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Vorrichtung zum Mischen von pulvrigen und stückigen Stoffen Die Erfindung
bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Mischen, Auflockern, Zerkleinern und Umhüllen
von stückigen oder pulvrigen Stoffen, bestehend aus einem sich um eine waagerechte
Achse drehenden Mischbehälter und einem in der Nähe der Mischbehälterwandung mit
hoher Geschwindigkeit umlaufenden, mit Werkzeugen besetzten Rotor.
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Bei einer bekannten Vorrichtung werden die der Behandlung unterliegenden
Stoffe mittels des sich drehenden Mischbehälters langsam umgewälzt, wobei ein Teil
der Stoffe beim Umwälzen einer sich periodisch wiederholenden, mittels Kugeln ausgeübten,
mechanischen Behandlung unterzogen werden.
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Außerhalb des Trommelmantels und mit dem Trommelraum in Verbindung
stehend, trägt die Vorrichtung ein Gehäuse mit einer Förderschnecke, welche zum
Austragen des Mischgutes aus dem Trommelraum, aber auch zur Erhöhung der Mischwirkung
dient. Wird die Umfangsgeschwindigkeit des Mischbehälters erhöht, so legen sich
nicht nur die der Behandlung unterliegenden Stoffe, sondern auch die Kugeln gegen
die Wandung des Mischbehälters an, so daß mit steigender Drehzahl des Mischbehälters
der freie Fall der Kugeln wesentlich beeinträchtigt und daher die Misch- und Zerkleinerungswirkung
gemindert wird bzw. vollständig aussetzt.
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Bei einer anderen bekannten Vorrichtung, einem Zellulose-Zerfaserer,
sind in einer um eine waagerechte Achse drehbaren Trommel mehrere als Rotoren ausgebildete
Zerfasererwerkzeuge eingebracht.
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Die in Form von Knetschnecken gewundenen Rotoren sind exzentrisch
zur waagerechten Mittel- und Drehachse der umlaufenden Trommel in den Seitenwänden
der letzteren gelagert und arbeiten mit einem ruhenden, zentral durch die Trommel
geführten Gegenwerkzeug zusammen. Bei drehender Trommel bewegen sich die Rotorachsen
in Form eines Kreiszylindermantels um die Mittel- und Drehachse der Trommel. Der
Antrieb der Rotoren kann hierbei unabhängig vom Antrieb der Trommel erfolgen. Die
mit Zerfasererwerkzeugen ausgerüsteten Rotoren besitzen eine verhältnismäßig geringe
Umfangsgeschwindigkeit und arbeiten mit innerhalb des Behälters angebrachten Gegenwerkzeugen
zusammen.
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Obwohl mit einer derartigen Vorrichtung auch andere Stoffe gemischt
werden können, eignet sie sich zum Mischen von pulvrigen und stückigen Stoffen nicht.
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Die schweren und im Durchmesser relativ großen, nach Art von Knetschnecken
ausgebildeten Rotoren bedingen ein großes Drehmoment, und somit auch eine verhältnismäßig
große Antriebsleistung, sofern
die Rotoren mit einer nur wenige Meter betragenden
Umfangsgeschwindigkeit betrieben werden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Mischen
von pulvrigen und stückigen Stoffen zu schaffen, in welcher die zu mischenden Stoffe
unter der Einwirkung eines mit hoher Umfangsgeschwindigkeit betriebenen Rotors einer
schlagartig sich vollziehenden Behandlung unterzogen werden.
