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EP2226117A2 - Verfahren zum Mischen von pulver- und/oder granulatförmigen Stoffen sowie Mischmaschine - Google Patents

Verfahren zum Mischen von pulver- und/oder granulatförmigen Stoffen sowie Mischmaschine Download PDF

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Publication number
EP2226117A2
EP2226117A2 EP10154240A EP10154240A EP2226117A2 EP 2226117 A2 EP2226117 A2 EP 2226117A2 EP 10154240 A EP10154240 A EP 10154240A EP 10154240 A EP10154240 A EP 10154240A EP 2226117 A2 EP2226117 A2 EP 2226117A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
mixing
tool
container
conveying
shaft
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP10154240A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP2226117A3 (de
Inventor
Ulrich Tölle
Wolfgang Rüberg
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Dr Herfeld GmbH and Co KG
Original Assignee
Dr Herfeld GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Dr Herfeld GmbH and Co KG filed Critical Dr Herfeld GmbH and Co KG
Priority to EP12157516.1A priority Critical patent/EP2460581B1/de
Publication of EP2226117A2 publication Critical patent/EP2226117A2/de
Publication of EP2226117A3 publication Critical patent/EP2226117A3/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F23/00—Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
    • B01F23/60—Mixing solids with solids
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F27/00—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders
    • B01F27/05—Stirrers
    • B01F27/11—Stirrers characterised by the configuration of the stirrers
    • B01F27/112—Stirrers characterised by the configuration of the stirrers with arms, paddles, vanes or blades
    • B01F27/1123—Stirrers characterised by the configuration of the stirrers with arms, paddles, vanes or blades sickle-shaped, i.e. curved in at least one direction
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F27/00—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders
    • B01F27/80—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders with stirrers rotating about a substantially vertical axis
    • B01F27/805—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders with stirrers rotating about a substantially vertical axis wherein the stirrers or the receptacles are moved in order to bring them into operative position; Means for fixing the receptacle
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F27/00—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders
    • B01F27/80—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders with stirrers rotating about a substantially vertical axis
    • B01F27/90—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders with stirrers rotating about a substantially vertical axis with paddles or arms 
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F33/00—Other mixers; Mixing plants; Combinations of mixers
    • B01F33/35—Mixing after turning the mixing vessel upside down
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F33/00—Other mixers; Mixing plants; Combinations of mixers
    • B01F33/80—Mixing plants; Combinations of mixers
    • B01F33/83—Mixing plants specially adapted for mixing in combination with disintegrating operations
    • B01F33/833—Devices with several tools rotating about different axis in the same receptacle
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F2101/00—Mixing characterised by the nature of the mixed materials or by the application field
    • B01F2101/30—Mixing paints or paint ingredients, e.g. pigments, dyes, colours, lacquers or enamel

Definitions

  • the invention relates to a method for mixing powdered and / or granular materials with a mixing machine, comprising a mixing head, configured with one or more elements for connecting the same to a container containing a mixture for forming a mixing mixture containing closed mixing container, which mixing head pivotable is mounted relative to a frame in such a way that the mixing container formed from the mixing container and container can be pivoted to perform the mixing process, and comprising means for generating a Mischgutstromes and at least one engaging in the Mischgutstrom, rotationally driven mixing tool.
  • the invention relates to a mixing machine, comprising a mixing head, configured with one or more elements for connecting the same to a mixture containing a container for forming a mixture containing the closed mixing container, which mixing head is pivotally mounted relative to a frame in such a way that from the mixing head and Container formed mixing container for performing the mixing process is pivotable, and comprising means for generating a Mischgutstromes and at least one engaging in the Mischgutstrom rotationally driven mixing tool.
  • Such mixing machines are industrial mixers which are used for mixing, in particular, bulk material, typically powdered bulk material, such as is required for producing plastic granulate mixtures or else in the paint industry. These mixing machines have a comparison with a frame pivotally mounted mixing head, which also serves to seal a container containing the mix, which is connected to the mixing head for the purpose of mixing therein. After the container has been connected to the mixing head, a closed mixing container is formed from the mixing head and the container containing the mix.
  • the mixing head has one or more connection elements, for example, a circumferential flange. Due to the fact that in these mixing machines a container containing the mix is connected to the mixing head, these mixers are also addressed as a container mixer.
  • the mixing head itself is pivotally arranged relative to the frame of the mixing machine, so that the mixing with respect to the mixing head in an overhead position, in which the mixing head at the bottom and the container connected thereto are located at the top.
  • Such known container mixers have a device for generating a Mischgutstroms.
  • Mischgutstromerzeugungs adopted used in conventional mixers axially mounted in the mixing head tool, driven by rotation motor.
  • Such a tool has a plurality of radially projecting from the drive shaft wings, so that it is designed in the manner of a propeller.
  • Such a container mixer is off EP 0 225 495 A2 known. Further, it can be provided to arrange a plurality of such tools on the drive shaft. In the prior art mixers, this tool serves as a mixing tool and generates a Mischthrombus during operation of the mixer with the mix contained in the mixing container.
  • a second motor-driven mixing tool is arranged radially engaging in the wall portion of the container.
  • This tool is a significantly higher speed rotating tool compared to the rotational speed of the tool used to create the mixing turret. It can be provided that a plurality of such radially arranged mixing tools are provided. That, at least a mixing tool serves for further energy input into the mixing thrombus generated by the conveying tool and for improving a particle dispersion and thus for supporting the mixing process.
  • the formation of the high-energy mixed thrombus is imperative for the mixing process.
  • the particles are conveyed in the mixing thrombus depending on the mix at a speed in the range of about 20 m / sec.
  • the aim is to achieve the desired mixing in the shortest possible time. Even if with higher tool speeds basically a thorough mixing in a shorter time is possible, as with slower rotating tools is generally considered that in the material to be mixed not too much heat may be entered. Especially when mixing plastic granules is to pay attention to this, otherwise the individual granules particles baked together and / or can also cake on the tools. For this reason, in the mixing machines described above, the mixing time is limited in order to prevent the mixed material from being too much heated by the drive of the first and second mixing tools as well as the jacket friction of the particles on the inner wall of the container.
  • the invention is therefore the object of an initially mentioned method and a mixing machine mentioned above to improve such that not only by a lower temperature input a gentler mixing is possible, but also that the mixing process is better controlled.
  • This method-related object is achieved according to the invention by an initially mentioned, generic method by means of Mischgutstromer Wegungs founded a low-energy Primärmischgutstrom as a flow for supplying the mixed material contained in the mixing container to the at least one mixing tool is generated by which mixing tool a located only a fraction of the mixing container Mixed good grasping, however, for the actual Mixing responsible SekundärMischgutstrom is generated as a cross-flow to serving as a flow primary Mischgutstrom.
  • the device-related object is achieved by an aforementioned generic mixing machine, wherein the Mischgutstromer Wegungs adopted for generating a low-energy Primärmischgutstroms arranged as a flow for supplying the mixed material contained in the mixing container to the at least one in the mixing head in the primary mixed material flow generated by the Mischgutstromer Wegungs worn intervening Mixing tool is designed and that the at least one mixing tool for generating a comprehensive only a fraction of the mixed material contained in the mixing container secondary stream of secondary material is provided as a cross-flow to the Primärärmischgutstrom.
  • the special feature of this method and a mixing machine designed in this way is that the process of mixing is always carried out on only a fraction of the mixing material contained in the mixing container, wherein the mixed material is successively supplied to the one or more mixing tools by the Mischgutstromer Wegungs observed for generating the Primärärmischgutstromes as a flow ,
  • the orientation of the Sekundärhmischgutstromes is transverse to the flow direction of the primary mixed stream, the primary mixed stream is designed so that successive and recurring contained in the mixing container Mixture is fed to the or the mixing tools for performing the actual mixing.
  • This concept has the advantage that the intended as a flow Primischischgutstrom can be generated with a minimum of energy input into the mix, since this stream basically serves only the purpose of promoting the mix contained in the container to the mixing tools or. Since the at least one mixing tool is provided for generating a secondary mixed material stream comprising a mass of material comparably small in comparison with the primary mixed material stream, the mixing tool can be designed to be correspondingly small in construction and with a correspondingly smaller dimensioned drive. In addition, this concept allows that several mixing tools can be arranged in the path of the primary mixed material flow, all of which work according to the aforementioned principle. If several such mixing tools are provided, they can be designed differently with regard to their tools.
  • the mixing tool is a dispersing tool with which a higher or higher energy secondary mixed material flow is generated, the energy input into the mixed material flow is relatively low even in such an embodiment of the mixing tool.
