EP2986365A1 - Paddel, paddelschiene, mischerwelle eines mischers, mischer und ein verfahren zum mischen - Google Patents

Paddel, paddelschiene, mischerwelle eines mischers, mischer und ein verfahren zum mischen

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EP2986365A1
EP2986365A1 EP14718585.4A EP14718585A EP2986365A1 EP 2986365 A1 EP2986365 A1 EP 2986365A1 EP 14718585 A EP14718585 A EP 14718585A EP 2986365 A1 EP2986365 A1 EP 2986365A1
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EP
European Patent Office
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paddle
mixer
mixer shaft
rotation
shaft
Prior art date
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Application number
EP14718585.4A
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EP2986365B1 (de
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Roger RÄSS
Andrea Hermsmeyer
Sebastian WELS
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Buehler AG
Original Assignee
Buehler AG
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Publication date
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    • B01F27/70—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders with stirrers rotating about a horizontal or inclined axis with paddles, blades or arms
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    • B01F35/00—Accessories for mixers; Auxiliary operations or auxiliary devices; Parts or details of general application
    • B01F35/30—Driving arrangements; Transmissions; Couplings; Brakes
    • B01F35/33—Transmissions; Means for modifying the speed or direction of rotation
    • B01F35/333—Transmissions; Means for modifying the speed or direction of rotation the rotation sense being changeable, e.g. to mix or aerate, to move a fluid forward or backward or to suck or blow
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    • B01F35/00—Accessories for mixers; Auxiliary operations or auxiliary devices; Parts or details of general application
    • B01F35/75—Discharge mechanisms
    • B01F35/752—Discharge mechanisms with arrangements for converting the mechanism from mixing to discharging, e.g. by either guiding a mixture back into a receptacle or discharging it

Definitions

  • the present invention relates to a paddle, a
  • EP 1 990 085 B1 discloses a mixer which essentially consists of a cylindrical housing and has an inlet at one end and an outlet at the other end.
  • a mixer shaft In the cylindrical housing is a mixer shaft
  • the mixer shaft becomes involved in an initial phase of operation
  • the mixer shaft is in opposite
  • Paddle rail a mixer shaft and a mixer and a
  • Methods are provided for mixing, which enable a lossless starting, that is, the disposal or recycling of the product at startup of the mixer is unnecessary.
  • mixer is understood as meaning both a mixer for mixing different materials and a conditioner.
  • a paddle according to the invention for a mixer comprises a planar element with a working surface and a rear surface. In normal use, the paddle is substantially on a plane perpendicular to an axis of rotation of a
  • the paddle has a fastener for attaching the paddle to the mixer shaft.
  • the working surface is inclined by one working angle on one side and the rear surface by a rear angle on the other side of the plane perpendicular to the axis of rotation of the mixer shaft.
  • the rear angle is smaller than the working angle. The fact that the rear angle of the rear surface is smaller than that
  • Working angle of the work surface it is ensured that upon rotation of the paddle or the mixer shaft in the direction of the incoming working and rear surface of a material to be mixed is not only mixed by the paddle but also conveyed away from the working surface to an outlet.
  • the inclination of the working surface to the rear surface allows the paddle to rotate in the direction of rotation at its leading edge, a cutting edge
  • Working angle of the work surface be. This is particularly advantageous if an orientation of the paddle is adjustable, so that the rear angle or working angle can be changed.
  • the working surface and / or the rear surface can also be formed as a curved surface.
  • the corresponding working angle and return angle is then understood as an angle between the vertical plane and an imaginary line through the end points of the corresponding surface in a cross section of the paddle. The same applies to a paddle, which is formed from a folded sheet metal.
  • the rear angle can be greater than or equal to 0 °, preferably exactly 0 °.
  • the fact that the return angle is greater than or equal to 0 °, the product to be mixed is not conveyed backwards in a reverse rotation of the mixer shaft but only mixed. Under a reverse rotation is here and below understood a rotation in which the paddle is not in the direction of the cutting edge but in the
  • the mixer shaft are first rotated backwards, so that the material filled in the mixer only mixed and possibly conditioned, but not in a direction parallel to
  • Mixer shaft is promoted. In such a reverse rotation of the mixer shaft no back pressure is generated in the input region of the mixer and the material to be mixed is
  • the sum of working angle and rear angle can be between 4 ° and 50 °, preferably between 6 ° and 30 °, particularly preferably between 7 ° and 15 °. It has been shown that such a
  • Angle between the working surface and the rear surface is an optimum both for conveying the product to be mixed and for mixing, especially in reverse rotation of the mixer shaft represents.
  • the paddle may have a cutting edge or a cutting surface which, when used as intended, extends from an area adjacent to the mixer shaft to an essentially outermost dimension of the paddle.
  • a cutting edge is understood to mean that edge on which the working surface and the rear surface intersect.
  • Such a cutting edge does not necessarily have to be of sharp-edged design but can also have a certain radius or be blunted, so that a
  • Cutting surface forms. It is also conceivable that the Cutting edge, or possibly the cutting surface, in
  • Cutting edge or cutting surface extends to the outermost dimension of the paddle, it is ensured that the paddle as possible with little effort through the material to be mixed can be performed.
  • the cutting edge may lie opposite a mixing surface, which, when used as intended, starting from one of
  • Mixing surface causes optimal mixing of the mixer to be mixed in particular in a reverse rotation of the mixer shaft
  • the cutting edge and / or the mixing surface can at
  • Mixer shaft to be arranged substantially radially. Such a radial alignment of the cutting edge and / or the mixing surface ensures that the working surface in the outermost end of the paddle is made wider and correspondingly unfolds a larger conveying effect and / or mixing effect.
  • the mixing surface may include with the rear surface a mixing angle between 40 ° and 86 °, preferably between 60 ° and 84 °, more preferably between 75 ° and 83 °.
  • Having a rotation axis of a mixing shaft reduces the Resistance when the paddle is guided through the product to be mixed in reverse rotation of the mixer shaft.
  • the paddle can be made from a square profile with a
  • v-shaped angled sheet are formed.
  • the tip of the V-shaped sheet forms the cutting edge while the mixing surface is formed by a surface of the square profile opposite the cutting edge.
  • the angled sheet can alternatively two
  • Sheet metal plates are connected to each other at an angle to each other. It is advantageous that on standard components
  • the paddle may be formed as a simple baffle, which, however, is rotatably mounted, so that working angle and rear angle are adjustable.
  • the paddle depending on the direction of rotation, be aligned so that a
  • the paddle of a flexible material and to arrange such that the paddle is substantially rigid when moving in the direction of rotation and causes a promotion, while in a reverse rotation, the paddle is yielding and deformed by the product to be mixed and therefore no promotion but only a mixture causes.
  • the linkage can be radial, tangential or in any
  • stop elements are present, which limit the pivoting movement of the paddle, wherein the boundary is more preferably adjustable.
  • Material find application, which work in the manner of a dough scraper.
  • the paddle may also at least partially consist of articulated or rotatably mounted elements in the manner of a blind, which are adjusted depending on the direction of rotation in position to effect a promotion or mixture.
  • the paddle can also have at least partially pneumatically or hydraulically operable areas for setting the desired effect in the direction of rotation, which allow a change in the working angle and / or the gearwinkeis.
  • the paddle can also be formed overall from an inflatable element.
  • the paddle may have an opening extending from the working surface to the rear surface. Such an opening through the working or rear surface allows a flow through the
  • the paddle can alternatively consist of two elongated elements
  • the connecting element can simultaneously serve as a strainer.
  • the opening can also be provided with rotatable and / or hinged elements
  • the paddle may also be used as a brush, i. are formed from a plurality of preferably radially with respect to the mixer shaft arranged bristles or bristle-like elements.
  • An inventive paddle bar for a mixer comprises a paddle holder and one or more paddles as described above.
  • Such paddle rail allows easy mounting of multiple paddles simultaneously on a mixer shaft of a mixer.
  • the paddle holder may have receiving positions for receiving the attachment means of the paddles.
  • Recording positions are, for example, simple holes into which a suitably designed fastening means of the paddle can be inserted.
  • the paddle can be inserted into which a suitably designed fastening means of the paddle can be inserted.
  • the paddle bar may have a plurality of attachment means for attaching the paddle bar to a mixer shaft.
  • the paddle rail can be screwed onto the mixer shaft.
  • the attachment means would preferably be through holes in such a manner of attachment which the paddle rail can be fixed by means of a corresponding screw on the mixer shaft.
  • the Paddelschiene engages in corresponding latching hooks of the mixer shaft and is secured only with a securing means, for example in the form of a pin or a screw.
  • a simple releasable attachment allows in particular a quick replacement of worn
  • the paddle holder is preferably designed as a cross-sectionally U-shaped profile and dimensioned such that in each case two paddle holders can engage around the mixer shaft.
  • the mixer shaft may be formed substantially square in cross-section. Both paddle holders, when connected together, also form an im
  • the mixer shaft may be e.g. be designed as a splined or toothed shaft.
