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Verfahren und Vorrichtung zum Mischen von schutt-
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fähigem Feststoffmaterial mit einer Flüssigkeit flie Erfindung bezieht
sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Mischen von in Säcken angefördertem
schüttfahigen Festst@ffmaterial mit einer Flüssigkeit in einem Mischbehzalter.
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Auf verschiedenen technischen Gebieten besteht die Notwend ,kt pulverförmiges
Schüttgut mit einer Flüssigkeit zu mischen. beispielsweise wird bei der Bierherstellung
als Filterhilfsmittel eine Suspension aus Kieselgur und Wasser benotigt. Das MiscE:«^
der beiden Komponenten erfolgt vorwiegend in Rührwerken, denen das Feststoffmaterial
im allgemeinen in Säcken verpackt von Han@ zugestellt wird. Die in aller Regel aus
Papier oder Kunststoff bestehenden Säcke werden über der Einfüllöffnung des Mischen
ters üblicherweise von Hand mittels eines Messers aufgeschlitzt und in den Mischbehälter
entleert. Bei einer derartigen SacKentleerung entsteht außerordentlich viel Staub,
der für das Bedienungspersonal nicht nur eine starke Sichtbehinderung, sondern bei
Dauereinwirkung auch eine Gesundheitsgefährdung darstellt. bei s pulverförmige Feststoffmaterial
erst im Bereich der im unteren Teil des Behälters angeordneten Rührwerksflügel und
dort ii. Uelproportionaler Menge mit Flüssigkeit in Berührung komm.t, ISt die bildung
von Klumpen unvermeidbar. Außerdem sind die Sutlrwer-ksflügel einer starken mechanischen
Beanspruchung und somit einer hohen Verschleiß unterworfen.
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Mit der vorliegenden Erfindung soll nun unter Vermeidung der aufgezeigten
Nachteile die Aufgabe gelöst werden, in Säcken verpackt angeliefertes Schüttgut
staubfrei in einen Mischbehälter einzubringen und in diesem auf einfache Weise mit
einer Flüssigkeit intensiv zu durchmischen.
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Diese Aufgabe wird mittels des erfindungsgemaßen Verfahrens d8-durch
gelöst,
daß jeder schüttfähiges Feststoffmaterial enthaltende Sack über der Einfüllöffnung
des Mischbehälters und diese nach außen abdeckend abgelegt sowie an seiner dem Mischbehälter
zugewandten Seite aufgeschlitzt wird und daß das aus dem Sack sich ergießende Feststoffmaterial
im freien Fall mit einer unter Druck stehenden Flüssigkeit zu einer Suspension vermischt
wird.
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Die erfindungsgemäße'vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens löst
die gestellte Aufgabe dadurch, daß sich der Einfüllöffnung des Mischbehälters ein
zu dessen Boden trichterförmig geneigter Stützkörper mit mittiger Durchlaßöffnung
anschließt, oberhalb derer eine Schneide angeordnet ist und in deren Bereich eine
Speise leitung für die Flüssigkeit mündet.
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Die Erfindung ermöglicht es, jeden das zum Mischen bestimmte granulierte
oder pulverförmige Schüttgut enthaltenden Sack von Hand oder per Förderband derart
über der Einfüllöffnung des Mischbehälters abzulegen, daß er mit seinen Enden auf
dem Stützkörper und entlang der Quermittellinie auf der Schneide aufliegt. Dabei
wird sogleich durch das auf die Schneide einwirkende Gewicht des Sackinhaltes der
Sack an seiner Unterseite aufgeschlitzt, was zur Folge hat, daß der Sackzauf die
schräg nach unten verlaufende Wandung des StützkörperS fällt und sich entleert.
