EP0169517A2 - Fliehkraft-Rührapparat - Google Patents
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- EP0169517A2 EP0169517A2 EP85109086A EP85109086A EP0169517A2 EP 0169517 A2 EP0169517 A2 EP 0169517A2 EP 85109086 A EP85109086 A EP 85109086A EP 85109086 A EP85109086 A EP 85109086A EP 0169517 A2 EP0169517 A2 EP 0169517A2
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- B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
- B24B31/00—Machines or devices designed for polishing or abrading surfaces on work by means of tumbling apparatus or other apparatus in which the work and/or the abrasive material is loose; Accessories therefor
- B24B31/10—Machines or devices designed for polishing or abrading surfaces on work by means of tumbling apparatus or other apparatus in which the work and/or the abrasive material is loose; Accessories therefor involving other means for tumbling of work
- B24B31/108—Machines or devices designed for polishing or abrading surfaces on work by means of tumbling apparatus or other apparatus in which the work and/or the abrasive material is loose; Accessories therefor involving other means for tumbling of work involving a sectioned bowl, one part of which, e.g. its wall, is stationary and the other part of which is moved, e.g. rotated
Definitions
- the invention relates to a centrifugal mixer for changing the shape, surface and / or size of pourable particles or workpieces with a working vessel and with a rotatably mounted on the bottom of the working vessel about an axis of rotation, rotatably driven stirring plate for circulating the particles and workpieces in the working vessel.
- Such an agitator is known for example from DE-OS 33 20 891.
- the apparatus is based on the principle of the so-called "surface grinding", with the aid of which surface polishing of workpieces and comminution, granulation or agglomeration of particles can be carried out.
- Typical of the process of surface grinding is the constant circulation and mixing of a bed of particles or workpieces under predominantly shear stress, which is often noticeable in a rolling of the treated particles or workpieces.
- Treatment agents for example polishing agents or polishing bodies, can also be added, in particular when tumbling workpieces.
- their shape changes towards greater spherical similarity. The particle size decreases during surface grinding and grinding, and usually increases during granulation or agglomeration.
- Centrifugal stirrers are particularly cheap. They consist of a cylindrical vessel with a rotating stirring tool, usually in the form of a stirring plate on the bottom of the vessel.
- the bulk material to be treated executes a toroidal movement in it. This is characterized by the Froude number, which is defined as the ratio of centrifugal to gravitational acceleration. It is of the order of about 10 to 100.
- the specific volume output is very important for the processes. The aim is to achieve the highest possible values, around 100 KW / m.
- centrifugal agitators can only be operated in batches, - only have a low specific volume capacity and are subject to high wear in agitating tools with a convex profile.
- Batch operation is understood to mean that the apparatus has to be filled with the bulk material in a cumbersome and time-consuming manner, usually manually, before the start of the treatment and emptied again after the end of the treatment.
- continuous operation with, in particular, automatic input and output of the goods to be treated has not been possible.
- the object is achieved in that at least two working vessels with rotating stirring plates are arranged side by side and are connected to each other by a common overflow opening, the cross-sectional area of which is narrowed with respect to the height and diameter of the working vessels and through which the treated particles or workpieces are directly separated from the one pour into the other working vessel.
- An inlet opening is provided on the first working vessel and an outlet opening for the particles or workpieces is provided on the last working vessel.
- the material to be treated can be input continuously or in batches and can be continuously withdrawn after passing through the apparatus comprising several stirring plates.
- the quality and intensity of the treatment can be controlled by changing the number of stirring stations passing through, by changing the speed and direction of rotation of the stirring plates and by adjusting the cross-section and the level of the overflow openings accordingly.
- the side by side arrangement of several work vessels with stirring plates allows the required dwell time of the treated material to be set accordingly in the treatment stations lying next to one another.
- FIG. 1 shows a frame or a base frame 1, on which a total of 5 stirring plates 2 are rotatably mounted next to one another.
- t / cup-shaped or cylindrical working vessels 3 are arranged, in which the particles to be treated or Workpieces 4 are in the form of a bed.
