Fliehkraft-Rührapparat

Abstract

 Ein Fliehkraft-Rührapparat zum Behandeln von schüttbaren Partikeln oder Werkstücken mit einem Arbeitsgefäß und einem rotierenden Rührteller am Boden des Arbeitsgefäßes zeichnet sich dadurch aus, daß wenigstens zwei Arbeitsgefäße mit Rührtellern nebeneinander angeordnet und durch je eine gemeinsame Überströmöffnung mit verhältnismäßig kleiner Querschnittsfläche miteinander verbunden sind. Aufgrund dieser Überströmöffnungen können die zu behandelden Partikel oder Werkstücke nacheinander unmittelbar von dem einen in das andere Arbeitsgefäß und aus dem letzten Gefäß schließlich ausströmen.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft einen Fliehkraft-Rührapparat zum Verändern der Gestalt, Oberfläche und/oder Größe von schüttbaren Partikeln oder Werkstücken mit einem Arbeitsgefäß und mit einem am Boden des Arbeitsgefässes um eine Drehachse drehbar gelagerten, rotierend angetriebenen Rührteller zum Umwälzen der Partikel und Werkstücke im Arbeitsgefäß.

[0002] Ein derartiger Rührapparat ist beispielsweise aus der DE-OS 33 20 891 bekannt. Der Apparat beruht auf dem Prinzip des sogenannten "Gleitschleifens", mit dessen Hilfe insbesondere Oberflächenpolierungen an Werkstücken und Zerkleinerungen, Granulierungen oder Agglomerierungen von Partikeln vorgenommen werden können. Typisch für den Vorgang des Gleitschleifens ist das ständige Umwälzen und Mischen einer Schüttung von Partikeln oder Werkstücken unter vorwiegend scherender Beanspruchung, die sich häufig in einem Rollen der behandelten Partikel oder Werkstücke bemerkbar macht. Insbesondere beim Gleitschleifen von Werkstücken können auch Behandlungsmittel, beispielsweise Poliermittel oder Polierkörper zugesetzt werden. Während der Behandlung von Partikeln ändert sich deren Gestalt in Richtung größerer Kugelähnlichkeit. Die Partikelgröße nimmt beim Gleitschleifen und Zerkleinern ab, beim Granulieren oder Agglomerieren meistens zu.

[0003] Es gibt eine Reihe von Apparaten zum Durchführen von Gleitschleifverfahren, z.B. Drehtrommeln, Drehglocken, Drehteller, Vibratoren und Rührbehälter. Näheres über diese Apparate und Verfahren ist zu finden in H.E. Hinz "Gleitschleifen", Expert-Verlag, Grafenau 1980 und über Granulieren bzw. Agglomerieren in P.J. Charrington und R. Oliver "Granulation", Haeyden & Son, Rheine 1981.

[0004] Besonders günstig sind Fliehkraft-Rührapparate. Sie bestehen aus einem zylindrischen Gefäß mit einem rotierenden Rührwerkzeug, gewöhnlich in Form eines Rührtellers am Gefäßboden. Das zu behandelnde Schüttgut führt darin eine torusartige Bewegung aus. Diese wird durch die Froude-Zahl charakterisiert, welche definiert ist als das Verhältnis von Zentrifugal- zu Erdbeschleunigung. Sie liegt in der Größenordnung zwischen etwa 10 und 100. Ferner ist die spezifische Volumenleistung für die Verfahren sehr wichtig. Man strebt möglichst hohe Werte an, etwa 100 KW/m .

[0005] Von Nachteil ist bei allen bekannten Fliehkraft-Rührapparaten, daß sie nur chargenweise betrieben werden können,- nur eine geringe spezifische Volumenleistung aufweisen und bei Rührwerkzeugen mit konvexerProfilierung hohem Verschleiß unterliegen.

[0006] Unter einem chargenweise Betrieb versteht man dabei, daß die Apparate in umständlicher und zeitraubender Weise, gewöhnlich manuell, vor Beginn der Behandlung mit dem Schüttgut gefüllt und nach Abschluß der Behandlung wieder entleert werden müssen. Ein stetiger Betrieb mit insbesondere automatischer Eingabe und Ausgabe des zu behandelnden Gutes ist bisher nicht möglich.

[0007] Es ist Aufgabe der Erfindung, einen gattungsgemäßen Fliehkraft-Rührapparat derart zu verbessern, daß ein stetiger Betrieb, also insbesondere ohne Stillsetzung der Rührteller möglich ist, wobei eine hohe spezifische Volumenleistung gewährleistet sein soll.

