DE4113851A1 - Vorrichtung zum kontinuierlichen mischen von pulverfoermigen oder grobkoernigen schuettguetern - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Mischen von pulverförmigen oder grobkörnigen Schüttgütern nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Stand der Technik

In der DE 35 12 538 C2 (Krambrock) sind die verschiedenen Arten und Funktionsweisen von Mischvorrichtungen beschrieben. Auf den Inhalt dieser Vorveröffentlichung wird zur Erläuterung der Grundprinzipien hiermit ausdrücklich Bezug genommen.

Derartige Mischvorrichtungen werden mit Schüttgütern von oben her beschickt, wobei sich über die Höhe der Mischvorrichtung unterschiedliche Stoffzusammensetzungen ergeben können. Um eine völlig gleichmäßige Mischung des Schüttgutes zu erhalten, weisen derartige Mischer ein zentrales Förderrohr auf, welches sich vom unteren Behälterauslauf bis über die obere Schüttgutoberfläche erstreckt und durch welches das unten austretende Material pneumatisch an die Schüttgutoberfläche zurückgefördert wird. (s. DE 37 07 264 A1) (Fig. 1). Die pneumatische Rückförderung geschieht mittels eines Gebläses, welches die Luft in ein, den Behälterauslauf umschließendes Luftzufuhrgehäuse fördert. Dabei erreicht man mittels besonderer baulicher Maßnahmen, wie Fallrohre oder dgl., daß ständig Material aus unterschiedlichen Höhen und damit unterschiedlicher Zusammensetzung am unteren Auslauf der Mischvorrichtung entnommen wird. Üblicherweise wird der Behälterinhalt 3fach umgewälzt, um eine gute Mischung zu erhalten. Während des Umwälzvorgangs bleibt die untere Austragsöffnung aus der Mischvorrichtung geschlossen, d. h. das ganze am Mischerauslauf abgezogene Material wird über das zentrale Förderrohr wieder an die Schüttgutoberfläche zurücktransportiert.

Dieses Verfahren hat den Nachteil, daß es sehr zeitaufwendig ist, da zum einen die Beschickungszeit der gesamten Mischvorrichtung, zum anderen der Mischvorgang, d. h. die Materialumwälzung selbst einige Zeit benötigt. Erst nach einem erfolgten Mischvorgang kann dann das gemischte Material im unteren Bereich aus der Vorrichtung z. B. mittels einer Austragsschleuse abgezogen werden.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Vorrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß die zum Stand der Technik beschriebenen einzelnen Vorgänge des Befüllens, des Mischens und des Austragens des Schüttguts wahlweise ganz oder teilweise miteinander kombiniert werden können. Dies ergibt eine erhebliche zeitliche Einsparung und ermöglicht insbesondere einen kontinuierlichen Betrieb derartiger Anlagen, was häufig in der Praxis von großem Vorteil ist.

Der Erfindung liegt der Kerngedanke zugrunde, daß dem Mischvorgang mit dem Umwälzvorgang des Schüttguts gleichzeitig ein teilweiser Materialabzug überlagert wird. Dies geschieht durch zusätzliche Bypass-Leitungen, die den herabströmenden Mengenstrom aufteilen in einen umzuwälzenden Mengenstrom und einen auszutragenden Mengenstrom. Dabei kann auch in Weiterbildung der Erfindung dem umwälzenden Mengenstrom ein zusätzlicher Schüttgutstrom gleicher und/oder anderer Zusammensetzung kontinuierlich zugeführt werden, der den auszutragenden Mengenstrom ganz oder teilweise ersetzt.

Durch diese Maßnahmen wird die Mischvorrichtung anstelle der bekannten diskontinuierlichen Betriebsweise nunmehr kontinuierlich betrieben, d. h. es findet simultan ein Mischen und ein Abziehen sowie ggf. eine Zuführung von gleichem oder anderem Schüttgut statt. Der Mischvorgang kann demnach auch während der Befüllung und/oder Entleerung des Mischers erfolgen.

In den Unteransprüchen sind weitere vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Anspruch 1 angegebenen Kerngedankens der Erfindung angegeben.

