DE2736812C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Mischwerkzeug für einen konti­ nuierlich arbeitenden Ringmischer insbesondere für den Übergangsbereich zwischen Einlauf- und Ringbildungszone zum Vermischen von Flüssigkeiten in pulverförmiges bis körniges und/oder faseriges und/oder spanartiges Mischgut in einer zylindrischen Mischtrommel entsprechend den Merkmalen des Gattungsbegriffes des Anspruches 1.

Mischwerkzeuge dieser Art sind für sogenannte Ringmischer, die mit hochtouriger Geschwindigkeit umlaufen, derart, daß das Mischgut in einem an der Mischerwandung sich bildenden Ring den Mischer durchläuft, vorgesehen. Derartige Ring­ mischer sind zum Mischen verschiedenster Mischgüter aus kleinen und kleinsten Teilchen, z.B. Kunststoff-, Spanteilchen oder Fasern aus lignozellulosehaltigen Stoffen geeignet. Sie werden im allgemeinen mit einer Einrichtung zur Benetzung des Mischgutes mit Flüssigkeiten, wie bei­ spielsweise Weichmachern, Wasser, Leim usw. ausgestattet. Die Zufuhr der Flüssigkeit kann von außen durch Flüssig­ keitszufuhrröhrchen, welche durch die Zylinderwandung des Mischers in das lnnere der Mischertrommel hineinragen, oder von innen her erfolgen. In diesem Falle ist in der Mischer­ welle mindestens eine axiale Bohrung für die Zufuhr der Flüssigkeit zu radial auf der Mischerwelle sitzenden Flüssigkeitszufuhrröhrchen vorgesehen, welche die Flüssig­ keit vorzugsweise in den an der Innenwandung der Mischer­ trommel entlang rotierenden Mischgutring direkt einspeisen.

Bei bestimmten Mischgütern kommt es, insbesondere im Bereich der Einlauf- und Ringbildungszone, zu starken Prall- bzw. Quetschwirkungen des Mischgutes, da dieses aus der einlaufenden, im wesentlichen tangentialen Richtung mit großer Geschwindigkeit von den hochtourig mit der Mischer­ welle umlaufenden Werkzeugen erfaßt und in eine im wesent­ lichen axiale Richtung, nämlich in Längsrichtung der zylindrischen Mischertrommel so umgelenkt und beschleunigt wird, daß sich ein schnell umlaufender Mischgutring an der Innenwandung der Mischertrommel bilden kann. Die im Bereich der Einlauf- und Ringbildungszone rotierenden Mischwerk­ zeuge treffen daher mit hoher Geschwindigkeit auf das Mischgut, welches insbesondere in diesem Bereich starker äußerer und innerer Reibung ausgesetzt ist. Eine Folge hiervon ist die Zerstörung der Struktur der Mischgut­ teilchen. Dies ist z.B. bei bestimmten Mischgütern, wie Kunststoffgranulaten, vorgeschriebener Teilchengröße oder bei Spanteilchen bzw. Fasern lignozelluloser Werkstoffe, wie Holz, nachteilig, da solche Veränderungen bzw. Zer­ störungen der Teilchenstruktur, beispielsweise bei der Herstellung von Spanplatten aus Mittelschicht- und großflächigen Flachspänen, die Querzugfestigkeit, Kanten- und Biegefestigkeit so vermindern kann, daß die fertigen Spanplatten den Qualitätsanforderungen nicht mehr ent­ sprechen. Dies gilt insbesondere für großflächige Späne, die bisher in schnellaufenden Beleimungsmaschinen wegen der Spanzerstörung nicht bearbeitet werden konnten.

