Vorrichtung zum kontinuierlichen Mischen von Feststoffen mit thermoplastischen
Bindemitteln
Zur Herstellung von Mischungen von festen Stoffen mit thermoplastischen Bindemitteln werden zwei Mischarten verwendet, nämlich der Chargenmischer oder der kontinuierliche Mischer. Mit Chargenmischern ist es möglich, die verschiedenen Komponenten des Mischgutes genau zu dosieren, da die Stoffe für jede Charge genau abgewogen werden können.
Der Grösse eines Chargenmischers und damit dem Durchsatz pro Zeiteinheit sind jedoch Grenzen gesetzt.
Daher ist zur schnellen Herstellung grosser Mischgutmengen ein kontinuierlich arbeitender Mischer erforderlich. Seiner allgemeinen Verwendung im gro ssen Rahmen steht jedoch zur Zeit seine geringe Anpassungsfähigkeit an verschiedenartige Mischgutkomponenten entgegen. Insbesondere kann in vielen Fällen die erforderliche oder genau vorgeschriebene Dosierung des Bindemittels nicht ständig aufreehterhalten werden.
Die bisher bekannten kontinuierlichen Mischer sind in der überwiegenden Zahl Zweiwellen-Zwangsmischer mit Mischorganen, die gleichzeitig auch Förderorgane sind. Dabei wird verflüssigtes Bindemittel ständig auf das in den Mischertrog eintretende Festgut aufgesprüht. Während des Durchlaufens durch den Trog wird das Mischgut durch die Misch- und Förderorgane geknetet. Bei Zwangsmischern ist die Durchlaufzeit des Gutes durch den Mischertrog gleich der Mischzeit. Es ist mit solchen Mischern nicht möglich, den Mischvorgang veränderten Verhältnissen, insbesondere veränderten Zusammensetzungen anzupassen. Die Vorrichtung kann nur für die Herstellung eines ganz bestimmten Gemisches verwendet werden. Verschiedene Ausgangsstoffe und verschieden grosse Füllungen des Mischtroges ergeben oft unerwünschte Wirkungen.
Mit der Erfindung soll eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Mischen von Feststoffen und Bindemittel angegeben werden, bei der die den Mischer durchlaufenden Feststoffe zur Homogenität gemischt und dann aufgelockert und mit Bindemittel besprüht werden, wonach das entstandene Gemisch unter weiterer Durchmischung kontinuierlich abgegeben wird.
Die Vorrichtung nach der Erfindung zum kontinuierlichen Mischen von Feststoffen mit thermoplastischen Bindemitteln zeichnet sich dadurch aus, dass ein das kontinuierlich durchlaufende Mischgut aufnehmender Mischtrog in Durchlaufrichtung hintereinander eine Zone für die Trockenhomogendsierung der eingeführten Feststoffe, eine Zone für das Vermischen der Feststoffe mit verflüssigtem Bindemittel und eine Gemisch-Austragszone aufweist, dass Mischund/oder Förderorgane auf zwei parallelen Wellengruppen angebracht sind, deren jede aus koaxialen je einer Zone zugeordneten Wellen besteht, die untereinander und gegenüber den Wellen der anderen Gruppe nach Drehzahl und Drehrichtung unabhängig voneinander antreibbar sind.
In einer besonderen Ausführungsform sind die Mischorgane auf den gegenläufig umlaufenden Wellen in der Mischzone durch an Armen angeordnete Mischplatten gebildet, so dass die festen Mischungsbestandteile von- den Organen emporgeschleudert und in einen augenblicklichen Schwebezustand versetzt werden. Die Mischplatten können so geformt sein, dass sie gleichzeitig mit dem Emporschleudern des zu mischenden Gutes eine Fortbewegung des Gutes in die Austragszone bewirken.
Jeder der gegenläufig umlaufenden Wellengruppen besteht vorzugsweise aus einer massiven Welle, die durch eine Hohlwelle für die Misch- und Förderorgane der Mischzone hindurchgeht. Diese Welle steckt ihrerseits in der als Hohlwelle ausgebildeten Welle für die Förder- und Mischorgane der Homo genisiernngszone.
Bei einem so gestalteten Mischer ist es möglich, die Durchlaufgeschwindigkeit stets durch die Grösse der Entnahme des fertig gemischten Gutes an der Austragsseite zu regeln, was bei einem Zwangsmischer nicht der Fall ist. Für die Entnahmeregelung an der Austragsseite können Stauwände vorgesehen sein, die auch als Bleche ausgebildet sein können und verstellbar sind.
