EP1287880B1 - Mischvorrichtung - Google Patents

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EP1287880B1
EP1287880B1 EP02018754A EP02018754A EP1287880B1 EP 1287880 B1 EP1287880 B1 EP 1287880B1 EP 02018754 A EP02018754 A EP 02018754A EP 02018754 A EP02018754 A EP 02018754A EP 1287880 B1 EP1287880 B1 EP 1287880B1
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propeller
mixing
mixing device
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blades
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Eberhard Dipl.-Ing. Lipp
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Lipp Mischtechnik GmbH
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Lipp Mischtechnik GmbH
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F23/00—Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
    • B01F23/50—Mixing liquids with solids
    • B01F23/53—Mixing liquids with solids using driven stirrers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F27/00—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders
    • B01F27/80—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders with stirrers rotating about a substantially vertical axis
    • B01F27/90—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders with stirrers rotating about a substantially vertical axis with paddles or arms 
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F33/00—Other mixers; Mixing plants; Combinations of mixers
    • B01F33/80—Mixing plants; Combinations of mixers
    • B01F33/83—Mixing plants specially adapted for mixing in combination with disintegrating operations
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F35/00—Accessories for mixers; Auxiliary operations or auxiliary devices; Parts or details of general application
    • B01F35/40—Mounting or supporting mixing devices or receptacles; Clamping or holding arrangements therefor
    • B01F35/41—Mounting or supporting stirrer shafts or stirrer units on receptacles
    • B01F35/411—Mounting or supporting stirrer shafts or stirrer units on receptacles by supporting only one extremity of the shaft
    • B01F35/4112—Mounting or supporting stirrer shafts or stirrer units on receptacles by supporting only one extremity of the shaft at the bottom of the receptacle, e.g. by studs
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F27/00—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders
    • B01F27/05—Stirrers
    • B01F27/11—Stirrers characterised by the configuration of the stirrers
    • B01F27/114—Helically shaped stirrers, i.e. stirrers comprising a helically shaped band or helically shaped band sections
    • B01F27/1144—Helically shaped stirrers, i.e. stirrers comprising a helically shaped band or helically shaped band sections with a plurality of blades following a helical path on a shaft or a blade support
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B01F33/00—Other mixers; Mixing plants; Combinations of mixers
    • B01F33/80—Mixing plants; Combinations of mixers
    • B01F33/836—Mixing plants; Combinations of mixers combining mixing with other treatments
    • B01F33/8361—Mixing plants; Combinations of mixers combining mixing with other treatments with disintegrating
    • B01F33/83612—Mixing plants; Combinations of mixers combining mixing with other treatments with disintegrating by crushing or breaking

Definitions

  • the invention relates to a mixing device for mixing a base material with a liquid, with a vertical feed chute for the base material and a mixing chamber arranged below the feed chute, in which the liquid is supplied and a mixing tool is driven in rotation, wherein in the feed chute a about a vertical axis rotating propeller is provided in which are provided in the radial direction extending wing elements, according to the preamble of claim 1.
  • liquid from the mixing chamber can spray into the feed chute and there with the base material to bonds or clumping and thus can lead to clogging of the feed chute.
  • a propeller conveying into the mixing chamber is provided at the lower end of the feed chute.
  • the propeller rotating in the feed chute about a vertical axis is designed such that it either forms a continuous screw conveyor or is composed of individual screw flights, which sit one above the other in the axial direction and in Circumferential direction are offset from each other, so that between them only axial spaces are free. In the axial direction, however, this propeller composed of individual worm gear pieces is also closed, since the individual worm gear pieces overlap each other and overlap.
  • the object of the present invention is therefore to develop a mixing device as indicated above in such a way that such a clogging no longer occurs.
  • such an embodiment also has the further advantage that the base material is still homogenized by the propeller, which leads to better mixing results in the subsequent mixing with liquid.
  • Such a closing of the feed chute against high-spraying liquid from the mixing chamber can be achieved in particular if several (in particular four) vanes are provided on the propeller in a plane which is arranged normal to the central axis of the propeller. If necessary, the propeller can also have several corresponding planes with wings interconnected. This not only increases the "tightness" down but also improves a homogenization of the base material when it is fed to the mixing bracket.
  • the feed chute should preferably closely surround the propeller, for example, with a gap width between the rotating blade ends and the wall of the feed chute of less than 5 mm, preferably 0.5 ⁇ 3 mm.
  • the mixing tool rotates about a vertical axis.
