DE102006050586A1

DE102006050586A1 - Mischer

Info

Publication number: DE102006050586A1
Application number: DE102006050586A
Authority: DE
Inventors: André Dipl.-Wirtsch. Ing. Greiling; Henning Dipl.-Ing. Kreis
Original assignee: REIMELT HENSCHEL MISCHSYSTEME; REIMELT HENSCHEL MISCHSYSTEME GmbH
Current assignee: Zeppelin Reimelt GmbH
Priority date: 2006-10-20
Filing date: 2006-10-20
Publication date: 2008-04-24
Also published as: ITPD20070328A1

Abstract

Ein Mischer für pulver-, grieß- und/oder granulatförmige Stoffe enthält einen Mischbehälter, wenigstens ein in diesem Mischbehälter drehbar gelagertes Mischwerkzeug (18a, 18b) und einen Antrieb für das Mischwerkzeug. Erfindungsgemäß sind Mittel zur Kühlung oder Heizung des Mischwerkzeugs (18a, 18b) vorgesehen, wozu dieses z. B. als Rechteckrohr ausgebildet ist, das von einem Kühl- oder Heizmedium durchströmt werden kann (Fig. 4).

Description

Die Erfindung betrifft einen Mischer mit einem kühl- oder heizbaren Mischbehälter, wenigstens einem in dem Mischbehälter drehbar gelagerten Mischwerkzeug und einem Antrieb für das Mischwerkzeug.
Mischer dieser Art sind in vielfachen Varianten bekannt und in der Regel mit einer vorwiegend horizontalen oder einer vorwiegend vertikalen Behälterachse versehen, die meistens gleichzeitig die Drehachse für wenigstens ein Mischwerkzeug ist. Mit der Bezeichnung "vorwiegend" soll angedeutet werden, dass viele Mischer mit einem schwenkbar gelagerten Mischbehälter versehen sind, so dass die Achse, um die sich das Mischwerkzeug dreht, beim Betrieb des Mischers in einem gewissen Bereich unterschiedliche Winkel zur Horizontalen oder Vertikalen einnehmen kann (vgl. z. B. DE 197 08 075 C1 , DE 198 07 476 A1 ).
Mischer dieser Art werden insbesondere in der chemischen Industrie und in der Nahrungsmittelindustrie zum Vermischen von zahlreichen Schüttgütern wie z. B. Pulver-, grieß- oder granulatförmigen Stoffen verwendet, die bei Bedarf mit Flüssigkeiten oder Pasten versetzt werden, können aber auch dem Mischen von Flüssigkeiten oder zur Herstellung von Pasten wie z. B. PVC-Pasten od. dgl. dienen.
Bei den genannten und anderen Anwendungsfällen besteht häufig das Bedürfnis, das Schüttgut während des Mischprozesses zu kühlen oder zusätzlich zu erwärmen. Zu diesem Zweck ist es bekannt, die Wandungen des Mischbehälters mit zur Durchleitung eines flüssigen oder gasförmigen Mediums geeigneten Hohlkammern, Rohrschlangen od. dgl. zu versehen. Allerdings sind die hierdurch erzielbaren Kühl- oder Heizwirkungen noch nicht zufriedenstellend. Das gilt für Mischer mit horizontaler Drehachse insbesondere deshalb, weil diese im wesentlichen senkrecht zur Drehachse stehende, schaufelartige Mischwerkzeuge aufweisen, durch die das Mischgut radial an die Behälterwand geworfen wird, was zu kurzen Berührungszeiten und daher schlechten Wärmeaustauschleistungen führt. Bei Mischern mit vertikaler Drehachse sind zwar häufig Mischwerkzeuge in Form von Schrauben- oder Spiralbändern vorhanden, die zum Teil längere Kontaktzeiten zwischen dem Mischgut und der Behälterwand ermöglichen. Auch die mit solchen Konstruktionen erzielbaren Heiz- bzw. Kühlleistungen sind aber noch nicht ausreichend.
Ausgehend davon liegt der Erfindung das technische Problem zugrunde, den Mischer der eingangs bezeichneten Gattung so auszubilden, dass eine Intensivierung des Kühl- oder Heizeffekts und dadurch eine Reduzierung der Mischzeit erzielt wird.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Mischer Mittel zur Kühlung oder Erwärmung des Mischwerkzeugs aufweist.
Die Erfindung bringt den Vorteil mit sich, dass aufgrund der zusätzlichen Kühlung oder Erwärmung des Mischwerkzeugs auch ein intensiver Wärmeaustausch zwischen dem Mischwerkzeug und dem Mischgut stattfinden kann. Dadurch wird die Wärmeaustauschleistung verbessert und die Mischzeit reduziert bzw. die Durchsatzleistung des Mischguts in kg/h erhöht.
Weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die Erfindung wird nachfolgend in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen an einem bevorzugten Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigen:
1 die Vorderansicht eines erfindungsgemäßen Mischers;
2 einen Schnitt längs der Linie II-II der 1;
3 eine Seitenansicht des Mischers von rechts in 1;