- the individual working vessels 3 are, as indicated schematically in FIG. 2, connected to one another by constrictions or constrictions 8 in the form of overflow openings.
- the bed is introduced into the stirrer at an input opening A on the first working vessel 3 and is drawn off at the end of the treatment at a delivery opening B provided on the last working vessel.
- the discharge can preferably also take place in the direction of the dashed arrow B, that is to say in the direction in which the bulk material flows through the individual working vessels 3.
- a motor 5 drives the individual stirring plates 2 via a belt or a chain 6.
- a device 7 known per se, for example a screw spindle, makes it possible to change the setting of the agitator with respect to the horizontal, so that the direction of flow of the bulk material over the individual agitator plates can be inclined slightly downwards with the aid of gravity.
- the axes of rotation of the individual stirring plates are provided with the reference number 9.
- FIG. 3 shows in detail a constriction 8 forming the overflow opening between two working vessels 3.
- the overflow opening has a width b at this point.
- the diameter of the working vessel is D
- the center distance of two stirring plates is a
- the height of the working vessels 3 is designated H ( Figure 1).
- the number of stirring plates 2 can be between 5 and 15, preferably between 8 and 12.
- the drive of the stirring plate can be designed as a group drive by means of a single motor 5 or as an individual drive by means of several electric motors from below or above.
- FIGS. 4 to 7 show different stirring plates, the working surface of which is not convex in the circumferential direction, that is to say concave or hollow.
- the spatial shapes of the work surfaces are, as is also apparent from FIGS. 4 to 9, not rotationally symmetrical with respect to the axis of rotation 9.
- the working surface of the stirring plate 2 is an oblique truncated cone in FIG. 4, an elliptical truncated cone in FIG. 5, a truncated pyramid in FIG. 6 and an arena in FIG. 7.
- rotationally symmetrical work surfaces are also suitable for the axis of rotation 9.
- FIG. 9 schematically shows an overflow opening 11 arranged at a constriction between two adjacent working vessels 3.
- the lower edge of the opening 11, that is to say the relative height of the overflow opening, can be closed by a first diaphragm 12 which can be moved up and down in the direction of the double arrow C. the neighboring stir plate
- the opening cross section of the overflow opening 11 can be changed by means of a diaphragm 13 which can be displaced in the direction of the arrow D. The same can be done with the aid of a diaphragm 15 pivotably mounted at 14 in the direction of arrow E.
- the dwell time of the bulk material in the stirrer can be set in the desired manner by appropriately adjusting the opening cross section.
- successive stirring plates 2 each have opposite directions of rotation without or with a speed difference. It is achieved in this way that the bulk material is subjected to uniform shearing stress as it passes through the working vessels 3.
- stirring plates have 2 directions of rotation in the same direction, with or without a speed difference.
- a temporary impact from impact is advisable. This is achieved by such an embodiment.
- the working vessels 3 are designed as a straight or annular channel (FIG. 8).
- the channel common to all stirring plates 2 has a constricted overflow opening 11 between two stirring plates. Restricted means that the diameter of the overflow opening 11 is smaller than the diameter D of the working vessel and the height H.
- the narrowed overflow openings between the individual working vessels finally enable control of the bulk material passing through in such a way that the material flows forward between the individual stirring plates essentially uniformly and without return in the direction of flow and an exact dwell time distribution can be set.
- the overflow opening 11 (FIG. 9) need not be limited by straight edges. The limitation could also be done by curved edges so that the overflow opening is round or oval.
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Abstract
Description
- Die Erfindung betrifft einen Fliehkraft-Rührapparat zum Verändern der Gestalt, Oberfläche und/oder Größe von schüttbaren Partikeln oder Werkstücken mit einem Arbeitsgefäß und mit einem am Boden des Arbeitsgefässes um eine Drehachse drehbar gelagerten, rotierend angetriebenen Rührteller zum Umwälzen der Partikel und Werkstücke im Arbeitsgefäß.