[0008] Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß wenigstens zwei Arbeitsgefäße mit rotierenden Rührtellern nebeneinander angeordnet und durch je eine gemeinsame Uberströmöffnung miteinander verbunden sind, deren Querschnittsfläche mit Bezug auf Höhe und Durchmesser der Arbeitsgefäße eingeengt ist und durch welche die behandelten Partikel oder Werkstücke unmittelbar von dem einen in das andere Arbeitsgefäß überströmen.

[0009] Am ersten Arbeitsgefäß ist eine Eingabeöffnung und am letzten Arbeitsgefäß eine Ausgabeöffnung für die Partikel oder Werkstücke vorgesehen.

[0010] Auf diese Weise kann das zu behandelnde Gut kontinuierlich oder partienweise eingegeben und nach Durchlaufen des mehrere Rührteller umfassenden Apparats kontinuierlich wieder abgezogen werden. Die Qualität und Intensität der Behandlung läßt sich dabei durch Verändern der Anzahl der durchlaufenden Rührstationen, durch Verändern von Drehgeschwindigkeit und Drehrichtung der Rührteller sowie durch entsprechende Einstellung des Querschnitts und des Niveaus der Überströmöffnungen steuern. Durch die nebeneinander Anordnung mehrerer Arbeitsgefäße mit Rührtellern läßt sich insbesondere die erforderliche Verweilzeit des behandelten Guts in den nebeneinander liegenden Behandlungsstationen entsprechend einstellen.

[0011] Die nachstehende Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung dient im Zusammenhang mit beiliegender Zeichnung der weiteren Erläuterung.

[0012] Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht eines Fliehkraft-Rührapparats mit mehreren Behandlungsstationen;

Fig. 2 eine Draufsicht des Apparats aus Fig. 1;

Fig. 3 eine Teildraufsicht ähnlich Fig. 2;

Fig. 4-7 verschiedene Arbeitsflächen von Rührtellern im Schnitt und in Draufsicht;

Fig. 8 einen Rührapparat mit insgesamt 10 Rührstationen, wobei Eingabe-und Ausgabestelle einander benachbart sind, und

Fig. 9 eine Überströmöffnung mit verschiedenen Blenden zur Veränderung des öffnungsquerschnitts.

[0013] Die Figur 1 zeigt einen Rahmen oder ein Untergestell 1, auf welchem drehbar nebeneinander insgesamt 5 Rührteller 2 gelagert sind. Um die Rührteller 2 herum sind beispielsweise t/opfförmigeoder zylindrische Arbeitsgefäße 3 angeordnet, in dem sich die zu behandelnden Partikel oder Werkstücke 4 in Form einer Schüttung befinden. Die einzelnen Arbeitsgefäße 3 sind, wie in Figur 2 schematisch angedeutet, durch Engstellen oder Einengungen 8 in Form von Überströmöffnungen miteinander verbunden. Die Schüttung wird an einer Eingabeöffnung A am ersten Arbeitsgefäß 3 in den Rührapparat eingebracht und nach Abschluß der Behandlung an einer am letzten Arbeitsgefäß vorgesehenen Abgabeöffnung B abgezogen. Der Abzug kann vorzugsweise auch in Richtung des gestrichelten Pfeiles B erfolgen, also in derjenigen Richtung, in welcher das Schüttgut die einzelnen Arbeitsgefäße 3 durchfließt. Ein Motor 5 treibt über einen Riemen oder eine Kette 6 die einzelnen Rührteller 2 an. Eine an sich bekannte Vorrichtung 7, z.B. eine Schraubspindel erlaubt es, die Einstellung des Rührapparates gegenüber der Horizontalen zu verändern, sodaß die Fließrichtung des Schüttgutes über die einzelnen Rührteller unter Unterstützung der Schwerkraft leicht nach abwärts geneigt verlaufen kann.

[0014] Die Drehachsen der einzelnen Rührteller sind mit dem Bezugszeichen 9 versehen. Beim Durchlauf der einzelnen Arbeitsgefäße 3 mit den jeweiligen Rührtellern 2 verweilt das Schüttgut gewisse Zeit zum Zwecke seiner Behandlung in den einzelnen Arbeitsgefäßen und strömt dann durch die Überströmöffnung in das nächste Gefäß über, bis es schließlich an der Abgabeöffnung B fertigbehandelt aus dem Apparat austritt.

