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Dokumentenidentifikation DE10041552A1 21.03.2002
Titel Vorrichtung und Verfahren zum Mischen von Komponenten
Anmelder HILUTEC Systemtechnik GmbH & Co. KG, 48496 Hopsten, DE
Erfinder Hinken, Franz-Josef, Dipl.-Ing., 49078 Osnabrück, DE;
Lutzer, Frank, 49205 Hasbergen, DE
Vertreter Busse & Busse Patentanwälte, 49084 Osnabrück
DE-Anmeldedatum 24.08.2000
DE-Aktenzeichen 10041552
Offenlegungstag 21.03.2002
Veröffentlichungstag im Patentblatt 21.03.2002
IPC-Hauptklasse B01F 7/04
Zusammenfassung Eine Vorrichtung (1) zum Mischen von zumindest zwei Komponenten, wobei die Vorrichtung einen von äußeren Wandungen (3; 4) begrenzten Mischraum (2) umfaßt, in dem zumindest zwei Misch- und Förderwerkzeuge (7; 8) zwischen einer Einlaßöffnung (5) für das Mischgut und einer hierzu beabstandeten Auslaßöffnung (6) auf das Mischgut einwirken, wird so ausgebildet, daß die Misch- und Förderwerkzeuge (7; 8) derart ausgebildet sind, daß im Mischraum (2) befindliches Mischgut von jedem Misch- und Förderwerkzeug (7; 8) bereichsweise in Richtung (9a; 9c) 10b) der Auslaßöffnung (6) und bereichsweise gegenläufig (9b; 10a; 10c) förderbar ist (Fig. 5).

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zum Mischen von zumindest zwei Komponenten nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. dem Oberbegriff des Anspruchs 9.

Vorrichtungen der genannten Art finden beispielsweise Verwendung im Lebensmittel- und Pharmabereich, aber auch für Klärschlämme oder andere schwer zu mischende Komponenten verschiedenster Bereiche. Häufig werden sogenannte Doppelwellentrogmischer eingesetzt, bei denen zwei parallel zueinander gelagerte Wellen eine Förderung und gleichzeitige Durchmischung der in einen Trog eingebrachten Stoffe bewirken. Durch eine Gegenläufigkeit der beiden Wellen bildet sich ein Umlauf der zu mischenden Komponenten in einem Mischraum aus. Typischerweise wird das Mischgut etwa 10 bis 15 derartige Umläufe durchlaufen, bevor es aus der Austragsöffnung den Mischraum verläßt. Die Zahl der Durchläufe variiert je nach zu mischenden Komponenten erheblich.

Um die Verweilzeit des Mischguts im Mischer zu verringern und damit seine Effizienz zu verbessern, wurde vorgeschlagen, Zwischenwandungen in den Mischraum einzusetzen, wodurch sich einzelne, Kleinere Mischräume bilden und das Mischgut erst nach einer Durchmischung eines bestimmten Grades in den nächsten Mischraum übertritt. Bei empfindlichem Mischgut ist jedoch bei Anprall der zu mischenden Komponenten an die Zwischenwandungen die Gefahr von Abplatzungen oder anderen Defekten des Mischguts (beispielsweise bei Tabletten) erhöht. Zudem sind die - vorteilhaft verschließbaren - Öffnungen der Zwischenwandungen einer Verschmutzung ausgesetzt und schwierig zu reinigen, insbesondere wenn erhöhte hygienische Anforderungen, etwa im Lebensmittel- oder Pharmabereich zu erfüllen sind.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine effektive Durchmischung von Komponenten unter Vermeidung der genannten Nachteile zu ermöglichen.

Die Erfindung löst dieses Problem durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 9. Hinsichtlich weiterer Ausgestaltungen der Erfindung wird auf die Ansprüche 2 bis 8 und 10 bis 15 verwiesen.

