DE102007063071B3

DE102007063071B3 - Schraubenbandmischvorrichtung

Info

Publication number: DE102007063071B3
Application number: DE102007063071A
Authority: DE
Inventors: Bernd Ramhorst
Original assignee: Individual
Current assignee: Ruberg-Mischtechnik and Co Kg De GmbH
Priority date: 2007-12-21
Filing date: 2007-12-21
Publication date: 2009-02-05
Anticipated expiration: 2027-12-22
Also published as: JP5077762B2; US8100578B2; US20090161483A1; JP2009148741A

Abstract

Die Erfindung beschreibt eine Schraubenbandmischvorrichtung mit einem innen rotationssymmetrischen Mischgefäß (1) und darin einer motorisch angetriebenen zentralen Mischwerksachse (2), an der an sich seitlich davon erstreckenden Mischwerksarmen (30, 31, 32) mindestens ein mit einer zirkularen Neigung in eine Drehrichtung (D) abfallend geneigtes Schraubenband (4) gehalten ist, das mit einem äußeren Schraubenbandrand (5) nahe einer Mischgefäßwandung (10) angeordnet ist,
wobei an dem wandseitigen Schraubenbandrand (40) ein Außenzahnprofil (50-52) ausgebildet ist, das eine radiale Profiltiefe (T) aufweist, die geringer als eine jeweils radial anschließende Bandbreite (B) ist, und dessen zirkulare Zahnfolgeweite (W) dem ein- bis 10-fachen der Profiltiefe (T) entspricht.