Die Erfindung wird nachstehend an Hand eines Beispiels und der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung des Mischtrogs nach der Erfindung im Längsschnitt,
Fig. 2 einen Querschnitt in der Ebene II-II der Fig. 1 und
Fig. 3 die Stirnansicht der Vorrichtung yon der Antriebsseite.
Der Mischertrog 1- hat einen Aufnahmetrichter 2 für die Aufnahme der Feststoffe und einen Auslass 3 zum Austragen des Mischgutes. Der Trog 1 ist in drei Zonen A, B, C unterteilt, von denen A die Vormisch- oder Homogenisierungszone, B die eigentliche Mischzone und C die Austragszone ist. In jeder dieser Zonen sind Misch- und Förderorgane auf voneinander getrennt antreibbaren Wellen angebracht.
Diese Wellen gehören zu zwei parallelen Wellengruppen 4, 7, 11. Die Welle 4 erstreckt sich über die ganze Länge des Mischtroges und trägt ausserhalb des Troges ein Antriebsritzel 5. Auf den Wellen 4 sind in der Austragungszone Förderschaufeln 6 befestigt, die das in diese Zone gelangende gemischte Gut zum Auslauf 3 weiterfördern. Zu jeder Welle 4 ist koaxial eine Hohlwelle 7 angeordnet, die bis zum Ende der Mischzone B reicht und ausserhalb des Troges einen Antriebsritzel 8 trägt. Auf diesen Hohlwellen 7 sind über Arme 10 Mischplatten 9 befestigt. Ausserdem steckt jede Hohlwelle 7 in einer koaxialen Hohlwelle 11, die sich über die Vormischzone A erstreckt. Die Wellen 11 tragen ebenfalls Mischschaufeln 12, welche die durch den Einlass 2 kontinuierlich geführten Feststoffe homogen vermischen und in die eigentliche Mischzone B weiterfördern.
Ausserhalb des Mischertroges und an jeder Hohlwelle 11 ist ein Zahnrad 13 für den Antrieb dieser Wellen angebracht. Der flüssige Bestandteil des Mischgutes, das heisst das verflüssigte thermoplastische Bindemittel, wird unter Druck durch Leitungen 14 den Sprühdüsen 15 zugeführt, die in der Mischzone B oberhalb der Mischplatten 9 angeordnet sind.
Die drei Wellenpaare 4, 7 und 11 werden mit einer Drehzahl angetrieben, die von der Form und Winkelstellung der Misch- und Förderorgane 6, 9 und 12 abhängig ist. Die Drehzahl wird so gewählt, dass das Mischgut mit konstanter Geschwindigkeit die drei Mischzonen des Troges ohne Stauung durch läuft.
Beim Betrieb der Mischvorrichtung werden die mit thermoplastischen Bindemitteln zu vermischen den Feststoffe wie etwa Gestein, Splitt, Sand, Füller, usw. für die Herstellung bituminöser Mischungen für
Strassenbeläge oder Feinkohle für die Kohlenbriket tierung oder zerkleinerte und staubförmige Erze für die Erzbrikettierung durch den Einlass 2 in die Vor mischzone A gebracht. Hier findet durch die Schau feln 12 eine Trockenmischung und Homogenisierung der Feststoffe statt.
Ausserdem bewirken die Schau feln 12 infolge ihrer Formgestaltung eine Förderung der Feststoffe zur eigentlichen Mischzone B hin, in der die Stoffe von den gegenläufig sich drehenden
Mischplatten 9 erfasst und im Sinne der Pfeile a in eine oberhalb der sich drehenden Platten 9 vorgese hene Schwebezone 16 gewirbelt werden, in der sich die körnigen bis staubförmigen Feststoffteilchen auf gelockert ausbreiten und eine kurze Zeit sich schwe bend halten, bis sie wieder in den Bereich der Misch platten 9 herabfallen und aufs neue emporgeschleu- dert werden. Gleichzeitig wird das verflüssigte heisse
Bindemittel unter einem Druck von etwa 20 atü durch Düsen 15 von oben auf die in der Schwebe zone 16 befindlichen Feststoffteilchen gesprüht. Da durch werden die einzelnen Feststoffkörnchen oder -teilchen mit einem feinen Film von Bindemittel um hüllt.
Die Mischplatten 9 dienen nicht nur dem
Hochwirbeln der Feststoffe, sondern gleichzeitig auch der Weiterförderung der Stoffe zur Austragzone C.
