Kugelmischer
Kugelmischer homogenisieren trockene, feuchte oder nasse Pulver. Sie können auch Flüssigkeiten einarbeiten. Sie arbeiten chargenweise. Der kugelförmige Mischraum enthält ein rotierendes Mischwerkzeug, das das Produkt dreidimensional umlagert. Die beste Mischwirkung entsteht, wenn die Rotationsachse schräg steht. So entstehen sehr gleichmäßige Strömungen und kurze Mischzeiten. Kugelmischer erzeugen besonders gute Mischergebnisse.
amixon® ist Hersteller von Kugelmischern. Die Geräte können im amixon®-Technikum mit kundenspezifischem Mischgut getestet werden. Auf Wunsch führt amixon® eine KI-gestützte Evaluierung durch. Sie kombiniert 40 Jahre dokumentiertes amixon®-Fachwissen mit den konkreten Prozessanforderungen des Kunden. Das Ergebnis ist eine fundierte Empfehlung für das am besten passende Mischsystem aus dem amixon®-Programm.
Kugelmischer können auch als Synthesereaktoren oder als Vakuum-Mischtrockner arbeiten. Dafür wird die Kugel doppelwandig ausgeführt und mit einem Wärmeträger durchströmt. So kann Wärme eingetragen oder entzogen werden.
Das Hauptmischwerkzeug rotiert im gesamten Produktquerschnitt. Optional können Zerhacker eingesetzt werden. Sie laufen schnell, erzeugen Scher- und Pralleffekte und brechen Agglomerate auf. Dies ist hilfreich, wenn Pulver befeuchtet, benetzt oder ummantelt wird. Die Leistungsaufnahme steigt im Verhältnis zur etwa 3,5-fachen Potenz der Drehfrequenz.
Hersteller bieten unterschiedliche Bauformen an. Die Welle kann schräg oben oder unten in die Kugel eingreifen. Manche Bauarten kombinieren Hauptmischwerkzeug und Zerhacker in verschiedenen Positionen. Wichtig ist, dass alle Werkzeuge formstabil bleiben und immer den gleichen Abstand zur Kugelwand einhalten – auch bei schweren, haftenden Produkten.
Befüllung und Entleerung
Die Befüllung erfolgt von oben über einen oder mehrere Einfüllstutzen. Die Entlüftung liegt ebenfalls oben. Die Entleerarmatur sitzt unten und sollte die Form eines Kugelausschnitts besitzen. Nur so ist eine totraumfreie Entleerung möglich.
Reinigung und Inspektion
Einige Kugelmischer bestehen aus zwei aufklappbaren Halbkugeln. Andere besitzen totraumfreie Inspektionstüren. Für Nassreinigungen können rotierende Tankwaschdüsen eingesetzt werden. Manche Bauarten erlauben den Verbleib der Reinigungsdüsen im Mischraum.
Die Reinigung des Mischwerkzeugs ist anspruchsvoller als die Reinigung der Kugel. Das Werkzeug muss einfach, hygienisch und gut zugänglich sein. Es muss Pulver unterschiedlichster Eigenschaften schonend verströmen können.
Kunden können im amixon®-Technikum Reinigungsprozesse und Restentleerung direkt an Versuchsanlagen testen. Je nach Branche kommen Trockenreinigung, feuchte Reinigung oder automatische Nassreinigung zum Einsatz. Oft werden zwei oder mehr Reinigungsregime kombiniert.
Abkühlung nach der Nassreinigung
Nach einer Heißwasser-Nassreinigung muss der Mischer abkühlen, bevor der nächste Mischprozess startet. Eine Hohlkugel gibt Wärme vor allem über Strahlung und Konvektion ab. Die Abkühlung verläuft langsam, da die Temperaturdifferenz kontinuierlich sinkt. Das Öffnen des Mischraums beschleunigt die Abkühlung, kann jedoch Dampf in die Umgebung freisetzen. In diesem Fall empfiehlt sich eine gezielte Abluftführung.
Flüssigkeitszugabe
Für die homogene Benetzung von Pulvern werden Flüssigkeitslanzen vor dem Zerhacker positioniert. Die hohe Scherleistung der Messer erzeugt schnell ein klumpenfreies Produkt. Einflussfaktoren sind die Oberflächenspannung der Flüssigkeit, ihre Viskosität, die Porosität des Pulvers und die Grenzflächenwechselwirkungen.
Warum eine Kugel?
Die Kugel besitzt bei gleichem Volumen die kleinste Oberfläche aller rotationssymmetrischen Behälter. Das erleichtert die Reinigung. Ein kegelförmiger Behälter kann allerdings besser austragen. Beide Aspekte haben je nach Produkt ihre Vorteile. Entscheidend ist die gewünschte Prozesssicherheit und die geforderte Restentleerung.
Begrifflichkeit
Genauer wäre die Bezeichnung „Hohlkugelmischer mit dynamisch bewegten Mischwerkzeugen“. Der Begriff „Kugelmischer“ wird jedoch branchenübergreifend genutzt. Im Sanitärbereich bezeichnet er z. B. eine Armatur, in der eine durchbohrte Kugel den Wasserzulauf mischt.