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Konus-Schneckenmischer
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~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ Gegenstand
der Erfindung ist ein Konus-Schneckenmischer, bestehend aus einem konischen Mischbehälter
mit einer parallel zur Innenwand an einem Schwenkarm umlaufenden, sich drehenden
Mischschnecke.
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Ein eingangs genannter Konus-Schneckenmischer ist in vielfältiger
Ausführung bekannt geworden.
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Nachteil der bekannten Ausführungsformen ist jedoch, daß bezogen auf
gleiche Aussenabmessungen (gleichen Raumbedarf) des Konus-Schneckenmischers die
Mischung und Aufbereitung einer nur relativ geringen Menge von Mischgut möglich
ist.
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Die bisher bekannten Konus-Schneckenmischer verwenden nämlich gerade
ausgebildete Deckel zur oberen Abdeckung des Mischbehälters, wobei unterhalb des
Deckels im Mischraum die Getriebe für den Schwenkantrieb der Mischschnecke und für
den Drehantrieb derMischschnecke vorgesehen sind.
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Nachdem diese Getriebe relativ raumgreifend sind, und nicht vom Mischgut
überdeckt werden dürfen, ist die Füllhöhe hierdurch begrenzt, und relativ gering.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Konus-Schneckenmischer
der eingangs genannten Art so weiterzubilden,
daß - bezogen auf
gleiche Aussenabmessungen (Raumbedarf) des Konus-Schneckenmischers - eine wesentlich
grössere Menge von Füllgut aufbereitet und gemischt werden kann.
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Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist die Erfindung dadurch gekennzeichnet,
daß der Schwenkarm zumindest teilweise im Innenraum des gewölbten Behälterdeckels
angeordnet ist.
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Wesentliches Merkmal der valiegenden Erfindung ist also, daß der Behälterdeckel
nun nicht mehr - wie bisher bekannt -gerade ausgebildet ist, sondern gewölbt.
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Ferner ist wesentlich, daß die Getriebe für den Drehantrieb der Mischschnecke
und für den Drehantrieb des Schwenkarmes (wobei die Mischschnecke am freien Ende
des Schwenkarmes angeordnet ist) zumindest teilweise im Innenraum des gewölbten
Behälterdeckels angeordnet sind.
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Hierdurch wird der Vorteil erzielt, daß die Füllhöhe des Behälters
bei gleichbleibenden Aussenabmessungen wesentlich gesteigert werden kann, weil die
Getriebe für den Antrieb des Schwenkarmes in der Mischschnecke nicht mehr in den
Mischraum eingreifen, sondern im Bereich des gewölbten Behälterdeckels angeordnet
sind.
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In einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind die
Getriebe für den Drehantrieb der Mischschnecke und für den Drehantrieb des Schwenkarmes
vollständig im Bereich des gewölbten Behälterdeckels angeordnet.
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In einer zweiten Ausführungsform sind diese Getriebe zumindest teilweise
im gewölbten Behälterdeckel angeordnet und greifen nur noch in geringem Umfang unterhalb
der Unterkante des Behälterdeckels in den nicht-ausnützbaren Mischraum des Konus-Schneckenmischer
5.
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Die Vergrößerung der Füllhöhe wird also dadurch erreicht, daß die
Getriebe für den Drehantrieb der Mischschnecke und für den Drehantrieb des Schwenkarmes
der Innenwölbung des Behälterdeckels angepasst sind.
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Es kommt hierbei nicht auf die Art und Ausführung der Getriebe an.