Die von der Drehzahl der Mischplatten 9 abhängige
Fortbewegungsgeschwindigkeit des Mischgutes in der
Zone B und die pro Zeiteinheit versprühte Binde- mittelmenge sind so aufeinander abgestimmt, dass den - die Zone B durchlaufenden Feststoffen pro Gewichts- einheit eine genau vorbestimmte Bindemittelmenge zugesetzt wird.
In Zone C wird das mit Bindemittel umhüllte
Mischgut von den Schaufeln 6 erfasst und zum Aus lass 3 weitergefördert. Die Schaufeln 6 sind so aus gebildet, dass das Mischgut möglichst schnell und ohne nennenswerte Rückstände, die für die Misch wirkung in Zone B nachteilig wären, durch den
Auslass 3 ausgestossen wird. Die drei Wellen 4, 7 und 11 sind so aufeinander abgestimmt, dass das
Mischgut kontinuierlich durch die drei Zonen des
Troges 1 hindurchläuft, wobei sich die Förderge schwindigkeit aus Drehzahl und Schaufelform ergibt.
Die Drehzahlen sind zweckmässig in einem bestimm ten festen Verhältnis zueinander regelbar, damit sie dem Kornaufbau und der Korngrösse der zu behan delnden Feststoffe angepasst sind, damit die gleiche
Mischanlage für alle in Betracht kommenden Werk stoffe verwendbar ist. Dabei ist insbesondere an
Gesteins stoffe für die Herstellung von Strassenbau mischungen aller Art sowie an Feinkohle zur Her stellung von Kohienbrikettmischungen und an zer kleinerte Erze für die Herstellung von Erzbriketts gedacht. Bei der Verwendung der Vorrichtung zur Herstellung von Brikettiergemischen können in der Mischzone B Vorrichtungen für die übliche Dampfoder Wasserzugabe neben der Zugabe von thermoplastischen Bindemitteln vorgesehen sein.
Im Gegensatz zum Chargenmischer, bei dem die Trocken- und Nassmischperioden zeitig aufeinander folgen, finden sie bei der beschriebenen Vorrichtung gleichzeitig und räumlich hintereinander statt.
Device for continuous mixing of solids with thermoplastics
Binders
To produce mixtures of solids with thermoplastic binders, two types of mixing are used, namely the batch mixer or the continuous mixer. With batch mixers, it is possible to precisely dose the various components of the mix, since the substances can be precisely weighed for each batch.
However, there are limits to the size of a batch mixer and thus the throughput per unit of time.
A continuously operating mixer is therefore required for the rapid production of large quantities of mix. However, its general use on a large scale is currently hampered by its poor adaptability to different types of mix components. In particular, in many cases the required or precisely prescribed dosage of the binding agent cannot be constantly maintained.
The majority of the previously known continuous mixers are twin-shaft compulsory mixers with mixing elements which are also conveying elements at the same time. Liquefied binding agent is continuously sprayed onto the solid material entering the mixer trough. As it passes through the trough, the mix is kneaded by the mixing and conveying elements. In the case of compulsory mixers, the time the goods pass through the mixer trough is the same as the mixing time. With such mixers, it is not possible to adapt the mixing process to changed conditions, in particular to changed compositions. The device can only be used for the production of a very specific mixture. Different starting materials and fillings of different sizes in the mixing trough often result in undesirable effects.
The invention is intended to provide a device for continuously mixing solids and binders, in which the solids passing through the mixer are mixed to homogeneity and then loosened and sprayed with binder, after which the resulting mixture is continuously dispensed with further mixing.
The device according to the invention for the continuous mixing of solids with thermoplastic binders is characterized in that a mixing trough which receives the continuously flowing mix in the direction of flow has a zone for the dry homogenization of the introduced solids, a zone for the mixing of the solids with liquefied binder and a Mixture discharge zone has that mixing and / or conveying elements are attached to two parallel shaft groups, each of which consists of coaxial shafts assigned to one zone each, which can be driven independently of each other and relative to the shafts of the other group according to speed and direction of rotation.
In a particular embodiment, the mixing elements on the counter-rotating shafts in the mixing zone are formed by mixing plates arranged on arms, so that the solid mixture components are thrown up from the elements and put into an instantaneous state of suspension. The mixing plates can be shaped in such a way that, at the same time as the material to be mixed is thrown upwards, they cause the material to move into the discharge zone.
Each of the shaft groups rotating in opposite directions preferably consists of a solid shaft that passes through a hollow shaft for the mixing and conveying elements of the mixing zone. This shaft is in turn inserted into the hollow shaft for the conveying and mixing elements of the homogenizing zone.