Description

Die Erfindung betrifft eine Schraubenbandmischvorrichtung mit einem innen rotationssymmetrischen Mischgefäß und darin einer motorisch angetriebenen zentralen Mischwerksachse, an der an sich seitlich davon erstreckenden Mischwerksarmen mindestens ein mit einer zirkularen Neigung in eine Drehrichtung abfallend geneigtes Schraubenband gehalten ist, das mit einem äußeren Schraubenbandrand mit einem Spalt zur Mischgefäßwandung angeordnet ist, der schmaler als eine Breite des Bandes ist.
Eine derartige Schraubenbandmischvorrichtung ist aus der DE 103 59 379 A1 bekannt. Bei dieser weist das Schraubenband einen durchgehend geringen Seitenabstand zur Mischgefäßwandung auf, wodurch eine Wandreibung des eingebrachten Mischgutes entsteht, die zu einer gewünschten Auftriebsbildung des Mischgutes führt, jedoch, falls der Seitenabstand sehr gering ist, zu einer unzulässig starken Beanspruchung des Mischgutes und der Behälterwandung führt. Zudem ergibt sich eine Behinderung der Entleerung von körnigem Mischgut, selbst wenn eine kombinierte zirkulare und radiale Mischbandneigung vorgehen ist, die größer als der Gleitwinkel des Mischgutes ist.
Als Abhilfe ist in der DE 1 557 009 A die Mischerwandung nach oben divergierend ausgebildet und die Mischwerksachse mit dem Schraubenband mit einem Höhenverstellantrieb verbunden, so dass der Seitenabstand dem Mischgutverhalten angepasst werden kann. Diese Ausführung ist aufwändig und erfordert eine Einstelltätigkeit für jeden neuen Einsatz.
Weiterhin ist aus der CH 672 267 A5 ein Mischwerkzeug für eine Kompostieranlage mit einem an einer Antriebsachse befestigten Schraubenband bekannt, an dem ein Innen- und/oder Außenzahnprofil, dessen dreieckige Zähne eine radiale Profiltiefe aufweisen, die geringer als die radiale Bandtiefe ist, und dessen zirkulare Zahnfolgeweite dem mehrfachen der Profiltiefe entspricht, angeordnet ist, das zur Auflockerung der Rotte vorgesehen ist. Das Mischwerkzeug ist in der Kompostieranlage horizontal in zwei Koordinaten verfahrbar angeordnet, wobei die Eckbereiche des rechteckigen Grundrisses nicht vom Werkzeug erfasst werden. Es entsteht kein randseitiger Auftrieb und kein innerer Rückfluss der Rotte.
Die Aufgabe ist es, eine einfache und ohne Bedienung wirksame Ausgestaltung zu offenbaren, die bei verbesserter Mischleistung das Mischgut schont und eine verbesserte Entleerung erbringt.
Die Aufgabe wird mit einer Schräubenbandmischvorrichtung nach Anspruch 1 gelöst. Bei dieser Vorrichtung ist an dem wandseitigen Schraubenbandrand ein Außenzahnprofil ausgebildet, das eine radiale Profiltiefe aufweist, die geringer als eine jeweils radial anschließende Bandbreite ist, und dessen zirkulare Zahnfolgeweite dem ein- bis 10-fachen der Profiltiefe entspricht.
Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
Das Außenzahnprofil kann wellig oder kantig sein. Bevorzugt ist eine sinuskurvenartige Profilierung, die vereinfacht durch stetig aneinander anschließende Kreisbögen wechselnder Krümmung angenähert herzustellen ist. Ein alternatives kantiges Profil ist beispielsweise mit Rechteck-, Trapez- oder Halbwellenzähnen ausgebildet.
Eine weitere Verbesserung der Mischleistung erbringt eine zusätzliche Profilierung des inneren Schraubenbandrandes mit einem Innenzahnprofil. Letzteres kann ebenso in einer der genannten Profilarten ausgeformt sein; vorzugsweise ist es dem Außenzahnprofil ähnlich und in gleicher Winkellage zu diesem angeordnet.
Eine Zahnfolge mit einem Zahn pro 15° Umfangswinkel erweist sich als vorteilhaft.
Die Zahnlücken geben dem Mischgut die Gelegenheit, beim Entleeren des Mischers auf sehr kurzem Weg den unteren Auslass zu erreichen. Zudem tritt während des Mischvorganges eine Entlastung des Mischgutes im Wandbereich ein, jedoch erbringen die wandseitigen Zahnenden eine ausreichende Auftriebsreibung, so dass sich der gewünschte Aufstrom über der Wendel ausbildet. Somit entstehen im Betrieb in den zirkularen Zonen über dem Zahnprofil periodische Auftriebsvariationen, die eine den Hauptstrom vorteilhaft moderierende Mischfunktion erbringen. Eine gleichartige ergänzende Mischwirkung erbringt eine Innenverzahnung des Schraubenbandrandes, indem die innere Scherzone variierend stark angehoben wird, während das Schraubenband im Mischgut gedreht wird. In axialer Richtung entstehen entsprechend der Höhenlage der Profilzähne ringförmige Mischgutbereiche mit abwechselnd stärkerer und geringerer Förderung.
Bei konformer beidseitiger Verzahnung treten diese Schubschwankungen jeweils wechselseitig des Schraubenbandes auf, so dass eine Art Pendeln des Mischgutes in dem Aufwärts-Förderbereich stattfindet.
