Willkommen bei

---

Doppelwellen-Paddelmischer für die Pulvermischung

Mischprinzip, Konstruktion, Betrieb, Anwendungen

Folgen Sie uns auf Twitter 
Frage oder Anmerkung? Kontaktieren Sie uns unter admin@powderprocess.net

---

Zusammenfassung des Abschnitts
1. Einführung
2. Mischprinzip von Doppelwellen-Paddelmischern (mit Fluidisierungszone)
3. Betriebsparameter der Mischung
4. Detaillierte Spezifikationen
5. Dimensionierung des Mischers

---

1. Einführung

Industrielle Doppelwellen-Paddelmischer sind seit über 30 Jahren eine bevorzugte Konstruktion für die Verfahrenstechnik zur Trockenmischung von Schüttgütern. Mischen. Sie bieten viele Vorteile gegenüber anderen Mischern -Konstruktionen, dank des Mischprinzips basierend auf der Fluidisierung des Gemischs, insbesondere kurze Mischzeiten und eine schonende Behandlung des Produkts, was in Anwendungen mit hoher Kapazität attraktiv ist und Beschädigungen der Inhaltsstoffe vermeidet.

Diese Webseite konzentriert sich auf die detaillierte Konstruktion von:

• Charge -Paddelmischern
• und insbesondere auf Doppelwellen-Paddelmischer , die eine ausreichend hohe Geschwindigkeit erreichen, um die zu mischenden Materialien zu fluidisieren (auch als Zweiwellen-Paddelmischer oder Wirbelschichtmischer bezeichnet). Die meisten Konzepte gelten auch für kontinuierliche Zweiwellen-Paddelmischer.

Hinweis: Es existieren alternative Paddelmischer-Konstruktionen, wie z. B.:

• Einwellen-Paddelmischer : Das Mischprinzip unterscheidet sich von Doppelwellen-Paddelmischern und liegt irgendwo zwischen Bandmischern und Pflugscharmischern.
• Doppelwellen-Paddelmischer – nicht fluidisierend : Doppelwellen-Paddelmischer werden besonders für die Zementmischung eingesetzt, jedoch ohne Fluidisierungszone; die Mischung erfolgt dann konvektiv, aber mit einer niedrigen Froude-Zahl.

2. Mischprinzip von Doppelwellen-Paddelmischern (mit Fluidisierungszone)

Doppelwellen-Paddelmischer sind konvektive Mischer : der Mischer ist mit 2 Rührorganen ausgestattet, die mit Paddeln bestückt sind und das Pulver aktiv verlagern.

Damit die Mischung effizient ist, muss eine bestimmte Drehzahl der Welle erreicht werden. Bei dieser Geschwindigkeit können die Paddel das Feststoffmaterial anheben und eine Fluidisierung des Produkts im zentralen Bereich des Mischers erzeugen, was die gelegentlich in der Literatur zu findende Bezeichnung als *Wirbelschichtmischer* erklärt. Diese Zone, Fluidisierungszone genannt, ist der Bereich, in dem die eigentliche Mischung stattfindet. Paddelmischer verfügen zudem über profilierte Paddel mit einem definierten Winkel, die sowohl radiale als auch axiale Mischung fördern und so die Gesamtmischzeit optimieren.

Abbildung 1: Fluidisierungszone im Doppelwellen-Paddelmischer

Die optimale Mischgeschwindigkeit wird erreicht, wenn die Froude-Zahl größer als 1 ist. Bei einer solchen Froude-Zahl ist die Trägheit hoch genug, um die auf die Feststoffpartikel wirkende Schwerkraft zu überwinden, wodurch die Paddel die Feststoffe anheben und die Fluidisierungszone erzeugen können. Es ist weder notwendig noch wünschenswert, einen Doppelwellen-Paddelmischer mit einer Froude-Zahl höher als 1–1,1 zu betreiben, da sich die Mischzeit nicht wesentlich verkürzt und die Energieeinträge das Schüttgut schädigen (Partikelbruch).

Die optimale Mischgeschwindigkeit für einen bestimmten Mischer kann berechnet werden, wenn der Durchmesser des Mischwerkzeugs bekannt ist und Fr = 1,1 gesetzt wird.