  • the mixing tool arranged below the feed chute in the mixing space is rotatable about a vertical axis. It is advantageous if the supply shaft is rotationally symmetrical and its central axis is aligned with the axis of the mixing tool.
  • the propeller can then be mounted directly on the upper end of the mixing tool.
  • the blades of the propeller are set in the conveying direction to ensure the supply of raw material into the mixing chamber.
  • the feed chute itself can not only be cylindrical as a whole.
  • the feed chute can also be formed conically narrowing. As a result, for example, fluidizing powder is compressed, whereby agglomerates are better digested.
  • the base material is rather sticky, but it has also proved to be advantageous to form the feed slot conically widening. As a result, such sticky raw materials are loosened.
  • FIG. 1 shows the side view of a mixing device.
  • a shaft bearing 2a is mounted with electric motor 2b, which is connected via a belt drive 3 with the input shaft 4.
  • a mixing drum 6 is flanged, in the inner mixing chamber 7, a mixing tool 8 is driven in rotation.
  • the central axis 9 of the mixing tool is aligned in the vertical direction.
  • a vertical feed chute 11 is screwed onto this via a flange 10. This feed chute 11 has a smaller diameter than the mixing chamber 7 arranged below the feed chute.
  • a propeller 15 Within the feed chute 11 rotates a propeller 15, in which a plurality of wings 17 are distributed over a shaft 16, as can be seen in FIG. 2 in the plan view. In the radial direction, the wings 17 protrude close to the inner wall of the feed chute 11, which thus surrounds the propeller to form a narrow gap. These wings 17 leave within the Zu manufacturedschachtes 11 a plurality of segments 18, which are axially parallel throughout. When the propeller 15 is stationary, 18 raw materials could fall directly into the mixing chamber 7 through these segments.
  • the propeller 15 rotates at a speed of more than 200 revolutions per minute (see arrow 19). Characterized homogenized by the wings 17 in the segments 18 base material already within the feed chute 11 before it is then added in the mixing chamber 7, the liquid which is mixed by the mixing tool 8 with the base material.
  • the finished mixture is discharged through a discharge pipe 20 from the mixing device.
  • the mixing chamber 7 can be kept at the appropriate temperature via cooling water connections 21.
  • the vanes 17 are each arranged in one plane.
  • two planes, each with four wings 17 arranged therein, are arranged one above the other, wherein the corresponding wings 17 lie exactly one above the other and, as can be seen, are easily adjusted.
  • propeller is mounted directly on the mixing tool 8 and thus only one common drive must be provided for mixing tool 8 and propeller 15.
  • the feed chute may also have a conically narrowing shape, as indicated by reference numeral 22 in FIG.
  • a base material such as fluidizing powder
  • it is compacted, which results in agglomerates being better digested in the feed chute 22.
  • the invention thus represents a possibility to build a mixing device with a vertical orientation, in which a blockage of the feed chute is reliably avoided and also provides very good mixing results due to a pre-homogenized base material.

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Mischvorrichtung zum Vermischen eines Grundstoffes mit einer Flüssigkeit, mit einem vertikalen Zuführschacht für den Grundstoff und einem unterhalb des Zuführschachtes angeordneten Mischraum, in dem die Flüssigkeit zugeführt wird und ein Mischwerkzeug rotierend antreibbar ist, wobei in dem Zuführschacht ein um eine vertikale Achse rotierender Propeller vorgesehen ist, bei dem sich in Radialrichtung erstreckende Flügelelemente vorgesehen sind, gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
  • Mit einer Vorrichtung dieser Art, wie Sie beispielsweise aus der DE-A-196 29 945 , US-A-2 074 673, US-A-6 024 481 oder der DE-U-79 14 349 bekannt ist, können Grundstoffe, bei denen es sich insbesondere um pulverförmige oder körnige Feststoffe handeln kann, die auch als Brocken oder als Schollen auftreten, oder bei denen es sich auch um eine Paste handeln kann, mit Flüssigkeiten vermischt werden.
  • Dabei tritt jetzt das Problem auf, dass Flüssigkeit aus dem Mischraum in den Zuführschacht spritzen kann und dort mit dem Grundstoff zu Verklebungen bzw. Verklumpungen und damit zu einem Zusetzen des Zuführschachtes führen kann. Um dies zu verhindern wird am unteren Ende des Zuführschachtes ein in den Mischraum fördernder Propeller vorgesehen.