  • the respective particles forming the secondary mixed material stream only stay in the latter for a certain time before they are brought out of the secondary mixed material stream as a result of the conveying process of the primary mixed material stream become. Consequently, these particles discharged from the secondary mixed material stream then have sufficient opportunity to cool down before they are again supplied to this or another mixing tool by the circulation of the primary particle stream.
  • a correspondingly pivotable suspension of the mixing container can be used as Mischgutstromerz Wegungs noticed.
  • the primary mix stream is then generated by a corresponding movement of the mixing tank.
  • Such a movement of the mixing container may be a pendulum and / or a tumbling motion. In this case, it is preferable to move the pendulum axis about an axis of rotation in discrete steps.
  • the primary mixed material stream is conveyed concentrically around the axis of rotation of the conveying tool, which axis of rotation preferably corresponds to the longitudinal axis of the mixing container.
  • a delivery tool is a soil-clearing, low-speed driven tool with its shaft passing through the bottom of the mixing head, comprising at least one bottom-clearing blade.
  • the movement path of the at least one blade of the conveying tool with respect to the bottom of the mixing head also cross-shaft of the at least one mixing tool at a greater radial distance from the shaft of the conveying tool is arranged as the shaft of the mixing tool.
  • the blade is guided in the radial direction with respect to the shaft of the conveying tool on the outside of the respective shaft or of the or the tools of the mixing tool.
  • the delivery tool is designed to clear the ground, so that no sediment accumulates on the bottom of the mixing container in the mixing position of the mixing machine, which is not supplied to further mixing.
  • a designed as Bodenschreibr conveyor tool has according to an embodiment of at least one helical segment-like designed conveying arm, which is arranged in the radial direction with respect to the shaft of the tool on the outside of the or the mixing tools mention 2009bar.
  • the at least one blade of the conveying tool preferably has a recess pointing inwards in the radial direction, while the blade itself extends into the extends the region near the shaft of the conveying tool.
  • the recess serves to move the conveying arm past the mixing tool or tools.
  • the helical segment-like designed conveyor arms extend from the blade to a height above the upper end of the mixing tools. This ensures that a Mischgutmaterialumver notorious done to a sufficient extent.
  • the shaft of the mixing tool (s) will typically be inclined to the shaft of the conveying tool.
  • a mixing machine 1 for industrial purposes has a frame 2, on which a mixing head 3 is pivotally mounted.
  • the pivot axis of the mixing head 3 is denoted by the reference symbol S in FIG. 1 indicated.
  • the mixing head 3 is pivotable about its pivot axis S at least 180 °.
  • the pivotability of the mixing head 3 serves the purpose that in its opposite to the representation in FIG. 1 rotated 180 ° position a mixed goods container 5 as a mix containing container can be connected to the mixing head 3, then the unit formed from Mischgutcontainer 5 and mixing head 3 - the actual mixing container - in the FIG. 1 shown mixing position of the mixing head 3 to pivot. In this position, the mixing head 3 of the mixing machine 1 is at the bottom, so that the mix contained in the Mischgutcontainer 5 falls on the arranged in the mixing head 3 tools.
  • the mixing head 3 of the illustrated embodiment has two tools, which are each driven by an electric motor in the illustrated embodiments.
  • a first electric motor 6 serves to drive a conveying tool;
  • a second electric motor 7 serves to drive a mixing tool.
  • FIG. 2 shows the mixing head 3 with its tools W 1 , W 2 in a perspective view.
  • the mixing head 3 has a container part 8 with a bottom 9 and a cylindrical wall section 10 formed thereon. The transition from the bottom 9 into the wall section 10 is designed to form a specific radius.
  • the container part 8 is enclosed in a housing 11.
  • the housing 11 carries at its free end a coupling flange 12, on which a complementary designed Coupling piece of Mischgutcontainer 5 rests after connection to the mixing head 3.
  • the coupling flange 12 as an element for connecting a container containing a mix, here: the Mischgutcontainers. 5
  • the driven by the electric motor 6 tool W 1 is designed as a delivery tool and engages with its shaft 14, the bottom 9 of the container part 8 in its center.
  • the shaft 14 of the tool W 1 thus extends along the longitudinal axis of the mixing container and thus parallel to the cylindrical wall portion 10, which surrounds the shaft 14 concentrically.
  • the conveying tool W 1 of the mixing machine 1 comprises in the illustrated embodiment two conveying arms 15, 15.1. In the following, the conveying arm 15 is described.
  • the conveying arm 15.1 is constructed identically. Both conveyor arms 15, 15.1 are arranged at an angular distance of 180 ° to each other.
  • the conveyor arm 15 is designed like a spiral segment and has a curved coil section 16. The coil segment 16 carries at its lower bottom end a blade 17.
  • the inclination of the helical segment 16 serves to compensate for the force acting on the mix during operation of the conveyor tools W 1 centrifugal force with the purpose of counteracting a collection of material on the inner wall of the wall portion 10 of the container part 8 and thus to support the desired redistribution in the vertical direction.
  • a recess 19 is introduced into the helical segment 16.
  • the blade 17 is widened with respect to the recess 19, in the radial direction inwards.
  • the radially outer end 20 of the helix 16 is guided at a short distance from the inside of the wall section 10.
  • the conveying tool W 1 in the illustrated embodiment has two auxiliary tools 21, 21.1, which are connected directly above the passage of the shaft 14 through the bottom 9 to the shaft 14.
  • the auxiliary tools 21, 21.1 are designed as individual wings, which are employed in the direction of rotation of the tool W 1 .
  • the auxiliary tools 21, 21.1 serve the purpose of directing the mixed material flow generated by the conveying arms 15, 15.1 from the shaft 14 in the radial direction to the outside.
  • the conveying tool W 1 is driven by the electric motor 6 and an intermediate gear 22 slowly rotating during operation of the mixing machine 1.
  • the rotational speed of the conveying tool W 1 is set in such a way that the mix is conveyed through the low-energy primary mixed material flow. This provided in the illustrated embodiment as a recirculating flow Primischischgutstrom serves to supply the mixed material to a mixing tool W 2 described below.
  • the mixing head 3 further has a mixing tool W 2 , which is driven by the electric motor 7.
  • the shaft 23 of the tool W 2 is inclined to the axis of rotation of the shaft 14.
  • This arrangement has been chosen in the mixing machine 1 shown in the figures, so that the mixing blades of the tool W 2 are arranged at a sufficient distance from the inside of the wall portion 10 and the movement track of the conveying arms 15, 15.1.
  • the recess 19 serves the helical segments 16, 16.1 of the two conveying arms 15, 15.1.
  • the mixing tool W 2 is designed as a dispersing tool. Its mixing blades are driven at an operation of the mixing machine 1 at a corresponding speed, which exceeds the rotational speed of the conveying tools W 1 many times.
  • FIG. 3 shows in a schematic plan view of the arrangement of the shaft 14, the two conveying arms 15, 15.1 with their blades 17, 17.1 and the two auxiliary tools 21, 21.1 to each other and in relation to the tool W 2nd Only for playback reasons, the housing 11 and the wall portion 10 of the container part 8 in FIG. 3 represented as a polygon. In fact, these elements are continuously curved.
  • the mixing machine 1 or its mixing head 3 is operated for mixing a mixed material contained in the mixed goods container 5 in the in FIG. 1
  • the mixed material container 5 is in this position in its overhead position, so that through the open top of the mix in the container part 8 of the mixing head 3 with the tools W 1 , W 2 arranged therein.
  • the conveying tool W 1 is driven by the electric motor 6 to work as Bodenippor redistribute the resting on the bottom 9 of the container part 8 mix, namely lift off from the bottom 9 and about the helical segments 16, 16.1 of the two conveying arms 15, 15.1 raise and to unload over the upper end of the helical segments 16, 16.1 and subordinate possible way in the direction of the shaft 14.
  • the conveying arms 15, 15.1 work in the manner of a plow.
  • the material conveyed via the helical segments 16, 16.1 is brought outward in the radial direction and thus returned to the blades 17, 17.1 of the conveying arms 15, 15.1.
  • a low-energy primary mixed material flow is generated with the conveying tool W 1 , in which the mixed material or the particles participating in the mixed material flow are moved at a speed of about 1-5 m / sec.
  • the conveyor speed to be achieved depends on the material to be mixed.
  • the material delivery by the conveying tool W 1 thus takes place concentrically around the shaft 14.
  • the conveying tool W 1 serves not only for redistribution, but also for supplying the mixed material to the mixing tool W 2 responsible for the actual mixing process.
  • This tool W 2 which is driven at a higher speed, generates a secondary mixed material flow which operates transversely to the primary mixed material flow, in which, in the illustrated embodiment, the mixed material particles are conveyed at a speed of 30-40 m / sec.
