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Misch- und Rührverfahren und Rührwerk zur Ausführung des Verfahrens.
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Es sind Rührwerke bekannt geworden, bei u-elchen die Rührkörper außer
einer drehenden Bewegung eine oszillierende Bewegung erfahren, wodurch auf das in
einem Behälter befindliche Gut eine stärkere Rührwirkung aus geiibt werden soll
als bei nur rein drehender Bewegung der Rührkörper um eine Achse.
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Bei dem Misch- und Rührverfahren und dem Rührwerk gemäß vorliegender
Erfindung ist der Rührkörper als Schnecke ausgebildet, die ebenfalls eine aus einer
drehenden und einer oszillier, enden Bewegung zusammengesetzte Bewegung erfährt,
wodurch außer einer starken Rührwirkung noch eine Förderung des Gutes von einem
Ende des Mischraumes zum andern bewirkt, und zwar besorgt die Schnecke zufolge der
rein drehenden Komponeunte ihrer Bewegung den Vorschub des Gutes unter Umrühren
desselben im Mischraum und verstärkt zufolge der oszillierenden Komponente ihrer
Bewegung die durch die rein drehende (Vorschub-) Bewegung erzeugte Rührwirlçung.
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Der Vorteil dieses Misch- und Rührverfahrens gegenüber dem bekannten
mittels Schnecke von rein drehender Bewegung besteht darin, daß infolge der stärkeren
Rührwirkung sowohl die Schnecke als auch der trogförmige Mischraum (Mischtrog) wesentlich
kürzer gehalten werden können, wodurch Material und Platz erspart wird und ferner
die langen Schnecken und Trögen anhaftende Neigung zu häufiger Verstopfung beseitigt
wird. überdies gestattet bei diesem neuen Verfahren und Rührwerk die' Veränderung
der beiden Bewegungskomponenten eine weitgehende Regelung der Rührwirkung.
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Die Zeichnung stellt eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung
dar, bei welcher die zusammengesetzte Bewegung der Schnecke mittels eines Ausgleich-
(Differential-) Getriebes erzeugt wird.
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Abb. I zeigt den Längsschnitt eines Rührwerkes mit Ausgleichgetriebe
gemäß Erfindung, Abb. 2 eine Seitenansicht desselben voii links gesehen.
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Abb. 3 stellt den Längsschnitt eines Ausgleichgetriebes mit Ubersetzung
dar.
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Abb. 4 ist eine schematische Darstellung der Drehbewegung der Schnecke,
dieSchnecke in Richtung ihrer Achse gesehen.
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In dem trogförmigen Gehäuse 1 ist eine Misch-, Rühr- und Förderschnecke
2 eingelagert. In der Nähe des einen Trogendes sind in seinem obern Teil oder seinem
Deckel Eintragöffnungen3, 4 angeordnet, durch welche die Bestandteile des Mischgutes
z. B. mittels besonderer Zuteil-oder Eintragvorrichtungen eingeführt werden. Am
andern Ende des Troges ist eine Austragöffnung 5 vorhanden.
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Es können auch deren mehrere angeordnet werden. Die Schneckenwelle
6, welche mit der Schnecke 2 fest verbunden ist, erhält ihren Antrieb mittels der
losen Kupplung 7 von der Zwischenwelle 8 und diese letztere mittels der festen Kupplung
9 von den Organen eines Ausgleichgetriebes 10. Je nach Art und Eigenschaften des
Misch- oder Rührgutes kann die Schnecke 2 selbst eine beliebige bekannte oder sonst
geeignete Bauart aufweisen, z. B. ein- oder mehrgängig sein, volles Gewinde besitzen
oder aus schraubenförmig aufgewundenem Stab oder Band bestehen, oder es können an
der Welle 6 Flügel oder Segmente schraubenförmig angeordnet sein.
