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EP3189889B1 - Mischvorrichtung - Google Patents

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Publication number
EP3189889B1
EP3189889B1 EP16205608.9A EP16205608A EP3189889B1 EP 3189889 B1 EP3189889 B1 EP 3189889B1 EP 16205608 A EP16205608 A EP 16205608A EP 3189889 B1 EP3189889 B1 EP 3189889B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
mixing
container
arms
tool
central shaft
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
EP16205608.9A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP3189889A1 (de
Inventor
Stefan Soiné
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
IREKS GmbH
Original Assignee
IREKS GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by IREKS GmbH filed Critical IREKS GmbH
Publication of EP3189889A1 publication Critical patent/EP3189889A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP3189889B1 publication Critical patent/EP3189889B1/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F27/00—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders
    • B01F27/05—Stirrers
    • B01F27/11—Stirrers characterised by the configuration of the stirrers
    • B01F27/114—Helically shaped stirrers, i.e. stirrers comprising a helically shaped band or helically shaped band sections
    • B01F27/1145—Helically shaped stirrers, i.e. stirrers comprising a helically shaped band or helically shaped band sections ribbon shaped with an open space between the helical ribbon flight and the rotating axis
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F27/00—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders
    • B01F27/05—Stirrers
    • B01F27/11—Stirrers characterised by the configuration of the stirrers
    • B01F27/19—Stirrers with two or more mixing elements mounted in sequence on the same axis
    • B01F27/192—Stirrers with two or more mixing elements mounted in sequence on the same axis with dissimilar elements
    • B01F27/1921—Stirrers with two or more mixing elements mounted in sequence on the same axis with dissimilar elements comprising helical elements and paddles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F27/00—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders
    • B01F27/21—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders characterised by their rotating shafts
    • B01F27/2122—Hollow shafts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F27/00—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders
    • B01F27/60—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders with stirrers rotating about a horizontal or inclined axis
    • B01F27/61—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders with stirrers rotating about a horizontal or inclined axis about an inclined axis
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F29/00—Mixers with rotating receptacles
    • B01F29/40—Parts or components, e.g. receptacles, feeding or discharging means
    • B01F29/401—Receptacles, e.g. provided with liners
    • B01F29/402—Receptacles, e.g. provided with liners characterised by the relative disposition or configuration of the interior of the receptacles
    • B01F29/4022—Configuration of the interior
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F29/00—Mixers with rotating receptacles
    • B01F29/80—Mixers with rotating receptacles rotating about a substantially vertical axis
    • B01F29/85—Mixers with rotating receptacles rotating about a substantially vertical axis with helices, e.g. rotating about an inclined axis

Definitions

  • the invention relates to a mixing device for mixing mixed material, such as dry and / or moistened solids and / or liquids, with a container rotatably mounted about a vertical axis for receiving the mixed material with an opening and one reaching through the opening into the container and rotatable about an axis of rotation Mixing tool with at least one mixing helix in order to transport the material to be mixed upwards essentially along a container wall of the container, the axis of rotation of the mixing tool being inclined to the vertical axis of the container during operation.
  • mixed material such as dry and / or moistened solids and / or liquids
  • Such a mixer is for example in the DE 29 02 570 C2 described.
  • the mixer has a container which tapers downwards and which is closed by a lid rotatably mounted on the container.
  • a screw rotatably arranged in the container is held eccentrically on the lid and extends obliquely to the central axis and parallel to the side wall of the container in the direction of the container bottom, which is designed as a cone-shaped tapering upwards.
  • a device for mixing powdery substances is known, with a container for receiving the material to be mixed and a mixing tool in the form of a mixing screw on a screw shaft.
  • the container has an outlet for the material to be mixed at its lower end.
  • the mixing screw conveys the mix from the lower end to the upper end of the container.
  • the worm shaft is designed hollow and provided with nozzles to introduce liquid or plastic substances under pressure into the interior of the vessel.
  • the worm shaft In order to guide the worm shaft close to the container wall, it is designed in two parts, with the individual parts being coupled via an articulated coupling. At the bottom of the container, which is flat, as well as at the upper end of the worm shaft, it is rotatably mounted centrally on the container. At the lower end or part of the screw this has a stirring or baffle in the form of an L-shaped arm, which is arranged directly above the bearing of the screw shaft.
  • the disadvantage here is that, particularly in the area of storage, there is an accumulation of material that is not effectively mixed.
  • the two-part design of the shaft is also difficult because it makes an additional bearing point in the lower container area necessary.
  • the system is not suitable for mixing devices in which the container is provided not only as a mixing container but also as a transport container that can be removed from the mixing device.
  • a mixing device is inefficient for industrial use because the agitator is also removed when the mixing container is removed.
  • the mixing device described therein comprises a mixing vessel which widens conically upwards and rotates about its central axis and which comprises two helical stirring members which protrude obliquely and on opposite sides of the vessel wall into the vessel.
  • a whirling device is provided in the center of the bottom of the container, which consists of a hub rotatably mounted in the container bottom, which comprises an injection tube provided concentrically with a nozzle and mixing arms.
  • the container bottom extends from the side wall in the direction of the center of the container initially at an angle upwards and then merges into a steeply upwardly extending dome on which the hub is rotatably mounted is.
  • the mixing arms are arranged at the upper end of the hub and thus at a distance from the container bottom
  • JP S57 140630 A describes a mixing tool for a mixing device for mixing mixes.
  • the mixing tool has a mixing helix in order to transport mixed material upwards along a container wall.
  • Several mixing arms are provided on a central shaft, which are guided along the floor by rotation.
  • EP 0 125 392 A2 discloses a mixing device according to the preamble of claim 1.