  • In der DE-A-196 29 945 wird jetzt beschrieben, dass der im Zuführschacht um eine vertikale Achse rotierende Propeller derart ausgestaltet ist, dass er entweder eine durchgängige Förderschnecke bildet oder aber aus einzelnen Schneckengangstücken zusammengesetzt ist, die in axialer Richtung übereinander sitzen und in Umfangsrichtung gegeneinander versetzt sind, so dass zwischen ihnen lediglich axiale Zwischenräume frei sind. In axialer Richtung ist aber auch dieser aus einzelnen Schneckengangstücken zusammengesetzte Propeller verschlossen, da sich die einzelnen Schneckengangstücke jeweils überdecken und überlappen.
  • Es hat sich jetzt herausgestellt, dass diese förderschneckenartigen Propeller in Abhängigkeit von der Konsistenz des Grundstoffes zu Verstopfungen neigen. Es kann passieren, dass sich der brocken- oder schollenförmige Grundstoff in einem Schneckengang verklemmt und festsetzt und somit eine weitere Förderung des Grundstoffes zu der Mischkammer verhindert.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Mischvorrichtung wie oben angegeben derart weiterzubilden, dass ein derartiges Verstopfen nicht mehr auftritt.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst, durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruches 1.
  • Es hat sich herausgestellt, dass aufgrund der dort angegebenen achsparallel durchgängigen Freiräume im Propeller eine Verstopfung vermieden wird. Insbesondere hat eine derartige Ausführungsform auch noch den weiteren Vorteil, dass der Grundstoff durch den Propeller noch homogenisiert wird, was bei der anschließenden Vermischung mit Flüssigkeit zu besseren Mischergebnissen führt.
  • Insbesondere, indem der Propeller mit Geschwindigkeiten von über 200 Umdrehungen pro Minute, vorzugsweise sogar mit Geschwindigkeiten von 300 bis 3000 Umdrehungen pro Minute rotiert, wird im übrigen auch gewährleistet, dass aus dem Mischraum hochspritzende Flüssigkeit nicht in den Zuführschacht eintreten kann und dort zu einer Verklebung und Verklumpung des Grundstoffes führt.
  • Ein derartiges Verschließen des Zuführschachtes gegen hochspritzende Flüssigkeit aus dem Mischraum ist insbesondere dann zu erreichen, wenn an dem Propeller jeweils mehrere (insbesondere vier) Flügel in einer normal zur Mittelachse des Propellers angeordneten Ebene vorgesehen sind. Nötigenfalls kann der Propeller auch mehrere entsprechenden Ebenen mit Flügeln übereinandergeschaltet aufweisen. Dies erhöht nicht nur die "Dichtigkeit" nach unten sondern verbessert auch eine Homogenisierung des Grundstoffes bei dessen Zuführung zur Mischklammer.
  • Dabei wird bei mehreren Ebenen mit darin liegenden Flügeln aber darauf geachtet, dass die vorhandenen Flügel in Radialrichtung gesehen jeweils parallel zu einem Flügel einer benachbarten Ebene sind. Hierdurch ist auf konstruktiv einfache Weise zu gewährleisten, dass die über die gesamte Höhe es Propellers achsparallel durchgehend flügelfrei gehaltenen Segmente erreicht werden.
  • Der Zuführschacht soll den Propeller dabei vorzugsweise eng umgeben, beispielsweise mit einer Spaltbreite zwischen den rotierenden Flügelenden und der Wandung des Zufuhrschachtes von weniger als 5 mm, vorzugsweise von 0,5 ∼ 3 mm.
  • Grundsätzlich ist es zwar im Rahmen dieser Erfindung, wenn das Mischwerkzeug um eine vertikale Achse rotiert. Vorzugsweise ist das unterhalb des Zuführschachtes im Mischraum angeordnete Mischwerkzeug aber um eine vertikale Achse rotierbar. Hierbei ist es dann vorteilhaft, wenn der Zuführschaft rotationssymmetrisch ist und seine Mittelachse mit der Achse des Mischwerkzeuges fluchtet. Dann kann der Propeller insbesondere direkt auf dem oberen Ende des Mischwerkzeuges montiert sein.
  • Der auf dem oberen Ende des um eine vertikale Achse rotierenden Mischwerkzuges montierte Propeller hat dabei konstruktive Vorteile im Hinblick auf eine einfachere Montierbarkeit und eine leichtere Antreibbarkeit des Propellers
  • Vorzugsweise sind die Flügel des Propellers in Förderrichtung angestellt, um die Zuführung von Grundstoff in die Mischkammer sicher zu stellen. Der Zuführschacht selber kann dabei nicht nur insgesamt zylindrisch sein. Der Zuführschacht kann auch sich konisch verengend ausgebildet werden. Hierdurch wird beispielsweise fluidisierendes Pulver verdichtet, wodurch Agglomerate besser aufgeschlossen werden.
