Mischer für puiver-, grieß- und/oder granuiatförmige Stoffe
Die Erfindung betrifft einen Mischer für puiver-, grieß- und/oder granuiatförmige Stoffe, die ggf. mit Flüssigkeiten versetzt sind, sowie Pasten, insbesondere PVC- Pasten, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 , sowie Verfahren zur Durchführung des Mischprozesses in einem solchen Mischer gemäß den Ansprüchen 8 bis 10.
Mischer, deren Mischbehälter aus zwei Behälterteilen bestehen, sind bekannt. Bei solchen Mischern wird der mit Mischgut gefüllte Mischbehälterteil in Vorbereitung des Mischvorganges mit einem zweiten das Mischwerkzeug enthaltenden Mischbehälterteil verbunden und anschließend als Gesamtmischbehäiter bezogen auf eine horizontale Achse um 180° gedreht, so daß sich das Mischwerkzeug im unteren Behälterteii befindet. In dieser Stellung, in der das Mischwerkzeug mit vertikaler Drehachse umläuft, wird der Mischprozeß durchgeführt. Nach Beendigung des Prozesses erfolgt eine erneute Drehung des Mischbehälters um die horizontale Achse in die Ausgangslage, in der der das gemischte Gut enthaltende Mischbehälterteil von der übrigen Mischvorrichtung getrennt wird.
So ist aus der EP 0 269 799 B1 eine Mischvorrichtung bekannt, die einen Mischbehälter enthält, der aus zwei miteinander verbindbaren, schalenförmigen Behälterteilen besteht. Die Vorrichtung verfügt des weiteren über eine ortsfeste Halterung, an der der Mischbehälter über den zweiten Behälterteil um eine horizontale Tragachse drehbar gelagert ist, und ein im zweiten Behälterteil angeordnetes Rührwerk, dessen Welle in der Mischstellung vertikal steht.
In solchen Mischern muß das als Rührwerk ausgeführte Mischwerkzeug mit hoher Drehzahl umlaufen, um zu gewährleisten, daß eine hinreichend gute Durchmischung des Gutes erzielt wird. Das Mischgut wird gezwungen, an den Innenwänden des Mischbehälters aufzusteigen. Dabei kommt es zu einer Erwärmung des zu mischenden Materials. Dieser unerwünschten Temperaturerhöhung wird mit Kühlmaßnahmen, wie beispielsweise der Kühlung des doppelwandig ausgeführten Außenmantels des Mischbehälters begegnet, was einen erheblichen Zusatzaufwand bedeutet und eine ungewollte Veränderung der Produkteigenschaften infolge der Erwärmung des Mischgutes während des Mischens nicht sicher ausschließen kann.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Mischer der vorbezeichneten Ausführung derart weiterzuentwickeln, daß eine gute Durchmischung des Materials in kurzer Zeit ohne temperaturbedingte, ungewollte Änderung der Materiaieigenschaften erreicht wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst, indem die zur Durchführung des Mischprozesses miteinander verbundenen Mischbehäiterteiie einen Mischbehälter bilden, der, am Ständer abgestützt, von einer Mischposition, in der sich der zweite Behälterteil über dem ersten Behälterteil befindet und einer Position, in der der das Mischprodukt enthaltende zweite Mischbehälterteil vom ersten getrennt wird, schwenkbar und um seine Längsachse drehbar ausgebildet ist.
Da bei einer solchen Lösung die Bewegung des Mischgutes von der Behälterinnenwandung verursacht wird, steht im Vergleich zu einem Rührwerksmischer eine relativ große, sich langsam bewegende Fläche für die Mitnahme des Mischgutes zur Verfügung. Es erfolgt daher eine viel intensivere Durchmischung des Materials. Die Erwärmung des Mischgutes ist dabei vernachlässigbar gering, so daß auf eine Kühlung des Mischbehälters verzichtet werden kann.
In Ausgestaltung der Erfindung ist im Ständer eine Welle drehbar angeordnet und mit einem Schwenkbügel drehfest verbunden. Der Schwenkbügel weist ein Drehlager auf, in dem der aus beiden Mischbehälterteilen gebildete Mischbehälter um seine Längsachse drehbar geführt ist.
Ein hierfür geeignetes Drehlager kann als Kugel- oder Rollenlager ausgeführt sein. Die bei Drehung des Mischbehälters entstehenden Kräfte und Momente werden von einem solchen Lager sicher aufgenommen und in den Schwenkbügel eingeleitet.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist im ersten Mischbehälterteil ein drehbares Misch- oder Dispergierwerkzeug angeordnet, dessen Werkzeugflügel sich im wesentlichen radial nach außen bis in unmittelbare Nähe der Wandung des ersten Mischbehälterteiis erstrecken.
Alternativ hierzu kann im ersten Mischbehälterteil auch ein drehbares Misch- oder Dispergierwerkzeug angeordnet sein, dessen Werkzeugflügel zur Wandung des ersten Mischbehälterteils beabstandet sind.