Es können sowohl hydraulische Getriebe, als auch mechanische Getriebe jedweder Art
verwendet werden. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung werden jedoch Kegelradgetriebe
bevorzugt, weil bei hydraulischen Getrieben die Gefahr besteht, daß Druckflüssigkeit
auslaufen könnte. Der vorliegende Erfindungsgedanke umfasst also sowohl Kegelradgetriebe,
als auch andere mechanische oder hydraulische Getriebe jedweder Art. Es kommt nur
darauf an, daß die Art und Anordnung der Getriebe so getroffen ist, daß sie der
Innenform des gewölbten BeKiterdeckels angeordnet sind und hierdurch platzsparend
im Innenraum des Konus-Schneckenmischers montiert sind.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist
ein Kegelradgetriebe derart vorgesehen, daß der Antrieb des Schwenkarmes durch eine
zentral und abdichtend den Behälter -deckel durchgreifende Hohlwelle erfolgt, die
auf zwei im Abstand voneinander angeordnete, von Gehäusen ummantelte
Kegelradgetriebe
arbeitet, wobei das am fernen Ende des Schwenkarmes angeordnete Gehäuse um einen
Winkel in Richtung zur Horizontalen nach unten geneigt ist.
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Durch diese Neigung des Antriebsgetriebes erfolgt die oben beschriebene
Anpassung des Getriebe-Einbaus an die Neigung des Behälterdeckels, wodurch der Vorteil
der Platzersparnis und die hieraus resultierende Erhöhung der Füllhöhe gegeben ist.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird
es bevorzugt , wenn der Winkel zur Horizontalen den Betrag von 8 1/2 ° beträgt.
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Es wird hierbei bevorzugt, wenn die Hohlwelle aus einer Antriebshohlwelle
besteht und aus einer mit dieser drehfest verbundenen Verbindungshohlwelle, die
in dem ersten Gehäuse drehfest mit einem Kegelrad verbunden ist, das mit einem in
seiner Längsachse im vorgenannten Winkel zur Horizontalen nach unten geneigten,
weiteren Kegelrad in Eingriff steht, wobei dieses Kegelrad über eine Antriebswelle
drehfest mit einem weiteren Kegelrad verbunden ist, das seinerseits mit einem Kegelrad
kämmt, das drehfest mit der Schneckenwelle der Mischschnecke verbunden ist.
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Durch die Verwendung der genannten Kegelräder lässt sich die geforderte
Anpassung (Neigung des Getriebes in Richtung zur Horizontalen) an die Innenform
des gewölbten Behälterdeckels besonders einfach erreichen.
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Hierbei wird es bevorzugt, wenn der Drehantrieb des Schwenkarmes dadurch
erfolgt, daß über ein von einem Antriebsmotor beaufschlagtes Getriebe die Hohlwelle
angetrieben ist, die über eine Passfeder drehfest mit dem Schwenkarmgehäuse verbunden
ist.
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Das Schwenkarmgehäuse ist also zentral in der Mitte des Behälterdeckels
an dessen Unterseite angeordnet, wodurch sich durch die zentrale Anordnung bei einem
rotationssymmetrisch gewölbtem Behälterdeckel eine weitere Platzersparnis ergibt.
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Die Getriebe der Antriebskette sind in einer bevorzugten Ausführungsform
so ausgebildet, daß die Mischschnecke mit etwa 60 Umdrehungen pro Minute und der
Schwenkarm mit etwa 2 Umdrehungen pro Minute angetrieben sind.
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Der Erfindungsgegenstand der vorliegenden Erfindung ergibt sich nicht
nur aus den Gegenstand der einzelnen Patentansprüche, sondern auch aus der Kombination
der einzelnen Patentansprüche untereinander.
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Alle in den Unterlagen offenbarten Angaben und Merkmale, insbesondere
die in den Zeichnungen dargestellte räumliche Ausbildung werden als erfindungswesentlich
beansprucht; soweit sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik
neu sind.
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Im folgenden wird die Erfindung anhand von lediglich einen Ausführungsweg
darstellenden Zeichnung näher erläutert. Hierbei gehen aus den Zeichnungen und ihrer
Beschreibung weitere erfindungswesentliche Merkmale und Vorteile der Erfindung hervor.
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Es zeigen: Fig. 1 schematisiert gezeichneter Längsschnitt durch den
Konus-Schneckenmischer.
