Einrichtung zum Mischen zähflüssigen Mischgutes
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Mischen zähflüssigen Mischgutes in einem Behälter, der mit einer wenigstens annähernd zentralen Zuleitung für das Mischgut, einer Vorrichtung zur radialen, wandnahen Ausbreitung des aus der Zuleitung unter Druck austretenden Strahls und einer seitlich der Zuleitung angeordneten Ableitung versehen ist, wobei durch die radiale Ausbreitung des Mischgutstrahls eine Quellströmung mit durch Rückführung zum Ausgangspunkt in sich geschlossenen Strömungswegen erzeugt wird, welche die eine Strömungskomponente bilden, die bei Überlagerung durch die zweite, von der seitlichen Ableitung hervorgerufenen Komponente in eine wendelförmige Strömung übergeführt wird.
Eine derart funktionierende Einrichtung ist bekannt, doch wird nur bei verhältnismässig dünnflüssigem Mischlgut die vorgesehene turbulente, den ganzen Behälterinhalt aktivierende Strömung und damit die angestrebte intensive Mischwirkung erreicht. Dies ist nicht mehr der Fall, wenn das Mischgut sehr zähflüssig ist und an den Behälterwänden derart anhaftet, dass diese Randschichten auch bei Erhöhung des Einspeisedruckes - und damit der Initialgeschwindigkeit - nicht mehr durch die Bewegung des im Behälterinneren strömenden Mischgutes abgelöst und mitgeführt werden können.
Somit kann selbst bei langer Mischdauer keine ausreichende Durchmischung erzielt werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zu schaffen, durch die bei zähflüssigem Mischgut eine homogene Durchmischung des gesamten Behälterinhalts resultiert.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch einen Mitnehmer gelöst, der mindestens ein Schaufelblatt aufweist, das entlang der Behälterwand bewegt wird.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt, wobei Fig. 1 eine Mischeinrichtung in Axialschnitt und Fig. 2 in Radialschnitt zeigt.
Das Mischgut wird durch die Zuleitung 1 zentral in den zylinderförmigen Behälter 2 geführt. Gegenüber der Ausmündung der Zuleitung in den Behälter und in geringem Abstand von ihr ist die Prallplatte 3 angeordnet, wodurch sich ein Ringspalt bildet, durch den der in den Behälter eintretende Mischgutstrahl sich nahe dem Behälterboden radial nach allen Seiten ausbreitet.
Im Mischgut entsteht dadurch eine Quellströmung, die den Behälterinhalt in eine Umwälzbewegung versetzt, deren Strömungswege durch Rückkehr zum Ausgangspunkt in sich geschlossen sind. Ein Teil des Mischgutes wird durch die seitlich der Zuleitung 1 angeordnete Ableitung 4 dem Behälter entnommen und mit Hilfe der Pumpe 5 neuerlich dem Behälter durch die Zuleitung zugeführt. Auf diese Weise werden die in sich geschlossenen Strömungswege, welche die eine Strömungskomponente bilden, durch eine von der seitlichen Ableitung hervorgerufene zweite Strömungskomponente in eine wendelförmige Strömung übergeführt.
In der Fig. 2 sind für Mischgutteilchen, die diametral gegenüber der Ableitung 4 aus der Vorrichtung 3 zur radialen Ausbreitung des Mischgutstrahls austreten, die wendelförmigen Strömungsbahnen 6 versinnbildlicht. Von Mischgutteilchen, die näher der Ableitung 4 in den Behälter eintreten, sind die Strömungsbahnen entsprechend kürzer, im Mittel werden aber alle einer vielfachen Umwälzung unterworfen, bevor sie zur Ableitung 4 gelangen und wieder in den Behälter rückgeführt werden.
Es ist verständlich, dass das Mischgut solcherart eine intensive Durchmischung erfährt. Ist es jedoch zähflüssig, so bildet sich an den Behälterwänden eine dicke, fest anhaftende Grenzschicht aus, die von der im Behälter herrschenden Umwälzströmung nicht mitgenommen werden kann und sich daher der Durchmischung entzieht. Zur Behebung dieses Nachteils ist der Mitnehmer 7 vorgesehen, der vom Motor 8 angetrieben wird und langsam rotiert. Sein Schaufelblatt 9 bewegt sich entlang der Behälterwand und streift die dort haftende Grenzschicht ständig ab, wodurch auch dieser Teil des Mischgutes in Bewegung kommt und von der Strömung mitgerissen wird. Das Ergebnis ist ein gut durchmischter, homogenisierter Behälterinhalt.
