EP0558588B1 - Vorrichtung für das mischen, homogenisieren oder umsetzen von wenigstens zwei komponenten - Google Patents

Vorrichtung für das mischen, homogenisieren oder umsetzen von wenigstens zwei komponenten Download PDF

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EP0558588B1
EP0558588B1 EP91920834A EP91920834A EP0558588B1 EP 0558588 B1 EP0558588 B1 EP 0558588B1 EP 91920834 A EP91920834 A EP 91920834A EP 91920834 A EP91920834 A EP 91920834A EP 0558588 B1 EP0558588 B1 EP 0558588B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
pipe
lengths
container
mixing
pipe sections
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP91920834A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0558588A1 (de
Inventor
Wolf-Dieter Kreuziger
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
KREUZIGER WOLF DIETER
Original Assignee
KREUZIGER WOLF DIETER
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Publication date
Application filed by KREUZIGER WOLF DIETER filed Critical KREUZIGER WOLF DIETER
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F29/00—Mixers with rotating receptacles
    • B01F29/60—Mixers with rotating receptacles rotating about a horizontal or inclined axis, e.g. drum mixers

Definitions

  • the invention relates to a device for mixing, homogenizing or converting at least two, in particular flowable or free-flowing, components with a container which is rotatably mounted about an axis and can be driven to rotate, with at least one closable opening for filling and / or emptying the container, such as emerges from DE-C-130850.
  • Mixing devices in which a container in which an agitator is immersed and its axis is driven to rotate are known, for example, in the chemical industry.
  • a number of designs of a mixer shaft have become known for the mixing of viscous or pasty masses, the stirrers or mixing tools, depending on the nature of the material, having to be subjected to relatively complex cleaning after the mixing process has ended.
  • the use of a mixing tool can lead to local heating of the material to be mixed in the immediate vicinity of the mixing tool, and there may also be inhomogeneities in the temperature distribution in the immediate vicinity of the mixing tool if such mixing tools are moved at a high rotational speed.
  • the transfer of energy in such a mixing process using a mixing tool is associated with losses due to the frictional heat occurring between the mixing tool and the mass to be mixed, and in particular if the mixing process is intended to achieve homogeneous heating of the components to be mixed at the same time Such heating cannot be transferred to the components to be mixed without loss.
  • the invention now aims to provide a device of the type mentioned at the outset, with which the mechanical energy expended can be converted directly into the material to be mixed, with which it can be used separately and occasionally cleaning mixing tools can be dispensed with and which also offers the possibility of adapting the mixing parameters, in particular the extent of homogenization or a homogeneous temperature distribution desired for the chemical conversion of components, to the respective requirements without disturbing losses.
  • the device according to the invention consists essentially in the fact that the container is formed by at least two pipe sections which are openly connected to one another and can be driven separately, that the pipe sections are sealingly mounted on their mutually facing end faces, that the ends of the container which are on the outside in the axial direction each have a sealing end wall, and that at least one sealing end wall is slidable in the axial direction of the pipe sections.
  • the mixing effect in the mixing area can be controlled, and in particular for the optionally desired chemical reaction of such components with one another, an increase in pressure is made possible, which in some cases enables such chemical reactions to be carried out.
  • Due to the displaceability at least one End wall in the axial direction of the pipe sections is also created the possibility of working semi-continuously or continuously, and it is in particular possible, by axially displacing at least one end wall, possibly enclosed gases or gases formed in the course of a chemical reaction separately from the reaction product or the mixed product to apply, since such gases remain in a region close to the axis of the container due to their lower specific masses when the container wall rotates rapidly.
  • the homogenization and mixing is controlled in a wide range by selecting a suitable speed, and it is possible in particular for components with widely differing specific masses or for mixing or reacting liquids with solids by systematically introducing the components to be converted or mixed To ensure a path for the complete implementation or the complete mixing from a region close to the center in the direction of the jacket of the rotatable container.
  • the individual pipe sections can be driven in the same direction and at different rotational speeds, with a particularly intensive mixing naturally occurring when adjacent pipe sections are driven in opposite directions.
  • the material to be mixed or converted can be transported through the mixing zone by axially displacing at least one end wall while at the same time pressing out already mixed or converted products. In this way it is also possible to work continuously.
  • the shape and extent of the mixing zone which is formed in particular between adjoining end walls can be adapted to different requirements of the mixing or conversion process in that the axes are preferably the pipe sections are arranged coaxially with one another or with the inclusion of an obtuse angle. If the axes are arranged at an obtuse angle, a flexing effect can be achieved in the area of the mixing zone when the pipe sections are rotated, which supports mixing of the at least two components.
  • the device can advantageously be developed in such a way that at least one end wall has an axial opening, in particular with a sieve, for filling and / or emptying the container.
  • an axial opening for filling and / or emptying the container can be securely sealed even at a relatively high pressure in view of the peripheral speed which is only low in the vicinity of the axis.
  • the design is advantageously made such that the rotary drives for the pipe sections arranged next to one another in the axial direction act on the respective outer circumference of the pipe sections, preferably the pipe sections on their outer circumference in Bearings are supported.
  • Such an embodiment allows high speeds to be mastered safely with only little design effort.
  • the design is made in such a way that a bearing ring is provided in the area of the facing ends of the pipe sections, which cooperates sealingly with the ends of the pipe sections, such a design can advantageously be further developed that at least one opening for filling and / or emptying the container passes through the particularly fixed bearing ring.
  • the arrangement of an opening for filling and / or emptying the container in such a fixed bearing ring is natural associated with the lowest sealing effort and particularly advantageous when using high compression pressures during the mixing process or during the implementation.
  • the formation is advantageously made using a bearing ring in such a way that a stationary bearing ring is arranged between adjacent pipe sections, which with the interposition of sealing elements with mutually facing end faces Front ends of the pipe sections is connected.