Bei Einsatz derartiger Misch- oder Dispergierwerkzeuge wird der durch die Behäiter- innenwandung verursachten Bewegung des Mischgutes eine weitere Bewegung überlagert, die aus der Drehung des Misch- oder Dispergierwerkzeuges resultiert. Da sich diese Überlagerung aus Gravitationskräften und Fliehkräften unterschiedlicher Richtungen ergibt, entsteht in nur kurzer Zeit ein in sich homogenes Mischprodukt.
Sind die Werkzeugflügel des Misch- oder Dispergierwerkzeuges zumindest in ihren Außenbereichen in Drehrichtung nach vom unten geneigt ausgebildet, so ergibt sich zwischen der Ober- und Unterseite der Werkzeugflügel eine Druckdifferenz, die zu einer Verwirbelung ohne signifikante Erhöhung der Reibung der Partikel des Mischgutes führt und eine schnelle Durchmischung des Materials begünstigt.
Zur Reinigung des Mischers kann der erste Mischbehälterteil mit einem Abschlußkörper versehen sein, der gemeinsam mit dem ersten Mischbehälterteil einen abgeschlossenen Raum bildet, in dem sich eine rieselfähige Reinigungssubstanz befindet. Soll auch der zweite Mischbehälterteil gereinigt werden, ist ein Abschlußkörper nicht erforderlich. In einem solchen Fall erfolgt die Reinigung des Mischbehälters in einer Lage, in der die Behälterlängsachse im wesentlichen horizontal angeordnet ist.
In zweckmäßiger Durchführung des Mischprozesses wird der Mischbehälter in eine Position geschwenkt und in diese Drehung versetzt, in der die Behälterlängsachse gegenüber der Vertikalen geneigt ist. Ein solches Verfahren kann im Hinblick auf eine besonders effiziente Durchmischung des Gutes modifiziert werden, in dem der Mischbehälter bezogen auf seine Längsachse gegenüber der Vertikalen um 10° bis 70° geneigt gedreht wird.
Eine weitere bevorzugte Verfahrensdurchführung besteht darin, daß der Mischbehälter in eine Position geschwenkt wird, in der die Behälterlängsachse mit der Vertikalen zusammenfällt, und daß in dieser Position der Mischbehälter in Drehung versetzt wird, wobei im Mischbehälter ein Mischwerkzeug umläuft, dessen Werkzeugflügel bis in unmittelbare Nähe der Wandung des Mischbehälters reichen.
Eine zweckmäßige Verfahrensdurchführung kann auch darin bestehen, daß Mischbehälter und Misch- oder Dispergierwerkzeug mit entgegengesetzter Drehrichtung umlaufen. Die hiermit erzielbare Erhöhung der Relativgeschwindigkeit der aufeinandertreffenden Partikel führt zu einer verbesserten Verteilung, gegebenenfalls auch Zerkleinerung und Durchmischung des Materials.
Die Drehzahl des Mischbehälters kann dabei unter Ausnutzung der Wirkung der Schwerkraft im Vergleich zur Drehzahl des Misch- oder Dispergierwerkzeuges klein sein, womit eine unzulässige Erwärmung des Mischgutes vermieden wird. Ein besonders kurze Mischzeit läßt sich bei um den Faktor 40 bis 100 unterscheidenden Drehzahlen erreichen.
Die Erfindung soll nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels mit zugehörigen Zeichnungen näher erläutert werden.
Es zeigen:
Figur 1 eine Seitenansicht des Mischers,
Figur 2 eine um 90° gegenüber Figur 1 gedrehte Seitenansicht, in der eine bevorzugte Mischposition des Mischers eingetragen ist,
Figur 3 eine Prinzipdarstellung eines in Mischposition befindlichen und
Mischgut enthaltenden Mischers,
Figur 4 eine konstruktive Auslegung des Antriebes des Mischbehälters um die Behälteriängsachse,
Figur 5 eine vergrößerte Darstellung gemäß Figur 4,
Figur 6, 7 verschiedene Misch- oder Dispergierwerkzeuge und
Figur 8 eine Reinigungseinrichtung.
Bei dem in Figur 1 dargestellten Mischer sind ein zylindrischer Mischbehälterteil 1 und ein Mischbehälterteil 2, der aus einer zylindrischen Form nach unten kegelstumpfförmig verläuft, über Spannmittel 3 zu einem Mischbehälter 4 verbunden. Als Spannmittel 3 können pneumatisch betätigte Drehverschlüsse zum Einsatz gelangen.
Der Mischbehälterteil 1 ist in einem Schwenkbügel 5 angeordnet, der mit einer Welle
6 drehfest verbunden ist. Durch einen an der Welle 6 angreifenden Schwenkantrieb
7 wird der Mischbehälter 4 relativ zu einem, die Welle 6 drehbar aufnehmenden Ständer 8 geschwenkt.
Am Mischbehälterteil 1 greift über ein Reibrad 9 ein Drehantrieb 10 an, der der Drehung des Mischbehälters 4 um dessen Längsachse dient.