4 eine schematische und vergrößerte, perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen Mischwerkzeugs des Mischers nach 1 und 2;
5 eine Draufsicht auf das Mischwerkzeug in einem gegenüber 4 etwas verkleinerten Maßstab;
6 eine vergrößerte Einzelheit X der 5; und
7 einen Schnitt längs der Linie VII-VII der 6.
Nach 1 und 2 enthält ein üblicher, horizontal ausgerichteter Mischer einen Mischbehälter 1 mit einem nach oben und z. B. um 90° aufklappbaren oder aufschiebbaren Deckel 2. Der Mischbehälter 1 ist in einem auf Füßen 3 abgestützten Gestell 4 montiert und mit einer drehbar in seinen Stirnwänden 5 gelagerten, durchgehenden Welle 6 versehen, die beim Betrieb des Mischers horizontal angeordnet ist und koaxial zu einer Drehachse 7 liegt. Für den Drehantrieb der Welle 6 dienen ein Motor 8 und ein Getriebe 9, das zwischen den Motor 8 und eine mit der Welle 6 verbundene Kupplung 10 geschaltet ist.
An der Oberseite des Behälters 1 und/oder Deckels 2 sind je ein Einlaufstutzen 11 für das Mischgut und ein mit einem Filter versehener Entlüftungsstutzen 12 angebracht. Die fertige Mischung kann durch einen an der Unterseite des Mischbehälters 1 angebrachten, mit einem Verschluss versehenen Auslaufstutzen 14 entnommen werden.
Der Mischbehälter 1 und vorzugsweise auch der Deckel 2 sind doppelwandig ausgebildet und mit nicht dargestellten Hohlkammern, Rohrschlangen od. dgl. versehen, durch die ein flüssiges oder gasförmiges Kühl- oder Heizmedium, insbesondere Wasser geleitet wird, das z. B. über einen Einlaufstutzen 15 zuströmt und durch einen Auslaufstutzen 16 weggeführt wird, die beide am Mischbehälter 1 und/oder Deckel 2 angebracht sind. Wie genauer in 3 gezeigt ist, weist der Mischbehälter 1 im Ausführungsbeispiel sowohl je eine Zulaufleitung 15a, 15b als auch je eine Auslaufleitung 16a, 16b für den Mischbehälter 1 und den Deckel 2 auf. Außerdem zeigt 3 schematisch die üblichen zugehörigen Armaturen.
Mischer dieser Art und deren Funktion sind allgemein bekannt und brauchen dem Fachmann daher nicht näher erläutert werden.
Erfindungsgemäß ist die Welle 6, wie insbesondere 4 zeigt, mit im wesentlichen radial erstreckten Halterungen bzw. Haltearmen 17 versehen, an denen im Ausführungsbeispiel zwei schraubenbandförmig ausgebildete Mischwerkzeuge 18a und 18b befestigt sind, die die Welle nach Art einer Schraubenlinie zumindest teilweise umgeben. Außenkanten 18c, 18d dieser Mischwerkzeuge 18a, 18b reichen bis dicht an die Innenmäntel des Mischbehälters 1 und des Deckels 2 heran. Außerdem sind die in Drehrichtung vorlaufenden Flächen der Mischwerkzeuge 18a, 18b so geformt bzw. geneigt, dass das Mischgut, das den Mischbehälter 1 z. B. zu einem Drittel füllt, beim Drehen der Welle 6 weniger radial gegen die Innenmäntel des Mischbehälters 1 bzw. des Deckels 2 geworfen als vielmehr gegen diese Innenmäntel gedrückt, an diesen gehalten und dabei axial vorgeschoben wird. Aufgrund dieser Schubbewegung wird das Mischgut länger mit den Innenmänteln des Mischbehälters 1 und des Deckels 2 in Berührung gehalten, als dies bei einer radialen Wurfbewegung der Fall wäre. Dadurch werden die Wärmeaustauschzeiten vergrößert und damit auch der Wirkungsgrad beim Kühlen bzw. Heizen erhöht.
Zur weiteren Verbesserung der Kühl- oder Heizwirkung weist der Mischer erfindungsgemäß zusätzlich Mittel zur Kühlung oder Heizung der Mischwerkzeuge 18a, 18b auf.
Mit besonderem Vorteil sind die Mischwerkzeuge 18a, 18b hierzu als Hohlkörper ausgebildet, wie insbesondere 6 und 7 am Beispiel des Mischwerkzeugs 18b zeigen, damit alle ihre Außenflächen, die mit dem Mischgut in Berührung kommen, gekühlt oder erwärmt werden. Danach besteht das Mischwerkzeug 18b aus einem Rechteckrohr, das eine rechteckige Hohlkammer 19 umgibt, die sich vom Anfang bis zum Ende des Mischwerkzeugs 18b erstreckt und jeweils durch eine Stirnwand 20 dicht verschlossen ist. Das Mischwerkzeug 18b besteht somit insgesamt aus einem in sich schraubenlinienförmig verwundenen Rechteckrohr. Entsprechendes gilt für das andere Mischwerkzeug 18a.
