EP2363200B1 - Colloidal mixer and method, in particular for preparing building materials - Google Patents
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- EP2363200B1 EP2363200B1 EP10015727.0A EP10015727A EP2363200B1 EP 2363200 B1 EP2363200 B1 EP 2363200B1 EP 10015727 A EP10015727 A EP 10015727A EP 2363200 B1 EP2363200 B1 EP 2363200B1
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Definitions
- the mixing tools mounted in the premixing zone are rotationally connected to the dispersing tools mounted in the dispersing zone and that they are driven by a common drive unit.
- This has the advantage that a one-sided storage and thus a particularly simply constructed colloidal mixer is possible, which at the same time allows a secure torque transmission between the premixing device and the dispersing device.
- the storage of the premixing device and the dispersing device on the bottom side of the mixing trough done.
- the invention is based on the observation that the mixers known from the prior art with premixing device coupled to the dispersing device may reach their limits in certain mixtures, in particular in the mixing of solids-rich suspensions of high density from solids having a very low bulk density . Because of the coupling with the dispersing tools, the mixing tools of the premixing zone run at the same speed as the dispersing tools in such a mixer. However, the speed of the dispersing tools must be sufficiently high to allow the colloidal digestion of the solids. This high speed, the state of the art due to the coupling also in the premixing zone However, under certain circumstances, in the premixing zone, undesirable effects may now result, which prevent further solids of low bulk density from being stirred into a suspension of significantly higher density.
- the inventive arrangement makes it possible, for example, to operate the dispersing device at a high speed, which enables the colloidal digestion to simultaneously operate the premixing device at comparatively low speed, so that it is still possible to stir in solids of low bulk density.
- the mixer according to the invention can be used for the colloidal preparation of low to high viscosity suspensions and / or dispersions.
- a further preferred embodiment of the invention consists in that at least one helical mixing tool, preferably two helical mixing tools, are arranged on the mixing rotor. Accordingly, the mixing tool is formed helically.
- the at least one helical mixing tool can be wound, for example in the form of a right-hand screw.
- a helical mixing tool can assist the circulation and redeployment of the suspension in the mixing trough or assist in emptying the mixer.
- a first embodiment of a mixer is shown in side view in FIG Fig. 1 shown.
- the mixer shown has a mixing trough 10, in which a premixing zone 11 and below a dispersing zone 12 are formed.
- a premixing device 20 is provided for mixing solid, and in the dispersing zone 12 a dispersing device 30 for colloidal digestion.
- an active drive of the agitator 60 in which means are provided for actively rotating the agitator 60 around itself.
- These means for actively rotating the agitator 60 around itself may comprise, for example, a stand-alone motor.
- the active drive is formed by a traction mechanism, which is a particularly simple design.
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Description
Die Erfindung betrifft einen Kolloidalmischer, insbesondere zur Aufbereitung von Baustoffen, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ein solcher Kolloidalmischer ist ausgebildet mit einem Mischtrog, in dem eine Vormischeinrichtung und eine Dispergiereinrichtung angeordnet sind, und Antriebsmitteln zum Betätigen der Vormischeinrichtung und der Dispergiereinrichtung. Die Erfindung betrifft weiter ein Verfahren zur kolloidalen Aufbereitung.The invention relates to a colloidal mixer, in particular for the treatment of building materials, according to the preamble of claim 1. Such a colloidal mixer is formed with a mixing trough in which a premixing device and a dispersing device are arranged, and drive means for actuating the premixing device and the dispersing device. The invention further relates to a process for colloidal preparation.
Zur Aufbereitung von niedrig- bis hochviskosen Mischungen aus flüssigen Stoffen einerseits und pulvenförmigen oder feinkörnigen Stoffen andererseits sind vielfältige Rühr- und Mischmaschinen bekannt. Es sind beispielsweise Blatt-, Schaufel- und Schneckenrührer mit und ohne Strombrecher bekannt, bei denen die Rührwerkzeuge radial, exzentrisch, horizontal oder vertikal angeordnet sein können. In der Regel ist jeder dieser bekannten Mischer mehr oder weniger speziell dafür ausgelegt, aus vorbestimmten flüssigen und festen Ausgangsstoffen ein disperses System mit einer bestimmten Viskosität herzustellen.For the preparation of low to high viscosity mixtures of liquid substances on the one hand and pulp-like or fine-grained substances on the other hand, various stirring and mixing machines are known. There are, for example, blade, paddle and worm stirrers with and without baffles known in which the stirring tools can be arranged radially, eccentrically, horizontally or vertically. In general, each of these known mixer is more or less specifically designed to produce a disperse system with a certain viscosity of predetermined liquid and solid starting materials.