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Fig. 2 TeilvLängsschnitt durch den Dreh- und Schwenkantrieb der Mischschnecke
bei einem Konus-Schneckenmischer gemäss Fig. 1.
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Fig. 3 vertikaler Längsschnitt durch den Konus-Schneckenmischer gemäss
Fig. 1 mit Darstellung weiterer Einzelheiten.
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Fig. 4 Seitenansicht des oberen Teils des Konus-Schneckenmischers
mit Darstellung zusätzlicher , konstruktiver Einzelheiten.
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Fig. 5 Draufsicht auf den Konus-Schneckenmischer gemäss Fig. 1 in
Richtung des Pfeiles V- in Fig. 1.
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Der Konus-Schneckenmischer gemäss Fig. 1 besteht aus einem konus-förmigen
Mischbehälter 18, der an seiner oberen Behälteröffnung durch ein gewölbten Behälterdeckel
15 abgeschlossen ist.
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Die Verbindung zwischen der Oberseite des Mischbehälters 18 und der
Unterseite des gewölbten BeSWterdeckels 15 erfolgt durch eine Flanschverbindung,
die in der Fig. 3 näher dargestellt ist.
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Der Konus-Schneckenmischer ist beheizt ausgeführt, dadurch, daß ein
Doppelmantel 1o vorgesehen ist, der von einem Heizmedium durchflossen wird. Das
Heizmedium , z.B. Heizdampf tritt an dem Stutzen 6 des Doppelmantels lo ein, und
tritt am STutzen 11 wieder aus, wo auch der Kondensat-Ablauf erfolgt.
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Der Heizmantel 7 ist am Aussenumfang wärme-isoliert ausgebildet, z.B.
durch Ausfüllen der Hohlräume mittels Steinwolle.
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Parallel zur Behälter-Innenwandung des Mischraumes 8 ist eine Mischschnecke
12 angeordnet, die in einer bevorzugten Ausführungsform mit einer Umdrehung n2 von
60 Umdrehungen pro Minute von dem Antriebsmotor 51 und dem Getriebe 3 angetrieben
wird. Die Schneckenwelle 64 ist drehfest mit einer Antriebswelle 63 verbunden, die
am freien, umlaufenden Ende des Schwenkarmes 43 angeordnet ist. Der Schwenkarm 43
ist in einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit einer Drehzahl
n1 von 2 Umdrehungen pro Minute über den Antriebsmotor 50 und das Getriebe 5 angetrieben.
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Die Getriebe für den Drehantrieb der Mischschnecke 12 und den Drehantrieb
des Schwenkarmes 43 sind in Gehäusen 9,9a angeordnet, die im wesentlichen im Bereich
des gewölbten Innenraumes des Behälterdeckels 15 angeordnet sind.
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Die während des Mischvorganges anfallenden Stäube, Dämpfe und Gase
werden über einen Absaugstutzen 4 abgesaugt und durch einen Filter 2 geleitet. Die
Absaugung erfolgt mit Hilfe eines Pumpenstandes 1, so daß die abgesaugten Stoffe
zunächst einen mit Kühlwasser durchströmten Kondensator durchfliessen und in einem
Kondensatbehälter aufgefangen werden. Der Mischvorgang kann unter Vakuum stattfinden;
hierzu ist dann eine Flüssigkeitsringpumpe vorgesehen, welche das im Mischraum 8
hierfür erforderliche Vakuum erzeugt.
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Der untere Teil des Mischraumes ist von einem Trennschieber 17 abgeschlossen,
der handbetätigt ist und einen Auslauf 13 verschliesst oder freigibt.
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Wesentlich ist, daß das Gehäuse 9 des Getriebes in bezug zu dem Gehäuse
9a um einen Winkel 14 in Richtung zur Horizontalen nach unten geneigt ist. Hierdurch
erfolgt die beschriebene Anpassung an die Wölbung des Behälterdeckels 15 und die
damit verbundene Platzeinsparung.