Ein rotierender Mitnehmer mit entlang der Behälterwand gefühtem Schaufelblatt ist natürlich nur möglich, wenn der Behälter eine rotationssymmetrische Gestalt hat. Zur Erzielung einer guten Abstreifwirkung ist es von Vorteil, wenn Rotations- und Behälterachse fluchtend zueinander angeordnet sind. Es kann auch erwünscht sein, das Schaufelblatt - es können deren mehrere vorhanden sein - in direkter Berührung über die Behälterwand streifen zu lassen. Es ist dann zweckmässig, das Schaufelblatt gänzlich oder zumindest seinen der Behälterwand nächstliegenden Teil aus einem elastischen und möglichst abriebfesten Werkstoff herzustellen. Es kommen dafür vor allem Gummi oder ein Kunststoff, z. B. Teflon, in Frage.
Hat der Behälter eine andere Form, ist er beispielsweise viereckig, dann sind vier Schaufelblätter notwendig, von denen jedes entlang einer Wand entweder eine hin und her gehende oder eine Pendelbewegung ausführt. Weitere Variationsmöglichkeiten bestehen darin, dass der Mitnehmer von Hand aus bewegt wird oder die Schaufelblätter schraubenförmig gekrümmt sind, wodurch das Mischgut der Grenzschichten gleichzeitig mit der Ablösung auch nach unten oder oben bewegt wird, was der Ausbildung einer umfassenden Umwälzströmung förderlich sein kann.
Besonders bei hochzähflüssigem Mischgut ist es vorteilhaft, wenn die Höhe des Behälters kleiner als dessen Querschnitts- oder Seitenabmessung ist. Andernfalls kann es sein, dass die oberen Schichten des Gutes von der Umwälzbewegung nicht mehr erfasst werden oder sich sogar gegenrotierende Strömungen ausbilden, die nur Energie verzehren und zur Durchmischung des Gutes nichts oder nur wenig beitragen.
In Fig. 1 ist eine Einrichtung für chargenweisen Betrieb dargestellt, bei dem der Behälter einmal gefüllt und dann laufend ein Teil des Mischgutes entnommen und wieder zugeführt wird, bis eine vollkommene Homogenisierung des Behälterinhalts erreicht ist. Die Behandlungsdauer für eine Charge hängt von den verschiedenen Einflussgrössen ab wie Behälterabmessungen, aufgewandte Energie für die Mischgutzuführung und für die Mitnehmerbetätigung, den Stoffwerten des Mischgutes, den Beimengungen und ähnlichem. Ebenso ist aber ein kontinuierlicher Betrieb möglich, indem entweder vom entnommenen Mischgut nur ein Teil in den Behälter rückgeführt wird und der Rest zu einem Sammelbehälter geht, wobei diese Menge gleichzeitig durch frisches, erst zu mischendes Gut ersetzt werden muss, oder es wird ein reiner Durchlaufbetrieb ohne Rezirkulation vorgesehen.
Die Wahl der in jedem Einzelfall zu wählenden Betriebsart hängt vom geforderten Grad der Homogenisierung des Mischgutes sowie vom Widerstand ab, den die Einzelkomponenten einer Mischung untereinander entgegensetzen. - Ferner ist noch zu erwähnen, dass die Abführung des Mischgutes aus dem Behälter auch an einer Seitenwand oder durch ein eintauchendes Rohr und in beliebiger Höhe erfolgen kann.
Device for mixing viscous material to be mixed
The invention relates to a device for mixing viscous material to be mixed in a container which is provided with an at least approximately central feed line for the material to be mixed, a device for the radial, wall-close propagation of the jet emerging from the feed line under pressure and a discharge line arranged at the side of the feed line, wherein The radial expansion of the jet of mix creates a source flow with closed flow paths through return to the starting point, which form the one flow component that is converted into a helical flow when the second component caused by the lateral discharge is superimposed.