Verändern sich allerdings die Ausgangsstoffe und/oder deren physikalische Eigenschaften, oder verändert sich die Zusammensetzung der Mischung und/oder deren Viskosität, kann mit den bekannten Rühr- und Mischmaschinen unter Umständen eine ausreichende Mischungsqualität nicht mehr sichergestellt werden. In der Bau- und Baustoffindustrie kommt es jedoch häufig vor, dass Suspensionen und Dispersionen verschiedenster Zusammensetzung und damit auch verschiedenster rheologischer Eigenschaften hergestellt werden müssen. Nach dem Stand der Technik können dann unter Umständen mehrere verschieden konzipierte Mischer erforderlich werden.If, however, the starting materials and / or their physical properties change, or if the composition of the mixture and / or its viscosity changes, a sufficient quality of mixing may no longer be ensured with the known stirring and mixing machines under certain circumstances. In the construction and building materials industry, however, it often happens that suspensions and dispersions of different composition and thus also a variety of rheological properties must be prepared. According to the prior art may then be required several differently designed mixer.
Vor diesem Hintergrund beschreibt die
Entsprechend der
Weitere Kolloidalmischer sind beschrieben in
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Kolloidalmischer mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 12 gelöst. Bevorzugte Ausführungsbeispiele sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.The object is achieved by a colloidal mixer having the features of claim 1 and by a method having the features of
Der erfindungsgemäße Kolloidalmischer umfasst, dass die Vormischeinrichtung und die Dispergiereinrichtung drehentkoppelt sind, und dass für ein unabhängiges Antreiben von Vormischeinrichtung und Dispergiereinrichtung zwei separate Antriebe angeordnet sind, wobei ein Antrieb für die Vormischeinrichtung und ein zweiter Antrieb für die Dispergiereinrichtung vorgesehen ist.The colloidal mixer according to the invention comprises that the premixing device and the dispersing device are rotationally coupled, and that two separate drives are arranged for independently driving premixing device and dispersing device, one drive being provided for the premixing device and a second drive for the dispersing device.
Ein Grundgedanke der Erfindung kann darin gesehen werden, die aus dem Stand der Technik bekannte Kopplung der Mischwerkzeuge an die Dispergierwerkzeuge aufzuheben und für die Vormischeinrichtung und die Dispergiereinrichtung jeweils einen eigenen Antrieb vorzusehen. Demgemäß weisen erfindungsgemäß die Antriebsmittel zwei separate Antriebe auf. Dies erlaubt es, einen Drehzahlunterschied zwischen der Vormischeinrichtung und der Dispergiereinrichtung vorzusehen.A basic idea of the invention can be seen in the prior art coupling of the mixing tools to the dispersing tools canceled and provided for each of the premixing and the dispersing a separate drive. Accordingly, according to the invention, the drive means on two separate drives. This makes it possible to provide a speed difference between the premixer and the disperser.
Die Erfindung beruht unter anderem auf der Beobachtung, dass die aus dem Stand der Technik bekannten Mischer mit an die Dispergiereinrichtung gekoppelter Vormischeinrichtung bei bestimmten Gemischen unter Umständen an ihrer Grenzen stoßen, und zwar insbesondere bei der Anmischung feststoffreicher Suspensionen hoher Dichte aus Feststoffen mit sehr geringer Schüttdichte. Denn infolge der Kopplung mit den Dispergierwerkzeugen laufen bei einem solchen Mischer die Mischwerkzeuge der Vormischzone mit der gleichen Drehzahl wie die Dispergierwerkzeuge. Die Drehzahl der Dispergierwerkzeuge muss aber genügend hoch gewählt werden, um den kolloidalen Aufschluss der Feststoffe zu ermöglichen. Diese hohe Drehzahl, die nach dem Stand der Technik aufgrund der Kopplung auch in der Vormischzone herrscht, kann nun jedoch in der Vormischzone unter Umständen zu une wünschten Effekten führen, die verhindern, dass weitere Feststoffe von geringer Schüttdichte in eine Suspension mit wesentlich höherer Dichte eingerührt werden.Among other things, the invention is based on the observation that the mixers known from the prior art with premixing device coupled to the dispersing device may reach their limits in certain mixtures, in particular in the mixing of solids-rich suspensions of high density from solids having a very low bulk density , Because of the coupling with the dispersing tools, the mixing tools of the premixing zone run at the same speed as the dispersing tools in such a mixer. However, the speed of the dispersing tools must be sufficiently high to allow the colloidal digestion of the solids. This high speed, the state of the art due to the coupling also in the premixing zone However, under certain circumstances, in the premixing zone, undesirable effects may now result, which prevent further solids of low bulk density from being stirred into a suspension of significantly higher density.
Dieser Problematik kann mit der erfindungsgemäßen Anordnung begegnet werden. Denn die Erfindung erlaubt es beispielsweise, die Dispergiereinrichtung mit einer hoher Drehzahl zu betreiben, wetche den kolloidalen Aufschluss ermöglicht, gleichgleichzeitig aber die Vormischeinrichtung mit vergleichsweise geringer Drehzahl zu betreiben, so dass ein Einrühren von Feststoffen geringer Schüttdichte weiter möglich ist. Somit können nach der Erfindung Stoffgemische effektiv aufbereitet werden, die Mischern aus dem Stand der Technik unter Umständen nicht zugänglich sind. Insbesondere kann der erfindungsgemäße Mischer zur kolloidalen Aufbereitung von niedrig- bis hochviskosen Suspensionen und/oder Dispersionen dienen.This problem can be met with the inventive arrangement. For the invention makes it possible, for example, to operate the dispersing device at a high speed, which enables the colloidal digestion to simultaneously operate the premixing device at comparatively low speed, so that it is still possible to stir in solids of low bulk density. Thus, according to the invention, mixtures of substances can be effectively processed which may not be accessible to prior art mixers. In particular, the mixer according to the invention can be used for the colloidal preparation of low to high viscosity suspensions and / or dispersions.