Das Feststoffmaterial wird unmittelbar, nachdem es die Durchlaßöffnung des Stützkörpers
passiert hat, von den auf die Durchlaßöffnung gerichteten Flüssigkeitsstrahlen erfaßt,
wodurch eine innige Durchmischung der beiden Medien hervorgerufen wird. Die zugeleitete
Flüssigkeit steht unter einem hohen Druck, der bei etwa 5 bar liegt, aber auch größer
sein kann. Die Menge der zuzuführenden Flüssigkeit ist vorzugsweise mittels Durchflußmengenmesser
regelbar und richtet sich im wesentlichen nach Art und Korngröße des Feststoffmaterials
sowie nach der gewünschten Konzentration der Suspension.
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Die Einfüllöffnung des Mischbehälters entspricht in ihren Abmessungen
im wesentlichen der Länge und der Breite eines handelsüblichen Sackes, so daß dieser
nach erfolgtem Auflegen auf den
Rand der Einfüllöffnung diese nach
außen staubfrei abdeckt. Für kleinere Säcke läßt sich die lichte Grölle der Einfulloffnung
erfindungsgemäß durch entsprechend bemessene Masken aus Gummi oder Kunststoff reduzieren.
Derartige Masken liegen dichtend am Rand der normalen Einfüllöffnung an, so daß
beim Entleeren des Sackes kein Staub aus dem Mischbehälter nach augen dringen zarln.
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Sobald der angelieferte Sack mit seinen Enden auf den Rand de Einfüllöffnung
aufgelegt ist, knickt er entlang der querachse nach unten ein und drückt mit seinem
Füllgewicht entlang der äußeren Knicklinie an der Sackunterseite auf die Schneide,
so a diese den Sack an der Unterseite aufsehlitzt. Bei fortschreiten der Sackentleerung,
das heißt bei abnehmender Füllmenge wird das auf die Schneide einwirkende Gewicht
immer geringer Dies bedeutet, daß sich bei nahezu vollständiger Sackentleerung die
Ober seite des Sackes druckfrei au9 die Schneide auflegt und von dieser nicht aufgeschnitten
wird, so daß diese Sackseite unversehrt die Einfüllöffnung abdeckt und auf diese
Weise eventuell aufgewirbelten Staub im Mischbehälter zurückhält.
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Die Schneide ist erfindungsgemäß unterhalb der durch den Rand der
Einfüllöffnung festgelegten Ebene angeordnet. Aufgrund dieser Anordnung biegt sich
der mit seinen Enden auf den Rand der Einfüllöffnung abgelegte Sack, ehe er mit
der Schneide in Berührung kommt, ihm Bereich seiner Querachse ein Stück durch, so
daß seine Unterseite eine das Aufschlitzen begünstigende Vorspannung erhielt, Außerdem
wird ein zuverlässiges und schnelles Aufschlitzen des Sackes auch dadurch gefördert,
daß die Schneide erfindungsgemaß zackenförmig ausgebildet ist und somit auf jede
Zackenspitze ein relativ hoher, vom Füllgewicht des Sackes bestimmter Druck ein
wirkt.
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Ein einfach ausgebildeter Stützkörper besteht erfindungsgemaß aus
zwei zueinander und gegen den Boden des Mischbehälters tiichterförmig geneigt angeordneten,
zwischen ihren unteren, parallel zur Schneide verlaufenden Längsrändern eine Durchla{öffnung
bildenden plattenförmigen Auflageelementen. Die Fließgeschwindigkeit
des
aus dem aufgeschlitzten Sack sich ergießenden Feststoffmaterials wird durch den
Neigungswinkel, den die Auflageelemente mit der Horizontalen bilden, bestimmt.
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Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kann der Stützkörper so
ausgebildet sein, daß jedes Auflageelement aus senkrecht zu seinen Längsrändern
verlaufenden Rohren besteht, die an eine zentrale Speiseleitung für die Flüssigkeit
angeschlossen sind.
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Derartig angeordnete Rohre erfüllen zwei Funktionen zugleich: Einerseits
vermitteln sie den Auflageelementen eine hohe Stabilität und Verwindungssteifigkeit,
und andererseits dienen sie als Leitungen, in denen die zum Herstellen der Suspension
erforderliche Flüssigkeit direkt in den Bereich der Durchlaßöffnung geführt wird.
