DE2425727C3 - Vorrichtung zum Behandeln von Stoffen, insbesondere zum Mischen von körnigen, pulverförmigen, pastenförmigen und/oder flüssigen Massen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Behandeln von Stoffen, insbesondere zum Mischen von körnigen, pulverförmiger pastenförmigen und/oder flüssigen Massen, bestehend aus einem eine vertikale Mittelachse aufweisenden, sich konisch nach oben

erweiternden Gefäß, in dem mindestens ein sowohl um die Mittelachse als auch um die eigene Längsachse rotierendes, von unten nach oben förderndes Rührglied sich etwa parallel zur Gefäßwandung bis zum Gefäßboden erstreckt und mit seinem oberen Ende drehbar am Außenende eines Dreharmes geführ! ist, wobei im zentralen Bereich des Gefäßbodens eine zusätzliche, mit einer Einspritzvorrichtung für Zusatzstoffe versehene Wirbeleinrichtung vorgesehen ist, die aus einer drehbar im Gefäßboden gelagerten Nabe besteht, die ein konzentrisch mit mindestens einer Düse versehenes Einspritzrohr sowie Rührglieder aufweist.

Eine Vorrichtung dieser Art ist bekannt (DE-OS 20 63 326). Bei der bekannten Vorrichtung besteht die Wirbeleinrichtung aus einer in der Mitte des Gefäßbodens und um die Mittelachse des Gefäßes drehbar gelagerten Nabe, die an ihrem in das Gefäß von unten hineinragenden Ende zwei schräg radial nach außen wegstehende Rührarme trägt. Die Nabe wird durch äußere Antriebsmittel um die Mittelachse des Gefäßes rotierend angetrieben. Das Einspritzrohr, welches sich ebenfalls in Richtung der Mittelachse des Gefäßes erstreckt und von unten her in das Innere des Gefäßes hineinreicht, ist drehbar in der Nabe gelagert und wird durch Antriebsmittel um seine Längsachse bzw. um die Mittelachse des Gefäßes rotierend angetrieben. An seinem oberen, in das Gefäß reichenden Ende besitzt das Ein^pritzrohr eine Düse zum Einspritzen eines Zusa'zstoffes. An dem mit der Düse versehenen Ende des Einspritzrohres sind Tragstäbe befestigt, die im Abstand von der Düse eine dieser Düse gegenüberliegende Stoßplatte tragen, an deren der Düse abgewandten Oberseite zwei weitere Rührarme vorgesehen sind. Durch die Wirbeleinrichtung der bekannten Vorrichtung bzw. durch die Rührarme dieser Wirbeleinrichtung wird zwar eine zusätzliche Bewegung der im Gefäß enthaltenen Masse erreicht, eine schnelle und gleichmäßige Mischung der im Gefäß enthaltenen Masse mit dem durch das Einspritzrohr zugeführten Zusatzstoff ist mit der bekannten Vorrichtung jedoch nicht möglich. Dies ist vor allem darauf zurückzuführen, daß die Düse des Einspritzrohres in Richtung der Mittelachse des Gefäßes wirkt, d. h. der Zusatzstoff von unten nach oben in einen Raum abgegeben wird, der nach oben hin durch die Stoßplatte abgeschlossen ist und in dem die Rührglieder der Wirbeleinrichtung nicht unmittelbar wirksam sind. Durch diese um die Mittelachse des Gefäßes umlaufenden Rührglieder wird bei der bekannten Vorrichtung sogar ein Großteil der sich durch das Gefäß bewegenden Masse nach außen geschleudert und damit von dem Raum ferngehalten, in den der Zusatzstoff eingebracht wird.

Weiterhin ist eine Vorrichtung zum Behandeln von Stoffen bekannt (FR-PS 11 30 252), die ebenfalls aus einem sich konisch nach oben erweiternden Gefäß besteht, in welchem ein sowohl um die Mittelachse des Gefäßes als auch um die eigene Längsachse rotierendes und sich bis zum Gefäßboden erstreckendes Rührglied angeordnet ist. Dieses Rührglied ist an seinem oberen Ende wiederum an dem Außenende eines Dreharmes gelagert, der sich senkrecht zur Mittelachse des Gefäßes erstreckt und um diese Mittelachse umläuft. Das untere Ende des Rührgliedes ist in der Mitte des Gefäßbodens gelagert. Im unteren Bereich des Gefäßes ist an der Gefäßwand eine Wirbeleinrichtung vorgesehen, welche ein Einspritzrohr zum Zuführen eines Fremdstoffes besitzt. Dieses Einspritzrohr ist an seinem in das Gefäß hineinragenden Ende verschlossen und weist dort eine

Düse in Form eines Ringspaltes auf. Die Düse ist bei der bekannten Vorrichtung im Inneren eines zur Innenseite des Gefäßes hin offenen schalenförmigen Elementes angeordnet, welches um die Längsachse des ortsfesten Einspritzrohres rotierend angetrieben wird und mehrere Rührglieder in Form von Stiften trägt, die parallel zur Längsachse des Einspritzrohres liegen.

