Kombinierte Misch- und llomogenisiermaschine
Die Erfindung bezieht sich auf eine kombinierte Misch- und Homogenisiermaschine mit einem in einem Behälter angeordneten, aus demselben heraushebbaren, gegenläufigen Doppelrührwerk und mit einer Homogenisiereinrichtung, wobei eine Antriebswelle eines ersten Rührgliedes in der Mitte eines vom Behälter abhebbaren Deckels des Behälters gelagert und abgedichtet ist.
Derartige Maschinen sind in verschiedenen Ausführungen bekannt; sie dienen dazu, in einem einzigen Gefäss, d. h. ohne Umschütten und ohne Zuhilfenahme zusätzlicher Einrichtungen, feinteilige Gemische, wie Emulsionen, Dispersionen u. dgl., insbesondere Pasten, Cremen, Salben usw., die wenigstens eine flüssige Phase enthalten, herzustellen.
Bei den bekannten Maschinen sind die Antriebswellen der beiden Rührglieder des Doppelrührwerkes koaxial zueinander angeordnet und in der Mitte des Behälterdeckels gelagert, wobei die eine dieser Wellen als Hohlwelle ausgebildet ist. Die Homogenisiereinrichtung kann dabei mit dem Behälter selbst fest verbunden sein und beispielsweise von unten in das Behälterinnere hineinragen. Dies hat den Nachteil, dass der Behälter nicht oder doch nur unter erheblichem konstruktiven und finanziellen Aufwand auswechselbar gestaltet werden kann.
Es ist auch schon vorgeschlagen worden, auch die Antriebswelle des Homögenisators koaxial zu den beiden anderen Antriebswellen anzuordnen.
Allen bekannten Maschinen ist der Nachteil gemeinsam, dass sie Wellenabdichtungen aufweisen müssen, die im Betrieb im Mischgut liegen. Es ist praktisch unmöglich, diese Wellenabdichtungen vollkommen dicht auszubilden und insbesondere im Gebrauch während längerer Zeit vollkommen dicht zu halten, so dass immer geringe Mengen Schmiermittel und Verunreinigungen aus den Wellenlagern und/ oder den Zwischenräumen zwischen den koaxialen Wellen in das Mischgut austreten. Insbesondere bei der Herstellung von Gemischen in der chemischen, pharmazeutischen oder Nahrungsmittelindustrie können sich Ischon geringste Mengen von Verunreinigungen störend auswirken. Zudem ist es nicht möglich, solche im Mischgut liegenden Wellenabdichtungen wirksam zu sterilisieren, so dass sterile Gemische nicht hergestellt werden können.
Die Erfindung setzt sich zum Ziele, diese Nach- teile zu vermeiden und eine Maschine der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der keine im Betrieb im Mischgut liegenden Wellenabdichtungen erforderlich sind.
Zu diesem Zweck ist die erfindungsgemässe Maschine dadurch gekennzeichnet, dass weitere Antriebswellen für ein zweites Rührglied und für die Homogenisiereinrichtung getrennt voneinander und von der erstgenannten Antriebswelle exzentrisch im Behälterdeckel ausserhalb des Mischraums gelagert und abgedichtet sind.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Maschine schematisch dargestellt.
Die dargestellte Maschine weist einen Ständer 1 auf, an welchem mittels Zentrierarmen 2 ein Behälter 3 gehalten ist, welcher auf Idem Fussboden steht und fahrbar ist. Der Behälter 3 weist keine mechanisch bewegten Teile, sondern lediglich einen (nicht näher dargestellten) Heiz- oder Kühlmantel bekannter Art auf. Der Behälter 3 ist daher relativ billig und muss keine mit dem Maschinenständer 1 zu verbindenden Anschlüsse aufweisen, so dass es ohne weiteres möglich ist, während dem Betrieb der Maschine in einem zweiten, gleichartigen Behälter eine nächste Charge vorzubereiten (und z. B. aufzuheizen). Da der Behälter aus der Maschine herausgefahren werden kann und sich in ihm keine fest eingebauten Teile befinden, bieten sich sehr gute Reinigungsmöglichkeiten.
Im Maschinenständer 1 sind vertikal verschiebbar eine oder mehrere Säulen 4 gelagert, welche einen kastenförmigen Querträger 5 tragen. Am Querträger 5 ist über hohle Stützen 6 ein dicht auf den Behälter 3 passender Behälterdeckel 7 befestigt.
