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Freifallmischer Die Erfindung bezieht sich auf Freifallmischer für
pulverförmige, körnige oder faserige Produkte, die nicht an Metallwandungen kleben
und rieselfähig sind, mit einer staubdicht verschließbaren, um eine horizontale
Achse drehbaren Mischtrommel, deren Länge wenigstens 50°/o größer als ihr Durchmesser
ist und an deren Innenwand auf dem Umfang verteilt Schüttrinnen bildende Hebeschaufeln
angeordnet sind, deren Rinnen in radialer Draufsicht in einem spitzen Winkel zur
Rotationsachse der Mischtrommel verlaufen.
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Die einfachen, bekannten Freifallmischer enthalten kurze Hebeschaufeln
oder Leitbleche, die jedoch nur wenig in das Innere des Behälters hineinragen, so
daß nur bei geringen Füllungsgraden gearbeitet werden kann. Trotzdem sind die Mischergebnisse
verhältnismäßig schlecht, so daß diese Mischer nicht für hochwertige Mischgüter
geeignet sind. Bei Mischgütern mit stärker abweichenden Körnungs- und Gewichtsunterschieden
kann beim Umwälzen innerhalb des Mischbehälters ein Entmischen stattfinden, da die
größeren und die leichteren Mischgutteile an der Oberfläche des Böschungswinkels
des Mischguthaufens bis unten herabrieseln, während die kleineren und die schwereren
Mischgutteile im Mischguthaufwerk absinken und dabei nicht bis zum tiefsten Punkt
des Mischbehälters gelangen.
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Es ist außerdem ein Freifallmischer bekannt, der an seiner Trommelwandung
mehrere Reihen von Hebeschaufeln aufweist, die schräg in Richtung zur Auslaßöffnung
des Mischbehälters stehen. In der Achse des Mischbehälters sind außerdem schrägstehende
Leitbleche verstellbar gelagert, die entweder so stehen können, daß das von den
Hebeschaufeln angehobene Mischgut in Richtung zur Einlaßöffnung des Mischbehälters
zurückgeleitet wird, oder so, daß es in Richtung zur Auslaßöffnung des Behälters
herabfällt. Hierdurch wird zwar während des Mischvorganges eine sich stets wiederholende
gegenläufige Bewegung der Mischgutpartikeln erzielt, jedoch sind die rinnenartigen
Hebeschaufeln, welche stets in Richtung zur Auslaßöffnung des Mischbehälters fördern,
verhältnismäßig kurz ausgebildet und können deshalb nicht allzu tief in das Mischguthaufwerk
eingreifen. Ferner wird die Kapazität der Mischtrommel durch die verstellbaren mittleren
Leitbleche verringert, so daß der für befriedigende Mischergebnisse zulässige Füllungsgrad
des Mischers verhältnismäßig gering sein muß, wenn die Mischzeiten nicht unwirtschaftlich
hoch werden sollen.
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Es sind außerdem Zwangsmischer mit innerhalb eines feststehenden
Mischbehälters rotierenden Mischwerkzeugen bekannt. Gewisse Mischgüter dürfen mit
Zwangsmischern jedoch nicht verarbeitet werden, beispielsweise Sprengstoffe wegen
erhöhter Explosionsgefahr oder sehr grobkörniges bzw. langfaseriges Mischgut, das
beim Mischvorgang nicht zerstört werden darf.
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Von der Praxis werden immer mehr Mischer mit größerem Rauminhalt
verlangt, um Rohprodukte mit unterschiedlichen Eigenschaften in größeren Chargen
miteinander mischen zu können, wobei Qualitätsschwankungen der Endprodukte vermieden
werden müssen. Setzt man zu diesem Zweck Zwangsmischer von beispielsweise 50 000
1 Rauminhalt ein, so werden der Kraftbedarf und die Anlagekosten fast immer unwirtschaftlich
hoch. Würde man hingegen Freifallmischer nach der bekannten Bauweise mit derartigen
Rauminhalten bauen, so ergäben sich sehr ungünstige Abmessungen des Mischbehälters,
die im allgemeinen einen Einbau in bereits vorhandene Gebäude verhindern würden.