  • the object of the present invention is to propose a mixing device which has more efficient mixing properties in the bottom area of the container. Furthermore, the mixing device should have a simpler structure. This object is achieved by the features of claim 1.
  • the container bottom is conical and that the mixing tool carries a plurality of mixing arms at an end directed towards the container bottom of the container, one end of which is attached to a central shaft of the mixing tool and which are guided along the floor by rotation of the mixing tool, wherein at least one of the mixing arms has a free-standing end on the side facing away from the central shaft.
  • the at least one mixing arm is free-standing at the other end which is opposite the one end which is fastened to the central shaft and, for example, not fastened to the mixing helix. It extends from the central shaft in the direction of the container wall and ends in a section which in particular does not carry the mixing helix. It can be distinguished from a holding arm. Holding arms are provided on the central shaft in order to hold the mixing helix at a distance from the central shaft. They are attached to the central shaft at one end and the mixing helix at the other end.
  • the conical bottom is designed in such a way that it tapers upwards or tapers to a point upwards and effectively guides the material to be mixed in the direction of the mixing helix or mixing arms.
  • the rotate Mixing arms at an angle to the container axis.
  • a mixing arm and a section of the container bottom run past one another or pass one another and then move away from one another again.
  • a floor section and a mixing arm are sequentially guided past one another by the additional mixing arms. Deposits or even sticking to the floor are excluded.
  • a floor section and a mixing arm pass each other at a very short distance so that the material on the floor is effectively displaced by this.
  • the mixing arms move past the floor in quick succession, this sensitive area is better mixed and material accumulations in the floor area are efficiently avoided. There is therefore no time for the mix to settle.
  • the additional mixing arms have a reinforcing effect with regard to the mixing efficiency and act as a kind of booster that reinforces the mixing effect before the material is transported up through the helix.
  • the mixing tool preferably ends at a distance from the ground so that abrasion is avoided. The mixing tool thus protrudes into the interior of the container only from above.
  • the mixing arms can be guided along at a distance from the floor which can preferably be 3 mm to 20 mm. In contrast to other constructions, the construction of the mixing device is significantly simplified.
  • the mixing arm construction differs from the mixing helix in particular in that the mixing arms do not extend helically around the central shaft.
  • the mixing arms can extend radially outward or in the direction of the container wall from the central shaft of the mixing tool. It is also possible for the mixing arms to be offset from the central shaft so that the extension of the mixing arm or its longitudinal axis runs at a distance from the axis of rotation of the central shaft and does not intersect it.
  • the container is designed in such a way that it tapers conically downwards towards the container bottom.
  • the container base is the opening through which the material to be mixed can be introduced and via which the mixing tool is also introduced into the container so that it floats above the base.
  • the container can be connected to a drive which rotates the container about its vertical axis.
  • the upper end of the conical bottom converges with the vertical axis of the container, which can also be the axis of rotation of the container.
  • the container bottom can have the shape of a triangle, at least in sections.
  • the number of mixing arms is preferably greater than the number of mixing spirals. This ensures that the mix is whirled up before it is transported upwards through the helix.
  • the mixing arms create turbulence effects between the spirals, which further improve the mixing result.
  • the rapid sequence of the mixing arms compared to a mixing helix comes into play here in particular and can cause considerable turbulence.
  • the mixing arms preferably converge in a common section of the central shaft. They can be distributed around the central shaft in a conical plane corresponding to the conical bottom, so that the mixing arms open into the central shaft at an angle, that is not perpendicular to the rotary shaft.
  • the section of the central shaft that carries the mixing arms can directly adjoin the helix or mixing helix.
  • the helix can accordingly extend in the axial direction of the mixing shaft up to the section that carries the mixing arms.
  • An advantageous embodiment provides the helix in one to let the mixing arms end. This means that at least one of the mixing arms is also designed as a holding arm.
  • the mixing tool can be attached to the container lid. This preferably carries the drive for the mixing tool.
  • the mixing tool can be mounted and / or supported on the container lid and extend from the direction of the upper container opening in the direction of the container bottom without being supported on the latter. Due to the inclined arrangement of the mixing tool, the axis of rotation of the mixing tool moves away from the vertical or central and / or rotational axis of the container in the direction of the container opening.
  • the mixing tool can be designed as a mixing screw and have one or more helically upwardly extending spirals which transport the material from the lower end of the mixing vessel to the upper end of the mixing vessel. Ideally, the helix is designed in such a way that when the central shaft rotates it moves along the inner container wall or inner jacket surface of the container and transports the material to be mixed upwards.
  • the mixing helix can be designed to be continuous in the axial direction of the central shaft. However, it can also be divided into individual helical segments spaced apart from one another, similar to an interrupted worm thread.
  • the proposed mixing device is particularly suitable for mixing powdery, granular, pasty and / or liquid material to be mixed and can be used with great efficiency, for example, in dough production.
  • the mixing tool preferably has at least six in the circumferential direction of the central shaft Has evenly distributed mixing arms. As indicated above, these can be attached to the central shaft and extend outward in a star shape. In particular, adjacent mixing arms can each have the same angular distance from one another.
  • the mixing arms can be designed so that a flat underside of the mixing arms is guided on the floor. According to a further embodiment of the invention, the underside of the mixing arms is guided past the conical surface of the container bottom in parallel or past a section of the conical surface of the container bottom.
  • the mixing arms have an inclined surface in the direction of rotation provided for operation.
  • the inclined surface can be formed on a front section of the mixing arms and form the front or a frontal section of the mixing arms when the central shaft rotates.
  • the mixing arms can have a profiled, in particular sharp, acute-angled edge so that the frontal section of the mixing arms extends at an angle of less than 90 ° to the bottom or to the top of the mixing arms. In particular, this prevents unmixed and compacted materials from settling on the bottom of the container.
  • Other pointed shapes of the front are also possible, whereby the mixing arms can move through the mix like a knife and provide additional homogenization of the mix.