  • the actual mixing process of the mixed material is carried out by the tool used for dispersing W 2 .
  • the mixed material particles are the Tool supplied to W 2 , detected by this and incorporated into the Sekundärhmischgutstrom and pushed out by nachgeschobenes mix from the Sekundärhmischgutstrom after a certain residence time to be re-supplied to the mixing tool W 2 on the primary mixed flow after appropriate transport. This process is repeated until the desired mixing result is achieved.
  • the conveying tool W 1 has two helical segments 16, 16.1, each with a blade 17 and 17.1 in the ground-near area.
  • a supply of mix to the mixing tool W 2 takes place at a constant rotational speed of the conveying tool W 1 with different intensity, this Mischgutzufarzi is greatest when a helical segment 16 or 16.1 has fallen below a certain minimum distance to the tools of the mixing tool W 2 and this happens outside ,
  • Such mixed material supply can be addressed in the broadest sense as a pumped material supply.
  • the Mischgutpelle be moved in the secondary Mischgutstrom about 8-10 times faster than in the primary Mischgutstrom.
  • FIG. 4 shows the mixing head 24 of a further, otherwise not shown mixing machine.
  • the mixing head 24 is designed with regard to its conveying tool W 1 'as well as this is described to the mixing head 3 of the preceding embodiment.
  • the mixing head 24 has two mixing tools W 2 'and W 2 "to the mixing head 3.
  • the mixing tool W 2 ' is designed as a dispersing tool as well as the mixing tool W 2 of the mixing head 3.
  • the two mixing tools W 2 'and W 2 " are mutually aligned with respect to the axis of rotation of the conveying tool W 1 'arranged diametrically opposite one another.
  • the mixing tool W 2 " is designed in the manner of a screw conveyor, while the mixing tool W 2 " is a homogenizing tool with which a low-energy secondary mixed material flow is produced.
  • the mixing tool W 2 " is also driven by an electric motor 25.
  • the mixing head 24 can be used for mixing a variety of materials, without tool change.
  • the mixing head 24 To facilitate operation of the mixing head 24 for a user, it may be provided to couple a control of the mixing tools W 2 'and W 2 "and the conveying tool W 1 ' in terms of their speed depending on the material to be mixed and the desired mixing result.
  • a control panel On a control panel can be adjusted as adjustment variables in addition to an individual control of the tools W 1 ', W 2 ' and W 2 "the control variables” dispersion "and” homogenization ".
  • the rotational speed of the mixing tool W 2 ' can be integrated to optimize the operation of the tools of the mixing head 24 to achieve a desired mixing result.
  • the sectional view of the FIG. 5 the mixing head 24 illustrates the inclined to the longitudinal axis of the mixing head 24 arrangement of the axes of rotation the mixing tools W 2 'and W 2 ".
  • the mixing head 24 With the mixing head 24, it is possible to realize different mixing processes and also different mixing process stages in one and the same mixing process.
  • the mixing head 24 in a first mixing stage primarily the dispersing tool W 2 'can be used as a mixing tool in order to achieve a dispersion and an associated comminution.
  • the rotational speed of the dispersing tool W 2 ' is lowered or this tool W 2 ' is completely switched off and followed by a phase of homogenization in which either alone or primarily the homogenizing tool W 2 "is operated as a mixing tool in a mixing head contain other mixing tools, more mixing sub-steps can be driven.
  • the particle size in the mixed product having a relatively narrow particle size spectrum can be set. This is primarily due to the fact that the dispersing tool does not have to be switched off prematurely as a result of increasing heating, as is the case in conventional mixing machines.
  • the pivotable configuration of the mixing heads 3, 24 can be used to put this together with Mischgutcontainer 5 in a tumbling or parallel movement. This allows the mixing process to be supported.
  • a mixing process can also take place with a lower degree of filling of the mixing container. While in conventional container mixers a filling of at least 60% had to be present in order to form a mixing thrombus necessary for the mixing process, satisfactory mixing results can also be achieved with mixing containers with the described method and the described mixing machine, which are only 40% filled with mix.
  • a dispersing tool and a homogenizing tool designed as a screw conveyor are described as mixing tools. Since the mixing tools are not responsible for the material redistribution in the design described, other mixing tools can be used, such as helical or segmental screws, i. Screw conveyors, which are composed of individual spiral segments. The individual spiral segments may be paddle-shaped. These can be adjustable in terms of their inclination.

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Abstract

Eine Mischmaschine 1 umfasst einen Mischkopf 3 ausgestaltet mit einem oder mehren Elementen 12 zum Anschließen desselben an ein ein Mischgut enthaltendes Behältnis 5 zur Ausbildung eines das Mischgut enthaltenden geschlossenen Mischbehälters. Der Mischkopf 3 ist schwenkbar gegenüber einem Gestell 2 dergestalt gelagert, dass der aus Mischkopf 3 und Behältnis 5 gebildete Mischbehälter zum Durchführen des Mischprozesses verschwenkbar ist. Die Mischmaschine 1 umfasst ferner eine Einrichtung zum Erzeugen eines Mischgutstromes und zumindest ein in den Mischgutstrom eingreifendes rotatorisch angetriebenes Mischwerkzeug. Die Mischgutstromerzeugungseinrichtung ist zum Erzeugen eines niedrig energetischen Primärmischgutstroms als Förderstrom zum Zuführen des in dem Mischbehälter enthaltenen Mischgutes an das zumindest eine in dem Mischkopf 3 in den durch die Mischgutstromerzeugungseinrichtung erzeugten Primärmischgutstrom eingreifend angeordnete Mischwerkzeug W 2 ausgelegt. Das zumindest eine Mischwerkzeug W 2 ist zum Erzeugen eines nur einen Bruchteil des in dem Mischbehälter enthaltenen Mischgutes umfassenden Sekundärmischgutstroms als Querstrom zu dem Primärmischgutstrom vorgesehen ist. Ein Verfahren zum Mischen von pulver- und/oder granulatförmigen Stoffen mit einer solchen Mischmaschine 1 ist dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Mischgutstromerzeugungseinrichtung ein niedrig energetischer Primärmischgutstrom als Förderstrom zum Zuführen des in dem Mischbehälter enthaltenen Mischgutes an das zumindest eine Mischwerkzeug W 2 erzeugt wird, durch welches Mischwerkzeug W 2 ein nur einen Bruchteil des in dem Mischbehälter befindlichen Mischgutes erfassender, jedoch für den eigentlichen Mischvorgang verantwortlicher SekundärMischgutstrom als Querstrom zu dem als Förderstrom dienenden PrimärMischgutstrom erzeugt wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Mischen von pulver- und/oder granulatförmigen Stoffen mit einer Mischmaschine, umfassend einen Mischkopf, ausgestaltet mit einem oder mehreren Elementen zum Anschließen desselben an ein ein Mischgut enthaltenes Behältnis zur Ausbildung eines das Mischgut enthaltenden geschlossenen Mischbehälters, welcher Mischkopf schwenkbar gegenüber einem Gestell dergestalt gelagert ist, dass der aus Mischkopf und Behältnis gebildete Mischbehälter zum Durchführen des Mischprozesses verschwenkt werden kann, sowie umfassend eine Einrichtung zum Erzeugen eines Mischgutstromes und zumindest ein in den Mischgutstrom eingreifendes, rotatorisch angetriebenes Mischwerkzeug. Ferner betrifft die Erfindung eine Mischmaschine, umfassend einen Mischkopf, ausgestaltet mit einem oder mehren Elementen zum Anschließen desselben an ein ein Mischgut enthaltendes Behältnis zur Ausbildung eines das Mischgut enthaltenden geschlossenen Mischbehälters, welcher Mischkopf schwenkbar gegenüber einem Gestell dergestalt gelagert ist, dass der aus Mischkopf und Behältnis gebildete Mischbehälter zum Durchführen des Mischprozesses verschwenkbar ist, sowie umfassend eine Einrichtung zum Erzeugen eines Mischgutstromes und zumindest ein in den Mischgutstrom eingreifendes rotatorisch angetriebenes Mischwerkzeug.