Der Durchmesser eines solchen Mischers müßte beispielsweise so groß gewählt werden,
daß der Behälter sich über mehrere Stockwerke eines Gebäudes erstreckt, wobei außerdem
verhältnismäßig schlechte Mischergebnisse in Kauf genommen werden müßten.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, diese Nachteile zu vermeiden
und einen Freifallmischer der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, der mit einem
hohen Füllungsgrad innerhalb kürzerer Zeit als bisher ein gleichmäßig durchmischtes
Produkt bei verhältnismäßig geringem Kraftbedarf und niedrigen Abmessungen und Anlagekosten
liefert.
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Zur Lösung dieser Aufgabe wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen,
die in axialer Richtung schräg verlaufenden Hebeschaufeln in an sich bekannter
Weise
in mehreren geradzahligen Reihen, vorzugsweise zwei oder vier Reihen, die abwechselnd
in entgegengesetzter axialer Richtung der Trommel fördern, auf den Trommelumfang
verteilt anzuordnen, wobei jede Reihe wenigstens drei im Abstand voneinander angeordnete
rinnenförmige Hebeschaufeln aufweist, deren Böden jeweils parallel und im Abstand
von durch die Rotationsachse der Mischtrommel verlaufenden Ebenen liegen, und zwar
derart, daß die Hebeschaufeln beim Erreichen des Schüttwinkels sich außerhalb des
Mischguthaufwerkes befinden. Es befinden sich im Mischbehälter also keine dazu bewegten
Teile, denn die Hebeschaufeln sind gegenüber der Mischbehälterwand nicht bewegbar.
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Sie können so lang ausgebildet werden, daß sie wenigstens zu einem
Drittel des Trommeldurchmessers in die Trommel hineinragen, wodurch auch das in
der Mitte des Mischguthaufwerkes befindliche Mischgut bei jedem Durchgang einer
Hebeschaufel erfaßt wird.
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Das Mischgut wird somit ständig in überall fast gleichbleibender Bewegung
gehalten, so daß ein gleichmäßiges Mischen gewährleistet ist und ein Entmischen
verhindert wird.
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Der Abstand der Hebeschaufeln von der Drehachse des Mischbehälters
und die Länge der Hebeschaufeln sind so gewählt, daß sich die Schaufeln beim Erreichen
des Schüttwinkels außerhalb des Mischguthaufwerkes befinden. Das von den Schaufeln
hochgehobene Mischgut soll dabei möglichst über die Drehachse des Mischbehälters
hinaus auf das Mischguthaufwerk zurückgeschüttet werden.
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Als Mischbehälter kann man einen Behälter mit vieleckigem Querschnitt
wählen. Am zweckmäßigsten ist es, einen Behälter mit zylindrischem Querschnitt mit
Kopfstücken an beiden Enden zu verwenden. Die Länge des Mischbehälters soll wesentlich
größer als sein Durchmesser sein. Ein Großmischer kann bei einer Länge von 10 m
beispielsweise 2,5 bis 3 m Durchmesser aufweisen.
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Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Hebeschaufeln
im Querschnitt L-förmig ausgebildet, wobei die Fläche eines Schenkels im wesentlichen
parallel zur Drehachse des Mischbehälters verläuft.
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Die Hebeschaufeln können unmittelbar an der Wand des Mischbehälters
befestigt sein. Es ist aber nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung
auch möglich, die Hebeschaufeln an nahe und entlang der Behälterwand verlaufenden,
an den Stirnwänden befestigten Stangen anzuordnen. Dadurch ist es möglich, die Hebeschaufeln
außerhalb des Mischbehälters zu montieren und dann über eine Stirnseite in den Behälter
einzubauen. Auch ist ein Auswechseln der Hebeschaufeln bzw. Reparieren derselben
in einfacher Weise möglich.