Zum Mischen von lockeren, trockenen Stoffen sind auch Mischmaschinen mit horizontal liegender Mischtrommel bekannt, in der das Mischgut von rotierenden, pflug­ scharähnlichen Mischwerkzeugen bewegt wird (DE-PS 11 22 355). Bei diesem bekannten Mischer erfolgt die Mischung des Mischgutes innerhalb des Mischbehälters durch Rühren, Verschieben, Schleudern oder Umwälzen des Misch­ gutes. Bei diesen Mischern bildet sich z.B. wenn Gichtstaub mit Kohlestaub und einem Bindemittel, z.B. Sulfitlauge, gemischt werden soll, meist nach kurzer Zeit an den Wandungen des Mischbehälters ein Belag, der sich immer stärker aufbaut, bis der Zwischenraum zwischen Trommel­ mantel und den Enden der Mischelemente vollständig aus­ gefüllt ist. Die Enden der rotierenden Mischelemente verlieren schließlich infolge Verschleißes die Schneid­ kanten und drücken dadurch noch weitere Mengen Mischgut auf den sich am Trommelmantel bildenden Belag, wodurch die obere Schicht des Belages fester und härter wird. Dieser Vorgang kann sich so stark steigern, daß die Mischelemente zum Stillstand kommen. Ferner läßt sich der feste und harte Belag an den Trommelwandungen oft nur mit Hammer und Meißel entfernen. Man hat daher bei diesen bekannten Mischern, bei welchen das Mischgut nicht infolge außerordentlich hoher Drehzahl der Mischwerkzeuge sich in einem Ring innerhalb der Mischertrommel bewegt, vorgeschlagen, die Mischwerk­ zeuge mit den äußeren Kanten ihrer konkaven Flächen zu ihrer Rotationsebene geneigt auszubilden und federnde Arme vorzusehen, die es ermöglichen, daß die Mischwerkzeuge im wesentlichen nur in Richtung der Trommelachse federnd ausweichen können. Dabei sind die Mischwerkzeuge so ange­ ordnet, daß sie beim Rotieren mit den vorhandenen Schneid­ kanten unter das Mischgut greifen und dasselbe vom Trommel­ mantel in Richtung auf das Trommelinnere abheben. Bei Mischwerkzeugen solcher verhältnismäßig langsam umlaufender Mischer stehen die eingangs erwähnten Nachteile infolge Fehlens der hohen Umlaufgeschwindigkeit der Mischerwelle und der auf ihr sitzenden Werkzeuge nicht im Vordergrund, zumal eine Ringbildung des Mischgutes nicht besteht.

Ausgehend von der dem Gattungsbegriff des Anspruches 1 zugrundeliegenden Mischwerkzeugart für kontinuierlich arbeitende Ringmischer liegt der Erfindung die Erkenntnis zugrunde, daß die Zerstörung der Struktur der Mischgutteilchen zum überwiegenden Teil in der Ringbildzungszone stattfindet, in welcher das Mischgut in Umfangs- und in axialer Richtung beschleunigt wird. Dabei ist die Gefahr der Zerstörung der Mischgutstruktur insbesondere in dem Bereich am größten, in welchem das Mischgut den vorn am Mischer befindlichen Einholschacht verläßt und durch die sogenannten Ringbildungswerkzeuge in den zylindrischen Eintrittsquerschnitt der Mischertrommel befördert wird. Die bekannten Ringbildungswerkzeuge mußten zudem mit sehr kleinem radialen Abstand zur Innenwandung der zylindrischen Mischertrommel eingestellt werden, um den für den Durchsatz des Mischgutes, insbesondere Spangutes, erforderlichen Axialschub zu erzielen. Da aber die Mischertrommeln nicht absolut rund gefertigt werden können, werden die Mischgutteilchen durch die rotierenden Ringbildungswerkzeuge gegen die Zylinderwandung gequetscht, wodurch die Struktur der Teilchen zusätzlich zerstört wird. Um zu vermeiden, daß das Mischgut zwischen Zylinderwand und Werkzeug eingeklemmt wird, mußte zudem stets ein ausreichender Mindestabstand zur Wandung eingehalten werden. Ein weiterer Nachteil der bekannten Ringbildungswerkzeuge besteht auch darin, daß sie das einlaufende Mischgut zu stark radial beschleunigen, so daß ein erheblicher Teil des Mischgutes wieder in den Einlauf­ schacht zurückgeworfen wird, wodurch es mehrmals den zerstörungsintensiven Werkzeugen in der Einlauf- und Ringbildungszone ausgesetzt wird. Schließlich mußten die bekannten Werkzeuge der Einhol- bzw. Ringbildungszone mit ihrer Wurfschaufel schräg zur Längsachse der Beleimungs­ maschine eingestellt werden, um den für die Ringbildung erforderlichen Axialschub zu erzeugen. Die Folge hiervon ist eine starke Scherbeanspruchung des Mischgutes im Bereich der Übergangszone vom Einlaufschacht zu dem zylindrischen Eintrittsquerschnitt der eigentlichen Mischertrommel, durch welche die Struktur des Mischgutes ebenfalls zerstört wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Mischwerkzeug für kontinuierlich arbeitende Ringmischer gemäß Gattungs­ begriff des Anspruches 1 so auszubilden, daß das Mischgut bei kleinstmöglicher Stoß-, Quetsch- und Scherbeanspruchung sowie kleinstmöglicher äußerer und innerer Reibung mit optimaler Beschleunigung und äußerst kurzer axialer Komponente im Bereich der Ringbildungszone zu einem rotierenden Mischgutring mit ausreichendem Axialvorschub befördert wird.