  • the discharge of the mixed or reaction product can take place according to a preferred embodiment in that at least one end of a pipe section can be displaced in the bearing ring. This enables a precise setting of a separation gap between mutually facing end faces, via which gap material of a certain grain size can escape.
  • the design is advantageously made such that both sealingly sealing end walls can be displaced in the axial direction and can be driven separately from one another or can be coupled for joint movement.
  • the material to be mixed can be transported several times through the mixing zone between adjacent pipe sections, in particular when the end walls are moved in the same direction, thereby ensuring intensive and rapid mixing.
  • the design is advantageously made such that the container is provided with at least one opening for applying a vacuum. If necessary, inert gas can also be injected via such a connection.
  • the design is such that the common axis of the pipe sections is arranged essentially horizontally, wherein the pipe sections can have heating and / or cooling devices on their jacket in order to optimize chemical conversions or also mixing processes.
  • the design is preferably such that the surface of the end walls facing the inside of the pipe sections has a surface that deviates from a flat surface that runs normally on the axis of the corresponding pipe section.
  • additional movement components can be introduced into the material in addition to the components caused by the rotation, and in this way an acceleration of a mixing or transfer process can be achieved.
  • FIG. 1 shows a section through a first embodiment of a device according to the invention with two adjoining pipe sections; 2 shows a section through a modified embodiment of a device according to the invention with three coaxial pipe sections; 3 shows a section through a again modified embodiment of a device according to the invention, only one of the adjoining pipe sections one has movable end wall; the 4, 5 and 6 sections through an embodiment similar to Figure 1 at different times of a mixing or implementation process, the adjacent pipe sections having an opposite direction of rotation; 7, 8 and 9 in a representation similar to FIGS.
  • FIGS. 13a, b, c show schematic representations of modified surface structures for the end walls sealing the pipe sections at the free ends.
  • FIG. 1 shows a container 1 for mixing, homogenizing or converting at least two components, which is formed by two coaxially arranged, adjoining pipe sections 2, which are in open connection with one another.
  • the pipe sections 2 are mounted in schematically indicated bearings 3, a separate drive 4 or part of a transmission gear being indicated for each of the pipe sections in the area of one of the bearings.
  • the pipe sections 2 close to each other with their mutually facing end faces of the end faces 5 via a fixed bearing ring 6.
  • an end wall 7 which closes the open end of the pipe sections 2 and which can be moved in the axial direction in the direction of the double arrows 8. 7 seals 9 are indicated on the outer circumference of the end walls.
  • the bearing ring 6 For filling and emptying the container 1 formed by the coaxially arranged and separately drivable pipe sections, the bearing ring 6 has access openings into the interior of the container, which are indicated by 10 and 11.
  • access openings 12 can also be provided in the region of the end walls 7, which are connected to channels 14 which run essentially axially through the shafts 13 of the end walls 7.
  • an opening 12, in particular intended for emptying is equipped with a schematically indicated sieve 24.
  • the pipe sections 2 have cooling and / or heating devices in their jacket, as indicated schematically by 15, the connections to such cooling and / or heating devices 15 not being shown for the sake of clarity.
  • cooling and / or heating devices 15 instead of such devices integrated in the jacket, for example, radiation devices surrounding the outer circumference of the pipe sections can also be provided.
  • FIG. 1 the reference numerals of FIG. 1 have been retained for the same components. Furthermore, only the most important components are shown for the sake of clarity, so that in particular the representation of the bearings and drives and the different possibilities of the feed and / or discharge openings are dispensed with.
  • the outer pipe sections 2 are similar to the pipe sections of Figure 1 and in turn point to Completion of their open outer ends end walls 7, which are separately movable.
  • the middle pipe section 16 can be driven according to the requirements, for example in the opposite direction to the outside pipe sections 2, the facing end faces of the pipe sections 2 and 16 in turn connecting to one another via a fixed bearing ring 6.
  • a pipe section 2 with a movable end wall 7 and a second pipe section 17 with a rigid wall 18 are used.
  • Such an embodiment can be selected, for example, if the pipe section 17 is to be designed as a removable end container, which is disconnected from the pipe section 2 after the mixing or conversion process has taken place and is, for example, delivered to a consumer.
  • the movable end wall 7 of the adjacent pipe section 2 it becomes possible in the course of the mixing process to transfer the mixture or the converted products into the vessel or container formed by the pipe section 17.
  • the pipe sections 2 are driven in the same direction of rotation 23 but at different speeds.
  • a mixing or friction zone 21 is thus formed in the area of the bearing ring 6, in which a particularly intensive mixing or homogenization of the introduced components takes place.
  • a stationary bearing ring 25 which overlaps the end faces of the ends 5 is used, sealing surfaces of the bearing ring 25, which interact with the outer surface of the pipe sections 2, being indicated schematically by 26.
  • the mixed or converted material is discharged through a separating gap 27 which can be set between the mutually facing end faces 5 of the pipe sections 2, with at least one of the pipe sections 2 in the sense after mixing or implementation to set this separating gap 27 of the double arrow 34 is guided in the bearing ring 25 so as to be displaceable in the direction of the longitudinal axis.
  • the material exits through the separating gap 27, which is matched to a certain grain size, into the interior of the bearing ring 25 and is withdrawn therefrom through the opening 11.
  • the axis of the mixing container 1 formed by at least two coaxial pipe sections 2 runs essentially horizontally.
  • An arrangement inclined to the horizontal or a vertical arrangement can of course also be selected in accordance with the requirements.
  • the axes 28 of the pipe sections 2 which are in open connection with one another form an obtuse angle ⁇ with one another.
  • a suitably designed stationary bearing ring 29 is used, the bearing rings interacting with the end faces of the ends 5 of the pipe sections 2 being designated by 30.