- Ein derartiger Rührapparat ist beispielsweise aus der DE-OS 33 20 891 bekannt. Der Apparat beruht auf dem Prinzip des sogenannten "Gleitschleifens", mit dessen Hilfe insbesondere Oberflächenpolierungen an Werkstücken und Zerkleinerungen, Granulierungen oder Agglomerierungen von Partikeln vorgenommen werden können. Typisch für den Vorgang des Gleitschleifens ist das ständige Umwälzen und Mischen einer Schüttung von Partikeln oder Werkstücken unter vorwiegend scherender Beanspruchung, die sich häufig in einem Rollen der behandelten Partikel oder Werkstücke bemerkbar macht. Insbesondere beim Gleitschleifen von Werkstücken können auch Behandlungsmittel, beispielsweise Poliermittel oder Polierkörper zugesetzt werden. Während der Behandlung von Partikeln ändert sich deren Gestalt in Richtung größerer Kugelähnlichkeit. Die Partikelgröße nimmt beim Gleitschleifen und Zerkleinern ab, beim Granulieren oder Agglomerieren meistens zu.
- Es gibt eine Reihe von Apparaten zum Durchführen von Gleitschleifverfahren, z.B. Drehtrommeln, Drehglocken, Drehteller, Vibratoren und Rührbehälter. Näheres über diese Apparate und Verfahren ist zu finden in H.E. Hinz "Gleitschleifen", Expert-Verlag, Grafenau 1980 und über Granulieren bzw. Agglomerieren in P.J. Charrington und R. Oliver "Granulation", Haeyden & Son, Rheine 1981.
- Besonders günstig sind Fliehkraft-Rührapparate. Sie bestehen aus einem zylindrischen Gefäß mit einem rotierenden Rührwerkzeug, gewöhnlich in Form eines Rührtellers am Gefäßboden. Das zu behandelnde Schüttgut führt darin eine torusartige Bewegung aus. Diese wird durch die Froude-Zahl charakterisiert, welche definiert ist als das Verhältnis von Zentrifugal- zu Erdbeschleunigung. Sie liegt in der Größenordnung zwischen etwa 10 und 100. Ferner ist die spezifische Volumenleistung für die Verfahren sehr wichtig. Man strebt möglichst hohe Werte an, etwa 100 KW/m .
- Von Nachteil ist bei allen bekannten Fliehkraft-Rührapparaten, daß sie nur chargenweise betrieben werden können,- nur eine geringe spezifische Volumenleistung aufweisen und bei Rührwerkzeugen mit konvexerProfilierung hohem Verschleiß unterliegen.
- Unter einem chargenweise Betrieb versteht man dabei, daß die Apparate in umständlicher und zeitraubender Weise, gewöhnlich manuell, vor Beginn der Behandlung mit dem Schüttgut gefüllt und nach Abschluß der Behandlung wieder entleert werden müssen. Ein stetiger Betrieb mit insbesondere automatischer Eingabe und Ausgabe des zu behandelnden Gutes ist bisher nicht möglich.
- Es ist Aufgabe der Erfindung, einen gattungsgemäßen Fliehkraft-Rührapparat derart zu verbessern, daß ein stetiger Betrieb, also insbesondere ohne Stillsetzung der Rührteller möglich ist, wobei eine hohe spezifische Volumenleistung gewährleistet sein soll.
- Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß wenigstens zwei Arbeitsgefäße mit rotierenden Rührtellern nebeneinander angeordnet und durch je eine gemeinsame Uberströmöffnung miteinander verbunden sind, deren Querschnittsfläche mit Bezug auf Höhe und Durchmesser der Arbeitsgefäße eingeengt ist und durch welche die behandelten Partikel oder Werkstücke unmittelbar von dem einen in das andere Arbeitsgefäß überströmen.
- Am ersten Arbeitsgefäß ist eine Eingabeöffnung und am letzten Arbeitsgefäß eine Ausgabeöffnung für die Partikel oder Werkstücke vorgesehen.