  • Bei derartigen Mischmaschinen handelt es sich um industrielle Mischer, die zum Mischen insbesondere von Schüttgut, typischerweise pulverförmigem Schüttgut, wie dieses etwa zum Erstellen von Kunststoffgranulatgemischen oder auch in der Farbindustrie benötigt wird, eingesetzt werden. Diese Mischmaschinen verfügen über einen gegenüber einem Gestell schwenkbar gelagerten Mischkopf, der gleichzeitig zum Verschließen eines das Mischgut enthaltenden Behältnisses dient, das zum Zwecke des darin befindlichen Mischgutes an den Mischkopf angeschlossen wird. Nach Anschließen des Behältnisses an den Mischkopf ist ein aus dem Mischkopf und dem das Mischgut enthaltenen Behältnis ein geschlossener Mischbehälter gebildet. Zum Zwecke des Anschließens des Behältnisses an den Mischkopf verfügt der Mischkopf über ein oder mehrere Anschlusselemente, beispielsweise einen umlaufenden Flansch. Aufgrund des Umstandes, dass bei diesen Mischmaschinen ein das Mischgut enthaltende Behältnis an den Mischkopf angeschlossen wird, werden diese Mischer auch als Containermischer angesprochen. Der Mischkopf selbst ist schwenkbar gegenüber dem Gestell der Mischmaschine angeordnet, damit das Mischen in Bezug auf den Mischkopf in einer Überkopfstellung, bei der der Mischkopf zuunterst und das daran angeschlossene Behältnis zuoberst angeordnet sind.
  • Derartige vorbekannte Containermischer verfügen über eine Einrichtung zum Erzeugen eines Mischgutstroms. Als Mischgutstromerzeugungseinrichtung dient bei herkömmlichen Mischern ein axial im Mischkopf gelagertes Werkzeug, rotatorisch durch Motor angetrieben. Ein solches Werkzeug verfügt über mehrere in radialer Richtung von der Antriebswelle abragender Flügel, so dass dieses nach Art eines Propellers ausgebildet ist. Ein solcher Containermischer ist aus EP 0 225 495 A2 bekannt. Weiter kann vorgesehen sein, auf der Antriebswelle mehrere derartiger Werkzeuge anzuordnen. Bei den vorbekannten Mischern dient dieses Werkzeug als Mischwerkzeug und erzeugt bei einem Betrieb des Mischers mit dem in dem Mischbehälter enthaltenen Mischgut einen Mischthrombus. Durch das oder die Mischwerkzeuge wird das Mischgut in einem axialen Bereich nach oben geschleudert, in radialer Richtung nach außen abgelenkt und schwerkraftbedingt sodann an der Innenwand des Behälters zu den Werkzeugen zurück. Durch die vorbeschriebenen Mischwerkzeuge wird somit ein Mischgutstrom erzeugt, in den das gesamte, in dem Mischbehälter befindliche Mischgut enthalten ist. Aufgrund der Beschleunigung des Mischgutes an dem oder den Mischwerkzeugen und den in dem Mischgutstrom enthaltenen Turbolenzen erfolgt der Mischprozess.
  • Bei Anwendungen, bei denen neben den Mischwerkzeugen mehr Energie in das Mischgut eingebracht werden soll, ist in den Wandabschnitt des Behälters radial eingreifend ein zweites motorisch angetriebenes Mischwerkzeug angeordnet. Bei diesem Werkzeug handelt es sich um ein bezüglich seiner Drehzahl deutlich höher drehendes Werkzeug, verglichen mit der Drehgeschwindigkeit des zur Erzeugung des Mischthrombus verwendeten Werkzeuges. Dabei kann vorgesehen sein, dass mehrere derartiger radial angeordneter Mischwerkzeuge vorgesehen sind. Das zumindest eine Mischwerkzeug dient zum weiteren Energieeintrag in den durch das Förderwerkzeug erzeugten Mischthrombus und zum Verbessern einer Partikeldispersion und damit zum Unterstützen des Mischprozesses. Bei der Konzeption derartiger Mischmaschinen ist für den Mischvorgang die Ausbildung des hoch energetischen Mischthrombus zwingend erforderlich. Bei diesen vorbekannten Mischmaschinen werden die Partikel in dem Mischthrombus je nach Mischgut mit einer Geschwindigkeit im Bereich von etwa 20 m/sec gefördert.
  • Bei industriellen Mischmaschinen ist man bestrebt, die gewünschte Durchmischung in einer möglichst kurzen Zeit zu erreichen. Auch wenn mit höheren Werkzeugdrehzahlen grundsätzlich eine Durchmischung in kürzerer Zeit möglich ist, als mit langsamer drehenden Werkzeugen ist in aller Regel zu berücksichtigen, dass in das zu mischende Gut nicht zuviel Wärme eingetragen werden darf. Gerade bei einem Mischen von Kunststoffgranulaten ist hierauf zu achten, da ansonsten die einzelnen Granulatpartikel miteinander verbacken und/oder auch an den Werkzeugen anbacken können. Aus diesem Grunde wird bei den vorbeschriebenen Mischmaschinen die Mischdauer begrenzt, um zu verhindern, dass sich durch den Antrieb der ersten und zweiten Mischwerkzeuge sowie die Mantelreibung der Partikel an der Innenwand des Behälters das Mischgut zu sehr erwärmt.
  • Ausgehend von diesem diskutierten Stand der Technik liegt der Erfindung daher die Aufgabe zugrunde, ein eingangs genanntes Verfahren sowie eine eingangs genannte Mischmaschine dergestalt zu verbessern, damit nicht nur durch einen geringeren Temperatureintrag ein schonenderes Mischen möglich ist, sondern damit zudem der Mischprozess besser kontrollierbar ist.
  • Gelöst wird diese verfahrensbezogene Aufgabe erfindungsgemäß durch ein eingangs genanntes, gattungsgemäßes Verfahren mittels der Mischgutstromerzeugungseinrichtung ein niedrig energetischer Primärmischgutstrom als Förderstrom zum Zuführen des in dem Mischbehälter enthaltenen Mischgutes an das zumindest eine Mischwerkzeug erzeugt wird, durch welches Mischwerkzeug ein nur einen Bruchteil des in dem Mischbehälter befindlichen Mischgutes erfassender, jedoch für den eigentlichen Mischvorgang verantwortlicher SekundärMischgutstrom als Querstrom zu dem als Förderstrom dienenden PrimärMischgutstrom erzeugt wird.
  • Die vorrichtungsbezogene Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine eingangs genannte, gattungsgemäße Mischmaschine gelöst, bei der die Mischgutstromerzeugungseinrichtung zum Erzeugen eines niedrig energetischen Primärmischgutstroms als Förderstrom zum Zuführen des in dem Mischbehälter enthaltenen Mischgutes an das zumindest eine in dem Mischkopf in den durch die Mischgutstromerzeugungseinrichtung erzeugten Primärmischgutstrom eingreifend angeordnete Mischwerkzeug ausgelegt ist und dass das zumindest eine Mischwerkzeug zum Erzeugen eines nur einen Bruchteil des in dem Mischbehälter enthaltenen Mischgutes umfassenden Sekundärmischgutstroms als Querstrom zu dem Primärmischgutstrom vorgesehen ist.
  • Bei diesem Verfahren - gleiches gilt für die beanspruchte Mischmaschine - wird mit der Mischgutstromerzeugungseinrichtung lediglich ein Förderstrom, der im Rahmen dieser Ausführungen als Primärmischgutstrom bezeichnet ist, erzeugt. In diesem Primärmischgutstrom ist das gesamte, in dem Mischbehälter befindliche Mischgut erfasst. Dieser Mischgutstrom dient zum Zuführen des Mischgutes an ein oder mehrere Mischwerkzeuge, die jeweils einen als Querstrom zu dem Förderstrom ausgelegten Sekundärmischgutstrom erzeugen. Von dem zumindest einen Mischwerkzeug wird nur ein Bruchteil des in dem Mischbehälter erfassenden Mischgutes erfasst. Dieser zumindest eine Sekundärmischgutstrom ist für den eigentlichen Vorgang des Mischens des in dem Mischbehälter enthaltenen Mischgutes verantwortlich.