Grundsätzlich nachteilig ist bei dieser bekannten Vorrichtung die Anordnung der Wirbeleinrichtung an der Gefäßwandung, da hierdurch Platz für das sich um die Mittelachse des Gefäßes und zugleich um die eigene Längsachse rotierende Rührglied verlorengeht, d. h. das Rührglied kann nicht so angeordnet oder ausgebildet werden, daß es bei seinem Umlauf um die Mittelachse des Gefäßes unmittelbar an der Gefäßwand entlanggeführt wird, so daß Ablagerungen an der Gefäßwand und damit verbunden eine mangelhafte Vermischung der im Gefäß enthaltenen Masse mit dem durch das Einspritzrohr zugeführten Zusatzstoff zu befürchten sind. Weiterhin hat die Anordnung der Wirbeleinrichtung an der Gefäßwand den grundsätzlichen Nachteil, daß hierdurch das Einbringen des Zusatzstoffes in einem Bereich erfolgt an dem sich stets nur ein kleiner Teil der im Gefäß umgewälzten Masse vorbeibewegt, und zwar noch dazu mit einer Geschwindigkeit, die sich in Abhängigkeit von der jeweiligen Stellung ändert, die das um die Mittelachse des Gefäßes und um die eigene Längsachse rotierende Rührglied jeweils aufweist. Die im Gefäß enthaltene Masse muß somit vielfach durch das Gefäß transportiert bzw. im Gefäß umgewälzt werden, bevor grundsätzlich eine einigermaßen ausreichende Vermischung mit dem Zusatzstoff erreicht ist.

Besonders nachteilig ist jedoch die konstruktive Ausbildung der bei der bekannten Vorrichtung verwendeten Wirbeleinrichtung. Durch die um die Düse bzw. um den Ringspalt angeordneten und als Rührglieder dienenden Stifte, die zusammen mit dem schalenförmigen Element um die Längsachse des Einspritzrohres rotieren, wird weniger eine die Mischung mit dem Zusatzstoff fördernde Verwirbelung bzw. Auflockerung der Masse erreicht, als vielmehr bewirkt, daß die Masseteilchen durch die umlaufenden Stifte nach außen geschleudert werden und dadurch sogar noch eine Verdichtung der Masse um die Düse eintritt. Dies wirkt einer gleichmäßigen Vermischung des Zusatzstoffes mit der Masse entgegen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung der eingangs geschilderten Art dahingehend zu verbessern, daß in beträchtlich kürzerer Mischzeit eine sehr innige Mischung der im Gefäß enthaltenen Masse mit über das Einspritzrohr zugeführten Zusatzstoffen erreicht wird. Zur Lösung dieser Aufgabe ist eine Vorrichtung der eingangs geschilderten Art erfindungsgemäß so ausgeführt, daß die Nabe als Düsenstock mit im wesentlichen radial ausmündenden und kranzförmig angeordneten Einspritzdüsen ausgebildet ist, und daß die kranzförmig angeordneten und sich im wesentlichen radial erstrekkenden Rührarme oberhalb des Düsenkranzes angeordnet sind.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird die durch das Gefäß geförderte Masse beim Vorbeibewegen an der Wirbeleinrichtung durch die umlaufenden Rührarme oberhalb des Düsenkranzes zunächst aufgewirbelt, worauf im Anschluß daran der Zusatzstoff durch die radial ausmündenden und kranzförmig angeordneten Einspritzdüsen mit »voller Kraft« in die aufgewirbelte Masse abgegeben wird. Hierdurch wird eine sehr innige und gleichmäßige Vermischung der

Masse mit dem Zusatzstoff in kurzer Zeit erreicht.

