DE3839671A1 - Kontinuierlich arbeitender mischer - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft einen Mischer nach dem Oberbe
griff des Anspruches 1.
Mischer der gattungsgemäßen Art, die auch als Ring
schichtmischer bezeichnet werden, sind in großer Zahl,
beispielsweise aus der DE-PS 20 57 594 (entsprechend
US-PS 37 34 471) bekannt. Insbesondere zum Beleimen
von Holzfasern sind bei derartigen Ringschichtmischern
besondere Maßnahmen in Form von spitz zur Behälterwand
hin zulaufenden Mischwerkzeugen ergriffen worden, um
die nach dem Beleimen zum Agglomerieren neigenden
Fasern wieder aufzulösen, wie aus der DE-OS 24 38 818
(entsprechend US-PS 40 06 887) bekannt ist. Diese Maß
nahmen haben aber nicht zu dem gewünschten Erfolg,
d. h. einer Auflösung der Agglomerate geführt.
Um die Auflösung von Agglomeraten zu unterstützen,
wurde die Verweilzeit des benetzten Materials im
Mischer erhöht, indem am Auslaß einstellbare oder ge
regelt einstellbare Auslaßklappen vorgesehen wurden,
durch die ein einstellbarer bzw. regelbarer Rückstau
auf das Material ausgeübt wurde, um es so länger der
auflösenden Wirkung der besonderen Werkzeuge auszu
setzen. Dies führte zu erheblichen Materialanbackungen
im Auslaßbereich, was auch nicht wünschenswert war.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Mi
scher der gattungsgemäßen Art so weiterzubilden, daß
Agglomerate gezielt und zuverlässig aufgelöst werden,
wobei gleichzeitig eine hohe Durchsatzleistung und
eine hohe Gleichmäßigkeit der Benetzung erreicht wer
den sollen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale
im Kennzeichnungsteil des Anspruches 1 gelöst. Durch
die erfindungsgemäßen Maßnahmen wird sichergestellt,
daß das benetzte Material, das in hohem Maße Agglo
merate gebildet hat, unmittelbar vor Erreichen des
Auslasses durch die Schneideinrichtungen geführt wird,
wobei sichergestellt ist, daß jedes Agglomerat min
destens einmal, vorzugsweise aber mehrmals mit einem
Messer in Kontakt kommt und aufgelöst wird. Die den
Bereich der Schneideinrichtungen verlassenden benetz
ten nichtagglomerierten Materialpartikel werden unmit
telbar dem Auslaß zugeführt und können nicht aufs neue
agglomerieren. Die Anzahl der Schneideinrichtungen
richtet sich nach der Größe des Mischers und dem Ver
hältnis der Umfangsgeschwindigkeit der Mischwerkzeuge
zur axialen Fließgeschwindigkeit des Materials. Dieses
Verhältnis muß so gewählt werden, daß sämtliche Mate
rialpartikel mit Sicherheit beim Passieren der
Schneideinrichtungen von diesen erfaßt werden. Wenn
eine größere Anzahl von Schneideinrichtungen am ge
samten Umfang des Gehäuses des Mischers verteilt ange
ordnet sind, kann mit einer wesentlich größeren axia
len Fördergeschwindigkeit des Materials gearbeitet
werden. Auf diese Weise ist es möglich, mit einem
Mischer von vorgegebener Größe bei gleicher Mischin
tensität eine höhere Durchsatzleistung zu erreichen.
Es hat sich gezeigt, daß die Agglomeratbildung bei
fasrigem, mit Bindemittel zu benetzendem Material
durch die Abrollbewegung des Materials an der Innen
wand des Gehäuses stattfindet. Wenn nicht - wie vor
stehend erläutert - fasriges Material, wie Papier
fasern, oder auch Holzfasern, benetzt, insbesondere
beleimt werden, sondern wenn Pulver, wie beispiels
weise Kalk, benetzt wird, dann können Agglomerate,
d. h. Zusammenballungen von mehreren Millimetern
Durchmessern zerschlagen werden; andererseits können
hier die beim Beetzen gezielt hergestellten Granulate
mit einem Durchmesser von beispielsweise weniger als
1 mm erhalten bleiben.
Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfin
dung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der
nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles
anhand der Zeichnung. Es zeigt
Fig. 1 einen Mischer gemäß der Erfindung in einem ver
tikalen Längsschnitt,
Fig. 2 einen Querschnitt durch den Mischer gemäß der
Schnittlinie II-II in Fig. 1,
Fig. 3 einen Querschnitt durch den Mischer gemäß der
Schnittlinie III-III in Fig. 1,
Fig. 4 einen Querschnitt durch das Gehäuse im Bereich
der Schneideinrichtungen ohne Darstellung des
Mischwerks und
Fig. 5 eine Draufsicht auf ein Messer einer Schneid
einrichtung des Mischers.
Der in der Zeichnung dargestellte Mischer weist ein im
wesentlichen zylindrisches Gehäuse 1 auf, das in einer
Horizontalebene geteilt ist, die durch eine horizon
tale Mittel-Längs-Achse 2 des Gehäuses gelegt ist. Es
besteht insofern aus einem halbzylindrischen Gehäuse-
Unterteil 3 und einem ebenfalls halbzylindrischen Ge
häuse-Oberteil 4, die auf einer Seite mittels Schwenk
gelenken 5 miteinander verbunden sind und die auf der
gegenüberliegenden Seite mittels leicht lösbarer Knie
hebel-Verschlüsse 6 miteinander verbindbar sind, so
daß nach Lösen dieser Verschlüsse 6 das mit einem Ge
gengewicht 7 austarierte Gehäuse-Oberteil 4 leicht vom
Unterteil 3 hoch- und weggeschwenkt werden kann.
Das Gehäuse 1 ist an seinen Stirnseiten mit Stirnwän
den 8, 9 abgeschlossen, die auch das Unterteil 3 tragen
und in Maschinenlagern 10, 11 enden. Diese Maschinen
lager 10, 11 stützen sich auf einem Fundament 12 ab.
Konzentrisch zur Mittel-Längs-Achse 2 ist im Gehäuse 1
ein Mischwerk 13 angeordnet, dessen Welle 14 abgedich
tet durch die Stirnwände 8, 9 an beiden Enden des Ge
häuses 1 herausgeführt ist. Die Welle 14 ist in Wel
lenlagern 15, 16 gelagert, die ebenfalls auf den
Maschinenlagern 10, 11 abgestützt sind. An einem Ende
der Welle 14 ist an dieser ein Riemenrad 17 drehfest
befestigt, über das ein Antriebsriemen 18 geführt ist,
der wiederum über ein Riemenantriebsritzel 19 eines
Antriebsmotors 20 geführt ist, der auch auf dem Funda
ment 12 abgestützt und befestigt ist.
An einem - in Fig. 1 rechten - Ende des Gehäuses 1
mündet in dessen Innenraum 21 ein Material-Zuführ
stutzen 22, der auf dem Oberteil 4 angebracht ist und
- wie aus Fig. 2 hervorgeht - etwa tangential in den
Innenraum 21 einmündet. Am entgegengesetzten - in Fig.
1 also linken - Ende des Gehäuses 1 mündet aus dessen
Innenraum 21 ein Material-Auslaßstutzen 23, der eben
falls angenähert tangential zum Innenraum angeordnet
ist, wie Fig. 3 entnehmbar ist. Wie der Zeichnung ent
nehmbar ist, ist das Gehäuse 1 doppelwandig ausgebil
det, d. h. es weist einen Temperiermantel 24 auf, durch
den ein Temperiermedium, insbesondere also Kühlwasser,
aber auch ein Heizmedium, geführt werden kann.
