WO1984003451A1 - Procede et melangeur pour melanger continuellement un produit fin et sec, en particulier un materiau synthetique pulverulent ou granuleux - Google Patents

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WO1984003451A1 PCT/EP1984/000068 EP8400068W WO8403451A1 WO 1984003451 A1 WO1984003451 A1 WO 1984003451A1 EP 8400068 W EP8400068 W EP 8400068W WO 8403451 A1 WO8403451 A1 WO 8403451A1
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    • B29B—PREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
    • B29B7/00—Mixing; Kneading
    • B29B7/30—Mixing; Kneading continuous, with mechanical mixing or kneading devices
    • B29B7/58—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29B7/582—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations for discharging, e.g. doors
    • 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
    • B01F27/808—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders with stirrers rotating about a substantially vertical axis with stirrers driven from the bottom of the receptacle
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • 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
    • B01F27/82—Pan-type mixers, i.e. mixers in which the stirring elements move along the bottom of a pan-shaped receptacle
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F35/00—Accessories for mixers; Auxiliary operations or auxiliary devices; Parts or details of general application
    • B01F35/30—Driving arrangements; Transmissions; Couplings; Brakes
    • B01F35/32—Driving arrangements
    • B01F35/321—Disposition of the drive
    • B01F35/3213—Disposition of the drive at the lower side of the axis, e.g. driving the stirrer from the bottom of a receptacle
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F35/00—Accessories for mixers; Auxiliary operations or auxiliary devices; Parts or details of general application
    • B01F35/75—Discharge mechanisms

Definitions

  • the invention relates to a process for the continuous mixing of dry fines, in particular powdery and granular plastic, in a mixer with an approximately upright mixing container, to which the fines are fed from above and drawn off at the bottom through a material outlet opening and in which the fines are removed by means of an approximately vertical, centric, rotating driven agitator shaft with mixing tools attached to it.
  • Fer ner the invention is concerned with a mixer for performing this method.
  • the fine material to be mixed is fed with the aid of a centrally arranged feed pipe which dips into the mixed material until just above the bottom of the container and into the immediate area of the mixing tools.
  • the fine material is then to be kept in a flowing state within the container so that it can be drawn off with the aid of an overflow pipe which protrudes obliquely through the container circumferential edge into the container interior and whose open end, which can be adjusted approximately in a medium height position, forms the material outlet opening.
  • the fine material filling in the mixing container is to be maintained up to a filling level determined by said outlet opening.
  • Fine material components are fed to the mixing container from above with the aid of metering screws, while the mixed material is drawn off via an outlet opening provided at the lower end of the cylindrical peripheral wall of the container, which is assigned a discharge screw running radially to the container.
  • the removal capacity of the screw conveyor assigned to the outlet opening must be precisely matched to the feed capacity of the various screw conveyors for the inlet components, quite apart from the considerable design effort for these screw conveyors.
  • the invention has for its object to provide a method of the type mentioned, in which the continuous mixing of fine material with ver relatively simple constructive means and in this way throughput and mixing times which can be changed quickly at any time.
  • a definable partial filling quantity is thus first created in the mixing container, which is essentially determined by the rotational speed or the peripheral speed of the mixing tools and by the position of the material outlet opening (seen in the radial direction in the container bottom) and by which the dwell time of the Fine material in the mixer or in the mixing container results. Only when this partial filling quantity is filled above the outer ring surface mentioned does the emptying of already mixed fine material begin, and - with the circumferential speed of the mixing tools remaining the same - exactly in line with the fine material quantity that flows into the mixing container from above.
  • Cross-sectional profile of the partial filling quantity mentioned and thus change the throughput time or mixing time of the fine material within the mixing container, so this can be done in a very simple manner by either increasing the peripheral speed of the mixing tools and thereby making the space above the outer base ring surface stronger with material is filled, or the peripheral speed of the mixing tools is reduced, as a result of which - due to the resulting lower centrifugal force acting on the material to be mixed - a correspondingly smaller partial filling quantity accumulates in the space above the outer longitudinal surface of the floor.
  • a continuously operating mixer for carrying out the method according to the invention, which has a mixing container, a driven agitator shaft which is arranged centrally and approximately vertically therein, and which is carried by this agitator shaft with a small amount
  • the material outlet opening is arranged at a radial distance from the peripheral wall of the container in the container bottom, this container bottom between the outer edge of the material outlet opening and the peripheral wall of the container has an annular surface, and that the agitator shaft has a variable rotary drive in such a way that the mixing tools have an outlet of the mixed Fine goods controlling peripheral speed can be driven.
  • FIG. 1 shows a vertical sectional view (approximately along the line I-I in FIG. 2) of an embodiment of the continuously operating mixer for carrying out the mixing process;
  • FIG. 2 shows a plan view of the mixer shown in FIG. 1 with the upper part of the container removed (cf. line II-II in FIG. 1);
  • FIG. 3 shows a very schematic cross-sectional view (similar to FIG. 1) through the
  • Mixing container for explaining different level profiles of the fine material during the mixing process; 4 shows a variant of FIG. 2.
  • the illustrated mixer 1 has an approximately upright mixing container 2, the upper part 2a of which is in the form of a truncated cone-shaped hood and the lower part 2b of which is cylindrical. Above is the mixing container 2 from a container ceiling
  • This container can - as indicated at 3 - be designed so that the upper part 2a can be removed from the lower part 2b.
  • the container 2 can still be surrounded in a conventional manner by a double wall 4 at a distance, so that, for example, water and / or air can be introduced into the resulting cooling jacket (cavity) 5 by means of a pump or a blower 6.
  • a material inlet nozzle 7 is arranged centrally, through which the main component of the fine material or the entire fine material can be introduced into the interior of the container.
  • at least one further inlet connection for an additional component or the like can be provided in the container ceiling 2c.