  • a frictional connection with the mixer shaft is also conceivable.
  • a stripper for stripping a material to be mixed in intended use of a housing wall of a mixer.
  • different Einreiokfer can be used, so that a distance between the strainer and the housing wall of the mixer can be adjusted individually.
  • the Einreifer may have the shape of a ring segment.
  • the strainer can be used on its intended use in Direction of rotation arranged ends each have a connecting means with which the Einreifer a paddle with the Einreifer a subsequent rotation direction and / or previous paddle is connectable. Because of that
  • the strapping elements can be designed correspondingly filigree, but without losing the required stability.
  • the Einreifer may be formed as a separate component for retrofitting and in particular have connecting means, which at the same time both for connecting the
  • a mixer shaft according to the invention of a mixer has several at least in an initial region of the mixer shaft
  • Such a mixer shaft is suitable for simultaneously conveying and mixing the product to be mixed in one direction of rotation, while the mixer shaft merely mixes the product to be mixed in the other direction of rotation.
  • the Einreifer can alternatively be formed as a wire rope, which along the mixer shaft in corresponding Receiving sections of the paddle is attached or guided. Also, this is a simpler and cheaper option for
  • the pitch of the helical structure formed by the interconnected straps may be selected as required.
  • the strainer can so
  • the helical structure has a direction of rotation opposite to the direction of rotation of the paddles. This means that paddles arranged in the direction of rotation, e.g. along an imaginary right turn
  • Helix are arranged during the
  • helical structure is left-handed.
  • the paddles or the paddle rails can be arranged exclusively in the initial region of the mixer shaft.
  • Such a mixer shaft is correspondingly equipped with different conveying and mixing means. Because the correspondingly shaped paddles are arranged only in the initial region, various mixing and conveying operations can be implemented with one and the same mixer shaft. In particular, it is still possible when starting the mixer to
  • the paddles and the Paddelschiene can also be arranged arbitrarily along the mixer shaft.
  • a mixer according to the invention has a mixer shaft as previously described. Such a mixer allows easy starting without the product required for starting the mixer being disposed of or recycled.
  • Rotation direction rotates.
  • substantially no promotion means that the product remains in the area where it is possibly circulated, in which the paddles are arranged, but this does not rule out that within the area the product may be in the area a direction parallel to the mixer shaft is conveyed back and forth, without, however, a total promotion of product takes place in the direction of an outlet of the mixer and from the area in which the paddles are arranged, when the mixer shaft rotates in the first rotational direction.
  • Backward conveying which means a promotion in the direction of the inlet of the mixer, cause.
  • the mixer can be arranged with a slope. This means, for example, that the mixer shaft is not arranged substantially horizontally but slightly inclined downwards. Here is the starting area of the mixer shaft arranged lower than an outlet area, so that when
  • mixing product is used in the beginning of the mixer. Conversely, an outlet area lower than the
  • the inclination of the mixer is adjustable so that e.g. after starting up the mixer is aligned horizontally again.
  • paddles or paddle-like elements may be disposed on the inner surface of the shell of the mixer to further enhance mixing.
  • storage means can be arranged in the mixer, which mixes the product to be mixed in the initial region of the
  • One possible embodiment of the storage means is a pneumatic baffle plate, which
  • a baffle plate can be realized in the manner of an iris diaphragm.
  • the storage means can also be arranged on the mixer shaft, for example as hinged elements, which can be opened and closed in the manner of an umbrella.
  • a method according to the invention for mixing a product to be conditioned in a mixer as described above comprises the steps
  • mixing material is mixed and conditioned and is promoted only when reaching the required mixing or conditioning by the mixer to the outlet of the mixer.
  • the steps of rotating in the first direction of rotation and in the second direction of rotation can be repeated several times.
  • the repeated change of the direction of rotation can even during operation of the mixer still influence the mixing or
  • a preconditioning or premixing can the
  • the mixing area along the shaft can be changed by changing the orientation of the paddles.
  • the mixing area can be made shorter or longer depending on the throughput.
  • a further alternative or supplementary possibility is to mix (and additionally heat) the product to be mixed with compressed air and / or steam while the mixer shaft is stationary or rotating.
  • the nozzles can for
  • rotating nozzles which are rotated by the outflow of compressed air and / or steam, may be present.
  • Another way to hold and mix the material to be mixed in an initial region of the mixer shaft is to orient the nozzles such that a
  • FIG. 1a shows a view of a paddle according to the invention
  • Figure lb a perspective view of the paddle according to
  • FIG. 1c shows a cross section through the paddle according to FIG. 1a along the line A-A
  • FIG. 1 d shows a cross section through a second embodiment of a paddle
  • FIG. 1e shows a cross section through a third embodiment of a paddle
  • Figure lf a schematic cross section through a fourth
  • FIG. 1 g a schematic cross section of the paddle of FIG. 1 f upon reverse rotation
  • Figure lh a schematic perspective view of a
  • FIG. 1 i the paddle of FIG. 1 h with the paddle flap open
  • FIG. 1 shows a cross section through a sixth embodiment of a paddle
  • Figure 2a a view of an inventive
  • FIG. 2b shows a perspective view of the paddle rail according to FIG. 2a
  • FIG. 2c shows a side view of the paddle rail according to FIG.
  • Figure 2d a schematic cross section of another
  • Figure 2e a schematic cross section of a third
  • FIG. 3a shows a view of a mixer shaft according to the invention
  • Figure 3b a perspective view of the mixer shaft
  • FIG. 4a shows a view of a mixer according to the invention
  • FIG. 4b a perspective view of the mixer according to FIG.
  • FIG. 4a is a diagrammatic representation of FIG. 4a.
  • FIGS. 1 a to 1 c show a paddle 30 according to the invention.
  • the paddle 30 is shown in a view in FIG. 1 b, in a perspective view in FIG. 1 b and in a cross section along the line A-A according to FIG.
  • the paddle 30 is essentially a planar element, which is wedge-shaped.
  • the paddle 30 On the leading edge in the direction of rotation R side, the paddle 30 has a cutting edge 37, which, however, in the
  • This cutting edge 37 is a cutting line of the working surface 33 and the rear surface 34, which in a
  • the paddle 30 further includes a through opening 35 between the work surface 33 and the back surface 34.
  • the paddle 30 on the intended use of a Mixed shaft associated side attachment means 32 in the form of a pin.
  • the side facing the fastening means 32 is arched, wherein the curvature of a housing wall 2 (see Figure 4b) corresponds to a mixer.
  • the paddle 30 is in
  • the vertical plane 13 is arranged.
  • the rear surface 34 is inclined to this vertical plane 13 and includes with its plane a rear angle 43 a.
  • the work surface 33 is also inclined relative to the vertical plane 13 and
  • the cutting edge 37 is not sharp, but has an average radius of about 2 mm. This radius can be adjusted according to the planned application. Alternatively, instead of a radius, a sharp cutting edge 37 or a truncated cutting edge 37 may be formed with a cutting surface.
  • the mixing surface 38 lying opposite the cutting edge 37 projects from the rear surface 34 at a mixing angle 39.
  • all surfaces namely the working surface 33, the rear surface 34 and the mixing surface 38 can also be formed as curved surfaces.
  • the corresponding angles, working angle 42, return angle 43 and mixing angle 39 are then to be defined by means of an imaginary straight line through the end points of the corresponding surfaces.
  • the figure le shows a paddle 30, which is formed from a single, folded sheet 52.
  • the imaginary work surface 33 and rear surface 34 are represented by the dashed two-dot line, which in each case by the
  • Rotation direction R of the mixer shaft 10 is the working surface 33, which is arranged with a working angle 42 to the plane 13, not yielding. In the direction of rotation R ', however, the paddle 30 is deformed by the product to be mixed, so that a rear surface 34 with a rear angle 43 is smaller than that
  • a paddle 30 which consists of a paddle frame 54, on which a paddle flap 55, which is part of the work surface 33, by means of a
  • Hinge 56 is hinged. The paddle frame 54 and the
  • Paddle flap 55 are arranged on a mixer shaft such in the direction of rotation R, the paddle flap 55 remains closed by the pressure generated by the product on the paddle flap 55.
  • the product exerts a pressure on the invisible rear surface of the paddle 30, which causes the opening of the paddle flap 55, so that no
  • Magnets be present, which allow the opening of the paddle flap only from a definable pressure threshold. Also, means for closing the paddle flap 55, e.g. a spring, be present, which support a closing of the paddle flap 55.
  • the entire paddle can be articulated to the mixer shaft and limited by stop elements in the movement, wherein the position of the stop elements is preferably adjustable.
  • the figure lj shows a paddle 30, in which the working angle by means of a pneumatic element 57 is adjustable.
  • the rear angle can be adjusted in a similar manner. It is also conceivable that both working angle 42 and the rear angle 43 or the orientation of the paddle 30th
  • FIG. 2 a shows a view
  • FIG. 2 b shows a perspective view
  • FIG. 2 c shows a side view of the paddle rail 20.