In der Mitte dieses Deckels 7 ist eine Antriebswelle 8 eines ersten Rührgliedes 9 gelagert und abgedichtet. Dieses erste Rührglied 9, das am unteren Ende der Welle 8 befestigt ist, hat die Form eines Joches, dessen äusserer Umriss der Querschnittsform der rotationssymmetrisch ausgebildeten Innenwand des Behälters 3 angepasst ist. Im Gegensatz zu den in bekannten Maschinen vorgesehenen Rührgliedern trägt das Rührglied 9 keine radial nach innen gerichteten Arme oder Schaufeln. Tatsächlich wurde festgestellt, dass solche Arme oder Schaufeln entbehrlich sind. Das Rührglied 9 trägt Abstreifer 10 aus Kunststoff, die mit dem Rührglied durch Scharniere verbunden sind und deren Kanten im Betrieb durch Zentrifugalkraft gegen die Innenwand des Behälters 3 gedrückt werden.
Stattdessen könnten die Abstreifer auch federnd ausgebildet sein; die Ausnützung der Zentrifugalkraft bietet jedoch den Vorteil einer konstanten, nicht durch Alterung beeinflussten Andrückkraft, wobei im Gegensatz zu den mechanisch angepressten Abstreifern der Materialabrieb und dadurch die Verunreinigung des Mischgutes entfallen.
Eine zweite Antriebswelle 11 für ein zweites Rührglied ist getrennt von der Welle 8 exzentrisch im Behälterdeckel 7 gelagert und abgedichtet. Dieses zweite Rührglied hat die Form von an der Welle 11 befestigten geneigten Mischarmen oder Schaufeln 12.
Eine dritte Antriebswelle 13 für eine Homogenisiereinrichtung ist im Deckel 7 getrennt von den Wellen 8 und 11 und ebenfalls exzentrisch gelagert und abgedichtet. Dadurch, dass der Homogenisator nicht koaxial zur Hauptmischwelle 8 vorgesehen ist, sondern exzentrisch im Mischbereich des Hauptrührgliedes 9, wird durch dessen Drehbewegung das Mischgut direkt an die von der Homogenisiereinrichtung erfasste Zone herangeführt und das Produkt schneller verarbeitet. Die Homogenisiereinrichtung, welche einen am Behälterdeckel 7 über Stäbe 14 abgestützen Stator 15 und im Inneren desselben einen Rotor umfasst, ist von bekannter Art und deshalb nicht näher dargestellt.
Diese Einrichtung weist beispielsweise in einem vertikalen Rohrstutzen im Abstand vom oberen Rand eine feststehende Statorplatte mit einer Vielzahl von achsparallelen Durchlassöffnungen und unmittelbar darunter ein hochtourig drehendes Werkzeug mit Pump- und Scherwirkung und weiter oben eine quer gelegene Prallplatte auf.
Die Antriebswellen 8, 11 und 13 erstrecken sich durch die hohlen Stützen 6 hindurch und ragen mit ihren oberen Enden in den kastenförmigen Querträger 5 hinein. Die Welle 13 der Homogenisiereinrichtung wird von einem Motor 16 über einen nicht dargestellten Riemen mit einer Geschwindigkeit von beispielsweise 5000 U/min angetrieben, und die Wellen 8 und 11 werden von einem weiteren Motor 17 über ein Getriebe 18 und eine ebenfalls nicht dargestellte Kette mit Geschwindigkeiten von beispielsweise etwa 10 bzw. 40 Ulmin gegenläufig angetrieben.
Es ist klar, dass für den Betrieb die Säule 4 mit den von ihr getragenen Teilen gesenkt wird, so dass die Rührglieder 9 und 12 und die Homogenisiereinrichtung in den mit dem zu mischenden Gut gefüllten Behälter 3 eintauchen und dass der Deckel 7 den Behälter 3 dicht verschliesst. Wie schon erwähnt, kann das Mischgut im Behälter 3 während des Mischens erforderlichenfalls erwärmt oder gekühlt werden.
Ferner können gewünschtenfalls nicht dargestellte Mittel vorgesehen sein, um im Behälter 3 während des Mischens einen Unterdruck oder auch einen erhöhten Druck aufrechtzuerhalten.
Während des Mischens kommt das Mischgut mit den im Deckel 7 vorgesehenen Dichtungen für die Wellen 8, 11 und 13 normalerweise nicht in Berührung, so dass eine Gefahr der Verunreinigung des Mischgutes durch allenfalls aus den Dichtungen austretende Igeringfügige Stoffmengen nicht besteht.