An der Welle 14 des Mischwerks 13 befinden sich zahl
reiche Mischwerkzeuge unterschiedlichen Aufbaus. Im
Bereich des Material-Zuführstutzens 22 ist eine Ein
zugszone a ausgebildet, in der auf der Welle 14 Ein
zugs- bzw. Beschleunigungs-Werkzeuge 25 angebracht
sind. Diese bestehen im wesentlichen aus relativ
großen Schaufeln 26, die in axialer Förderrichtung 27
und in Drehrichtung 28 des Mischwerks 13 angestellt
sind, so daß sie das durch den Zuführstutzen 22 zuge
führte schüttfähige Material 29 in Drehrichtung 28 be
schleunigen und in axialer Förderrichtung 27 in Bewe
gung setzen. Die Schaufeln 26 sind mittels Armen 30 an
der Welle 14 befestigt. Wie Fig. 1 entnehmbar ist,
überdecken sich die Schaufeln 26 in axialer Richtung
vollständig; außerdem reichen sie bis nahe an die
Innenwand 31 des Gehäuses 1, so daß keine Toträume
entstehen, in denen Material 29 abgelagert werden
könnte. Das Mischwerk 13 wird mit 20- bis 40-facher
kritischer Drehzahl angetrieben, so daß das Material
29 bereits unmittelbar hinter dem Zuführstutzen 22
sich in Form eines Materialringes 32 an die Innenwand
31 des Gehäuses 1 legt, an der es schraubenlinienför
mig durch den Innenraum 21 des Gehäuses 1 gefördert
wird. Unter der kritischen Drehzahl versteht man die
Drehzahl des Mischwerkes 13, bei der an den radial
äußeren Enden der Werkzeuge Erdbeschleunigung auf
tritt.
An die Einzugszone a schließt sich in Förderrichtung
27 eine Benetzungszone b an. In dieser Benetzungs
zone b sind Flüssigkeitszugabe- und Misch-Werkzeuge 33
an der Welle 14 angebracht. Diese Werkzeuge 33 können
als etwa zylindrische, bis nahe an die Innenwand 31
herangeführte Mischarme ausgebildet sein, die - wie
ebenfalls Fig. 1 entnehmbar ist - in axialer Richtung
einander überlappen, so daß ebenfalls auch in der
Benetzungszone b keine Toträume entstehen können, in
denen Material 29 nicht intensiv beaufschlagt wird.
Die Flüssigkeitszugabe- und Misch-Werkzeuge 33 sind
mit einem Flüssigkeits-Zuführrohr 34 verbunden, das
konzentrisch zur Achse 2 durch einen Wellenhohlraum 35
der hohl ausgebildeten Welle 14 geführt ist. Dieses
Flüssigkeits-Zuführrohr 34 besitzt im Bereich der
Benetzungszone b Flüssigkeits-Austrittsöffnungen 36.
Aus diesen Austrittsöffnungen 30 tritt durch das Zu
führrohr 34 von einer nicht dargestellten Pumpe zuge
führte Flüssigkeit in den Wellenhohlraum 35. Aufgrund
der hohen Drehzahl und der daraus resultierenden Zen
trifugalkräfte wird diese Flüssigkeit in die einzelnen
Werkzeuge 33 geschleudert, durchfließt diese und wird
von diesen an ihrem radial äußeren Ende in Form von
feinstzerteilter Flüssigkeit 37 in den Materialring 32
abgegeben, der durch die Werkzeuge 33 auch in der Be
netzungszone b aufrechterhalten wird. Die Umlaufge
schwindigkeit des Materialringes 32 in Drehrichtung 28
ist etwa halb so groß wie die Umlaufgeschwindigkeit
der Werkzeuge 33 im radial äußeren Bereich. Die Ausge
staltung der Flüssigkeitszugabe- und Misch-Werkzeuge
33 kann hinsichtlich der Flüssigkeitsführung auch so
sein, wie in der DE-OS 24 38 818 (entsprechend US-PS
40 06 887) dargestellt und beschrieben ist.