  • the paddle rail 20 comprises a
  • Paddle holder 21 on which in the illustrated embodiment, three wedge-shaped paddles 30, as described previously to the figures la to lc, are arranged.
  • the paddle holder 21 has four fasteners 23 designed as bores, by means of which the paddle rail 20 is fastened, for example, to a Mixer shaft 10 (see Figure 3a) can be attached.
  • At each of the three paddles 30 is arranged one each Einreifer 40, which is configured at both ends depending on a connecting means 41.
  • the Einreifer 40 is mounted on the rear surface 34 (see Figure lc) on the paddle 30. It goes without saying that the Einreifer 40 can be designed differently depending on the application.
  • the breaker 40 can at their ends in the region of the connecting means 41 also
  • the paddles 30 are with their
  • Fixing means 32 (see Figure la) in corresponding
  • each of the paddles 30 is provided with an opening 35 which extends from the working surface 33 to the rear surface 34 (see FIG. 1).
  • each comprising a paddle holder 21 and paddle 30.
  • the paddle holders 21 are each provided with an im
  • Mixer shaft 10 is arranged and connected together.
  • Friction is used to transmit the torque.
  • the mixer shaft 10 as a square profile
  • FIG. 2f shows a paddle 30 with two straps 40, which are connected to one another and to the paddle 30 by means of connecting means 41. Thus, only one connecting means 41 is necessary in order to attach the strapping 40 to the paddle 30.
  • Mixer shaft 10 according to the invention or a perspective view of mixer shaft 10 is shown.
  • a plurality of paddles 30 are arranged on the mixer shaft 10 . These paddles 30 are located in an initial region 12 of the mixer shaft 10. Following this initial region 12, further mixing paddles 14 are arranged, which have different configurations.
  • the paddles 30 are each connected to the corresponding Einreifern 40 with each other.
  • the individual paddles 30 are each arranged on a paddle holder 21.
  • Paddle holder 21 together form a Paddelschiene 20, which can be easily replaced if necessary.
  • the mixer shaft 10 rotates in intended use about the axis of rotation eleventh
  • FIGS. 4a and 4b show a mixer 1 according to the invention, FIG. 4a being a view and FIG. 4b a
  • FIG. 1 perspective view of the mixer 1 with an open housing wall 2 shows.
  • the mixer 1 has an inlet 15 and an outlet 16.
  • the mixer shaft 10 arranged in the interior of the mixer 1 is provided with wedge-shaped paddles 30, as described above. These wedge-shaped paddles 30 ensure that in one
  • Rotation direction R (see FIG. 1 a) the product introduced into the mixer 1 is mixed and conveyed, while the product is rotated in opposite directions when the mixer shaft 10 rotates Direction R 'is merely mixed.
  • the individual paddles 30 are each connected to each other via strainer 40.
  • the paddles 30 are each arranged on a paddle holder 21.
  • the breakers 40 have at their ends connecting means 41, which allow the connection with a subsequent Einreifer 40. It can also be seen in FIG. 4 a that the wedge-shaped paddles 30 on the side opposite to the
  • Such a mixer 1 can now be filled, for example, when starting up with a product to be mixed via the inlet 15 at least partially. Subsequently, the mixer shaft 10 can be rotated in such a way that the mixing surfaces 38 of the paddles 30 mix the product to be mixed. Only if that's too
  • the direction of rotation of the mixer shaft 10 can be changed so that the individual paddles 30 with their working surface 33 mix the product to be mixed and at the same time in the direction of the outlet 16 promote. If necessary, the direction of rotation of the mixer shaft 10 can be changed again, if that too
  • mixing and conditioning product has not yet met the required conditions.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • Mixers Of The Rotary Stirring Type (AREA)
  • Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)

Abstract

Paddel (30), Paddelschiene (20), Mischerwelle (10) eines Mischers (1), Mischer (1) und Verfahren zum Mischen eines zu konditionierenden Produktes in einem Mischer (1), wobei beim Anfahren des Mischers (1) ein zu vermischendes Produkt bis zum Erreichen der gewünschten Durchmischung bzw. Konditionierung beispielsweise in einem Anfangsbereich der Mischerwelle (10) gehalten wird, so dass ein verlustfreies Anfahren, d.h. dass das Entsorgen bzw. Rezyklieren des Produktes beim Anfahren des Mischers unnötig wird, ermöglicht wird.

Description

Paddel, Paddelschiene, Mischerwelle eines Mischers, Mischer und ein Verfahren zum Mischen
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Paddel, eine
Paddelschiene und eine Mischerwelle eines Mischers, einen
Mischer und ein Verfahren zum Mischen gemäss den Oberbegriffen der unabhängigen Ansprüche.
Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Mischer bekannt, welche insbesondere in der Futtermittelverarbeitung eingesetzt werden .
Beispielsweise offenbart EP 1 990 085 Bl einen Mischer, welcher im Wesentlichen aus einem zylindrischen Gehäuse besteht und an einem Ende einen Einlass und am anderen Ende einen Auslass aufweist. Im zylindrischen Gehäuse ist eine Mischerwelle
angeordnet, welche eine Vielzahl von Paddeln zum Mischen des in den Mischer eingeführten Produktes aufweist. Um vor allem beim Anfahren des Mischers eine ungenügende Durchmischung bzw.
Konditionierung mit beispielsweise Dampf zu verhindern, wird in einer Anfangsphase des Betriebs die Mischerwelle bei
geschlossenem Auslass derart betrieben, dass sich das zu
mischende Material im Bereich des geschlossenen Auslasses staut. Sobald der entstandene Staudruck einen gewissen Wert
überschreitet, wird die Mischerwelle in entgegengesetzter
Richtung betrieben, so dass das zu mischende Material nochmals vermischt, konditioniert und in Richtung zum Einlass gefördert wird. Sobald nun am Eingangsbereich ein gewisser Staudruck wiederum erreicht ist, wird die Mischerwelle wieder in
Transportrichtung angetrieben und der Auslass geöffnet.
Ein solches Verfahren ist insofern problematisch, da durch den erhöhten Staudruck nicht sichergestellt werden kann, dass das gesamte Material gleichmässig durchmischt und konditioniert wird. Ausserdem werden der Mischer und das zu vermischende
Material in unerwünschter Weise mit Druck belastet.
Andere Mischer aus dem Stand der Technik werden einfach
gestartet, wobei das Produkt zunächst ungenügend durchmischt und/oder konditioniert wird. Die bis zur Erreichung der
gewünschten Prozessbedingungen bzw. -eigenschaften benötigte Menge an Produkt wird dabei üblicherweise entsorgt oder
rezykliert .
Es ist Aufgabe der Erfindung, die Nachteile des Standes der Technik zu überwinden. Insbesondere soll ein Paddel, eine
Paddelschiene, eine Mischerwelle und ein Mischer sowie ein
Verfahren zum Mischen zur Verfügung gestellt werden, welche ein verlustfreies Anfahren ermöglichen, d.h., dass das Entsorgen bzw. Rezyklieren des Produktes beim Anfahren des Mischers unnötig wird.
Diese Aufgabe wird durch die in den unabhängigen
Patentansprüchen definierten Verfahren und Vorrichtungen gelöst. Weitere Ausführungsformen ergeben sich aus den abhängigen
Patentansprüchen .
Hier und im Folgenden wird unter der Bezeichnung Mischer sowohl ein Mischer zum Mischen von unterschiedlichen Materialien als auch ein Konditionierer verstanden.
Ein erfindungsgemässes Paddel für einen Mischer umfasst ein flächiges Element mit einer Arbeitsfläche und einer Rückfläche. In bestimmungsgemässem Gebrauch ist das Paddel im Wesentlichen auf einer Ebene senkrecht zu einer Rotationsachse einer
Mischerwelle angeordnet. Das Paddel weist ein Befestigungsmittel zum Befestigen des Paddels an der Mischerwelle auf. Die Arbeitsfläche ist um einen Arbeitswinkel auf die eine Seite und die Rückfläche um einen Rückwinkel auf die andere Seite der Ebene senkrecht zur Rotationsachse der Mischerwelle geneigt. Dabei ist der Rückwinkel kleiner als der Arbeitswinkel. Dadurch, dass der Rückwinkel der Rückfläche kleiner ist als der
Arbeitswinkel der Arbeitsfläche, wird gewährleistet, dass bei einer Drehung des Paddels bzw. der Mischerwelle in Richtung der zulaufenden Arbeits- und Rückfläche ein zu mischendes Material vom Paddel nicht nur gemischt sondern auch von der Arbeitsfläche weg weiter zu einem Auslass gefördert wird. Die Neigung der Arbeitsfläche zur Rückfläche ermöglicht, dass das Paddel in Drehrichtung an seiner vorderen Kante eine Schneidkante
aufweist, welche mit geringer Kraft durch das zu mischende
Material bewegt werden kann.