- Auf diese Weise kann das zu behandelnde Gut kontinuierlich oder partienweise eingegeben und nach Durchlaufen des mehrere Rührteller umfassenden Apparats kontinuierlich wieder abgezogen werden. Die Qualität und Intensität der Behandlung läßt sich dabei durch Verändern der Anzahl der durchlaufenden Rührstationen, durch Verändern von Drehgeschwindigkeit und Drehrichtung der Rührteller sowie durch entsprechende Einstellung des Querschnitts und des Niveaus der Überströmöffnungen steuern. Durch die nebeneinander Anordnung mehrerer Arbeitsgefäße mit Rührtellern läßt sich insbesondere die erforderliche Verweilzeit des behandelten Guts in den nebeneinander liegenden Behandlungsstationen entsprechend einstellen.
- Die nachstehende Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung dient im Zusammenhang mit beiliegender Zeichnung der weiteren Erläuterung.
- Es zeigen:
- Fig. 1 eine schematische Seitenansicht eines Fliehkraft-Rührapparats mit mehreren Behandlungsstationen;
- Fig. 2 eine Draufsicht des Apparats aus Fig. 1;
- Fig. 3 eine Teildraufsicht ähnlich Fig. 2;
- Fig. 4-7 verschiedene Arbeitsflächen von Rührtellern im Schnitt und in Draufsicht;
- Fig. 8 einen Rührapparat mit insgesamt 10 Rührstationen, wobei Eingabe-und Ausgabestelle einander benachbart sind, und
- Fig. 9 eine Überströmöffnung mit verschiedenen Blenden zur Veränderung des öffnungsquerschnitts.
- Die Figur 1 zeigt einen Rahmen oder ein Untergestell 1, auf welchem drehbar nebeneinander insgesamt 5 Rührteller 2 gelagert sind. Um die Rührteller 2 herum sind beispielsweise t/opfförmigeoder zylindrische Arbeitsgefäße 3 angeordnet, in dem sich die zu behandelnden Partikel oder Werkstücke 4 in Form einer Schüttung befinden. Die einzelnen Arbeitsgefäße 3 sind, wie in Figur 2 schematisch angedeutet, durch Engstellen oder Einengungen 8 in Form von Überströmöffnungen miteinander verbunden. Die Schüttung wird an einer Eingabeöffnung A am ersten Arbeitsgefäß 3 in den Rührapparat eingebracht und nach Abschluß der Behandlung an einer am letzten Arbeitsgefäß vorgesehenen Abgabeöffnung B abgezogen. Der Abzug kann vorzugsweise auch in Richtung des gestrichelten Pfeiles B erfolgen, also in derjenigen Richtung, in welcher das Schüttgut die einzelnen Arbeitsgefäße 3 durchfließt. Ein Motor 5 treibt über einen Riemen oder eine Kette 6 die einzelnen Rührteller 2 an. Eine an sich bekannte Vorrichtung 7, z.B. eine Schraubspindel erlaubt es, die Einstellung des Rührapparates gegenüber der Horizontalen zu verändern, sodaß die Fließrichtung des Schüttgutes über die einzelnen Rührteller unter Unterstützung der Schwerkraft leicht nach abwärts geneigt verlaufen kann.
- Die Drehachsen der einzelnen Rührteller sind mit dem Bezugszeichen 9 versehen. Beim Durchlauf der einzelnen Arbeitsgefäße 3 mit den jeweiligen Rührtellern 2 verweilt das Schüttgut gewisse Zeit zum Zwecke seiner Behandlung in den einzelnen Arbeitsgefäßen und strömt dann durch die Überströmöffnung in das nächste Gefäß über, bis es schließlich an der Abgabeöffnung B fertigbehandelt aus dem Apparat austritt.
- Die Figur 3 zeigt im einzelnen eine die Überströmöffnung bildende Einengung 8 zwischen zwei Arbeitsgefäßen 3. Die Überströmöffnung hat an dieser Stelle eine Breite b.