Auch kann der Mischbehälter 4 über eine im Schwenkbügel 5 in Kugellagern 13 gelagerte Hohlwelle 14 angetrieben werden, die mit dem Drehantrieb 10 in Verbindung steht, wie in Figur 4 dargestellt. Innerhalb des Hohlraumes der Hohlwelle 14 befindet sich eine Welle 15, die in Lagern 16 geführt, relativ zur Hohlwelle 14 drehbar ist. Die Welle 15 trägt das im ersten Mischbehälterteil 1 angeordnete Mischoder Dispergierwerkzeug 11 und wird von einem Motor 12 in Rotation versetzt. Die Anordnung von Hohlwelle 14 und Welle 15 zueinander sind der Darstellung in Figur 5 zu entnehmen.
Das Misch- oder Dispergierwerkzeug 11 kann unterschiedlich ausgeführt sein. Eine grundsätzliche Möglichkeit besteht darin, daß die Mischflügel 18 gegenüber der Horizontalen eine Neigung aufweisen, so daß zwischen Ober- und Unterkante eines Mischflügels 18 eine Druckdifferenz entsteht, die eine intensive Durchmischung des Materials begünstigt. Eine Ausführungsform dieser Art ist in Figur 6 dargestellt.
Des weiteren kann die Kontur der Vorderkante der Mischflügel 18 dem konkreten Einsatzfall angepaßt sein. In Figur 7 ist ein solches Misch- oder Dispergierwerkzeug 11 dargestellt, dessen Werkzeugflügel 18 an der Vorderkante mit im wesentlichen übereinstimmendem Krümmungsradius stetig gekrümmt sind.
Da eine vollständige Entleerung infolge des Haftens von Partikeln am Misch- oder Dispergierwerkzeug 11 und an der Behälterinnenwand des ersten Mischbehälterteils 1 nicht möglich ist, besteht die Notwendigkeit bei Wechsel der Zusammensetzung des Mischgutes oder der zu mischenden Materialien, eine Reinigung vorzusehen. Hierzu wird, wie in Figur 8 dargestellt, ein kegelförmiger Abschlußkörper 17 zwischen den beiden Mischbehälterteiien 1 , 2 angeordnet. Am Außenumfang des Abschlußkörpers 17 ist ein kreisringförmiger Ansatz angeformt, der bei Befestigung des zweiten Mischbehälterteils 2 am ersten Mischbehälterteil 1 zwischen den an beiden Behälterteilen 1 , 2 befindlichen Verbindungsflanschen positioniert und über die Spannmittel 3 fixiert wird. Der Reinigung dient eine rieselfähige Reinigungssubstanz 19, wobei die Drehung des Mischbehälters 4 vorzugsweise um eine horizontale Drehachse erfolgt.
In Vorbereitung des Mischprozesses wird der fahrbar ausgebildete Mischbehälterteil 2 getrennt von dem im Ständer 8 angeordneten Mischbehälterteil 1 bei geschlossenem Bodenverschluß mit Mischgut beschickt, anschließend unter dem Mischbehälterteil 1 zentriert, angehoben und über die als pneumatisch betätigte Drehverschlüsse ausgebildeten Spannmittel 3 mit dem Mischbehälterteil 1 verbunden.
Zur Durchführung des Mischprozesses wird der Mischbehälter 4 mittels Schwenkantrieb 7 in eine Mischposition bewegt, wie sie beispielsweise in Figur 2 strichpunktiert dargestellt ist.
In dieser Position wird der Mischbehälter 4 in Drehung versetzt. Kommt ein Mischoder Dispergierwerkzeug 11 zum Einsatz, so ist dessen Drehzahl im Vergleich zur Drehzahl des Mischbehälters 4 relativ hoch zu wählen. Die Neigung des Mischbehälters 4 gegenüber der Vertikalrichtung wird durch den Abriß des Mischgutes im oberen Bereich der Innenwandung des Mischbehälters 4 bestimmt. Sie wird derart gewählt, daß der nach unten gerichtete Mischgutstrom in den Bereich des Misch- oder Dispergierwerkzeuges 11 gelangt.
In der Praxis hat sich eine Neigung des Mischbehälters 4 gegenüber der Vertikalen um 10° bis 70° im Hinblick auf eine gute Durchmischung des Materials als zweckmäßig erwiesen. Findet ein Misch- oder Dispergierwerkzeug 11 Verwendung, so sollten sich bei vorgenannter Neigung die Drehzahlen von Misch- oder Dispergierwerkzeug 11 und Mischbehälter 4 um einen Faktor von ca. 100 unterscheiden und die Drehrichtungeπ gegensinnig gewählt werden (Figur 3).
Nach Abschluß des Mischprozesses wird der Mischbehälter 4 in die Ausgangslage zurückgeschwenkt, in der dessen Längsachse mit der Vertikalrichtung zusammenfällt und der Mischbehälterteil 2 den unteren Teil des Mischbehälters 4 bildet. Durch Trennung der Mischbehälterteile 1 und 2 kann Mischbehälterteil 2 zur Entleerung des Mischgutes aus diesem an einen dafür bestimmten Ort bewegt werden.