[0015] Die Figur 3 zeigt im einzelnen eine die Überströmöffnung bildende Einengung 8 zwischen zwei Arbeitsgefäßen 3. Die Überströmöffnung hat an dieser Stelle eine Breite b.

[0016] Der Durchmesser des Arbeitsgefäßes beträgt D, der Achsabstand zweier Rührteller ist a, die Höhe der Arbeitsgefäße 3 ist mit H bezeichnet (Figur 1). Eine günstige Geometrie für die praktische Ausgestaltung des Rührapparats ist: b/D = 0,2 bis 0,6;H/D = 1 bis 2 und a/D = 1,05 bis 1,2. Die Zahl der Rührteller 2 kann zwischen 5 und 15, vorzugsweise zwischen 8 und 12 liegen. Der Antrieb der Rührteller kann als Gruppenantrieb mittels eines einzigen Motors 5 oder als Einzelantrieb durch mehrere Elektromotore von unter oder oben ausgebildet sein.

[0017] Die Figuren 4 bis 7 zeigen verschiedene Rührteller, deren Arbeitsfläche in Umfangsrichtung nicht konvex, also konkav oder hohl ausgebildet ist. Die Raumformen der Arbeitsflächen sind, wie ebenfalls aus Figur 4 bis 9 hervorgeht, mit Bezug auf die Drehachse 9 nicht rotationssymetrisch. So ist die Arbeitsfläche des Rührtellers 2 in Figur 4 ein schiefer Kegelstumpf, in Figur 5 ein eliptischer Kegelstumpf,in Figur 6 ein Pyramidenstumpf und in Figur 7 nach Art einer Arena ausgebildet. Es sind jedoch auch zur Drehachse 9 rotationssymnetrische Arbeitsflächen geeignet. In Figur 8 sind insgesamt z_Mölf Arbeitsgefäße 3 mit Rührtellern 2 hintereinander angeordnet, wobei das Schüttgut die ersten fünf Arbeitsgefäße von links nach rechts und die darauf folgenden Arbeitsgefäße von rechts nach links durchströmt, weil zwischen dem fünften und sechsten Arbeitsgefäß die Überströmöffnung gegenüber der Durchströmrichtung um 90° versetzt ist. Auf diese Weise liegen Eingabeöffnung A und Ausgabeöffnung B bequem nebeneinander und die Anordnung ist insgesamt platzsparend.

[0018] Figur 9 schließlich zeigt schematisch eine an einer Einengung zwischen zwei benachbarten Arbeitsgefäßen 3 angeordnete Überströmöffnung 11. Durch eine erste Blende 12, die in Richtung des Doppelpfeils C auf und ab verschieblich ist, kann die Unterkante der öffnung 11, also die relative Höhenlage der Uberströmöffnung zu dem benachbarten Rührteller

[0019] verändert werden. Hierdurch kann das Fließverhalten des Schuttgütes im Apparat beeinflußt werden. Durch eine in Richtung des Pfeiles D verschiebliche Blende 13 kann der öffnungsquerschnitt der Überströmöffnung 11 verändert werden. Das gleiche kann mit Hilfe einer bei 14 in Richtung des Pfeiles E schwenkbar gelagerten Blende 15 erfolgen. Durch entsprechende Einstellung des öffnungsquerschnitts läßt sich die Verweilzeit des Schüttgutes im Rührapparat in gewünschter Weise einstellen.

[0020] Bei einer besonders günstigen Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen werden, daß hintereinander folgende Rührteller 2 jeweils gegensinnige Drehrichtungen ohne oder mit Drehzahldifferenz aufweisen. Man erreicht hierdurch, daß das Schüttgut beim Durchlauf durch die Arbeitsgefäße 3 gleichmäßig scherend beansprucht wird.

[0021] Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, daß alle oder einige der Rührteller 2 gleichsinnige Drehrichtugen ohne oder mit Drehzahldifferenz aufweisen. Für manches Schüttgut ist eine zeitweise Beanspruchung durch Prall zweckmäßig. Dies erreicht man durch eine solche Ausführungsform.