  • the at least one helix can be arranged at a distance from the central shaft.
  • the mixing tool can thus have at least one holding arm which connects the lower end of the mixing helix to the central shaft.
  • holding arms which extend outward in the radial direction from the central shaft can be the helix hold.
  • the holding arms can also contribute to mixing.
  • at least one mixing arm can be designed as a holding arm for the at least one helix, so that the helix ends at a distance from the central shaft.
  • the mixing tool in particular the central shaft, has a passage and at least one nozzle or the like for feeding gases, liquids or solids into the container.
  • additional loosening air can be passed through the mixing tool and introduced into the mix. This ensures that the mixing components are completely mixed.
  • the loosening air can also generate additional turbulence, which further increases the mixing effect.
  • At least one of the mixing arms has such a nozzle at its outer end for feeding gases, liquids or solids into the container.
  • the introduction of substances at the outermost point of the circular path, which the mixing arm describes, guarantees that areas of the container that are difficult to reach, in particular the outermost edge of the container bottom, are mixed thoroughly.
  • a mixing tool for a mixing device for mixing mixed material is also described.
  • the features and embodiments described herein in relation to the mixing tool of the mixing device apply equally to the mixing tool.
  • Particularly suitable mixing devices are those which have a container rotatably mounted about a vertical axis, in which the mixing tool extends into the container at an angle to the vertical axis of the container, and in which the container bottom is conical. Further developments, advantages and possible applications of the invention can also be found in the following description of an exemplary embodiment and the drawings.
  • Figure 1 shows part of a mixing device 1 for mixing mixed material with a mixing container 2 with a vertical or central axis 3.
  • the container 2 has an opening 4 through which the container 2 can be filled with mixed material.
  • a cover 5 that can be attached to the container 1 is arranged over the opening 4.
  • the mixing tool 7 is rotatably mounted in a drive unit 8 in the cover 5.
  • the drive unit 8 drives the mixing tool 7 during operation in a rotational manner about an axis of rotation 9 running through the longitudinal axis of the mixing tool 7.
  • the drive unit 8 is firmly attached to the cover 5 so that the mixing tool 7 can also be removed from the container 2 by lifting the cover 5.
  • Such covers are called mixer bells.
  • the mixing tool 7 protrudes from the cover 5 into the interior 10 or mixing space of the container 2 and extends to the container bottom 11, where the mixing tool 7 ends at a distance from the container bottom 11 so that the mixing tool 7 is not supported on the container bottom 11. Furthermore, the mixing tool 7 is arranged at an angle to the vertical axis 3 of the container 2.
  • the mixing tool 7 carries two mixing spirals 12, which extend helically around the axis of rotation 9 at a distance from a central shaft 13 of the mixing tool 7 from the lower end of the mixing tool 7, which faces the container bottom 11, upwards towards the cover 5.
  • the container 2 comprises a downwardly extending cylindrical section 14 of a container wall 15.
  • the cylindrical section 14 merges into a container section 16 that tapers towards the container bottom 11, the container wall 15 in this section at an angle to the vertical axis 3 of the container 2 is inclined.
  • the outer sections of the spirals 12 are guided along the inside of the inclined container wall section 16 during the rotation of the mixing tool 7, whereby, due to their helical shape, they transport mixed material in the container 2 upwards from the container bottom 11 and mix it thoroughly.
  • the container bottom 11 is conical. Starting from corner regions or an edge region 17 in which the container wall 14 merges into the container bottom 11 and in which the lowest point of the container interior 10 lies, the container bottom 11 extends upwards in a tapered manner.
  • the container 2 is rotatably mounted about the vertical axis 3 via a bearing 18.
  • a drive 19 drives rollers which engage the underside of the container 2 and through which the container 2 is driven to rotate about its vertical axis or axis of rotation 3 for the mixing process.
  • the mixing tool 7 ends at a distance from the container bottom 11 in a section which has a number of mixing arms 20.
  • the mixing arms 20 extend, starting from the central shaft 13, essentially in the radial direction outward, but are arranged slightly offset from the axis of rotation 9. The arrangement of the mixing arms 20 on the central shaft 13 also results from the perspective view in FIG Figure 2 .
  • the Figure 2 shows the lower end of the mixing tool 7.
  • six mixing arms 20 are connected to the central shaft 13.
  • the mixing arms 20 extend in a star shape from the mixing shaft 13 and each have the same angular spacing from the adjacent mixing arm.
  • Four of the mixing arms 20 have a free-standing end.
  • two mixing spirals 12 are mounted on the mixing tool 7.
  • the mixing spirals 12 are arranged at a distance from the central shaft 13, the mixing spirals 12 being connected to the central shaft 13 via holding arms 21.
  • the holding arms 21 provide an additional mixing effect.
  • the Figure 3 shows the distal end of the mixing tool 7 in an enlarged view.
  • two essentially opposite mixing arms 20 are designed as holding arms for the lower end of the mixing spirals 12, the mixing spirals 12 ending at the rear of the holding arms 20. This ensures better intake of the mix.
  • the direction of rotation of the mixing tool 7 about the axis 9 provided for operation is indicated by the arrow 22 drawn there.
  • the front section 23 of the mixing arms 20 has a profiled edge with an inclined surface 24. The mixing arm 20 thus cuts through the material to be mixed in the manner of a knife when the mixing tool 7 rotates.
  • a nozzle 25 is arranged, which with a not shown Air passage in the central shaft 13 is connected so that air or other gases or solids and the like can be introduced through the central shaft 13 and the mixing arm 20 from the nozzle 25 into the material to be mixed.
  • the mixing tool 7 rotates about the axis of rotation 9, while the container 2 rotates about its axis of rotation 3.