Gleichung 1: Berechnung der erforderlichen Mischgeschwindigkeit für einen Doppelwellen-Paddelmischer

Mit:
- R ist der Radius des Mischwerkzeugs (von der Wellenmitte bis zur Paddelspitze) in m
- n ist die Mischgeschwindigkeit in U/min

Doppelwellen-Paddelmischer können auch zum Einmischen kleiner Flüssigkeitsmengen in das Pulver verwendet werden, typischerweise für leichte Agglomerationseffekte. Die Einspritzmenge sollte wenige Prozent des Chargengewichts nicht überschreiten, um Klumpenbildung zu vermeiden. Bei höheren Prozentsätzen ist es jedoch möglich, diese Mischer mit Deagglomeratoren auszustatten – kleine, schnell rotierende Zerkleinerer, die eine Scherwirkung erzeugen, um während der Flüssigkeitseinspritzung und Mischung entstandene Klumpen zu zerkleinern.

3. Betriebsparameter der Mischung

Bei industriellen Doppelwellen-Paddelmischern beträgt die Mischzeit in der Regel 30 Sekunden bis 2–3 Minuten; eine längere Trockenmischung deutet darauf hin, dass eine Einstellung des Mischers nicht korrekt ist.

Die Mischerleistung, d. h. die Zeit bis zum Erreichen einer gewünschten Homogenität, ist eine Funktion der folgenden Betriebsparameter:

• Chargengröße (Mischvolumen): min. 30–40 % des Gesamtvolumens des Mischers / max. 70–80 % des Gesamtvolumens des Mischers

• Mischgeschwindigkeit: berechnet und eingestellt, um Fr = 1–1,1 zu erreichen

• Kleinere und Nebenbestandteile sind erst nach den Hauptbestandteilen in den Mischer einzubringen, (oder im "Sandwich-Verfahren"), vorzugsweise im zentralen Bereich des Mischers

Die gewünschte Homogenität der Mischung muss vom Endbediener des Mischers festgelegt und während der Qualifizierung des Doppelwellen-Paddelmischers getestet werden. Probenahme und Analyse werden durchgeführt.

Gleichung 2: Berechnung der Mischwerkzeug-Spitzengeschwindigkeit

Mit:
- R ist der Radius des Mischwerkzeugs (von der Wellenmitte bis zur Paddelspitze) in m
- n ist die Mischgeschwindigkeit in U/min

4. Detaillierte Spezifikationen

Zugang zum Mischer

Die einfache Zugänglichkeit gilt allgemein als einer der Vorteile von Doppelwellen-Paddelmischern.

Je nach Hersteller können folgende Optionen bestellt werden, sortiert nach Benutzerfreundlichkeit für die Bediener:

• Herausnehmbare Wellen
• Fronttür
• Seitentüren
• Abnehmbare obere Abdeckung

Die meisten auf dem Markt erhältlichen Doppelwellen-Paddelmischer verfügen über Wellen, die beidseitig in Lagern gelagert sind. Einige Hersteller bieten jedoch auch die Option an, die Wellen als Kragarme (Lagerung nur auf einer Seite) auszuführen, was für hygienische Anwendungen (Lebensmittel und Pharma) von Vorteil ist, da die Welle entnommen werden kann und das Innere des Mischers für eine einfache Reinigung frei bleibt.

Abbildung 2: Zugänglichkeitsoptionen für Doppelwellen-Paddelmischer (hygienische Ausführung)

Optionen können kombiniert oder einzeln bestellt werden.

Austragsventile

Auf dem Markt sind 3 Arten von Austragsventilen erhältlich, abhängig von den Lieferanten und den Kundenanforderungen. Pro Mischer können 1 oder 2 Ventile verbaut sein:

• Einfache Klappenventile: Austragsventile mit rechteckiger Form. Dies ist die gängigste Bauart.

• Hygienisches Rund-Austragsventil: Das Ventil hat eine runde Form und minimiert im geschlossenen Zustand die Spalte, in denen sich Produkt ablagern und nicht gemischt werden kann – im Gegensatz zur ersten Ventilart, die größere Spalte aufweist. Diese Ventile haben eine begrenzte Größe, was die Austragszeit verlängern und damit die Mischerkapazität reduzieren kann.