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Erfindungsgemäß sind die Rohre des einen Auflageelementes gegenüber
den Rohren des anderen Auflageelementes seitlich versetzt angeordnet. Dadurch ist
in vorteilhafter Weise erreicht, daß sich die Flüssigkeitsstrahlen des einen Rohr-Auflageelementes
in fingerartigem Eingriff mit den Flüssigkeitsstrahlen des anderen Rohr-Auflageelementes
zu einem Flüssigkeitsstrahlbündel vereinigen, welches die aus dem aufgeschlitzten
Sack strömenden Feststoffmaterialteilchen unmittelbar im Bereich der DurchlaS-öffnung
erfaßt, so daß eine intensive Durchwirbelung der beiden Mischkomponenten erfolgt.
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Gemäß der Erfindung können die Auflageelemente so ausgebildet sein,
daß der Abstand zwischen inren die Durchlaßöffnung bildenden Längsrändern veränderbar
ist. Auf diese Weise läßt sich die Durchlaßöffnung in ihrem Querschnitt genau auf
diejenige Durchlaufmenge an Feststoffmaterial einstellen, die für eine bestimmte
Konsistenz der Suspension erforderlich ist.
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Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung verzweigt sich die die Nischflussigkeit
heranführende Speiseleitung in mindestens zwei in den Mischbehälter hineinragende
Auslaufleitungen, wodurch eine gute Verteilung derlFlüssigkeit erreicht ist. Beispielsweise
ist
unterhalb jedes Auflageelementes je eine auf den Bereich der Durchlaßöffnung gerichtete
Auslaufleitung angeordnet Ein weiteres Kennzeichen der Erfindung besteht darin,
da jeder Leitungsmündung der in den Mischbehälter hineinragenden Speiseleitung oder
deren Auslaufleitungen eine in StrömungsrichturlK des aus der jeweiligen Leitung
austretenden Flüssigkeit-is.+ hles liegende Leitschaufel zugeordnet ist. Vorzugsweise
ist eine solche Leitschaufel in bezug auf die zugeordnete Leitungsmündung konkav
ausgebildet. Derartige Leitschaufeln fangen die auf die Seitenwände des Mischbehälters
gerichteten, mit Feststoffinsteral teilchen vermischten Flüssigkeitsstrahlen auf
und lenken sie zur Behältermitte hin. Auf diese Weise entsteht eine besonders tur
bulente Aufwirbelung der die Suspension bildenden Gez,i6chante.'eO Weiterhin ist
die Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß an der.
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Mischbehälter eine Pumpe angeschlossen ist, deren Förderleitung ein
Zweiwegeventil besitzt, welches wahlweise entweder den Weg zur Verbrauchsstelle
der Suspension oder den zum Mischbehälter freigibt. Im allgemeinen wird die im Nischbehälter
erSindungsgemäß erzeugte Suspension direkt der Verbrauchsstelle zugeleitet.
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Sie kann aber auch erst einmal in mindestens eine zum Mischbehälter
zurückführende Umlaufleitung gepumpt und somit zum Zwecke besonders intensiver und
gleichmäßiger Durchmischung ihrer beiden Komponenten erneut in Bewegung gebracht
werden, ehe sie zur Verbrauchsstelle gefördert-wird. AuBerdem ist eine teilweise
Entmischung der beiden Gemischanteile nicht völlig auszuschließen für den Fall,
daß aus irgendeinem Grunde eine bestimmte Menge der hergestellten Suspension nicht
sofort verbraucht wird, sondern eine Zeitlang im Mischbehälter zurückbleibt. Auch
in diesem Fall kann die im Behälter verbliebene Menge in den Umlauf gepumpt und
auf diese Weise wieder innig durchmischt werden.