  • one of the mixing arms 20 passes a section of the conical container bottom 11 at the in the Figure 1
  • the right side of the container bottom 11 shown here.
  • the mixing arms are guided at a distance 26 from the surface of the container bottom 11.
  • the number of mixing arms 20 is greater than the number of mixing spirals 12.
  • the nozzles 25 are directed into the corner region 17 of the container bottom 11. This leads to material accumulations in this sensitive area that would otherwise not be mixed being whirled up and directed into the mixing area.
  • the nozzles 25 thus provide additional turbulence which significantly improves the mixing result.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Mixers Of The Rotary Stirring Type (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Mischvorrichtung zum Mischen von Mischgut, wie trockene und/oder angefeuchteten Feststoffe und oder Flüssigkeiten, mit einem um eine Hochachse drehbar gelagerten Behälter zur Aufnahme des Mischguts mit einer Öffnung und einem durch die Öffnung in den Behälter hineinreichenden und um eine Rotationsachse drehbaren Mischwerkzeug mit wenigstens einer Mischwendel, um das Mischgut im Wesentlichen entlang einer Behälterwand des Behälters nach oben zu transportieren, wobei die Rotationsachse des Mischwerkzeugs im Betrieb schräg zur Hochachse des Behälters liegt.
  • Ein derartiger Mischer ist beispielsweise in der DE 29 02 570 C2 beschrieben. Der Mischer weist einen nach unten zulaufenden Behälter auf, der durch einen drehbar auf dem Behälter gelagerten Deckel verschlossen wird. Eine drehbar im Behälter angeordnete Schnecke ist außermittig am Deckel gehalten und erstreckt sich schräg zur Mittelachse und parallel zur Seitenwand des Behälters in Richtung Behälterboden, der als nach oben zulaufend kegelförmig ausgebildet ist. Problematisch ist bei diesem Mischer, dass es insbesondere im Bodenbereich der Behälterwand zu Materialansammlungen kommen kann und dass das Mischgut nicht effektiv durchmischt werden kann.
  • Aus der DE 707 621 A ist eine Vorrichtung zum Mischen von pulverförmigen Substanzen bekannt, mit einem Behälter zur Aufnahme des Mischguts und einem Mischwerkzeug in Form einer Mischschnecke an einer Schneckenwelle. Der Behälter weist an seinem unteren Ende einen Auslass für das Mischgut auf. Durch Rotation der Schneckenwelle fördert die Mischschnecke das Mischgut vom unteren Ende zum oberen Ende des Behälters. Die Schneckenwelle ist hohl ausgeführt und mit Düsen versehen, um flüssige oder plastische Stoffe unter Druck in das Gefäßinnere einzuführen.
  • Um die Schneckenwelle nah an die Behälterwand zu führen, ist diese zweiteilig ausgeführt, wobei die einzelnen Teile über eine Gelenkkupplung gekoppelt sind. Am Boden des Behälters, der eben geformt ist, sowie am oberen Ende der Schneckenwelle ist diese jeweils zentral am Behälter rotatorisch gelagert. Am unteren Ende bzw. Teil der Schnecke besitzt diese einen Rühr- oder Staukörper in Form eines L-förmigen Arms, der unmittelbar über der Lagerung der Schneckenwelle angeordnet ist. Nachteilig ist dabei, dass insbesondere im Bereich der Lagerung eine Materialansammlung entsteht, die nicht effektiv durchmischt wird. Auch die zweiteilige Gestaltung der Welle gestaltet sich als schwierig, weil sie eine zusätzliche Lagerstelle im unteren Behälterbereich notwendig macht. Hinzu kommt, dass sich das System nicht für Mischvorrichtungen eignet, bei denen der Behälter nicht nur als Mischbehälter sondern auch als Transportbehälter vorgesehen ist, der aus der Mischvorrichtung entfernt werden kann. Für den industriellen Einsatz ist eine solche Mischvorrichtung ineffizient, weil mit Entfernen des Mischbehälters auch das Rührwerk entfernt wird.
  • Ein ähnliches Konzept beschreibt die DE 24 25 727 C3 . Die darin beschriebene Mischvorrichtung umfasst ein sich konisch nach oben erweiterndes und um seine Mittelachse rotierendes Mischgefäß, das zwei schneckenförmige Rührglieder umfasst, die schräg und an gegenüberliegenden Seiten der Behälterwand in den Behälter hineinragen. Zentral am Boden des Behälters ist eine Wirbelvorrichtung vorgesehen, die aus einer drehbar im Behälterboden gelagerten Nabe besteht, die ein konzentrisch mit einer Düse versehenes Einspritzrohr sowie Mischarme umfasst. Der Behälterboden erstreckt sich von der Seitenwand in Richtung der Behältermitte zunächst schräg nach oben und geht dann in eine steil nach oben verlaufende Kuppe über, auf der die Nabe drehbar gelagert ist. Die Mischarme sind am oberen Ende der Nabe und damit beabstandet zum Behälterboden angeordnet
  • JP S57 140630 A beschreibt ein Mischwerkzeug für eine Mischvorrichtung zum Mischen von Mischgut. Das Mischwerkzeug weist eine Mischwendel auf, um Mischgut entlang einer Behälterwand nach oben zu transportieren. An einer Zentralwelle sind mehrere Mischarme vorgesehen, die durch Rotation am Boden entlang geführt werden.
  • EP 0 125 392 A2 offenbart eine Mischvorrichtung entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Mischvorrichtung vorzuschlagen, die effizientere Mischeigenschaften im Bodenbereich des Behälters vorweist. Ferner soll die Mischvorrichtung einen einfacheren Aufbau aufweisen. Diese Aufgabe wird durch Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
  • Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Behälterboden kegelförmig ausgebildet ist und dass das Mischwerkzeug an einem zum Behälterboden des Behälters gerichteten Ende mehrere Mischarme trägt, die mit einem Ende an einer Zentralwelle des Mischwerkzeugs befestigt sind und die durch Rotation des Mischwerkzeugs am Boden entlang geführt werden, wobei wenigstens einer der Mischarme an der von der Zentralwelle abgewandten Seite ein freistehendes Ende aufweist.