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Zur Verhütung von Klumpenbildung bei backendem Material kann die Schnecke
endlich an ihrem Umfang mit Schlagketten ausgerüstet sein, oder die Schlagketten
können schraubenförmig aufgewunden und dadurch geeignet gemacht werden, selbst die
Funktion der Schnecke auszuüben. Die lose Kupplung 7 dient dem leichten Ein- und
Ausbau der Schnecke bei der Reinigung.
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Das Ausgleichgetriebe I0 bekannter Bauart besteht aus den Kegelrädern
II, 12, 13, 14, den Ausgleichwellen I5 und I6 und dem sogenannten Steg 17, welcher
in dem ebenfalls zugehörigen Steggehäuse 18 festgemacht ist.
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Die Kegelräder 11 und 12 mit gleichen Zähnezahlen sind auf den Wellen
15 bzw. 16 aufgekeilt, die Kegelräder I3 und 14 mit unter sich ebenfalls gleichen
Zähnezahlen sind um die Stegachse I7 lose drehbar. Auf der Ausgleichwelle 15 sitzt
fest eine Kurbel 21, welche durch Vermittlung der Schubstange 22, Rurbelzapfen 23,
Scheibe 24 mit der Antriebwelle 25 in geschlossener zwangläufiger Verbindung steht.
Die Anordnung ist so getroffen, daß eine ganze Umdrehnung der Kurhelscheibe 24 nur
eine Schwingung (Oszillation) der Kurbel 21 zwischen zwei Endlagen 1 und B (Abb.
2) bewirlit. Mit dem Steggehäuse 18 fest verbunden ist das Stirnrad 20, welches
mit dem auf Welle 26 festgemachten Stirnrad 19 im Eingriff steht, so daß die Antriebwelle
26 durch Vermittlung der Stirnräder I9 und 20 mit dem Steggehäuse i8 zwangläufig
verbunden ist. Steggehäuse 18 ist um seine Tragzapfen 27 und 28 in den festen Lagern
29 bzw. 30 frei drehbar; die Bohrungen der Tragzapfen 27 bzw. 28 bilden die Lagerung
für die ausgleichwellen 15 bzw. 16. Die Lager3I und 32 der Antriebwelle 25 bzw.
33 und 34 der Antriebwelle 26, ferner die Lager 29 und 30 des Ausgleichgetriebes
10 sind auf Stebböcken 36 und 37 fest abgestützt; Welle 26 besitzt noch ein Außenlager
35.
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\V i r k u n g s w e i s e d e s R ii h r w e r k e s.
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Denkt man sich vorerst die Antriebwelle 25 und damit also auch die
Ausgleichwelle 15 in Ruhe und läßt man die Antriebwelle 26 eine stetige Drehbewegung
ausführen, so wird die letztere durch Vermittlung des Stirnräderpaares 19, 20 auf
das Steggehäuse 18, welches den StegI7 trägt, übertragen. Da sich las Kegelrad 11
in Ruhe befindet, so rollen sich bei der Drehung des Steges 17 rn die Achsen 27
und 28 die Kegelräder I3 und 14 auf dem Kegelrad 11 ab und teilen ihre Drehbewegung
dem Kegelrad 12 und der Ausgleichwelle Ib bzw. mittels Kupplungen g und 7 und Zwischenwelle
8 der Schnecke 2 rist. Die Berechnung ergibt, daß die Ausgleichwelle 16 doppelt
so viel Umdrehungen, und zwar im gleichen Sinne macht wie der Steg 17 bzw. das Steggehäuse
18. Eine stetige Diehbewegung der Welle 26 erzeugt also eine ebensolche der Schnecke
2, d.h. einen stetigen Vorschub des Mischgutes unter Umrührein desselben.
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Wird die Welle 26 in Ruhe gehalten und der Antriebswelle 25 eine
stetige Drehbewegung erteilt, so führt die Kurbel 21 schwingende Bewegungen zwischen
den beiden Endlagen d und B (Abb. 2) aus. Bei jeder Umdrehung der Welle 25 erfahren
die Kurbel 21 und die mit ihr fest verbundene Ausgleichwelle 15 eine Schwingung,
bestehend in einer Vorwärts- und daran anschließend einer Rückwärtsdrehung, je um
den Winkel α (Abb. 2).