  • the container bottom 2d in the illustrated embodiment there is one
  • Good outlet opening 9 is provided for the continuous removal of mixed fine material during the mixing process, and in addition there is an additional outlet opening 10 for the total outlet of mixed fine material from the container 2 in the area of the container peripheral wall 2b '/ container base 2d, preferably on the outer peripheral edge of the container base 2d provided, this total outlet opening 10 is only opened for complete emptying or for cleaning the container 2.
  • the position of the material outlet opening 9 in the floor 2d is now of importance.
  • An agitator shaft 12 is arranged centrally and approximately vertically within the mixing container 2 with a circular cross section, which preferably projects from below into the mixing container 2 and extends with its upper free end to the vicinity of the centrally arranged material inlet nozzle 7 (or its opening 7a) and is formed there in the form of a conical distributor.
  • the agitator shaft end 12b protruding from the bottom of the container 2d is connected to a rotary drive 13, by means of which the agitator shaft 12 can be driven at a speed that can be varied in steps.
  • Mixing tools are carried by the agitator shaft 12, which are rotatably connected to it and are formed by at least two upright mixing blades 14.
  • the radially outer free ends 14a of the two mixing blades 14 are - in the direction of rotation
  • the mixing wing 14 may be arranged radially on the agitator shaft 12 or in the container 2; in the illustrated embodiment, however, it is preferred to fix the main parts of the mixing blades 14 approximately tangentially to the agitator shaft 12. In any case, however, the mixing blades 14 extend at a short distance from the container base 2d to in the immediate vicinity (with a small distance) of the peripheral wall 2b 'of the container, so that the entire container cross-section can be coated by these mixing tools in the base region, corresponding to the height of the mixing blades 14 .
  • each outlet opening 9 and 10 is assigned a shut-off device, for example in the form of a shut-off slide valve 19 for the product outlet opening 9 and a shut-off valve valve 19a for the total outlet opening 10, each shut-off valve valve 19, 19a having its own slide valve drive (indicated at 20 in FIG. 1).
  • the gate valve 19 should be controllable via its drive - pneumatically, hydraulically or electrically - in such a way that the passage cross-section of this material outlet opening 9 can be adjusted continuously from 0 to 100%, whereby this gate valve 19 not only has a purely opening and closing function, but can also be used as an adjustable dosing device for the fine material that is running out.
  • this gate valve 19 not only has a purely opening and closing function, but can also be used as an adjustable dosing device for the fine material that is running out.
  • the rotary drive 13 for the agitator shaft 12 should be designed such that the peripheral speed of the mixing blades 14 in the central annular region 21 of the container base 2d containing the product outlet opening 9 is between about 5 and 50 m / s, so that the discharge of the mixed fine material - as will be explained - can be controlled in the desired manner by a corresponding change in this peripheral speed.
  • the fines to be mixed are fed from above through the inlet spout 7 when the agitator shaft 12 is driven in rotation. Due to the rotational movement of the agitator shaft 12 and the mixing blades 14 attached to it, a centrifugal force is exerted on the supplied and falling fine material particles, by means of which the supplied fine material outwards in the direction of the container circumference wall 2b 'is thrown and in the space above the outer bottom ring surface 11 increasingly fills a partial filling quantity from bottom to top and from the peripheral wall area radially inwards to the imaginary circular ring area 21, on the latter
  • Container 2 then increases the fill level profile above the container base 2d in the radial direction inward, so that, for example, the hatched fill level profile B sets in, in which the proportion of mixed material located on the inner peripheral edge extends into the central container base circular region 21, in which also the material outlet opening 9 is located, whereby the portion of the mixed fine material which is moved in each case via the material outlet opening 9 - assuming that the material outlet opening 9 is completely open - can drop down into the outlet nozzle 16.
  • the fine material feed quantity can be increased through the inlet nozzle 7 and secondly the rotational speed of the agitator shaft 12 and thus the peripheral speed of the mixing blades 14 can be reduced, so that the hatched fill level profile indicated by C is obtained, in which essentially the entire central circular ring bottom 21 of the container bottom is covered with mixing fine material, so that a maximum throughput quantity of mixed fine material can run downwards * continuously from the material outlet opening 9.
  • the fill level profile C in which not only the outer base ring surface 11, but also the central annular surface 21 is covered with mixing fine material, can be seen in the illustration in FIG.
  • the partial filling quantity above the outer base ring surface 11 has a smaller volume than in the previously described level profiles A and B. This is due to the reduced peripheral speed of the mixing blades 14 and means a shorter throughput or mixing time of the introduced fingers.
  • an increase in the partial filling volume volume above the outer base ring surface 11 can be achieved if the peripheral speed of the mixing blades 14 is increased accordingly again. As soon as the partial filling quantity has increased, mixed fine material with maximum throughput continues to flow out without the incoming quantity of the fine material having been increased.
  • the mixing time i.e. the dwell time of the fine material to be mixed in the mixer 1
  • the mixing time in an extremely simple manner by changing the peripheral speed of the mixing blades 14 (via a corresponding change in the rotational speed of the agitator shaft 12) and So that a change in the partial filling quantity and the throughput can be controlled via a change in the fine material feed quantity through the inlet nozzle 7.
  • the mixing blades 14 In addition to the two parameters for the mixing duration and throughput quantity mentioned above, there is one more, namely the height of the mixing blades 14 rotating upright in the mixing container 2.
  • the above-described options for changing the mixing duration and throughput quantity always apply to a constant height of the mixing blades 14. Basically, can can be said that the mixing blades 14 have an approximately constant height over most of their radial length, which only decreases at the blade ends 14a (cf. bevels according to FIGS. 1 and 3).
  • the gel height should be such that, at the selectable peripheral speeds for the mixing blades 14, the falling movement of the fine particles is only influenced to such an extent that, on the one hand, a sufficient mixing effect is achieved, but on the other hand the desired continuous leakage of the mixed fingers is not prevented.
  • the peripheral speed of the mixing blades 14 in the central circular ring region 21 (which is determined by the material outlet opening 9) is decisive, and the falling speed of the fine material particles must also be taken into account in this region.