  • Der wenigstens eine Mischarm ist an dem anderen Ende, das dem einen Ende gegenüberliegt, welches an der Zentralwelle befestigt ist, freistehend und z.B. nicht an der Mischwendel befestigt. Er erstreckt sich von der Zentralwelle in Richtung Behälterwand und endet in einem Abschnitt, der insbesondere nicht die Mischwendel trägt. Er ist damit von einem Haltearm zu unterscheiden. Haltearme sind an der Zentralwelle vorgesehen, um die Mischwendel in einem Abstand von der Zentralwelle zu halten. Sie sind an einem Ende an der Zentralwelle angebracht und am anderen Ende tragen sie die Mischwendel.
  • Der kegelförmige Boden ist so ausgebildet ist, dass er sich nach oben verjüngt bzw. nach oben spitz zuläuft und das Mischgut effektiv in Richtung Mischwendel bzw. Mischarme leitet. Infolge der Schrägstellung der Drehachsen rotieren die Mischarme schräg zur Behälterachse. Bei Rotation des Behälters laufen jeweils ein Mischarm und ein Abschnitt des Behälterbodens aneinander vorbei bzw. passieren sich und entfernen sich dann wieder voneinander. Durch die zusätzlichen Mischarme werden sequentiell ein Bodenabschnitt und ein Mischarm aneinander vorbeigeführt. Ablagerung oder gar Verklebung am Boden sind dadurch ausgeschlossen. Idealerweise passieren sich ein Bodenabschnitt und ein Mischarm in sehr geringem Abstand, so das Material am Boden effektiv von diesem verdrängt wird.
  • Dadurch, dass sich die Mischarme über dem Boden an diesem vorbei in schneller Folge entlang bewegen, wird dieser sensible Bereich besser durchmischt und Materialansammlungen im Bodenbereich werden effizient vermieden. Dem Mischgut bleibt demnach keine Zeit, sich abzusetzen. Die zusätzlichen Mischarme haben einen Verstärkungseffekt in Bezug auf die Mischeffizienz und wirken als eine Art Booster, der den Mischeffekt verstärkt, bevor das Material durch die Wendel nach oben transportiert wird. Das Mischwerkzeug endet vorzugsweise in einem Abstand zum Boden, damit Abschliff vermieden wird. Das Mischwerkzeug ragt somit nur von oben in den Innenraum des Behälters hinein. Dabei können die Mischarme in einem Abstand zum Boden entlang geführt werden, der vorzugsweise 3 mm bis 20 mm betragen kann. Im Gegensatz zu anderen Konstruktionen ist der Aufbau der Mischvorrichtung deutlich vereinfacht.
  • Die Mischarmkonstruktion unterscheidet sich von der Mischwendel insbesondere dadurch, dass die Mischarme sich nicht schraubenförmig um die Zentralwelle erstrecken. Die Mischarme können sich von der Zentralwelle des Mischwerkzeugs radial nach außen bzw. in Richtung Behälterwand erstrecken. Es ist auch möglich, dass die Mischarme versetzt zur Zentralwelle stehen, so dass die Verlängerung des Mischarmes bzw. dessen Längsachse beabstandet zur Rotationsachse der Zentralwelle verläuft und diese nicht schneidet.
  • Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn der Behälter so ausgebildet ist, dass er sich nach unten zum Behälterboden hin konisch verjüngt. Dem Behälterboden gegenüber liegt die Öffnung, über die das Mischgut eingeführt werden kann und über die auch das Mischwerkzeug in den Behälter eingeführt wird, so dass es über dem Boden schwebt. Der Behälter kann an einen Antrieb anschließbar sein, der den Behälter um seine Hochachse rotiert. Idealerweise läuft das obere Ende des kegelförmigen Bodens mit der Hochachse des Behälters zusammen, die auch die Rotationsachse des Behälters sein kann. Im Querschnitt kann der Behälterboden zumindest abschnittsweise die Form eines Dreiecks aufweisen.
  • Vorzugsweise ist die Anzahl der Mischarme größer als die Anzahl der Mischwendeln. Dadurch ist sichergestellt, dass das Mischgut aufgewirbelt wird, bevor es durch die Wendel nach oben transportiert wird. Die Mischarme sorgen für Turbulenzeffekte zwischen den Wendeln, die das Mischergebnis noch verbessern. Dabei kommt insbesondere die im Vergleich zu einer Mischwendel schnelle Abfolge der Mischarme zum Tragen, die für erhebliche Turbulenzen sorgen können.
  • Vorzugsweise laufen die Mischarme in einem gemeinsamen Abschnitt der Zentralwelle zusammen. Sie können in einer dem Kegelboden entsprechenden kegelförmigen Ebene um die Zentralwelle verteilt sein, so dass die Mischarme schräg, also nicht senkrecht zur Rotationswelle in die Zentralwelle münden.
  • Der Abschnitt der Zentralwelle, der die Mischarme trägt, kann unmittelbar an die Wendel bzw. Mischwendel anschließen. Die Wendel kann sich demnach in axialer Richtung der Mischwelle bis zu dem Abschnitt, der die Mischarme trägt, erstrecken. Eine vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, die Wendel in einem der Mischarme enden zu lassen. Das bedeutet, wenigstens einer der Mischarme ist auch als Haltearm ausgebildet.