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Hierbei sollen ein Teil der pulvrigen und/oder stückigen Stoffe unter
starkem Druck gerieben und die übrigen Stoffe aufgewirbelt und dabei durchmischt
werden. Bei der Lösung dieser Aufgabe bedient sich die Erfindung bei verschiedenen
Mischvorrichtungen an sich bekannter baulicher Merkmale zur Erzielung einer neuen,
über die Summierung der Einzelwirkungen hinausgehenden Mischwirkung. Die Erfindung
schließt an eine bekannte Vorrichtung zum Mischen und Zerkleinern von pulvrigen
Stoffen an, in der die Stoffe stetig und langsam umgewälzt, und ein Teil der Stoffe
beim Umwälzen einer periodisch sich wiederholenden, mechanischen Behandlung unterzogen
werden. Gemäß der Erfindung ist die Mischvorrichtung zum Mischen von pulvrigen und
stückigen Stoffen durch die Kombination der folgenden, an sich bei Mischern bekannten
Einzelmerkmale gekennzeichnet, nämlich, a) daß der Rotor exzentrisch zum Krümmungsmittelpunkt
der Mulde des Mischbehälters und drehbar in den Seitenwandteilen des Mischbehälters
gelagert ist, b) daß der drehbar gelagerte Mischbehälter freitragend von den an
den Seitenwandteilen befestigten Drehzapfen abgestützt wird, c) daß entweder das
Gehäuse des Mischbehälters um die Drehachse des Rotors oder der Rotor um die Antriebsachse
des Mischbehälters umläuft, d) daß der Durchmesser des Rotors nicht mehr als ein
Drittel des Durchmessers des Mischbehälters beträgt.
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Durch diese nach der Erfindung gestaltete Vorrichtung wird es möglich;
mit einem geringen Energieaufwand pulvrige Stoffe bis zu einem hohen Grad gleichmäßig
zu verteilen und zu verreiben.
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Beim plötzlichen Aufwirbeln der Stoffe können sich die einzelnen Teilchen
in dem über dem Rotor freien Raum des Mischbehälters untereinander verteilen. Das
Aufwirbeln erfolgt periodisch, so daß nur in diesem Zeitintervall Energie auf die
Teilchen übertragen wird. Dadurch kann auch die Erwärmung der Stoffe leicht in zulässigen
Grenzen gehalten werden.
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Durch das ebenfalls periodisch sich wiederholende Pressen und Reiben
der Stoffe zwischen dem Rotor und der benachbarten Muldenwandung werden die Stoffe
geglättet und gegebenenfalls auch zerkleinert.
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Bedingt dadurch, daß in der periodischen Folge immer andere Teilmengen
der Stoffe aufgewirbelt, gepreßt und gerieben sowie wiederum im gleichen Raume umgewälzt
werden usw., vollzieht sich der Arbeitsprozeß an der Gesamtmenge gleichmäßig, intensiv
und schnell.
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Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung, kann bei der nach der
Erfindung gestalteten Vorrichtung eine Misch- oder Knetschnecke um den Rotor umlaufen.
Die den Rotor umgebende Misch-oder Knetschnecke kann selbständig und mit einer anderen
Geschwindigkeit als der Rotor angetrieben und in entgegengesetzter Drehrichtung
umlaufen.
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Durch diese Maßnahme wird es möglich, die Arbeitsverrichtung der nach
der Erfindung gestalteten Vorrichtung weiter zu steigern.
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In der Zeichnung sind verschiedene nach der Erfindung gestaltete
Ausführungsformen und Vorrichtungen dargestellt. Es zeigt Fig. 1 ein drehbar antreibbares
Mischergehäuse mit darin angeordnetem Rotor, Fig. 2 eine andere Ausführungsform
eines umlaufenden Mischergehäuses ebenfalls mit einem Rotor, Fig.3 ein umlaufendes
Mischergehäuse mit Rotor und Mischflügel, Fig. 4 ein umlaufendes Mischergehäuse
in dem die Mischflügel gleichzeitig als abstreifende Flügel ausgebildet sind, F
i g. 5, 6 und 7 Mischergehäuse mit mehreren Mischflügeln bzw. Rotoren in verschiedenen
Anordnungen, Fig. 8, 9 und 10 als umlaufende Trommeln ausgebildete Mischergehäuse
mit darin umlaufenden Rotoren bzw. Mischflügeln, Fig. 11 bis 21 weitere Varianten
von Mischbehältern mit darin umlaufenden Rotoren bzw. Mischflügeln, Fig. 22 bis
36 verschiedene Ausführungsformen der Mischorgane.
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Nach Fig. 1 ist im Mischbehälter 1 ein Rotor 4, bestehend aus einer
Welle 2 mit rahmenartigen Flügeln parallel zur waagerechten Mittelachse des Mischbehälters
exzentrisch gelagert. Der Flügeldurchmesser des Rotors beträgt etwa ein Drittel
des Behälterdurchmessers. Der Mischbehälter ist hier um die Rotorwelle drehbar gelagert.