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Erfindungsgemäß mündet die von der Pumpe zum Mischbehälter führende
Förderleitung unterhalb des Stützkörpers in den Mischbehälter. Diese Mündungsstelle
hat den Vorteil, dalt die das Feststoffmaterial aufnehmendelAblaufwandung des Stützkörpers
von
jeglicher Feuchtigkeit freigehalten und außerdem das aus dem
Umlauf zugeführte Gemisch im Spritzstrahl unmittelbar mit der gerade neu entstehenden
Suspension intensiv vermischt wird.
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Schließlich ist das in den Mischbehälter mündende Ende jeder Umlaufleitung
in vorteilhafter Weise als Verteilerendstück, insbesondere als zum freien Ende hin
trompetenförmig sich erweiterndes Verteilerendstück ausgebildet. Die gleichmäßige
strahlenförmige Verteilung der Flüssigkeit läßt sich überdies noch dadurch günstig
beeinflussen, daß das Verteilerendstück in mehrere Strömungskanäle unterteilt ist.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels des
näheren erläutert. In der Zeichnung zeigen: Fig. 1 eine erfindungsgemäße Mischvorrichtung
in Seitenansicht, Fig. 2 dieselbe Mischvorrichtung, gesehen in Richtung des Pfeiles
X gemäß Fig. 1, und Fig. 3 eine auf den Rand der Einfüllöffnung aufsetzbare Maske
in perspektivischer Darstellung.
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Die Mischvorrichtung besitzt ein auf Stützfüßen 2 ruhendes Gehäuse
1, das durch eine Trennwand 3 in einen Mischbehälter 4 und eine Pumpenkammer 5 unterteilt
ist. Der Boden des Mischbehälters 4 besteht aus zwei von den Seitenwänden 10 und
11 zur Bodenmitte hin abfallenden, eine Ablaufrinne 14 bildenden Bodenteilen 12
und 13. Die Ablaufrinne 14 mündet in einen die Trennwand 3 durchsetzenden Ausflußstutzen
15.
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Der Mischbehälter 4 besitzt an seiner Oberseite eine Einfüllöffnung
16, von welcher aus sich in den Behälterinnenraum zwei zueinander und gegen den
Boden des Mischbehälters 4 trichterförmig geneigt angeordnete, zwischen ihren unteren
Längsrändern eine Durchlaßöffnung 17 bildende Auflageelemente 18 und 19 erstrecken.
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Jedes Auflageelement 18 bzw. 19 besteht aus mehreren, im Abstand parallel
zueinander angeordneten Rohren 20 bzw. 21 und einer diese von oben abdeckenden Platte
41. Die Rohre 20 des Auflageelementes 18 sind in bezug auf die Rohre 21 des Auflageelementes
19 auf
Lücke angeordnet; das heißt, die Rohre 20 besitzen mit den
gegenüberliegenden Rohren 21 keine gemeinsamen Fluchtebenen Die jeweils zu einem
der beiden Auflageelemente 18 und 19 gehörenden Rohre 20 und 21 sind an je eine
der beiden Auslaufleitungen 28 und 29 arlz,eschlossen, welche von einer die Mischflüssigkeit
heranführenden Speiseleitung 26 abzweigen. In die Speiseleitung 26 ist ein zentral
steuerbares Ventil 27 eingeschaltet Der Speiseleitung 26 an rauch ein nicht dargestellter
Durchflußmengenregler zugeordnet sein.
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Die Vorderwand 6 des Mischbehälters 4 geht oberhalb der Einfüllöffnung
16 in eine nach außen1 abgebogene Stoßschiene 7 über Am hinteren Längsrand der Einfüllöffnung
16 verläuft parallel zur Stoßschiene 7 eine Rammwand 8, die schräg zur Horizontalen
angeordnet ist und deren Höhe etwa der Dicke eines mit Feststoffm'-terial gefüllten
Sackes 9 entspricht.
