DE2627259C2 - Kegelschneckenmischer - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Kegelschneckenmischer insbesondere für pulverförmiges Schüttgut, mit einem nach oben konisch erweiterten und von oben zu beschickenden Mischbehälter, einem am unteren Ende des Mischbehälters angeordneten Produktauslaßrohr, einem am unteren Ende des Mischbehälters befestigten Anschlußgehäuse, einem gegenüber dem Anschlußgehäuse sowohl abgedichteten als auch drehbaren Lagergehäuse, einer im Lagergehäuse gelagerten, in den Mischbehälter hineinragenden und Mischflügel aufweisenden Mischschnecke, die an ihrem unteren Ende um ihre Achse angetrieben ist, und mit einem Tragteil, das im Anschlußgehäuse lagert, und um die senkrechte Achse des Mischbehälters drehbar angetrieben ist, wodurch die Mischschnecke in einer Kreisbewegung entlang der Behältei wandung angetrieben wird.

Derartige Mischer sind bekannt und finden beispielsweise Anwendung in der Pharma-Industrie, um bei Vereinigung mehrer Produktkomponenten deren homogenisierte Mischung zu erzielen oder um eine chemische Reaktion einzuleiten. Der konische Mischbehälter in Verbindung mit der angetriebenen Mischschnecke sorgen für einen intensiven Mischvorgang, bei dem das Produkt vom Behältergrund nach oben befördert und zusätzlich längs der Behälterwand bewegt wird, wobei bei manchen Ausführungsformen ein am Behälterdeckel

so gelagerter Schwenkarm das obere Ende der Mischschnecke führt.

Bei einem aus der DE-OS 24 52 005 bekannten Kegelschneckenmischer der eingangs bezeichneten Art ist das untere Ende der Mischschneckenwelle durch ein kugelförmiges Lagergehäuse hindurchgeführt, dessen Halbkugelschalen in am Behälterboden angeordneten Aufnahmeteilen nach Art von Kugelgelenkpfannen darin untergebrachten Stopfbüchspackungen gehalten sind. Da diese Lageranordnung das untere Ende des Mischbehälters bildet, besteht die Gefahr, daß sowohl der Lagerabrieb der Schneckenwelle als auch der des Lagergehäuses und der Gelenkpfannen in das im Mischbehälter befindliche Produkt eindringen und dieses verunreinigen. Ein weiterer Nachteil der vorbeschriebenen Ausführungsform besteht darin, daß das Produktauslaßrohr am unteren Ende des Mischbehälters seitlich angeordnet ist, so daß sich eine zwangsläufige vollständige Entleerung des Mischbehälters nicht durchführen läßt.

Vielmehr ergeben sich für die Entleerung unzugängliche tote Zonen.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen Kegelschneckenmischer der eingangs angegebenen Bauart dahingehend zu verbessern, daß mit dem Mischprodukt in Verbindung komisende Lager- oder Gelenkstellen vermieden werden und die Anordnung von Mischschnecke, Antrieb und Produktauslaßrohr so getroffen wird, daß der Mischbehälter zwangsläufig vollständig entleert v/erden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Lagergehäuse einen oberen erweiterten Abschnitt aufweist, bis in den sich die Flügel der Mischschnecke nach unten hinein erstrecken, daß das Produktauslaßrohr von dem erweiterten Abschnitt des Lagergehäuses ausgeht, wobei es zur Achse der Mischschnecke winklig angeordnet ist und nach unten weist, und daß das Tragteil aus einem außenverzahnten Ring besteht, durch den das Lagergehäuse hindurchragt und an dem es abgestützt ist