Die verbesserte Mischfunktion und die Schonung des Mischgutes treten auch bei einem nach innen oder zur Wand geneigtem Schraubenband auf; die verbesserte Entleerung ist besonderes bedeutsam bei wandseitig abwärts geneigtem Schraubenband.
Insgesamt ist es für die Mischung vorteilhaft, wenn das Schraubenband stärker als ein Reibungswinkel geneigt ist. Dies ist ein Winkel, der so groß ist, dass das Mischgut gerade von dem Schraubenband herab läuft.
Das Mischgefäß kann neben der typischen Zylinderform auch andere Formen aufweisen. So sind die beschriebenen Formen des Schraubenbandes auch in einem Doppelwellenmischraum einsetzbar. Auch sind die genannten Schraubenbänder in einem unteren konusförmigen Mischraum einsetzbar. Ebenso sind sie für einen Mischraum mit einem Klöpperboden einsetzbar, der eine untere bogenförmige Wand besitzt.
Für konische Mischräume lässt sich die Grundform des Wendels des Schraubenbandes vorteilhaft spiralförmig aus einer Platte herstellen, wobei die benachbarten Zahnprofile ineinandergreifen, bevor die Wendel axial auseinandergezogen wird.
Vorteilhafte Ausgestaltungen sind anhand der 1–7 dargestellt.
1 zeigt einen Abschnitt einer Schraubenbandabwicklung;
2 zeigt eine Draufsicht auf ein Mischwerkzeug;
3 zeigt eine 1. Seitenansicht zu 2;
4 zeigt eine 2. Seitenansicht zu 2;
5–7 zeigen weitere Ausführungen von Schraubenbandabschnitten;
8–10 zeigen Ausführungen von Mischgefäßen.
1 zeigt eine bevorzugte Ausgestaltung eines Schraubenbandes 4 in abgewickelter, ebener Form. An dessen äußeren Schraubenbandrand 40 erstrecken sich annähernd sinusförmige Profilzähne Z und bilden in ihrer Folge ein Außenzahnprofil 5. Auch am inneren Schraubenbandrand 41 ist ein Innenzahnprofil 6 angeformt. Dessen Wellenform ist durch Aneinanderreihung von wechselnd gekrümmten Kreisbögen erzeugt, die stetig aneinander anschließen. Die radialen Maxima Mx und Minima Mi der Zahnprofile 5, 6 sind jeweils auf dem gleichen Radialstrahl R1, R2 angeordnet, so dass das Schraubenband insgesamt eine Wellenform hat. Die Schraubenbandbreite B ist größer als vorzugsweise doppelt so groß wie die Profiltiefen T, T1 des äußeren bzw. inneren Zahnprofils 5, 6. Die Wellenlänge oder Zahnfolgenweite W entspricht etwa der 2- bis 3-fachen Profiltiefe T, T1. Im Beispiel beträgt der Winkel zwischen benachbarten Radien R1, R2 ca. 15°. Ein Winkel von 10°–20° erweist sich als günstig.
2 zeigt einen Grundriss von einen halbkreisförmigen Schraubenband 4 in einem Mischgefäß 1 zentral innerhalb der Mischgefäßwandung 10 mit radialen Mischwerksarmen 30–32 an einer Mischwerksachse 2 gehalten. Der Spalt S zwischen den Maxima Mx der Außenzahnprofile 5 ist relativ klein zur Profiltiefe T. Durch die Kürze dieses engen Spaltes S ist der Verschleiß an der Mischgefäßwandung 10 im Bereich der Maxima am Schraubenband und am Mischgut gering.
3 zeigt eine Frontansicht des Mischwerkzeuges ohne einen oben anzuschließenden Antrieb bei seitlich gestelltem Halbkreis-Schraubenband 4. Dieses ist zur schematisch gezeigten Mischgefäßwandung 10 hin abfallend geneigt, wie durch den Neigungswinkel α verdeutlicht ist. Stirnseitig ist das Außenzahnprofil 5 nach unten zur Achse 2 hin geneigt verjüngt, was durch den Verjüngungswinkel δ verdeutlicht ist. Der enge Wandspalt S besteht somit jeweils nur punktförmig in den Maxima Mx des Profils 5. Die Drehrichtung D ist an der Mischwerksachse angezeigt.
4 zeigt das Mischwerkzeug in einer Rückansicht. Man erkennt die Mischwerksarme 30–32, die in den verschiedenen Höhen an der Mischwerksachse 2 und dem Schraubenband 4 befestigt sind. Bodenseitig des Mischgefäßes befindet sich ein in bekannter Weise gestalteter Räumarm.
5 zeigt einen Abschnitt eines alternativen Schraubenbandes 42 mit einem rechteckigen Außenzahnprofil 50.
6 zeigt einen Abschnitt mit einem bogenförmigen Außenzahnprofil 51 einer weiteren Variante des Schraubenbandes 43.
7 zeigt eine weitere Variante des Schraubenbandes 42 mit einem trapezförmigen Außenzahnprofil 52 und einem gleichartigen Innenzahnprofil 62. Die Profiltiefen T2 betragen hierbei etwa ¼ der Schraubenbandbreite B. Das Verhältnis der Zahnfolgenweite W2 der Zähne Z zur Profiltiefe beträgt etwa 10 zu 1. Die Zahnbreite ist etwa halb so groß wie die Zahnlücke.
In 8 ist ein Mischgefäß 1 mit einem Klöpperboden 9 im Querschnitt dargestellt. Der Mischwerksarm 30 ist der Wölbung des Bodens angepasst. Das Schraubenband 4 dreht sich um die Mischwerksachse 2 und reicht bis zum gewölbten Klöpperboden 9.
In 9 ist ein Mischgefäß 1 mit einem Konusmischraum 8 im Querschnitt dargestellt. Das Schraubenband 4 dreht sich um die Mischwerksachse 2 und verjüngt sich bis zum Boden des Mischgefäßes.
In 10 ist ein Doppelwellenmischraum 7 im Querschnitt dargestellt. Die beiden Schraubenbänder 44 und 45 drehen sich jeweils um eine Mischwerksachse 2, 2A.