  • Das Besondere dieses Verfahrens und einer solchermaßen konzipierten Mischmaschine liegt darin, dass der Vorgang des Mischens immer nur an einem Bruchteil des in dem Mischbehälter enthaltenen Mischgutes vorgenommen wird, wobei durch die Mischgutstromerzeugungseinrichtung zum Generieren des Primärmischgutstromes als Förderstrom das Mischgut sukzessive dem oder den Mischwerkzeugen zugeführt wird. Die Ausrichtung des Sekundärmischgutstromes ist quer zur Strömungsrichtung des Primärmischgutstromes, wobei der Primärmischgutstrom ausgelegt ist, damit sukzessive und wiederkehrend das in dem Mischbehälter enthaltene Mischgut dem oder den Mischwerkzeugen für die Durchführung des eigentlichen Mischens zugeführt wird. Diese Konzeption hat zum Vorteil, dass der als Förderstrom vorgesehene Primärmischgutstrom mit einem Minimum an Energieeintrag in das Mischgut generiert werden kann, da dieser Strom grundsätzlich allein dem Zweck dient, das in dem Behälter enthaltene Mischgut an das oder die Mischwerkzeuge zu fördern. Da das zumindest eine Mischwerkzeug zum Erzeugen eines hinsichtlich seiner Masse gegenüber dem Primärmischgutstrom vergleichbar kleinen Mischgutmasse umfassenden SekundärMischgutstroms vorgesehen ist, kann das Mischwerkzeug entsprechend kleinbauend und mit einem entsprechend geringer dimensionierten Antrieb ausgeführt sein. Darüber hinaus erlaubt diese Konzeption, dass in die Bahn des Primärmischgutstromes mehrere Mischwerkzeuge angeordnet sein können, die alle nach dem vorgenannten Prinzip arbeiten. Sind mehrere derartige Mischwerkzeuge vorgesehen, können diese hinsichtlich ihrer Werkzeuge unterschiedlich konzipiert sein. Daher ist es mit dem vorbeschriebenen Verfahren und der vorbeschriebenen Mischmaschine möglich, den Mischkopf mit einem oder mehreren Dispergierwerkzeugen und einem oder mehreren Homogenisierwerkzeugen auszurüsten. Mit einer solchermaßen konzipierten Mischmaschine kann ein Mischgut den jeweiligen Anforderungen entsprechend optimal gemischt werden, da die einzelnen Mischwerkzeuge unterschiedlich und, wenn gewünscht, auch unabhängig voneinander angesteuert werden können. Diese können einzeln oder einander ergänzend zum Erzielen eines Mischergebnisses betrieben werden. Durch diese Möglichkeit und durch die Trennung der Mischgutbewegungen in einen Primärmischgutstrom als Förderstrom und einen Sekundärmischgutstrom als Mischgutstrom erlaubt dieser eine bessere Kontrolle und eine differenziertere Einstellung der für den Mischprozess verantwortlichen Verfahrensparameter.
  • Handelt es sich bei dem Mischwerkzeug um ein Dispergierwerkzeug, mit dem ein höher- oder hochenergetischer Sekundärmischgutstrom erzeugt wird, ist auch bei einer solchen Ausgestaltung des Mischwerkzeuges der Energieeintrag in den Mischgutstrom relativ gering. Zum einen verweilen die jeweils den Sekundärmischgutstrom ausbildenden Partikel nur über eine gewisse Zeit in diesem, bevor diese in Folge des Förderprozesses des Primärmischgutstromes aus dem Sekundärmischgutstrom herausgebracht werden. Folglich erhalten diese aus dem Sekundärmischgutstrom herausgebrachten Partikel anschließend hinreichend Gelegenheit, sich abzukühlen, bevor diese durch den Umlauf des primären Partikelstroms erneut diesem oder einem weiteren Mischwerkzeug zugeführt werden.
  • Zum Erzeugen eines Primärmischgutstromes kann als Mischgutstromerzzeugungseinrichtung eine entsprechend schwenkbare Aufhängung des Mischbehälters dienen. Der Primärmischgutstrom wird sodann durch eine entsprechende Bewegung des Mischbehälters erzeugt. Eine solche Bewegung des Mischbehälters kann eine pendelnde und/oder eine taumelnde Bewegung sein. Dabei wird man vorzugsweise die Pendelachse um eine Drehachse in diskreten Schritten bewegen.
  • Gemäß einer anderen Ausgestaltung ist vorgesehen, den Primärmischgutstrom durch zumindest ein in dem Mischbehälter angeordnetes, rotierend angetriebenes Förderwerkzeug zu erzeugen. Bei einer solchen Ausgestaltung wird der Primärmischgutstrom konzentrisch zur Rotationsachse des Förderwerkzeuges, welche Rotationsachse vorzugsweise der Längsachse des Mischbehälters entspricht, herumgefördert. Gemäß einer Ausgestaltung ist ein solches Förderwerkzeug ein mit seiner Welle den Boden des Mischkopfes durchgreifendes bodenräumendes, mit geringer Drehzahl angetriebenes Werkzeug, umfassend zumindest eine bodenräumende Schaufel. Bei dieser Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Bewegungsbahn der zumindest einen Schaufel des Förderwerkzeuges in Bezug auf die den Boden des Mischkopfes ebenfalls durchgreifende Welle des zumindest einen Mischwerkzeuges in einem größeren radialen Abstand zur Welle des Förderwerkzeuges angeordnet ist als die Welle des Mischwerkzeuges. Somit wird bei dieser Ausgestaltung die Schaufel in radialer Richtung in Bezug auf die Welle des Förderwerkzeuges an der Außenseite der jeweiligen Welle bzw. des oder der Werkzeuge des Mischwerkzeuges vorbeigeführt. Das Förderwerkzeug ist bodenräumend konzipiert, damit sich auf dem Boden des Mischbehälters in der Mischstellung der Mischmaschine kein Bodensatz ansammelt, der einer weiteren Durchmischung nicht zugeführt wird.
  • Da durch das Förderwerkzeug keine oder allenfalls nur eine geringe Energie in den als Förderstrom dienenden Primärmischgutstrom eingebracht wird, ist nicht zu befürchten, dass an diesen Werkzeugen Mischgutpartikel anbacken. Daher ist auch ein Reinigen dieser Mischmaschine, insbesondere seiner Förderwerkzeuge problemlos und infolge dessen rascher durchzuführen.
  • Ein als Bodenräumer konzipiertes Förderwerkzeug verfügt gemäß einem Ausführungsbeispiel über zumindest einen wendelsegmentartig konzipierten Förderarm, der in radialer Richtung bezogen auf die Welle des Werkzeuges außenseitig an dem oder den Mischwerkzeugen vorbeiführbar angeordnet ist. Zum Ergreifen von auf dem Boden des Behälterteils des Mischkopfes befindlichem Mischgut, welches im Bereich des Wellendurchgriffs des oder der Mischwerkzeuge angeordnet ist, verfügt die zumindest eine Schaufel des Förderwerkzeuges vorzugsweise über eine in radialer Richtung nach innen weisende Ausnehmung, während die Schaufel selbst sich bis in den Bereich der Nähe der Welle des Förderwerkzeuges erstreckt. Die Ausnehmung dient zum Vorbeibewegen des Förderarmes an dem oder den Mischwerkzeugen. Die wendelsegmentartig konzipierten Förderarme erstrecken sich ausgehend von der Schaufel bis in eine Höhe oberhalb des oberen Abschlusses der Mischwerkzeuge. Dadurch ist gewährleistet, dass eine Mischgutmaterialumverteilung in hinreichendem Maße erfolgt.
  • Bei im Durchmesser kleiner dimensionierten Mischköpfen wird man die Welle des oder der Mischwerkzeuge zur Welle des Förderwerkzeuges typischerweise geneigt anordnen.
  • Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren. Es zeigen:
    • Fig. 1:
    eine schematisierte perspektivische Ansicht einer Mischmaschine mit einem an den Mischkopf derselben angeschlossenen, ein Mischgut enthaltenden Behältnis in Mischstellung,
    Fig. 2:
    eine perspektivische zum Teil geschnittene Einsicht in den Mischkopf der Mischmaschine der Figur 1,
    Fig. 3:
    eine Draufsicht auf den Mischkopf der Figur 2,
    Fig. 4:
    eine perspektivische Einsicht in einen Mischkopf gemäß einer weiteren Ausgestaltung einer Mischmaschine entsprechend derjenigen der Figur 1 und
    Fig. 5:
    eine Schnittdarstellung durch den Mischkopf der Figur 4.
  • Eine Mischmaschine 1 für industrielle Zwecke verfügt über ein Gestell 2, an dem schwenkbar ein Mischkopf 3 gelagert ist. Die Schwenkachse des Mischkopfes 3 ist mit dem Bezugszeichen S in Figur 1 kenntlich gemacht. Über einen Antrieb 4 ist der Mischkopf 3 um seine Schwenkachse S zumindest um 180° schwenkbar. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel dient die Schwenkbarkeit des Mischkopfes 3 dem Zweck, dass in seiner gegenüber der Darstellung in Figur 1 um 180° gedrehten Stellung ein Mischgutcontainer 5 als ein Mischgut enthaltendes Behältnis an den Mischkopf 3 angeschlossen werden kann, um dann die aus Mischgutcontainer 5 und Mischkopf 3 gebildete Einheit - den eigentlichen Mischbehälter - in die in Figur 1 gezeigte Mischstellung des Mischkopfes 3 verschwenken zu können. In dieser Stellung befindet sich der Mischkopf 3 der Mischmaschine 1 zuunterst, damit das in den Mischgutcontainer 5 enthaltene Mischgut auf die in dem Mischkopf 3 angeordneten Werkzeuge fällt.