■* Bei der vorgeschlagenen Bauart erfolgt der Antrieb eier Mischschnecke von außerhalb des Mischbehälters, so daß in soweit eine einwandfreie Abdichtung der Mischprodukte sowie die Gewährleistung von deren Sterilität auch im Dauerbetrieb möglich ist Durch Vermeidung jeglicher Lagerstellen innerhalb des mit dem Produkt in Verbindung stehenden Raumes bleibt das häufig sehr empfindliche Endprodukt ohne Verunreinigungen, und die von der chemischen Industrie aufgestellte Forderung nach höchster Reinheit wird erfüllbar. Gleichzeitig wird ein von der Mischerwirkung der Mischschnecke unbeeinflußter Produktraum vermieden. Aufgrund des vom Lagergehäuse ausgehenden vertikalen Produktauslaßrohres läßt sich das Produkt aus dem Behälter vollständig senkrecht nach unten austragen, ohne daß es dazu gesonderter Reinigungsarbeiten bedarf. Bei der bekannten Ausführungsform mit seitlicher Produktauslaßöffnung würde in diesem Fall das Produkt nach unten gegen den Behälterboden verdichtet und dadurch der Schneckenantrieb überlastet und stehenbleiben. Außerdem würde die Produktverdichtung gegen die Lagerdurchführung der Schneckenwelle wirken und die dort vorgesehenen Abdichtungen zerstören. Von besonderer Bedeutung für die Stabilität der Lagerung der Mischschnecke und auch für einen platzsparenden gedrängten Aufbau ist die Tatsache, daß das im unteren Anrchlußgehäuse gelagerte Tragteil aus einem Ring besteht, durch den sich das Lagergehäuse hindurch erstreckt und an dem das Lagergehäuse abgestützt ist. Das ringförmige Tragteil ist folglich in der Lage, die nicht unbeträchtlichen Lager und Abstützkräfte der durch das Produkt hindurchbewegten Mischschnecke aufzunehmen und auf einem verhältnismäßig großen Umfang und somit reduzierter Flächenpressung auf das Anschlußgehäuse zu übertragen, und außerdem verringern sich aufgrund der ineinander geschobenen Anordnung von ringförmigen Tragteil und Lagergehäuse die letztlich im Anschlußgehäuse aufzunehmenden Momente.

In Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß das ringförmige Tragteil aus einem außenverzahnten Schneckenrad besteht, das mit einer im Anschlußgehäuse gelagerten, angetriebenen Schnecke in Eingriff steht. Die für die Abstützung des Eigengewichtes der Mischschnecke und der aus deren Betrieb herrührenden Momente günstige im Durchmesser verhältnismäßig große Ausgestaltung des ringförmigen Tragteils ermöglichen somit dort den direkten Angriff der im Anschlußgehäuse gelagerten Antriebsschnecke, so daß auch hinsichtlich des Kreisbahnantriebes der Mischschnecke optimale Absatzbedingungen zur Verfügung stehen.

Obwohl nach dem Grundgedanken der Erfindung eine etarre Verbindung zwischen dem ringförmigen Tragteil und dem unteren Lagergehäuse für die Mischschnecke vorgesehen ist, kann es entsprechend einem weiteren Vorschlag der Erfindung zweckmäßig sein, wenn das Lagergehäuse innerhalb des ringförmigen

ίο Tragteils in von diesem ausgehenden Ansätzen mit Hilfe von waagerechten Schwenkbolzen abgestützt und schwenkbar gelagert ist Die Lagerbolzen bilden eine gemeinsame Schwenkachse für das Lagergehäuse, so daß der gleiche Mischerantrieb an Mischerbehälter mit unterschiedlichem Konuswinkel angebaut werden kann. Darüber hinaus ist eine gewisse Schwenkbarkeit notwendig, wenn bei großer Mischschneckenlänge am oberen Ende des Behälters eine Gegenlagerung in Form eines oberen Führungsschwengels vorgesehen werden

muß; denn bei großen Mischbehältern läßt sich dieser Führungsschwengel mit vertretbarem Aufwand nicht mehr absolut zentrisch lagern, so daß über die Schwenkbarkeit des unteren Lagergehäuses bauliche Toleranzen aufgenommen werden können.

Zur Abdichtung des Mischbehälters gegenüber dem darunter engeordneten Anschlußgehäuse wird vorgeschlagen, daß gegen die eine Kugelausschnittsfläche aufweisende Oberseite des Lagergehäuses an einem unteren Ringflansch des Mischbehälters abgestützte Dichtungen vorgespannt sind und daß zwischen den Dichtungen eine mit unter Druck stehendem Gas beaufschlagte Sperrkammer vorgesehen ist. Dabei kann zweckmäßig sein, wenn die Dichtungen zwei konzentrisch zueinander angeordnete PTFE-Dichtringe aufweisen, zwischen denen ein Hohlraum als Sperrgaskammer vorgesehen ist. Mit dieser Ausbildung kann der Ringraum zwischen den Dichtungen mit einem Inertgas gefüllt gehalten sein, so daß man durch Überwachung das Gasdruckes auch die Güte der Dichtung kontrollieren kann.