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Je länger die Hebeschaufeln gewählt werden, desto größer sind die
Mischgutteilmengen, die jeweils in Längsrichtung des Mischers seitlich verschüttet
werden. Außerdem wird durch lange Schaufeln, die beim Füllen tiefer in das Haufwerk
eingreifen, der Entmischungsgefahr bei Mischgut mit stärkeren Körnungs- und Gewichtsunterschieden
entgegengewirkt.
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Die Schaufellänge und der Abstand der Längsachse der Hebeschaufeln
zu der durch die Drehachse des Mischbehälters verlaufenden Axialebene stehen in
einem Zusammenhang. Es können die Schaufeln bei gleichem Kraftbedarf und unter Erreichung
der gleichen Mischwirkung verkürzt werden, wenn dieser
Abstand vergrößert wird. Dabei
darf der Abstand nicht so groß werden bzw. dürfen die Schaufeln nicht so verkürzt
werden, daß der Mittelkern im Haufwerk durch Hebeschaufeln nicht erfaßt wird.
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Es hat sich z. B. bei einem zylindrischen Mischer als günstig erwiesen,
wenn dieser Abstand 20 bis 3û°/ des Trommeldurchmesser und die Schaufellänge 20
bis 4061e des Trommeldurchmessers beträgt. Bei Mischern mit anderer wie quadratischer
oder vieleckiger Form des Mischbehälters sind Abstand und Länge anders zu wählen,
aber immer so, daß die von den Hebeschaufeln herausgenommenen Mischgutmengen aus
der Zone, in der sich bei einem normalen Freifallmischer eine Entmischung zeigt,
herausgenommen werden. Die rinnenförmigen Hebeschaufeln sollen mindestens doppelt
so lang wie breit sein.
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Bei Verwendung von winkelförmigen Hebeschaufeln dient der etwa parallel
zur Drehachse des Mischbehälters angeordnete Schenkel zum Herausheben des Mischgutes
aus dem Haufwerk. Der andere Steg jeder Hebeschaufel dient beim Heraus. heben von
Mischgutteilmengen aus dem Haufwerk zunächst als Seitenbegrenzung. Wenn die Arbeitsw
fläche des mischguttragenden Steges jedoch beim Drehen des Mischbehälters eine Schrägstellung
erreicht hat, bei der das darauf befindliche Mischgut über die Vorderkante abzurutschen
beginnt, hat dieu ser zweite Steg die Aufgabe, das rutschende Mischgut seitlich,
d. h. in axialer Richtung des Mischbehäl ters zu verschieben.
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Durch den Einbau der Hebeschaufeln gemäß der Erfindung wird eine
bessere zusätzlichc Mischwirkung im oberen Leerraum des Mischbehälters durch die
seitliche Förderung von Mischgutteilmengen erreicht. Jede Hebelschaufelreihe nimmt
t die herauszuhebenden Mischgutteilmengen aus einer anderen Zone des Mischguthaufwerkes
und schüttet sie seitwärts langsam in die am Böschungswinkel des Haufwerkes abrutschenden
Mischgutteile. Weiterhin bewirken die Hebeschaufeln auch noch eine seitliche Verschiebung
des Mischgutes im Haufwerk und insbesondere gerade beim Austritt aus dem Haufwerk,
da das Mischgut am sich drehenden aufsteigenden Mischbehältermantel laufend etwas
rutscht.
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Alle bisher bekannten Freifallmischer erreichen ihre optimale Mischwirkung
bei einem Füllgrad zwischen 40 und 50 0/o. Wenn der Füllgrad höher oder niedriger
gewählt wird, fällt die Mischwirkung stark ab. Der Mischer gemäß der Erfindung ist
in bezug auf Mischwirkung bei einem Füllgrad zwischen 25 und 75 ovo weitgehend vom
Füllgrad unabhängig, da die Hebeschaufeln auf Grund ihrer Länge das Herausheben
von Mischgutteilmengen und Verstreuen derselben in seitlicher Richtung in diesem
Bereich einwandfrei ausführen. Der günstigste Füllgrad liegt bei 6Q0/o, d.h., bei
diesem Füllgrad wird bei guter Raumausnutzung in kürzester Mischzeit die optimale
Mischwirkung erreicht. Wiederholte Versuche haben ergeben, daß schon nach 30 Minuten
Mischdauer Mischgutanalysen nicht mehr als 5 0/o vom Gesamtwert bei Probeentnahme
von 5 g abweichen.