Prinzipiell wird der Schüttgutstrom bevor er über das senkrechte Förderrohr wieder an die obere Schüttgutoberfläche zurückgeführt wird geteilt und ein Teil des Mengenstroms der unteren Austragsvorrichtung der Mischvorrichtung zugegeben. Diese Abzweigvorrichtung des Schüttgutstroms kann zweckmäßigerweise im Zusammenhang mit einer doppelwandigen Ausführungsform des Luftzuführgehäuses erfolgen, wobei zwischen den Wänden des doppelwandigen Gehäuses der ständig auszutragende Schüttgutstrom abgeführt wird. Das doppelwandige Gehäuse ist in seinem oberen Bereich mit dem unteren Mischbehälter der Mischvorrichtung verbunden. Die Verbindung geschieht dabei zweckmäßigerweise über Einzelrohre oder über einen umlaufenden kreisringförmigen Anschluß.

Der pneumatischen Luftförderung zur Materialumwälzung kann eine zusätzliche Materialzufuhr eines gleichen und/oder eines anderen Schüttgutes über den gleichen Anschlußstutzen oder über eine zusätzliche separate Zuführleitung überlagert sein, wobei das zugegebene Material vorzugsweise dem Luftzufuhrgehäuse zugeführt wird. Es wird dem Mischbehälter dann mit dem Umwälzvorgang über das Förderrohr zugeführt.

Die Mengenströme des ständig umzuwälzenden und des für den Austragsvorgang abzuzweigenden Schüttguts werden durch die gewählten Durchtrittsquerschnitte bestimmt. Dabei können die Durchtrittsquerschnitte ggf. an besondere Bedingungen angepaßt werden.

Weitere Einzelheiten der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die

Fig. 1 zeigt den unteren Bereich einer Mischvorrichtung, wie sie als Teil einer Anlage gemäß der Darstellung in Fig. 2 konzipiert ist,

Fig. 2 zeigt ein Anlagenschema.

Beschreibung eines Ausführungsbeispiels

Die Mischvorrichtung in Fig. 1 wird zunächst im Anlagenkonzept nach Fig. 2 beschrieben. Hierfür besteht die Mischvorrichtung 1 aus einem oberen zylindrischen oder prismatischen Mischbehälter 2 für Schüttgut mit einer zylindrischen Höhe H₂ und einem sich im unteren Bereich des Mischbehälters 2 anschließenden Massenflußtrichter 3 mit einer Höhe H₃. Der Mischbehälter 2 sowie der Auslauftrichter 3 bilden eine erste Mischvorrichtung 4 mit der Gesamthöhe H₁.

Der ersten oberen Mischvorrichtung 4 schließt sich an dessen unteren Auslauf 5 eine zweite Mischvorrichtung 6 an, die ebenfalls aus einem oberen zylindrischen oder prismatischen Mischbehälter 7 mit der Höhe H₅ und einem sich hieran anschließenden Massenflußtrichter 8 (Höhe H₆) besteht. Diese nachfolgende Mischvorrichtung 6 dient zur Abführung des Schüttguts aus dem unteren Auslauf 5 des Massenflußtrichters 3, wobei bekannte Maßnahmen vorgesehen sind, um Schüttgut aus unterschiedlichen Höhen des oberen Mischbehälters 2 über Fallrohre 37 oder dgl. zu entnehmen (s. DE 35 12 538 A1, DE 37 07 264 A1).

Dem Auslauf 9 des unteren Massenflußtrichters 8 der zweiten Mischvorrichtung 6 ist ein zentrisches Schüttgut-Abzugsrohr 10 mit einer zylindrischen Höhe H₇ nachgeschaltet, welches an seinem unteren Ende wiederum einen nachgeschalteten Massenflußtrichter 11 mit der Höhe H₈ aufweist.

Der untere Bereich des Abzugsrohres 10 ist in Fig. 2 von einem Luftzufuhrgehäuse 12 umgeben, welchem über einen Anschlußstutzen 13 Druckluft von einem Luftverdichter 14 zuführbar ist.