Diese Anordnung empfiehlt sich insbesondere bei kleineren Mischergrößen bis etwa
100 1.
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Der Rotor ist in seiner Form lang gestreckt und läuft mit hoher Drehzahl.
Bei Mischbehältern mit größerem Fassungsvermögen empfiehlt es sich, den Rotordurchmesser
kleiner als ein Drittel des Misch-
behälterdurchmessers zu halten, so daß jeweils
nur ein Bruchteil des Mischgutes der unmittelbaren Einwirkung eines Rotors unterworfen
ist.
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Gemäß Fig. 2 ist hier der Mischbehälter 1 um eine waagerechte Mittelachse
5 drehbar, während der Rotor 4 gemäß F i g. 1 ebenfalls exzentrisch zur Mittelachse
des Mischbehälters und im letzteren gelagert ist.
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Nach Fig. 3 ist der Rotor 7 im Mischbehälter 1 mittig und parallel
zur Behälterachse gelagert. Im Beispiel ist der Rotor noch von einer ihn frei umgebenden,
schraubenflächenartig verlaufenden Prall-und Räumfläche 6 versehen, die selbständig
und mit einer anderen Geschwindigkeit und Drehrichtung als der Rotor angetrieben
werden kann.
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Nach Fig. 4 ist die Prall- und Räumfläche 9 derart gelagert, daß
ihre Peripherie 10, 14 an der Behälterwandung vorbeistreicht und somit als Abstreifer
wirkt. Der Mischbehälter 1 ist mittels eines Deckels 8 verschlossen und durch Verschraubungen
mit der Behälterwandung verbunden. Die koaxiale Anordnung des Rotors im Mischbehälter
ist nicht Gegenstand der Erfindung.
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Nach den Fig. 5 bis 7 sind in dem im Querschnitt birnenförmigen Mischbehälter
11 zwei oder mehr Rotoren 12, 13 usw. exzentrisch gelagert. Der Mischbehälter ist
gemäß Fig. 5 um eine Achse 15 drehbar gelagert. Die Wirkungskreise der Rotoren können,
wie in den Fig. 6 und 7 dargestellt, einander überschneiden und ineinandergreifen.
Die drehbare Lagerung des Mischbehälters um eine bezüglich der Rotorenachsen horizontale
Querachse ist nicht Gegenstand der Erfindung.
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Nach Fig. 8 ist der Mischbehälter an seinen Seitenwänden mit Öffnungen
versehen, welche durch Deckel 17, 18 verschlossen sind. Wie ersichtlich, kann der
Mischbehälter 16 mit Hilfe von Rollen, Zahnkränzen, Ritzeln, Reibrädern u. dgl.
19, 20 in Umdrehung versetzt werden. Im Beispiel ist der mit hoher Drehzahl laufende
Rotor 22 in den Deckeln 17, 18 um eine waagerechte Achse 21 drehbar gelagert. Die
Deckel 17 und 18 sind abnehmbar.
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Nach Fig. 9 sind in dem zylindrisch oder in anderer Weise gestalteten
Mischbehälter 23 mehrere Rotoren 24, 25, 26 drehbar gelagert, ihre Achsen verlaufen
parallel zueinander und zum Boden des Mischbehälters. Die Drehgeschwindigkeiten
und Drehrichtungen der Rotoren können untereinander gleich aber auch unterschiedlich
sein.
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Nach Fig. 10 sind in dem Mischbehälter 1 parallel mit der Rotorwelle
7 verlaufende Mitnehmerstreifen 27, 28 angeordnet. Vermittels dieser Mitnehmerstreifen
wird die sich im rotierenden Mischbehälter befindende Masse mitgenommen und periodisch
dem Rotor zugeführt.
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Nach Fig. 11 kämmen die Flügel 29 des Rotors des drehenden Mischbehälters
zwischen den am Behälterboden 30 befestigten Zinken 31.