Durch die Fähigkeit eines jeden Misch- und Förderwerkzeuges, bereichsweise der Auslaßöffnung und bereichsweise der Einlaßöffnung zuzufördern, ist eine intensive Durchmischung des Mischguts auch in einem von Innenwänden ungeteilten Mischraum gewährleistet. Es kann daher ein durchgehender Mischraum Verwendung finden, in dem dennoch mehrere Strömungen von Mischgut durch die variierenden Förderrichtungen der zumindest zwei Mischwerkzeuge bewirkt sind. Dadurch sind mit Schiebern oder dergleichen verschmutzungsempfindlichen Teilen verschließbare Öffnungen entbehrlich. Zudem sind Zwischenwände generell entbehrlich, so daß die Beschädigung bei Anprall von Mischgut, etwa Tabletten, an Zwischenwände vermieden ist.

Besonders vorteilhaft sind die in Auslaß- und in Einlaßrichtung fördernden Bereiche des jeweiligen Mischwerkzeugs alternierend hintereinander angeordnet, wodurch sich eine Regelmäßigkeit der Ströme des Mischguts ergibt.

Eine besonders günstige Ausbildung von mehreren Kreisläufen ergibt sich dann, wenn im Grenzbereich zwischen den in Auslaß- und in Einlaßrichtung fördernden Teilbereichen eines Mischwerkzeugs eine Querförderung des Mischguts zur Zuführung zum weiteren Misch- und Förderwerkzeug stattfindet und das dort aufgenommene Mischgut jeweils teilweise gegenläufig zum ersten Mischwerkzeug befördert wird.

Beispielsweise von dem ersten Teilabschnitt in Richtung der Auslaßöffnung gefördertes Mischgut wird dann bei Erreichen des zweiten Teilabschnitts, in dem in Gegenrichtung fördernde Misch- und Förderglieder wirksam sind, quer in Richtung zum zweiten Misch- und Förderwerkzeug befördert, das dann das aufgenommene Mischgut einerseits in einen Rückstrom zur Ausbildung eines ersten Kreislaufs und andererseits in einen zweiten, vorwärtsgerichteten Strom zur Ausbildung eines zweiten, gegenläufigen Kreislaufs aufteilt.

Ein derartiges Verfahren ist mit zwei nebeneinander angeordneten und mit Misch- und Fördergliedern gegenläufig weisender Steigung belegten horizontal verlaufenden Wellenkörpern realisierbar. Auch um vertikale Achsen drehende Rotationskörper sind zur Ausbildung von geeigneten Misch- und Förderwerkzeugen grundsätzlich geeignet.

Weitere Vorteile und Einzelheiten ergeben sich aus einem nachfolgend beschriebenen und in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung.

In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Mischvorrichtung,

Fig. 2 eine Seitenansicht der Vorrichtung nach Fig. 1,

Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie III-III in Fig. 1,

Fig. 4 eine alternative Ausbildung von Misch- und Fördergliedern in einer ähnlichen Ansicht wie Fig. 1,

Fig. 5 eine schematische Ansicht von unterschiedlichen fördernden Teilbereichen der Misch- und Förderwerkzeuge nach Fig. 1,

Fig. 6 eine schematische Draufsicht auf die Mischgutströme in der Mischvorrichtung.

Die Vorrichtung 1 nach Fig. 1 umfaßt einen Mischraum 2, der frei von inneren Wandungen ist und lediglich durch äußere Wandungen 3, 4 begrenzt ist.

Zur Befüllung mit Mischgut weist der Mischraum 2 einenends eine Eingangsöffnung 5 auf, die beispielsweise auch durch einen von oben in den offenen Mischraum 2 weisenden Einführkanal gebildet sein kann, hierzu beabstandet und im Ausführungsbeispiel am gegenüberliegenden Ende befindet sich eine Auslaßöffnung 6 zum Austrag des Mischguts.

Die Vorrichtung 1 umfaßt in Ihrem Mischraum 2 zwei parallel nebeneinander angeordnete Wellen 7, 8, die über Antriebe 9, 10 rotationsbeweglich sind.

Die Wellen 7, 8 dienen als Träger von Mischgliedern 11 und Fördergliedern 12 (in der Zeichnung nur jeweils angedeutet). In einem zweiten Ausführungsbeispiel sind Misch- und Förderglieder durch einen Spiralförderer 13 (Fig. 4), in der Zeichnung ebenfalls nur angedeutet, baulich gemeinsam ausgebildet.