  • Der Mischkopf 3 des dargestellten Ausführungsbeispiels verfügt über zwei Werkzeuge, die bei den dargestellten Ausführungsbeispielen jeweils durch einen Elektromotor angetrieben sind. Ein erster Elektromotor 6 dient zum Antreiben eines Förderwerkzeuges; ein zweiter Elektromotor 7 dient zum Antreiben eines Mischwerkzeuges.
  • Figur 2 zeigt den Mischkopf 3 mit seinen Werkzeugen W1, W2 in einer perspektivischen Einsicht. Der Mischkopf 3 verfügt über ein Behälterteil 8 mit einem Boden 9 und einem daran angeformten, zylindrischen Wandabschnitt 10. Der Übergang von dem Boden 9 in den Wandabschnitt 10 ist unter Ausbildung eines bestimmten Radius ausgeführt. Das Behälterteil 8 ist in einem Gehäuse 11 eingefasst. Das Gehäuse 11 trägt an seinem freien Ende einen Kupplungsflansch 12, an dem ein komplementär konzipiertes Kupplungsstück des Mischgutcontainer 5 nach Anschluss an den Mischkopf 3 anliegt. Damit dient bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel der Kupplungsflansch 12 als Element zum Anschließen eines ein Mischgut enthaltenden Behältnisses, hier: des Mischgutcontainers 5.
  • Das von dem Elektromotor 6 angetriebene Werkzeug W1 ist als Förderwerkzeug konzipiert und durchgreift mit seiner Welle 14 den Boden 9 des Behälterteils 8 in seinem Zentrum. Die Welle 14 des Werkzeuges W1 verläuft somit entlang der Längsachse des Mischbehälters und damit parallel zu dem zylindrischen Wandabschnitt 10, der die Welle 14 konzentrisch einfasst. Das Förderwerkzeug W1 der Mischmaschine 1 umfasst bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel zwei Förderarme 15, 15.1. Im Folgenden ist der Förderarm 15 beschrieben. Der Förderarm 15.1 ist identisch aufgebaut. Beide Förderarme 15, 15.1 sind mit einem Winkelabstand von jeweils 180° zueinander angeordnet. Der Förderarm 15 ist wendelsegmentartig konzipiert und verfügt über einen gekrümmten Wendelabschnitt 16. Das Wendelsegment 16 trägt an seinem unteren bodenseitigen Ende eine Schaufel 17. Zwischen der Unterkante der Schaufel 17 und der Oberseite des Bodens 9 verbleibt ein geringer Bewegungsspalt. Gehalten ist das Wendelsegment 16 an einem Stab 18, der wiederum an die Welle 14 angeschlossen ist. Der Stab 18 erstreckt sich in radialer Richtung zu der Welle 14. Das Wendelsegment 16 ist insgesamt von seiner Schaufel 17 bis hin zu seinem oberen Abschluss gekrümmt und in Richtung zur Welle 14 hin nach innen geneigt. In Figur 2 ist dieses vor allem an einem Keil K des Förderarmes 15.1 erkennbar, mittels dem das Wendelsegment 16.1 an den Stab 18.1 angeschlossen ist. Die Neigung des Wendelsegmentes 16 dient zur Kompensation der auf das Mischgut bei einem Betrieb der Förderwerkzeuge W1 wirkenden Fliehkraft mit dem Zweck, einer Materialansammlung an der Innenwand des Wandabschnittes 10 des Behälterteils 8 entgegenzuwirken und damit die gewünschte Umverteilung in vertikaler Richtung zu unterstützen. In seinem unteren Abschnitt ist in das Wendelsegment 16 eine Ausnehmung 19 eingebracht. Aus diesem Grunde ist die Schaufel 17 gegenüber der Ausnehmung 19 verbreitert, und zwar in radialer Richtung nach innen hin. Der radial äußere Abschluss 20 der Wendel 16 ist mit geringem Abstand zur Innenseite des Wandabschnittes 10 geführt.
  • Neben den beiden Förderarmen 15, 15.1 verfügt das Förderwerkzeug W1 bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel über zwei Hilfswerkzeuge 21, 21.1, die unmittelbar oberhalb des Durchgriffs der Welle 14 durch den Boden 9 an die Welle 14 angeschlossen sind. Die Hilfswerkzeuge 21, 21.1 sind als einzelne Flügel konzipiert, die in Drehrichtung des Werkzeuges W1 angestellt. Die Hilfswerkzeuge 21, 21.1 dienen dem Zweck, den durch die Förderarme 15, 15.1 generierten Mischgutstrom von der Welle 14 in radialer Richtung nach außen zu leiten. Das Förderwerkzeug W1 ist durch den Elektromotor 6 und ein zwischengeschaltetes Getriebe 22 langsam drehend bei einem Betrieb der Mischmaschine 1 angetrieben. Die Rotationsgeschwindigkeit des Förderwerkzeuges W1 ist dergestalt eingestellt, dass das Mischgut durch den niedrigenergetischen Primärmischgutstrom gefördert wird. Dieser bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel als umwälzender Förderstrom vorgesehene Primärmischgutstrom dient zum Zuführen des Mischgutes an ein im Folgenden beschriebenes Mischwerkzeug W2.
  • Der Mischkopf 3 verfügt des Weiteren über ein Mischwerkzeug W2, weiches durch den Elektromotor 7 angetrieben ist. Die Welle 23 des Werkzeuges W2 ist zur Drehachse der Welle 14 geneigt. Diese Anordnung ist bei der in den Figuren gezeigten Mischmaschine 1 gewählt worden, damit die Mischflügel des Werkzeuges W2 in ausreichendem Abstand zur Innenseite des Wandabschnittes 10 sowie zur Bewegungsspur der Förderarme 15, 15.1 angeordnet sind. Um Mischgutmaterial aus dem Bereich des Durchgriffes der Welle 23 durch den Boden 9 ergreifen zu können, dient die Ausnehmung 19 der Wendelsegmente 16, 16.1 der beiden Förderarme 15, 15.1. Das Mischwerkzeug W2 ist als Dispergierwerkzeug konzipiert. Seine Mischflügel sind bei einem Betrieb der Mischmaschine 1 mit einer entsprechenden Drehzahl angetrieben, die der Drehzahl der Förderwerkzeuge W1 um ein Vielfaches übersteigt.
  • Figur 3 zeigt in der einer schematisierten Draufsicht die Anordnung der Welle 14, der beiden Förderarme 15, 15.1 mit ihren Schaufeln 17, 17.1 und den beiden Hilfswerkzeugen 21, 21.1 zueinander und in Relation zu dem Werkzeug W2. Lediglich aus Wiedergabegründen sind das Gehäuse 11 und der Wandabschnitt 10 des Behälterteils 8 in Figur 3 als Vieleck dargestellt. Tatsächlich sind diese Elemente kontinuierlich gekrümmt ausgeführt.
  • Betrieben wird die Mischmaschine 1 bzw. ihr Mischkopf 3 zum Mischen eines in dem Mischgutcontainer 5 enthaltenen Mischgutes in der in Figur 1 gezeigten Stellung des Mischkopfes 3 mit dem daran angeschlossenen Mischgutcontainer 5. Der Mischgutcontainer 5 befindet sich in dieser Stellung in seiner Überkopfstellung, sodass durch dessen offene Oberseite das Mischgut in das Behälterteil 8 des Mischkopfes 3 mit den darin angeordneten Werkzeugen W1, W2 einfällt. Zum Mischen wird das Förderwerkzeug W1 durch den Elektromotor 6 angetrieben, um als Bodenräumer arbeitend das auf dem Boden 9 des Behälterteils 8 aufliegende Mischgut umzuverteilen, und zwar von dem Boden 9 abzuheben und über die Wendelsegmente 16, 16.1 der beiden Förderarme 15, 15.1 anzuheben und über das obere Ende der Wendelsegmente 16, 16.1 und untergeordnet möglicher Weise auch in Richtung zur Welle 14 abzuladen. Somit arbeiten die Förderarme 15, 15.1 nach Art eines Pfluges. Mithilfe der Hilfswerkzeuge 21, 21.1 wird das über die Wendelsegmente 16, 16.1 geförderte Material in radialer Richtung nach außen gebracht und somit wieder zu den Schaufeln 17, 17.1 der Förderarme 15, 15.1 zugeführt.