  • the mixing blades 14 As soon as the fine material to be mixed is detected by the mixing blades 14 on its fall path within the mixing container 2, the result is the falling speed of the mixed material particles and the peripheral speed of the mixing blades 14. So that the mixed fine material with rotating mixing blades 14 exits continuously from the outlet opening 9 can, the resulting speed must be directed to said central annular surface 21 with the outlet opening 9.
  • the peripheral speed and height of the mixing blades 14 would have to be adjusted to the fine material If optimal mixing results are to be achieved, since these are a function of the residence time in the mixer, the optimum partial filling quantity must be maintained at the same time. It has also already been said at the beginning that the radial position of the material outlet opening 9 can also influence the mixing time and the throughput time. This can also be seen well in the representation of the different fill level profiles A, B and C in FIG. In addition, if the passage cross section of the material outlet opening 9 is adjusted in the manner described above with the aid of the gate valve 19, there is a further possibility for influencing the mixing time and throughput. In a similar way, the mixing time of the fine material in the mixer 1 can also be influenced with the aid of several individually lockable product outlet openings provided in different radial positions in the container base.
  • the temperature of the fine material in the mixing container 2 can be controlled by changing the rotational speed of the agitator shaft 12 (and thus the peripheral speed of the mixing blades 14). This means that, for example, with an increase in the rotational speed of the agitator shaft 12, the temperature of the fine material in the container 2 can be increased and vice versa.
  • the mixing container 2 generally also has an essentially cylindrical shape. The embodiment described with reference to the drawing with a truncated cone-shaped upper container part 2a is advantageous in that the fine material circulation in the upper container area can be increased with maximum filling.
  • the throughput quantity emerging from the material outlet opening was reduced at the same time.
  • the outer cooling jacket of the mixing container was in a coolant (eg water or air) is supplied accordingly.
  • variable peripheral speed of the mixing blades 14 it should be added that it has been found that below a peripheral speed of 0.5 m / s there is no longer sufficient centrifugal effect from the mixing blades 14 on the fine particles, while the mixing fine material at a peripheral speed of Mixing blades 14 above 50 m / s to a certain extent occupies a level profile, ie The mixed fine material is prevented in this state from emerging from the material outlet opening 9.
  • the mixing blades 14a can exert a particularly favorable material pressure on the fine material located above the outer base ring surface 11.
  • the bend can, if necessary, be adapted to the fines to be mixed.
  • Fig. 4 illustrates a variant in which the material outlet opening 9 is formed by the radially inner part of the openings, which is released by the gate valve 19a, and which extends as far as the container peripheral wall 2b ', the radially outer part of which forms a total outlet opening 10 when the gate valve 19a is pulled completely outwards.

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Description

Verfahren und Mischer zum kontinuierlichen Mischen von trockenem Feingut, insbesondere pulverförmigem oder körnigem Kunststoff
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum kontinuierlichen Mischen von trockenem Feingut, insbesondere pulverförmigem und körnigem Kunststoff, in einem Mischer mit einem etwa aufrechten Mischbehälter, dem das Feingut von oben her zugeführt und am Boden durch eine Gutauslauföffnung abgezogen wird und in dem das Feingut mittels einer etwa vertikalen, zentrischen, drehend angetriebenen Rührwerkswelle mit daran befestigten Mischwerkzeugen gemischt wird. Fer ner befaßt sich die Erfindung mit einem Mischer zur Durchführung dieses Verfahrens.
Bei einer bekannten Ausführungsform (DE-PS 11 93 016) wird das zu mischende Feingut mit Hilfe eines in das Mischgut eintauchenden, zentral angeordneten Zuführungsrohres bis kurz über dem Behälterboden sowie in den unmittelbaren Bereich der Mischwerkzeuge zugeführt. Das Feingut soll innerhalb des Behälters dann in einem Fließzustand gehalten werden, so daß es mit Hilfe eines Überlaufrohres abgezogen werden kann, das schräg durch die Behälterumfangsfand in das Behälterinnere hineinragt und dessen etwa in einer mittleren Höhenlage einstellbares offenes Ende die Gutauslauföffnung bildet. Auf diese Weise soll die Feingutfüllung in dem Mischbehälter bis zu einem durch die genannte Auslauföffnung bestimmten Füllniveau aufrechterhalten werden. (DE-Gm 81 04 051) Bei einer anderen bekannten Ausführung werden die
Feingutkomponenten von oben her mit Hilfe von Dosierschnecken dem Mischbehälter zugeführt, während das gemischte Gut über eine am unteren Ende der zylindrischen Behälterumfangswand vorgesehene Auslauföffnung abgezogen wird, der eine radial zum Behälter verlaufende Abzugsschnecke zugeordnet ist.
Betrachtet man die zuerst genannte Ausführungsform, dann muß hier zunächst eine unzureichende Mischwirkung (Behinderung durch das Überlaufrohr) festgestellt werden, und außerdem lassen sich Verstopfungen nicht immer vermeiden, wenn die Fließfähigkeit des zu mischenden Feingutes nachläßt; ferner entstehen tote Winkel, in denen sich in unerwünschter Weise Gut ablagern kann. Aus verfahrenstechnischer Sicht muß ferner beachtet werden, daß bei diesem Mischvorgang leichtere Mischkomponenten beschleunigt nach oben getragen werden und dort den Mischbehälter ungemischt verlassen.
Bei der zweiten bekannten Ausführungsform muß die Entnahmeleistung der der Auslauföffnung zugeordneten Förderschnecke jeweils genau auf die Zulaufleistung der verschiedenen Förderschnecken für die Zulaufkomponenten abgestimmt werden, ganz abgesehen von dem erheblichen konstruktiven Aufwand für diese Förderschnecken.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem das kontinuierliche Mischen von Feingut mit ver hältnismäßig einfachen konstruktiven Mitteln und dabei zu jeder Zeit rasch veränderbaren Durchlaufund Mischzeiten durchgeführt werden kann.
Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruches 1 angeführten Merkmale erreicht.
Bei diesem erfindungsgemäßen Verfahren wird also im Mischbehälter zunächst einmal eine festlegbare Teilfüllmenge geschaffen, die im wesentlichen von der Drehgeschwindigkeit bzw. der Umfangsgeschwindigkeit der Mischwerkzeuge sowie von der Lage der Gutauslauföffnung (in radialer Richtung im Behälterboden gesehen) bestimmt wird und durch die sich die Verweilzeit des Feingutes im Mischer bzw. im Mischbehälter ergibt. Erst wenn diese Teilfüllmenge über der genannten äußeren Bodenringfläche angefüllt ist, beginnt die Entleerung bereits gemischten Feingutes, und zwar - bei gleichbleibender Umfangsgeschwindigkeit der Mischwerkzeuge - genau in Anpassung an die Feingutmenge, die dem Mischbehälter von oben her zuläuft.
Will man nun bei der gleichen radialen Lageanordnung der Gutauslauföffnung im Behälterboden das
Querschnittsprofil der genannten Teilfüllmenge und somit die Durchlaufzeit bzw. Mischzeit des Feingutes innerhalb des Mischbehälters ändern, so kann dies zunächst auf äußerst einfache Weise dadurch geschehen, daß entweder die Umfangsgeschwindigkeit der Mischwerkzeuge erhöht und dadurch der Raum über der äußeren Bodenringfläche stärker mit Gut ange füllt wird, oder die Umfangsgeschwindigkeit der Mischwerkzeuge herabgesetzt wird, wodurch sich - aufgrund der sich ergebenden niedrigeren, auf das Mischgut einwirkenden Zentrifugalkraft - eine entsprechend kleinere Teilfüllmenge in dem Raum über der äußeren Bodenlängsfläche ansammelt.
Weitere Möglichkeiten zur Veränderung der Durchlaufbzw. Mischzeit des Feingutes im Mischbehälter bestehen beispielsweise dadurch, daß in verschiedenen radialen Lagen Gutauslauföffnungen im Behälterboden vorgesehen werden und jeweils nur eine ausgewählte Gutauslauföffnung geöffnet wird, während die anderen geschlossen bleiben.
Bei einem kontinuierlich arbeitenden Mischer zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, der einen Mischbehälter, eine zentrisch und etwa vertikal darin angeordnete, angetriebene Rührwerkswelle, von dieser Rührwerkswelle getragene, mit geringem
Abstand über dem Behälterboden umlaufende Mischwerkzeuge, eine Behälterdecke sowie wenigstens einen Guteinlauf Benälterdecke und wenigstens eine Gutauslauföffnung am Behälterboden enthält, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, daß die Gutauslauföffnung mit radialem Abstand von der Behälterumfangswand im Behälterboden angeordnet ist, wobei dieser Behälterboden zwischen dem äußeren Rand der Gutauslauföffnung und der Behälterumfangswand eine Ringfläche aufweist, und daß die Rührwerkswelle einen variablen Drehantrieb derart aufweist, daß die Mischwerkzeuge mit einer den Auslauf des gemischten Feingutes steuernden Umfangsgeschwindigkeit antreibbar sind.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den übrigen Unteransprüchen sowie aus der folgenden Beschreibung eines in der Zeichnu veranschaulichten Ausführungsbeispieles. In der Zeichnung zeigen
Fig.1 eine Vertikalschnittansicht (etwa entlang der Linie I-I in Fig.2) einer Ausführungsform des kontinuierlich arbeitenden Mischers zur Durchführung des Mischverfahrens ;
Fig.2 eine Aufsicht auf den in Fig.1 dargestellten Mischer bei abgenommenem Behälteroberteil (vgl. Linie II-II in Fig.1);
Fig.3 eine ganz schematisch gehaltene Querschnittsansicht (ähnlich Fig.1) durch den
Mischbehälter, zur Erläuterung verschiedener Füllstandsprofile des Feingutes während des Mischvorganges; Fig.4 eine Variante zu Fig. 2.
Anhand der Fig.1 und 2 sei zunächst einmal der wesentliche Aufbau des kontinuierlich arbeitenden Mischers 1 beschrieben.
Der veranschaulichte Mischer 1 besitzt einen etwa aufrechten Mischbehälter 2, dessen oberer Teil 2a in Form einer kegelstumpfförmigen Haube und dessen unterer Teil 2b zylindrisch ausgebildet ist. Oben ist der Mischbehälter 2 von einer Behälterdecke
2c und unten von einem Behälterboden 2d begrenzt. Dieser Behälter kann - wie bei 3 angedeutet - geteilt ausgeführt sein, so daß der obere Teil 2a vom unteren Teil 2b abgenommen werden kann. Darüber hinaus kann der Behälter 2 noch in üblicher Weise von einer Doppelwandung 4 mit Abstand umgeben sein, so daß beispielsweise Wasser und/oder Luft in den sich ergebenden Kühlmantel (Hohlraum) 5 mittels einer Pumpe oder eines Gebläses 6 eingeführt werden kann.