• Bombentüren: Der Boden des Mischers kann vollständig durch große Klappen geöffnet werden. Der Hauptvorteil besteht darin, dass die Mischzeit sehr kurz ist (weniger als 30 s) und die im Mischer verbleibende Produktmenge sehr gering ist. Allerdings muss auf die Dichtigkeit der Türen im geschlossenen Zustand sowie auf den Zugang zur Reinigung unter den Türen geachtet werden.

Je nach gewählter Technologie erfolgt der Austrag des Mischers in einen Trichter, der entweder direkt mit den Bombentüren des Mischers verbunden ist oder über ein kurzes Rohr mit einem separaten Trichter verbunden wird.

Instrumentierung

Folgende Instrumentierung kann an Doppelwellen-Paddelmischern gefunden werden:

• Drehzahlsensor: bestätigt Rotation und Geschwindigkeit der Wellen

• Temperatursensoren: an den Lagern positioniert, ermöglichen die Erkennung abnormaler Erwärmung durch defekte Lager

• Durchflussmesser: an der Druckluftversorgung für die Lagerdichtungs-Spülung positioniert. Die Spülung der Lagerdichtungen ist eine wichtige Funktion, um das Eindringen von Produkt in die Lager zu verhindern, was diese beschädigen oder das Pulver entzünden könnte – eine potenzielle Zündquelle für Staubexplosionen.

• Ventilpositionsensor: erkennt, ob das Austragsventil geschlossen ist

• Verriegelungen: an jeder Zugangstür angebracht, gewährleisten die Sicherheit der Maschine, indem sie verhindern, dass Bediener während des Betriebs Zugang zum Mischer erhalten oder den Mischer starten, wenn eine Zugangsklappe geöffnet ist.

Staubexplosion (ATEX)

Um Pulver zu verarbeiten, müssen Doppelwellen-Paddelmischer mit einer Mischwerkzeug-Spitzengeschwindigkeit > 1 m/s folgende Merkmale aufweisen:

• Der Spalt zwischen den Paddelspitzen und dem Mischergehäuse muss > 4 bis 5 mm betragen

• Die Lagerdichtungen müssen unter Druck stehen

• Während des Befüllens und Austragens muss die Mischergeschwindigkeit so gewählt werden, dass die Spitzengeschwindigkeit der Paddel < 1 m/s beträgt

Die Paddel-Spitzengeschwindigkeit kann mit der oben stehenden Gleichung 2 berechnet werden.

5. Auslegung von Feststoffmischern

Der Mischer sollte der Engpass der Mischanlage sein, d. h., er sollte nicht durch vor- oder nachgelagerte Prozessabschnitte verlangsamt werden. Die Kapazität der Anlage sollte vorgegeben sein, und die Chargengröße ist entsprechend unter Berücksichtigung einer geschätzten Anzahl von Chargen/h zu wählen.

Chargengröße (kg) = Kapazität (kg/h) / Anzahl Chargen pro Stunde (1/h)

Da der Mischprozess volumetrisch abläuft, muss die Schütt- dichte der Mischung bekannt sein, um den Mischer korrekt auszulegen.

Chargengröße (l) = Chargengröße (kg) / Schüttdichte der Mischung (kg/l)

Zusätzlich ist zu beachten, dass das System niemals zu 100 % seiner Kapazität befüllt werden sollte, um Platz für die Partikelbewegung zu lassen.

Gesamtgröße des Mischers (l) = Chargengröße (l) / 0,7

Mischer haben in der Regel einen maximalen Füllgrad zwischen 0,65 und 0,8.

Anwendungen von Doppelwellen-Paddelmischern: Wofür wird ein Paddelmischer verwendet?

Doppelwellen-Paddelmischer eignen sich aufgrund ihres auf Fluidisierung basierenden Funktionsprinzips für zahlreiche Anwendungen in Branchen, in denen ein hohes Maß an Homogenität erforderlich ist – mit der Möglichkeit, Nebenbestandteile < 0,1 % zu dispergieren, bei schonender Mischung und kurzen Mischzeiten:

• Pharmazie: Mischen von Wirkstoffen
• Babynahrung: Säuglingsnahrung oder Getreidebrei
• Lebensmittel: Fertigmischungen wie Kaffee, Kakao usw.
• Lebensmittelzutaten: Aromen, Premixe
• Chemie: Mischen von Reaktanten, Vormischungen

Bestimmte Ausführungen finden sich jedoch auch in anderen Branchen, wie im Bauwesen (kann man mit einem Paddelmischer Zement mischen?...), Umweltschutz oder Landwirtschaft / Tierfutter / Aquakulturfutter

Gebrauchte Doppelwellen-Paddelmischer zum Verkauf: Wie wählt man einen gebrauchten Mischer aus?