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Diese Ergebnisse liegen wesentlich höher als bei Zwangsmischern mit
schlechtem Wirkungsgrad. Im Vergleich zu guten Zwangsmischern erscheint diese Mischzeit
lang, sie ist jedoch sehr kurz im Vergleich zu bekannten Freifallmischern.
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Auf Grund der günstigen Raumabmessungen des Mischbehälters kann man
einen Großmischer von
z. B. 50000 1 Bruttoinhalt in einem Fabrikationsraum
unterbringen, dessen Geschoßhöhe normal zwischen 3 und 4 m liegt Dabei bleibt der
Kraftbedarf und dadurch bleiben die Anlagekosten auch für Mischgüter mit niedrigen
Preisen in wirtschaftlich tragbaren Grenzen. Der Kraftbedarf ist bei Freifallmischern
immer wesentlich geringer als bei Zwangsmischern.
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Die Drehzahlen der Mischbehälter sind wie bei allen Freifallmischern
abhängig vom Durchmesser der Behälter. Auf keinen Fall darf die Umfangsgeschwindigkeit
sa groß sein, daß das Herabrieseln des Mischgutes bei Erreichung des Böschungswinkels
durch Fliehkraft gestört wird.
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Wenn die Mischbehälter aus einem Kunststoff gebaut sind oder die
Mischbehälter nur einen geringen Durchmesser haben, können die Hebeschaufeln nicht
oder nur mit Schwierigkeit am Trommelmantel angebracht werden. In diesem Fall ist
es günstiger, die Hebeschaufeln an nahe und entlang der Behälterwand verlaufenden,
an den Stirnwänden befestigten Stangen anzuordnen und vom Kopfstück aus in den trommelförmigen
Behälter einzuschieben. Selbstverständlich dürfen diese Stangen und damit die Hebeschaufeln
nur einen geringen Abstand von der Mischbehälterwand haben. Die gleiche Konstruktion
kann angewendet werden, um die Mischwirkung beispielsweise bei Transportfässern,
die auf Rollen rotieren, zu verbessern. Auch hier können die Hebeschaufeln an Stangen
befestigt in den Mischbehälter eingeschoben werden.
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Wenn die Hebeschaufeln in Mischfässern, die auf laufenden Rollen
rotieren, wie vorgeschlagen angeordnet werden, kann man auch diesen bei wesentlich
verkürzten Mischzeiten gute Mischergebnisse erzielen.
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Bei vielen Mischproblemen, z. B. bei der schonenden Vermischung von
Teesorten untereinander, soll neben dem Mischprozeß gleichzeitig Staub entfernt
werden, der sich zum Teil erst durch den Mischprozeß bildet. Zu diesem Zweck kann
der Mischbehälter oder ein Teil von ihm aus Siebgewebe bestehen, so daß durch geeignete
Mittel mit oder ohne Hilfe eines Exhaustors das Mischgut gleichzeitig entstaubt
werden kann.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Freifallmischers
gemäß der Erfindung dargestellt, und zwar zeigt F i g. 1 einen Querschnitt durch
den Mischbehälter, in dem Hebeschaufeln in vier Reihen angeordnet sind, F i g. 2
einen Längsschnitt durch den Mischbehälter, wobei auch die vor der Zeichenebene
liegende Hebeschaufeln eingezeichnet sind, Fig. 3 das linke Kopfstück des Mischbehälters
aus Fig. 2, von der Innenseite her gesehen, wobei die Entleerungsöffnung und die
angebauten Entleerungsrinnen sichtbar sind, Fig. 4 einen Schnitt nach der Linie
E-F der F i g. 3 mit Entleerungsrinnen an der Innenseite des Kopfstückes, F i g.
