MIXER

Abstract: 1. Mixer comprising an essentially vertically arranged conical mixing vessel (1) which tapers downwardly in the direction of the material outlet, a rotatably driven screw conveyor (13) which is arranged in this vessel parallel to the vessel wall (11), and a rotatably driven central mixing device (21) which is arranged in a fixed position parallel to the vertical longitudinal axis (20) of the vessel (1), characterised in that the vessel (1) can be rotatably driven and the screw conveyor (13) is in a fixed position relative to the position of its axis (12).

Description: "Mischer" Mischer11 Die Erfindung richtet sich auf einen Mischer nach dem Oberbegriff von Anspruch 1. Derartige aus der DE-OS 31 10 437 bekannte Mischer sind z. B. einem Extruder vorgeordnet. Sie gestatten eine aus Kostengründen wünschenswerte diskontinuierliche Zuqabe wenigstens einer Mischgutkomponente und gleichzeitig bei Erzielung eines hohen Homogenitätsgrades des Mischgutes die Beschickung einer kontinuierlich arbeitenden Dosierschnecke des Extruders. Ein derartiger kontinuierlicher Austrag des Mischgutes ist beispielsweise dann erforderlich, wenn das Mischgut aus einem Mischguthauptbestandteil, etwa Kunststoffgranulat, und verschiedenen, gewichtsinässig kleinen Mischgutbestandteilen, wie z. B. Farbzusätzen, Stabilisatoren und dergleichen dem nachgeschalteten Extruder zugeführt werden soll. Der aus der DE-PS 22 47 518 bekannte Grundgedanke einer vorteilhaften Ausgestaltung eines derartigen sogenannten Kegelschneckenmischers besteht darin, dass durch eine förderungsneutrale Zone ein oberer Mischbereich mit grossem Mischvolumen und ein unterer Mischbereich mit kleinem Mischvolumen bei intensiver Durchmischung getrennt waiSnDieser Grundgedanke wurde durch die Ausgestaltung gemäss der DE-OS 31 10 437 noch weitergebildet, indem durch die Anordung einer zusätzlichen zentralen, vertikalen Förderschnecke, welche mit der zur Behälterwand parallelen Förderschnecke antriebsmässig gekoppelt ist, erreicht wurde, dass der Mischer unabhängig vom Füllgrad stabile, günstige Betriebsverhältnisse aufweist. Die Anordnung einer zur vertikalen Behälterachse parallelliegenden Fördereinrichtung ist auch aus der DE-AS 1 038 885 bekannt, wobei diese Fördereinrichtung jedoch nicht mit einer schräggestellten Mischschnecke zusammenwirkt. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Mischer gemäss dem Oberbegriff von Anspruch 1 so auszugestalten, dass eine auf das spezifische Mischgut optimal zugeschnittene Homogenisierung und Aufbereitung einschliesslich der Einstellung einer gewünschten Vortemperatur erreicht werden kann, wobei-eine Zugabe der Mischgutkomponenten in jeder Mischphase, d. h. ggf. auch eine kontinuierliche Zuführung einzelner Mischgutkomponenten möglich sein soll. Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Mischer gemäss dem kennzeichnenden Teil von Anspruch 1. Durch die erfin dungsgemasse Ausgestaltung ist es möglich, die Drehgeschwindigkeit des Behälters einerseits und der parallel zur Behälterwand liegenden FAnirschnecke andererseits relativ zueinander so einzustellen, dass eine den jeweiligen Erfordernissen besonders gut angepasste quasi-stationäre Mischgutverteilung entlang der Behälter- längsachse erreicht wird, wobei gleichzeitig eine definierte Energieeinleitung erfolgt. Da darüber hinaus durch das Festhalten der Achse der Förderschnecke relativ zu der nicht mit umlaufenden Behälteroberseite dort Zugabeöffnungen ausserhalb des unmittelbaren Arbeit bereichs der Förderschnecke angeordnet werden können, ist die Zugabe von Mischgutkomponenten zu jedem Zeitpunkt möglich, ohne dass die Gefahr einer Verklumpung durch eine Zugabe in unmittelbarer Nähe der Förderschnecke zu befürchten wäre. Aus-der DE-PS 15 31 934 ist es zwar an sich bereits bekannt, einen Behälter relativ zu einer schrägliegenden Förderschnecke umlaufen zu lassen. Dort