Auch ist es ohne weiteres möglich, diese Dichtungen äusserlich zu sterilisieren, so dass sterile Gemische hergestellt werden können. Dadurch, dass sämtliche Dichtungen ausserhalb des Mischraums und nicht im Mischgut vorgesehen sind, werden sie keiner chemischen Einwirkung durch das Mischgut ausgesetzt.
Deshalb ist die Maschine betriebssicher und von grösster Lebensdauer.
Die exzentrische Anordnung der Homogenisiereinrichtung in der beschriebenen Maschine hat gegenüber der bei bekannten Maschinen üblichen zentrischen Anordnung den Vorteil, dass das ganze Gemisch von der Homogenisiereinrichtung besser erfasst wird, weil es dieser Einrichtung durch die von den z. T. ebenfalls exzentrisch angeordneten Rührgliedern erzeugte Zirkulation zwangsläufig zugeführt wird.
Die Homogenisiereinrichtung arbeitet so, dass sie das Mischgut von unten ansaugt und durch Öffnungen in der Oberseite wieder ausstösst. Die Saug- wirkung der Homogenisiereinrichtung kann gewünschtenfalls ausgenützt werden, um eine Flüssigkeit aus einem neben der Maschine stehenden Gefäss während des Mischens kontinuierlich anzusaugen und in das Mischgut einzuführen, ohne dass hierzu eine besondere Pumpe nötig wäre. Zu diesem Zweck ist eine Rohrleitung 19 vorgesehen, deren Mündung im Ansaugbereich der Homogenisiereinrichtung liegt und die die Maschine durch das Innere eines der Stäbe 14 und durch den Deckel 7 hindurch verlässt.
Je nach der Art des zu mischenden Gutes kann es erwünscht sein, während einem Teil des Mischvorganges, z. B. zu Beginn desselben, nur die Rührglieder 9 und 12 ohne die Homogenisiereinrichtung arbeiten zu lassen. Dies ist, da für die Rührglieder und die Homogenisiereinrichtung getrennte Antriebsmotoren vorgesehen sind, ohne weiteres möglich.
Combined mixing and homogenizing machine
The invention relates to a combined mixing and homogenizing machine with a counter-rotating double agitator arranged in a container, liftable therefrom, and with a homogenizing device, a drive shaft of a first agitating member being mounted and sealed in the center of a container lid that can be lifted off the container.
Such machines are known in various designs; they are used in a single vessel, i.e. H. Finely divided mixtures, such as emulsions, dispersions and the like, without pouring over or using additional equipment. Like., In particular pastes, creams, ointments, etc., which contain at least one liquid phase.
In the known machines, the drive shafts of the two agitator members of the double agitator are arranged coaxially to one another and mounted in the middle of the container lid, one of these shafts being designed as a hollow shaft. The homogenizing device can be firmly connected to the container itself and, for example, protrude into the interior of the container from below. This has the disadvantage that the container cannot be designed to be exchangeable, or at least only with considerable structural and financial effort.
It has also been proposed to arrange the drive shaft of the homogenizer coaxially to the other two drive shafts.
All known machines have the common disadvantage that they have to have shaft seals that lie in the mix during operation. It is practically impossible to make these shaft seals completely tight and to keep them completely tight, especially when in use, so that small amounts of lubricant and impurities always escape from the shaft bearings and / or the spaces between the coaxial shafts into the mix. Particularly when producing mixtures in the chemical, pharmaceutical or food industry, even the smallest amounts of impurities can have a disruptive effect. In addition, it is not possible to effectively sterilize such shaft seals lying in the mixed material, so that sterile mixtures cannot be produced.
The aim of the invention is to avoid these disadvantages and to create a machine of the type mentioned at the outset in which no shaft seals located in the mix during operation are required.
For this purpose, the machine according to the invention is characterized in that further drive shafts for a second agitator element and for the homogenizing device are mounted and sealed off from one another and eccentrically from the first-mentioned drive shaft in the container cover outside the mixing chamber.
An exemplary embodiment of the machine according to the invention is shown schematically in the drawing.
The machine shown has a stand 1 on which a container 3 is held by means of centering arms 2, which container 3 stands on the floor and can be moved. The container 3 has no mechanically moving parts, but only a heating or cooling jacket of a known type (not shown in detail). The container 3 is therefore relatively cheap and does not have to have any connections to be connected to the machine frame 1, so that it is easily possible to prepare (and e.g. heat up) a next batch in a second, similar container while the machine is in operation. . Since the container can be moved out of the machine and there are no permanently installed parts in it, there are very good cleaning options.
