DD283337A5

DD283337A5 - Mehrspindeliger knetmischer

Info

Publication number: DD283337A5
Application number: DD89325759A
Authority: DD
Inventors: Heinz List
Original assignee: ��@��k��
Priority date: 1988-02-16
Filing date: 1989-02-14
Publication date: 1990-10-10
Also published as: CH680196A5; CA1299168C; EP0329092A1; SU1766239A3; JPH0252030A; US4950081A

Abstract

Die Erfindung betrifft einen mehrspindeligen Knetmischer mit mindestens zwei achsparallelen ineinandergreifenden Ruehrwellen, von denen eine als Scheibenwelle ausgebildet in die Knetelemente einer Knetwelle eingreifen, dadurch gekennzeichnet, dasz diese Knetelemente das Produkt von den Scheibenflaechen abschaben und durch entsprechende Ableitflaechen in einen Knetspalt pressen, der einerseits durch das Knetelement und andererseits die gegenueberliegende Scheibenflaeche gebildet wird, wobei das Produkt zwischen den Scheibenflaechen axial hin- und herbewegt wird. Fig. 9{mehrspindeliger Knetmischer; Ruehrwellen; Scheibenwelle; Kentelemente; Knetwelle; Scheibenflaechen; Ableitflaechen; Knetspalt; Knetelement}

Description

Hierzu 4 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft einen Knetmischer für die Durchführung mechanischer, chemischer und thermischer Prozesse mit mindestens zwei achsparallelen rotierenden Wellen, wobei auf der einen Welle Schoihenelemente mit daran befestigten annähernd axial ausgerichteten Knetbarren und auf der anderen Welle Knetelemente angeordnet sind und die Scheibenelomente und Knetelemente ineinandergreifen.

Charakteristik des bokannten Standes der Technik

Nach CH-PS 506322 ist eine mehrspindelige Misch- und Knetmaschine bekannt, deren eine Welle mit radialen Scheibenelementen und zwischen den Scheiben angeordneten axial ausgerichteten Knetbarren versehen ist (Scheibenwelle), in die auf einer zweiten parallelen Rührwelle (Knetwelle) angeordnete rahmenartige Knetelemente eingreifen, die die Scheiben und Knetbarren der Schweibenwelle abreinigen. Die durch diese Knetelemente au'der Knetwelle in Zusammenarbeit mit den Scheiben und Knetbarren der Scheibenwelle auf das verarbeitete Produkt ausgeübten Scherkräfte und Mischbewegungen haben sich für einen Makromischeffekt als sehr gut erwiesen, aber oft ungenügend bzw. sehr zeitaufwendig für den Mikrokneteffekt, der bei vielen Produkten für das Zerstören der Agglomerate benötigt wird.

Zial der Erfindung

Ziol der Erfindung ist er, die Gebrauchsworteigenschaften gattungsgemäßer mehrspindeliger Knetrmscher auf ko itengünstigo Waise zu erhöhen.

Darlegung des Wesens de - Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, einen mehrspindeligen Knetmischer zu entwickeln, der eine bedeutende Verbesserung des Mikrokneteffektes ermöglicht und damit eine wesentliche Erweiterung der Anwendung bewirkt.

Erfi. lungsgemäß wird die Aufgabe derartgelöst, daß die Knetelemente einen radialen Teil aufweisen, dereine Schabkante zum Absei ben der Scheibenelemente besitzt, an wel-:iie eine Ableitfläche zum Ableiten des abgeschabten Produkts axial in einen Knetspi. * anschließt, der durch die Ableitfläche und die Wand der gegenüberliegenden Scheibenelemente gebildet ist. ErfindungagemäP ist weiterhin, daß die Knetelemente der Knetwelle in der Form eines Rahmans ausgebildet sind, mit einem radialen Teil, der das eine Scheibenelement und einem weiten radialen Teil, der das gegenüberliegende Scheibenelement abreinigt und eint η Knetbarren, der die beiden rad'ii tn Teile an ihrem äußeren Durchmesser miteinander verbindet, wobei dieser axiale Knetb'arntn mit dem axialen Knetbarren zwischen den Scheibenelementen der Welle zusammen kämmt. Erfindungsgemäß ist auch, daß die einen radialen Teile auf der Knetwelle versetzt angeordnet sind und ihre axialen Knetbarren auf ihrem Außendurchmesser jeweils nur einen Teil der Distanz zwischen den Scheibenelementen der Scheibenwelle bestreichen, während der nachfolgende r&diale Teil mit seinen Knetbarren auf der Knetwelle den verbleibenden Raum zwischen den Scheibenelementen bestreicht, wobei dio damit zusammenkämmenden Knetbarren auf der Scheibenwelle in der axialen Länge ebenfalls entsprechend verkürzt und auf den Scheibenelementen freiliegend abgestützt sind.