Alternativ kann der Rückwinkel der Rückfläche gleich dem
Arbeitswinkel der Arbeitsfläche sein. Dies ist insbesondere vorteilhaft, wenn eine Ausrichtung des Paddels einstellbar ist, so dass der Rückwinkel bzw. Arbeitswinkel veränderbar sind.
Es versteht sich von selbst, dass die Arbeitsfläche und/oder die Rückfläche auch als gewölbte Fläche ausgebildet sein können. Der entsprechende Arbeitswinkel und Rückwinkel versteht sich dann als Winkel zwischen der senkrechten Ebene und einer gedachten Linie durch die Endpunkte der entsprechenden Fläche in einem Querschnitt des Paddels. Gleiches trifft auf ein Paddel zu, welches aus einem abgekanteten Blech gebildet wird.
Der Rückwinkel kann grösser oder gleich 0°, vorzugsweise genau 0° sein. Dadurch, dass der Rückwinkel grösser oder gleich 0° ist, wird bei einer Rückwärtsdrehung der Mischerwelle das zu mischende Produkt im Wesentlichen nicht rückwärts gefördert sondern lediglich gemischt. Unter einer Rückwärtsdrehung wird hier und im Folgenden eine Drehung verstanden, bei der sich das Paddel nicht in Richtung der Schneidkante sondern in die
entgegengesetzte Richtung bewegt. Entsprechend kann
beispielsweise beim Anfahren eines Mischers die Mischerwelle zunächst rückwärts gedreht werden, so dass das in den Mischer eingefüllte Material lediglich gemischt und gegebenenfalls konditioniert, nicht jedoch in eine Richtung parallel zur
Mischerwelle gefördert wird. Bei einer solchen Rückwärtsdrehung der Mischerwelle wird kein Staudruck im Eingangsbereich des Mischers erzeugt und das zu mischenden Material wird
entsprechend geschont. Nach Erreichen der benötigten Vermischung bzw. Konditionierung kann die Drehrichtung der Mischerwelle umgekehrt werden, das zu mischende Material wird weiter gemischt und gleichzeitig gefördert.
Die Summe aus Arbeitswinkel und Rückwinkel kann zwischen 4° und 50°, bevorzugt zwischen 6° und 30°, besonders bevorzugt zwischen 7° und 15° betragen. Es hat sich gezeigt, dass ein solcher
Winkel zwischen Arbeitsfläche und Rückfläche ein Optimum sowohl zur Förderung des zu mischenden Produktes als auch zum Mischen, insbesondere bei Rückwärtsdrehung der Mischerwelle, darstellt.
Das Paddel kann eine Schneidekante oder eine Schneidefläche aufweisen, welche bei bestimmungsgemässen Gebrauch ausgehend von einem der Mischerwelle benachbarten Bereich bis zu einer im Wesentlichen äussersten Abmessung des Paddels verläuft. Dabei wird unter einer Schneidekante diejenige Kante verstanden, an welcher die Arbeitsfläche und die Rückfläche sich schneiden. Eine solche Schneidekante muss nicht zwingend scharfkantig ausgestaltet sein sondern kann auch einen bestimmten Radius aufweisen oder abgestumpft sein, so dass sich eine
Schneidefläche bildet. Ebenso ist es denkbar, dass die Schneidekante, oder gegebenenfalls die Schneidefläche, im
Bereich des Paddels, welcher nahe an der Mischerwelle liegt, breiter oder schmaler ausgestaltet ist als im Bereich der äussersten Abmessung des Paddels. Dadurch, dass die
Schneidekante oder Schneidfläche bis zur äussersten Abmessung des Paddels verläuft, wird sichergestellt, dass das Paddel möglichst mit wenig Kraftaufwand durch das zu mischende Material geführt werden kann.
Der Schneidkante kann eine Mischfläche gegenüber liegen, welche bei bestimmungsgemässen Gebrauch ausgehend von einem der
Mischerwelle benachbarten Bereich bis zu einer im Wesentlichen äussersten Abmessung des Paddels verläuft. Eine solche
Mischfläche bewirkt insbesondere bei einer Rückwärtsdrehung der Mischerwelle ein optimales Vermischen des zu mischenden
Materials. Zwar weist eine solche Mischfläche bei
Rückwärtsdrehung der Mischerwelle einen erhöhten Widerstand beim Durchschreiten durch das zu vermischende Material auf,
ermöglicht jedoch andererseits eine optimale Vermischung.
Die Schneidkante und/oder die Mischfläche können bei
bestimmungsgemässen Gebrauch zu einer Rotationsachse der
Mischerwelle im Wesentlichen radial angeordnet sein. Eine solche radiale Ausrichtung der Schneidkante und/oder der Mischfläche stellt sicher, dass die Arbeitsfläche im äussersten Ende des Paddels breiter ausgestaltet ist und entsprechend eine grössere Förderwirkung und/oder Mischwirkung entfaltet.
Die Mischfläche kann mit der Rückfläche einen Mischwinkel zwischen 40° und 86°, bevorzugt zwischen 60° und 84°, besonders bevorzugt zwischen 75° und 83° einschliessen . Eine solche
Mischfläche, welche eine leichte Neigung gegenüber einer
Rotationsachse einer Mischwelle aufweist, reduziert den Widerstand, wenn das Paddel bei Rückwärtsrotation der Mischerwelle durch das zu vermischende Produkt geführt wird.
Das Paddel kann aus einem Vierkantprofil mit einem
angeschweissten, im Querschnitt v-förmig angewinkelten Blech gebildet werden. Die Spitze des v-förmigen Bleches bildet die Schneidkante, während die Mischfläche von einer der Schneidkante gegenüberliegenden Fläche des Vierkantprofils gebildet wird. Statt des angewinkelten Bleches können alternativ zwei
Blechplatten in einem Winkel zueinander miteinander verbunden werden. Vorteilhaft ist dabei, dass auf Standardbauteile
zurückgegriffen werden kann.
Alternativ kann das Paddel als einfaches Leitblech ausgebildet sein, welches jedoch drehbar gelagert ist, so dass Arbeitswinkel und Rückwinkel einstellbar sind. Damit kann das Paddel, je nach Rotationsrichtung, derart ausgerichtet werden, dass eine
Förderung und/oder eine Mischung stattfindet.
Als weitere Alternative ist es möglich, das Paddel aus einem flexiblen Material zu gestalten und derart anzuordnen, dass das Paddel bei Bewegung in Drehrichtung im Wesentlichen starr ist und eine Förderung bewirkt, während bei einer Rückwärtsdrehung das Paddel nachgiebig ist und durch das zu mischende Produkt verformt wird und folglich keine Förderung sondern nur eine Mischung bewirkt.
Eine solche Funktionsweise kann auch dadurch erreicht werden, indem statt des flexiblen Materials das Paddel derart an der Mischerwelle angelenkt wird, dass dieses bei Bewegung in
Drehrichtung durch das zu mischende Produkt in einer
Arbeitsstellung gehalten wird und eine Förderung bewirkt, während bei einer Rückwärtsdrehung das Paddel durch das zu mischende Produkt aus der Arbeitsstellung heraus geschwenkt wird und folglich keine Förderung sondern nur eine Mischung bewirkt. Die Anlenkung kann radial, tangential oder in beliebiger
Orientierung bezüglich der Mischerwelle erfolgen. Auch kann vorgesehen sein, dass Anschlagelemente vorhanden sind, welche die Schwenkbewegung des Paddels begrenzen, wobei die Begrenzung weiter bevorzugt einstellbar ist.
Beispielsweise können hier Paddel aus einem gummiartigen
Material Anwendung finden, welche nach Art eines Teigschabers funktionieren .
Das Paddel kann auch zumindest bereichsweise aus angelenkten oder drehbar gelagerten Elementen nach Art einer Jalousie bestehen, welche je nach Rotationsrichtung in ihrer Position eingestellt werden, um eine Förderung oder Mischung zu bewirken.
Das Paddel kann ferner zur Einstellung der gewünschten Wirkung in Rotationsrichtung zumindest teilweise pneumatisch oder hydraulisch betätigbare Bereiche aufweisen, welche eine Änderung des Arbeitswinkels und/oder des Rückwinkeis ermöglichen. Das Paddel kann auch insgesamt aus einem aufblasbaren Element ausgebildet sein.
Das Paddel kann eine von der Arbeitsfläche zur Rückfläche durchgehende Öffnung aufweisen. Eine solche Öffnung durch die Arbeits- bzw. Rückfläche erlaubt ein Durchströmen des zu
vermischenden Produkts, so dass ein optimales Vermischen
erfolgt .
Das Paddel kann alternativ aus zwei länglichen Elementen
gebildet werden, welche radial auf der Mischerwelle angeordnet werden und an ihrem der Welle abgewandten Ende miteinander mit einem bogenförmigen Verbindungselement verbunden sind. Das Verbindungselement kann gleichzeitig als Einstreifer dienen.