Innerhalb der gesamten Mischvorrichtung 1 erstreckt sich von der unteren Auslauföffnung 15 des untersten Massenflußtrichters 11 bis über die obere Schüttgutoberfläche 16 ein zentrales Förderrohr 17 mit der Höhe H₉, durch welches in an sich bekannter Weise das im unteren Bereich anfallende Schüttgut pneumatisch oder mechanisch an die obere Schüttgutoberfläche 16 befördert wird. Eine derartige Anordnung ist beispielsweise in der DE 37 07 264 A1, Fig. 1 oder DE 35 12 538 A1, Fig. 10 bis 12 gezeigt. Während dieses Mischvorgangs, d. h. des Umwälzvorgangs des Schüttguts innerhalb der Mischvorrichtung 1, ist die untere Austragsschleuse 18 normalerweise außer Betrieb, d. h. es wird kein Material durch die pneumatische Leitung 19 befördert. Gemäß DE 35 12 538 A1, Fig. 11 kann jedoch auch eine externe Rückförderung vorgesehen sein.

Die bislang zu Fig. 2 allgemein beschriebene Vorrichtung ist in ihrem unteren Bereich in Fig. 1 erfindungsgemäß ausgestaltet. Gleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen angegeben.

Die Erfindung sieht vor, daß anstelle einer diskontinuierlichen Betriebsweise der Mischvorrichtung, d. h. einem zeitlich getrennten Beschickungsvorgang der Mischvorrichtung mit Schüttgut, einem zeitlich danachfolgenden Mischvorgang mit mehrfachem Umwälzen des gesamten Schüttguts und einem zeitlich hierauf folgenden Austragsvorgang, eine wahlweise Überlappung all dieser Vorgänge geschieht. Hierfür sieht die Erfindung vor, daß der gesamte Schüttgutstrom (Menge M₁) im unteren Bereich der Mischvorrichtung 1 in Teilmengen M₂ uns M₃ aufgetrennt wird, wobei M₁=M₂+M₃ ist. Dies geschieht gemäß Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 in dem Abzugsrohr 10, welches sich an dem darüberliegenden Massenflußtrichter anschließt. Der darüberliegende Massenflußtrichter kann gemäß Darstellung in Fig. 1 der Massenflußtrichter 3 der oberen ersten Mischvorrichtung 4 oder der Massenflußtrichter 8 der darunterliegenden zweiten Mischvorrichtung 6 sein. Das bedeutet, daß die zweite Mischvorrichtung 6 ggf. entfallen kann.

Die Auftrennung des Massenstroms M₁ in die Teilströme M₂ und M₃ geschieht durch ein doppelwandiges Luftzufuhrgehäuse 12 mit der äußeren Wandung 20 und der inneren Wandung 21 die parallel zueinander verlaufen und einen umlaufenden Ringspalt 22 für den Schüttgutstrom M₃ bildet, dessen Inhalt nicht mehr am Mischprozeß teilnimmt. Der im Abzugsrohr 10 verbleibende Massenstrom M₂ wird über den Ringspalt 23 befördert und gelangt am unteren Ende des Abzugsrohres 10 in dessen Massenflußtrichter 11, in welchem Bereich das zentrale Förderrohr 17 endet. Über den Anschlußstutzen 13 wird Druckluft 23 in den inneren Raum 24 des Luftzufuhrgehäuses 12 befördert und gelangt entsprechend der Pfeildarstellung 38 des Druckluftverlaufes in das zentrale Förderrohr 17 und befördert das herabströmende Schüttgut durch das Förderrohr 17 wieder nach oben (Pfeil 25). Dies entspricht dem üblichen Umwälzvorgang einer solchen Mischvorrichtung. Der Massenstrom M₂ wird bestimmt durch die gewünschte Mischzeit der Mischvorrichtung.

Über den Ringspalt 22 wird die vom Abzugsrohr 10 abgezweigte Schüttgutmenge M₃ durch Schwerkraft nach unten befördert, und gelangt zu dem als Auslauf-Massenflußtrichter 26 geformten unteren Gehäuseteil des Luftzufuhrgehäuses 12. Von dort aus wird der Massenstrom M₃ über eine Austragsschleuse 18, die z. B. als Horizontalschleuse ausgebildet sein kann, in die Leitung 19 (Fig. 2) ausgetragen.