Nach der Erfindung weist die Vormischeinrichtung zumindest ein Mischwerkzeug und die Dispergiereinrichtung zumindest ein Dispergierwerkzeug auf, wobei das zumindest eine Mischwerkzeug durch den ersten Antrieb drehend betätigt wird, und das zumindest eine Dispergierwerkzeug durch den zweiten Antrieb. Somit können die Mischwerkzeuge in der Vormischzone separat von den Dispergierwerkzeugen in der Dispergierzone arbeiten. Die Drehung des Mischwerkzeugs und des Dispergierwerkzeugs erfolgt dabei um eine gemeinsame Drehachse, die insbesondere zumindest annähernd vertikal und/oder in der Mischermitte angeordnet sein kann. Somit sind die Vormischeinrichtung und die Dispergiereinrichtung für eine koaxiale Rotation von Mischwerkzeugen und Dispergierwerkzeugen ausgebildet. Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung kann die Vormischeinrichtung zwei Mischwerkzeuge aufweisen, was eine besonders gute Durchmischung ermöglicht.According to the invention, the premixing device has at least one mixing tool and the dispersing device has at least one dispersing tool, wherein the at least one mixing tool is rotationally actuated by the first drive, and the at least one dispersing tool is driven by the second drive. Thus, the mixing tools in the pre-mixing zone may operate separately from the dispersing tools in the dispersing zone. The rotation of the mixing tool and the dispersing tool takes place around a common axis of rotation, which may be arranged in particular at least approximately vertically and / or in the mixer center. Thus, the premixer and the disperser are designed for coaxial rotation of mixing tools and dispersing tools. According to a preferred development, the premixing device can have two mixing tools, which allows a particularly thorough mixing.
Insbesondere kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass in der Vormischzone die Feststoffe grob in die flüssige Phase eingerührt werden, und dass in der anschließenden Dispergierzone ein kolloidaler Aufschluss der Feststoffe und die Feinstverteilung der Feststoffe in der Flüssigkeit erfolgt.In particular, it can be provided according to the invention that the solids are coarsely stirred into the liquid phase in the premixing zone, and that in the subsequent dispersing zone a colloidal digestion of the solids and the ultrafine distribution of the solids in the liquid takes place.
Die Antriebe können beispielsweise elektrische oder hydraulische Motoren aufweisen. Die Kraftübertragung von den Motoren zu den Werkzeugen erfolgt zweckmäßigerweise über geeignete Antriebswellen, wobei zwischen den Motoren und den Werkzeugen auch geeignete Getriebe vorgesehen sein können. Der Antrieb der Vormischeinrichtung und/oder der Dispergiereinrichtung ist also wahlweise mit fester oder variabler Drehzahl und sowohl hydraulisch als auch elektromotorisch möglich. Die Drehmomentübertragung kann entweder über eine Welle/Nabeverbindung direkt von der jeweiligen Motorwelle zur Vormischeinrichtung beziehungsweise zur Dispergiereinrichtung und insbesondere zu den jeweiligen Rotoren erfolgen. Alternativ kann vorgesehen sein, dass die Vormischeinrichtung und/oder die Dispergiereinrichtung jeweils mit einer eigenen Welle mit Lagerung und Dichtung ausgeführt wird, und das Drehmoment mittels Kupplung oder Riemen- beziehungsweise Kettentrieb vom jeweiligen Antriebsmotor auf die jeweilige Welle übertragen wird.The drives can have, for example, electric or hydraulic motors. The power transmission from the motors to the tools is expediently carried out via suitable drive shafts, it also being possible to provide suitable transmissions between the motors and the tools. The drive of the premixing and / or the dispersing device is thus possible either with fixed or variable speed and both hydraulically and by electric motor. The torque transmission can take place either directly via a shaft / hub connection from the respective motor shaft to the premixing device or to the dispersing device and in particular to the respective rotors. Alternatively, it can be provided that the premixing device and / or the dispersing device is in each case designed with its own shaft with bearing and seal, and the torque is transmitted by means of a clutch or belt or chain drive from the respective drive motor to the respective shaft.
Die Vormischeinrichtung ist oberhalb der Dispergiereinrichtung angeordnet. In diesem Falle kann die Schwerkraft den Transport des Mediums von der Vormischeinrichtung in die Dispergiereinrichtung unterstützen.The premixing device is arranged above the dispersing device. In this case, gravity may assist the transport of the medium from the premixer into the disperser.
Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass der Antrieb der Vormischeinrichtung von oben her erfolgt, und der Antrieb der Dispergiereinrichtung von unten her. Demgemäß kann es vorteilhaft sein, dass der Antrieb für die Dispergiereinrichtung zumindest teilweise unterhalb der Dispergiereinrichtung angeordnet ist, und/oder dass der Antrieb für die Vormischeinrichtung zumindest teilweise oberhalb der Vormischeinrichtung angeordnet ist. Hierdurch wird eine konstruktiv besonders einfache Bauform erhalten. Insbesondere kann der Antrieb für die Vormischeinrichtung auf einem Deckel des Mischers platziert werden. Der Antrieb für die Dispergiereinrichtung kann sich auch zumindest teilweise neben dem Mischtrog befinden, wodurch eine besonders kompakte Anordnung erhalten wird.For example, it can be provided that the drive of the premixing device takes place from above, and the drive of the dispersing device from below. Accordingly, it can be advantageous that the drive for the dispersing device is arranged at least partially below the dispersing device, and / or that the drive for the premixing device is arranged at least partially above the premixing device. As a result, a structurally particularly simple design receive. In particular, the drive for the premix device can be placed on a lid of the mixer. The drive for the dispersing device can also be located at least partially next to the mixing trough, as a result of which a particularly compact arrangement is obtained.
Auch kann vorgesehen sein, sowohl das Mischwerkzeug der Vormischeinrichtung als auch das Dispergierwerkzeug der Dispergiereinrichtung von unten anzutreiben. Der Antrieb für die Vormischeinrichtung weist eine Hohlwelle auf, durch die eine Antriebswelle des Antriebs für die Dispergiereinrichtung durchgeführt ist. Demgemäß ist die Antriebswelle für das Mischwerkzeug als Hohlwelle ausgeführt, durch deren Mitte die Welle für den Antrieb des Dispergierwerkzeugs geführt ist. Hierdurch ist eine besonders kompakte Bauform gegeben.It can also be provided to drive both the mixing tool of the premixing device and the dispersing tool of the dispersing device from below. The drive for the premixing device has a hollow shaft, through which a drive shaft of the drive for the dispersing device is performed. Accordingly, the drive shaft for the mixing tool is designed as a hollow shaft, through the center of which the shaft is guided for driving the dispersing tool. As a result, a particularly compact design is given.
Besonders bevorzugt ist es, dass der Antrieb für die Vormischeinrichtung für einen kontinuierlichen Betrieb oder für einen intermittierenden Betrieb der Vormischeinrichtung, vorzugsweise in beide Drehrichtungen, eingerichtet ist. Demgemäß kann der Rotor und/oder das zumindest eine Mischwerkzeug der Vormischeinrichtung kontinuierlich oder intermittierend und insbesondere in beide Drehrichtungen betrieben werden. Dies erlaubt eine besonders gute Durchmischung eines breiten Materialspektrums.It is particularly preferred that the drive for the premixing device is set up for continuous operation or for intermittent operation of the premixing device, preferably in both directions of rotation. Accordingly, the rotor and / or the at least one mixing tool of the premixing device can be operated continuously or intermittently and in particular in both directions of rotation. This allows a particularly good mixing of a wide range of materials.
Zweckmäßigerweise weist die Vormischeinrichtung einen Mischrotor auf. Dieser Mischrotor wird erfindungsgemäß durch den Antrieb für die Vormischeinrichtung drehend betrieben, insbesondere um eine in der Mischermitte und/oder zumindest annähernd vertikal verlaufende Drehachse. Geeigneterweise ist das zumindest eine Mischwerkzeug am Mischrotor angeordnet.Expediently, the premixing device has a mixing rotor. According to the invention, this mixing rotor is operated in rotation by the drive for the premixing device, in particular by a rotation axis extending in the mixer center and / or at least approximately vertically. Suitably, the at least one mixing tool is arranged on the mixing rotor.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, dass am Mischrotor zumindest ein wendelförmiges Mischwerkzeug, vorzugsweise zwei wendelförmige Mischwerkzeuge, angeordnet sind. Demgemäß ist das Mischwerkzeug wendelförmig ausgebildet. Das zumindest eine wendelförmige Mischwerkzeug kann beispielsweise in Form einer Rechtsschraube gewickelt sein. Ein wendelförmiges Mischwerkzeug kann je nach Drehrichtung die Umwälzung und Umschichtung der Suspension im Mischtrog unterstützen oder eine Entleerung des Mischers unterstützen.A further preferred embodiment of the invention consists in that at least one helical mixing tool, preferably two helical mixing tools, are arranged on the mixing rotor. Accordingly, the mixing tool is formed helically. The at least one helical mixing tool can be wound, for example in the form of a right-hand screw. Depending on the direction of rotation, a helical mixing tool can assist the circulation and redeployment of the suspension in the mixing trough or assist in emptying the mixer.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass das zumindest eine wendelförmige Mischwerkzeug einen Umlaufwinkel zwischen 90° und 180° überstreicht. Demgemäß deckt die Wendel in der Draufsicht in Richtung der Wendelachse, die zweckmäßigerweise mit der Drehachse des Mischrotors zusammenfällt, einen Winkel zwischen 90° und 180° ab.In particular, it may be provided that the at least one helical mixing tool sweeps over a circulation angle between 90 ° and 180 °. Accordingly, the helix covers in the plan view in the direction of the helix axis, which coincides expediently with the axis of rotation of the mixing rotor, an angle between 90 ° and 180 °.