5 einen Schnitt in vergrößertem Maßstab durch das rechte Ende des Mischbehälters
aus F i g. 2 mit einer für den kontinuierlichen Einsatz des Mischers bestimmten
Beschickungsschnecke innerhalb einer Hohlachse, die an der gegenüberliegenden Seite
der Entleerungsöffnung eingebaut ist, und F i g. 6 bis 10 die durch Rotation und
Schrägstellung bedingten veränderlichen Stellungen der Hebe-
schaufeln des Mischers
zur Lotrechten, ebenfalls in vergrößertem Maßstab.
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Im Mischbehälter sind winkeleisenförmige Hebe schaufeln 1, 2, 3 und
4 in vier axialen Reihen angeordnet. Der Behälter besteht aus einer Trommel 5 mit
eingebauter Reinigungs- und Montageklappe 5 a, einer in Fig. 2 gesehenen linken
Stirnwand 6 und einer rechten Stirnwand 7. Für den diskontinuierlichen Betrieb des
Mischers sind oben auf dem Mischbehälter zwei Beschickungsöffnungen 8 mit eingebauter
Drosselklappe angeordnet; die Öffnungen können auch zum Entleeren dienen. An der
Stirnwand 7 ist ein Achsstummel 9 mit Flansch 9 a und Versteifungsknotenblechen
9 b fest angebaut. Der Achsstummel 9 liegt in der Lagerung 10. In der linken Stirnwand
6 befindet sich eine Entleerungsöffnung 16, die beim diskontinuierlichen Einsatz
des Mischers benutzt werden kann und für kontinuierlichen Einsatz des Mischers vorhanden
sein muß.
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Wegen dieser Entleerungsöffnung ist der Achsstummel 11 über Rippen
11 b mit einem an der Stirnwand 6 befestigten Flansch 11 a verbunden. Der Achsstummel
11 ist ebenfalls in einer Lagerung 10 drehbar gelagert.
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Durch den Achsstummel 11 führt eine Gewindespindel 14, an deren rechtem
Ende eine Scheibe 15 als Verschluß für die Öffnung 16 angebracht ist.
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Durch Drehen an einem Handrad 13 ist die Verschlußscheibe 15 nach
links oder rechts zu verschieben, um die Öffnung 16 zu verschließen oder freizugeben.
An der Innenseite der Stirnwand 6 sind Entleerungsrinnen 17 bzw. 17 a angebracht,
die beim Drehen des Mischbehälters laufend Teilmengen des Mischgutes durch die Öffnung
16 auswerfen. Wenn eine restlose Entleerung gewünscht wird, ist es notwendig, von
den Entleerungsrinnen 17 ausgehend eine schmale Spirale an der Innenseite des Trommelmantels
anzubringen, die das restliche Mischgut zu den Entleerungsrinnen fördert. Die Entleerungsöffnung
ist zum staubfreien Arbeiten mit einem Schutzblech 18 überdeckt, welches am unteren
Ende als schachtartiger Auslauf ausgebildet ist.
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Die Mischtrommel 5 wird über eine Keilriemenscheibe, ein Zahnrad
12 od. dgl., das auf dem Achsstummel 11 angeordnet ist, angetrieben. Wenn der Mischer
kontinuierlich betrieben werden soll, muß für eine kontinuierliche Zufuhr des Mischgutes
gesorgt werden, beispielsweise wie in F i g. 5. In einem Gehäuse 19 ist eine Förderschnecke
mit drehbarer Welle 20 und Schneckengängen 21 auf der Welle untergebracht. Durch
einen Einfülltrichter 22 wird das Mischgut der Förderschnecke zugeführt.
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In F i g. 6 ist der mit Mischgut gefüllte Raum der Mischtrommel 5
durch Pfeile 24 und 26 umgrenzt.