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Nach F i g. 12 und 14 ist der obere Raum 32 des umlaufenden Mischbehälters
mit dem unteren Raum 33 durch einen verengten Durchgang verbunden, in dem ein Rotor
34 angeordnet ist, der zwangläufig das Material von dem einen in den anderen Raum
treibt.
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Nach Fig. 13 ist im Mischbehälter 35 ein Hohlzylinder 36 angeordnet.
In dem zwischen dem Hohlzylinder und der Behälterwandung gelegenen Ringraum 37 sind
drei Rotoren 38, 39 und 40 angeordnet,
welche dem Mischgut eine
Zwangsströmung aufzwingen.
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Die Fig. 15 bis 17 zeigen Kombinationen von Kneteranordnungen in
Verbindung mit den Rotoren.
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Die langsam umlaufenden Kneter sind mit dem Bezugszeichen 41, 42 und
die schnell umlaufenden Rotoren mit dem Bezugszeichen 43 bis 45 bezeichnet.
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Fig. 17 ist eine Seitenansicht der Anordnung gemäß Fig. 15.
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Nach Fig. 18 ist der Mischbehälter 46 sternförmig gebildet. Mittig
im Mittelbehälter ist der Rotor 47 und exzentrisch dazu die Rotoren 48, 49 gelagert.
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Wie ersichtlich, kann die Form des Mischbehälters nahezu beliebig
sein, z. B. auch Kugel-, Birnen-, Kegelgestalt usw. besitzen.
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Die Fig. 19 bis 21 zeigen umlaufende Mischbehälter 51 mit einer Planetenführung
50 des Rotors 51'.
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Die Fig. 22 bis 31 zeigen verschiedene Ausbildungsformen der Rotoren.
Wie insbesondere aus F i g. 31 hervorgeht, ist der zweiteilige Rotor 52, 53 von
einer zweiteiligen Knetvorrichtung 54, 55 umgeben. Die Knetvorrichtung läuft hier
unabhängig von dem schnellaufenden Rotor um.
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Nach den Fig. 32 und 33 ist die Rotorwelle 57 oder 60 mit Messern
56 oder Schlagwerkzeugen 59 besetzt, die zwischen den mit der Gehäusewandung verbundenen
Messern 58 hindurchstreichen. Die Schlagwerkzeuge 59 können an der Rotorwelle auch
schraubenförmig angesetzt sein.
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Nach Fig. 34 ist der Rotor 61 konisch gestaltet mit Durchbrüchen
62 versehen, so daß er das Material in den Pfeilrichtungen durch den Behälter treibt.
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Nach den Fig. 35 und 36 werden besondere Wirkungen dadurch erzielt,
daß die Rotorflügel 63 an ihren Enden mit in verschiedener Stellung befindlicher
Querleiste 64 versehen sind. Die gezeigten Anführungsbeispiele lassen sich durch
Abwandlung der Mischbehälter- und Rotorform noch weitgehend vermehren.
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Sämtliche Behälterformen lassen sich auch so gestalten, daß das Material
kontinuierlich während des Misch- oder Zerteilungsvorganges durch die Mischbehälter
hindurchgeführt wird. In diesem Falle ist allerdings die Durchführungsgeschwindigkeit
so bemessen, daß sich für jedes Teilchen eine der jeweiligen Mischaufgabe entsprechende
Verweilzeit im Mischbehälter ergibt.
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Auch können, wie an sich bekannt, die Mischbehälter mit solchen Stoffen
ausgekleidet sein, die das Mischgut abstoßen oder mit den Bestandteilen des Mischgutes
keine Verbindungen eingehen, z. B.
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Zinn, rostfreie Stähle, Porzellan od. dgl. Zur Behandlung von Nahrungsmitteln
empfiehlt es sich, daß die gegebenenfalls zur Behandlung des Mischgutes dienenden
Gase oder Dämpfe im gereinigten Zustand, insbesondere geruchlos, z. B. aus einem
mineralölfrei arbeitenden Gebläse dem Mischbehälter zugeführt werden. Vorzugsweise
sind die Mischbehälter geschlossen ausgebildet und z. B. mit einem staub-, ilüssigkeits-
und gasdicht verschlossenen Deckel versehen.