  • Um eine Mischerglocke zu realisieren, um Deckel und Mischwerkzeug einfach von dem Behälter entfernen zu können, kann das Mischwerkzeug an dem Behälterdeckel befestigt sein. Vorzugsweise trägt dieser den Antrieb für das Mischwerkzeug. Das Mischwerkzeug kann auf dem Behälterdeckel montiert und/oder gelagert sein und sich aus Richtung der oberen Behälteröffnung in Richtung Behälterboden erstrecken, ohne sich auf diesem abzustützen. Durch die schräge Anordnung des Mischwerkzeugs entfernt sich die Rotationsachse des Mischwerkzeugs in Richtung Behälteröffnung von der Hoch- bzw. Mittel- und/oder Rotationsachse des Behälters. Das Mischwerkzeug kann als Mischschnecke ausgebildet sein und ein oder mehrere sich schraubenförmig nach oben erstreckende Wendeln aufweisen, die das Gut vom unteren Ende des Mischgefäßes zum oberen Ende des Mischgefäßes transportieren. Idealerweise ist die Wendel so ausgeführt, dass sie bei Rotation der Zentralwelle an der inneren Behälterwand bzw. inneren Mantelfläche des Behälters entlangfährt und das Mischgut dabei nach oben transportiert.
  • Die Mischwendel kann in axialer Richtung der Zentralwelle durchgängig ausgebildet sein. Sie kann aber auch in einzelne, voneinander beabstandete Wendelsegmente unterteilt sein, ähnlich einem unterbrochenen Schneckengang.
  • Die vorgeschlagene Mischvorrichtung eignet sich insbesondere zum Mischen von pulverförmigem, körnigem, pastenförmigem und/oder flüssigem Mischgut und kann beispielsweise bei der Teigherstellung mit großer Effizienz eingesetzt werden.
  • Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass das Mischwerkzeug wenigstens sechs in Umfangsrichtung der Zentralwelle vorzugsweise gleichmäßig verteilte Mischarme aufweist. Diese können wie oben angedeutet an der Zentralwelle befestigt sein und sich sternförmig nach außen erstrecken. Insbesondere können benachbarte Mischarme jeweils den gleichen Winkelabstand zueinander aufweisen.
  • Die Mischarme können so ausgestaltet sein, dass eine flächige Unterseite der Mischarme am Boden langeführt wird. Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird die Unterseite der Mischarme parallel an der kegelförmigen Oberfläche des Behälterbodens vorbeigeführt bzw. an einem Abschnitt der kegelförmigen Oberfläche des Behälterbodens.
  • Eine weitere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Mischarme in der für den Betrieb vorgesehenen Rotationsrichtung eine schräge Fläche aufweisen. Die schräge Fläche kann an einem vorderen Abschnitt der Mischarme ausgebildet sein und bei Rotation der Zentralwelle die Front oder einen Frontalabschnitt der Mischarme ausbilden. Um eine Art Hobeleffekt zu generieren, können die Mischarme eine profilierte, insbesondere scharfe, spitzwinklige Kante aufweisen, so dass der Frontalabschnitt der Mischarme unter einem Winkel von weniger als 90° zur Unterseite oder zur Oberseite der Mischarme verläuft. So wird insbesondere das Absetzen von undurchmischten und verdichteten Massen am Behälterboden verhindert. Auch andere spitze Formen der Front sind möglich, wodurch die Mischarme nach Art eines Messers durch das Mischgut fahren und für zusätzliche Homogenisierung des Mischgutes sorgen können.
  • Um eine höhere Effizienz der Vermischung zu erzielen, kann die wenigstens eine Wendel beabstandet zu der Zentralwelle angeordnet sein. So kann das Mischwerkzeug wenigstens einen Haltearm aufweisen, der das untere Ende der Mischwendel mit der Zentralwelle verbindet. Hierzu können Haltearme, die sich in radialer Richtung von der Zentralwelle nach außen erstrecken, die Wendel halten. Die Haltearme können zusätzlich zur Vermischung beitragen. Erfindungsgemäß kann wenigstens ein Mischarm als Haltearm für die wenigstens eine Wendel ausgebildet sein, so dass die Wendel in einem Abstand zur Zentralwelle endet.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist das Mischwerkzeug, im Besonderen die Zentralwelle, eine Durchführung und wenigstens eine Düse oder dergleichen zum Zuführen von Gasen, Flüssigkeiten oder Feststoffen in den Behälter auf. So kann zusätzliche Auflockerungsluft durch das Mischwerkzeug geleitet und in das Mischgut eingebracht werden. Dies stellt sicher, dass die Mischkomponenten vollständig durchmischt werden. Auch kann die Auflockerungsluft zusätzliche Turbulenzen generieren, die den Mischeffekt weiter erhöhen.
  • Vorteilhafterweise besitzt wenigstens einer der Mischarme an seinem äußeren Ende eine solche Düse zum Zuführen von Gasen, Flüssigkeiten oder Feststoffen in den Behälter. Das Einleiten von Stoffen am äußersten Punkt der Kreisbahn, die der Mischarm beschreibt, garantiert, dass auch schwer erreichbare Bereiche des Behälters, insbesondere der äußerste Rand des Behälterbodens, durchmischt werden.
  • Es wird ferner ein Mischwerkzeug für eine Mischvorrichtung zum Mischen von Mischgut beschrieben. Die hierin in Bezug auf das Mischwerkzeug der Mischvorrichtung beschriebenen Merkmale und Ausführungsformen gelten gleichermaßen für das Mischwerkzeug. Als Mischvorrichtungen kommen insbesondere solche in Betracht, die einen um eine Hochachse drehbar gelagerten Behälter aufweisen, in denen das Mischwerkzeug schräg zur Hochachse des Behälters in den Behälter hineinreicht, und bei denen der Behälterboden kegelförmig ausgebildet ist. Weiterbildungen, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels und den Zeichnungen.