- Der Durchmesser des Arbeitsgefäßes beträgt D, der Achsabstand zweier Rührteller ist a, die Höhe der Arbeitsgefäße 3 ist mit H bezeichnet (Figur 1). Eine günstige Geometrie für die praktische Ausgestaltung des Rührapparats ist: b/D = 0,2 bis 0,6;H/D = 1 bis 2 und a/D = 1,05 bis 1,2. Die Zahl der Rührteller 2 kann zwischen 5 und 15, vorzugsweise zwischen 8 und 12 liegen. Der Antrieb der Rührteller kann als Gruppenantrieb mittels eines einzigen Motors 5 oder als Einzelantrieb durch mehrere Elektromotore von unter oder oben ausgebildet sein.
- Die Figuren 4 bis 7 zeigen verschiedene Rührteller, deren Arbeitsfläche in Umfangsrichtung nicht konvex, also konkav oder hohl ausgebildet ist. Die Raumformen der Arbeitsflächen sind, wie ebenfalls aus Figur 4 bis 9 hervorgeht, mit Bezug auf die Drehachse 9 nicht rotationssymetrisch. So ist die Arbeitsfläche des Rührtellers 2 in Figur 4 ein schiefer Kegelstumpf, in Figur 5 ein eliptischer Kegelstumpf,in Figur 6 ein Pyramidenstumpf und in Figur 7 nach Art einer Arena ausgebildet. Es sind jedoch auch zur Drehachse 9 rotationssymnetrische Arbeitsflächen geeignet. In Figur 8 sind insgesamt zMölf Arbeitsgefäße 3 mit Rührtellern 2 hintereinander angeordnet, wobei das Schüttgut die ersten fünf Arbeitsgefäße von links nach rechts und die darauf folgenden Arbeitsgefäße von rechts nach links durchströmt, weil zwischen dem fünften und sechsten Arbeitsgefäß die Überströmöffnung gegenüber der Durchströmrichtung um 90° versetzt ist. Auf diese Weise liegen Eingabeöffnung A und Ausgabeöffnung B bequem nebeneinander und die Anordnung ist insgesamt platzsparend.
- Figur 9 schließlich zeigt schematisch eine an einer Einengung zwischen zwei benachbarten Arbeitsgefäßen 3 angeordnete Überströmöffnung 11. Durch eine erste Blende 12, die in Richtung des Doppelpfeils C auf und ab verschieblich ist, kann die Unterkante der öffnung 11, also die relative Höhenlage der Uberströmöffnung zu dem benachbarten Rührteller
- verändert werden. Hierdurch kann das Fließverhalten des Schuttgütes im Apparat beeinflußt werden. Durch eine in Richtung des Pfeiles D verschiebliche Blende 13 kann der öffnungsquerschnitt der Überströmöffnung 11 verändert werden. Das gleiche kann mit Hilfe einer bei 14 in Richtung des Pfeiles E schwenkbar gelagerten Blende 15 erfolgen. Durch entsprechende Einstellung des öffnungsquerschnitts läßt sich die Verweilzeit des Schüttgutes im Rührapparat in gewünschter Weise einstellen.
- Bei einer besonders günstigen Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen werden, daß hintereinander folgende Rührteller 2 jeweils gegensinnige Drehrichtungen ohne oder mit Drehzahldifferenz aufweisen. Man erreicht hierdurch, daß das Schüttgut beim Durchlauf durch die Arbeitsgefäße 3 gleichmäßig scherend beansprucht wird.
- Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, daß alle oder einige der Rührteller 2 gleichsinnige Drehrichtugen ohne oder mit Drehzahldifferenz aufweisen. Für manches Schüttgut ist eine zeitweise Beanspruchung durch Prall zweckmäßig. Dies erreicht man durch eine solche Ausführungsform.
- Von Vorteil bei der Verwirklichung der Erfindung ist es ferner, wie bereits ausgeführt, wenn die Arbeitsfläche der Rührteller 2 in Umfangsrichtung nicht konvex und bezüglich der Drehachse 9 nicht als Rotationskörper ausgebildet ist. Dadurch wird eine formschlüssige übertragung des Drehmoments vom Rührteller auf die Schüttung erreicht, ohne daß konvexe, dem Verschleiß unterliegende Partien nötig sind.