bildet jedoch die Achse der Förderschnecke einen spitzen Winkel mit der Behälterwand und eine zentrale Mischeinrichtung ist nicht vorgesehen, so dass bei diesem bekannten Stand der Technik die gattungsgemässen Vorteile nicht erzielt werden. Von erfindungswesentlicher Bedeutung ist das Zusammenwirken von Förderschnecke mit der zentralenMischein- richtung einerseits und mit dem drehangetriebenen Behälter andererseits, da durch diese erfindungsgemässe Ausgestaltung überraschenderweise ganz besonders vorteilhafte Mischverhältnisse erzielt werden können. Die Ausgestaltung nach Anspruch 2 machtes möglich, dass sich sowohl die zentrale Mischeinrichtung als auch die Förderschnecke bis sehr tief in den Mischbehälter erstrecken und die gesamte Breite des Mischbehälters entweder durch die Förderschnecke oder zentrale Mischeinrichtung weitgehend erfasst wird. Die gemäss Anspruch 3 vorgesehene individuelle Regelung der Drehzahlen gestattet nicht nur die Erzielung eines äusserst homogenen Mischergebnisses, sondern darüber hinaus auch eine definierte Energiezuführung, welche im hinblick auf nachfolgende Bearbeitungsgänge, z. B. in einem Extruder, von Bedeutung ist. Anspruch 4 und 5 beschreiben eine Ausbildung der Förderschnecke, welche diese erfindungsgemäss gegenüber aus dem Stand der Technik bekannten Ausführungsformen besonders einfach und damit kostengünstig in der Herstellung macht. Durch die gemäss Anspruch 6 vorgesehene Erstreckung der Förderschnecke bis in den Auslassbereich wird dort eine abschliessende, besonders intensive Durchmischung erzielt. Zu diesem Zweck kann gemäss Anspruch 7 dort auch noch eine zusätzliche Schneckenwendel vorgesehen sein. Das gemäss Anspruch 8 vorgesehene Spiralsogmischrad an der zentralen Mischeinrichtung, welches entsprechend den Ansprüche 9 bis 11 ausgestaltet ist, stellt sicher, dass die dosierten Einzelkomponenten nicht direkt in die Homogenisierungszone des Mischers gelangen, sondern im Bereich oberhalb des Spiralsogmischrades eine Grobdurchmischung der zugegebenen Komponenten vorgenommen wird, d. h. hier erfolgt eine Vergleichmässigung des Mischgutes. Durch die angestellten Flügel des Spiralsogmischrades von vorzugsweise 150 wird das Mischgut nach oben und gegen die Behälterwand 11 geschleudert. Die gemäss Anspruch 11 vorgesehenen Verschleissstifte dienen zur Zerschlagung von Agglomeraten bzw. speziell zur Pigmentaufreibung, indem hierdurch ein Maleffekt erzeugt wird. Durch das gemäss Anspruch 12 vorgesehene Homogenisie rungswirbelrad wird unterhalb der durch das Spiral sogmischrad gebildeten Sperrzone eine Homogenisierungs zone geschaffen in der eine intensive Durchmischung des Mischgutes ermöglicht wird. Unterhalb des Homo genisierungswirbelrades sind an der Achse der zen tralen Mischeinrichtung noch Schneckenwindungen vor gesehen, die das Produkt aus dem Austragsbereich in Teilmengen dem Homogenisierungswirbelrad wieder zu führen. Zur Erzielung der gewünschten Mischwirkung einerseits und andererseits aber insbesondere zur Energieeinbringung dient die starke Schrägstellung der Mischflügel des Homogenisierwirbelrades gemäss Anspruch 13. Die Sperrwirkung im Bereich der Sperrzone kann durch die gemäss Anspruch 14 dort angeordneten Sperrbleche noch erhöht werden, indem diese Bleche in horizontaler Richtung diejenigen Bereiche abdecken, welche weder durch die zentrale Mischeinrichtung noch durch die Förderschnecke erfasst werden. Die gemäss Anspruch 15 und 16 vorgesehene, sich an den Behälter anschliessende Austragschnecke stellt sicher, dass das aufbereitete und vorgewärmte Mischgut ohne Energieverlust sofort einer nachfolgenden Verarbeitungseinrichtung, z. B. einem Extruder, zugeführt werden kann. Die Massnahme nach Anspruch 17 ermöglicht es, eine gewünschte Vorerwärmung des Mischgutes einzustellen und durch geeignete Drehzahlvorgabe aufrechtzuerhalten. Diese Möglichkeit beruht auf dem erfindungsgemässen Zusammenwirken der Drehung des Behälters und der Bewe gung der zentralen Mischeinrichtung und der Mischschnecke. Die Massnahme gemäss Anspruch 18 stellt sicher, dass sich an der Behälteroberseite an zieren Ubergang zum Behälterdeckel keine Ablagerungen einstellen und der Behälter relativ zum Deckel zuverlässig geführt ist. Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erz in dung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform anhand der Zeichnung. Dabei zeigen Fig. 1 einen schematischen Längsschnitt durch einen erfindungsgemassen Mischer, Fig. 2 einen Querschnitt längs der Linie C-C in Fig. 1, Fig. 3 einen Querschnitt längs der Linie B-B in Fig. 1, Fig.4 einen Querschnitt längs der Linie D-D in Fig. 1, Fig. 5 einen Teillängsschnitt in Blickrichtung E-E, und Fig. 6 einen Fig. 5 entsprechenden, vergrösserten, um 900 richtungsversetzten Teilschnitt. Bei einem in Fig. 1 dargestellten erfindungsgemässen Mischer handelt es sich um einen sogenannten Kegelmischer, d. h. der Mischer weist einen Behälter 1 auf, welcher die Form eines auf der Spitze stehenden Regels besitzt. Der Behälter 1 ist an einem Mischergestell 2 drehbar gelagert, wobei das Drehlager 3 insbesondere aus Fig. 6 ersichtlich ist. Der feste Teil des Drehla gers 3 ist mit einer Traverse 4 des Gestells 2 verschraubt. An der Oberseite ist der Behälter 1 durch einen festen Deckel 5 abgedeckt. Zwischen dem festen Deckel 5 und dem drehbaren Behälter 1 ist ein Gleit Dicht-Lager 6 ausgebildet, wobei an der Innenseite des Behälters 1 im Bereich dieses Lagers 6 ein Leitring 7 vorgesehen ist, der die Ablagerung von Mischgut in diesem Bereich verhindert. Der Behälter 1 ist drehantreibbar ausgebildet. Zum Antrieb dient ein Zahnkranz 8, an welchem ein Antriebszahnrad 9 eines Antriebsmotors 10 angreift. Dem An triebsmotor 10 ist eine im einzelnen nicht dargestellte Drehzahlregeleinrichtung zugeordnet. Parallel zur Seitenwand 11 des Behälters 1 verläuft die Achse 12 einer Förderschnecke 13, deren Schneckenwelle 14 durch den Deckel 5 über ein Lager 15 herausgeführt ist und durch einen Antriebsmotor 16 mit einer im einzelnen nicht dargestellten, zugeordneten Regeleinrichtung angetrieben wird. Im unteren Abschnitt der Förderschnecke ist die Schneckenwelle 14 verjüngt ausgebildet und die Schneckenwendel 17 wird in diesem Bereich durch Haltestifte 17'auf dem durch den oberen Bereich vorgegebenen Abstand gehalten. Der Aussen- und Innendurchmesser der Schneckenwendel 17 bleibt dementsprechend über die gesamte Länge konstant. Wie insbesondere auch aus Fig. 5 und Fig. 6 ersichtlich ist, ragt die Förderschnecke 13 bis in den feststehenden Austragseinlauf 18, wodurch in diesem Bereich noch eine intensive, abschliessende Durchmischung erreicht wird. Gegen die Mittelachse 19 des Behälters 1 um den Abstand Y versetzt ist die Mittelachse 20 einer zentralen Mischeinrichtung 21 angeordnet. Die Welle 22 der zentralen Mischeinrichtung wird durch einen Antriebsmotor 23 mit einer zugeordneten, im einzelnen nicht dargestellten Regeleinrichtung angetrieben. An der Welle 22 der Mischeinrichtung 21 ist ein Spiralsogmischrad 24 vorgesehen. Das Spiralsogmischrad 24 weist im Ausführungsbeispiel drei Flügel 25 auf, welche mit ausgestellten Enden 26 versehen sind, durch welche des Mischgut schräg nach oben geschleudert wird. Darüber hinaus ist etwa in der Mitte der Flügel je ein Verschleissstift 27 vorgesehen, welcher zur Zerschlagung von Agglomeraten dient. Der Durchmesser des Spiralsogmischrads 24 ist so dimensioniert, dass es sich praktisch von der Aussenseite der Welle 14 der Förderschnecke 13 bis zu der gegenüberliegenden Behälterwand 11 des Behälters 1 erstreckt. Unterhalb des Spiralsogmischrads 24 und in Abstand von demselben ist ein Homogenisierungswirbelrad 28 vorgesehen. Das Homogenisierungswirbelrad 28 ist mit vier Flügeln 29 versehen, welche ebenfalls angestellte Enden 