Wie oben bereits bezüglich des Paddels beschrieben, kann die Öffnung auch mit drehbaren und/oder klappbaren Elementen
versehen werden, welche die Öffnung nur bei bestimmter
Rotationsrichtung (Drehrichtung oder Rückwärtsdrehung)
freigeben .
Das Paddel kann auch als Bürste, d.h. aus einer Mehrzahl von vorzugsweise radial bezüglich der Mischerwelle angeordneten Borsten oder borstenähnlichen Elementen gebildet werden.
Eine erfindungsgemässe Paddelschiene für einen Mischer umfasst einen Paddelhalter und ein oder mehrere Paddel wie vorgängig beschrieben. Eine solche Paddelschiene erlaubt eine einfache Montage mehrerer Paddel gleichzeitig auf einer Mischerwelle eines Mischers.
Der Paddelhalter kann Aufnahmepositionen zum Aufnehmen der Befestigungsmittel der Paddel aufweisen. Solche
Aufnahmepositionen sind beispielsweise einfache Bohrungen, in welche ein entsprechend ausgestaltetes Befestigungsmittels des Paddels eingesteckt werden kann. Beispielsweise werden die
Paddel im Paddelhalter verschweisst . Alternativ ist es auch denkbar, dass die Befestigung mittels Presspassung oder mittels einer Schraubverbindung gewährleistet wird.
Die Paddelschiene kann mehrere Befestigungsmittel zum Befestigen der Paddelschiene an einer Mischerwelle aufweisen.
Beispielsweise kann die Paddelschiene auf die Mischerwelle geschraubt werden. Die Befestigungsmittel wären bei einer solchen Befestigungsart vorzugsweise Durchgangsbohrungen, durch welche die Paddelschiene mittels einer entsprechenden Schraube an der Mischerwelle befestigt werden kann. Alternativ ist es jedoch auch denkbar, dass die Paddelschiene in entsprechende Rasthaken der Mischerwelle einrastet und lediglich mit einem Sicherungsmittel beispielsweise in Form eines Stiftes oder einer Schraube gesichert wird. Eine einfache lösbare Befestigung erlaubt insbesondere ein schnelles Auswechseln abgenutzter
Paddelschienen bzw. abgenutzter Paddel. Ausserdem können
unterschiedliche Paddelschienen je nach zu vermischendem Produkt eingesetzt und entsprechend schnell ausgetauscht werden.
Der Paddelhalter ist bevorzugt als im Querschnitt u-förmiges Profil ausgebildet und derart dimensioniert, dass jeweils zwei Paddelhalter die Mischerwelle umgreifen können. Zur besseren Übertragung des Drehmoments kann die Mischerwelle im Querschnitt im Wesentlichen viereckig ausgebildet sein. Beide Paddelhalter bilden, wenn miteinander verbunden, ebenfalls eine im
Wesentlichen viereckige Profilanordnung mit einem Innenraum aus, dessen Abmessung im Wesentlich den äusseren Abmessungen der Mischerwelle entspricht. Alternativ kann die Mischerwelle z.B. als Keil- oder Zahnwelle ausgebildet sein. Eine reibschlüssige Verbindung mit der Mischerwelle ist ebenso denkbar.
An der Arbeitsfläche oder an der Rückfläche der Paddel kann je ein Einstreifer zum Abstreifen eines bei bestimmungsgemässen Gebrauch zu mischenden Materials von einer Gehäusewand eines Mischers angeordnet sein. Je nach zu vermischendem Produkt können unterschiedliche Einstreifer verwendet werden, so dass ein Abstand zwischen Einstreifer und Gehäusewand des Mischers individuell angepasst werden kann.
Der Einstreifer kann die Form eines Ringsegmentes aufweisen. Der Einstreifer kann an seinen bei bestimmungsgemässem Gebrauch in Rotationsrichtung angeordneten Enden je ein Verbindungsmittel aufweisen, mit welchem der Einstreifer eines Paddels mit dem Einstreifer eines in Rotationsrichtung nachfolgenden und/oder vorausgehenden Paddels verbindbar ist. Dadurch, dass die
Einstreifer der einzelnen Paddel untereinander verbindbar sind, können die Einstreifer entsprechend filigran ausgestaltet werden, ohne jedoch die benötigte Stabilität zu verlieren.
Alternativ können die Einstreifer als getrenntes Bauteil zur Nachrüstung ausgebildet sein und insbesondere Verbindungsmittel aufweisen, welche gleichzeitig sowohl zur Verbindung der
Einstreifer mit dem Paddel als auch zur Verbindung der
Einstreifer miteinander dienen. Damit wird eine kostengünstigere und einfach nachrüstbare Alternative geschaffen.
Eine erfindungsgemässe Mischerwelle eines Mischers weist zumindest in einem Anfangsbereich der Mischerwelle mehrere
Paddel oder mehrere Paddelschienen wie vorgängig beschrieben auf. Entsprechend ist eine solche Mischerwelle geeignet, in der einen Drehrichtung das zu mischende Produkt gleichzeitig zu fördern und zu mischen, während die Mischerwelle in der anderen Drehrichtung das zu mischende Produkt lediglich vermischt.
Die bei bestimmungsgemässem Gebrauch in Rotationsrichtung nacheinander angeordneten Paddel können mittels Einstreifern untereinander verbunden sein. Solche Einstreifer dienen
einerseits dem Abstreifen eines an der Gehäusewand des Mischers anhaftenden Materials und andererseits erhöhen die Einstreifer die Stabilität der einzelnen Paddel sowie der Einstreifer untereinander .
Der Einstreifer kann alternativ als Drahtseil ausgebildet werden, welches entlang der Mischerwelle in entsprechenden Aufnahmeabschnitten der Paddel befestigt oder geführt ist. Auch damit wird eine einfachere und günstigere Variante zur
Ausbildung eines Einstreifers geschaffen.
Die Steigung (Ganghöhe) der schraubenlinienförmigen Struktur, welche von den miteinander verbundenen Einstreifern gebildet wird, kann je nach Anforderung gewählt werden. So ist es beispielsweise denkbar, dass nicht jedes in Rotationsrichtung angeordnete Paddel mittels Einstreifern mit dem nachfolgenden bzw. vorausgehenden Paddel verbunden wird, so dass eine grössere Steigung entsteht. Ferner können die Einstreifer derart
miteinander verbunden werden, dass mehrere
schraubenlinienförmige Strukturen entstehen.
Auch ist es möglich, dass die schraubenlinienförmige Struktur eine der Drehrichtung der Paddel entgegengesetzte Drehrichtung aufweist. Das bedeutet, dass in Rotationsrichtung angeordnete Paddel z.B. entlang einer gedachten rechtsdrehenden
Schraubenlinie angeordnet sind während die
schraubenlinienförmige Struktur linksdrehend ist.
Die Paddel oder die Paddelschienen können ausschliesslich im Anfangsbereich der Mischerwelle angeordnet sein. Eine solche Mischerwelle ist entsprechend mit unterschiedlichen Förder- und Mischmitteln bestückt. Dadurch, dass lediglich im Anfangsbereich die entsprechend ausgeformten Paddel angeordnet sind, können verschiedene Misch- und Förderoperationen mit ein und derselben Mischerwelle realisiert werden. Insbesondere ist es aber weiterhin möglich, beim Anfahren des Mischers das zu
vermischende Produkt bis zur Sicherstellung der benötigen
Vermischung im Anfangsbereich der Mischerwelle zu halten. Die Paddel und die Paddelschiene können jedoch auch beliebig entlang der Mischerwelle angeordnet werden.
Ein erfindungsgemässer Mischer weist eine Mischerwelle wie vorgängig beschrieben auf. Ein solcher Mischer ermöglicht ein problemloses Anfahren, ohne dass das zum Anfahren des Mischers benötigte Produkt entsorgt bzw. rezykliert wird.
Insbesondere wird in dem Bereich des Mischers, in welchem die Paddel angeordnet sind, insbesondere einem Anfangsbereich der Mischerwelle, im Wesentlichen keine Förderung des Produktes bewirkt, wenn die Mischerwelle sich in der ersten
Rotationsrichtung dreht. Mit „im Wesentlichen keine Förderung" wird im Sinne der vorliegenden Erfindung verstanden, dass das Produkt in dem Bereich verweilt und dort ggf. umgewälzt wird, in welchem die Paddel angeordnet sind. Das schliesst jedoch nicht aus, dass innerhalb des Bereiches das Produkt beispielsweise in eine Richtung parallel zur Mischerwelle hin und her gefördert wird, ohne dass jedoch insgesamt eine Förderung von Produkt in Richtung eines Auslasses des Mischers und aus dem Bereich, in welchem die Paddel angeordnet sind, heraus stattfindet, wenn die Mischerwelle sich in der ersten Rotationsrichtung dreht.