  • Mit dem Förderwerkzeug W1 wird aufgrund der geringen Drehzahl ein niedrig energetischer Primärmischgutstrom erzeugt, bei dem das Mischgut bzw. die an dem diesem Mischgutstrom beteiligten Partikel mit einer Geschwindigkeit von etwa 1-5 m/sec bewegt werden. Die zu erzielende Fördergeschwindigkeit ist abhängig von dem zu mischenden Material. Die Materialförderung durch das Förderwerkzeug W1 erfolgt somit konzentrisch um die Welle 14.
  • Das Förderwerkzeug W1 dient nicht nur zur Umverteilung, sondern maßgeblich zum Zuführen des Mischgutes an das für den eigentlichen Mischvorgang verantwortliche Mischwerkzeug W2. Dieses mit höherer Drehzahl angetriebene Werkzeug W2 generiert einen quer zu dem Primärmischgutstrom arbeitenden Sekundärmischgutstrom, in dem bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel die Mischgutpartikel mit einer Geschwindigkeit von 30-40 m/sec gefördert werden. Damit erfolgt der eigentliche Mischvorgang des Mischgutes durch das zum Dispergieren eingesetzte Werkzeug W2. Im Zuge des Primärmischgutstromes werden die Mischgutpartikel dem Werkzeug W2 zugeführt, von diesem erfasst und in den Sekundärmischgutstrom eingebunden und durch nachgeschobenes Mischgut aus dem Sekundärmischgutstrom nach einer gewissen Verweildauer herausgeschoben, um über den Primärmischgutstrom nach entsprechendem Transport erneut dem Mischwerkzeug W2 zugeführt zu werden. Dieser Vorgang wiederholt sich, bis das gewünschte Mischergebnis erreicht ist.
  • Die Beschreibung der beiden Mischgutströme - Primärmischgutstrom und quer dazu angeordneter Sekundärmischgutstrom - machen deutlich, dass das gesamte oder im wesentlichen das gesamte in dem Mischbehälter befindliche Mischgut Teil des Primärmischgutstromes ist, und dass nur ein Bruchteil des in dem Mischbehälter enthaltenen Mischgutes Teil des Sekundärmischgutstromes ist. Somit erfolgt bei der Mischmaschine 1 eine Trennung zwischen einem vornehmlich als Transport- bzw. Fördermischgutstrom zum Fördern des Mischgutes an das eigentliche Mischwerkzeug und einem Sekundärmischgutstrom, der der eigentliche, für den Mischvorgang maßgeblich verantwortliche Mischgutstrom ist.
  • Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel verfügt das Förderwerkzeug W1 über zwei Wendelsegmente 16, 16.1 mit jeweils einer Schaufel 17 bzw. 17.1 im bodennahen Bereich. Eine Zufuhr von Mischgut an das Mischwerkzeug W2 erfolgt bei konstanter Drehgeschwindigkeit des Förderwerkzeuges W1 mit unterschiedlicher Intensität, wobei diese Mischgutzufuhrbewegung am größten ist, wenn ein Wendelsegment 16 oder 16.1 einen gewissen Mindestabstand zu den Werkzeugen des Mischwerkzeuges W2 unterschritten hat und dieses außenseitig passiert. Eine solche Mischgutzufuhr kann im weitesten Sinne als gepumpte Materialzufuhr angesprochen werden.
  • Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel werden die Mischgutpartikel in dem sekundären Mischgutstrom etwa 8-10 mal schneller bewegt als in dem primären Mischgutstrom.
  • Figur 4 zeigt den Mischkopf 24 einer weiteren, im Übrigen nicht näher dargestellten Mischmaschine. Der Mischkopf 24 ist hinsichtlich seines Förderwerkzeuges W1' ebenso konzipiert wie dieses zu dem Mischkopf 3 des vorangegangenen Ausführungsbeispiels beschrieben ist. Im Unterschied zu dem Mischkopf 3 verfügt der Mischkopf 24 über zwei Mischwerkzeuge W2' und W2". Das Mischwerkzeug W2' ist ebenso wie das Mischwerkzeug W2 des Mischkopfes 3 als Dispergierwerkzeug ausgebildet. Die beiden Mischwerkzeuge W2' und W2" sind einander bezüglich der Drehachse des Förderwerkzeuges W1' diametral gegenüberliegend angeordnet. Das Mischwerkzeug W2" ist nach Art einer Förderschnecke konzipiert. Bei dem Mischwerkzeug W2" handelt es sich um ein Homogenisierwerkzeug, mit dem ein niedrig energetischer Sekundärmischgutstrom erzeugt wird. Angetrieben ist das Mischwerkzeug W2" ebenfalls durch einen Elektromotor 25.
  • In Abhängigkeit von dem zu mischenden Gut und/oder dem zu erzielenden Mischergebnis wird entweder das Mischwerkzeug W2' oder das Mischwerkzeug W2" oder beide Mischwerkzeuge W2', W2" zum Erzeugen jeweils eines Sekundärmischgutstromes betrieben. Somit kann der Mischkopf 24 zum Mischen unterschiedlichster Stoffe verwendet werden, und zwar ohne Werkzeugwechsel.
  • Um eine Bedienung des Mischkopfes 24 für einen Benutzer zu erleichtern, kann vorgesehen sein, eine Ansteuerung der Mischwerkzeuge W2' und W2" sowie des Förderwerkzeuges W1' hinsichtlich ihrer Drehzahl in Abhängigkeit von dem zu mischenden Gut und dem gewünschten Mischergebnis zu koppeln. Auf einem Bedienpanel können als Einstellvariablen neben einer individuellen Ansteuerung der Werkzeuge W1', W2' und W2" die Steuergrößen "Dispergierung" und "Homogenisierung" einstellbar sein. Wird eine höhere Dispergierung des Mischgutes gewünscht, wird dieses in aller Regel eine Erhöhung der Drehgeschwindigkeit des Mischwerkzeuges W2' zur Folge haben, was unter Umständen mit einer Reduzierung der Drehgeschwindigkeit des anderen Mischwerkzeuges W2" verbunden sein kann. Entsprechendes gilt für eine unter Umständen gewünschte höhere oder geringere Homogenisierung während des Mischvorganges. Gleichermaßen kann die Drehgeschwindigkeit des Förderwerkzeuges W1' in Optimierung des Betriebes der Werkzeuge des Mischkopfes 24 zum Erreichen eines gewünschten Mischergebnis eingebunden werden.
  • Die Schnittdarstellung der Figur 5 des Mischkopfes 24 verdeutlicht die zur Längsachse des Mischkopfes 24 geneigte Anordnung der Rotationsachsen der Mischwerkzeuge W2' und W2".
  • Mit dem Mischkopf 24 ist es möglich, in ein und demselben Mischprozess unterschiedliche Mischprozesse und auch unterschiedliche Mischprozessstadien zu realisieren. Somit kann mit dem Mischkopf 24 in einem ersten Mischstadium vornehmlich das Dispergierwerkzeug W2' als Mischwerkzeug benutzt werden, um eine Dispergierung und eine damit verbundene Zerkleinerung zu erzielen. In einem sich daran anschließenden Mischstadium wird die Drehzahl des Dispergierwerkzeuges W2' abgesenkt oder dieses Werkzeug W2' gänzlich ausgeschaltet und es schließt sich eine Phase der Homogenisierung an, in der entweder alleinig oder vornehmlich das Homogenisierwerkzeug W2" als Mischwerkzeug betrieben wird. Sind in einem Mischkopf weitere Mischwerkzeuge enthalten, können weitere Mischteilschritte gefahren werden.
  • Durch das Konzept der Erzeugung von mehreren Mischgutströmen und dem dadurch verringerten Energieeintrag kann, für den Fall, dass als Mischwerkzeug ein Dispergierwerkzeug vorhanden ist, die Partikelgröße in dem gemischten Gut mit einem relativ engen Korngrößenspektrum eingestellt werden. Dies liegt vornehmlich darin begründet, dass das Dispergierwerkzeug nicht in Folge einer zunehmenden Erwärmung, wie dieses bei herkömmlichen Mischmaschinen der Fall ist, vorzeitig abgeschaltet werden muss.
  • Wenn gewünscht, kann die schwenkbare Ausgestaltung der Mischköpfe 3, 24 genutzt werden, um diesen samt Mischgutcontainer 5 in eine taumelnde oder parallele Bewegung zu versetzen. Hierdurch kann der Mischprozess unterstützt werden.
  • In Folge der vorbeschriebenen Mehrstromkonzeption - Primärmischgutstrom und zumindest ein quer dazu angeordneter Sekundärmischgutstrom - kann ein Mischprozess auch mit einem geringeren Befüllungsgrad des Mischbehälters erfolgen. Während bei herkömmlichen Containermischern eine Befüllung von mindestens 60 % gegeben sein musste, um einen für den Mischvorgang notwendigen Mischthrombus auszubilden, können mit dem beschriebenen Verfahren und der beschriebenen Mischmaschine zufriedenstellende Mischergebnisse auch mit Mischbehältern erreicht werden, die nur zu 40 % mit Mischgut befüllt sind.