29' zum -Aufschleudern des Mischgutes aufweisen. Gleichzeitig wird aufgrund dieser verhältnismässig starken Anstellung dem Mischgut mit dem Homogenisierungswirbelrad Energie zugeführt werden. Unterhalb des Homogenisierungswirbelrads 28 verjüngt sich die Welle 22 der Mischeinrichtung 21. Dort ist noch eine Schneckenwendel 30 vorgesehen. Wie insbesondere aus Fig. 3 ersichtlich, sind im Deckel 5 Einlassöffnungen 31 vorgesehen, welche ausserhalb des Arbeitsbereiches der Förderschnecke 13 liegen. D. h. durch diese Einlassöffnungen 31 können Mischgutkomponenten in jeder Betriebsphase des Mischers zugegeben werden, ohne dass die Bildung von Verklumpungen unterhalb der Einlassöffnungen 31 zu befürchten wäre. Am unteren Ende des Behälters 1 geht dieser in einen feststehenden Austragseinlauf 18 über, welcher unmittelbar in eine Doppelschnecken-Austragseinrichtung mündet, welche zu einem nachgeschalteten Extruder austragen kann. Die Austragseinrichtung 32 umfasst, wie insbesondere aus Fig. 5 und 6 ersichtlich, zwei Schnecken 33, welche in einem Mantel 34 angeordnet und durch eine Antriebseinrichtung 35 angetrieben sind. Im Betrieb wird für den Behälter 1 eine Umlauf ge- schwindigkeit von 0,6 bis 6 Upm, für die Förderschnecke 13 eine Drehzahl von 15 bis 80 Upm und für die Mischeinrichtung 21 eine Drehzahl von 200 bis 1200 Upm gewählt. Durch die Einlassöffnungen 31 werden z. B. im Abstand von 1 bis 10 Minuten Mischgutkomponenten zugegeben. Diese gelangen zunächst in den Bereich oberhalb des Spiralsogmischrads 24, welcher eine Vormisch- bzw. Vergleichmässigungszone bildet. Es wird hier also eine Durchmischung vorgenommen, so dass auch bei diskontinuierlicher Produktzugabe ein Homogenitätsgrad erreicht wird, der demjenigen einer kontinuierlichen Produktzugabe entspricht. Durch die in Höhe des Spiralsogmischrads 24 gebildete Sperrzone, die dadurch entsteht, dass das Spiralsogmischrad 24 auf grund der Aussparung in der Schneckenwendel bis nahe an die Welle 14 der Schnecke 13 heranreicht, wird verhindert, dass ungemischtes Produkt in die Austragszone gelangt. Das gemischte Mischgut passiert im wesentlichen durch den Zwischenraum zwischen der Behälterwand 11, dem Spiralsogmischrad 24 und der Förderschnecke 13 nach unten. In der Homogenisierzone zwischen dem Spiralsogmischrad 24 und dem Homogenisierungwirbelrad 28 erfolgt eine intensive Durchmischung des Gemisches, wobei durch die Flügel 29 bzw. deren aufgestellte Enden 29' des Homogenisierungswirbelrades 28 das Mischgut immer wieder nach oben geschleudert wird. Die Mischeinrichtung 21 wirkt damit wie ein Fluidmischer. Die Schneckenwendel 30 fördert eine Teilmenge aus dem Austragsbereich nach oben in die Homogenisierungszone, wodurch eine gleichmässige Verteilung des Produkts erreicht wird. Gleichzeitig ist es möglich, in das Mischgut hohe Scherkräfte einzuleiten und damit eine Energieeinleitung zur definierten Vorwärmung des Mischgutes zu erzielen. Durch das Zusammenwirken des Umlaufs des Behälters 1 mit der Förderwirkung der Förderschnecke 13 wird das Mischgut zum Zwecke einer Wiederholung des Durchmischungsvorgangs wieder nach oben befördert. Durch eine Veränderung der Drehzahl der zentralen Mischeinrichtung 21, der Förderschnecke 13 und der Umlaufgeschwindigkeit des Behälters 1 kann die Beladung der Homogenisierungszone variiert und den gewünschten Betriebsverhältnissen angepasst werden. Das aufbereitete Mischgut gelangt über den Austragseinlauf 18 in den Förderbereich der Doppelschnecken austragseinrichtung 32 und kann somit ohne Temperatur - und damit Energieverlust - einem Extruder zugeführt werden. Die in der Höhe des Spiralsogmischrads 24 gebildete Sperrzone wird noch intensiver abgeschlossen, wenn in dieser Höhe Sperrbleche 36 angeordnet sind, die den nicht vom Spiralsogmischrad 24 bzw. der Schnecke 13 überdeckten Bereich verschliessen, wie insbesondere aus Fig. 2 ersichtlich ist.