In der Behälterdecke 2c ist zentrisch ein Guteinlaufstutzen 7 angeordnet, durch den die Hauptkomponente des Feingutes oder das gesamte Feingut in das Behälterinnere eingeführt werden kann. Zusätzlich kann noch zumindest ein weiterer Einlaufstutzen für eine Zusatzkomponente oder dergleichen in der Behälterdecke 2c vorgesehen sein. Im Behälterboden 2d ist im dargestellten Ausführungsbeispiel eine
Gutauslauföffnung 9 für den kontinuierlichen Abzug von gemischtem Feingut während des Mischvorganges vorgesehen, und außerdem ist im Bereich Behälter umfangswand 2b' /Behälterboden 2d, vorzugsweise am äußeren Umfangsrand des Behälterbodens 2d, eine zusätzliche Auslauföffnung 10 für den totalen Auslauf von gemischtem Feingut aus dem Behälter 2 vorgesehen, wobei diese Totalauslauföffnung 10 lediglich zum vollständigen Entleeren bzw. zum Reinigen des Behälters 2 geöffnet wird. Von Bedeutung ist nun die Lage der Gutauslauföffnung 9 im Boden 2d. Da - wie noch erläutert wird - diese Gutauslauföff nung 9 mitbestimmend ist für die Aufenthaltszeit des Feingutes im Behälter 2, wird sie im Behälterboden 2d so angeordnet, daß zwischen ihrem äußeren Rand (Umfangsrand) 9a und der Behälterumfangswand 2b' eine äußere Bodenringfläche 11 gebildet wird, deren innerer Umfangskreis in Fig.2 bei 11a angedeutet ist. Es läßt sich somit erkennen, daß der radiale Abstand der Gutauslauföffnung 9 von der Behälterumfangswand 2b' die radiale Breite der genannten Bodenringfläche 11 bestimmt.
Innerhalb des mit Kreisquerschnitt ausgeführten Mischbehälters 2 ist zentrisch und etwa vertikal eine Rührwerkswelle 12 angeordnet, die vorzugsweise von unten her in den Mischbehälter 2 hineinragt und mit ihrem oberen freien Ende bis in die Nähe des zentral angeordneten Guteinlaufstutzens 7 (bzw. dessen Mündungsöffnung 7a) reicht und dort in Form eines konischen Gutverteilers ausgebildet ist. Das unten aus dem Behälterboden 2d herausragende Rührwerkswellenende 12b steht mit einem Drehantrieb 13 in Verbindung, durch den die Rührwerkswelle 12 mit stufenlös veränderbarer Drehzahl angetrieben werden kann.
Von der Rührwerkswelle 12 werden Mischwerkzeuge getragen, die drehfest mit ihr verbunden und durch wenigstens zwei hochkant angeordnete Mischflügel 14 gebildet sind. Die radial äußeren freien Enden 14a der beiden Mischflügel 14 sind - in Drehrichtung
(Pfeil 15) der Rührwerkswelle 12 betrachtet - nach hinten abgewinkelt. Grundsätzlich können die Misch flügel 14 radial an der Rührwerkswelle 12 bzw. im Behälter 2 angeordnet sein ; im veranschaulichten Ausführungsbeispiel wird es jedoch vorgezogen, die Hauptteile der Mischflügel 14 etwa tangential an der Rührwerkswelle 12 zu befestigen. In jedem Falle erstrecken sich die Mischflügel 14 jedoch mit geringem Abstand zum Behälterboden 2d bis in unmittelbare Nähe (mit engem Abstand) der Behälterumfangswand 2b' , so daß im Bodenbereich - entsprechend der Höhe der Mischflügel 14 - der ganze Behälterquerschnitt von diesen Mischwerkzeugen bestrichen werden kann.
Sowohl unter der Gutauslauföffnung 9 als auch unter der zusätzlichen Totalauslauföffnung 10 befindet sich je ein Auslaufstutzen 16 bzw. 17, die beide an eine gemeinsame Ablaufleitung 18 angeschlossen sein können. Ferner ist jeder Auslauföffnung 9 und 10 ein Absperrorgan, beispielsweise in Form eines AbSperrschiebers 19 für die Gutauslauföffnung 9 und eines Absperrschiebers 19a für die Totalauslauföffnung 10 zugeordnet,wobei jeder Absperrschieber 19, 19a einen eigenen Schieberantrieb (bei 20 in Fig.1 angedeutet) besitzt. Der Absperrschieber 19 soll dabei über seinen Antrieb - pneumatisch, hydraulisch oder elektrisch - so steuerbar sein, daß dadurch der Durchtrittsquerschnitt dieser Gutauslauföffnung 9 stufenlos von 0 bis 100% eingestellt werden kann, wodurch dieser Absperrschieber 19 nicht nur eine reine öffnungs- und Schließfunktion besitzt, sondern auch als einstellbares Dosierorgan für das auslaufende Feingut benutzt werden kann. Hierbei ist es ferner zweckmäßig, den Absperrschieber 19 bei seinem Einstellen so zu betätigen, daß er die Gutauslauföffnung 9 - betrachtet man die Kreisfläche des B.ehälterbodens 2d - in radialer Richtung von außen nach innen zunehmend verschließt (und umgekehrt).
Vor der Erläuterung des eigentlichen Mischverfahren in diesem Mischer 1 sei noch gesagt, daß der Drehantrieb 13 für die Rührwerkswelle 12 so ausgelegt sein soll, daß die Umfangsgeschwindigkeit der Mischflügel 14 in dem die Gutauslauföffnung 9 enthaltenden mittleren Kreisringbereich 21 des Behälterbodens 2d zwischen etwa 5 und 50 m/s liegt, damit durch eine entsprechende Veränderung dieser Umfangsgeschwindigkeit das Auslaufen des gemischten Feingutes - wie noch erläutert wird - in gewünschter Weise gesteuert werden kann.