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Die am Trommelmantel befestigten Schaufelreihen füllen sich beim Drehen
der Trommel mit Schüttgut und heben beim Austritt aus dem Haufwerk 23 nacheinander
Mischgutteilmengen 23 a heraus und schütten diese Teilmengen innerhalb des Leerraumes
28 seitlich in Längsrichtung des Mischers nach rechts oder links langsam entsprechend
den Pfeilen 25 auf die herabrieselnde Oberfläche des Haufwerkes 23.
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Die Hebeschaufeln 1, 2, 3 und 4 sind im Querschnitt, wie insbesondere
aus Fig. 8 bis 11 zu ersehen, U-förmig mit senkrecht zueinander verlaufenden Blechschenkeln
1 a, 2 a, 3 a und 4 a bzw. 1 b, 2 b, 3b und 4b ausgebildet. Die Schenkel la, 2a,
3a bzw. 4 a liegen kurz vor Austritt aus dem Haufwerk
etwa waagerecht,
während die Schenkel lb, 2 b, 3 b bzw. 4b etwa senkrecht stehen. In der Schüttstellung
der Hebeschaufeln (Schaufelreihe 1 in Fig. 6) hat sich der Schenkel 1a schon so
weit angehoben, daß seine freie Kante in gleicher Höhe mit der freien Kante des
Schenkels 1 b liegt, wie F i g. 7 zeigt.
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Durch die Schrägstellung der Hebeschaufeln in Längsrichtung der Trommel
(abwechselnd nach links und rechts) in Verbindung mit dem Drehen der Trommel verändern
die L-förmigen Hebeschaufeln ihre Stellung zur Lotrechten, so daß die beiden Schenkel
in der leeren Ausschüttzone während der Ausschüttzeit im Schnitt eine Rinne bilden
(F i g. 7).
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In dieser Stellung, in der die Arbeitsflächen der Hebeschaufelschenkel
in einem Winkel von etwa 380 zur Lotrechten geneigt verlaufen, wird die Hauptmenge
des aus dem Haufwerk herausgehobenen Mischgutes über die Schaufelendkante 27 geschüttet
(Pfeile 25 in Fig. 6 und Schüttrichtungspfeile in Fig. 2).
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Vor dem Erreichen dieser Stellung rieselt eine geringe Mischgutteilmenge
schon über die Längskante des Schenkels la, und danach rieselt der Mischgutrest
über die Längskante des Schenkels 1 b herab. Die in Drehrichtung folgende Hebeschaufelreihe
2 befindet sich noch in der in F i g. 8 gezeigten Lage im Haufwerk 23. Es ist zu
erkennen, daß der Schenkel 2 a waagerecht steht, so daß das auf ihm liegende Mischgut
aus dem Haufwerk herausgehoben wird.
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Im unteren Bereich der Trommel 5 stehen die Hebeschaufeln spiegelbildlich,
d. h., sie stehen auf dem Kopf. Beim Betrachten der F i g. 9 und 10 muß man berücksichtigen,
daß die Reihen 1 und 3 nach vorn, während die Reihen 2 und 4 nach hinten schütten
bzw. fördern. Beim Eintritt der Hebeschaufeln in das Haufwerk bleibt unter den Arbeitsflächen
der Hebeschaufeln zunächst ein Hohlraum (Fig. 9). Die Hebeschaufeln stehen hier
auf dem Kopf. Sobald sie jedoch beim Drehen der Trommel den Tiefstpunkt überschritten
haben, rieselt Mischgut aus dem mittleren Bereich des Haufwerkes in den Hohlraum
hinein, so daß die Mischgutteilmengen, die von jeder Hebeschaufel aus dem Haufwerk
herausgehoben und seitlich verschüttet werden, aus den verschiedensten Zonen des
Haufwerkes stammen. Da das Mischgut im Haufwerk, insbesondere am oberen Böschungs-
winkel,
laufend etwas abrutscht, tritt durch jede Hebeschaufel, insbesondere beim Austritt
derselben aus dem Haufwerk, mischtechnisch noch eine weitere wesentliche Mischgutverschiebung
ein.