Erfindungsgemäß ist es vorteilhaft, wenn das wendelförmige Mischwerkzeug der Innenkontur des Mischtrogs in geringem Abstand folgt. Hieraus kann eine Reinigungswirkung resultieren, bei der Anhaftungen von Feststoffen an der Troginnenwand abgestreift und dem Mischprozess verfügbar gemacht werden. Unter einem geringen Abstand kann insbesondere verstanden werden, dass der Radialabstand des Mischwerkzeugs von der Innenkontur des Mischtrogs bezogen auf die Drehachse des Mischwerkzeugs kleiner ist als 10 mm, insbesondere kleiner als 5 mm ist. Erfindungsgemäß kann also das Mischwerkzeug der Innenkontur bogenförmig in geringem Abstand folgen. Die Innenkontur des Mischtrogs kann zweckmäßigerweise zumindest bereichsweise zylindrisch ausgebildet sein, insbesondere in der Vormischzone, also im Bereich der Vormischeinrichtung. Hierdurch wird ein konstruktiv besonders einfacher Mischer erhalten wird.According to the invention it is advantageous if the helical mixing tool follows the inner contour of the mixing trough at a small distance. This can result in a cleaning effect, are stripped in the attachment of solids on the trough inner wall and made available to the mixing process. In particular, a small distance can be understood as meaning that the radial distance of the mixing tool from the inner contour of the mixing trough, relative to the axis of rotation of the mixing tool, is less than 10 mm, in particular less than 5 mm. According to the invention, therefore, the mixing tool can follow the inner contour arcuately at a small distance. The inner contour of the mixing trough may expediently be cylindrical at least in some areas, in particular in the premixing zone, that is to say in the region of the premixing device. As a result, a structurally particularly simple mixer is obtained.
Insbesondere um den Einmischprozess in der Vormischeinrichtung zu unterstützen kann es vorteilhaft sein, dass die Vormischeinrichtung einen in einem Rührwerksarm drehbar gelagerten Rührer aufweist. Dabei kann der Rührer bevorzugt exzentrisch zur Mischermitte und/oder zur Rotordrehachse gelagert sein. Aufgrund seiner dreh- ' baren Lagerung im Rührwerksarm kann der Rührer eine Eigendrehung um sich selbst durchführen, was den Mischvorgang besonders gut unterstützt.In particular, in order to assist the mixing process in the premixing device, it may be advantageous for the premixing device to have a stirrer mounted rotatably in a stirrer arm. In this case, the stirrer may preferably be mounted eccentrically to the mixer center and / or to the rotor axis of rotation. Due to its rotatable storage in the agitator arm, the stirrer can make its own turn around itself, which particularly supports the mixing process.
Soweit ein Rührer vorgesehen ist, ist es besonders vorteilhaft, dass der Rührwerksarm drehfest mit dem Mischrotor der Vormischeinrichtung verbunden ist. In diesem Fall kann der Rührer nicht nur eine Eigendrehung um sich selbst durchführen, sondern er wird auch zusammen mit dem Mischrotor um die in der Regel in der Mischermitte liegende Drehachse des Mischrotors gedreht, was die Wirkung des Rotors noch unterstützt.As far as a stirrer is provided, it is particularly advantageous that the Rührwerksarm is rotatably connected to the mixing rotor of the premixing device. In this case, the stirrer can not only perform its own rotation about itself, but it is also rotated together with the mixing rotor to the axis of rotation of the mixing rotor usually located in the mixer center, which still supports the effect of the rotor.
Weiterhin ist es vorteilhaft, dass Mittel zum aktiven Drehen des Rührers um sich selbst vorgesehen sind. Diese Mittel zum aktiven Drehen des Rührers können beispielsweise einen weiteren Motor aufweisen, zum Beispiel einen elektrischen oder hydraulischen Motor.Furthermore, it is advantageous that means for actively rotating the stirrer are provided around itself. These means for actively rotating the stirrer may be, for example a further motor, for example an electric or hydraulic motor.
Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass die Mittel zum aktiven Drehen des Rührers einen Zugmitteltrieb aufweisen, wobei das Zugmittel einerseits den Rührer und andererseits ein drehfest am Mischtrog angeordnetes Umlenkrad umschlingt. Ein solcher Zugmitteltrieb bewirkt, dass die Drehung des Rührwerksarms zusammen mit dem Rotor um die Rotordrehachse auch eine Eigendrehung des Rührers um sich selbst verursacht. Das drehfest am Mischtrog angeordnete Umlenkrad kann beispielsweise am Mischerdeckel angebracht sein. Insbesondere kann der Zugmitteltrieb als Kettentrieb ausgebildet sein, wobei das Zugmittel dann als Kette ausgebildet ist.Preferably, it can be provided that the means for actively rotating the stirrer have a traction mechanism drive, wherein the traction means, on the one hand, wraps around the stirrer and, on the other hand, a deflecting wheel arranged non-rotatably on the mixing trough. Such a traction mechanism drive causes the rotation of the Rührwerksarms together with the rotor around the rotor axis of rotation also causes an internal rotation of the stirrer around itself. The deflector wheel non-rotatably mounted on the mixing trough can be mounted, for example, on the mixer lid. In particular, the traction mechanism can be designed as a chain drive, wherein the traction means is then formed as a chain.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass der Rührer zumindest ein auswechselbares Rührwerkzeug aufweist. Demgemäß ist der Rührer mit einer Wechseleinrichtung für unterschiedliche, an den jeweiligen Einsatzfall angepasste Rührwerkzeuge ausgebildet.A further advantageous embodiment of the invention consists in that the stirrer has at least one replaceable stirring tool. Accordingly, the stirrer is formed with a changing device for different, adapted to the particular application stirring.
Zweckmäßigerweise weist der Rotor der Vormischeinrichtung eine Rotorwelle auf, an der radial auskragende Arme angeordnet sind. An diesen Armen können zum einen die Mischwerkzeuge und zum anderen die Lagerung des Rührers angebracht sein.Expediently, the rotor of the premixing device has a rotor shaft on which radially projecting arms are arranged. On these arms, on the one hand, the mixing tools and on the other the bearing of the stirrer can be attached.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur kolloidalen Aufbereitung einer Mischung, bei dem die Mischung in einen erfindungsgemäßen Kolloidalmischer eingebracht wird und zu einer Dispersion verarbeitet wird.The invention also relates to a process for the colloidal preparation of a mixture, in which the mixture is introduced into a colloidal mixer according to the invention and is processed to a dispersion.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele, die nicht Teil der Erfindung sind, näher erläutert, welche schematisch in den beiliegenden Figuren dargestellt sind. In den Figuren zeigen:
- Fig. 1
- ein erstes Ausführungsbeispiel eines Mischers mit separaten Antrieben für Vormischeinrichtung und Dispergiereinrichtung; und
- Fig. 2
- ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Mischers, bei dem ein zusätzlicher Rührer vorgesehen ist.
- Fig. 1
- a first embodiment of a mixer with separate drives for premixing and dispersing; and
- Fig. 2
- a further embodiment of a mixer, in which an additional stirrer is provided.
Ein erstes Ausführungsbeispiel eines Mischers ist in Seitenansicht in
Sowohl in der Vormischzone 11 als auch in der Dispergierzone 12 ist der Mischtrog 10 sowohl innen- also auch außenseitig jeweils annähernd zylindrisch ausgebildet, wobei in der oben liegenden Vormischzone 11 ein größerer Durchmesser des Mischtrogs 10 gegeben ist als in der unten liegenden Dispergierzone 12. An seiner Oberseite weist der Mischtrog 10 einen Mischerdeckel 18 auf, in dem Zuführöffnungen 19 zum Zuführen der zu vermischenden Ausgangsstoffe ausgebildet sind. In der Dispergierzone 12 weist der Mischtrog 10 mantelseitig eine Auslassöffnung 16 zum Abführen des durchmischten Produkts auf, an der im dargestellten Ausführungsbeispiel ein Abführschlauch angeordnet ist.Both in the premixing zone 11 and in the dispersing
Die Vormischeinrichtung 20 weist einen Mischrotor 21 mit zwei Mischwerkzeugen 23, 23' auf, der um eine Drehachse 80 drehbar am Mischtrog 10 gelagert ist. Insbesondere ist die Lagerung an der Oberseite des Mischtrogs 10 und/oder am Mischerdeckel 18 gegeben. Der Mischrotor 21 weist eine vertikal und koaxial zur Drehachse 80 verlaufende Rotorwelle 24 auf. Von dieser Rotorwelle 24 stehen in radialer Richtung Arme 25 hervor, an denen wiederum die Mischwerkzeuge 23, 23' angeordnet sind. Die beiden Mischwerkzeuge 23 und 23' sind wendelförmig ausgebildet und folgen in geringem Abstand der Innenkontur der Vormischzone 11 des Mischtrogs 10. Sie sind bogenförmig angeordnet und überstreichen im dargestellten Ausführungsbeispiel jeweils, von oben gesehen, einen Winkel von etwa 180°.The