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Infolge der Ruhestellung der Welle 26 sind auch das Steggehäuse 18
und mit ihm der Steg 17 in Ruhe. Die schwingende Drehbewegung der Ausgleichwelle
15 wird mittels der Kegelräder II, I3 und 14 dem Kegelrad 12 bzw. der Ausgleichwelle
16 mitgeteilt, und zwar führt bei der Anordnung gemäß Abb. I, wie leicht erkennbar,
die Ausgleichwelle 16 genau dieselben Drehbewegungen, jedoch jeweils in umgekehrter
Drehrichtung, aus, wie die Ausgleichwelle 15. Zufolge Kupplung der Ausgleichwelle
16 mit der Schnecke 2, wie beschrieben, wird die schwingende Drehbewegung (Ausschlag)
der ersteren unverändert der Schnecke 2 mitgeteilt, so daß die Schnecke 2 Oszillationen
von der Größe des Winkels rj um ihre Achse ausführt. Während einer solchen Schwingung
wird das Mischgut durch die Schnecke 2 um einen von ihrer Steigung und von dem Drehwinkel
α abhängigen Betrag trogachsial vorwärts und unmittelbar nachher rückwärts
geschoben, wodurch eine Misch- und Rührwirliung erzielt wird.
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Werden die Wellen 25 und 26 gleichzeitig in Drehung versetzt, so
ist nach Obigem klar, daß dadurch der Schnecke 2 eine aus einer rein drehenden und
einer oszillierenden Bewegung zusammengesetzte resultierende Bewegung erteilt wird.
Ein Punkt P (Abb. 4) des äußeren Umfanges der Schnecke 2, welcher sich in der Stellung
I befindet, während gleichzeitig die Kurbel 21 die Endlage B einnimmt, würde unter
dem alleinigen Einfluß der oszillierenden Bewegung während des Vorwärtsausschlages
von A bis B der Kurbel 21 den Weg I-II bzw. die Schnecke 2 den Drehwinkel a zurücklegen.
Während der Zeit, welche diese Vorwärtsdrchung beansprucht, wird der Punkt durch
die gleichzeitig auf die Schnecke 2 wirkende reine Dreh- (Vorschub-) Bewegung (aus
26) weiterhin um das Stück II-II' bzw. die Schnecke 2 um den Winkel ß nach vorwärts
gedreht. II' ist daher die aus beiden Bewegungen resultierende Lage des Punktes
P, welches der Endlage A der Kurbel 21 entspricht; α' = α + ß ist der
aus beiden Bewegungen resultierende Drehwinkel der Schnecke. Beim Ausschlag der
Kurbel 21 nach rückwärts (Drehung derselben von 4 bis B) würde der Punkt P unter
dem Einfluß der oszillierenden Bewegung nach III gelangen und die Schnecke 2 sich
um Winkel α zurückdrehen; infolge der gleichzeitig auf die Schnecke wirkenden
reinen Drehbewegung (aus 26) nach vorwärts wird der Drehwinkel a der Schnecke verkleinert,
und zwar ist der aus beiden Bewegungen resultierende Drehwinkel α" = α
- ß. Nach
vollendeter Schwingung nimmt Punkt P die Stellung III'
ein. Die Größe des Winkels, um welchen die Schnecke während der ganzen Scnwingung
gegenüber ihrer Anfangslage effektiv nach vorwärts gedreht wurde und welche für
den Vorschub des NIischgutes während dieser Schwingung maßgebend ist, beträgt 2
X fl Die entsprechenden resultierenden Endlagen des Punktes P bei der nächstfolgenden
Schwingung der Schnecke sind IV' und V', aus deren Lage gegenüber II' und III' die
Drehung der Schwingungsmittellage der Schnecke 2 zufolge der rein drehenden (Vorschub-)
Komponente der Bewegung zu erkennen ist.