[0022] Von Vorteil bei der Verwirklichung der Erfindung ist es ferner, wie bereits ausgeführt, wenn die Arbeitsfläche der Rührteller 2 in Umfangsrichtung nicht konvex und bezüglich der Drehachse 9 nicht als Rotationskörper ausgebildet ist. Dadurch wird eine formschlüssige übertragung des Drehmoments vom Rührteller auf die Schüttung erreicht, ohne daß konvexe, dem Verschleiß unterliegende Partien nötig sind.

[0023] Bei einer weiterhin vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß die Arbeitsgefäße 3 als gerade oder ringförmige Rinne (Figur 8) ausgebildet sind. Dies stellt eine platzsparende und für einen zentralen Antrieb günstige, konstruktive Lösung dar. Die allen Rührtellern 2 gemeinsame Rinne weist zwischen je zwei Rührtellern eine eingeengte Überströmöffnung 11 auf. Eingeengt heißt dabei, daß der Durchmesser der Überströmöffnung 11 kleiner als der Durchmesser D des Arbeitsgefäßes und die Höhe H ist. Die eingeengten Uberström- öffnungen zwischen den einzelnen Arbeitsgefäßen ermöglichen schließlich eine Steuerung des durchlaufenden Schüttgutes derart, daß zwischen den einzelnen Rührtellern das Gut im wesentlichen gleichmäßig und ohne Rücklauf in Fließrichtung vorwärts strömt und eine genaue Verweilzeitverteilung einstellbar ist.

[0024] Die Überströmöffnung 11 (Figur 9) braucht nicht von geraden Kanten begrenzt zu sein. Die Begrenzung könnte auch durch gebogene Kanten erfolgen, so daß die Uberströmöffnung rund oder oval ist.

Ansprüche

1. Fliehkraft-Rührapparat zum Verändern der Gestalt, Oberfläche und/oder Größe von schüttbaren Partikeln oder Werkstücken mit einem Arbeitsgefäß und mit einem am Boden des Arbeitsgefäßes um eine Drehachse drehbar gelagerten, rotierend angetriebenen Rührteller zum Umwälzen der Partikel und Werkstücke im Arbeitsgefäß, dadurch gekennzeichnet,
daß wenigstens zwei Arbeitsgefäße mit rotierenden Rührtellern nebeneinander angeordnet und durch je eine gemeinsame Überströmöffnung miteinander verbunden sind, deren Querschnittfläche mit Bezug auf die Höhe und den Durchmesser der Arbeitsgefäße eingeengt ist und durch welche hindurch die behandelten Partikel oder Werkstücke unmittelbar von dem einen in das andere Arbeitsgefäß übertreten können.

2. Rührapparat nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß am ersten Arbeitsgefäß eine Eingabeöffnung (A) und am letzten Arbeitsgefäß eine Ausgabeöffnung (B) für die Partikel oder Werkstücke vorgesehen sind.

3. Rührapparat nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Querschnittsfläche der Überströmöffnungen durch Blenden oder dergleichen einstellbar ist.

4. Rührapparat nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet ,
daß die Höhenlage der Überströmöffnungen mit Bezug auf die Rührteller einstellbar ist.

5. Rührapparat nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Arbeitsgefäße mit den Rührtellern in einer im wesentlichen geradlinigen Reihe hintereinander angeordnet sind.

6. Rührapparat nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Arbeitsgefäße mit den Rührtellern in einer in sich geschlossenen Reihe derart hintereinander angeordnet sind, daß das Arbeitsgefäß mit der Eingabeöffnung (A) im wesentlichen in der Nähe des Arbeitsgefäßes mit der Ausgabeöffnung (B) liegt.

7. Rührapparat nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet ,
daß die Rührteller mindestens teilweise gegensinnige Drehrichtungen aufweisen.

8. Rührapparat nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Rührteller mindestens teilweise mit unterschiedlichen Drehzahlen rotieren.

9. Rührapparat nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet ,
daß die Arbeitsfläche der Rührteller in Umfangsrichtung konkav ausgebildet ist.

10. Rührapparat nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Arbeitsfläche der Rührteller mit Bezug auf die Drehachse keine Rotationssymetrie zeigt.

11. Rührapparat nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Arbeitsgefäße als eine allen Rührtellern gemeinsame Rinne ausgebildet ist, die zwischen je zwei Rührtellern eine eingeengte Überströmöffnung aufweist.

12. Rührapparat nach Anspruch 1,
gekennzeichnet durch
ein die Arbeitsgefäße mit den Rührtellern abstützendes Untergestell, das mit Bezug auf die Horizontale schräg einstellbar ist.

Zeichnung