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Aus mischungstechnischen Gründen wird beim Aufbereiten des Mischgutes
zunächst der Antrieb für die Mischschnecke 12 eingeschaltet, während der Schwenkarmantrieb
nicht eingeschaltet ist. Es wird eine gewisse Zeit lang zunächst das Mischgut entlang
der Mischschnecke 12 nach oben gefördert.
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Erst nach Ablauf einer gewissen Zeit wird der zweite Antrieb (für
den Schwenkarm 43) eingeschaltet und die Mischschnecke 12 läuft dann entlang der
Innenwandung des Mischbehälters 18. Dieser Vorgang ist eine überlastsicherung.
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Zur weiteren Erläuterung des Antriebes der Mischschnecke und des Schwenkarmes
wird auf die Fig. 2 bezug genommen.
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Der gewölbte Behälterdeckel 15 gemäss Fig. 1 weist einen Flansch 23
gemäss Fig. 2 auf, in dem Dichtringe 25 angeordnet sind, die koaxial von der Verbindungshohlwelle
21 durchgriffen werden. Die Verbindungshohlwelle ist hiermit dicht in den Dichtringen
25 gefasst; damit ist es möglich, den Konus-Mischer mit einem unterschiedlichen
Druck zur Atmosphäre imMischraum 8 zu betreiben.
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Aus Fig. 4 lässt sich entnehmen, daß der Flansch 23 in ein erstes
Getriebe 5 einmündet. Dieses Getriebe ist dem Schwenkarmantrieb zugeordnet, während
das zweite Getriebe 3, das der Mischschnecke 12 zugeordnet ist, über dem ersten
Getriebe 5 angeordnet ist.
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Beide Getriebe 3,5 werden durch die in Fig. 5 näher dargestellten,
seitlich angeflanschten Antriebsmotore 50,51 angetrieben. Die Getriebe 3,5 arbeiten
auf die in Fig. 2 gezeigte Antriebs-Hohlwelle 16. Aufgrund der hohlen Ausbildung
der Antriebshohlwelle 16 ist es möglich, während des Mischvorganges Stoffe in den
Mischraum 8 einzuführen.
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Die Hohlwelle 16 wird oben durch einen Rotations-Dichtkopf 48 abgeschlossen,
dessen Aussehen aus Fig. 4 zu entnehmen ist. In Fig. 5 ist die Draufsicht auf den
Behälterdeckel 15 gezeichnet, woraus weitere Einzelheiten zu entnehmen sind.
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An den Getrieben 3,5 sind die Antriebsmotoren 51,50 angeflanscht,
wobei der Antriebsmotor 51 den Mischschneckenantrieb und der Antriebsmotor 50 den
Antrieb des Schwenkarmes 43 durchführt. Beide Antriebsmotoren 50,51 arbeiten zur
Drehzahl-Feineinstellung über Vorsatz- oder Regelgetriebe 52,53 auf die zugeordneten
Getriebe 3,5.
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In einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung können
diese Vorsatz- oder Regelgetriebe auch entfallen.
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Das Getriebe 3 für den Antrieb der Mischschnecke 12 und das Getriebe
5 für den Antrieb des Schwenkarmes 43 sind übereinander in der Symmetrie-Achse des
Behälterdeckels 15 angeordnet. Gemäss Fig. 5 sind noch weitere Durchbrechungen im
Behälterdeckel 15 vorgesehen, nämlich ein Flanschstutzen 54 zum Füllen oder Beschicken
des Mischers, ferner ein Schauglas 55 zum Beobachten des Mischer-Inhaltes, dann
ein weiterer Füllstutzen 56, die radial am Umfang des Mischbehälters 18 angeordnet
sind. Mit diesen Auflage-Konsolen 57 wird der gesamte Konus-Schneckenmischer auf
einem ortsfest angeordneten Lagerbock aufgehängt, oder an den Füssen aufgestellt.