An den Enden sind die Mischwerkzeuge 18a, 18b mit je einem Anschlussstutzen 21a, 21b bzw. 22a, 22b versehen, wie insbesondere 4 und 5 zeigen. Außerdem sind die Anschlussstutzen 21a und 22a, die an von der Kupplung 10 (1 und 2) entfernten Enden der Mischwerkzeuge 18a, 18b liegen, durch je einen Rohrverbinder 23a bzw. 23b (4 und 5) mit einer in der Welle 6 angeordneten Rohrleitung 24 bzw. 25 verbunden. Die Rohrleitung 24 dient z. B. als Zulauf, die Rohrleitung 25 dagegen als Auslauf für ein Kühl- oder Heizmedium. Dagegen sind diejenigen Anschlussstutzen 21b und 22b, die an den der Kupplung 10 nahe liegenden Enden der Mischwerkzeuge 18a, 18b angebracht sind, durch eine rohrförmige Verbindungsleitung 26 miteinander verbunden.
Insgesamt ist die Anordnung erfindungsgemäß so getroffen, dass ein an der Rohrleitung 24 zuströmendes Medium durch den Rohrverbinder 23a und den Anschlussstutzen 21a in die Hohlkammer des Mischwerkzeugs 18a gelangt, diese durchströmt und am Anschlussstutzen 21b wieder austritt. Von dort durchströmt das Medium dann die Verbindungsleitung 26, den Anschlussstutzen 22b, die Hohlkammer 19 des Mischwerkzeugs 18b, den Anschlussstutzen 22a und den Rohrverbinder 23b, bevor es durch die Rohrleitung 25 ausströmt und ggf. durch einen nicht gezeigten Kühl- oder Heizkreislauf geleitet wird. Die verschiedenen Strömungsrichtungen sind in 4 und 5 durch Pfeile kenntlich gemacht.
Damit das Medium auch beim Drehen der Welle 6 zu- und abgeführt werden kann, sind die Rohrleitungen 24, 25 mittels einer üblichen Drehdurchführung 27 (z. B. nach Deublin), wie in 1 bis 3 schematisch angedeutet ist, mit zugehörigen, stationären Zu- und Abflussleitungen 28, 28 verbunden.
Der beschriebene, erfindungsgemäße Mischer bringt mehrere Vorteile mit sich. Zunächst ist die Wärmeaustauschleistung aufgrund der beschriebenen Form der Mischwerkzeuge 18a, 18b und der Kühlung/Heizung der Mischwerkzeuge 18a, 18b wesentlich verbessert. Berechnungen zeigen, dass mit dem beschriebenen Mischer eine Vergrößerung der Durchsatzleistung des Mischguts gegenüber entsprechend dimensionierten Wurfmischern um ca. 16 % erhöht werden kann. Vorteilhaft ist ferner, dass beim Mischen von Materialien, die während des Mischprozesses zu schmelzen beginnen, die Gefahr des Anhaftens bzw. der Belagbildung an den Wandungen des Behälters 1, des Deckels 2 und der Mischwerkzeuge 18a, 18b wesentlich reduziert ist. Dadurch werden eine gute Wärmeaustauschleistung und eine erhöhte, nicht durch Klebeffekte reduzierte Positionswechselgeschwindigkeit für die Bestandteile des Mischguts über längere Zeitspannen hinweg sichergestellt, was zu einer Vergrößerung der Reinigungsintervalle führt und ebenfalls zur Erhöhung der Durchsatzleistung beiträgt. Außerdem wird aufgrund der beschriebenen Werkzeugform eine gute Homogenisierung des Mischguts erreicht.
Die Erfindung ist nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt, das auf vielfache Weise abgewandelt werden kann. Das gilt insbesondere für die Zahl der im Einzelfall vorhandenen Mischwerkzeuge. Anstatt der zwei Mischwerkzeuge 18a, 18b können auch mehr, z. B. vier Mischwerkzeuge oder auch nur ein Mischwerkzeug vorgesehen werden. Weiter kann die Drehachse 7 beim Betrieb z. B. unter Winkeln zwischen 40° und 140° zur Vertikalen geneigt angeordnet und/oder die Lage der Drehachse 7 verstellbar sein, wie es bei Anwendung verschwenkbarer Mischbehälter an sich bekannt ist. Weiter ist es möglich, die schraubenbandförmigen Mischwerkzeuge 18a, 18b verstellbar anzuordnen, um in Abhängigkeit vom Mischgut unterschiedliche Anstellwinkel der in Drehrichtung vorlaufenden Werkzeugflächen zu ermöglichen und dadurch, ggf. in Verbindung mit einer Veränderung der Winkelgeschwindigkeit der Welle 6, ein günstiges Positionswechselverhalten für die Bestandteile des Mischguts einstellen zu können. Insbesondere kann dadurch auch erreicht werden, dass eine zunächst noch weitgehend laminare Strömung des Mischguts zumindest nach dem Verlassen der Mischwerkzeug-Oberflächen in eine turbulente Strömung übergeht, was die Positionswechselgeschwindigkeit der Mischgutbestandteile weiter fördert. Weiter können die Mittel zur Kühlung/Heizung des Mischbehälters 1 und Deckels 2 einerseits und der Mischwerkzeuge 18a, 18b andererseits andere sein, als oben beschrieben und dargestellt ist, und auch auf einem anderen Wirkungsprinzip beruhen. Weiter ist klar, dass sich die Mischwerkzeuge im Vergleich zu 4 und 5 auch um einen größeren oder kleineren Winkelbereich um die Welle 6 herum erstrecken können. Schließlich versteht sich, dass die verschiedenen Merkmale auch in anderen als den dargestellten und beschriebenen Kombinationen angewendet werden können.