In beiden Ausführungsbeispielen haben die Wellen 7, 8 eine über die gesamte Erstreckung des Mischraums 2 einheitliche Umlaufrichtung, was nicht zwingend ist. Es können alternativ auch Umlenkgetriebe innerhalb des Verlaufs einer jeweiligen Welle 7, 8 vorgesehen sein. Besonders einfach ist jedoch die durchgehende Umlaufrichtung zu realisieren.

Die Wellen 7 und 8 drehen mit gegenläufigen Umlaufrichtungen 15, 16. Jede der Wellen 7, 8 weist auf ihrem Weg zwischen dem Bereich der Einlaßöffnung 5 und der Auslaßöffnung 6 unterschiedliche Abschnitte 7a, 7b, 7c bzw. 8a, 8b, 8c auf. In den Abschnitten 7a und 7c wird in Richtung der Auslaßöffnung 6 gefördert, im Abschnitt 7b hingegen in Richtung der Einlaßöffnung 5. Umgekehrt wird von der Welle 8 in den Abschnitten 8a und 8c in Richtung der Einlaßöffnung 5 gefördert, in Abschnitt 8b in Richtung der Auslaßöffnung 6. Dieses ist durch die die Förderrichtung angebenden Pfeile 39a, 39b, 39c sowie 40a, 40b, 40c veranschaulicht.

Um die abschnittsweise unterschiedliche Förderrichtung einer jeweiligen Welle 7 bzw. 8 sicherzustellen, sind die Förderglieder 12 oder 13 abschnittsweise in verschiedenen Ausrichtungen gegenüber der Welle 7 bzw. 8 angeordnet. Im ersten Abschnitt 7a sind dabei die Förderglieder 12a bzw. 13a derart angeordnet, daß sie bei in Umlaufrichtung 15 drehender Welle 7 eine Förderung des Mischguts in Richtung des Pfeils 39a bewirken. Gleiches gilt für die Anordnung der Förderglieder 12c, 13c auf der Welle 7, so daß auch im letzten Abschnitt in Richtung des Pfeils 39c, und damit in Richtung der Auslaßöffnung 6, von der Welle 7 gefördert wird. Die mittleren Förderglieder 12b, 13b sind hingegen in umgekehrt fördernder Weise auf der Welle 7 angeordnet, wodurch sich in diesem Abschnitt eine in Richtung der Einlaßöffnung 5 orientierte Förderrichtung 39b ergibt.

Bei gegenläufiger Drehrichtung 16 der parallel gelagerten Welle 8 ergeben sich bei gleichorientierter Anordnung der Förderglieder 12a; 13a, 12b, 13b und 12c, 13c jeweils in den einzelnen Abschnitten entgegengesetzte Förderrichtungen 40a, 40b bzw. 40c. Die Förderglieder 12, 13 können jeweils gleichartig ausgebildet sein oder es kann vorgesehen sein, daß jeweils in dem in Förderrichtung 39a, 39b, 39c bzw. 40a, 40b, 40c gelegenen Endbereich eines jeweiligen Abschnitts a, b, c ein oder mehrere Förderglieder 12, 13 mit einem besonders ausgebildeten Querförderer versehen sind, um somit innerhalb eines Abschnitts a, b, c einen jeweiligen Mischgutkreislauf 20, 21, 22 (Fig. 6) sicherstellen zu können, wobei die Kreisläufe 20, 21, 22 jeweils durch die gegeneinanderfördernden Abschnitte 7a, 8a bzw. 7b, 8b bzw. 7c, 10c der Wellen 7, 8 gebildet sind und im Übergangsbereich eine Querkomponente zwischen den Wellen 7, 8 umfassen. An Stelle der drei gezeigten Abschnitte a, b, c mit den drei sich bildenden Kreisläufen ist auch eine andere Anzahl möglich - je nach Mischraumlänge und Art der zu mischenden Komponenten.