An die Benetzungszone b schließt sich eine bis zum
Auslaßstutzen 23, also etwa bis zum axialen Ende des
Innenraums 21 reichende Nachmischzone c an. In dieser
Nachmischzone c sind Misch-Werkzeuge 38 angeordnet,
die in ihrem äußeren Aufbau dem der Werkzeuge 33 glei
chen können, aber nicht mehr zur Flüssigkeitszufuhr
dienen. Andererseits können auch etwa hakenförmige
Misch-Werkzeuge 39 angebracht sein, die einen zylin
drischen rohrförmigen, sich radial erstreckenden Ab
schnitt 40 und einen sich verjüngenden, in Drehrich
tung 28 vorlaufenden, gegenüber dem Abschnitt 40 ab
geknickten, bis nahe an die Innenwand 31 reichenden
Haken-Abschnitt 41 aufweisen. Diese Werkzeuge 39
können beispielsweise im einzelnen ausgebildet sein,
wie es in der DE-OS 27 31 767 (entsprechend US-PS
41 83 676) dargestellt und beschrieben ist. Diese
Werkzeuge 39 sind mit der Welle 14 in der Weise mit
tels einer Überwurfmutter 39 a verschraubt, daß sie um
ihre radiale Längsachse 42 gedreht werden können, d. h.
der Haken-Abschnitt 41 kann gegen die axiale Förder
richtung 27 oder in dieser Förderrichtung 27 ange
stellt werden, so daß auf das Material 29 entweder ein
die Axialbewegung verzögernder oder beschleunigender
Impuls ausgeübt werden kann. Während die rein stab-
oder stangenförmigen Werkzeuge 33 bzw. 38 nur in Dreh
richtung 28 Impulse auf das Material 29 ausüben, kann
so durch die Werkzeuge 39 auch der axiale Durchlauf
wieder verzögert bzw. beschleunigt werden. Am Ende der
Nachmischzone c wird das Material durch den Material-
Auslaßstutzen 23 ausgeworfen. Die hakenförmigen Misch-
Werkzeuge 39 können auch durch andere Misch-Werkzeuge
ersetzt werden, und zwar insbesondere solche, die
durch Veränderung des Anstellwinkels einen verstärkten
Axial-Impuls oder eine Abbremsung auf das Material 29
ausüben. Derartige Misch-Werkzeuge sind beispielsweise
aus der DE-PS 20 57 594 (entsprechend US-PS 37 34 471)
bekannt.
Unmittelbar vor dem Auslaßstutzen 23 sind in einer ge
meinsamen Radialebene 43 zur Mittel-Längs-Achse 2
mehrere - im vorliegenden Fall vier - Schneideinrich
tungen 44 angeordnet. Sie sind - wie Fig. 4 entnehmbar
ist - jeweils in gleichen Winkelabständen, beispiels
weise also 90°, und wegen der Trennung des Gehäuses 1
in einer horizontalen Ebene zu dieser Ebene versetzt
angeordnet. Jede Schneideinrichtung 44 weist einen
Elektromotor 45 auf, der an einer am Gehäuse 1 ange
brachten und diese durchsetzenden Halterung 46 ange
schraubt ist. Die Halterung 46 wird von einer von dem
Elektromotor 45 angetriebenen Messerwelle 47 durch
setzt, die radial in den Innenraum 21 gerichtet ist.
Die Achsen 48 der Messerwellen 47 liegen also in der
Radialebene 43 und schneiden die Achse 2. An jeder
Messerwelle 47 sind mehrere Messer 49, 50 in axialem
Abstand - bezogen auf die Achsen 48 - angebracht. Die
Messer 49 sind untereinander gleich; lediglich die un
mittelbar der Innenwand 31 benachbarten Messer 50 wei
sen zur Innenwand 31 hin umgebogene Abstreifer 51 auf,
mittels derer zwischen diesem Messer 50 und der Innen
wand 31 sich möglicherweise absetzendes Material 29 in
den Materialring 32 zurückgeschleudert wird. Die axia
le Erstreckung e von Messern 49, 50 entspricht etwa der
Dicke f des Materialrings 32.
Der Durchmesser g der Messer 49 bzw. 50 ist nur ge
ringfügig kleiner als der Abstand h der in diesem Be
reich axial einander benachbarten Misch-Werkzeuge 39.