Diese Aufgabe wird bei einem Mischwerkzeug der eingangs erwähnten Art durch die Merkmale des Kennzeichens des Hauptanspruches gelöst. ln den Unteransprüchen sind weitere Ausgestaltungen enthalten.

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung wird erreicht, daß das Mischgut nach Richtung und Geschwindigkeit definiert in den zylindrischen Eintrittsquerschnitt der Mischertrommel geför­ dert wird, so daß sich unmittelbar im Eintrittsbereich der Mischer­ trommel ein Mischgutring gewünschter Stärke, definierter Umlauf- und Vorschubgewindigkeit aufbauen kann. Dabei wird das Mischgut in annähernd radialer Richtung wenn es den gewünschten Mischgutum­ laufradius erreicht hat, entsprechend abgebremst und in die axiale Richtung umgelenkt. Das von den erfindungsgemäß ausgebil­ deten Werkzeugen erfaßte Mischgut wird zwangläufig in den zylindrischen Teil der Mischertrommel gefördert, so daß ein un­ erwünschter Rückwurf bzw. Rückstrom des Mischgutes in den Ein­ laufschacht mit den damit verbundenen Nachteilen der Struktur­ zerstörung der Mischgutteilchen vermieden ist.

Der Gegenstand der Erfindung wird nachstehend anhand eines Aus­ führungsbeispieles im einzelnen beschrieben: Es zeigen:

Fig. 1 einen Axialschnitt durch einen schematisch dargestell­ ten kontinuierlich arbeitenden Ringmischer,

Fig. 2 in etwas vergrößerter Darstellung gegenüber der Fig. 1 einen Teilaxialschnitt durch den Einlaufschacht mit an­ schließender Ringbildungszone und Flüssigkeitszufuhr­ zone,

Fig. 3 einen Radialschnitt nach Linie III-III der Fig. 2 und

Fig. 4 eine perspektivische Darstellung des erfindungsgemäßen Werkzeuges.

Der kontinuierlich arbeitende Ringmischer besteht aus einer zwecks Kühlwasserführung doppelwandig ausgebildeten Mischertrommel 1, die im Bereich der Einlaufzone 2 einen Einlaufschacht 2 a auf­ weist, in welchem das zu mischende Gut in Richtung Z ein­ läuft. Hieran schließt sich die zylindrisch ausgebildete eigent­ liche Mischertrommel 1 an, an deren Innenwandung 1′ das Misch­ gut in Form eines schnell umlaufenden Mischgutringes axial in Richtung auf den Auslauf 25 gefördert wird. Der an die Einlauf­ zone 2 unmittelbar angrenzende Teil ist die Ringbildungszone 3, an die sich die Flüssigkeitszufuhrzone 4 und gegebenenfalls eine angrenzende Mischzone 5 sowie die Auslaufzone 6 mit Auslauf 25 anschließt. In der Mischertrommel 1 zentral befindet sich die Mischerwelle 7. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel (vgl. Fig. 1) wird die zu mischende Flüssigkeit von außen her über eine Zufuhrleitung 26 für die Zufuhrröhrchen 27 herange­ führt. Die Zufuhrröhrchen 27 durchdringen die Mischertrommel 1 und ragen in die Mischertrommel ein, derart, daß ihre Austritts­ öffnungen unmittelbar im Mischgutring liegen.