Auf dem Markt sind viele gebrauchte Bandmischer erhältlich. Bei der Suche nach einem gebrauchten Mischer sollten folgende Punkte überprüft werden: Wurde der Paddelmischer für eine ähnliche Anwendung wie Ihre Anforderungen eingesetzt?

• Prüfen Sie die Paddel auf Beschädigungen, Kratzer im Inneren des Gehäuses, messen Sie den Spalt zwischen jedem Paddel und dem Gehäuse – es darf keinen Metall-Metall-Kontakt geben
• Lassen Sie den Mischer laufen, hören Sie auf die Lager und messen Sie ggf. Vibrationen
• Kann der Mischer bei Bedarf gereinigt werden?
• Kann die Abdeckung modifiziert werden, um Ihre Anforderungen an die Anschlüsse zu erfüllen?
• Ist das Austragsventil funktionsfähig?
• Testen Sie die gesamte mitgelieferte Instrumentierung des Mischers
• Ist der Mischer ATEX-konform (Staubexplosionsrisiko) für den von Ihnen definierten Bereich? Falls nicht, kann er nachgerüstet werden?

6. Spezialanwendungen von Doppelwellen-Paddelmischern

Doppelwellen-Paddelmischer zeigen eine bemerkenswerte Vielseitigkeit und finden in einem breiten Spektrum spezialisierter Anwendungen in verschiedenen Branchen Verwendung:

• Pharmazeutische Industrie: In pharmazeutischen Anwendungen sind diese Mischer unverzichtbar, um die strenge Homogenität zu erreichen, die für medizinische Formulierungen erforderlich ist. Die schonende Vermischung von Wirkstoffen stellt sicher, dass pharmazeutische Produkte gleichbleibende Qualität und Wirksamkeit aufweisen.

• Lebensmittelindustrie: Bekannt für ihre schonende, aber gründliche Mischweise spielen Doppelwellen-Paddelmischer eine Schlüsselrolle in der Lebensmittelindustrie. Von der Herstellung gebrauchsfertiger Mischungen wie Kaffee und Kakao bis hin zur Vermengung von Zutaten in der Produktion verschiedener Lebensmittel tragen diese Mischer zur Gleichmäßigkeit und Qualität bei, die der Lebensmittelsektor fordert.

• Chemische Industrie: Die chemische Industrie profitiert erheblich von der Präzision, die Doppelwellen-Paddelmischer beim Mischen von Reaktanten und Vormischungen bieten. Die zuverlässige und gründliche Durchmischung der Komponenten trägt dazu bei, die Anforderungen der chemischen Industrie an genaue und reproduzierbare Ergebnisse zu erfüllen.

• Bauwesen und Umweltprozesse: Über traditionelle Anwendungen hinaus finden Doppelwellen-Paddelmischer Verwendung in Bauprojekten und Umweltprozessen. Ihre Anpassungsfähigkeit macht sie wertvoll für Aufgaben wie das Mischen von Zement und tragen so zu Umweltschutzlösungen bei, was die Vielseitigkeit dieser Mischer unter Beweis stellt. Doppelwellen-Paddelmischer sind in diesen Anwendungen jedoch möglicherweise nicht fluidisierend (Wirbelschicht-bildend).

• Landwirtschaft und Tierfutter: In der Landwirtschaft, der Tierfutter- sowie Aquakultur-Futtermittelindustrie kommen Doppelwellen-Paddelmischer aufgrund ihrer Fähigkeit zum effizienten Handling verschiedener trockener Komponenten zum Einsatz. Dies umfasst das Mischen von Futterbestandteilen, um eine ausgewogene Ernährung für Nutztiere und Aquakultur zu gewährleisten.