Durch entsprechende Anstellung der in Förderrichtung
27 den Schneideinrichtungen 44 unmittelbar nachgeord
neten Misch-Werkzeuge 39 entgegen der Förderrich
tung 27 kann bewirkt werden, daß das als Materialring
32 geförderte Material 29 länger im Bereich der
Schneideinrichtungen 44 verbleibt, indem also ein ent
gegen der Förderrichtung 27 wirkender Impuls auf das
Material 29 ausgeübt wird. Durch die geschilderten
Maßnahmen wird erreicht, daß alle nicht sehr kleinen
Materialpartikel zwangsläufig mindestens einmal ein
Messer 49 oder 50 passieren. Die Messerwellen werden
mit einer Drehzahl so angetrieben, daß die Umfangsge
schwindigkeit am Außendurchmesser der Messer 49 bzw.
50 etwa 10 bis 40 m/s beträgt. Der Durchmesser g der
Messer 49, 50 beträgt etwa 50 bis 250 mm, und zwar je
nach Größe des Mischers, d. h. je nach Durchmesser d
des Innenraums 21 des Gehäuses 1. Die Mischwerkzeuge
25 und 39 sind so ausgebildet und gegenüber der axia
len Förderrichtung 27 angestellt, daß unter Berück
sichtigung der Drehzahl des Mischwerks 13 eine axiale
Vorschubgeschwindigkeit des Materials im Mischer zwi
schen 0,02 m/s und 0,2 m/s erreicht wird. Bei einem
Mischer mit einem Durchmesser d von beispielsweise 500 mm
wird mit einer Dicke f des Materialrings 32 von 30
bis 120 mm gearbeitet. Die axiale Erstreckung e der
Messer 49, 50 in Richtung der Achsen 48 sollte hierbei
zwischen 40 und 130 mm liegen, so daß mit Sicherheit
auch im radial inneren Bereich des Materialrings 32
keine Materialpartikel vorhanden sein können, die
nicht von mindestens einem Messer 49 bzw. 50 erfaßt
werden. Für das Verhältnis der Dicke f des Material
ringes 32 zum Durchmesser d des Gehäuses 1 gilt
0,06 f/d 0,24.
Die Form der Messer ist Fig. 5 zu entnehmen, wobei nur
das der Innenwand 31 benachbarte Messer 50 dargestellt
ist. Dieses weist ausgehend von einer Nabe 52 zwei in
Drehrichtung 53 der Schneideinrichtungen 44 voreilende
Schneiden 54 auf. Bei den Messern 50 ist der Abstrei
fer 51 jeweils im Bereich der in Drehrichtung 53 nach
eilenden also rückwärtigen Kante 55 durch Umbiegen des
flachen Messers 50 gebildet. Die Messer 49 sehen im
Grundsätz genauso aus; sie weisen lediglich keinen Ab
streifer auf.
In dem Mischer werden bevorzugt in hohem Maße zum Agg
lomerieren neigende Materialien 29, wie beispielsweise
Papierfasern und Holzfasern, mit flüssigem Bindemittel
benetzt. Diese nach der Zuführung des Bindemittels in
der Benetzungszone b entstehenden Agglomerate werden
durch die Schneideinrichtungen 44 vollständig aufge
löst. Beispielsweise können Papierfasern mit Leim be
netzt werden, die anschließend zur Herstellung von
Gips-Karton-Platten eingesetzt werden. Andererseits
ist es auch möglich, ein Vorgemisch von Gips und
Papierfasern mit einem Gemisch aus Bindemittel und
Wasser zu benetzen, so daß klumpenfreies und agglo
meratfreies Gips-Papierfaser-Bindemittel-Wasser-Ge
misch durch den Auslaßstutzen 23 abgegeben wird, das
unmittelbar zu Gips- Karton-Platten weiterverarbeitet
werden kann. In gleicher Weise können andere nach dem
Benetzen agglomerierende Materialien im Rahmen einer
sogenannten Materialring-Mischung mit einer Flüssig
keit benetzt werden.