  • Wenn der Grundstoff eher klebrig ist, hat es sich aber auch als vorteilhaft erwiesen, den Zuführschacht konisch erweiternd auszubilden. Hierdurch werden solche klebrigen Grundstoffe aufgelockert.
  • Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen. Dabei zeigt
    • Figur 1
    die Seitenansicht einer Mischvorrichtung teilweise geschnitten;
    Figur 2
    die Aufsicht auf einen Zuführschacht;
    Figur 3
    eine alternative Ausführungsform eines Zuführschachtes im Schnitt;
    Figur 4
    eine weitere Ausführungsform des Zuführschachtes im Schnitt.
  • In Figur 1 erkennt man die Seitenansicht einer Mischvorrichtung. Auf einem Gestell 1 ist eine Wellenlagerung 2a mit Elektromotor 2b montiert, der über einen Riemenantrieb 3 mit der Eingangswelle 4 verbunden ist.
  • An einer Laterne 5 ist eine Mischtrommel 6 angeflanscht, in deren innenliegenden Mischraum 7 ein Mischwerkzeug 8 rotierend antreibbar ist. Die Mittelachse 9 des Mischwerkzeuges ist dabei in Vertikalrichtung ausgerichtet. Am oberen Ende des Mischraumes 7 ist auf diesen über einen Flansch 10 ein vertikaler Zuführschacht 11 aufgeschraubt. Dieser Zuführschacht 11 hat einen geringeren Durchmesser als der unterhalb des Zuführschachtes angeordnete Mischraum 7.
  • Am Flansch 10 sind Flüssigkeitszuführanschlüsse 12 vorgesehen, durch die Flüssigkeit (Pfeile 13) von oben in den Mischraum 7 zugeführt werden kann. Durch ein nicht dargestelltes Führungsrohr, das am oberen Ende des Zuführschachtes angeschlossen ist, fällt gleichermaßen Feststoff (Pfeil 14) von oben kommend in den Zuführschacht 11. Dieser Grundstoff wird durch eine nicht dargestellte Dosiervorrichtung in der gewünschten Menge aufgegeben.
  • Innerhalb des Zuführschachtes 11 rotiert ein Propeller 15, bei dem an einer Welle 16 über den Umfang verteilt mehrere Flügel 17 sitzen, wie dies in der Figur 2 in der Aufsicht zu erkennen ist. In Radialrichtung ragen die Flügel 17 bis dicht an die Innenwand des Zuführschachtes 11, der damit den Propeller unter Bildung eines engen Spaltes umgibt. Diese Flügel 17 lassen innerhalb des Zuführschachtes 11 mehrere Segmente 18 frei, die achsparallel durchgängig sind. Bei stehendem Propeller 15 könnten durch diese Segmente 18 Grundstoffe direkt bis in den Mischraum 7 fallen.
  • Der Propeller 15 dreht jedoch mit einer Geschwindigkeit von mehr als 200 Umdrehungen pro Minute (vergleiche Pfeil 19). Dadurch wird durch die Flügel 17 in den Segmenten 18 befindlicher Grundstoff bereits innerhalb des Zuführschachtes 11 homogenisiert, bevor ihm im Mischraum 7 dann die Flüssigkeit zugesetzt wird, die durch das Mischwerkzeug 8 mit dem Grundstoff vermischt wird.
  • Das fertige Gemisch wird durch einen Ableitungsstutzen 20 aus der Mischvorrichtung abgeführt. Um bei dem Mischvorgang entstehende Wärme abführen zu können, kann der Mischraum 7 über Kühlwasseranschlüsse 21 entsprechend auf Temperatur gehalten werden.
  • Bezüglich des Propellers 15 im Zuführschacht sei noch erwähnt, dass die Flügel 17 jeweils in einer Ebene angeordnet sind. Außerdem ist im hier dargestellten Beispiel zu erkennen, dass zwei Ebenen mit jeweils vier darin angeordneten Flügeln 17 übereinander angeordnet sind, wobei die entsprechenden Flügel 17 exakt übereinanderliegen und wie zu erkennen ist leicht angestellt sind. Durch diese Anstellung wird eine Förderung des durch den Propeller homogenisierten Grundstoffes in Richtung auf den unterhalb des Propellers liegenden Mischraum bewirkt.