  • the mixing zone that arises in the area of the connection of the pipe sections has an asymmetrical shape, whereby the rotating movement of the pipe sections 2 results in a flexing effect and, in connection with this, an accelerated mixing process can be carried out, because due to the inclined position of the axes 28, this occurs on the inner surface the pipe sections 2 adhering material is subjected to different additional movements, in particular in an essentially axial direction, depending on the position.
  • movement components are also exerted in an essentially axial direction of the pipe sections, which promotes the mixing or conversion process and furthermore achieves special mixing effects can.
  • the speeds and directions of rotation can be set and selected separately from one another and furthermore at least one end wall can be moved in the direction of the axis of the mixing container formed by the pipe sections, a wide variety of mixing zones and intensities can be achieved. Dry substances, liquids or pastes can thus be processed, and the parameters for proper mixing, homogenization or conversion can be set in a wide range by using cooling and / or heating devices and pressing pressures which can be introduced through the end walls.
  • the overall result is a slight adjustment of the adjustable parameters, such as the direction of rotation, speed of rotation, contact pressure of the end walls, temperature and the like, to the material consistency, as a result of which a very rapid mixture can be achieved in the entire material.
  • the heat generated during the mixing process is generated directly in the material and a temperature setting, as mentioned above, can be supported by additional heating and cooling processes and can thus be carried out evenly and quickly by exchanging it over a large surface.
  • the openings or feed lines provided in the bearing ring and / or in the end walls can of course not only be used for the supply of material and the withdrawal of the mixed or reacted products, but also for example to create a vacuum or to apply inert gas or protective gas.
  • small friction bodies can also be contained therein.
  • a continuous mode of operation can be such that the material to be mixed is fed continuously via a feed 14 arranged in an end wall 7 and is discharged via the opening 12 provided in the opposite end wall 7, which is equipped, for example, with a sieve, as shown in FIG Fig.1 is indicated.
  • the material can be introduced in batches, whereupon after the mixing process has been carried out, the mixed product or reaction product is in turn discharged, for example, via the opening 12 provided in the opposite end wall 7 by moving at least one end wall.

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Abstract

Bei einer Vorrichtung für das Mischen, Homogenisieren oder Umsetzen von wenigstens zwei, insbesondere fliess- oder rieselfähigen, Komponenten mit einem Behälter (1), welcher um eine Achse rotierbar gelagert ist, mit wenigstens einer verschliessbaren Öffnung (10, 11, 12, 14) zum Füllen und/oder Entleeren des Behälters, ist der Behälter (1) von wenigstens zwei miteinander in offener Verbindung stehenden, gesondert antreibbaren Rohrschüssen (2) gebildet. Weiters sind die Rohrschüsse (2) an ihren einander zugewandten Stirnenden (5) dichtend gelagert, es weisen die in Achsrichtung aussenliegenden Enden des Behälters (1) je eine dichtend abschliessende Stirnwand (7) auf, und es ist wenigstens eine dichtend abschliessende Stirnwand (7) in Achsrichtung der Rohrschüsse (2) verschiebbar ausgebildet.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung für das Mischen, Homogenisieren oder Umsetzen von wenigstens zwei, insbesondere fließ- oder rieselfähigen, Komponenten mit einem Behälter, welcher um eine Achse rotierbar gelagert und zu rotierender Bewegung antreibbar ist, mit wenigstens einer verschließbaren Öffnung zum Füllen und/oder Entleeren des Behälters, wie z.b. aus DE-C-130850 hervorgeht.
  • Mischvorrichtungen, bei welchen ein Behälter, in welchen ein Rührwerk eintaucht und seine Achse zu rotierender Bewegung angetrieben wird, sind beispielsweise in der chemischen Industrie bekannt. Für das Mischen dickflüssiger oder pastöser Massen sind eine Reihe von Ausbildungen einer Mischerwelle bekanntgeworden, wobei die Rührwerke bzw. Mischwerkzeuge je nach Materialbeschaffenheit nach beendetem Mischvorgang einer relativ aufwendigen Reinigung unterzogen werden müssen.
  • Die Verwendung eines Mischwerkzeuges kann in bestimmten Fällen zu einer lokalen Erhitzung des Mischgutes in unmittelbarer Nachbarschaft des Mischwerkzeuges führen, wobei es auch zu Inhomogenitäten in der Temperaturverteilung in unmittelbarer Nachbarschaft des Mischwerkzeuges kommen kann, wenn derartige Mischwerkzeuge mit hoher Umdrehungsgeschwindigkeit bewegt werden. Die Übertragung der Energie bei einem derartigen Mischvorgang unter Verwendung eines Mischwerkzeuges ist mit Rücksicht auf die zwischen Mischwerkzeug und zu mischender Masse auftretende Reibungswärme mit Verlusten behaftet und insbesondere dann, wenn durch den Mischvorgang gleichzeitig eine homogene Erwärmung der zu mischenden Komponenten erzielt werden soll, kann eine derartige Erwärmung nicht verlustfrei auf die zu mischenden Komponenten übertragen werden.