Das Mischen von Feingut, d.h. von pulverförmigem bis körnigem Trockengut in dem zuvor erläuterten Mischer 1 sei im folgenden insbesondere anhand der rein schematisch gehaltenen Querschnittsansicht in Fig.3 beschrieben:
Das zu mischende Feingut wird bei drehend angetriebener Rührwerkswelle 12 von oben her durch den Guteinlaufstutzen 7 zugeführt. Aufgrund der Drehbewegung der Rührwerkswelle 12 und der daran befestigten Mischflügel 14 wird auf die zugeführten und herabfallenden Feingutteilchen eine Zentrifugalkraft ausgeübt, durch die das zugeführte Feingut nach außen in Richtung auf die Behälterumfangs wand 2b' geschleudert wird und dort in dem Raum über der äußeren Bodenringfläche 11 eine Teilfüllmenge zunehmend von unten nach oben sowie vom Umfangswandbereich radial nach innen bis zu dem gedachten Kreisringbereich 21 anfüllt, auf dessen
Außenumfang 11a der äußere Rand 9a der Gutauslauföffnung 9 liegt. In dieser ersten Mischphase erfolgt also lediglich ein Anhäufen und intensives Durchmischen der bisher eingeführten Teilmenge des Feingutes, so daß sich - je nach der gewählten Umfangsgeschwindigkeit der Mischflügel 14 - im Mischbehälter 2 und auf dessen äußerer Bodenringfläche 11 etwa das durch A in Fig.3 angegebene, schraffierte Füllstandsprofil einstellt. Bei dem fortschreitenden Zuführen von Feingut in den
Behälter 2 nimmt das Füllstandsprofil über dem Behälterboden 2d dann in radialer Richtung nach innen zu, so daß sich beispielsweise das durch schraffierte Füllstandsprofil B einstellt, bei dem der am inneren Umfangsrand befindliche Mischgutanteil in den mittleren Behälterboden-Kreisringbereich 21 hineinreicht, in dem auch die Gutauslauföffnung 9 liegt, wodurch der jeweils über die Gutauslauföffnung 9 bewegte Anteil des gemischten Feingutes - bei der Annahme, daß die Gutauslauföffnung 9 vollkommen geöffnet ist - nach unten in den Auslaufstutzen 16 ausfallen kann. In diesem Zustand (Füllstandsprofil B) läuft somit durch die Gutauslauföffnung 9 kontinuierlich eine vorgewählte Durchsatzmenge gemischten Feingutes pro Zeiteinheit aus, wobei diese Durchsatzmenge - bei gleichbleibender Drehgeschwindigkeit der Rührwerkswelle 12 bzw. Umfangsgeschwindigkeit der Mischflügel 14 - der Feingut-Zulaufmenge durch den Einlaufstutzen 7 entspricht. In diesem Mischzustand wird die Teilfüllmenge über der Bodenringfläche 11 im wesentliehen konstant gehalten.
Will man nun die Durchsatzleistung des Mischers 1 erhöhen, dann bestehen zunächst vor allem zwei Möglichkeiten: Zum einen kann die Feingut-Zulaufmenge durch den Einlaufstutzen 7 erhöht werden und zum andern kann die Drehgeschwindigkeit der Rührwerkswelle 12 und damit die Umfangsgeschwindigkeit der Mischflügel 14 herabgesetzt werden, so daß sich etwa das mit C angegebene, schraffierte Füllstandsprofil einstellt, bei dem im wesentlichen die ganze mittlere Behälterboden-Kreisringfläche 21 mit mischendem Feingut bedeckt wird, so daß aus der Gutauslauföffnung 9 kontinuierlich eine maximale Durchsatzmenge an gemischtem Feingut nach unten aus*laufen kann. Das Füllstandsprofil C, bei dem also nicht nur die äußere Bodenringfläche 11 , sondern auch die mittlere Kreisringfläche 21 mit mischendem Feingut bedeckt ist, läßt bei der Darstellung in Fig.3 erkennen, daß die Teilfüllmenge über der äußeren Bodenringfläche 11 ein kleineres Volumen besitzt als bei den vorher geschilderten Füllstandsprofilen A und B. Dies ist auf die verringerte Umfangsgeschwindigkeit der Mischflügel 14 zurückzuführen und bedeutet eine kürzere Durchlauf- bzw. Mischzeit des eingebrachten Fingutes. Eine Erhöhung des Teilfüllmengenvolumens über der äußeren Bodenringfläche 11 kann dagegen erreicht werden, wenn die Umfangsgeschwindigkeit der Mischflügel 14 wieder entsprechend erhöht wird. Sobald sich die Teilfüllmenge vergrößert hat, läuft weiterhin gemischtes Feingut mit maximaler Durchsatzmenge aus, ohne daß die Zulaufmenge des Feingutes vergrößert worden ist.
Aus der bisherigen Schilderung des Mischverfahrens kann man somit entnehmen, daß die Mischdauer, also die Verweilzeit des zu mischenden Feingutes im Mischer 1 , auf äußerst einfache Weise durch eine Veränderung der Umfangsgeschwindigkeit der Mischflügel 14 (über eine entsprechende Änderung der Drehgeschwindigkeit der Rührwerkswelle 12) und damit eine Veränderung der Teilfüllmenge sowie die Durchsatzleistung über eine Veränderung der FeingutZulaufmenge durch den Einlaufstutzen 7 gesteuert werden können.