Claims

Mischer mit einem kühl- oder heizbaren Mischbehälter (1), wenigstens einem in dem Mischbehälter (1) drehbar gelagerten Mischwerkzeug (18a, 18b) und einem Antrieb (8) für das Mischwerkzeug (18a, 18b), gekenzeichnet durch Mittel (19, 21a, 21b, 22a, 22b) zur Kühlung oder Heizung des Mischwerkzeugs (18a, 18b).
Mischer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Mischwerkzeug (18a, 18b) als Hohlkörper ausgebildet ist und je einen Anschlussstutzen (21a, 21b, 22a, 22b) zum Zuführen und Abführen eines Kühl- oder Heizmediums aufweist.
Mischer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Mischwerkzeug (18a, 18b) nach Art eines Schraubenbandes ausgebildet ist.
Mischer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Mischwerkzeug (18a, 18b) mittels Haltearmen (17) an einer drehbar im Mischbehälter (1) gelagerten Welle (6) befestigt ist, die die Mischwerkzeuge (18a, 18b) bzw. deren Hohlkammern verbindende Rohrleitungen (24, 25) aufweist, die mittels einer Drehdurchführung (27) an je eine außerhalb des Mischbehälters (1) angeordnete Zuführ- und Abführleitung (28, 29) angeschlossen sind.
Mischer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Mischwerkzeug (18a, 18b) beim Betrieb um eine Achse drehbar ist, die einen Winkel zwischen 40° bis 140° mit der Vertikalen einschließt.
Mischer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Stellung des Mischwerkzeugs (18a, 18b) veränderbar ist.
Mischer nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Mischbehälter (1) eine Behälterwand (1) aufweist, die mit Mitteln zum Durchleiten eines Kühl- oder Heizmediums versehen ist.