Anstelle der dargestellten Zufuhr der Flüssigkeit von außen durch die Mischertrommel hindurch, kann die Flüssigkeitszufuhr durch minde­ stens eine in der Zeichnung nicht dargestellte Axialbohrung in der Mischerwelle 7 zu auf der Mischerwelle angeordneten und mit dieser rotierenden Flüssigkeitszufuhrrohren erfolgen, deren Aus­ trittsöffnung gleichfalls bis in den Mischgutring ragen:

Auf der Mischerwelle 7 sind vorzugsweise mit Schraubgewinde Werk­ zeuge befestigt. In der Einlaufzone 2 sind dies die Einholwerk­ zeuge 8 bzw. 8′, in der Ringbildungszone 3 die Werkzeuge 10, die auch als Ringbildungswerkzeuge bezeichnet werden, in der Flüs­ sigkeitszufuhrzone 4 und/oder der angrenzenden Mischzone 5 sind dies Mischwerkzeuge 9, 9′, 9′′, 9′′′ usw. Die Mischerwelle 7 wird zusammen mit diesen Werkzeugen durch einen nicht dargestellten Antriebsmotor derart hochtourig angetrieben, daß das Mischgut möglichst über die ganze Länge der Mischertrommel diese in einem Mischgutring rotierend durchläuft, wobei es in der Flüssigkeits­ zufuhrzone 4 und in der Mischzone 5 durch die dort vorhandenen Werkzeuge 9, 9′, 9′′ zwecks gleichmäßiger, intensiver Verteilung der zugeführten Flüssigkeit, beispielsweise Leim bei Holzspänen oder Holzfasern innig durchmischt wird:

Das erfindungsgemäß ausgebildete und angeordnete Werkzeug ist wie im Ausführungsbeispiel dargestellt bevorzugt in der Ring­ bildungszone 3 vorgesehen. Es kann aber ebenso in den übrigen Zonen 2, 5 und 6 des Mischers verwendet werden, so daß der Mi­ scher mit mehreren, gegebenenfalls sogar insgesamt mit einheitlichen, erfindungsgemäß ausgebildeten Werkzeugen 10 ausgerüstet ist.

In der Zeichnung ist der besseren Übersichtlichkeit halber nur ein in der Ringbildungszone 3 angeordnetes Werkzeug 10 einge­ zeichnet. Es ist mit seinem Schaft 14 mit Gewinde 24 auf der Mi­ scherwelle 7 radial verstellbar eingesetzt. Der Schaft trägt einen Arbeitsteil 11, welcher die Aufgabe hat, das Mischgut zu erfassen und in definierte Richtungen zu beschleunigen. Der Ar­ beitsteil 11 des Werkzeuges 10 ist so gestaltet, daß er ein Dach 12 aufweist, welches sich in Richtung der Mischerachse 15 und in Drehrichtung 16 der Werkzeuge 10 erstreckt, so daß dieses Dach 12 eine etwa der Zylinderinnenwandung 1′ in seiner Krümmung an­ gepaßte sphärische, im wesentlichen dreieckige, trapezförmige oder elliptische Dachfläche bildet. Radial zu dieser sphärischen Dachfläche befindet sich eine Stegfläche 13, welche das Dach 12 mit dem Schaft 14 verbindet.