Neben den beiden zuvor genannten Parametern für die Mischdauer und Durchsatzmenge gibt es noch einen der weiteren, und zwar die Höhe hochkant im Mischbehälter 2 umlaufenden Mischflügel 14. Die oben geschilderten Veränderungsmöglichkeiten von Mischdauer und Durchsatzmenge gelten stets für eine konstante Höhe der Mischflügel 14. Grundsätzlich kann gesagt werden, daß die Mischflügel 14 über den größten Teil ihrer radialen Länge eine etwa gleichbleibende Höhe aufweisen, die lediglich an den Flügelenden 14a abnimmt (vgl. Abschrägungen gemäß Fig.1 und 3). Die vertikale Höhe der Mischflügel 14 beeinflußt zusammen mit der gewählten Umfangsgeschwindigkeit der Mischflügel die Menge des aus der Gutauslauföffnung 9 auslaufenden gemischten Feingute Diese Mischflü gelhöhe sollte so bemessen sein, daß bei den wählbaren Umfangsgeschwindigkeiten für die Mischflügel 14 die Fallbewegung der Feingutteilchen nur so weit beeinflußt wird, daß einerseits eine ausreichende Mischwirkung erzielt, andererseits aber das gewünschte kontinuierliche Auslaufen des gemischten Fingutes nicht verhindert wird. Wie bereits weiter oben erläutert, ist die Umfangsgeschwindigkeit der Mischflügel 14 im mittleren Kreisringbereich 21 (der durch die Gutauslauföffnung 9 bestimmt wird) maßgebend, und in diesem Bereich ist auch die Fallgeschwindigkeit der Feingutteilchen zu beachten. Sobald also das zu mischende Feingut auf seinem Fallweg innerhalb des Mischbehälters 2 von den Mischflügeln 14 erfaßt wird, ergibt sich eine Resultierende aus Fallgeschwindigkeit der Mischgutteilchen und Umfangsgeschwindigkeit der Mischflügel 14. Damit also das gemischte Feingut bei umlaufenden Mischflügeln 14 überhaupt kontinuierlich aus der Auslauföffnung 9 austreten kann, muß die resultierende Geschwindigkeit auf die genannte mittlere Kreisringfläche 21 mit der Auslauföffnung 9 gerichtet sein. Hierbei ist folgendes zu beachten: Je höher die einzelnen Feingutteilchen vom jeweiligen Mischflügel 14 erfaßt werden, umso weiter wird die resultierende Bewegung von der Behältermitte zur Behälterumfangswand 2b' verschoben, d.h. umso geringer ist die Wahrscheinlichkeit, daß die Feingutteilchen auf ihrem Umlaufweg die Auslauföffnung 9 erreichen. Dementsprechend müßten also die genannte Umfangsgeschwindigkeit und Höhe der Mischflügel 14 auf das Feingut abgestellt sein, wenn optimale Mischergebnisse erzielt werden sollen, da diese eine Funktion der Verweilzeit im Mischer sind, muß gleichzeitig die optimale Teilfüllmenge erhalten bleiben. Es ist auch bereits eingangs gesagt worden, daß zusätzlich die radiale Lage der Gutauslauföffnung 9 die Mischdauer und die Durchlaufzeit beeinflussen kann. Dies läßt sich auch gut an der Darstellung der verschiedenen Füllstandsprofile A, B und C in Fig.3 erkennen. Wenn darüber hinaus der Durchtrittsquerschnitt der Gutauslauföffnung 9 in der weiter oben geschilderten Weise mit Hilfe des Absperrschiebers 19 verstellt wird, dann ergibt sich eine weitere Möglichkeit zur Beeinflussung der Mischdauer und Durchsatzleistung. In ähnlicher Weise kann auch mit Hilfe mehrerer in verschiedenen radialen Lagen im Behälterboden vorgesehenen, einzeln absperrbaren Gutauslauföffnungen die Mischdauer des Feingutes im Mischer 1 beeinflußt werden.
Insbesondere wenn Kunststoff-Feingut im Mischer 1 gemischt wird, dann kann neben der oben geschilderten Mischdauer und Durchsatzleistung über eine Änderung der Drehgeschwindigkeit der Rührwerkswelle 12 (und damit der Umfangsgeschwindigkeit der Mischflügel 14) die Temperatur des im Mischbehälter 2 befindlichen Feingutes gesteuert werden. Dies bedeutet, daß beispielsweise mit einer Erhöhung der Drehgeschwindigkeit der Rührwerkswelle 12 die Temperatur des Feingutes im Behälter 2 gesteigert werden kann und umgekehrt. Zur Bauform des Mischers 1 sei noch ganz allgemein gesagt, daß der Mischbehälter 2 generell auch eine im wesentlichen zylindrische Form besitzen kapn. Die anhand der Zeichnung beschriebene Ausführungsform mit kegelstumpfförmigem oberen Behälterteil 2a ist insofern günstig, als die Feingutumwälzung im oberen Behälterbereich bei maximaler Füllung gesteigert werden kann.
Praktisches Mischbeispiel:
In einen kontinuierlich arbeitenden Mischer mit einem Gesamtvolumen des Mischbehälters von etwa 10 1 wurden bei maximaler Feingutfüllung etwa 6 kg PVC-Trockenmaterial als Feingut eingebracht. Bei einer Antriebsleistung von 2 kW und einer Umfangsgeschwindigkeit der Mischflügel von 25 m/s wurde eine kontinuierliche Durchsatzleistung von 50 kg/h erreicht, wobei der Mischer etwa die oben anhand der Zeichnung geschilderte Ausführungsform besaß. Bei dem Mischvorgang, der in der zuvor geschilderten Weise ablief, konnte ein Ansteigen der Temperatur des mischenden Feingutes festgestellt werden, wenn die Drehgeschwindigkeit der Rührwerkswelle erhöht wurde, um beispielsweise eine Umfangsgeschwindigkeit der Mischflügel von 20 m/s zu erzielen. Bei dieser Erhöhung der Umfangsgeschwindigkeit der Mischflügel reduzierte sich jedoch gleichzeitig die aus der Gutauslauföffnung austretende Durchsatzmenσe. Um die Temperatur des mischenden Feingutes auf einem vorgewählten Wert zu halten, wurde dem äußeren Kühlmantel des Mischbehälters in entsprechender Weise ein Kühlmittel (z.B. Wasser oder Luft) zugeführt.
Hinsichtlich der veränderbaren Umfangsgeschwindigkeit der Mischflügel 14 sei noch ergänzt, daß festgestellt worden ist, daß unterhalb einer Umfangsgesch digkeit von 0 , 5 m/s keine ausreichende Schleuderwirkung von den Mischflügeln 14 auf die Feingutteilchen mehr gegeben ist, während das mischende Feingut bei einer Umfangsgeschwindigkeit der Mischflügel 14 oberhalb 50 m/s gewissermaßen eine Art ruhendes Füllstandsprofil einnimmt, d.h. das gemischte Feingut wird in diesem Zustand daran gehindert, aus der Gutauslauföffnung 9 auszutreten.
Mit Hilfe der in Drehrichtung nach hinten abgewinkelten Enden 14a können die Mischflügel 14a einen besonders günstigen Materialdruck auf das über der äußeren Bodenringfläche 11 befindliche Feingut ausüben. Die Abwinklung kann dabei ggf. noch dem zu mischenden Feingut angepaßt werden.