  • Die Erfindung zielt nun darauf ab, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, mit welcher die aufgewendete mechanische Energie unmittelbar in dem zu mischenden Gut umgesetzt werden kann, mit welcher auf gesonderte und fallweise zu reinigende Mischwerkzeuge verzichtet werden kann und welche darüberhinaus die Möglichkeit bietet, die Mischparameter, insbesondere das Ausmaß der Homogenisierung oder eine für die chemische Umsetzung von Komponenten gewünschte homogene Temperaturverteilung, den jeweiligen Erfordernissen ohne störende Verluste anzupassen. Zur Lösung dieser Aufgabe besteht die erfindungsgemäße Einrichtung im wesentlichen darin, daß der Behälter von wenigstens zwei miteinander in offener Verbindung stehenden, gesondert antreibbaren Rohrschüssen gebildet ist, daß die Rohrschüsse an ihren einander zugewandten Stirnenden dichtend gelagert sind, daß die in Achsrichtung außenliegenden Enden des Behälters je eine dichtend abschließende Stirnwand aufweisen, und daß wenigstens eine dichtend abschließende Stirnwand in Achsrichtung der Rohrschüsse verschiebbar ausgebildet ist. Dadurch, daß lediglich die einzelnen Teilbereiche des Behälters in Form von gesondert antreibbaren Rohrschüssen in Rotation versetzt werden, kommt es zur Ausbildung einer Mischzone im Bereich der einander zugewandten Stirnenden zweier derartiger Rohrschüsse, wobei die mechanische Energie, welche den zu mischenden Komponenten durch die Rotation der Rohrschüsse vermittelt wird, unmittelbar in den einzelnen Teilchen der Mischung im Bereich der Mischzone zur Verfügung gestellt wird. Auf diese Weise kommt es zu einer besonders homogenen Vermischung im Bereich der Mischzone und dadurch, daß wenigstens eine der Stirnwände in Achsrichtung der Rohrschüsse verschiebbar ausgebildet ist, steht neben der Variation der Drehzahlen der Rohrschüsse bzw. der Drehrichtungen der Rohrschüsse eine weitere Möglichkeit zur Verfügung, das Mischergebnis zu beeinflussen. Durch Anwendung eines Kompressionsdruckes kann je nach Art und Beschaffenheit der miteinander zu mischenden Komponenten der Mischeffekt im Mischbereich gesteuert werden und es wird insbesondere für die gegebenenfalls gewünschte chemische Umsetzung derartiger Komponenten miteinander eine Druckerhöhung ermöglicht, welche teilweise die Durchführung derartiger chemischer Umsetzungen erst ermöglicht. Durch die Verschiebbarkeit wenigstens einer Stirnwand in Achsrichtung der Rohrschüsse wird darüberhinaus die Möglichkeit geschaffen, semi-kontinuierlich oder kontinuierlich zu arbeiten, und es ist insbesondere möglich, durch axiale Verschiebung wenigstens einer Stirnwand gegebenenfalls eingeschlossene Gase oder im Zuge einer chemischen Reaktion gebildete Gase gesondert von dem Reaktionsprodukt bzw. dem Mischprodukt auszubringen, da derartige Gase bei schneller Rotation der Behälterwand auf Grund ihrer geringeren spezifischen Massen in einem der Achse des Behälters nahen Bereich verbleiben. Die Homogenisierung und die Vermischung wird durch Wahl geeigneter Drehzahl in weiten Bereichen gesteuert und es ist insbesondere möglich, bei Komponenten mit stark unterschiedlichen spezifischen Massen bzw. bei einem Mischen oder Umsetzen von Flüssigkeiten mit Feststoffen durch gezielte Einführung der jeweilig umzusetzenden oder zu vermischenden Komponenten einen hinreichenden Weg für die vollständige Umsetzung oder die vollständige Vermischung von einem zentrumsnahen Bereich in Richtung des Mantels der rotierbaren Behälter sicherzustellen. Die einzelnen Rohrschüsse können hiebei gleichsinnig und mit unterschiedlicher Drehgeschwindigkeit angetrieben werden, wobei sich eine besonders intensive Vermischung naturgemäß dann ergibt, wenn benachbarte Rohrschüsse zu gegensinniger Bewegung angetrieben werden. Um sicherzustellen, daß das gesamte zu vermischende Gut die Mischzone zwischen aneinander anschließenden Rohrschüssen passiert, kann durch axiale Verschiebung wenigstens einer Stirnwand bei gleichzeitigem Auspressen von bereits gemischten oder umgesetzten Produkten das zu mischende oder umzusetzende Gut durch die Mischzone hindurchtransportiert werden. Auf diese Weise ist auch eine kontinuierliche Arbeitsweise möglich.
  • Die Form und Erstreckung der sich insbesondere zwischen aneinander anschließenden Stirnwänden ausbildenden Mischzone kann unterschiedlichen Anforderungen an den Misch- oder Umsetzungsvorgang dadurch angepaßt werden, daß vorzugsweise die Achsen der Rohrschüsse koaxial zueinander oder unter Einschluß eines stumpfen Winkels miteinander angeordnet sind. Bei einer Anordnung der Achsen unter einem stumpfen Winkel kann im Bereich der Mischzone bei Drehung der Rohrschüsse ein Walkeffekt erzielt werden, welcher eine Durchmischung der wenigstens zwei Komponenten unterstützt.
  • Für eine derartige kontinuierliche Verfahrensweise kann die Vorrichtung mit Vorteil so weitergebildet sein, daß wenigstens eine Stirnwand eine, insbesondere mit einem Sieb ausgebildete, axiale Öffnung zum Füllen und/oder Entleeren des Behälters aufweist. Eine derartige axiale Öffnung zum Füllen und/oder Entleeren des Behälters kann hiebei auch bei relativ hohem Druck mit Rücksicht auf die in der Nähe der Achse nur geringe Umfangsgeschwindigkeit sicher gedichtet werden.
  • Um eine sichere Lagerung und einen einfachen Drehantrieb für die gesondert voneinander antreibbaren Rohrschüsse zu gewährleisten, ist die Ausbildung mit Vorteil so getroffen, daß die Drehantriebe für die in Achsrichtung nebeneinander angeordneten Rohrschüsse am jeweiligen Außenumfang der Rohrschüsse angreifen, wobei vorzugsweise die Rohrschüsse an ihrem Außenumfang in Lagern abgestützt sind. Eine derartige Ausführung erlaubt es, auch hohe Drehzahlen bei nur geringem konstruktiven Aufwand sicher zu beherrschen.