  • Außerdem ist bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel gut zu erkennen, dass der Propeller direkt auf dem Mischwerkzeug 8 montiert ist und somit für Mischwerkzeug 8 und Propeller 15 nur ein gemeinsamer Antrieb vorgesehen sein muss.
  • Außer einer Ausführungsform mit zylindrischem Zuführschacht 11 wie in Figur 1 dargestellt kann der Zuführschacht auch eine sich konisch verengende Form haben, wie in Figur 3 mit Bezugsziffer 22 dargestellt. Hierdurch wird bei einem Grundstoff wie fluidisierendem Pulver dieses verdichtet, was dazu führt, dass im Zuführschacht 22 Agglomerate besser aufgeschlossen werden.
  • Es ist aber wie in der Figur 4 zu erkennen auch möglich, den (mit Bezugsziffer 23 bezeichneten) Zuführschacht sich konisch erweiternd auszubilden. Hierdurch können klebrige Grundstoffe gut aufgelockert werden.
  • Zusammenfassend stellt die Erfindung somit eine Möglichkeit dar, eine Mischvorrichtung mit vertikaler Ausrichtung zu bauen, bei der eine Verstopfung des Zuführschachtes sicher vermieden wird und die aufgrund eines vorhomogenisierten Grundstoffes auch sehr gute Mischergebnisse liefert.

Claims (13)

  1. Mischvorrichtung zum Mischen eines Grundstoffes (14) mit einer Flüssigkeit (13),
    mit einem vertikalen Zuführschacht (11, 22, 23) für den Grundstoff (14) und einem unterhalb des Zuführschachtes (11, 22, 23) angeordneten Mischraum (7), in dem die Flüssigkeit zugeführt wird und ein Mischwerkzeug (8) rotierend antreibbar ist,
    wobei in dem Zuführschacht (11, 22, 23) ein um eine vertikale Achse rotierender Propeller (15) vorgesehen ist, bei dem sich in Radialrichtung erstreckende Flügelelemente (17) vorgesehen sind
    und der Zuführschacht (11, 22, 23) einen geringeren Durchmesser hat als der unterhalb des Zuführschachtes angeordnete Mischraum (7), dadurch gekennzeichnet, dass bei dem rotierenden Propeller (15) im Zuführschacht (11, 22, 23) in Umfangsrichtung einzelne Segmente (18) über die gesamte Höhe des Propellers (15) achsparallel flügelfrei sind unter Bildung von achsparallel durchgängigen Freiräumen im Propeller.
  2. Mischvorrichtung gemäß Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Propeller (15) mit mindestens 200 min-1 rotiert, vorzugsweise mit mindestens 300 bis über 3000 min-1.
  3. Mischvorrichtung gemäß Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass jeweils mehrere, insbesondere vier Flügel (17) in einer normal zur Mittelachse des Propellers (15) angeordneten Ebene vorgesehen sind.
  4. Mischvorrichtung gemäß Anspruch 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Propeller (15) mehrere Ebenen mit Flügeln (17) übereinander geschaltet aufweist.
  5. Mischvorrichtung gemäß Anspruch 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass in jeder Ebene alle Flügel (17) in Radialrichtung parallel zu einem Flügel (17) einer benachbarten Ebene sind.
  6. Mischvorrichtung gemäß Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Zuführschacht (11, 22, 23) den Propeller (15) eng umgibt.
  7. Mischvorrichtung gemäß Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Mischwerkzeug (8) um eine vertikale Achse (9) rotiert.
  8. Mischvorrichtung gemäß Anspruch 7,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Zuführschacht (11, 22, 23) rotationssymmetrisch ist und seine Mittelachse mit der Achse (9) des Mischwerkzeuges (8) fluchtet.
  9. Mischvorrichtung gemäß Anspruch 7,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Propeller (15) auf dem oberen Ende des Mischwerkzeuges (8) montiert ist.
  10. Mischvorrichtung gemäß Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Flügel (17) des Propellers (15) in Förderrichtung angestellt sind.
  11. Mischvorrichtung gemäß Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Zuführschacht (11) zylindrisch ist.
  12. Mischvorrichtung gemäß Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Zuführschacht (22) sich konisch verengend ist.
  13. Mischvorrichtung gemäß Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Zuführschacht (23) sich konisch erweiternd ist.
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DE10141302A DE10141302B4 (de) 2001-08-28 2001-08-28 Mischvorrichtung mit Propeller im Zuführschacht
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EP1287880A2 EP1287880A2 (de) 2003-03-05
EP1287880A3 EP1287880A3 (de) 2003-09-03
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