Der mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung zugeführte Zusatzstoff kann ein einzigei" Stoff oder ein Stoffgemisch sein. Sollen mehrere unterschiedliche Zusatzstoffe getrennt zugeführt werden, so sind bei der Vornchttung beispielsweise mehrere Rührarm- und Düsenkränze untereinander am Düsenstock angeordnet. Eine solche Anordnung ist grundsätzlich auch vorteilhaft, um eine größere Menge an Zusatzstoff in besonders kurzer Zeit der im Gefäß enthaltenen Masse beizumischen. Bei Verwendung von mehreren Rührarm- und Düsenkränzen, die untereinander am Düsenstock angeordnet sind, sind die Mündungen des unteren Düsenkranzes bzw. des den Gefäßboden benachbarten Düsen kranzes vorzugsweise schräg nach oben gerichtet Da die Hauptflußrichtung der sich an der Wirbeleinrichtung vorbeibewegenden Masse in der Nähe des Gefäßbodens von der zunächst vertikalen Flußrichtung in eine horizontale Flußrichtung übergeht wird durch die schräg nach oben gerichteten Mündungen des unteren Düsenkranzes erreicht daß der durch diese Mündungen austretende Fremdstoff ebenfalls quer bzw. senkrecht zur Hauptflußrichtung der aufgewirbelten Masse in diese Masse eingesprüht wird.

Schließlich kann im Gefäßboden ein Zuführungskanal für ein Druckgas vorgesehen sein, der in einen zwischen dem Düsenstock und dem Gefäßboden befindlichen und nach abwärts gerichteten Ringschlitz mündet Durch das durch den Zuführungskanal zugeführte Druckgas oder durch die durch den Zuführungskanal zugeführte Druckluft wird die im unteren Teil des Gefäßes befindliche Masse fluidisiert bzw. zusätzlich aufgelokkert, wodurch die Verwirbelung dieser Masse und damit die gleichmäßige Beimischung des Zusatzstoffes noch gefördert werden. Die Beaufschlagung des zwischen Düsenstock und Gefäßboden befindlichen Ringschlitzes mit dem Druckgas hat gleichzeitig auch den Vorteil, daß in den Bereich zwischen Düsenstock und Gefäßboden und damit auch in die im Gefäßboden vorhandenen Lager für den Düsenstock keine Fremdstoffe eindringen können.

Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigt

F i g. I einen axialen Schnitt durch den unteren Teil des Gefäßes einer Mischvorrichtung mit einem im Gefäßboden angeordneten Düsenstock;

Fig.2 in skizzenhafter Darstellung einen Schnitt durch den im Gefäß angeordneten Düsenstock.

In dem nur teilweise dargestellten Gefäß 1 der Mischvorrichtung sind zwei einander diametral entgegengesetzte Rührglieder 2 bzw. 2a angeordnet. Jedes Rührglied 2 bzw 2a ist mit dem oberen Ende seiner Welle 3 bzw. 3a in an sich bekannter Weise am Außenende eines nicht dargestellten Dreharmes gelagert, der sich von der Mittelachse des Gefäßes 1 radial und waagerecht zur Gefäßwand 4 erstreckt. Die Innenenden beider Dreharme vereinigen sich in einem Glied, welches am Gefäß 1 um die vertikale Mittelachse dieses Gefäßes drehbar gelagert ist.

Das untere Ende der Rührglieder 2 bzw. 2a liegt hinsichtlich der Mittelachse des Gefäßes 1 exzentrisch und überdies frei vom Gefäßboden 5. Mit Hilfe von nicht dargestellten Antriebs- und Übertragungsmitteln werden die Rührglieder 2 und 2a jeweils um die Mittelachse des Gefäßes I sowie gleichzeitig um ihre eigene Langsachse rotierend angetrieben.

In dem von den Rührgliedern 2 und 2a unberührten, zentralen Bereich des Gefäßbodens 5 ist in der Mittelachse ein Düsenstock 6 vorgesehen, der eine zusätzliche Wirbeleinrichtung bildet und zum Einbringen eines Zusatzstoffes dient. Der Düsenstock 6 besieht aus einem an seinem oberen Ende verschlossenen und mittels Doppelroilenlager 8 drehbar in einer zentral im Gefäßboden 5 vorgesehenen Bohrung 9 gelagerten Einspritzrohr 7. Jedes Doppelroilenlager 8 ist beidseitig mit in der Bohrung 9 angeordneten Labyrinthdichtungen 10 versehen. An dem über den Gefäßboden 5 vorstehenden Teil des Einspritzrohres 7 sind von nach unten aufeinanderfolgend ein rotationssymmetrischer Teil in Form eines Kopfes U mit Rührarmen 12, ein Düsenkranz in Form eines Ringspaltes 13, ein rotstionssymmeirischer Teil in Form eines Kopfes 14 mit Rührarmen 15 und ein aus zwei rotationssymmetrischen Teilen gebildeter Düsenkörper 16 vorgesehen. Der untere Teil des Düsenkörpers 16 umgreift mit einer in diesem Düsenkörper vorgesehenen Bohrung einen nach oben gerichteten Ansatz am Gefäßboden 5. Der Düsenkörper 16 bildet zwischen seinen beiden Teilen einen Düsenkranz in Form eines Ringspaltes 23.