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In der Mitte der Einfüllöffnung 16, etwas unterhalb der durch die
oberen Längsränder der Auflageelemente 18 und 19 festgelegten Ebene ist eine zu
diesen Längsrändern parallel verlaufende feststehende Schneide 22 angeordnet, die
sich über die gesamte Tiefe der Einfüllöffnung 16 erstreckt und die in ihrer Länge
etwa der Breite eines mit Feststoffmaterial gefüllten Sackes 9 entspricht.
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Im Mischbehälter 4 ist in Bodennähe entlang den Seitenwänden 10 und
11 je eine zum Innenraum konkav verlaufende Leitschaufel 23 mit einem schräg nach
oben gerichteten Wandteil 24 und einem weitgehend horizontal verlaufenden Wandteil
25 angeordnet Unterhalb jedes Auflageelementes 18 bzw. 19 ragt in den Mischbehälter
4 je eine der beiden Umlaufleitungen 35 und 36, welche von einer Förderleitung 31
ausgehen, die ihrerseits über eine Pumpe 30 an den Ausflußstutzen 15 angeschlossen
ist. Am Austrittsende jeder Umlaufleitung 35 bzw. 36 befindet sich ein zum freien
Ende hin trompetenförmig sich erweiterndes Verteilerendstück 3/, das austrittsseitig
einige durch Wandabschnitte 38 voneinarlder getrennte Strömungskanäle 39 enthält,
In
die Förderleitung 31 sind zwei automatisch oder von Hand steu erbare Ventile 32
und 34 eingeschaltet, durch deren Betätigung die Förderleitung 31 wahlweise entweder
mit der zur Verbrauchsstelle der Suspension führenden Leitung 33 oder mit den zum
Mischbehälter 4 zurückführenden Umlaufleitungen 35 und 36 verbindbar ist. Die Steuerung
der Ventile 27, 32 und 34 erfolgt zentral von dem Schaltkasten 40 aus.
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Die erfindungsgemäße Mischvorrichtung arbeitet wie folgt. Die dae
zum Mischen vorgesehene Feststoffmaterial enthaltenden Säcke 9 werden von Hand oder
mittels; Förderband der Mischvorrichtung zugestellt. Im vorgesehenen Zeittakt werden
die Säcke 9 nacheinander in den Mischbehälter 4 entleert. Zu diesem Zweck wird jeder
Sack 9 längsseitig zwischen der Stoßschiene 7 und der Rammwand 8 über der Einfüllöffnung
16 abgelegt, und zwar derart, daß er lediglich mit seinen Enden auf den Auslaufleitungen
28 und 29 aufliegt und demzufolge beiden größten Teil seiner Länge die Einfüllöffnung
16 überspannt. Bereits in diesem Augenblick drückt sich der Sack 9 aufgrund seines
Füllgewichtes im Bereich der Querachse nach unten durch und berührt mit der Sackunterseite
die Schneide 22, durch welche der Sack 9 unverzüglich über seine gesamte Breite
aufgeschlitzt wird. In vollem Materialstrom beginnt sich der Sack 9 zu entleeren,
wobei sich jede der beiden auseinanderklaffenden Sackhälften auf das zugeordnete
Auflageelement 18 bzw. 19 auflegt.
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In demselben Augenblick, in dem der Sack 9 beim Ablegen über der Einfüllöffnung
16 mit seinen Enden die Auslaufleitungen 28 und 29 der Speiseleitung 26 berührt,
wird ein den Flüssigkeitszulauf einschaltendes Signal ausgelöst. Somit wird das
dem Sack 9 entströmende Feststoffmaterial beim Durchtritt durch die DurchlaB-öffnung
17 sofort von den unter hohem Druck aus den Rohren 20,21 austretenden Flüssigkeitsstrahlen
erfaßt, wodurch eine innige Durchmischung der festen und flüssigen Mischanteile
erfolgt.
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Aufgrund der Anzahl der die beiden Auflageelemente 18 und 19 bildenden
Rohre 20,21 entsteht eine entsprechend große Anzahl einzelner ischströme, die sich
aufgrund des Strömunesdruckes bis
zur jeweils gegenüberliegenden
Seitenwand 10 bzw. 11 des Mischen behälters 4 erstrecken, wo sie auf die Leitschaufeln
25 auf treffen und zur Behältermitte hin umgelenkt werden.