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Der Schwenkarmantrieb gelangt mit der Antriebs-Hohlwelle 16 druckdicht
in den Mischraum 8 des Behälters über die Dichtringe 25.
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Der Schwenkarm-Antrieb besteht im wesentlichen aus einem zylindrischen
Schwenkarm-Gehäuse 59, in das die Verbindungshohlwelle 21 einmündet. In dieses Schwenkarmgehäuse
59 schneidet das zylindrische Gehäuse 9 ein, in dem der Abtrieb des Kegelradgetriebes
angeordnet ist. Aus dem zylindrischen Gehäuse 9 tritt die Antriebswelle 58 aus,
die gemäss Fig. 2 in Kugellagern gelagert ist, und tritt in ein weiteres, gegenüberliegendes
, zylindrisches Gehäuse 9a ein. Wesentlich ist, daß sich hinsichtlich des Getriebeaufbaus
und der äusseren Abmessungen die Gehäuse 9,9a genau entsprechen, wodurch eine wesentliche
Konstruktions-Vereinfachung erreicht wird.
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Wesentlich ist ferner, daß die Gehäuse 59 , 9 bzw. 43,62 symmetrisch
ausgebildet sind, und einen Neigungswinkel von 170 zur Horizontalen aufweisen.
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Aus dem Gehäuse 62 führt dann eine Antriebswelle 63 heraus, die irr;
Kugellager 9o im Gehäuse 62 gelagert ist, und die drehfest mit der Schneckenwelle
64 der Mischschnecke 12 verbunden ist.
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Die Antriebswelle 63 ist mit Hilfe von Dichtringen 98,99 aus dem Gehäuse
62 druckdicht herausgeführt.
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Seitlich ist am Schwenkarmantrieb ein Schaber 66 angeordnet, der an
der Innenseite des konischen Mischbehälters 18 sich mit dem Schwenkarm-Antrieb zusammen
entlangbewegt, und die sich dort absetzenden Mischprodukte entfernt und wieder nach
unten in den Bereich der Mischschnecke 12 bringt.
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Der Getriebeaufbau ist nun folgender: Das obere Getriebe 3 arbeitet
auf die Antriebs-Hohlwelle 16, die koaxial durch das zweite, darunter angeordnete
Getriebe 5 hindurchgreift und im unteren Schwenkarmteil im Bereich des Schwenkarmgehäuses
59 drehfest mit dem Kegelrad 37 verbunden ist. Dieses Kegelrad 37 treibt das um
einen Achswinkel von 80,50 versetzte Kegelrad 33 an, das drehfest mit einer Antriebswelle
58 verbunden ist, die gemäss der obenstehenden Beschreibung jeweils in den Gehäusen
9,9a mit Wälzkugellagern drehbar gelagert ist. Die andere Seite der Antriebswelle
58 ist drehfest mit einem weiteren Kegelrad 33a verbunden, das wiederum im Winkel
versetzt ist, und zwar im Winkel von 80,50 nach unten geneigt ist. Dieses Kegelrad
33a kämmt mit einem im Gehäuse 9a drehbar angeordneten und drehfest mit der Schneckenwelle
64 über eine Passfeder 88 verbundenen Regelrad 33b. Das Kegelrad 33b sitzt auf einer
Antriebswelle, die über eine Flanschverbindung mit der Schneckenwelle 64 gemäss
Fig. 2 verbunden ist.
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Die Verbindungsflansche tragen in Fig. 2 die Bezeichnungen lol, 102
und 103.
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Nachfolgend wird der Antrieb des Schwenkarmes 43 erläutert:
Hierzu
ist das Getriebe 5 mit dem Antriebsmotor 50 vorgesehen, welches eine Sonder-Hohlwellen-Ausführung
hat, die um ca.
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160 mm verlängert ist. Auf diese Hohlwelle wird eine Verbindungs-Hohlwelle
21 mit angeschweisstem Flansch 29 zur Verbindung mit den Schwenkarm-Gehäuseteilen
31,32 angeflanscht.