  • In der vorstehenden Beschreibung sind als Mischwerkzeuge ein Dispergierwerkzeug sowie ein als Förderschnecke konzipiertes Homogenisierwerkzeug beschrieben. Da die Mischwerkzeuge bei der beschriebenen Konzeption nicht für die Materialumverteilung verantwortlich sind, können auch andere Mischwerkzeuge eingesetzt werden, wie beispielsweise Wendelwerkzeuge oder Segmentschnecken, d.h. Förderschnecken, die aus einzelnen Wendelsegmenten zusammengesetzt sind. Die einzelnen Wendelsegmente können paddelförmig ausgebildet sein. Diese können hinsichtlich ihrer Neigung verstellbar sein.
  • Die Beschreibung der Erfindung wurde anhand eines Ausführungsbeispieles vorgenommen. Ohne den Umfang der Ansprüche zu verlassen, ergeben sich für einen Fachmann zahlreiche weitere Ausgestaltungen der Erfindung, ohne dass diese im Einzelnen näher dargelegt werden müssten.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Mischmaschine
    2
    Gestell
    3
    Mischkopf
    4
    Antrieb
    5
    Mischgutcontainer
    6
    Elektromotor
    7
    Elektromotor
    8
    Behälterteil
    9
    Boden
    10
    Wandabschnitt
    11
    Gehäuse
    12
    Kupplungsflansch
    14
    Welle
    15, 15.1
    Förderarm
    16, 16.1
    Wendelsegment
    17
    Schaufel
    18, 18.1
    Stab
    19
    Ausnehmung
    20
    Abschluss
    21, 21.1
    Hilfswerkzeug
    22
    Getriebe
    23
    Welle
    24
    Mischkopf
    25
    Elektromotor
    K
    Keil
    W1, W1'
    Förderwerkzeug
    W2, W2', W2"
    Mischwerkzeug

Claims (15)

  1. Verfahren zum Mischen von pulver- und/oder granulatförmigen Stoffen mit einer Mischmaschine (1), umfassend einen Mischkopf (3, 24), ausgestaltet mit einem oder mehreren Elementen (12) zum Anschließen desselben an ein ein Mischgut enthaltenes Behältnis (5) zur Ausbildung eines das Mischgut enthaltenden geschlossenen Mischbehälters, welcher Mischkopf (3, 24) schwenkbar gegenüber einem Gestell (2) dergestalt gelagert ist, dass der aus Mischkopf (3, 24) und Behältnis (5) gebildete Mischbehälter zum Durchführen des Mischprozesses verschwenkt werden kann, sowie umfassend eine Einrichtung zum Erzeugen eines Mischgutstromes und zumindest ein in den Mischgutstrom eingreifendes, rotatorisch angetriebenes Mischwerkzeug (W2, W2'), dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Mischgutstromerzeugungseinrichtung ein niedrig energetischer Primärmischgutstrom als Förderstrom zum Zuführen des in dem Mischbehälter enthaltenen Mischgutes an das zumindest eine Mischwerkzeug (W2, W2') erzeugt wird, durch welches Mischwerkzeug (W2, W2') ein nur einen Bruchteil des in dem Mischbehälter befindlichen Mischgutes erfassender, jedoch für den eigentlichen Mischvorgang verantwortlicher SekundärMischgutstrom als Querstrom zu dem als Förderstrom dienenden PrimärMischgutstrom erzeugt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Primärmischgutstrom durch eine Bewegung des Mischbehälters, vorzugsweise unter Ausnutzung seiner schwenkbaren Aufhängung erzeugt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zum Erzeugen des Primärmischgutstroms der Mischgutbehälter in eine pendelnde und/oder taumelnde Bewegung versetzt wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Primärmischgutstrom durch zumindest ein in dem Mischbehälter angeordnetes, rotierend angetriebenes Förderwerkzeug (W1, W1') erzeugt wird.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Primärmischgutstrom konzentrisch zur Längsachse des Mischbehälters gefördert wird.
  6. Mischmaschine, umfassend einen Mischkopf (3, 24), ausgestaltet mit einem oder mehren Elementen (12) zum Anschließen desselben an ein ein Mischgut enthaltendes Behältnis (5) zur Ausbildung eines das Mischgut enthaltenden geschlossenen Mischbehälters, welcher Mischkopf (3, 24) schwenkbar gegenüber einem Gestell (2) dergestalt gelagert ist, dass der aus Mischkopf (3, 24) und Behältnis (5) gebildete Mischbehälter zum Durchführen des Mischprozesses verschwenkbar ist, sowie umfassend eine Einrichtung zum Erzeugen eines Mischgutstromes und zumindest ein in den Mischgutstrom eingreifendes rotatorisch angetriebenes Mischwerkzeug, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischgutstromerzeugungseinrichtung zum Erzeugen eines niedrig energetischen Primärmischgutstroms als Förderstrom zum Zuführen des in dem Mischbehälter enthaltenen Mischgutes an das zumindest eine in dem Mischkopf (3, 24) in den durch die Mischgutstromerzeugungseinrichtung erzeugten Primärmischgutstrom eingreifend angeordnete Mischwerkzeug (W2, W2') ausgelegt ist und dass das zumindest eine Mischwerkzeug (W2, W2') zum Erzeugen eines nur einen Bruchteil des in dem Mischbehälter enthaltenen Mischgutes umfassenden Sekundärmischgutstroms als Querstrom zu dem Primärmischgutstrom vorgesehen ist.
  7. Mischmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass als Mischgutstromerzeugungseinrichtung ein rotatorisch angetriebenes bodenräumendes Förderwerkzeug (W1, W1') zum Herbeiführen einer Mischgutförderung konzentrisch zur Drehachse des Förderwerkzeuges (W1, W1') vorgesehen ist, welches Werkzeug (W1, W1') über wenigstens eine Schaufel (17, 17.1) verfügt, und dass das zumindest ein Mischwerkzeug (W2, W2') zwischen der Bewegungsbahn der Schaufel (17, 17.1) des Förderwerkzeuges (W1, W1') und der Welle (14) des Mischwerkzeuges (W1, W1') angeordnet ist.
  8. Mischmaschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Förderwerkzeug (W1, W1') zumindest einen wendelsegmentartig konzipierten Förderarm (15, 15.1) umfasst, der in radialer Richtung bezogen auf die Welle (14) des Förderwerkzeuges (W1, W1') außenseitig an dem zumindest einen Mischwerkzeug (W2, W2') vorbeibewegbar angeordnet ist.
  9. Mischmaschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Förderarm (15, 15.1) oberhalb seiner Schaufel (17, 17.1) in radialer Richtung nach innen weisend eine Ausnehmung (19) aufweist und sich unterhalb der Ausnehmung die Schaufel (17, 17.1) mit ihrem zu dem Boden (9) des Mischkopfes (3, 24) weisenden Abschluss einen radialen Abstand von der Welle (14) des Förderwerkzeuges (W1, W1') aufweist, der unter Belassung eines gewissen Spiels größer ist als der Abstand der Welle (23) des Mischwerkzeuges (W2, W2') von der Welle (14).
  10. Mischmaschine nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Förderwerkzeug (W1, W1') mehrere, in gleichem Winkelabstand zueinander angeordnete Förderarme (15, 15.1) aufweist.
  11. Mischmaschine nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass dem Förderwerkzeug (W1, W1') zumindest ein an seiner Welle (14) angeschlossenes Hilfswerkzeug (21, 21.1) angeordnet ist, dessen radiale Erstreckung kleiner ist als der Abstand der Welle (23) des Mischwerkzeuges (W2, W2') von der Welle (14) des Förderwerkzeuges (W1, W1').
  12. Mischmaschine nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Mischwerkzeug (W2, W2') ein Dispergierwerkzeug oder ein Homogenisierwerkzeug (W2") ist.
  13. Mischmaschine nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsachse der Welle (23) des Mischwerkzeuges (W2, W2', W2") gegenüber der Welle (14) des Förderwerkzeuges (W1, W1') geneigt ist.
  14. Mischmaschine nach einem der Ansprüche 6 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischmaschine über zumindest zwei Mischwerkzeuge (W2', W2") verfügt, von denen eines ein Dispergierwerkzeug (W2') und ein weiteres ein Homogenisierwerkzeug (W2") ist.
  15. Mischmaschine nach Anspruch 12 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Homogenisierwerkzeug (W2") nach Art einer Schnecke konzipiert ist.
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