  • Es zeigen:
    • Fig. 1
    in einer Schnittansicht eine Mischvorrichtung nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
    Fig. 2
    in perspektiver Ansicht das Mischwerkzeug aus Figur 1; und
    Fig. 3
    in perspektiver Ansicht den unteren Abschnitt des Mischwerkzeugs aus Figur 2.
  • Figur 1 zeigt Teil einer Mischvorrichtung 1 zum Mischen von Mischgut mit einem Mischbehälter 2 mit einer Hoch- bzw. Mittelachse 3. Am oberen Ende weist der Behälter 2 eine Öffnung 4 auf, über die der Behälter 2 mit Mischgut befüllbar ist. Über der Öffnung 4 ist ein auf den Behälter 1 aufbringbarer Deckel 5 angeordnet. Mittels einer Hubeinrichtung 6 kann der Deckel 5 von dem Behälter 2 entfernt bzw. über diesem und/oder auf diesem positioniert werden. In dem Deckel 5 ist das Mischwerkzeug 7 in einer Antriebseinheit 8 drehbar gelagert. Die Antriebseinheit 8 treibt das Mischwerkzeug 7 im Betrieb rotatorisch um eine durch die Längsachse des Mischwerkzeugs 7 verlaufende Rotationsachse 9 an. Die Antriebseinheit 8 ist an dem Deckel 5 fest angebracht, so dass durch Anheben des Deckels 5 auch das Mischwerkzeug 7 aus dem Behälter 2 entfernt werden kann. Derartige Deckel werden als Mischerglocke bezeichnet.
  • Das Mischwerkzeug 7 ragt ausgehend vom Deckel 5 in den Innenraum 10 bzw. Mischraum des Behälters 2 und erstreckt sich bis zum Behälterboden 11, wo das Mischwerkzeug 7 in einem Abstand zum Behälterboden 11 endet, so dass sich das Mischwerkzeug 7 nicht am Behälterboden 11 abstützt. Ferner ist das Mischwerkzeug 7 schräg zur Hochachse 3 des Behälters 2 angeordnet.
  • Das Mischwerkzeug 7 trägt zwei Mischwendeln 12, die sich schraubenförmig um die Rotationsachse 9 in einem Abstand zu einer Zentralwelle 13 des Mischwerkzeugs 7 vom unteren Ende des Mischwerkzeugs 7, das dem Behälterboden 11 zugewandt ist, nach oben in Richtung Deckel 5 erstrecken.
  • Der Behälter 2 umfasst ausgehend von der oberen Öffnung 4 einen sich nach unten erstreckenden zylindrischen Abschnitt 14 einer Behälterwand 15. Der zylindrische Abschnitt 14 geht über in einen sich zum Behälterboden 11 hin verjüngenden Behälterabschnitt 16, wobei die Behälterwand 15 in diesem Abschnitt schräg zur Hochachse 3 des Behälters 2 geneigt ist. Die äußeren Abschnitte der Wendeln 12 werden bei der Rotation des Mischwerkzeugs 7 an der Innenseite des schrägen Behälterwandabschnittes 16 entlanggeführt, wobei sie aufgrund ihrer schraubenförmigen Form Mischgut in dem Behälter 2 vom Behälterboden 11 aus nach oben transportieren und dieses durchmischen.
  • Der Behälterboden 11 ist kegelförmig aufgebaut. Ausgehend von Eckbereichen bzw. einem Kantenbereich 17, in dem die Behälterwand 14 in den Behälterboden 11 übergeht und in dem der tiefste Punkte des Behälterinnenraums 10 liegt, erstreckt sich der Behälterboden 11 spitz zulaufend nach oben. Der Behälter 2 ist über eine Lagerung 18 drehbar um die Hochachse 3 gelagert. Ein Antrieb 19 treibt Rollen an, die an der Unterseite des Behälters 2 angreifen und durch die der Behälter 2 für den Mischvorgang um seine Hochachse bzw. Drehachse 3 rotatorisch angetrieben wird.
  • Am unteren Ende des Mischwerkzeugs 7 endet das Mischwerkzeug 7 in einem Abstand zum Behälterboden 11 in einem Abschnitt, der eine Anzahl von Mischarmen 20 aufweist. Die Mischarme 20 erstrecken sich ausgehend von der Zentralwelle 13 im Wesentlichen in radialer Richtung nach außen, sind dabei aber leicht versetzt zur Rotationsachse 9 angeordnet. Die Anordnung der Mischarme 20 an der Zentralwelle 13 ergibt sich auch aus der perspektivischen Ansicht in der Figur 2.
  • Die Figur 2 zeigt das untere Ende des Mischwerkzeugs 7. Am distalen bzw. an dem zum Behälterboden gerichteten Ende des Mischwerkzeugs 7 sind sechs Mischarme 20 mit der Zentralwelle 13 verbunden. Die Mischarme 20 erstrecken sich sternförmig von der Mischwelle 13 und weisen jeweils zum benachbarten Mischarm den gleichen Winkelabstand auf. Vier der Mischarme 20 weisen ein freistehendes Ende auf. Wie die Figur 2 auch weiter zeigt, sind an das Mischwerkzeugs 7 zwei Mischwendeln 12 montiert. Die Mischwendeln 12 sind in einem Abstand zur Zentralwelle 13 angeordnet, wobei die Mischwendeln 12 über Haltearme 21 mit der Zentralwelle 13 verbunden sind. Die Haltearme 21 sorgen für einen zusätzlichen Durchmischungseffekt.