1: Mischgefäß
10: Mischgefäß-Wandung
2, 2A: Mischwerksachse
30–32: Mischwerksarme
4: Schraubenband
40: Schraubenbandrand außen
41: Schraubenbandrand innen
42, 43: Schraubenbänder alternativ
44, 45: Schraubenbänderpaar
5: Außenzahnprofil
50–52: Außenzahnprofile alternativ
6: Innenzahnprofil
62: Innenzahnprofil alternativ
7: Doppelwellenmischgefäß
8: Konusmischraum
9: Klöpperboden
B: Bandbreite
D: Drehrichtung
M1: Minimum
Mx: Maximum
R1, R2: Radialstrahlen
S: Spalt
T: Profiltiefe des Außenzahnprofils
T1: Profiltiefe des Innenzahnprofils
T2: Profiltiefe zu 52
W: Zahnfolgenweite
W2: Zahnfolgenweite zu 52
Z: Zähne
α: Neigungswinkel von 4
α: Verjüngungswinkel von 40

Claims

Schraubenbandmischvorrichtung mit einem innen rotationssymmetrischen Mischgefäß (1) und darin einer motorisch angetriebenen zentralen Mischwerksachse (2), an der an sich seitlich davon erstreckenden Mischwerksarmen (30, 31, 32) mindestens ein mit einer zirkularen Neigung in eine Drehrichtung (D) abfallend geneigtes Schraubenband (4) gehalten ist, das mit einem äußeren Schraubenbandrand (40) mit einem Spalt (S) zur Mischgefäßwandung (10) angeordnet ist, der schmaler als eine Schraubenbandbreite (B) ist, dadurch gekennzeichnet, dass an dem wandseitigen Schraubenbandrand (40) ein Außenzahnprofil (5, 50–52) ausgebildet ist das eine radiale Profiltiefe (T, T2) aufweist, die geringer als die jeweils radial anschließendeSchraubenbandbreite (B) ist, und dessen zirkulare Zahnfolgeweite (W) dem ein- bis 10-fachen der Profiltiefe (T) entspricht.
Schraubenbandmischvorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auch ein innerer Schraubenbandrand (41) ein Innenzahnprofil (6, 62) trägt.
Schraubenbandmischvorrichtung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Außen- und/oder das Innenzahnprofil (5, 6, 50–52, 62) eine Profiltiefe (T, T1, T2) aufweist, die kleiner als die jeweils radial anschließende Schraubenbandbreite (B) ist.
Schraubenbandmischvorrichtung gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Innen- und/oder das Außenzahnprofil (5, 6, 50–52, 62) eine Zahnfolgenweite (W, W2) aufweist, die ein- bis 10-fach größer als die Profiltiefe (T, T1, T2) ist.
Schraubenbandmischvorrichtung gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Innen- und/oder das Außenzahnprofil (5, 6) einen zirkularen Zahnabstand von 10°–20° aufweist.
Schraubenbandmischvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Innen- und das Außenzahnprofil (5, 6, 52, 62) so gestaltet sind, dass die jeweils dazwischen liegende Schraubenbandbreite (B) konstant ist.
Schraubenbandmischvorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Innen- und/oder das Außenzahnprofil (5, 6, 50–52, 62) wellenförmig oder eckig ausgebildet ist.
Schraubenbandmischvorrichtung gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Innen- und/oder das Außenzahnprofil (5, 6) einen annähernd sinusförmigen Verlauf hat.
Schraubenbandmischvorrichtung gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der sinusförmige Verlauf durch alternierend gekrümmte Kreisbögen mit stetigen Übergängen ausgebildet ist.
Schraubenbandmischvorrichtung gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Innen- und das Außenzahnprofil (50–52, 62) eine rechteckige, trapezförmige oder kreisbogenförmige Gestalt hat.
Schraubenbandmischvorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schraubenband (4) zur Mischgefäßwandung (10) hin um einen Neigungswinkel (α) abfallend geneigt ist.
Schraubenbandmischvorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Außenzahnprofil (5) stirnseitig nach unten einen Verjüngungswinkel (δ) aufweist.
Schraubenbandmischvorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schraubenband (4) stärker als ein Reibungswinkel geneigt ist.
Schraubenbandmischvorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Mischgefäß (1) als ein Doppelwellenmischgefäß (7) ausgebildet ist.
Schraubenbandmischvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Mischgefäß (1) einen nach unten konusförmigen Mischraum (8) besitzt.
Schraubenbandmischvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Mischgefäß (1) einen Klöpperboden (9) besitzt.