Der Austrag des Massenstroms M₃ hängt sowohl vom Massendurchsatz durch den Ringspalt 22 als auch von der eingestellten Austragskapazität der Austragsschleuse 18 ab und wird bestimmt durch die gewünschte Förderleistung durch die Leitung 19. Wird die Mischvorrichtung zum ersten Mal befüllt, liegt zunächst natürlich eine sehr inhomogene Mischung am unteren Austritt vor. Demzufolge wird eine zunächst mehrfache Umwälzung des Schüttguts erforderlich sein. Ab einer bestimmten ausreichendne Mischqualität kann jedoch der Umwälzvorgang des Schüttguts über das zentrale Förderrohr simultan und parallel zum Abzug eines Teils des Mischguts erfolgen. Um den an der unteren Schleuse 18 entnommenen Mengenstrom M₃ des Schüttguts zu kompensieren, kann über die Zuführleitung 28 ein zusätzlicher Schüttgutstrom M₄ zugeführt werden, der z. B. derart bemessen sein kann, daß er die ständig entnommene Menge M₃ exakt ersetzt (M₄=M₃). Insofern bleibt der Füllstand der gesamten Mischvorrichtung konstant, wobei eine ständige Durchmischung erfolgt. Der zusätzliche Schüttgutstrom M₄ kann über die in Fig. 2 angedeutete Zusatzanlage 27 der Zuführleitung 28 zum Anschlußstutzen 13 zugeführt werden. Diese Materialzugabe kann aber auch in Abhängigkeit von einem in der Mischvorrichtung 1 gewünschten maximalen oder minimalen Füllstand mittels einer regelbaren Austragsschleuse 29 geregelt werden. Hierdurch kann der Füllstand innerhalb des oberen Mischbehälters 2 variabel gestaltet werden.

Die erforderlichen Durchflußquerschnitte der Ringspalte 22, 23 sowie die Auslaufquerschnitt der jeweiligen Massenflußtrichter werden aufeinander abgestimmt, um die gewünschten Massenströme einzustellen.

In Fig. 1 ist alternativ der Anschluß des Luftzufuhrgehäuses 12 zum Abzugsrohr 10 als umlaufende Ringspaltfläche 30 oder als Einzelöffnungen 31 dargestellt. Eine umlaufende Ringspaltfläche 30 hat den Vorteil, daß das Luftzufuhrgehäuse insgesamt doppelwandig oder doppelschalig ausgebildet sein kann, mit der oberen, umlaufenden Anschlußöffnung 30.

Das Luftzufuhrgehäuse 12 besteht demnach aus einem oberen kegelförmigen Anschlußteil 32 mit der Höhe H₁₀ und einem unteren, kegelförmigen Anschlußteil 33 mit der Höhe H₁₁. Dazwischen liegt ein weitgehend zylindrisches Zylindermantelstück 34 mit der Höhe H₁₂. Die innere Wandung 21 des unteren Anschlußteils 33 läuft weitgehend parallel zum Wandungsbereich des unteren Massenflußtrichters 11 des Abzugsrohrs 10. Die untere Auslauföffnung 35 endet in einer Höhe H₁₃ oberhalb der Ausflußöffnung 36 des äußeren Wandungsabschnitts 20. Der Auslaufquerschnitt sowohl der Auslauföffnung 35 als auch der Auslauföffnung 36 entspricht weitgehend dem Auslaufquerschnitt der Auslauföffnung 15 des Massenflußtrichters 11 und wird bestimmt durch die gewünschte Förderleistung durch die Leitung 19.

Sofern verfahrenstechnisch gewünscht, kann während des Mischvorgangs über den Anschlußstutzen 13 oder einen separaten Einlaßstutzen der innere Raum 24 des Luftzufuhrgehäuses 12 mit einem oder mehreren vom Mischgut abweichenden Zusatzstoffen beschickt werden, wobei bereits mit der Materialumwälzung durch das Förderrohr 17 eine Vermischung mit dem im Mischerbehälter 2 befindlichen Schüttgut erfolgt.

Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte und beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Sie umfaßt auch vielmehr alle fachmännischen Weiterbildungen und Ausgestaltungen im Rahmen des erfindungsgemäßen Grundgedankens.