Die innere Fläche 13′ dieser Stegfläche 13 ist schräg zu einer durch den Werkzeugschaft 14 gehenden Radialebene 17 angestellt, derart, daß diese Schrägfläche 13′ mit der Radialebene 17 einen sich in Drehrichtung 16 des Werkzeuges 10 öffnenden Einholwin­ kel α für das ankommende Mischgut bildet. Das Dach 12 erfaßt das einfallende Mischgut, das dann unmittelbar durch die schräg­ gestellte Stegfläche 13 in axialer und radialer Richtung defi­ niert umgelenkt und beschleunigt wird, derart, daß bereits im ersten Abschnitt die Mischertrommel 1 ein verhältnismäßig sta­ biler Mischgutring aufgebaut wird:

Damit das Mischgut möglichst stoß-, quetsch- und reibungsfrei vom Werkzeug 10 erfaßt wird, ist dieses auf der Mischerwelle 7 so eingestellt und angeordnet, daß die frei liegende Außenkan­ te 18 des Daches 12 parallel zur Radialebene 17 der Mischerwelle 7 liegt. Hierdurch wird erreicht, daß diese Außenkante in nur einer radialen Ebene umläuft, so daß Stauungen und Quetschun­ gen sowie Scherwirkungen auf Mischgutteilchen, die zwischen die­ ser Außenkante 18 und der Zylinderwandung liegen, auf ein Mini­ mum reduziert sind. Zweckmäßig ist hierzu das Dach 12 so ausge­ bildet, daß in Draufsicht gesehen der in Drehrichtung 16 Vor­ derabschnitt des Daches 12 eine größere axiale Breite als der hintere Teil des Daches hat. Dadurch wird das Mischgut bereits von dem vorderen Abschnitt des Daches in großer Breite erfaßt und kann infolge der Verschmälerung des Daches schnell und un­ ter Vermeidung unnötiger Reibung, Stoß-, Quetsch- und Prall­ wirkung schnell entsprechend der Anstellung der Stegfläche 18 in axialer und radialer Richtung beschleunigt abgegeben werden. Damit das Mischgut vom vorderen Teil des Daches in besonders schonender Weise erfaßt werden kann, ist das Dach 12 vorzugs­ weise in dem vor der vorderen Kante 20 der Stegfläche 13 be­ findlichen Teil derart verjüngt ausgebildet, daß es eine in Drehrichtung 16 vorlaufende Spitze 19 hat: Dabei hat die­ ser vordere Abschnitt des Daches 12 ebenfalls in Draufsicht gesehen annähernd Dreiecksform derart, daß die Spitze 19 an der freien Außenkante des Daches 12 liegt. Um die schädlichen Stoß-, Reibungs- und Quetschwirkungen im Bereich dieser Dach­ kante 21 weiter zu reduzieren, ist vorteilhaft diese Dachkante 21 entgegen der Drehrichtung 16 derart abgeschrägt, daß die Kan­ te der Außenfläche des Daches 12 in Drehrichtung vor der Kante der inneren Dachfläche liegt. Durch die vorlaufende Spitze 19 in Verbindung mit der zum Mischguteinlaufschaft 2 a hin gerichte­ ten Abschrägung der Dachkante 21 wird erreicht, daß an der Er­ fassungsstelle des Mischgutes infolge des auftretenden Abwei­ sungseffektes für die Mischgutteilchen Quetschwirkungen vermie­ den sind. Die freie Außenkante 18 des Daches 12 verläuft fer­ ner von der Dachspitze 19 aus derart schräg nach hinten, daß sich die Oberfläche des Daches nach hinten zu verjüngt, wobei die Kante 18 etwa an der hinteren Kante 22 der Stegfläche 13 endet. Die Innenfläche 23 des Steges 13 selbst ist vorzugsweise leicht gewölbt ausgeführt, was die reibungsarme Umlenkung des Mischgutes unterstützt.