  • Die Figur 3 zeigt in einer vergrößerten Ansicht das distale Ende des Mischwerkzeugs 7. Hier sind zwei sich im Wesentlichen gegenüberliegende Mischarme 20 als Haltearm für das untere Ende der Mischwendeln 12 ausgebildet, wobei die Mischwendeln 12 an der Rückseite der Haltearme 20 enden. Dies sorgt für verbesserte Aufnahme des Mischguts. Die für den Betrieb vorgesehene Rotationsrichtung des Mischwerkzeugs 7 um die Achse 9 ist durch den dort eingezeichneten Pfeil 22 gekennzeichnet. Der frontale Abschnitt 23 der Mischarme 20 besitzt eine profilierte Kante mit einer schrägen Fläche 24. So schneidet der Mischarm 20 nach Art eines Messers durch das Mischgut, wenn das Mischwerkzeug 7 rotiert. Am äußersten Ende der Mischarme 20, die als Haltearme ausgebildet sind, ist eine Düse 25 angeordnet, die mit einer nicht dargestellten Luftdurchführung in der Zentralwelle 13 in Verbindung steht, so dass Luft oder andere Gase oder auch Feststoffe und dergleichen durch die Zentralwelle 13 und den Mischarm 20 aus der Düse 25 in das Mischgut eingebracht werden können.
  • Im Betrieb rotiert das Mischwerkzeug 7 um die Rotationsachse 9, während der Behälter 2 um seine Drehachse 3 rotiert. Wie die Figur 1 zeigt, passiert dabei jeweils einer der Mischarme 20 einen Abschnitt des kegelförmigen Behälterbodens 11 an der in der Figur 1 gezeigten rechten Seite des Behälterbodens 11. Die Mischarme werden dabei in einem Abstand 26 zu der Oberfläche des Behälterbodens 11 geführt. Die Anzahl der Mischarme 20 ist größer als die Anzahl der Mischwendeln 12. Bei Rotation des Mischwerkzeugs 7 kommt es zu starken Verwirbelungen und Turbulenzeffekten im Bodenbereich des Behälters 2. Dieser Effekt verhindert Materialansammlungen im Bodenbereich. Dies wird dadurch unterstützt, dass der Behälterboden 11 eine kegelige Form hat, die dafür sorgt, dass das Mischgut in Richtung Behälterwand 14 geleitet wird. Die Düsen 25 sind in den Eckbereich 17 des Behälterbodens 11 gerichtet. Das führt dazu, dass in diesem sensiblen Bereich Materialansammlungen, die sonst nicht durchmischt werden, aufgewirbelt und in den Mischbereich geleitet werden Die Düsen 25 sorgen somit für zusätzlichen Turbulenzen, die das Mischergebnis maßgeblich verbessern.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Mischvorrichtung
    2
    Behälter
    3
    Hochachse
    4
    Öffnung
    5
    Deckel
    6
    Hubeinrichtung
    7
    Mischwerkzeug
    8
    Antrieb
    9
    Rotationsachse
    10
    Innenraum
    11
    Boden
    12
    Mischwendel
    13
    Zentralwelle
    14
    zylindrischer Abschnitt
    15
    Behälterwand
    16
    verjüngender Behälterabschnitt
    17
    Kantenbereich
    18
    Lagerung
    19
    Antrieb
    20
    Mischarm
    21
    Haltearm
    22
    Rotationsrichtung der Zentralwelle
    23
    Frontabschnitt
    24
    Schrägfläche
    25
    Düse
    26
    Abstand

Claims (9)

  1. Mischvorrichtung (1) zum Mischen von Mischgut mit
    einem um eine Hochachse (3) drehbar gelagerten Behälter (2) zur Aufnahme des Mischguts mit einer Öffnung (4) und einem durch die Öffnung (4) in den Behälter (2) hineinreichenden und um eine Rotationsachse (9) drehbaren Mischwerkzeug (7) mit wenigstens einer Mischwendel (12), um das Mischgut im Wesentlichen entlang einer Behälterwand (15) des Behälters (2) nach oben zu transportieren, wobei die Rotationsachse (9) des Mischwerkzeugs (7) schräg zur Hochachse (3) des Behälters (2) liegt,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Behälterboden (11) kegelförmig ausgebildet ist und dass das Mischwerkzeug (7) an einem zum Behälterboden (11) des Behälters (2) gerichteten Ende mehrere Mischarme (20) trägt, die mit einem Ende an einer Zentralwelle (13) des Mischwerkzeugs (7) befestigt sind und die durch Rotation des Mischwerkzeugs (7) am Behälterboden (11) entlang geführt werden, wobei wenigstens einer der Mischarme (20) an der von der Zentralwelle (13) abgewandten Seite ein freistehendes Ende aufweist.
  2. Mischvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Mischarme (20) größer ist als die Anzahl der Mischwendeln (12).
  3. Mischvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Mischwerkzeug (7) wenigstens sechs in Umfangsrichtung des Mischwerkzeugs (7) vorzugsweise gleichmäßig verteilte Mischarme (20) aufweist.
  4. Mischvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Mischwerkzeug (7) an einem Behälterdeckel (5) befestigt ist und dass der Behälterdeckel (5) einen Antrieb (8) für das Mischwerkzeug (7) trägt.
  5. Mischvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischarme (20) in Rotationsrichtung (22) eine schräge Fläche (23) aufweisen.
  6. Mischvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischarme (20) eine profilierte, insbesondere scharfe, spitzwinklige Kante (24) aufweisen.
  7. Mischvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Mischarm (20) als Haltearm für die wenigstens eine Mischwendel (12) ausgebildet ist.
  8. Mischvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Mischwerkzeug (7) eine Durchführung und wenigstens eine Düse (25) oder dergleichen zum Zuführen von Gasen, Flüssigkeiten oder Feststoffen in den Behälter (2) aufweist.
  9. Mischvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer der Mischarme (20) an seinem äußeren Ende eine Düse (25) zum Zuführen von Gasen, Flüssigkeiten oder Feststoffen in den Behälter (2) aufweist.
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