Claims (11)

1. Vorrichtung zum kontinuierlichen Mischen von pulverförmigen oder grobkörnigen Schüttgütern, mit wenigstens einem zylindrischen oder prismatischen Mischbehälter, der in seinem unteren Bereich als sich verjüngender Massenflußtrichter mit Trichterauslauf ausgebildet ist und mit einer sich im unteren Auslaufbereich der Mischvorrichtung befindlichen Einrichtung zur Umwälzung des Schüttguts über ein sich über die Schüttgutoberfläche erstreckendes Förderrohr, dadurch gekennzeichnet, daß der Schüttgutstrom (M₁) am Mischerauslauf vor der Rückförderung in das Förderrohr (17) in wenigstens zwei Schüttgutströme (M₂, M₃) auftrennbar ist, wobei ein Schüttgutstrom (M₂) zur Mischung umgewälzt und der weitere Schüttgutstrom (M₃) gleichzeitig über eine Austragsvorrichtung (18) aus der Mischvorrichtung austragbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein kontinuierlicher Dauermischbetrieb bei gleichzeitiger Beschickung und/oder Entnahme von Material einstellbar ist, wobei die Mischerumlaufmenge (M₂) durch die gewünschte Mischqualität mittels der Mischzeit und die auszutragende Menge M₃ durch die gewünschte Förderleistung durch die Abführleitung (19) bestimmbar ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Auftrennung des Schüttgutstroms über eine Abzweigleitung (30, 31) aus dem unteren Mischerbereich (6, 10) erfolgt.

4. Mischvorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Luftzufuhrgehäuse (12) für eine pneumatische Schüttgutumwälzung über ein zentrales Förderrohr (17) als doppelwandiges Gehäuse (20, 21) ausgebildet ist, welches einen Ringkanal (22) zur Abfuhr eines Teilmengenstroms (M₃) bildet.

5. Mischvorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im unteren Bereich des doppelwandigen Luftzufuhrgehäuses (12) mit Ringspalt (22) eine Austragsvorrichtung (18) für einen ständigen Materialtransport des abgezweigten Schüttguts (M₃) vorgesehen ist.

6. Mischvorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schüttgutmengenzufuhr (M₄) über einen Anschlußstutzen (13) zum Luftzufuhrgehäuse (12) mittels einer Druckluftzufuhr (23) erfolgt, wobei die Schüttgutmengenzufuhr (M₄) entweder niveaugesteuert vom Mischerbehälter (2) aus oder entsprechend dem Materialabzug (M₃) über die Austragsvorrichtung (18) derart erfolgt, daß trotz Materialabzug (M₃) der Mischerbehälter (2) sich nicht entleert.

7. Mischvorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das doppelwandige Luftzufuhrgehäuse (12) in seinem oberen Bereich über eine kreisringförmige Anschlußfläche (30) oder über abzweigende Einzelrohre (31) mit der Zylindermantelfläche eines Mischbehälterrohres (10) verbunden ist.

8. Mischvorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlußstutzen (13) für die Luftzufuhr (23) und/oder Materialzufuhr (M₄) das doppelwandige Luftzufuhrgehäuse (12) durchsetzt.

9. Mischvorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die kegelförmige Zylindermantelfläche (20) des unteren Gehäusebereiches des Luftzufuhrgehäuses (12) mit der Austragsvorrichtung (18) verbunden ist und daß die innere, kegelförmige Mantelfläche (21) einen unteren Öffnungsquerschnitt (35) bildet, der weitgehend dem darüberliegenden Öffnungsquerschnitt (15) des darüberliegenden Massenflußtrichters (11) entspricht, wobei die Öffnungsquerschnitte (35, 15) durch die gewünschte Förderleistung durch die Leitung (19) bestimmt sind.

10. Mischvorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine obere erste Mischvorrichtung (4) mit oberem Mischbehälter (2) und nachfolgendem Massenflußtrichter (3) und eine sich hieran anschließende zweite Mischvorrichtung (6) mit Mischbehälter (7) und anschließendem Massenflußtrichter (8) vorgesehen sind, dem sich ein Abzugsrohr (10) anschließt und daß der abzuzweigende Schüttgutstrom (M₃) aus dem Abzugsrohr (10) entnehmbar ist.

11. Mischvorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß während des Mischvorgangs über den Anschlußstutzen (13) oder einem separaten Einlaßstutzen dem Innenraum (24) des Luftzufuhrgehäuses (12) ein oder mehrere, vom Mischgut abweichende Zusatzstoffe zuführbar sind, wobei bereits mit der Materialumwälzung durch das Förderrohr (17) eine Vermischung mit dem im Mischerbehälter (2) befindlichen Schüttgut erfolgt.