  • Für eine Abdichtung der zugewandten Stirnenden der Rohrschüsse ist in einfacher Weise die Ausbildung so getroffen, daß im Bereich der einander zugewandten Stirnenden der Rohrschüsse ein Lagerring vorgesehen ist, welcher dichtend mit den Stirnenden der Rohrschüsse zusammenwirkt, wobei eine derartige Ausbildung mit Vorteil dahingehend weitergebildet werden kann, daß wenigstens eine Öffnung zum Füllen und/oder Entleeren des Behälters den insbesondere ortsfesten Lagerring durchsetzt. Die Anordnung einer Öffnung zum Füllen und/oder Entleeren des Behälters in einem derartigen ortsfesten Lagerring ist naturgemäß mit dem geringsten Dichtungsaufwand verbunden und insbesondere bei Anwendung hoher Preßdrucke während des Mischvorganges bzw. während der Umsetzung besonders vorteilhaft.
  • Um eine sichere Abdichtung benachbarter Rohrschüsse bei großen Drehzahlunterschieden und insbesondere bei gegenläufiger Drehbewegung benachbarter Rohrschüsse sicherzustellen, ist mit Vorteil unter Verwendung eines Lagerringes die Ausbildung so getroffen, daß zwischen benachbarten Rohrschüssen ein ortsfester Lagerring angeordnet ist, welcher unter Zwischenschaltung von Dichtelementen mit einander zugewandten Stirnflächen der Stirnenden der Rohrschüsse verbunden ist.
  • Bei einer Ausbildung, bei welcher der Lagerring die einander zugewandten Stirnenden der Rohrschüsse übergreift, kann der Austrag des Misch- bzw. Umsetzungsproduktes gemäß einer bevorzugten Ausführungsform dadurch erfolgen, daß wenigstens ein Stirnende eines Rohrschusses im Lagerring verschiebbar ist. Dadurch wird eine präzise Einstellung eines Trennspaltes zwischen einander zugewandten Stirnflächen ermöglicht, über welchen Spalt Material bestimmter Korngröße entweichen kann.
  • Um die Mischeffizienz weiter zu erhöhen und insbesondere schwer mischbare Komponenten in kurzer Zeit homogen miteinander zu vermischen, ist mit Vorteil die Ausbildung so getroffen, daß beide dichtend abschließenden Stirnwände in axialer Richtung verschiebbar und gesondert voneinander oder zu gemeinsamer Bewegung kuppelbar antreibbar sind. Bei einer derartigen Ausbildung kann insbesondere bei Kupplung der Bewegung der Stirnwände zu gleichsinniger Bewegung das zu mischende Gut mehrfach durch die Mischzone zwischen benachbarten Rohrschüssen hindurchtransportiert werden, wodurch eine intensive und rasche Vermischung sichergestellt wird.
  • Insbesondere für die Durchführung von chemischen Umsetzungen oder aber auch für das Vermischen von empfindlichen Komponenten, welche nur unter Inertgas- bzw. Sauerstoffausschluß miteinander vermischt werden dürfen, ist mit Vorteil die Ausbildung so getroffen, daß der Behälter mit wenigstens einer Öffnung zum Anlegen eines Vakuums versehen ist. Uber einen derartigen Anschluß kann erforderlichenfalls auch Inertgas eingepreßt werden.
  • In konstruktiv besonders einfacher Weise ist die Ausbildung so getroffen, daß die gemeinsame Achse der Rohrschüsse im wesentlichen horizontal angeordnet ist, wobei die Rohrschüsse an ihrem Mantel Heiz- und/oder Kühleinrichtungen aufweisen können, um chemische Umsetzungen oder auch Mischvorgänge zu optimieren.
  • Zur Anpassung der Innenfläche des von den Rohrschüssen gebildeten Behälters an die Konsistenz der Mischgüter ist die Ausbildung bevorzugt so getroffen, daß die dem Inneren der Rohrschüsse zugewandte Fläche der Stirnwände eine von einer auf die Achse des entsprechenden Rohrschusses normal verlaufenden, ebenen Fläche abweichende Fläche aufweist. Durch beispielsweise geneigt zur Rohrachse verlaufende Innenflächen der Stirnwände können dabei zusätzliche Bewegungskomponenten neben der durch die Rotation hervorgerufenen Komponenten in das Material eingebracht werden und derart eine Beschleunigung eines Misch- bzw. Umsetzvorganges erzielt werden.
  • Die Erfindung wird nachfolgend an Hand von in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. In dieser zeigen Fig.1 einen Schnitt durch eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit zwei aneinander anschließenden Rohrschüssen; Fig.2 einen Schnitt durch eine abgewandelte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit drei zueinander koaxialen Rohrschüssen; Fig.3 einen Schnitt durch eine wiederum abgewandelte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, wobei lediglich einer der aneinander anschließenden Rohrschüsse eine bewegliche Stirnwand aufweist; die Fig.4, 5 und 6 Schnitte durch eine zu Fig.1 ähnliche Ausführungsform zu unterschiedlichen Zeitpunkten eines Misch- bzw. Umsetzungsvorganges, wobei die aneinander angrenzenden Rohrschüsse eine entgegengesetzte Drehrichtung aufweisen; die Fig.7, 8 und 9 in einer zu den Fig.4 bis 6 ähnlichen Darstellung unterschiedliche Zeitpunkte eines Mischvorganges, wobei die aneinander anschließenden Rohrschüsse gleiche Drehrichtung und gleiche Drehzahl aufweisen; Fig.10 eine Darstellung analog zu Fig.7, wobei die aneinander angrenzenden Rohrschüsse gleiche Drehrichtung jedoch unterschiedliche Drehzahl aufweisen; Fig.11 einen Schnitt durch eine weitere abgewandelte Ausführungsform mit im Lagerring verschiebbar angeordneten Rohrschüssen; Fig.12 einen Schnitt durch eine Ausführungsform, bei welcher die Achsen der Rohrschüsse einen stumpfen Winkel miteinander einschließen; und die Fig.13a,b,c schematische Darstellungen von abgewandelten Oberflächenstrukturen für die die Rohrschüsse an den freien Enden abdichtenden Stirnwände.