Ein Mischgutstrom teilt sich im Bereich seiner Querförderung 23 in einen in dem Kreislauf 20 verbleibenden Anteil 24 und in einen in den nächsten Abschnitt b überführenden Anteil 25 auf, wobei der Anteil 24 in Richtung des Pfeils 40a gefördert wird und im Abschnitt a verbleibt, während der Anteil 25 in Richtung des Pfeils 40b gefördert und als Bestandteil des Kreislaufs 21 in den Abschnitt b gelangt. Am Ende von Abschnitt b stößt dieser Anteil 25 auf den gegenlaufenden Förderabschnitt c der Welle 8, so daß er nicht weiter in Richtung zur Auslaßöffnung 6 befördert wird, sondern eine Querförderung 27 erfährt und wiederum in die Bestandteile 28 und 29 aufgespalten wird, wobei der Anteil 28 im Abschnitt b verbleibt und von der ersten Welle 7 in ihrer rücklaufenden Richtung 39b erfaßt wird, während der Anteil 29 in den dritten Kreislauf 22 eindringt und dort von der in Richtung 39c laufenden Welle 7 erfaßt wird. Am Ende des Kreislaufs 22 bildet sich wiederum eine Aufspaltung aus, ein Teil des geförderten Mischguts wird durch die Auslaßöffnung 6 aus dem Mischraum 2 befördert, ein weiterer gelangt in einer letzten Querförderung 30 zur gegenüberliegenden Welle 8 und wird dort in Richtung des Pfeils 40c wieder in die Gegenrichtung befördert und der Querförderung 27 zugeführt. Dadurch ist jeweils in jedem der Kreisläufe 20, 21, 22 ein Teil des Mischguts einer Weiterförderung in den nächsten Kreislauf 21, 22 bzw. die Auslaßöffnung 6 ausgesetzt, während ein anderer Teil in dem jeweiligen Kreislauf 20, 21, 22 verbleibt und einer weiteren Durchmischung unterzogen wird. Durch die Aufteilung der rücklaufenden Querkomponenten 23, 27 kann auch ein Teil des Mischguts in einen vorderen Kreislauf 20, 21 zurückbefördert werden.

Dadurch ist eine sehr intensive Durchmischung möglich, auch für Stoffe, die eine Leim- oder Flüssigphase enthalten.

Während des Betriebes der Vorrichtung 1 wird kontinuierlich Mischgut der Auslaßöffnung 6 zugeführt, so daß auch kontinuierlich durch die Einlaßöffnung 5 Mischgut nachgeliefert werden kann. Die Vorrichtung 1 kann daher in einem kontinuierlichen Betrieb eingesetzt werden. Eine derartige kontinuierliche Betriebsform war bisher nur bei Mischern mit mehreren Kammern möglich, die von Trennwänden mit den oben erwähnten Nachteilen voneinander abgeteilt waren.

Als Führungsflächen für das Mischgut dienen im wesentlichen halbrohrförmige Begrenzungswandungen 31, die den Umlaufraum für die Misch- und Förderglieder 11, 12 der Wellen 7, 8 begrenzen. Durch die enge Anlage der Misch- und Förderglieder 11, 12 an diese Wandungen 31 ist sichergestellt, daß im Bodenbereich kein Mischgut unbeaufschlagt und unvermischt verbleibt.

Die Vorrichtung 1 kann insgesamt auf einen Untergestell angeordnet und gegenüber diesem variabel oder fest schwenkbar sein, derart, daß das zu mischende Gut auf seinem Weg von der Einlaßöffnung 5 zur Auslaßöffnung 6 gegen eine Steigung anlaufen muß oder mit Gefälleunterstützung läuft. Dies kann insbesondere bei Mischung von Komponenten, von denen zumindest eine durch eine Flüssigkeit gebildet ist, sinnvoll sein. Auch zur Reinigung kann eine Neigung des Mischraums 2 förderlich sein.