Zusätzlich können in einem dem Bereich benachbarten Abschnitt des Mischers andere Elemente an der Mischerwelle angebracht werden, welche entweder keine Förderung oder eine
Rückwärtsförderung, damit ist eine Förderung in Richtung des Einlasses des Mischers gemeint, bewirken.
Zur Verbesserung der Vermischung und Konditionierung beim
Anfahren kann der Mischer mit einem Gefälle angeordnet werden. Das bedeutet beispielsweise, dass die Mischerwelle nicht im Wesentlichen horizontal sondern leicht nach unten geneigt angeordnet ist. Dabei ist der Anfangsbereich der Mischerwelle niedriger als ein Auslassbereich angeordnet, so dass beim
Anfahren des Mischers die Schwerkraft zum Halten des zu
vermischenden Produkts im Anfangsbereich des Mischers verwendet wird. Umgekehrt kann ein Auslassbereich niedriger als der
Anfangsbereich angeordnet werden. Durch Rückwärtsdrehung der Mischerwelle wird das zu vermischende Produkt „nach oben" in Richtung des Einlasses gefördert und fällt jedoch durch
Schwerkrafteinwirkung zurück in Richtung Auslass. Bevorzugt ist die Neigung des Mischers einstellbar, so dass z.B. nach dem Anfahren der Mischer wieder horizontal ausgerichtet wird.
Zusätzlich können Paddel oder paddelähnliche Elemente an der Innenfläche des Mantels des Mischers angeordnet werden, um das Vermischen weiter zu verbessern.
Weiter bevorzugt können Staumittel im Mischer angeordnet werden, welche das zu vermischende Produkt im Anfangsbereich der
Mischerwelle beim Anfahren halten. Eine mögliche Ausgestaltung der Staumittel ist eine pneumatische Stauscheibe, welche
umfänglich an der Innenfläche des Mantels des Mischers
angeordnet ist und bei Bedarf aufgeblasen werden kann. Auch kann eine Stauscheibe nach Art einer Irisblende realisiert werden.
Die Staumittel können auch an der Mischerwelle angeordnet werden, zu Beispiel als aufklappbare Elemente, welche nach Art eines Regenschirmes geöffnet und geschlossen werden können.
Im Allgemeinen kommen als Materialien für den Mischer, nebst den üblichen Metallwerkstoffen auch carbonfaserverstärkte und/oder glasfaserverstärkte Kunststoffe (CFK und/oder GFK) und/oder Kunststoffe sowie keramische Werkstoffe in Frage. Ein erfindungsgemässes Verfahren zum Mischen eines zu konditionierenden Produktes in einem Mischer wie vorgängig beschrieben umfasst die Schritte
- Befüllen des Mischers mit einem zu konditionierenden
Produkt,
- Rotieren der Mischerwelle in einer ersten
Rotationsrichtung, so dass die Paddel im Wesentlichen keine Förderung des Materials in Richtung parallel zur
Mischerwelle bewirken,
- Rotieren der Mischerwelle in einer zweiten
Rotationsrichtung, so dass die Paddel eine Förderung des Materials in Richtung parallel zur Mischerwelle bewirken.
Wie bereits beschrieben, ermöglicht ein solches Verfahren insbesondere beim Anfahren eines Mischers, dass das zu
vermischende Material vermischt und konditioniert wird und erst beim Erreichen der benötigten Vermischung bzw. Konditionierung durch den Mischer zum Auslass des Mischers gefördert wird.
Die Schritte Rotieren in erster Rotationsrichtung und in zweiter Rotationsrichtung können mehrmals wiederholt werden. Durch den mehrmaligen Wechsel der Rotationsrichtung kann sogar während dem Betrieb des Mischers noch Einfluss auf die Vermischung bzw.
Konditionierung genommen werden.
Eine Vorkonditionierung bzw. Vormischung kann dem
erfindungsgemässen Verfahren vorgeschaltet werden.
Wenn bewegliche Paddel Anwendung finden, kann der Mischbereich entlang der Welle durch Änderung der Ausrichtung der Paddel geändert werden. Beispielsweise kann der Mischbereich je nach Durchsatz kürzer oder länger gestaltet werden. Eine weitere alternative oder ergänzende Möglichkeit besteht darin, das zu vermischende Produkt bei stehender oder sich drehender Mischerwelle mit Druckluft und/oder Dampf (zusätzlich) zu vermischen und zu erwärmen. Dabei können die Düsen zum
Einbringen von Druckluft und/oder Dampf sowohl an der
Innenfläche des Mantels des Mischers als auch auf der
Mischerwelle angeordnet werden.
Zur Verbesserung der Vermischung können rotierende Düsen, welche durch den Ausfluss von Druckluft und/oder Dampf in Drehung versetzt werden, vorhanden sein.
Eine weitere Möglichkeit zum Halten und Vermischen des zu vermischenden Materials in einem Anfangsbereich der Mischerwelle besteht darin, die Düsen derart zu orientieren, dass ein
Gegenstrom von Druckluft und/oder Dampf zur eigentlichen
Förderrichtung erzeugt wird. Anhand von Figuren, welche
lediglich Ausführungsbeispiele darstellen, wird die Erfindung im Folgenden näher erläutert. Es zeigen:
Figur la: eine Ansicht auf ein erfindungsgemässes Paddel,
Figur lb: eine perspektivische Ansicht auf das Paddel gemäss
Figur la,
Figur lc: einen Querschnitt durch das Paddel gemäss Figur la entlang der Linie A-A,
Figur ld: einen Querschnitt durch eine zweite Ausführungsform eines Paddels,
Figur le: einen Querschnitt durch eine dritte Ausführungsform eines Paddels, Figur lf: einen schematischen Querschnitt durch eine vierte
Ausführungsform eines Paddels bei Rotation in
Drehrichtung,
Figur lg: einen schematischen Querschnitt des Paddels der Figur lf bei Rückwärtsdrehung,
Figur lh: eine schematische perspektivische Ansicht einer
fünften Ausführungsform eines Paddels mit geschlossener Paddelklappe,
Figur Ii: das Paddel der Figur lh mit geöffneter Paddelklappe,
Figur lj : einen Querschnitt durch eine sechste Ausführungsform eines Paddels,
Figur 2a: eine Ansicht auf eine erfindungsgemässe
Paddelschiene,
Figur 2b: eine perspektivische Ansicht auf die Paddelschiene gemäss Figur 2a,
Figur 2c: eine Seitenansicht auf die Paddelschiene gemäss Figur
2a,
Figur 2d: einen schematischen Querschnitt einer weiteren
Ausführungsform einer Paddelschiene,
Figur 2e: einen schematischen Querschnitt einer dritten
Ausführungsform einer Paddelschiene, Figur 2f: eine schematische Seitenansicht eines Paddels mit
daran befestigten Einstreifern,
Figur 3a: eine Ansicht auf eine erfindungsgemässe Mischerwelle,
Figur 3b: eine perspektivische Ansicht auf die Mischerwelle
gemäss Figur 3a,
Figur 4a: eine Ansicht auf einen erfindungsgemässen Mischer, und
Figur 4b: eine perspektivische Ansicht auf den Mischer gemäss
Figur 4a.
Figuren la bis lc zeigen ein erfindungsgemässes Paddel 30. Dabei ist in Figur la das Paddel 30 in einer Ansicht dargestellt, in Figur lb in einer perspektivischen Ansicht und in der Figur lc in einem Querschnitt entlang der Linie A-A gemäss Figur la. Das Paddel 30 ist im Wesentlichen ein flächiges Element, welches keilförmig ausgebildet ist.
Auf der in Rotationsrichtung R vorauseilenden Seite weist das Paddel 30 eine Schneidkante 37 auf, welche jedoch in der
dargestellten Ausführungsform zu einer Schneidfläche
abgeschliffen ist. Diese Schneidkante 37 wird als Schnittlinie der Arbeitsfläche 33 und der Rückfläche 34, welche in einem
Winkel zueinander stehen, gebildet. Auf der der Schneidkante 37 gegenüber liegenden Seite, also in entgegengesetzter
Rotationsrichtung R' , ist eine Mischfläche 38 ausgebildet.
Das Paddel 30 weist weiter eine durchgehende Öffnung 35 zwischen der Arbeitsfläche 33 und der Rückfläche 34 auf. Ausserdem weist das Paddel 30 auf der bei bestimmungsgemässen Gebrauch einer Mischwelle zugeordneten Seite ein Befestigungsmittel 32 in Form eines Zapfens auf. Die dem Befestigungsmittel 32 gegenüber liegende Seite ist gewölbt ausgestaltet, wobei die Wölbung einer Gehäusewand 2 (siehe Figur 4b) eines Mischers entspricht.
Im bestimmungsgemässen Gebrauch ist das Paddel 30 im
Wesentlichen auf einer Rotationsachse einer Mischerwelle
senkrecht stehenden Ebene 13 angeordnet. Die Rückfläche 34 ist jedoch zu dieser senkrechten Ebene 13 geneigt und schliesst mit ihrer Ebene einen Rückwinkel 43 ein. Die Arbeitsfläche 33 ist ebenfalls gegenüber der senkrechten Ebene 13 geneigt und
schliesst einen Arbeitswinkel 42 ein. Dabei ist jedoch der
Arbeitswinkel 42 stets grösser als der Rückwinkel 43.