Die Mischwerkzeuge 23, 23' können beispielsweise in Form einer Rechtsschraube gewickelt sein. Läuft dann der Mischrotor 21 von oben gesehen im Uhrzeigersinn, so unterstützen Form und Drehung der Mischwerkzeuge 23, 23' die Umwälzung und Umschichtung der Suspension im Mischtrog 10. Eine Drehrichtungsumkehr am Rotor bewirkt in diesem Falle eine Unterstützung der Entleerung des Mischers, da dann durch die wendelförmigen Mischwerkzeuge 23, 23' eine Förderwirkung in Richtung Dispergierzone 12 und der hier angebrachten Auslassöffnung 16 gegeben ist. Beim in
Die Dispergiereinrichtung 30 weist einen Dispergierrotor 31 mit Dispergierwerkzeugen 33 auf. Die Dispergierwerkzeuge 33 sind dabei in Form von Platten ausgebildet, die sich senkrecht und radial zur Drehachse 80 erstrecken. Der Dispergierrotor 31 ist ebenfalls um die Drehachse 80 drehbar gelagert, wobei die Lagerung des Dispergierrotors 31 an der Unterseite des Mischtrogs 10 vorgesehen ist.The dispersing
Zum drehenden Betätigen des Mischrotors 21 der Vormischeinrichtung 20 ist ein erster Antrieb 40 vorgesehen, der oberhalb des Mischtrogs 10 angeordnet ist. Zum drehenden Antreiben des Dispergierrotors 31 der Dispergiereinrichtung 30 ist ein zweiter Antrieb 50 vorgesehen, der teilweise unterhalb des Mischtrogs 10, und teilweise seitlich neben dem Mischtrog 10 verläuft. Da somit die Vormischeinrichtung 20 und die Dispergiereinrichtung 30 separate Antriebe 40 beziehungsweise 50 aufweisen, können der Mischrotor 21 und der Dispergierrotor 31 mit unterschiedlicher Drehzahl betrieben werden können.For the rotary actuation of the mixing rotor 21 of the
Der erste Antrieb 40 weist einen ersten Motor 41 auf, der oberhalb des Mischtrogs 10 in der Verlängerung der Drehachse 80 angeordnet ist. Die in
Der zweite Antrieb 50 für die Dispergiereinrichtung 30 weist einen zweiten Motor 51 auf. Die Antriebswelle 52 des Motors 51 ist zur Drehachse 80 des Dispergierrotors 31 versetzt. Dieser Versatz wird durch einen Zugmitteltrieb 54 ermöglicht, der das Drehmoment vom Motor 51 zum versetzten Dispergierrotor 31 überträgt. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Zugmitteltrieb 54 als Riementrieb ausgebildet. Der Zugmitteltrieb 54 ermöglicht es, den zweiten Motor 51 seitlich versetzt neben dem Mischtrog 10 vorzusehen, was eine besonders platzsparende Bauform ermöglicht.The
Der erste Antrieb 40 und/oder der zweite Antrieb 50, insbesondere ihre Motoren 41 beziehungsweise 51, sind vorzugsweise so ausgebildet, dass die Vormischeinrichtung 20 beziehungsweise die Dispergiereinrichtung 30 in beide Drehrichtungen betrieben werden können.The
Ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Mischers ist in
Im Ausführungsbeispiel der
Der Rührer 60 ist exzentrisch zum Mischerzentrum und zur Drehachse 80 angeordnet. Er ist an einem Rührwerksarm 26 gelagert, der drehfest mit der Rotorwelle 24 des Mischrotors 21 verbunden ist und sich von der Rotorwelle 24 radial nach außen erstreckt. Da der Rührwerksarm 26 und folglich auch der Rührer 60 somit drehfest mit dem Mischrotor 21 verbunden sind, werden vom ersten Antrieb 40 auch der Rührwerksarm 26 und der Rührer 60 in eine Drehung versetzt. Bei dieser Drehung umläuft der Rührer 60 die Drehachse 80. Der Rührer 60 kann mit unterschiedlichen, an den jeweiligen Einsatzfall angepassten Rührwerkzeugen 61 bestückt werden, wobei im dargestellten Ausführungsbeispiel ein U-förmiges Rührwerkzeug 61 vorgesehen ist.The
Grundsätzlich kann es ausreichend sein, den Rührer 60 ohne aktiven Antrieb vorzusehen, das heißt das Rührwerkzeug 61 frei um sich selbst drehbar zu lagern. Denn die Drehung des Rührwerksarms 26 mit dem Rührer 60 um die Drehachse 80 kann bei einem entsprechend ausgebildeten Rührer 60 bereits ausreichend sein, um eine Drehung des Rührwerkzeugs 61 um sich selbst induzieren. Diese Drehung um sich selbst kann das Einmischen von weiteren Feststoffen in hochviskose Suspensionen wirkungsvoll unterstützen.In principle, it may be sufficient to provide the
Gesteigert werden kann dieser Effekt durch einen aktiven Antrieb des Rührers 60, bei dem Mittel zum aktiven Drehen des Rührers 60 um sich selbst vorgesehen sind. Diese Mittel zum aktiven Drehen des Rührers 60 um sich selbst können beispielsweise einen eigenständigen Motor aufweisen. Im dargestellten Ausführungsbeispiel wird der aktive Antrieb allerdings durch einen Zugmitteltrieb gebildet, was eine besonders einfache Bauform darstellt.This effect can be enhanced by an active drive of the
Der Zugmitteltrieb weist ein erstes Umlenkrad 68 auf, das drehfest am Mischtrog 10, nämlich seinem Mischerdeckel 18 angeordnet ist, und ein zweites Umlenkrad 69, das mit dem Rührer 60, insbesondere mit dem Rührwerkzeug 61, drehfest verbunden ist. Die beiden Umlenkräder 68, 69 werden beide von einem Zugmittel 67 umschlungen, so dass eine Drehung des Mischrotors 21 und somit des Rührwerksarms 26 um die Drehachse 80 eine Drehung des Rührwerkzeugs 61 um sich selbst bewirkt.The traction mechanism drive has a