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Die im Mischbehälter 4 erzeugte Suspension wird von der Hun,;re fu
durch den Ausflußstutzen 15 in die Förderleitung 31 abgesaugt.
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Soll die Suspension direkt der zur Verbrauchsstelle fiLhx-er.uen Leitung
33 zugeleitet werden, so wird das Ventil 34 geschlossen und das Ventil 32 geöffnet.
Ist jedoch eine nochmalige Durchmischung der Suspension vorgesehen, so wird das
Ventil 32 in Schließ- und das Ventil 34 in Öffnungsstellung gebracht. Die Suspension
gelangt dann von der Förderleitung 31 in die beiden Umlaufleitungen 35 und 36 und
durch diese zurück in den mm Miscf1-behälter 4. Die in den Umlauf gebrachte Suspension
steht Unter dem Förderdruck der Pumpe 30 und wird mit diesem Druck durch u Verteilerendstücke
37 in den Bereich der Durchlaßöffnung 17 gespritzt. Sofern zur selben Zeit die Herstellung
neuer Suspension noch oder wieder im Gange ist, findet eine durchaus erwunschte
Vermischung der im Umlauf eingebrachten mit der gerade neu entstehenden Suspension
statt.
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Die lichte Größe der Einfüllöffnung 16 ist abgestimmt auf die größten
handelsüblichen Säcke 9. Erfindungsgemäß können im Bedarfsfall aber auch kleinere
mit Feststoffmaterial gefüllte Säcke staubfrei in den Mischbehälter 4 entleert werden.
In diesem Falle wird auf den Randzder normalen Einfüllöffnung 16 eine Maske 42 gemäß
Fig. 3 aufgesetzt, deren von der rahmenförmigen Deckplatte 44 begrenzter Ausschnitt
43 kleiner ist als die lichte Größe der Einfüllöffnung 16. Die Deckplatte 44 geht
an den beiden längsseitigen Rändern ihres Ausschnittes 43 in je eine zur Flattenebene
senkrecht nach unten verlaufende Seitenwand 45 bzw. 46 über. Eine solche Seitenwand
45 bzw. 46 hat die Form eine gleichschenkligen, sich nach unten verjüngenden Trapezes
mit einer langen Parallelseite 47 und einer kurzen Parallelseite 48.
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Jede Seitenwand 45 bzw. 46 besitzt einen zur Symmetrieachse koaxial
verlaufenden Schlitz 50, der von der kurzen Parallel seite 48 ausgeht und fast bis
zu der langen Parallelseite 47
heranreicht. Beim Einsetzen der
Maske 42 in den Mischbehälter 4 gleiten die beiden Schlitze 50 über die feststehende
Schneide 22.
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Bei vollständig eingeschobener Maske 42 liegt die rahmenförmige Deckplstte
44, die an ihrer Unterseite mit einer Gummiauflage versehen sein kann, auf dem Rand
der Einfüllöffnung 16, während die Seitenwände 45 und 46 entlang der gesamten Länge
ihrer Schenkel 49 dicht an den Platten 41 der Auflageelemente 18 und 19 anliegen.
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Der in jeder Seitenwand 45 bzw. 46 vorzusehende Schlitz 50 braucht
dann, wenn die Schneide 22 herausnehmbar angeordnet ist, nicht unbedingt als nahezu
über die gesamte Höhe der Seitenwand sich erstreckender Einschubschlitz ausgebildet
zu sein, sondern kann auch die Form eines endseitig geschlossenen Schlitzes aufweisen,
der bei eingesetzter Maske 42 in Höhe der Schneide 22 verläuft und in seiner Länge
lediglich der einfachen oder doppelten Breite der Schneide 22 entspricht. Allerdings
muß dann die Schneide 22 vor dem Einsetzen der Maske 42 herausgenommen werden.