Die Schneidkante 37 ist nicht scharf ausgebildet, sondern weist im Mittel einen Radius von ca. 2 mm auf. Dieser Radius kann je nach geplanter Anwendung angepasst werden. Alternativ kann anstelle eines Radius auch eine scharfe Schneidkante 37 oder eine abgestumpfte Schneidkante 37 mit einer Schneidfläche ausgebildet sein. Die der Schneidkante 37 gegenüber liegende Mischfläche 38 steht in einem Mischwinkel 39 von der Rückfläche 34 ab.
Es versteht sich von selbst, dass alle Flächen, namentlich die Arbeitsfläche 33, die Rückfläche 34 und die Mischfläche 38 auch als gewölbte Flächen ausgebildet sein können. Die entsprechenden Winkel, Arbeitswinkel 42, Rückwinkel 43 und Mischwinkel 39 sind dann mittels einer gedachten Geraden durch die Endpunkte der entsprechenden Flächen zu definieren.
Sowohl die Schneidkante 37 als auch die Mischfläche 38
erstrecken sich bei bestimmungsgemässem Gebrauch ausgehend von einer Mischerwelle 10 (siehe Figuren 3a und 3b) bis zur äussersten Abmessung des Paddels 30. Diese äussere Abmessung des Paddels 30 erstreckt sich bei bestimmungsgemässem Gebrauch im Wesentlichen bis zu einer Innenseite einer Gehäusewand 2 (siehe Figur 4b) . Es versteht sich von selbst, dass dabei zwischen der Gehäusewand 2 und dem Paddel 30 immer ein gewisser Spalt in der Grössenordnung von 1 mm bis 10 mm besteht.
In der Figur ld ist eine mögliche Ausgestaltung des Paddels 30 aus einem Vierkantprofil 50 mit daran befestigtem, im
Querschnitt v-förmigem Blech 51 gezeigt.
Die Figur le zeigt ein Paddel 30, das aus einem einzigen, abgekanteten Blech 52 gebildet wird. Dabei sind die gedachte Arbeitsfläche 33 und Rückfläche 34 durch die Strich- Zweipunktlinie dargestellt, welche sich jeweils von der
entsprechenden Kante der Mischfläche 38 bis zur Schneidkante erstrecken. Die übrigen Bestandteile entsprechen denen der
Figuren la bis lc.
In den Figuren lf und lg ist schematisch die Funktionsweise eines Paddels 30 aus einem flexiblen Material gezeigt. In
Rotationsrichtung R der Mischerwelle 10 ist die Arbeitsfläche 33, welche mit einem Arbeitswinkel 42 zur Ebene 13 angeordnet ist, nicht nachgiebig. In Rotationsrichtung R' wird jedoch das Paddel 30 durch das zu vermischende Produkt deformiert, so dass eine Rückfläche 34 mit einem Rückwinkel 43 kleiner als der
Arbeitswinkel 42 zur Ebene 13 entsteht.
In den Figuren lh und Ii ist ein Paddel 30 dargestellt, welches aus einem Paddelrahmen 54 besteht, an welchem eine Paddelklappe 55, welche Teil der Arbeitsfläche 33 ist, mittels eines
Scharniers 56 angelenkt ist. Der Paddelrahmen 54 und die
Paddelklappe 55 sind auf einer Mischerwelle derart angeordnet, dass in Rotationsrichtung R die Paddelklappe 55 durch den vom Produkt auf die Paddelklappe 55 erzeugten Druck geschlossen bleibt. In Rotationsrichtung R' wird vom Produkt ein Druck auf die nicht sichtbare Rückfläche des Paddels 30 ausgeübt, welcher das Öffnen der Paddelklappe 55 verursacht, so dass keine
Förderung des Produkts erfolgt. Zusätzlich können Mittel zum Halten der Paddelklappe 55 in der Schliessstellung, z.B.
Magnete, vorhanden sein, welche die Öffnung der Paddelklappe erst ab einem festlegbaren Druckschwellenwert erlauben. Auch können Mittel zum Schliessen der Paddelklappe 55, z.B. eine Feder, vorhanden sein, welche ein Schliessen der Paddelklappe 55 unterstützen .
Alternativ kann das gesamte Paddel an der Mischerwelle angelenkt und mit Anschlagelementen in der Bewegung begrenzt werden, wobei die Position der Anschlagelemente bevorzugt einstellbar ist.
Die Figur lj zeigt ein Paddel 30, bei welchem der Arbeitswinkel mittels eines pneumatischen Elements 57 einstellbar ist.
Alternativ kann der Rückwinkel auf ähnliche Weise eingestellt werden. Denkbar ist es auch, dass sowohl Arbeitswinkel 42 als auch Rückwinkel 43 oder die Ausrichtung des Paddels 30
einstellbar sind.
In den Figuren 2a bis 2c ist eine erfindungsgemässe
Paddelschiene 20 dargestellt. Figur 2a zeigt eine Ansicht, Figur 2b eine perspektivische Ansicht und Figur 2c eine Seitenansicht der Paddelschiene 20. Die Paddelschiene 20 umfasst einen
Paddelhalter 21, auf dem im dargestellten Ausführungsbeispiel drei keilförmige Paddel 30, wie vorgängig zu den Figuren la bis lc beschrieben, angeordnet sind. Der Paddelhalter 21 weist vier als Bohrungen ausgestaltet Befestigungsmittel 23 auf, mittels welcher die Paddelschiene 20 beispielsweise an einer Mischerwelle 10 (siehe Figur 3a) befestigt werden kann. An jedem der drei Paddel 30 ist je ein Einstreifer 40 angeordnet, welcher an beiden Enden je mit einem Verbindungsmittel 41 ausgestaltet ist. Der Einstreifer 40 ist dabei auf der Rückfläche 34 (siehe Figur lc) am Paddel 30 angebracht. Es versteht sich von selbst, dass die Einstreifer 40 je nach Anwendung unterschiedlich ausgestaltet sein können. Insbesondere können die Einstreifer 40 an ihren Enden im Bereich der Verbindungsmittel 41 auch
unterschiedlich ausgestaltet sein. Beispielsweise können diese auch gerade ausgebildet und erst im Endbereich um einen Winkel von ca. 90° abgeknickt sein. Die Paddel 30 sind mit ihren
Befestigungsmitteln 32 (siehe Figur la) in entsprechende
Aufnahmepositionen (nicht dargestellt) des Paddelhalters 21 eingesteckt und dort entsprechend verschweisst . Dabei sind die Paddel 30 derart angeordnet, dass die Paddel 30 bei
bestimmungsgemässem Gebrauch der Paddelschiene 20 mit ihrer Rückfläche 34 bzw. mit dem Einstreifer 40 auf einer Ebene senkrecht zur Rotationsachse 11 einer Mischerwelle 10 (siehe Figur 3a) angeordnet sind. Jedes der Paddel 30 ist mit einer Öffnung 35 versehen, welche ausgehend von der Arbeitsfläche 33 zur Rückfläche 34 (siehe Figuren 1) verläuft.
In der Figur 2d sind zwei Paddelschienen 20 schematisch
dargestellt, welche jeweils einen Paddelhalter 21 und Paddel 30 umfassen. Die Paddelhalter 21 sind jeweils mit einem im
Wesentlichen u-förmigen Querschnitt ausgebildet, um eine
Mischerwelle 10 angeordnet und miteinander verbunden.
Reibschluss dient der Übertragung des Drehmoments.
Alternativ kann die Mischerwelle 10 als Vierkantprofil
ausgebildet sein, wie in Figur 2e gezeigt. Die Paddelhalter 21 sind mit einem entsprechenden Querschnitt ausgebildet. In diesem Fall erfolgt die Drehmomentübertragung mittels Formschluss. Die Figur 2f zeigt ein Paddel 30 mit zwei Einstreifern 40, welche mittels Verbindungsmitteln 41 miteinander und mit dem Paddel 30 verbunden sind. Damit ist nur ein Verbindungsmittel 41 notwendig, um die Einstreifer 40 an dem Paddel 30 zu befestigen.
In den Figuren 3a und 3b ist eine Ansicht auf eine
erfindungsgemässe Mischerwelle 10 bzw. eine perspektivische Ansicht der Mischerwelle 10 dargestellt. Auf der Mischerwelle 10 sind mehrere Paddel 30 (wie vorgängig beschrieben) angeordnet. Diese Paddel 30 befinden sich in einem Anfangsbereich 12 der Mischerwelle 10. Anschliessend an diesen Anfangsbereich 12 sind noch weitere Mischpaddel 14 angeordnet, welche unterschiedliche Ausgestaltungen aufweisen. Die Paddel 30 sind jeweils mit den entsprechenden Einstreifern 40 untereinander verbunden.
