
sein.
Nach einem weiteren Merkmal können die radialen Arme (22) des Rotors (12)
verschränkt ausgebildet sein, was einen gezielten Fördereffekt im
Bereich von Stator (11) und Rotor (12) bewirkt.
Der Spalt zwischen Stator (11) und Rotor (12) kann unterschiedlich weit
bzw. breit ausgeführt werden und liegt vorzugsweise im Bereich von 1
bis 5 mm. In diesem Spaltbereich ist ein gutes und zufriedenstellendes
Zusammenwirken der Zähne von Rotor und Stator gewährleistet.
Nach einem weiteren Merkmal sind der Stator (11) und der Rotor (12) aus
besonders hartem Werkstoff ausgeführt, wobei es unter Umständen
ausreicht, die besonderem Verschleiß ausgesetzten Oberflächen von
Stator und Rotor mit einer Hartstoffbeschichtung zu versehen.
Nach einem anderen Merkmal ist der Stator (11) auf zwei Rohrstücken
befestigt, welche für eine Flüssigkeitszugabe von außen in den Bereich
von Stator (11) und Rotor (12) ausgelegt sind und benutzt werden können,
sofern dem im Behälter (1) befindlichen Mischgut bei der Bearbeitung
Flüssigkeit zugeführt bzw. dieses dabei befeuchtet werden soll. Die
beiden Rohrstücke können konzentrisch zueinander angeordnet sein, so
daß im Spalt zwischen diesen beiden unterschiedliche Durchmesser
aufweisenden Rohrstücken die Flüssigkeit herangeführt werden kann.
Nach noch einem weiteren Merkmal kann der Scherspalt zwischen Stator (11)
und Rotor (12) leicht exzentrisch ausgebildet sein, das heißt der
Rotor (12) ist exzentrisch im Stator (11) angeordnet bzw. gelagert.
Dadurch erhält man einen pulsierenden Aufschließ- und Mahleffekt
zwischen den beiden miteinander zusammenwirkenden Organen (11, 12) des
Zerkleinerers (10).
Der als Aufschließ- und Mahlorgan oder auch als Turbomühle zu
bezeichnende Zerkleinerer (10) ist vorzugsweise im seitlichen bis
unteren Bereich des Behälters (1) angeordnet. Er liegt im Bereich von
0 bis 180° und vorzugsweise in einem Bereich zwischen 20 und 160°
zur Senkrechten durch die horizontale Längsachse des Behälters (1) bzw.
zur horizontal angeordneten Welle (4) des im Behälter (1) befindlichen
Mischwerkes.
Claims (17)
1. Mischer zum Mischen von Feststoffschüttungen
mit einem beispielsweise zylinderförmigen Behälter, einem
im Behälter angeordneten, eine drehbar gelagerte Welle und daran an
radialen Armen befestigte Mischwerkzeuge aufweisenden Mischwerk und
mit wenigstens einem in der zylindrischen Behälterwand gelagerten
Zerkleinerer, dessen Zerkleinerungselemente in einem derartigen
Abstand von der Behälterwand angeordnet sind, daß Mischwerkzeuge
zwischen der Behälterwand und den Zerkleinerungselementen
hindurchbewegt werden können,
dadurch gekennzeichnet,
daß jeder Zerkleinerer (10) zwei konzentrisch zueinander angeordnete,
relativ gegeneinander drehbare Scherkränze (13, 14) aufweist.
2. Mischer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden
Scherkränze (13, 14) mit hochstehenden Zähnen (19, 24) versehen sind.
3. Mischer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die
Zähne der beiden Scherkränze (13, 14) unterschiedliche Form und/oder
Größe haben.
4. Mischer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zähne (19)
des einen Scherkranzes (13) einen etwa quadratischen oder
rechteckigen Querschnitt aufweisen, wobei sich zwischen diesen
Zähnen verhältnismäßig schmale radiale Durchbrüche (18) befinden,
und daß die Zähne (24) des anderen Scherkranzes (14) im Grundriß
länger als die Zähne des ersten Scherkranzes sind und einen
trapezoiden Querschnitt haben, wobei zwischen diesen Zähnen etwa
spiralförmig verlaufende breitere Durchbrüche (23) vorgesehen sind.
5. Mischer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
daß der eine Scherkranz (13) als Stator (11) und der andere
Scherkranz (14) als Rotor (12) ausgebildet ist.
6. Mischer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere
Scherkranz (13) als Stator (11) ausgebildet ist.
7. Mischer nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
daß der Scherkranz (13) des Stators (11) auf wenigstens einem
Rohrstück (15) befestigt ist, durch das eine Antriebswelle (20) des
Scherkranzes (14) des Rotors (12) hindurchgeführt ist.
8. Mischer nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet,
daß die beiden Scherkränze (13′, 14) in Draufsicht ringförmig
ausgebildet sind.
9. Mischer nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet,
daß wenigstens die Zähne (24) des Rotors (12) einen kreisförmigen,
ovalen, quadratischen, rechteckigen oder trapezförmigen
Querschnitt aufweisen und gegebenenfalls die Zähne an den einander
zugewandten Seiten der Scherkränze (13′, 14) mit miteinander
zusammenwirkenden Schneidkanten (25) versehen sind.
10. Mischer nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet,
daß die radialen Durchbrüche (18) zwischen den Zähnen (19′; 24) von
Stator (11) und/oder Rotor (12) eine Breite zwischen etwa 3 bis
10 mm aufweisen.
11. Mischer nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet,
daß die radialen Arme (22) des Rotors (12) verschränkt ausgebildet
sind.
12. Mischer nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet,
daß der Spalt zwischen Rotor (12) und Stator (11) zwischen 1 bis
5 mm weit ist.
13. Mischer nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet,
daß Rotor (12) und/oder Stator (11) zumindest an der Oberfläche aus
besonders hartem Werkstoff bestehen.
14. Mischer nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet,
daß der Stator (11) auf zwei Rohrstücken angeordnet ist und daß diese
Rohrstücke für eine Flüssigkeitszufuhr in den vom Rotor (12) und
Stator (11) gebildeten Kranz ausgelegt sind.
15. Mischer nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet,
daß der Rotor (12) exzentrisch im Stator (11) angeordnet ist.
16. Mischer nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet,
daß Stator (11) und Rotor (12), welche eine Turbomühle bilden, im
unteren Bereich des Umfanges des liegend bzw. mit horizontaler Achse
angeordneten zylindrischen Behälters (1) vorgesehen sind.
17. Mischer nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die
zentralen Achsen von Stator (11) und Rotor (12) in einem Winkel von
20° bis 160° zur Senkrechten durch die horizontale Längsachse des
Behälters (1) und der in dieser gelagerten Welle (4) des Mischwerkes
angeordnet sind.
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