Das Werkzeug 10 ist im übrigen bei einer bevorzugten Lösung so innerhalb des Mischers angeordnet, daß seine vordere Dachkan­ te 21 radial näher an der Innenwandung 1′ der Mischertrommel 1 liegt, als die hintere Kante des Daches. Hierdurch wird einer Art Keilwirkung entgegengetreten, da die Dachspitze 19 näher an der Trommelinnenwandung herangeführt ist als der hintere Teil des Daches: Wie aus der Zeichnung erkennbar schließt die freie Außenkante 18 des Daches, 12 mit der vorderen Kante 21 einen spitzen Winkel b ein, der etwa 30 bis 70°, vorzugsweise 50° groß sein kann. Der zwischen der Innenkante 18′ und der Außen­ kante 18 befindliche Winkel β kann kleiner als 45°, vorzugswei­ se 20 bis 35° groß sein. Weiterhin verläuft die vordere Kante 20 des Steges 13 vom Dach 12 aus nach unten zum Schaft 14 hin, so daß auch hier das Spangut ausschließlich schräg mit ver­ mindertem Stoß auf diese nach hinten gerichtete Kante auftreffen kann. Das Werkzeug 10 kann im Bedarfsfall durch hohle Ausbildung seines Schaftes 14, Steges 13 und/oder des Daches 12 mit einer Kühlflüssigkeit gekühlt werden. Es ist auch denkbar, daß bei mehreren hin­ tereinander liegenden Werkzeugen 10 die einzelnen Dachflächen miteinander durch dachförmige Verbindungsflächen verbunden wer­ den, derart, daß eine zusammenhängende, nach Art einer Schrau­ benlinie verlaufende durchgehende Dachfläche gebildet ist.

Claims (8)

1. Mischwerkzeug für einen kontinuierlich arbeitenden Ringmischer, insbesondere für den Übergangsbereich zwischen Einlauf- und Ringbildungszone zum Vermischen von Flüssigkeiten in pulverförmiges bis körniges und/oder faseriges und/oder spanartiges Mischgut in einer zylindrischen Mischtrommel, die eine Einlaufzone für das Mischgut, eine sich hieran in Durchlaufrichtung des Mischgutes anschließende Ringbildungszone, eine Flüssigkeitszufuhr- und Mischzone sowie eine Auslauf­ zone aufweist, und mit einer die Mischertrommel durch­ setzenden, hochtourig umlaufenden Mischerwelle mit auf dieser angeordneten, einen Schaft und einen Arbeitsteil aufweisenden Werkzeug, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitsfläche (11) des Mischwerkzeuges ein sich in Richtung der Mischerachse (15) und in Drehrichtung (16) der Werkzeuge (10) erstreckendes Dach (12) und eine zu diesem radial zur Mischertrommel (1) liegende Stegfläche (13) aufweist, wobei das Dach (12) in Drehrichtung (16) gesehen mindestens annähernd der Krümmung der Mischertrommel (1) angepaßt ist und die innere Stegfläche (13′) der Stegfläche (13) schräg zu einer durch den Werkzeug­ schaft (14) gehenden Radialebene (17) verläuft, derart, daß sie mit dieser einen sich in Drehrichtung (16) des Werkzeuges (10) öffnenden Einholwinkel (α) bildet.

2. Mischwerkzeug nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Anordnung des Werkzeuges (10), derart, daß die freiliegende Außenkante (18) des Daches (12) parallel zur Radialebene (17) der Mischer­ welle (7) liegt.

3. Mischwerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in Draufsicht gesehen das Dach (12) vorn verjüngt ausgebildet ist, vorzugsweise derart, daß es in einer Spitze (19) ausläuft.

4. Mischwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der in eine Spitze aus­ laufende Abschnitt des Daches (12) in Drehrichtung (16) gesehen, vor der vorderen Kante (20) der Stegfläche (13) liegt.

5. Mischwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der vordere Abschnitt des Daches (12) in Drehrichtung wenigstens annähernd dreieckförmig ausgebildet ist, derart, daß die Dach­ spitze (19) an der freiliegenden Außenkante (18) des Daches (12) liegt.

6. Mischwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die freie Außenkante (18) des Daches (12) von der Dachspitze (19) schräg nach hinten verläuft und etwa an der hinteren Kante (22) der Stegfläche (13) endet.

7. Mischwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 6, kennzeichnet durch eine Anstellung des Werkzeuges (10) derart, daß seine vordere Dachkante (21) radial näher zur Innenwandung (1′) der Mischertrommel (1) liegt als der rückwärtige Abschnitt.

8. Mischwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die freie Außenkante (18) und die vordere Kante (21) des Daches (12) einen spitzen Winkel (β) von etwa 30 bis 70°, vorzugsweise 50°, einschließen, während der Winkel (γ) zwischen der Innenkante (18′) und der Außenkante (18) kleiner als 45° ist, vorzugsweise 20 bis 35° beträgt.