Fig. 4 veranschaulicht eine Variante, bei der die Gutauslauföffnung 9 durch den vom Absperrschieber 19a freigegebenen, radial inneren Teil einer bis zur Behälterumfangswand 2b' reichenden öffnungen gebildet wird, deren radial äußerer Teil bei vollständig nach außen gezogenen Absperrschieber 19a eine Totalauslauföffnung 10 bildet.
Im Rahmen der Erfindung sind darüberhinaus auch Ausführungen möglich, bei denen der radiale Abstand der Gutauslauföffnung 9 von der Behälterumfangswand 2b' eingestellt werden kann, ohne daß zugleich die Größe der Gutauslauföffnung 9 verändert wird. Dies kann beispielsweise mittels eines in einem Schlitz radial verstellbaren Schiebers erfolgen, der mit einer Auslauföffnung fester Größe versehen ist.

Claims

Patentansprüche:
1. Verfahren zum kontinuierlichen Mischen von trockenem Feingut, insbesondere pulverförmigem oder körnigem Kunststoff, in einem Mischer mit einem etwa aufrechten Mischbehälter, dem das Feingut von oben her zugeführt und am Boden durch eine Gutauslauföffnung abgezogen wird und in dem das Feingut mittels einer etwa vertikalen, zentrischen, drehend angetriebenen Rührwerkswelle mit daran befestigten Mischwerkzeugen gemischt wird, dadurch gekennzeichnet, daß durch Anordnung der Gutauslauföffnung im Behälterboden zwischen dem äußeren Rand dieser Gutauslauföffnung und der Behälterumfangswand eine äußere Bodenringfläche gebildet wird, über der in einer ersten Mischphase infolge der Zentrifugalkraft zunächst eine Teilmenge aus zugeführtem Feingut zunehmend von unten nach oben und vom Umfangswandbereich radial nach innen bis zu einem gedachten, konzentrisch zur Rührwerkswelle liegenden Kreisbereich angefüllt wird, auf dessen Umfang der radial äußere Rand der Gutauslauföffnung liegt, und daß erst nach Erreichen dieser Teilfüllmenge sowie bei weiterem Feingutzulauf durch die Gutauslauföffnung gemischtes Feingut in einer Menge pro Zeiteinheit ausläuft, die der Zulaufmenge entspricht, wobei die Teilmenge über der Bodenringfläche im wesentlichen konstant gehalten wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß das Volumen der über der äußeren Bodenringfläche gehaltenen Teilfüllmenge durch.Veränderung der Umfangsgeschwindigkeit der Mischwerkzeuge über die Drehgeschwindigkeit der Rührwerkswelle gesteuert wird, indem bei einer Erhöhung der Drehgeschwindigkeit der Rührwerkswelle diesesTeilfüllmengenvolumen ansteigt und umgekehrt.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß mit einer Erhöhung der Drehgeschwindigkeit der Rührwerkswelle die Temperatur und die Mischdauer des im Behälter befindlichen Feingutes gesteigert wird und umgekehrt.
4. Kontinuierlich arbeitender Mischer zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 , enthaltend einen Mischbehälter, eine zentrisch und etwa vertikal darin angeordnete, angetriebene
Rührwerkswelle, von dieser Rührwerkswelle getragene, mit geringem Abstand über dem Behälterboden umlaufende Mischwerkzeuge, eine Behälterdecke sowie wenigstens einen Guteinlauf an der Behälterdecke und wenigstens eine Gutauslauföffnung am Behälterboden, dadurch gekennzeichnet, daß die Gutauslauföffnung (9) mit radialem Abstand von der Behälterumfangswand (2b') im Behälterboden (2d) angeordnet ist, wobei dieser Behälterboden zwischen dem äußeren Rand (9a) der Gutauslauföffnung (9) und der Behälterumfangswand eine Ringfläche (11) aufweist, und daß die Rührwerkswelle (12) einen variablen
Drehantrieb (13) derart aufweist, daß die Mischwerkzeuge (14) mit einer den Auslauf des Feingutes steuernden Umfangsgeschwindigkeit antreibbar sind.
5. Mischer nach Anspruch 4 , dadurch gekennzeichnet, daß die Umfangsgeschwindigkeit der sich von der Behältermitte zur Behälterumfangswand (2b') erstreckenden Mischwerkzeuge (14) in dem die Gutauslauföffnung (9) enthaltenden mittleren Kreisringbereich (21) des Behälterbodens (2d) etwa 0, 5 bis 50 m/s beträgt.
6. Mischer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischwerkzeuge durch wenigstèns zwei hochkant angeordnete Mischflügel (14) gebildet sind, deren radial äußere Enden (14a) - in Drehrichtung (Pfeil 15) gesehen - nach hinten abgewinkelt sind.
7. Mischer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich Behälterumfangswand
(2b' ) /Behälterboden (2d) eine zusätzliche Totalauslauföffnung (10) vorgesehen ist.
8. Mischer nach Anspruch 7 , dadurch gekennzeichnet, daß jeder Auslauföffnung (9, 10) ein Absperrorgan (19, 19a) zugeordnet ist.
9. Mischer nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Absperrorgan der Auslauföffnung (9) für den kontinuierlichen Gutauslauf ein Absperrschieber (19) ist, über den der Durchtrittsquerschnitt der Gutauslauföffnung (9) von
0 bis 100% stufenlos einstellbar ist.
10. Mischer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe der Gutauslauföffnung (9) und/oder ihr radialer Abstand von der Behälterumfangswand (2b') mittels eines schieberförmigen Absperrorganes (19a) einstellbar ist.
11. Mischer nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Gutausiauföffnung (9) durch den vom schieberförmigen Absperrorgan (19a) freigegebenen, radial inneren Teil einer bis zur Behälterumfangswand (2b') reichenden öffnung gebildet wird, deren radial äußerer Teil bei vollständig nach außen zurückgezogenem Absperrorgan (19a) eine
Totalauslauföffnung (10) bildet.
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