Da sämtliche Rührarme bzw. Düsenkränze in Längsrichtung des Einspritzrohres 7 einstellbar sind und mit nicht näher dargestellten Mitteln in einer bestimmten Stellung festgesetzt werden können, kann zwischen der die Bohrung im unteren Teil des Düsenkörpers 16 umgebenden Wand und dem nach oben stehenden Ansatz des Gefäßbodens 5, d. h. zwischen dem unteren Teil des Düsenkörpers 16 und der Oberseite des Gefäßbodens 5 ein Ringschlitz 18 offengelassen werden, in den ein sich durch den Gefäßboden 5 erstreckender Zuführungskana! 19 mündet.

Insgesamt sind jeweils drei Paare von Rührarmen 12 bzw. 15 regelmäßig am Umfang des Einspritzrohres verteilt angeordnet, von denen jeweils ein Paar übereinanderliegender Rührarme in der Zeichnung dargestellt ist Die zu einem Paar gehörenden Rührarme 12 bzw. 15 sind an ihrem Innenende an einem Kopfteil 20 bzw. 21 befestigt, der drehbar in der Wand des betreffenden Kopfes 11 bzw. 14 gelagert ist und mit nicht näher dargestellten Mitteln in jeder beliebigen Stellung am Kopf 11 bzw. 14 festsetzbar ist. An ihren äußeren Enden sind die Rührarme 12 bzw. 15 abgewinkelt.

Der den einen Düsenkranz bildende Ringspalt 13 steht über Kanäle,die in der Wand des Einspritzrohres 7 vorgesehen sind, in Verbindung mit dem Längskanal 22 dieses Einspritzrohres und besitzt radial nach außen verlaufende Mündungsöffnungen, die senkrecht zur Achse des Einspritzrohres 7 gerichtet sind. Der im Düsenkörper 16 vorgesehene und den anderen Düsenkranz bildende Ringspalt 23 steht gleichfalls über Kanäle, die in der Wand des Einspritzrohres 7 vorgesehen sind, mit dem Längskanal 22 dieses Einspritzrohres in Verbindung, wobei die Mündungen dieses unteren Düsenkranzes schräg nach oben gerichtet sind.

Auf dem über die Unterseite des Gefäßbodens 5 ι vorstehenden Ende des Einspritzrohres 7 ist eine Riemenscheibe 24 angebracht und ein am Gefäßboden befestigter Ausleger 25 trägt einen Elektromotor 26, der über einen Riemen 27 und über die Riemenscheibe 24 das Einspritzrohr 7 mit den Rührarmen und den Einspritzdüsen bzw. Düsenkränzen rotierend antreiben kann. An dem offenen unteren Ende des Einspritzrohres 7 ist ein Kupplungsstück 28 zum Zuführen eines flüssigen Zusatzstoffes vorgesehen. Der Auslaß dieses Kupplungsstückes 28 ist mit dem Einspritzrohr 7 fest verbunden, während an das ortsfeste Gehäuse des Kupplungsstückes 28 eine nicht näher dargestellte Zuführungsleitung für den flüssigen Zusatzstoff angeschlossen werden kann.
Die Vorrichtung arbeitet in folgender Weise:
Im Betrieb werden die Rührglieder 2 bzw. 2a derart um ihre eigene Achse in Drehung versetzt, daß die im Gefäß 1 enthaltene Masse von unten nach oben gefördert wird und im Anschluß daran von oben frei bzw. aufgrund der Schwerkraft nach unten zurückfließt. Dadurch, daß sich die Rührglieder 2 bzw. 2a entsprechend der Pfeile in der F i g. 2 gleichzeitig im Gefäß 1 um die vertikale Mittelachse dieses Gefäßes drehen, wird die gesamte Masse in Bewegung gebracht. An den sich durch den Gefäßboden 5 hindurcherstrekkenden Zuführungskanal 19 ist eine Leitung vorzugsweise zum Zuführen von Druckluft angeschlossen. Da der Zuführkanal 19 in den Ringschlitz 18 zwischen Düsenstock 6 und Gefäßboden 5 mündet, wird hierdurch verhindert, daß Staub oder andere Partikel in den Düsenstock 6 bzw. in den Bereich zwischen Düsenstock 6 und Gefäßboden 5 eindringen können. Gleichzeitig wird durch die Druckluft die im unteren Teil des Gefäßes 1 vorhandene Masse fluidisiert. In der in dieser Weise fluidisierten Masse wird der Düsenstock 6 mit einer verhältnismäßig hohen Drehzahl und vorzugsweise mit einer der Drehrichtung der Rührglieder 2 und 2a (Pfeile in Fig.2) entgegengesetzten Drehrichtung um die eigene Längsachse rotierend angetrieben. Die Rührarme 12 bzw. 15 bewirken dann im Bereich des Düsenstockes 6 eine beträchtliche Verwirbelung der Masse. Dadurch, daß die Rührarme 12 und 15 hinsichtlich der Richtung, die ihre abgewinkelten äußeren Enden aufweisen, der Natur bzw. den Eigenschaften der zu behandelnden Masse entsprechend eingestellt werden können, läßt sich dafür sorgen, daß möglichst günstige Verhältnisse für die Mischung des durch die Düsengrenze 13 bzw. 23 eingespritzten flüssigen Zusatzstoffes mit der im Gefäß 1 vorhandenen Masse erreicht werden. Während dieser Mischung kann überdies noch ein sehr guter »coating-effekt« und eine sehr gute »casu quo Granulierung« erreicht werden.