- Bei einer weiterhin vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß die Arbeitsgefäße 3 als gerade oder ringförmige Rinne (Figur 8) ausgebildet sind. Dies stellt eine platzsparende und für einen zentralen Antrieb günstige, konstruktive Lösung dar. Die allen Rührtellern 2 gemeinsame Rinne weist zwischen je zwei Rührtellern eine eingeengte Überströmöffnung 11 auf. Eingeengt heißt dabei, daß der Durchmesser der Überströmöffnung 11 kleiner als der Durchmesser D des Arbeitsgefäßes und die Höhe H ist. Die eingeengten Uberström- öffnungen zwischen den einzelnen Arbeitsgefäßen ermöglichen schließlich eine Steuerung des durchlaufenden Schüttgutes derart, daß zwischen den einzelnen Rührtellern das Gut im wesentlichen gleichmäßig und ohne Rücklauf in Fließrichtung vorwärts strömt und eine genaue Verweilzeitverteilung einstellbar ist.
- Die Überströmöffnung 11 (Figur 9) braucht nicht von geraden Kanten begrenzt zu sein. Die Begrenzung könnte auch durch gebogene Kanten erfolgen, so daß die Uberströmöffnung rund oder oval ist.
Claims (12)
daß wenigstens zwei Arbeitsgefäße mit rotierenden Rührtellern nebeneinander angeordnet und durch je eine gemeinsame Überströmöffnung miteinander verbunden sind, deren Querschnittfläche mit Bezug auf die Höhe und den Durchmesser der Arbeitsgefäße eingeengt ist und durch welche hindurch die behandelten Partikel oder Werkstücke unmittelbar von dem einen in das andere Arbeitsgefäß übertreten können.
dadurch gekennzeichnet,
daß am ersten Arbeitsgefäß eine Eingabeöffnung (A) und am letzten Arbeitsgefäß eine Ausgabeöffnung (B) für die Partikel oder Werkstücke vorgesehen sind.
dadurch gekennzeichnet,
daß die Querschnittsfläche der Überströmöffnungen durch Blenden oder dergleichen einstellbar ist.
dadurch gekennzeichnet ,
daß die Höhenlage der Überströmöffnungen mit Bezug auf die Rührteller einstellbar ist.
dadurch gekennzeichnet,
daß die Arbeitsgefäße mit den Rührtellern in einer im wesentlichen geradlinigen Reihe hintereinander angeordnet sind.
dadurch gekennzeichnet,
daß die Arbeitsgefäße mit den Rührtellern in einer in sich geschlossenen Reihe derart hintereinander angeordnet sind, daß das Arbeitsgefäß mit der Eingabeöffnung (A) im wesentlichen in der Nähe des Arbeitsgefäßes mit der Ausgabeöffnung (B) liegt.
dadurch gekennzeichnet ,
daß die Rührteller mindestens teilweise gegensinnige Drehrichtungen aufweisen.
dadurch gekennzeichnet,
daß die Rührteller mindestens teilweise mit unterschiedlichen Drehzahlen rotieren.
dadurch gekennzeichnet ,
daß die Arbeitsfläche der Rührteller in Umfangsrichtung konkav ausgebildet ist.
dadurch gekennzeichnet,
daß die Arbeitsfläche der Rührteller mit Bezug auf die Drehachse keine Rotationssymetrie zeigt.
dadurch gekennzeichnet,
daß die Arbeitsgefäße als eine allen Rührtellern gemeinsame Rinne ausgebildet ist, die zwischen je zwei Rührtellern eine eingeengte Überströmöffnung aufweist.
gekennzeichnet durch
ein die Arbeitsgefäße mit den Rührtellern abstützendes Untergestell, das mit Bezug auf die Horizontale schräg einstellbar ist.
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