Ausserdem sind die einzelnen Paddel 30 je auf einem Paddelhalter 21 angeordnet. Die Paddel 30, die Einstreifer 40 und der
Paddelhalter 21 bilden zusammen eine Paddelschiene 20, welche bei Bedarf einfach ausgetauscht werden kann. Die Mischerwelle 10 rotiert in bestimmungsgemässem Gebrauch um die Rotationsachse 11.
Die Figuren 4a und 4b zeigen einen erfindungsgemässen Mischer 1, wobei die Figur 4a eine Ansicht und die Figur 4b eine
perspektivische Ansicht des Mischers 1 mit einer geöffneten Gehäusewand 2 zeigt. Der Mischer 1 weist einen Einlass 15 und einen Auslass 16 auf. In einem Anfangsbereich 12 des Mischers 1 ist die im Innern des Mischers 1 angeordnete Mischerwelle 10 mit keilförmigen Paddeln 30, wie vorgängig beschreiben, versehen. Diese keilförmigen Paddel 30 gewährleisten, dass in einer
Rotationsrichtung R (siehe Figur la) das in den Mischer 1 eingefüllte Produkt gemischt und gefördert wird, während das Produkt bei Rotation der Mischerwelle 10 in entgegengesetzter Richtung R' lediglich vermischt wird. Die einzelnen Paddel 30 sind jeweils über Einstreifer 40 untereinander verbunden. Dabei sind die Paddel 30 jeweils auf einem Paddelhalter 21 angeordnet. Die Einstreifer 40 weisen an ihren Enden Verbindungsmittel 41 auf, welche die Verbindung mit einem nachfolgenden Einstreifer 40 ermöglichen. Zu erkennen ist in der Figur 4a auch, dass die keilförmigen Paddel 30 auf der Seite entgegen der
Rotationsrichtung R (siehe Figur la) eine Mischfläche 38
aufweisen, während auf der anderen Seite eine Schneidekante 37 angeordnet ist.
Ein solcher Mischer 1 kann nun beispielsweise beim Anfahren mit einem zu mischenden Produkt über den Einlass 15 zumindest teilweise befüllt werden. Anschliessend kann die Mischerwelle 10 derart rotiert werden, dass die Mischflächen 38 der Paddel 30 das zu vermischende Produkt mischen. Erst wenn das zu
vermischende Produkt die gewünschte Konsistenz, beispielsweise durch Beschicken mit Dampf und/oder durch Erwärmen erreicht hat, kann die Rotationsrichtung der Mischerwelle 10 geändert werden, so dass die einzelnen Paddel 30 mit ihrer Arbeitsfläche 33 das zu mischende Produkt mischen und gleichzeitig in Richtung zum Auslass 16 fördern. Nötigenfalls kann die Rotationsrichtung der Mischerwelle 10 nochmals geändert werden, falls das zu
vermischende und zu konditionierende Produkt noch nicht die erforderlichen Bedingungen erfüllt.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Mischen eines zu konditionierenden Produktes in einem Mischer (1), umfassend die Schritte
Befüllen des Mischers (1) mit dem zu konditionierenden Produkt,
Rotieren einer Mischerwelle (10) des Mischers (1) in einer ersten Rotationsrichtung (R' ) , so dass mindestens ein an der Mischerwelle (10) angeordnetes Paddel (30) im Wesentlichen keine Förderung des Produkts in eine Richtung parallel zur Mischerwelle (10) bewirkt,
Rotieren der Mischerwelle (10) in einer zweiten
Rotationsrichtung (R) , so dass das mindestens eine Paddel (30) eine Förderung des Materials in eine
Richtung parallel zur Mischerwelle (10) bewirkt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schritte Rotieren in erster Rotationsrichtung (R' ) und in zweiter Rotationsrichtung (R) mehrmals wiederholt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass vor oder statt oder während des Schrittes Rotieren in erster Rotationsrichtung (R' ) das Produkt mittels Druckluft und/oder Dampf vermischt wird.
4. Mischer (1), insbesondere zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3 mit mindestens einer
Mischerwelle (10), an welcher zumindest in einem
Anfangsbereich (12) der Mischerwelle (10) mindestens ein Paddel (30) oder mindestens eine Paddelschiene (20) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Mischer (1), die Mischerwelle (10), das mindestens eine Paddel (30) und/oder die Paddelschiene (20) derart ausgestaltet
ist/sind, dass: beim Rotieren der Mischerwelle (10) in einer ersten Rotationsrichtung (R' ) , insbesondere zumindest
innerhalb des Anfangsbereichs (12) der Mischerwelle (10), im Wesentlichen keine Förderung eines zu
konditionierenden und sich im Mischer (1) befindlichen Produkts in eine Richtung parallel zur Mischerwelle (10) bewirkt wird, und dass beim Rotieren der Mischerwelle (10) in einer zweiten Rotationsrichtung (R) eine Förderung des Produktes in eine Richtung parallel zur Mischerwelle (10) bewirkt wird .
Mischer (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Neigung des Mischers einstellbar ist.
Paddel (30) für einen Mischer (1) nach Anspruch 4, wobei das Paddel (30) ein flächiges Element mit einer
Arbeitsfläche (33) und einer Rückfläche (34) umfasst, welches in bestimmungsgemässem Gebrauch im Wesentlichen auf einer Ebene senkrecht auf einer Rotationsachse (11) der Mischerwelle (10) steht und ein Befestigungsmittel (32) zum Befestigen des Paddels (30) an der Mischerwelle (10) aufweist, wobei die Arbeitsfläche (33) um einen
Arbeitswinkel (42) auf die eine Seite und die Rückfläche (34) um einen Rückwinkel (43) auf die andere Seite der Ebene senkrecht zur Rotationsachse (11) der Mischerwelle (10) geneigt sind, dadurch gekennzeichnet, dass der
Rückwinkel (43) kleiner als der Arbeitswinkel (42) ist.
7. Paddel (30) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Summe aus Arbeitswinkel (42) und Rückwinkel (43) zwischen 4° und 50°, bevorzugt zwischen 6° und 30°,
besonders bevorzugt zwischen 7° und 15° beträgt.
8. Paddel (30) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Paddel (30) eine insbesondere einer Mischfläche (38) gegenüberliegende Schneidekante (37) oder
Schneidfläche aufweist, welche bei bestimmungsgemässem Gebrauch ausgehend von einem der Mischerwelle (10)
benachbarten Bereich bis zu einer im Wesentlichen
äussersten Abmessung des Paddels (30) verläuft, wobei die Schneidkante oder Schneidfläche (37) und/oder die
Mischfläche (38) bei bestimmungsgemässem Gebrauch zu einer Mischerwelle (10) im Wesentlichen radial angeordnet ist.
9. Paddel (30) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischfläche (38) mit der Rückfläche (34) einen
Mischwinkel (39) zwischen 40° und 86°, bevorzugt zwischen 60° und 84°, besonders bevorzugt zwischen 75° und 83° einschliesst .
10. Paddelschiene (20) für einen Mischer (1) nach Anspruch 4, umfassend einen Paddelhalter (21) und ein oder mehrere Paddel (30) gemäss einem der Ansprüche 6 bis 9.
11. Paddelschiene (20) nach Anspruch 10, dadurch
gekennzeichnet, dass an der Arbeitsfläche (33) oder der Rückfläche (34) des Paddels (30) je ein Einstreifer (40) zum Abstreifen des bei bestimmungsgemässem Gebrauch zu mischenden Produkts von einer Gehäusewand (2) eines
Mischers (1) angeordnet ist.
12. Paddelschiene (20) nach Anspruch 11, dadurch
gekennzeichnet, dass der Einstreifer (40) an seinen bei bestimmungsgemässem Gebrauch in Rotationsrichtung (R) angeordneten Enden je ein Verbindungsmittel (41) aufweist, mit welchem der Einstreifer (40) eines Paddels (30) mit dem Einstreifer (40') eines in Rotationsrichtung nachfolgenden und/oder vorausgehenden Paddels (30') verbindbar ist.
13. Mischerwelle (10) für einen Mischer nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, dass mehrere bei
bestimmungsgemässem Gebrauch in Rotationsrichtung (R) insbesondere nacheinander angeordneten Paddel (30) mittels Einstreifern (40) untereinander verbunden sind.
14. Mischerwelle (10) für einen Mischer nach Anspruch 4,
insbesondere Mischerwelle (10) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass nur im Anfangsbereich (12) Paddel (30) gemäss einem der Ansprüche 6 bis 9 oder Paddelschienen (20) gemäss einem der Ansprüche 10 bis 12 angeordnet sind.
15. Mischerwelle (10) für einen Mischer nach Anspruch 4,
insbesondere Mischerwelle nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass ein Arbeitswinkel (42) und/oder
Rückwinkel (43) wenigstens eines an der Mischerwelle angeordneten Paddels (30) veränderbar ist.
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