Der besagte Zugmitteltrieb ist im dargestellten Ausführungsbeispiel als Kettentrieb ausgebildet, das heißt bei den beiden Umlenkrädern 68, 69 handelt es sich um Kettenräder und bei dem Zugmittel 67 um eine Kette. Beispielsweise kann das erste Umlenkrad 68, das am Mischtrog 10 angeordnet ist, als großes Rad, und das zweite Umlenkrad 68 als kleines Rad ausgebildet sein, so dass eine Drehzahlübersetzung zum Rührer 60 hin gegeben ist. Die Drehzahl des Rührers 60 im Verhältnis zur Drehzahl des Mischrotors 21 kann durch die Wahl der Übersetzung des Zugmitteltriebs beeinflusst werden.The said traction mechanism drive is formed in the illustrated embodiment as a chain drive, that is, in the two deflecting
Claims (12)
- Colloidal mixer, in particular for preparing building materials, with- a mixing trough (10), in which a premixing means (20) and a dispersion means (30) are arranged, and- drive means (40, 50) for actuating the premixing means (20) and the dispersion means (30),- wherein the premixing means (20) has a mixing tool (23) and the dispersion means (30) has a dispersion tool (33),- wherein the mixing tool (23) and the dispersion tool (33) are driven about a common axis of rotation (80),- wherein in the mixing trough (10) the premixing means (20) is arranged in a premixing zone (11) and the dispersion means (30) in a dispersion zone (12) formed below the premixing zone (11),- wherein the premixing zone (11) and the dispersion zone (12) of the mixing trough (10) are of approximately cylindrical design both on the internal and external side, wherein the premixing zone (11) has a greater diameter than the dispersion zone (12) lying underneath, and- wherein in the dispersion zone (12) the mixing trough (10) has on the casing side an outlet opening (16) for discharging the mixed product,- wherein the premixing means (20) and the dispersion means (30) are rotationally decoupled,- wherein for an independent driving of premixing means (20) and dispersion means (30) two separate drives (40, 50) are arranged, wherein one drive (40) is provided for the premixing means (20) for driving the mixing tool (23) in a rotating manner and a second drive (50) is provided for the dispersion means (30) for driving the dispersion tool (33) in a rotating manner,characterized in that- the drive (40) for the premixing means (20) has a hollow shaft, through which a drive shaft of the drive (50) for the dispersion means (30) is guided.
- Colloidal mixer according to claim 1,
characterized in that
the drive (50) for the dispersion means (30) is arranged at least partially below the dispersion means (30) and
in that the drive (40) for the premixing means (20) is arranged at least partially above the premixing means (20). - Colloidal mixer according to any one of the preceding claims,
characterized in that
the drive (40) for the premixing means (20) is adapted for a continuous operation or for an intermittent operation of the premixing means (20), preferably in both directions of rotation. - Colloidal mixer according to any one of the preceding claims,
characterized in that
the premixing means (20) has a mixing rotor (21), on which at least one helical mixing tool (23), preferably two helical mixing tools are arranged. - Colloidal mixer according to claim 4,
characterized in that
the at least one helical mixing tool (23) moves through an angle of rotation between 90° and 180°. - Colloidal mixer according to claim 4 or 5,
characterized in that
the helical mixing tool (23) follows the inner contour of the mixing trough (10) at a short distance. - Colloidal mixer according to any one of the preceding claims,
characterized in that
the premixing means (20) has an agitator (60) supported in a rotatable manner in an agitator arm (26). - Colloidal mixer according to claim 7,
characterized in that
the agitator arm (26) is connected in a torque-proof manner to the mixing rotor (21) of the premixing means (20). - Colloidal mixer according to claim 7 or 8,
characterized in that
means for actively rotating the agitator (60) about itself are provided. - Colloidal mixer according to claim 9,
characterized in that
the means for actively rotating the agitator (60) have a traction-means drive, in particular a chain drive, wherein the traction means (67) wraps on the one hand around the agitator (60) and on the other hand around a deflection wheel (68) arranged in a torque-proof manner on the mixing trough (10). - Colloidal mixer according to any one of claims 7 to 10,
characterized in that
the agitator (60) has at least one exchangeable agitating tool (61). - Method for the colloidal preparation of a mixture, in particular for preparing building materials, with a colloidal mixer according to any one of claims 1 to 11,
wherein the mixing tool (23) is driven independently of the dispersion tool (33) about the common axis of rotation (80) and
the mixed product is discharged through the outlet opening (16) located on the casing side in the mixing trough (10) in the dispersion zone (12).
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