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Die Auswirkung der zusammengesetzten Bewegung der Schnecke auf das
Mischgut ist derart, daß mittels der rein drebenden Komponente (eingeleitet durch
Welle 26) der Vorschub des Gutes unter Umrühren bewirkt wird und mittels der oszillierenden
Komponente (eingeleitet durch Welle 25) eine Verstärkung (Steigerung) der gewöhnlichen
Misch- und Rührwirkung der Schnecke erzielt wird.
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Durch Veränderung der Drehzahl der Antriebwelle 26 mittels Stufenscheiben
38 oder andern bekannten Mitteln kann gemäß der Erfindung die Größe des Vorschubes
des Mischgutes pro Zeiteinheit innerhalb bestimmter Grenzen beliebig geregelt werden.
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Durch Veränderung der Drehzahl der Anti iebwdle 25 mit denselben
Mitteln (z. B.
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Stufenscheibe 39) kann die zusätzliche Misch-und Rührwirkung der Schnecke
2 beeinflußt und geregelt werden.
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Die Antriebwellen 25 und 26 können auch unter Zwischenschaltung geeigneter
Übersetzungen (z. B. Riementrieb oder Zahnrädern) zwangläufig miteinander verbunden
sein; der Gesamtantrieb des Rührwerkes kann in diesem Fall nur von einer Hauptantriebwelle
desselben (z. B. 25 oder 26) aus erfolgen.
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An Stelle des Stirnräderpaares I9 und 20 kann ein Schneckengetriebe
Anwendung ffnden, insbesondere dann, wenn ein kleiner Vorschub des Mischgutes erreicht
werden soll.
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Die Abb. I der Zeichnung zeigt beispielsweise eine dreigängige Schraubenbandschnecke
2.
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Nach einerDrehung derselben um I20° nimmt ein Schneckengang in bezug
auf den Trog die örtliche Lage ein, welche vor der Drehung der nächstfolgende ihm
benachbarte Schneckengang innehatte, d. h. er hat einen Raum von der Länget in Richtung
der Trogachse bestrichen, wobei t die Teilung zwischen zwei benachbarten Schraubengängen
bedeutet (Abb. I). Dabei wurde sämtliches zwischen zwei Schneckengängen auf der
Trogsohle lagerndes Mischgut von der Schnecke zwangläufig erfaßt, verdrängt und
trogachsial verschoben, mußte also die Mischbewegung mitmachen. Ist hingegen der
Drehwinkel der Schnecke während ihres Aus schlages kleiner als I20°, so wird der
Raum zwischen zwei Schneckengängen in seiner achsialen Länge nur teilweise bestrichen,
d. h. die bestrichene Länge ist kleiner als die Teilung. Dies hat zur Folge, daß
der im unbestrichenen Raum auf der Trogsohle lagernde Teil des Mischgutes in Ruhe
bleiben oder wenigstens nur von dem sich aufstauenden zwangläufig bewegten Gut mehr
oder weniger verschoben werden kann, also von der Mischbewegung der Schnecke während
dieses Ausschlages derselben nicht unbedingt betroffen wird, sondern erst später
nach weiterer Drehung der Schnecke infolge der ihr gleichzeitig erteilten Vorschubbewegung
zwangläufig verdrängt und gemischt wird. Dieser Umstand bedingt eine Verschlechterung
der Misch-und Rührwirkung gegenüber dem vorerwähnten Fall. Aus diesem Grunde wird,
um ein Maximum der Misch- und Rührwirkung mittels der oszillierenden Bewegung zu
erzielen, die Anordnung zweckmäßig so getroffen, daß der resultierende Drehwinkel
a" (Abb. 4) des Rückwärtsausschlages der dreigängigen Schnecke mindestens I20° beträgt.