With a mixer designed in this way, it is possible to always regulate the throughput speed by the size of the removal of the ready-mixed material on the discharge side, which is not the case with a compulsory mixer. For the removal control on the discharge side, baffles can be provided, which can also be designed as metal sheets and are adjustable.
The invention is explained in more detail below using an example and the drawing. Show it:
Fig. 1 is a schematic representation of the mixing trough according to the invention in longitudinal section,
Fig. 2 shows a cross section in the plane II-II of Fig. 1 and
3 shows the front view of the device from the drive side.
The mixer trough 1- has a receiving funnel 2 for receiving the solids and an outlet 3 for discharging the mixed material. The trough 1 is divided into three zones A, B, C, of which A is the premixing or homogenization zone, B is the actual mixing zone and C is the discharge zone. In each of these zones, mixing and conveying elements are mounted on shafts that can be driven separately from one another.
These shafts belong to two parallel shaft groups 4, 7, 11. The shaft 4 extends over the entire length of the mixing trough and carries a drive pinion 5 outside the trough. Conveyor blades 6 are attached to the shafts 4 in the discharge zone Convey mixed material that arrives to outlet 3. A hollow shaft 7 is arranged coaxially with each shaft 4 and extends to the end of the mixing zone B and carries a drive pinion 8 outside the trough. On these hollow shafts 7 10 mixing plates 9 are attached via arms. In addition, each hollow shaft 7 is inserted into a coaxial hollow shaft 11 which extends over the premixing zone A. The shafts 11 also carry mixing blades 12, which homogeneously mix the solids fed continuously through the inlet 2 and convey them further into the actual mixing zone B.
Outside the mixer trough and on each hollow shaft 11, a gear 13 is attached to drive these shafts. The liquid component of the material to be mixed, that is to say the liquefied thermoplastic binder, is fed under pressure through lines 14 to the spray nozzles 15, which are arranged in the mixing zone B above the mixing plates 9.
The three pairs of shafts 4, 7 and 11 are driven at a speed which is dependent on the shape and angular position of the mixing and conveying elements 6, 9 and 12. The speed is selected so that the material to be mixed runs through the three mixing zones of the trough at a constant speed without accumulating.
When operating the mixing device, the thermoplastic binders to be mixed are the solids such as rock, grit, sand, filler, etc. for the production of bituminous mixtures for
Road surfaces or fine coal for coal briquetting or crushed and dusty ores for ore briquetting through inlet 2 into premixing zone A. Here, the blades 12 dry mixing and homogenization of the solids takes place.
In addition, the blades 12 cause due to their shape a promotion of the solids to the actual mixing zone B, in which the substances from the counter-rotating
Mixing plates 9 are detected and swirled in the direction of the arrows a in a floating zone 16 provided above the rotating plates 9, in which the granular to dusty solid particles spread loosely and hover for a short time until they return to the area the mixing plates 9 fall down and are thrown up again. At the same time, the liquefied becomes hot
Binder is sprayed under a pressure of about 20 atm through nozzles 15 from above onto the solid particles located in the floating zone 16. Since the individual solid grains or particles are enveloped with a fine film of binder.
The mixing plates 9 not only serve that
Whirling up the solids, but also the conveyance of the substances to the discharge zone C.
The dependent on the speed of the mixing plates 9
Movement speed of the mix in the
Zone B and the amount of binding agent sprayed per unit of time are coordinated with one another in such a way that an exactly predetermined amount of binding agent per unit weight is added to the solids passing through Zone B.
In zone C, that is coated with binder
Mixture captured by the blades 6 and conveyed on to the outlet 3. The blades 6 are designed so that the material to be mixed as quickly as possible and without significant residues, which would be disadvantageous for the mixing effect in zone B, through the
Outlet 3 is expelled. The three shafts 4, 7 and 11 are coordinated so that the
Mix continuously through the three zones of the
Trough 1 runs through, the Förderge speed results from the speed and blade shape.
The speeds can expediently be regulated in a certain fixed ratio to one another so that they are adapted to the grain structure and the grain size of the solids to be treated, so that they are the same
Mixing plant can be used for all materials in question. It is particularly on
Rocks are intended for the production of all kinds of road construction mixes, as well as fine coal for the production of coal briquette mixes and crushed ores for the production of ore briquettes. When using the device for the production of briquetting mixtures, devices for the usual addition of steam or water in addition to the addition of thermoplastic binders can be provided in mixing zone B.
In contrast to the batch mixer, in which the dry and wet mixing periods follow one another in time, in the device described they take place simultaneously and spatially one behind the other.