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Die Antriebs-Hohlwelle 16 ist über eine Passfeder 22 mit der Verbindungs-Hohlwelle
21 drehfest, aber axial verschiebbar verbunden. Die Abdichtung am Behälterdeckel
15 erfolgt über einen Dichtflansch 24 mit darin eingelassenen Dichtringen 25.
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Der Anschlussflansch 29 mit der Verbindungs-Hohlwelle 21 wird fest
an den Gehäuseteilen 31 und 32 des Gehäuses 59 verschraubt, wodurch der Drehantrieb
des Schwenkarmes 43 bewerkstelligt ist. Die Antriebs-Hohlwelle 16 ist also über
die Verbindungs-Hohlwelle 21 drehfest am Gehäuse 59 über die Gehäuseteile 31,32
des Schwenkarm-Antriebes verbunden.
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Dadurch, daß die gesamte Getriebe-Anordnung um den Winkel 14 (vergl.
Fig. 1) nach unten geneigt ist, wird der maximale Durchmesser des Mischbehälters
wesentlich verringert.
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Insbesondere bei großen Behältern spielt diese Verringerung eine wesentliche
Rolle.
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Gemäss der vorliegenden Erfindung ist der vorstehend beschriebene
Mischbehälter mit einem bestimmten Nutzvolumen mit einem Durchmesser von 2,90 m
ausgebildet, während bei gleicher Antriebsleistung und gleichem Füllvolumen und
sonst auch gleichen Verhältnissen die bisher bekannten Behälter des Standes der
Technik einen Durchmesser von 3,30 m bis 3,40 m benötigten.
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Daraus ergeben sich die wesentlichen Vorteile der vorliegenden Erfindung.
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Der untere Bereich des Mischers schliesst gemäss Fig. 3 mit einem
Flansch 65 ab, an dem ein Trennschieber 17 angeordnet ist.
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Zur weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist eine Zerkleinerungsvorrichtung
zur Aufbereitung des Mischgutes vorgesehen. Diese Zerkleinerungsvorrichtung dient
zur Vermeidung von Klumpen im Mischgut während des Mischvorganges. Es wird hierbei
im unteren Bereich ein Rotor vorgesehen, der einen Motor 67 aufweist. Der Motor
67 ist über einen Flansch 68 an einem Flansch 69 des Mischbehälters 18 angeflanschtknd
greift druckdicht mit einer Antriebswelle und einer nicht näher dargestellten Messanordnung,
die drehfest mit dieser Antriebswelle verbunden ist, in den Innenraum des Konus-Mischbehälters
ein und dient zur Aufbereitung des Mischgutes.
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Die Wirkung des Rotors (Zerkleinerungsmesser) ist in der Art mit einem
Mixer vergleichbar. Der Motor 67 läuft hierbei mit einer Umdrehungszahl von beispielsweise
1.500 bis 3.ooo Umdrehungen pro Minute.
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Hierdurch wird eine Klumpenbildung vermieden und evtl. auftretende
Klumpen zerkleinert, die sich während des Mischvorganges, insbes. beim Einführen
von Wasser in das Mischgut, bilden können. Solche Klumpen haben die Eigenschaft,
daß sie aufgrund ihres größeren Gewichtes in den Bodenbereich des Konus-Mischers
sinken. Sie werden dann durch die umlaufende Schnecke wieder nach oben gefördert
und gelangen hierbei in den Bereich der Zerkleinerungsmesser des Rotors, und werden
hierdurch zerteilt und aufbereitet.
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Auf diese Weise wird eine Klumpenbildung mit Sicherheit vermieden
und der Mischvorgang erfolgt in einer ausserordentlich guten Qualität mit sehr hohem
Durchmischungsgrad.
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Eine besondere Eigenschaft dieses Mischers ist also ein besonders
schneller und schonender Mischvorgang gegeben.