  • In Fig.1 ist ein Behälter 1 zum Mischen, Homogenisieren oder Umsetzen von wenigstens zwei Komponenten dargestellt, welcher von zwei koaxial zueinander angeordneten, aneinander anschließenden Rohrschüssen 2 gebildet wird, welche miteinander in offener Verbindung stehen. Die Rohrschüsse 2 sind in schematisch angedeuteten Lagern 3 gelagert, wobei im Bereich eines der Lager für jede der Rohrschüsse ein gesonderter Antrieb 4 bzw. ein Teil eines Ubersetzungsgetriebes angedeutet ist. Die Rohrschüsse 2 schließen mit ihren einander zugewandten Stirnflächen der Stirnenden 5 über einen festen Lagerring 6 dichtend aneinander an. Weiters ist in jedem der in Fig.1 dargestellten Rohrschüsse 2 eine das offene Ende der Rohrschüsse 2 abschließende Stirnwand 7 vorgesehen, welche im Sinne der Doppelpfeile 8 in axialer Richtung bewegbar sind. Dabei sind am Außenumfang der Stirnwände 7 Dichtungen 9 angedeutet.
  • Zum Füllen und Entleeren des von den koaxial zueinander angeordneten und getrennt voneinander antreibbaren Rohrschüssen gebildeten Behälters 1 weist der Lagerring 6 Zutrittsöffnungen in das Innere des Behälters auf, welche mit 10 und 11 angedeutet sind. Zusätzlich oder alternativ zu derartigen Öffnungen im Lagerring 6 können auch im Bereich der Stirnwände 7 Zutrittsöffnungen 12 vorgesehen sein, welche mit durch die Wellen 13 der Stirnwände 7 im wesentlichen axial verlaufenden Kanälen 14 in Verbindung stehen. Dabei ist eine insbesondere zum Entleeren bestimmte Öffnung 12 mit einem schematisch angedeuteten Sieb 24 ausgestattet.
  • Für eine Vielzahl von Mischvorgängen bzw. Homogenisierungs oder Umsetzungsprozessen ist es neben der Durchführung eines Mischprozesses notwendig, unterschiedliche Verfahrensparameter aufrechtzuerhalten. Für eine Einstellung geeigneter Temperaturbedingungen weisen die Rohrschüsse 2 in ihrem Mantel Kühl- und/oder Heizeinrichtungen auf, wie sie schematisch mit 15 angedeutet sind, wobei die Anschlüsse an derartige Kühl- und/oder Heizeinrichtungen 15 der Ubersichtlichkeit halber nicht dargestellt sind. Anstelle derartiger im Mantel integrierter Einrichtungen können beispielsweise auch den Außenumfang der Rohrschüsse umgebende Strahlungseinrichtungen vorgesehen sein.
  • In den nachfolgenden Figuren sind für gleiche Bauteile die Bezugszeichen der Fig.1 beibehalten worden. Weiters sind nur mehr die wesentlichsten Bauteile der Übersichtlichkeit halber dargestellt, so daß insbesondere auf die Darstellung der Lager und Antriebe sowie der unterschiedlichen Möglichkeiten der Zuführungs- und/oder Abführungsöffnungen verzichtet wird.
  • In Fig.2 ist eine Ausführungsform dargestellt, in welcher drei zueinander koaxiale Rohrschüsse 2 bzw. 16 Verwendung finden. Die außenliegenden Rohrschüsse 2 sind dabei ähnlich den Rohrschüssen der Fig.1 ausgebildet und weisen wiederum zum Abschluß ihrer offenen außenliegenden Enden Stirnwände 7 auf, welche getrennt voneinander verschiebbar sind. Der mittlere Rohrschuß 16 kann dabei entsprechend den Anforderungen beispielsweise gegenläufig zu den außenliegenden Rohrschüssen 2 angetrieben werden, wobei die einander zugewandten Stirnflächen der Rohrschüsse 2 bzw. 16 wiederum über einen festen Lagerring 6 aneinander anschließen.
  • Bei der Ausführungsform gemäß Fig.3 findet ein Rohrschuß 2 mit einer beweglichen Stirnwand 7 sowie ein zweiter Rohrschuß 17 mit einer starren Wand 18 Verwendung. Eine derartige Ausführungsform kann beispielsweise dann gewählt werden, wenn der Rohrschuß 17 als entfernbares Endgebinde ausgeführt werden soll, welches nach erfolgtem Mischen bzw. Umsetzungsvorgang vom Rohrschuß 2 abgekoppelt wird und beispielsweise einem Verbraucher zugestellt wird. Durch die bewegliche Stirnwand 7 des angrenzenden Rohrschußes 2 wird es im Laufe des Mischvorganges dabei möglich, die Mischung bzw. die umgesetzten Produkte in das vom Rohrschuß 17 gebildete Gefäß bzw. Gebinde überzuführen.
  • In den Fig.4, 5 und 6 sind unterschiedliche Zeitpunkte eines Misch- bzw. Homogenisierungsvorganges dargestellt, wobei die aneinander angrenzenden Rohrschüsse 2 in entgegengesetzter Drehrichtung angetrieben werden, wie dies durch die Pfeile 19 und 20 angedeutet ist. Die Zufuhr von Material soll dabei über nicht näher dargestellte Zuleitungen im Bereich des festen Lagerringes 6 erfolgen und es wird sich im Bereich des Lagerringes eine Reib- bzw. Mischzone 21 während des Mischvorganges ausbilden. Bei fortschreitendem Misch- bzw. Homogenisierungsvorgang werden darüber hinaus die luftgefüllten Bereiche 22 verkleinert, wobei überschüssige Luft bzw. Gas beispielsweise durch die Welle der Stirnwände 7 abgeführt wird. Durch Bewegung der Stirnwände 7 kann dabei das zu mischende bzw. umzusetzende oder zu homogenisierende Material für einen entsprechenden Zeitraum in den Bereich des Lagerringes 6 gebracht werden, in welchem die hauptsächliche Mischung in der Misch- bzw. Reibzone 21 stattfindet.