Anspruch[de]
  1. 1. Vorrichtung (1) zum Mischen von zumindest zwei Komponenten, wobei die Vorrichtung einen von äußeren Wandungen (3; 4) begrenzten Mischraum (2) umfaßt, in dem zumindest zwei Misch- und Förderwerkzeuge (7; 8) zwischen einer Einlaßöffnung (5) für das Mischgut und einer hierzu beabstandeten Auslaßöffnung (6) auf das Mischgut einwirken, dadurch gekennzeichnet, daß die Misch- und Förderwerkzeuge (7; 8) derart ausgebildet sind, daß im Mischraum (2) befindliches Mischgut von jedem Misch- und Förderwerkzeug (7; 8) bereichsweise in Richtung (9a; 9c; 10b) der Auslaßöffnung (6) und bereichsweise gegenläufig (9b; 10a; 10c) förderbar ist.
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Bereiche der Förderung in Auslaßrichtung (9a; 9c) und der Förderung in Einlaßrichtung (9b) auf einer gedachten Linie zwischen der Einlaßöffnung (5) und der Auslaßöffnung (6) alternierend aufeinander folgen.
  3. 3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Grenzbereich zwischen in Einlaßrichtung (9b) und in Auslaßrichtung (9a; 9c) fördernden Teilbereichen das Mischgut quer (23; 27) zur Linie zwischem der Einlaß- (5) und der Auslaßöffnung (6) förderbar ist.
  4. 4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich parallel zur Linie zwischen der Einlaß- (5) und der Auslaßöffnung (6) eine weitere Förderstrecke für das Mischgut befindet, die das Mischgut jeweils gegenläufig zur ersten Förderstrecke (10a; 10b; 10c) bezüglich der Linie zwischen der Einlaß- (5) und Auslaßöffnung (6) beaufschlagt.
  5. 5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zumindest zwei sich im wesentlichen in Richtung der Linie zwischen Einlaß- (5) und Auslaßöffnung (6) oder parallel hierzu erstreckende Wellenkörper (7; 8) aufweist, die als Träger von Misch- und Fördergliedern (11; 12; 13) ausgebildet sind.
  6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Horizontalwellen (7; 8) in ihrer Erstreckungsrichtung jeweils alternierend mit in Richtung des Auslaßbereiches und in Richtung des Einlaßbereiches fördernden Fördergliedern (12a, 13a; 12b, 13b) versehen sind.
  7. 7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Wellenkörper (7) in den Abschnitten (b), in denen ein benachbarter Wellenkörper (8) mit zur Auslaßöffnung (6) fördernden Misch- und Fördergliedern versehen ist, mit zur Einlaßöffnung (5) fördernden Mischgliedern versehen ist und umgekehrt.
  8. 8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Mischraum (2) im unteren Bereich zwei im wesentlichen halbrohrförmige Begrenzungswandungen (31) aufweist, die als Führungsflächen für das von den Mischwerkzeugen beaufschlagte Mischgut dienen.
  9. 9. Verfahren zum Mischen von zumindest zwei Komponenten in einem Mischraum, der mit einem Einlaßbereich und einem hierzu beabstandeten Auslaßbereich versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß das durch die Einlaßöffnung in den Mischraum gelangte Mischgut von einem ersten Abschnitt von Misch- und Fördergliedern erfaßt und in Richtung der Auslaßöffnung befördert wird, wobei am Ende dieses Abschnitts das Mischgut auf einen gegenläufig fördernden Abschnitt von Misch- und Förderwerkzeugen trifft und eine Querförderung erfährt.
  10. 10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein erster Teil des quergeförderten Mischguts von einem zweiten, antiparallel zum ersten arbeitenden Satz von Misch- und Fördergliedern erfaßt und von der Auslaßöffnung weg befördert wird.
  11. 11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Satz in seinem Endbereich eine Querförderung in das Mischgut einträgt und dieses in einem Kreislauf dem ersten Satz von Misch- und Förderwerkzeugen im Bereich der Einlaßöffnung zuführt.
  12. 12. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter Teil des quergeförderten Mischguts von einem dritten, parallel zum ersten arbeitenden, jedoch gegenüber diesem quer und bezüglich der Linie zwischen Einlaß- und Auslaßöffnung versetzt angeordneten Satz von Misch- und Fördergliedern erfaßt und in Richtung zur Auslaßöffnung weitergefördert wird.
  13. 13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der parallel zum ersten Satz von Misch- und Fördergliedern weitergeförderte Teil des Mischguts zumindest teilweise in einem zweiten, zum ersten gegenläufigen Kreislauf einem vierten Satz von Misch- und Förderwerkzeugen quer zugeleitet wird, die diesen Teil des Mischguts in Richtung der Einlaßöffnung fördern.
  14. 14. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Einlaß- und der Auslaßöffnung das Mischgut in mehreren, alternierend umlaufenden Kreisläufen geführt wird.
  15. 15. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß kontinuierlich Mischgut durch die Einlaßöffnung in den Mischraum zugegeben und kontinuierlich durch die Auslaßöffnung aus diesem herausgeführt wird.






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