In weiterer Ausgestaltung des Kegelschneckenmischers nach der Erfindung kann das Lagergehäuse in einem Winkel von mindestens 5° zur Senkrechten um seine durch die Schwenkbolzen bestimmte Schwenkachse schwenkbar sein und Arretierungseinrichtungen für den eingestellten Neigungswinkel der Mischschnekke aufweisen. Diese Mindestschwenkbarkeit ist sinnvoll, um die Neigung der Mischschnecke an den Konuswinkel des jeweiligen Mischbehälters vornehmen zu können. Außerdem ist eine gewisse Schwenkbarkeit notwendig, da ab einer gewissen Mischschneckenlänge eine obere Gegenlagerung benötigt wird, die in Form eines oberen Führungsschwengels vorgesehen sein kann. Eine derartige obere Führung braucht aufgrund der mögliehen sorgfältigen Lagerung der Mischschnecke am unteren Ende keine nennenswerten Belastungen standzuhalten, so daß von einer oberen Führung bzw. Lagerung keine nennenswerten Abriebs- bzw. Verunreinigungsprobleme auf die Mischerchargf; zu erwarten sind.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform kann die Mischschnecke ein hohles, mit einem zirkulierenden Strömungsmedium beaufschlagbares Rohr aufweisen, auf dem wenigstens der untere Bereich der Schneckenflügel als Hohlkammer ausgebildet ist, die über öffnungen im Rohr zum Eintritt und Austritt des Strömungsmediums zugänglich ist. Auf diese Weise läßt sich das Produkt im Mischbehälter mit einem geeigneten Gas zur Geruchsbeseitigung und/oder zur Kühlung beauf-

schlagen. Zweckmäßigerweise besteht die Vorderseite der Schneckenflügel aus Stahlblech und die Rückseite aus Sintermetall, so daß das Gas dann über die durchlässige Unterseite der Schneckenflügel in das Produkt eindringen kann.

Wesentliche betriebliche Vorteile werden erreicht, wenn die Dreh- und Förderrichtung der Mischschnecke zur zwangsläufigen Entleerung des Mischbehälters umkehrbar ist. Aufgrund der günstigen Anordnung des Produktauslaßrohres läßt sich auf diese Weise eine automatische vollständige Entleerung des Mischbehälters vornehmen, wobei sämtliche Zonen des Mischbehälters von der Mischschnecke bei der Entleerung erfaßt werden. Die im Lagergehäuse gelagerte Mischschnecke kann durch eine Sperrgaskammer zwischen zwei Dichtungen nach außen abgedichtet sein.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachfolgend in Verbindung mit den Zeichnungen näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 eine perspektivische schematische Ansicht eines Kegelschneckenmischers nach der Erfindung, der unter einem aus Filter und Zyklon bestehenden Produktabscheider angeordnet ist,

F i g. 2 einen schematischen senkrechten Schnitt durch den unteren Bereich eines Kegelmischers nach der Erfindung und

Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie UI-III in F i g. 2.

Bei der in F i g. 1 gezeigten Anordnung ist auf einem nach oben konisch erweiterten Mischbehälter 1 ein zylindrischer Mantel 2 eines Zyklonabschneiders befestigt, in dem ein das Produkt-Gas-Gemisch führende Rohr 3 tangential einmündet Zentrisch zu dem aus Mischbehälter und Mantel bestehenden Bunker ist ein Filter 5 angeordnet, das von einem Tauchrohr 4 umgeben ist. Nach dem Durchgang durch die Filtertaschen strömt das vom Produkt-Staub gereinigte Gas durch einen Anschlußstutzen 6 ab. Die über das Rohr 3 mit dem Trägergas ankommenden Produktartikel weiden aufgrund der Zyklonwirkung abgeschieden und fallen in den Bunker.

Bereits während dieses Abscheidebetriebes kann eine unten in den Mischbehälter ragende Mischschnecke 14 in Betrieb gesetzt werden, die in der Ausführung nach F i g. 1 an ihrem oberen Ende in ihrer Kreisbewegung entlang der konischen Wand des Mischbehälters durch einen Führungsschwengel 20 geführt ist der an einem Bügel 21 mittig unter dem Filter 12 drehbar gehalten ist. Diese oberen Lagerstellen, die keine besonderen Beanspruchungen durch die Mischschnecke aufzunehmen haben, können mit Schwenkbüchsen aus reibungsarmen armiertem Kunststoff ausgestattet sein.

Die Flanschschnecke 15 kann jedoch auch fliegend gelagert sein, so daß sie gemäß Fig.2 nur an ihrem unteren Ende an zwei unter Abstand stehenden Stellen 38 drehbar gehalten ist Durch eine außermittige Anordnung der Lagerstelle des Führungsschwengels und dessen Verkürzung oder durch andere bekannte Maßnahmen kann man diese Mischschnecke z. B. auf Zykloidenbahnen durch den Mischbehälter bewegen.