  • In den Fig.7, 8 und 9 ist ein Vorgang dargestellt, bei welchem die aneinander anschließenden Rohrschüsse 2 in gleicher Drehrichtung 23 und mit gleicher Drehzahl angetrieben werden. Die Zufuhr von mischendem bzw. umzusetzenden oder zu homogenisierenden Material erfolgt wiederum über den festen Lagerring 6 zwischen den Stirnflächen der Rohrschüsse 2. Zu Beginn des Mischvorganges wird sich bei dieser Betriebsweise das Material vorzugsweise am Innenumfang der Rohrschüsse 2 anlegen, wobei wiederum im Behälter eine befindliche Restluftmenge über wenigstens eine zentrale Öffnung in einer Stirnwand 7 abgezogen werden kann. Durch Bewegung des Stirnwände 7 ist es wiederum möglich, das Material entsprechend den Anforderungen in den Bereich des festen Lagerringes zu bringen.
  • Bei der Darstellung gemäß Fig.10 werden die Rohrschüsse 2 in gleicher Drehrichtung 23 jedoch mit unterschiedlicher Drehzahl angetrieben. Es bildet sich somit im Bereich des Lagerringes 6 wiederum eine Misch- bzw. Reibzone 21 aus, in welcher eine besonders intensive Mischung bzw. Homogenisierung der eingebrachten Komponenten erfolgt.
  • Bei der in Fig.11 dargestellten Ausführungsform ist eine von den vorangehenden Figuren abweichende dichtende Verbindung der einander zugewandten Stirnenden der Rohrschüsse 2 dargestellt. Dabei findet ein die Stirnflächen der Stirnenden 5 übergreifender, ortsfester Lagerring 25 Verwendung, wobei Dichtflächen des Lagerringes 25, welche mit der Außenfläche der Rohrschüsse 2 zusammenwirken, schematisch mit 26 angedeutet sind. Bei dieser Ausbildung erfolgt der Austrag des gemischten bzw. umgesetzten Materials durch einen zwischen den einander zugewandten Stirnflächen 5 der Rohrschüsse 2 einstellbaren Trennspalt 27, wobei nach erfolgter Mischung bzw. Umsetzung zur Einstellung dieses Trennspaltes 27 wenigstens einer der Rohrschüsse 2 im Sinne des Doppelpfeiles 34 in Richtung der Längsachse verschiebbar im Lagerring 25 geführt ist. Nach erfolgtem Misch- bzw. Umsetzungsvorgang tritt das Material durch den auf eine bestimmte Korngröße abgestimmten Trennspalt 27 in das Innere des Lagerringes 25 aus und wird aus diesem durch die Öffnung 11 abgezogen.
  • In den oben dargestellten Ausführungsformen verläuft die Achse des von dem aus wenigstens zwei koaxialen Rohrschüssen 2 gebildeten Mischbehälters 1 im wesentlichen horizontal. Entsprechend den Anforderungen kann naturgemäß auch eine zur Horizontalen geneigte Anordnung bzw. eine vertikale Anordnung gewählt werden.
  • Bei der Ausbildung gemäß Fig.12 schließen die Achsen 28 der in offener Verbindung miteinander stehende Rohrschüsse 2 einen stumpfen Winkel α miteinander ein. Dabei findet ein entsprechend ausgebildeter ortsfester Lagerring 29 Verwendung, wobei die mit den Stirnflächen der Stirnenden 5 der Rohrschüsse 2 zusammenwirkenden Lagerringe mit 30 bezeichnet sind. Bei einer derartigen Ausbildung weist die im Bereich der Verbindung der Rohrschüsse entstehende Mischzone eine asymmetrische Form auf, wobei durch die Rotationsbewegung der Rohrschüsse 2 ein Walkeffekt auftreten und damit verbunden ein beschleunigter Mischvorgang vorgenommen werden kann, da aufgrund der Schrägstellung der Achsen 28 das an der Innenfläche der Rohrschüsse 2 anhaftende Material in Abhängigkeit von der Lage unterschiedlichen zusätzlichen Bewegungen, insbesondere in im wesentlichen axialer Richtung, unterworfen wird.
  • Bei der Darstellung gemäß Fig.13 sind lediglich die außenliegenden Stirnwände 7 von nicht näher dargestellten Rohrschüssen gezeigt, wobei die innen liegenden Oberflächen eine von einer normal auf die schematisch angedeutete Achse 28 der Rohrschüsse stehende Fläche abweichende Oberflächenform aufweisen. So sind in Fig.13a eine konvexe und eine konkave Oberfläche 31 bzw. 32 dargestellt. Bei der Ausbildung gemäß Fig.13b finden auf die Achse 28 schräg stehende Oberflächen 33 Verwendung und bei der Ausbildung gemäß Fig.13c weisen lediglich Teilbereiche der zum Inneren gewandten Fläche der Stirnwände 7 eine von einer auf die Achse 28 normal stehenden Ebene abweichende Oberflächenform auf. Dabei finden im Querschnitt dreieckförmige Strukturen Verwendung. Insbesondere bei der Ausbildung gemäß den Fig.13b und 13c werden neben den durch die Rotationsbewegung der Rohrschüsse auf das Material ausgeübten Kräfte auch Bewegungskomponenten in im wesentlichen axialer Richtung der Rohrschüsse ausgeübt, wodurch der Misch- bzw. Umsetzungsvorgang begünstigt wird und weiters besondere Mischeffekte erzielt werden können.