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Soll die Rührwirkung verringert werdeti, so kann dies nach dem Gesagten
durch Verkleinerung des Ausschlagwinkels cc (Abb. 2 bzw. Abb. 4) geschehen. Zu diesem
Zwecke kann beispielsweise der in bekannter Weise durch Radialschlitz 40 (Abb. I
und 2) verstellbar gemachte Hub der Kurbelscheibe 24 verkleinert oder die verstellbar
gemachte Länge (Halbmesser) der Kurbel 21 vergrößert werden.
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Um mittels einer zweigängigen Schnecke eine maximale Misch- und Rührwirkung
in obigem Sinne durch die oszillierende Bewegung derselben zu erzielen, muß der
resultierende Drehwinkela" (Abb. 4) mindestens I800 betragen; eine eingängige Schnecke
erfordert zu demselben Zweck einen Mindestdrehwinkel von cc" = 3600.
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Die Zeichnung zeigt in Abb. 3 ein Ausgleichgetriebe 10' mit Übersetzung,
derart, daß einem bestimmten Drehwinkel der Kurbel 21' ein größerer der Ausgleichwelle
I6/entspricht. Es sollen damit Drehwinkd von 3600 und eventuell mehr der Welle ist
bzw. der Schnecke 2 mit einem zugehörigen Ausschlag der Kurbel 21' von weniger als
180° erreicht werden. Auf dem Steg 17' sitzen lose drehbar zwei Büchsen 43, auf
welchen die Kegelräder 13' und 41 bzw. 14' und 42 paarweise konzentrisch angeordnet
und z. B. mittels Keile 44 festgemacht sind. Aus der Zeichnung ist ersichtlich,
daß die Keuelräder 13'
und 14' bzw. 41 und 42 je unter sich gleiche
Zähnezahlen haben müssen. Bezeichnen Z11, Z13, Z41 usf. die entsprechenden Zähnezahlen
der Kegelräder II', 13', 41 und so fort, so findet von der Ausgleichwelle 15' zur
andern i6' eine Übersetzung im Sinne einer Vergrößerung des Ausschlages, d. h. des
Drehwinkels, statt, wenn das Verhältnis Z11' X Z41 Z13' X Z12' größer als die Zahl
I gemacht wird.
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An Stelle der beschriebenen Ausgleichgetriebe mit Kegelrädern, können
selbstverständlich auch solche mit Stirnrädern geeigneter Bauart im Sinne der Erfindung
angewendet werden.
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In Abänderung der Bauart und Anordnung gemäß Abb. I, 2 bzw. 3 der
Zeichnung können gemäß der Erfindung die Funktionen, welche die beiden Ausgleichwellen
15 und I6 bzw.
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15' und i6' und der Steg I7 bzw. 17' bei der Bewegungsübertragung
auf die Schnecke 2 ausüben, unter sich vertauscht werden.
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Die Schnecke 2 kann z. B. mit einer Ausgleichwelle 16 bzw. I6', wie
gezeichnet, gekuppelt sein, die drehende Bewegung durch die andere Ausgleichwelle
15 bzw. 15' eingeleitet werden und die oszillierende Bewegung dem Steg 17 bzw. 17'
unter Vermittlung seines Steggehäuses 18 bzw. 18' erteilt werden.
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Es kann ferner in besonderer Anordnung die Schnecke 2 mit dem Steggchäuse
18 bzw.
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18' gekuppelt sein und die rein drehende Bewegung durch die eine der
beiden Ausgleichwellen, z. B. 16 bzw. I6', die oszillierende Bewegung durch die
andere Ausgleichwelle, z. B.
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I5 bzw. 15', eingeleitet werden.
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Das Rührwerk kann bei geeignetem Bau der Schnecke zum Mischen oder
Rühren beliebiger fester, halbfester, breiiger, pulveriger: trockener, feuchter,
nasser usw. Stoffe sowohl unter sich als auch mit anderen oder mit Flüssigkeiten,
ferner zum Mischen oder Rühren unter Einwirliung von Gasen oder Dampf auf das Gut
dienen.