Entsprechend F i g. 2 und 3 ist am Flansch 9 des unteren offenen Endes des Mischbehälters 1 ein Anschlußgehäuse 14 angeschraubt Innerhalb des Anschlußgehäuses 14 ist ein ringförmiges Tragteil 13 in Form eines außenverzahnten Schneckenrades gelagert, dessen Mittelachse mit derjenigen des Mischbehälters zusammenfällt Am Anschlußgehäuse 14 ist ein Getriebemotor 10 angebaut, von dem aus über einen Kettentrieb eine mit dem Schneckenrad in Eingriff stehende Schnecke 14 angetrieben wird.

Das ringförmige Tragteil 13 ist mit zwei diametral angeordneten Ansätzen 25 versehen, die Bohrungen zur Aufnahme von Lagerbolzen 26 enthalten, die von einem die Mischschnecke 15 tragenden Lagergehäuse 11 ausgehen und dessen waagerechte Schwenkachse definieren.

Das Lagergehäuse 11 besitzt etwa die Form eines auf dem Kopf stehenden Y und umfaßt zwei Rohrschenkel, wobei am Ende des einen Rohrschenkels die Welle der Mischschnecke 15 in zwei unter Abstand zueinander angeordneten Lagern 38 gelagert ist. Über eine an das Lagergehäuse 11 angeflanschte Hülse 39 und ein Getriebegehäuse 40 ist ein Antriebsmotor 7 für die Mischschnecke 15 angeschlossen, Das Lagergehäuse 11 besitzt einen oberen erweiterten Abschnitt, in den sich die Flügel der Mischschnecke 15 bis an dessen unteres Ende erstrecken.

Innerhalb des Lagergehäuses 11 ist die Mischschnekke bei 28 durch Gleitringdichtungen und eine Sperrgaskammer abgedichtet so daß das im Mischbehälter befindliche Produkt gegen Verunreinigungen von Lagerund Antriebsstellen geschützt ist Der zweite Rohrschenkel des Lagergehäuses besteht aus einem im wesentlichen vertikalen Produktauslaßrohr 16, das von dem die Mischschnecke enthaltenden erweiterten oberen Abschnitt nach unten weggeht. Durch Umkehr der Förderrichtung der Mischschnecke 15 läßt sich somit der Mischbehälter 1 ohne zusätzliche Hilfsmittel zwangsläufig restlos entleeren, nachdem ein nicht gezeigter Schieber im Produktauslaßrohr geöffnet worden ist.

Entsprechend F i g. 2 können die Schneckenflügel im Bereich oberhalb des Lagergehäuses 11 in Anpassung an die untere Flanschöffnung des Mischbehälters leicht erweitert sein, um hier beim Mischbetrieb und auch bei der Entleerung tote Zonen zu vermeiden.

Die Oberseite des Lagergehäuses 11 rund um die Austrittsöffnung für die Mischschnecke 15 besteht aus einer Kugelfläche 18 mit hoher Oberflächenqualität, gegen die zwei zueinander konzentrisch angeordneten Gleitringe 22,23 mit Hilfe von Federn vorgespannt sind. Zwischen den Gleitringen befindet sich ein Hohlraum 19, der mit einem Inertgas beaufschlagt und dessen Druck ständig kontrolliert wird. Die Gleitringe 22, 23 und ihre Andrückfedern sind innerhalb eines Einsatzes 17 im Anschlußgehäuse 14 untergebracht, der für eine Abdichtung am Ringflansch 9 sorgt

In F i g. 3 ist gezeigt daß die in den Ansätzen 25 des Tragteils 13 aufgenommenen Schwenkbolzen 26 in Lagern 27 des Lagergehäuses 11 aufgenommen sind. Der Schwenkwinkel des Lagergehäuses 11 betragt mindestens etwa 5°. Die Mischschnecke 15 wird vom Getriebemotor 10 beispielsweise über einen Winkel von etwa 400° rund um die Innenwand des Mischbehälters 1 angetrieben und schwenkt dann wieder zurück, da die Zuleitungen zu den Motoren 7 und 10 sowie für die in Fig. 1 angedeutete Stickstoffzuführungsleitung in beweglichen Schläuchen vorgesehen sind. Im Produktauslaßrohr 16 können alle Absperrorgane oder Anschlußrohrleitungen oder auch ein elastisches Verbindungsstück angeordnet werden. Über die in F i g. 1 angedeutete Zuleitung wird Stickstoff oder ein anderes Inertgas in die Hohlwelle der Mischschnecke 15 geleitet das dann über gasdurchlässige Sintermetallbleche in den Mischbehälter eintritt Je nach Bedarf werden nur die unteren Windungen der Mischschnecke in der Weise als Hohlraum ausgeführt daß die Oberseite der Schnekkenflügel aus Stahlblech und die Unterseite aus Sinter-

metall besteht, so daß der Schneckenflügel im Querschnitt aus einer Hohlkammer besteht, die durch Bohrungen im Umfang der Hohlwelle mit dem Inertgas beaufschlagt wird.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