A device that functions in this way is known, but the intended turbulent flow, which activates the entire contents of the container, and thus the desired intensive mixing effect, is only achieved in the case of relatively low-viscosity mixed material. This is no longer the case when the mix is very viscous and adheres to the container walls in such a way that these edge layers can no longer be detached and carried along by the movement of the mix flowing inside the container, even if the feed pressure is increased - and thus the initial speed.
This means that sufficient mixing cannot be achieved even with a long mixing time.
The invention is based on the object of creating a device by means of which a homogeneous mixing of the entire container contents results in the case of viscous mixed material.
According to the invention, this object is achieved by a driver which has at least one blade that is moved along the container wall.
An exemplary embodiment of the invention is shown schematically in the drawing, FIG. 1 showing a mixing device in axial section and FIG. 2 showing a radial section.
The material to be mixed is fed centrally into the cylindrical container 2 through the feed line 1. The baffle plate 3 is arranged opposite the opening of the feed line into the container and at a short distance from it, creating an annular gap through which the jet of mix entering the container spreads radially to all sides near the container bottom.
This creates a swelling flow in the mix, which causes the contents of the container to circulate, the flow paths of which are closed by returning to the starting point. A part of the mixed material is removed from the container through the discharge line 4 arranged on the side of the feed line 1 and fed again to the container through the feed line with the aid of the pump 5. In this way, the self-contained flow paths which form one flow component are converted into a helical flow by a second flow component produced by the lateral discharge.
In FIG. 2, the helical flow paths 6 are symbolized for particles of mixed material which emerge diametrically opposite the discharge line 4 from the device 3 for the radial expansion of the mixed material jet. The flow paths of mixed material particles entering the container closer to discharge line 4 are correspondingly shorter, but on average they are all subjected to multiple circulation before they reach discharge line 4 and are returned to the container.
It is understandable that the mix experiences an intensive mixing in such a way. If, however, it is viscous, a thick, firmly adhering boundary layer is formed on the container walls, which cannot be carried along by the circulating flow in the container and therefore cannot be mixed. To overcome this disadvantage, the driver 7 is provided, which is driven by the motor 8 and rotates slowly. Its shovel blade 9 moves along the container wall and constantly strips off the boundary layer adhering there, so that this part of the mix also starts moving and is carried away by the flow. The result is a well-mixed, homogenized container content.
A rotating driver with a paddle blade guided along the container wall is of course only possible if the container has a rotationally symmetrical shape. To achieve a good wiping effect, it is advantageous if the axis of rotation and the container axis are aligned with one another. It may also be desirable to let the blade — there may be several present — let it slide over the container wall in direct contact. It is then expedient to manufacture the entire blade or at least its part closest to the container wall from an elastic material that is as wear-resistant as possible. There are mainly rubber or a plastic, z. B. Teflon in question.
If the container has a different shape, for example it is square, then four paddle blades are necessary, each of which performs either a reciprocating or a pendulum movement along a wall. Other possible variations are that the driver is moved by hand or the blades are curved in a helical manner, whereby the mix of the boundary layers is also moved down or up at the same time as the separation, which can be beneficial for the formation of a comprehensive circulating flow.
In the case of highly viscous mixes in particular, it is advantageous if the height of the container is smaller than its cross-sectional or side dimensions. Otherwise it may be that the upper layers of the material are no longer gripped by the overturning movement or that counter-rotating currents are formed that only consume energy and contribute little or nothing to the mixing of the material.
In Fig. 1 a device for batch operation is shown, in which the container is filled once and then continuously removed a portion of the mix and fed back until a complete homogenization of the container contents is achieved. The duration of treatment for a batch depends on the various influencing factors such as the dimensions of the container, the energy used to feed the mix and to operate the carrier, the physical properties of the mix, the admixtures and the like. However, continuous operation is also possible in that either only part of the mixed material removed is returned to the container and the rest goes to a collecting container, this amount having to be replaced at the same time with fresh material to be mixed first, or it becomes a pure continuous operation provided without recirculation.
The choice of the operating mode to be selected in each individual case depends on the required degree of homogenization of the material to be mixed and on the resistance that the individual components of a mixture oppose to one another. - It should also be mentioned that the mixed material can also be discharged from the container on a side wall or through an immersed pipe and at any height.