Im Rahmen der Erfindung können konstruktive Einzelheiten der Vorrichtung geändert werden. In dem Einspritzrohr 7 können z. B. zwei gesonderte Längskanäle vorgesehen werden, die jeweils mit einem entsprechenden Düsenkranz sowie mit einem Kupplungsstück verbunden sind, so daß zwei unterschiedliche flüssige Zusatzstoffe unabhängig voneinander eingespritzt werden können. Selbstverständlich können die Düsenkränze auch zum Einspritzen von festen oder gasförmigen Zusatzstoffen dienen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Behandeln von Stoffen, insbesondere zum Mischen von körnigen, pulverförmiger pastenförmigen und/oder flüssigen Massen, bestehend aus einem eine vertikale Mittelachse aufweisenden, sich konisch nach oben erweiternden Gefäß, in dem mindestens ein sowohl um die Mittelachse als auch um die eigene Längsachse rotierendes, von unten nach oben förderndes Rührglied sich etwa parallel zur Gefäßwand bis zum Gefäßboden erstreckt und mit seinem oberen Ende drehbar am Außenende eines Dreharmes geführt ist, wobei im zentralen Bereich des Gefäßbodens eine zusätzliche, mit einer Einspritzvorrichtung für Zusatzstoffe versehene Wirbeieinrichtung vorgesehen ist, die aus einer drehbar im Gefäßboden gelagerten Nabe besteht, die 2in konzentrisches mit mindestens einer Düse versehenes Einspritzrohr sowie Rührglieder aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Nabe als Düsenstock (6) mit im wesentlichen radial ausmündenden und kranzförmig angeordneten Einspritzdüsen (13,23) ausgebildet ist, und daß die kranzförmig angeordneten und sich im wesentlichen radial erstreckenden Rührarme (12,15) oberhalb des Düsenkranzes angeordnet sind.

2. Mischvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Rührarm- und Düsenkränze untereinander am Düsenstock (6) angeordnet sind.

3. Mischvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rührarm- und Düsenkränze höhenverstellbar sind.

4. Mischvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der DUsenkranz (13,23) aus einem von rotationssymmetrischen Teilen ((1, 14, 16) des Düsenstocks (6) gebildeten Ringspalt (13,23) besteht.

5. Mischvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Mündungen des unteren Düsenkranzes (23) schräg nach oben gerichtet sind.

6. Mischvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rührarme (12, 15) jeweils paarweise übereinander angeordnet sind.

7. Mischvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rührarme (12, 15) an ihren äußeren Enden abgewinkelt sind.

8. Mischvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Rührarme (11, 15) um ihre Längsachse einstellbar sind.

9. Mischvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Gefäßboden (5) ein Zuführungskanal (19) für ein Druckgas vorgesehen ist, der in einen abwärts gerichteten, zwischen Düsenstock (6) und Gefäßboden (5) befindlichen Ringschlitz (18) mündet.