Claims: Patentansprüche: 1. Mischer mit einem kegelförmigen, sich in Materialauslassrichtung nach unten verjüngenden Mischbehälter (1), einer hierin parallel zur Behälterwand (11) angeordneten, drehantreibbaren Förderschnecke t13) und einer parallel zur vertikalen Längsachse (20) des Behälters (1) stationär angeordneten, drehantreibbaren Mischeinrichtung (21), dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter (1) drehantreibbar und die Förderschnecke (13) hinsichtlich der Lage ihrer Achse (12) stationär angeordnet ist. 2. Mischer nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zentrale Mischeinrichtung (21) gegenüber der Mittelachse (20) des Behälters (1) versetzt angeordnet ist. 3. Mischer nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zentrale Mischeinrichtung (21), die Förderschnecke (13) und der Behälter (1) individuell regelbar drehangetrieben sind. 4. Mischer nach einem der Patentansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Förderschnecke (13) über ihre gesamte Länge eine gleichmässige Steigung aufweist. 5. Mischer nach einem der Patentansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Förderschnecke (13) über ihre gesamte Länge einen konstanten Aussendurchmesser aufweist. 6. Mischer nach einem der Patentansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Förderschnecke (13) bis in den Auslassbereich des Behälters (1) erstreckt. 7. Mischer nach einem der Patentansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Förderschnecke (13) im Auslassbereich eine zusätzliche Schneckenwendel umfasst. 8. Mischer nach einem der Patentansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die zentrale Mischeinrichtung (21) ein Spiralsogmischrad (24) umfasst. 9. Mischer nach Patentanspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Spiralsogmischrad (24) so dimensioniert und die Förderschnecke (13) so ausgespart sind, dass das Spiralsogmischrad (24) sich über den Bereich zwischen der Welle (14) der Förderschnecke (13) und der gegenüberliegenden Behälterwand (11) erstreckt. 10. Mischer nach Patentanspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Spiralsogmischrad (24) in einem Winkel von 120 bis 180, vorzugsweise 150 angestellte Flügel (25) aufweist. 11. Mischer nach einem der Patentansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Spiralsogmischrad (24) im wesentlichen vertikale Verschleissstifte (27) angeordnet sind. 12. Mischer nach einem der Patentansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichpet, dass die zentrale Mischein richtung (21) unterhalb des Spiralsogmischrades (24) ein Homogenisierungswirbelrad (28) umfasst. 13. Mischer nach Patentanspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischflügel (29) des Homogenisierungs wirbelrades (28) stark schräg gestellt sind. 14. Mischer nach einem der Patentansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der durch das Spiralsogmischrad (24) gebildeten Sperrzone Sperrbleche (36) angeordnet sind. 15. Mischer nach einem der Patentansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Auslassöffnung des Behälters (1) eine Austragsschnecke nachgeordnet ist. 16. Mischer nach einem der Patentansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass als Austragsschnecke gleichsinnig drehende Doppelschnecken (33) verwendet werden. 17. Mischer nach einem der Patentansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass eine mit einer Regeleinrichtung für die Drehzahl des Behälters (1) und/oder der Förderschnecke (13) und/oder der zentralen Mischeinrichtung gekoppelte Temperaturmesseinrichtung im Behälter (1) angeordnet ist. 18. Mischer nach einem der Patentansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass an der Behälteroberseite ein als Gleit-Dicht-Lager dienender Leitring (7) angeordnet ist.

Inventors: RUDOLPH, JOACHIM
Applicants: WERNER & PFLEIDERER
Application year: 1984
Main classification: B01F9
IPC codes: B01F7, B01F9