One or more columns 4, which support a box-shaped cross member 5, are mounted vertically displaceably in the machine stand 1. A container lid 7, which fits tightly onto the container 3, is attached to the cross member 5 by means of hollow supports 6.
In the middle of this cover 7, a drive shaft 8 of a first stirring member 9 is mounted and sealed. This first stirring member 9, which is attached to the lower end of the shaft 8, has the shape of a yoke, the outer contour of which is adapted to the cross-sectional shape of the rotationally symmetrical inner wall of the container 3. In contrast to the stirring members provided in known machines, the stirring member 9 does not carry any arms or blades directed radially inward. In fact, it has been found that such arms or blades are dispensable. The stirring member 9 carries scrapers 10 made of plastic, which are connected to the stirring member by hinges and the edges of which are pressed against the inner wall of the container 3 by centrifugal force during operation.
Instead, the scrapers could also be designed to be resilient; However, the use of centrifugal force offers the advantage of a constant pressure force not influenced by aging, in which case, in contrast to the mechanically pressed-on scrapers, there is no material abrasion and thus contamination of the mixed material.
A second drive shaft 11 for a second agitator element is mounted eccentrically in the container cover 7 and is sealed off separately from the shaft 8. This second stirring member is in the form of inclined mixing arms or paddles 12 attached to the shaft 11.
A third drive shaft 13 for a homogenizing device is mounted and sealed in the cover 7 separately from the shafts 8 and 11 and also eccentrically. Because the homogenizer is not provided coaxially to the main mixing shaft 8, but rather eccentrically in the mixing area of the main agitator 9, its rotary movement brings the material to be mixed directly to the zone covered by the homogenizer and the product is processed more quickly. The homogenizing device, which comprises a stator 15 supported on the container cover 7 via rods 14 and a rotor inside the same, is of a known type and is therefore not shown in more detail.
This device has, for example, in a vertical pipe socket at a distance from the upper edge a stationary stator plate with a large number of axially parallel passage openings and immediately below a high-speed rotating tool with pumping and shear action and further above a transverse impact plate.
The drive shafts 8, 11 and 13 extend through the hollow supports 6 and protrude with their upper ends into the box-shaped cross member 5. The shaft 13 of the homogenizing device is driven by a motor 16 via a belt (not shown) at a speed of, for example, 5000 rpm, and the shafts 8 and 11 are driven by a further motor 17 via a transmission 18 and a chain (also not shown) at speeds driven in opposite directions by, for example, about 10 or 40 Ulmin.
It is clear that the column 4 with the parts carried by it is lowered for operation so that the agitators 9 and 12 and the homogenizing device immerse into the container 3 filled with the material to be mixed and that the lid 7 tightly seals the container 3 locks. As already mentioned, the material to be mixed in the container 3 can, if necessary, be heated or cooled during mixing.
Furthermore, if desired, means (not shown) can be provided in order to maintain a negative pressure or an increased pressure in the container 3 during the mixing.
During mixing, the material to be mixed does not normally come into contact with the seals provided in the cover 7 for the shafts 8, 11 and 13, so that there is no risk of contamination of the material to be mixed with small amounts of material emerging from the seals.
It is also easily possible to externally sterilize these seals so that sterile mixtures can be produced. Because all the seals are provided outside the mixing space and not in the mix, they are not exposed to any chemical effects from the mix.
The machine is therefore safe to operate and has a long service life.
The eccentric arrangement of the homogenizing device in the machine described has the advantage over the usual central arrangement in known machines that the entire mixture is better captured by the homogenizing device, because it is this device by the z. T. also eccentrically arranged agitator members generated circulation is inevitably supplied.
The homogenizing device works in such a way that it sucks in the mix from below and ejects it again through openings in the top. The suction effect of the homogenizing device can, if desired, be used to continuously suck in a liquid from a vessel standing next to the machine during mixing and introduce it into the material to be mixed, without the need for a special pump. For this purpose, a pipe 19 is provided, the mouth of which lies in the suction area of the homogenizing device and which leaves the machine through the interior of one of the rods 14 and through the cover 7.
Depending on the type of material to be mixed, it may be desirable during part of the mixing process, e.g. B. at the beginning of the same, only the agitators 9 and 12 to work without the homogenizer. This is easily possible since separate drive motors are provided for the agitators and the homogenizing device.