Gleichermaßen ist andererseits eine Granulierung von
Pulver mit Flüssigkeit zu Granulaten mit einer Korn
größe von weniger als 1 mm möglich, wobei in diesem
Fall Agglomerate mit erheblich größerem Durchmesser
von beispielsweise 3 bis 6 mm, in den Schneideinrich
tungen 44 vollständig zerschlagen werden, ohne daß die
sehr viel feineren Granulate hierbei zerstört werden.
Beim Benetzen solcher pulvrigen Stoffe mit Flüssig
keit, beispielsweise Gips mit Wasser, wird mit einem
dünneren Materialring 32 gearbeitet, wie er vorstehend
angegeben wurde. Dagegen wird beim Benetzen von fasri
gen Materialien mit einer größeren Dicke f des Mate
rialrings 32 gearbeitet.
Claims (6)
1. Kontinuierlich arbeitender Mischer zum Benetzen von
insbesondere fasrigem Material mit Flüssigkeit, insbe
sondere Bindemittel, in einem Materialring, mit einem
im wesentlichen horizontal angeordneten zylindrischen
Gehäuse (1), in dem koaxial ein hochtourig antreibba
res Mischwerk (13) angeordnet ist, das aus einer Welle
(14) mit im wesentlichen radial von dieser abstehen
den, bis in die Nähe der Innenwand (31) des Gehäuses
(1) reichenden Misch-Werkzeugen (25, 33, 38, 39) besteht,
wobei das Gehäuse (1) an einem Ende mit einem Mate
rial-Zuführstutzen (22) zur kontinuierlichen Zuführung
von Material (29) und am anderen Ende mit einem Mate
rial-Auslaßstutzen (23) zur kontinuierlichen Abführung
von benetztem Material versehen ist, und wobei in
axialer Förderrichtung (27) hinter einer dem Material-
Zuführstutzen zugeordneten Einzugszone (a) eine Benet
zungszone (b) vorgesehen ist, in der Einrichtungen zur
Zuführung von Flüssigkeit in einen Materialring (32)
vorgesehen sind, in dem das Material (29) schrauben
linienförmig an der Innenwand (31) des Gehäuses (1)
durch dessen Innenraum (21) gefördert und bewegt wird,
und wobei Einrichtungen zur Auflösung von Agglomeraten
vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß in För
derrichtung (27) unmittelbar vor dem Material-Auslaß
stutzen (23) in einer Radialebene (43) zur Welle (14)
mehrere Schneideinrichtungen (44) vorgesehen sind.
2. Mischer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Schneideinrichtungen (44) in gleichen Winkel
abständen zueinander angeordnet sind.
3. Mischer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Schneideinrichtungen (44) je eine sich von der
Innenwand (31) des Gehäuses (1) in den Innenraum (21)
erstreckende, mit mehreren im Abstand voneinander an
geordneten Messern (49, 50) versehene Messerwelle (47)
aufweisen, deren Erstreckung (e) in Richtung ihrer
Achse (48) etwa der Dicke (f) des Materialrings (32)
entspricht.
4. Mischer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Schneideinrichtungen (44) je eine sich von der
Innenwand (31) des Gehäuses (1) in den Innenraum (21)
erstreckende, mit mehreren im Abstand voneinander an
geordneten Messern (49, 50) versehene Messerwelle (47)
aufweisen, wobei der Durchmesser (g) der Messer etwa
dem Abstand (h) benachbarter Mischwerkzeuge (39) ent
spricht.
5. Mischer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Schneideinrichtungen (44) je eine sich von der
Innenwand (31) des Gehäuses (1) in den Innenraum (21)
erstreckende, mit mehreren im Abstand voneinander an
geordneten Messern (49, 50) versehene Messerwelle (47)
aufweisen, wobei die Messer mit einer Umfangsgeschwin
digkeit von 10 bis 40 m/s antreibbar sind.
6. Mischer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß in Förderrichtung (27) hinter den Schneideinrich
tungen (44) mindestens ein Misch-Werkzeug (39) vorge
sehen ist, das zur Erzeugung eines Rückstaus auf das
Material (29) gegen die Förderrichtung (27) anstellbar
ist.
Priority Applications (9)
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