  • Dadurch, daß die Drehzahlen und Drehrichtungen getrennt voneinander einstellbar und wählbar sind und weiters wenigstens eine Stirnwand in Richtung der Achse des von den Rohrschüssen gebildeten Mischbehälters bewegbar ist, können unterschiedlichste Mischzonen und Intensitäten erreicht werden. Es können somit Trockenstoffe, Flüssigkeiten oder Pasten verarbeitet werden und es können durch den Einsatz von Kühl- und/oder Heizeinrichtungen und durch die Stirnwände einbringbaren Preßdrücke die Parameter für eine ordnungsgemäße Mischung, Homogenisierung oder Umsetzung in weiten Bereichen eingestellt werden. Es ergibt sich somit insgesamt eine leichte Anpassung der einstellbaren Parameter, wie Umdrehungsrichtung, Umdrehungsgeschwindigkeit, Anpreßdruck der Stirnwände, Temperatur und ähnliches, an die Materialkonsistenz, wodurch sich eine sehr rasche Mischung im gesamten Material erzielen läßt. Die bei der Mischung entstehende Wärme wird direkt im Material erzeugt und es kann eine Temperatureinstellung, wie oben erwähnt, durch zusätzliche Heiz- und Kühlprozesse unterstützt werden und derart gleichmäßig und rasch durch den Austausch über eine große Oberfläche erfolgen. Die im Lagerring und/oder in den Stirnwände vorgesehenen Öffnungen bzw. Zuleitungen können naturgemäß nicht nur für die Zufuhr von Material und den Abzug der gemischten bzw. umgesetzten Produkte sondern beispielsweise auch zum Anlegen eines Vakuum oder zur Beaufschlagung mit Inertgas oder Schutzgas eingesetzt werden.
  • Zur Unterstützung des Misch- oder Umsetzungs- bzw. Homogenisierungsvorganges im Inneren des Behälters 1 können in diesem weiters kleine Reibkörper enthalten sein.
  • Eine kontinuierliche Betriebsweise kann dabei derart erfolgen, daß das zu mischende Gut kontinuierlich über eine in einer Stirnwand 7 angeordnete Zuführung 14 zugeführt wird und über die in der gegenüberliegenden Stirnwand 7 vorgesehene Öffnung 12 abgeführt wird, welche beispielsweise mit einem Sieb ausgestattet ist, wie dies in Fig.1 angedeutet ist. Anstelle einer kontinuierlichen Betriebsweise kann das Material chargenweise eingebracht werden, worauf nach erfolgtem Mischvorgang durch Bewegung mindestens einer Stirnwand das Mischprodukt bzw. Umsetzungsprodukt wiederum beispielsweise über die in der gegenüberliegenden Stirnwand 7 vorgesehene Öffnung 12 ausgebracht wird.

Claims (14)

  1. Vorrichtung für das Mischen, Homogenisieren oder Umsetzen von wenigstens zwei, fließ- oder rieselfähigen, Komponenten mit einem Behälter (1), welcher um eine Achse rotierbar gelagert und zu rotierender Bewegung antreibbar ist, mit wenigstens einer verschließbaren Öffnung (10,11,12,14) zum Füllen und/oder Entleeren des Behälters (1), dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (1) von wenigstens zwei miteinander in offener Verbindung stehenden, gesondert antreibbaren Rohrschüssen (2,16,17) gebildet ist, daß die Rohrschüsse (2,16,17) an ihren einander zugewandten Stirnenden (5) dichtend gelagert sind, daß die in Achsrichtung außenliegenden Enden des Behälters (1) je eine dichtend abschließende Stirnwand (7,18) aufweisen, und daß wenigstens eine dichtend abschließende Stirnwand (7) in Achsrichtung der Rohrschüsse (2,16,17) verschiebbar ausgebildet ist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Achsen der Rohrschüsse (2,16,17) koaxial zueinander oder unter Einschluß eines stumpfen Winkels miteinander angeordnet sind.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Stirnwand (7) eine, insbesondere mit einem Sieb (24) ausgestattete, axiale Öffnung (12) zum Füllen und/oder Entleeren des Behälters (1) aufweist.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehantriebe (4) für die in Achsrichtung nebeneinander angeordneten Rohrschüsse (2,16,17) am jeweiligen Außenumfang der Rohrschüsse angreifen.
  5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrschüsse (2,16,17) an ihrem Außenumfang in Lagern (3) abgestützt sind.
  6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der einander zugewandten Stirnenden der Rohrschüsse (2,16,17) ein Lagerring (6,25,30) vorgesehen ist, welcher dichtend mit den Stirnenden (5) der Rohrschüsse (2,16,17) zusammenwirkt.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Öffnung (10,11) zum Füllen und/oder Entleeren des Behälters (1) den insbesondere ortsfesten Lagerring (6,25) durchsetzt.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen benachbarten Rohrschüssen (2,16,17) ein ortsfester Lagerring (25) angeordnet ist, welcher unter Zwischenschaltung von Dichtelementen (26) mit einander zugewandten Stirnenden der Rohrschüsse (2) verbunden ist.
  9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Stirnende (5) eines Rohrschusses (2) im Lagerring (25) verschiebbar gelagert ist.
  10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß beide dichtend abschließenden Stirnwände (7) in axialer Richtung verschiebbar und gesondert voneinander oder zu gemeinsamer Bewegung kuppelbar antreibbar sind.
  11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (1) mit wenigstens einer Öffnung (10,11,12,14) zum Anlegen eines Vakuums versehen ist.
  12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die gemeinsame Achse der Rohrschüsse (2,16,17) im wesentlichen horizontal angeordnet ist.
  13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrschüsse (2,16,17) an ihrem Mantel Heiz- und/oder Kühleinrichtungen (15) aufweisen.
  14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Inneren der Rohrschüsse (2,16,17) zugewandte Fläche der Stirnwände eine von einer auf die Achse (28) des entsprechenden Rohrschusses normal verlaufenden, ebenen Fläche abweichende Fläche (31,32,33) aufweist.
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