10

15

35

40

45

SO

$5

60

65

■A J ·4

Claims (10)

Patentansprüche:

1. Kegelschneckenmischer, insbesondere für pulverförmiges Schüttgut, mit einem nach oben konisch erweiterten und von oben zu beschickenden Mischbehälter,

einem am unteren Ende des Mischbehälters angeordneten Produktauslaßrohr,
einem am unteren Ende des Mischbehälters befestigten Anschlußgehäuse,

einem gegenüber dem Anschlußgehäuse sowohl abgedichteten als auch drehbaren Lagergehäuse,
einer im Lagergehäuse gelagerten, in den Mischbehälter hineinragenden und Mischflügel aufweisenden Mischschnecke, die an ihrem unteren Ende um ihre Achse angetrieben ist, und mit einem Tragteil, das im Anschlußgehäuse gelagert und um die ■senkrechte Achse des Mischbehälters drehbar angetrieben ist, wodurch die Mischschnecke in einer 'Kreisbewegung entlang der Behälterwandung angetrieben wird, dadurchgekennzeichnet,
daß das Lagergehäuse (11) einen oberen erweiterten Abschnitt aufweist,

bis in den sich die Flügel der Mischschnecke (15) nach unten hineinstrecken,

daß das Produktauslaßrohr (16) von dem erweiterten Abschnitt des Lagergehäuses ausgeht, wobei es zur Achse der Mischschnecke winklig angeordnet ist und nach unten weist,

und daß das Tragteil aus einem außenverzahnten Ring besteht, durch den das Lagergehäuse (11) hindurchragt und an dem es abgestützt ist

2. Kegelschneckenmischer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das ringförmige Tragteil aus einem außenverzahnten Schneckenrad (13) besteht, das mit einer im Anschlußgehäuse (14) gelagerten, angetriebenen Schnecke (12) in Eingriff steht.

3. Kegelschneckenmischer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Lagergehäuse (11) innerhalb des ringförmigen Tragteils (13) in von diesem ausgehenden Ansätzen (23) mit Hilfe von waagerechten Schwenkbolzen (26) abgestützt und schwenkbar gelagert ist.

4. Kegelschneckenmischer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß gegen die eine Kugelausschnittsfläche (18) aufweisende Oberseite des Lagergehäuses (11) an einen unteren Ringflansch (9) des Mischbehälters (1) abgestützte Dichtungen (22, 23) vorgespannt sind und daß zwischen den Dichtungen (22,23) eine mit unter Druck stehendem Gas beaufschlagte Sperrkammer (19) vorgesehen ist

5. Kegelschneckenmischer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungen zwei konzentrisch zueinander angeordnete PTFE-Dichtringe (22, 23) aufweisen, zwischen denen ein Hohlraum (19) als Sperrgaskammer vorgesehen ist.

6. Kegelschneckenmischer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Lagergehäuse (11) in einem Winkel von mindestens 5° zur Senkrechten um seine durch die Schwenkbolzen (26) bestimmte Schwenkachse schwenkbar ist und Arretierungseinrichtungen für den eingestellten Neigungswinkel der Mischschnecke (15) aufweist.

7. Kegelschneckenmischer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß

die Mischschnecke (15) ein hohles, mit einem zirkulierenden Strömungsmedium beaufschlagbares Rohr aufweist, auf dem wenigstens der untere Bereich der Schneckenflügel als Hohlkammer ausgebildet ist, die über öffnungen im Rohr zum Eintritt und Austritt des Strömungsmediums zugänglich ist

8. Kegelschneckenmischer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorderseite der Schneckenflügei aus Stahlblech und die Rückseite aus Sintermetall besteht

9. Kegelschneckenmischer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dreh- und Förderrichtung der Mischschnecke (15) zur zwangsläufigen Entleerung des Mischbehälters (1) umkehrbar ist.

10. Kegelschneckenmischer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die im Lagergehäuse (11) gelagerte Mischschnecke (15) durch eine Sperrgaskammer (28) zwischen zwei Dichtungen nach außen abgedichtet ist.