Weiterhin ist erfindungsgemäß, daß die Knetelemente auf der Knetwelle zahnartig aus vollem Material ausgebildet sind. Ebenso ist erfindungsgemäß, daß die Ableitflächen hinter den Schabkanten der Knetelemente das Produkt in mehrere Produktströme verschiedener Richtung aufteilen, die nach der Teilung wiederum zusammenfließen.

Darüber hinaus ist erfindungsgemäß, daß die Knetelemente auf der Knetwelle zur Vermeidung vo ι Toträumen in der in der radialen Ebene bestmöglich in einer Evolventen-Form konstruiert sind, die dem Bewegungsablauf zwischen beiden Wellen geometrisch entspricht. Weiterhin ist erfindungsgemäß, daß zwischen den radialen Teilen im Gehäuse der Knetwelle radiale Scheibenelemente befestigt sind. Erfindun jsgemäß ist ebenso, daß alle mit dem Produkt in Berührung kommenden Flächen der Maschine mindestens teilweise heiz- oder (ühlbar sind.

Die vorliegende Erfindung ergibt eine bed jutervie Verbesserung des Mikroeffekts und damit eine wesentliche Erweiterung der Anwendung.

Ausführungsbeispiel

Die erfindungsgemäße Lösung soll nachfolgend in einem Ausführungsbeispiel anhand der zugehörigen Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1: eine Seitenansicht des Knetmischers;

Fig. 2: eine Draufsicht auf den Knetmischer, mit teilweise aufgeschnittenem Gehäuse; Fig. 3: eine perspektivische Darstellung des Arbeitsprinzips mit Knetrahmen auf der Knetwelle; Fig. 4: eine Draufsicht auf einen Rührerabschnitt bei oben geöffnetem Gohäuse; Fig. 5: einen Querschnitt nach Linie l-l der Fig.4;

Fig.6: einen Querschnitt nach Linie H-Il der Fig.4;

Fig.7: einen Querschnitt nach Linie IH-III der Fig.4;

Fig. 8: eine Abwicklungs-Skizze zur Darstellung der Funktion der Knetelemente mit radialem Knetspalt in rahmenartiger Ausführung;

Fig. 9: eine Draufsicht auf einen Rührerabschnitt bei oben geöffnetem Gehäuse; Fig. 10: einen Querschnitt nach Linie IV-IV der Fig. 9; Fig. 11: einen Querschnitt nach Linie der Fig.9; Fig. 12: einen Querschnitt nach Linie Vl-Vl der Fig.9; Fig. 13: eine Abwicklungs-Skizze zur Darstellung der Funktion der Knetelemente mit freifliegend angeordneten Knetbarren.

Der Aufbau des Mischkneters ist in den Fig. 1 und 2 dargestellt, wobei Abschnitte zur besseren Darstellung der Rührer mit einem geschnittenen Gehäuse gezeichnet sind.

Entsprechend den beiden ineinandergreifenden Rührwellen hat das Gehäuse im Querschnitt die Form einer Acht, wie dies aus den Fig. δ bis 7 ersichtlich ist. Das Gehäuse besteht aus den Gehäuseteilen 2 und 3, sowie dem Auslaufgehäuse 4, die mittels Flanschen zusammengeschraubt sind. Es ist stirnseitig jeweils mit den Stirnwänden 5 und 6 abgeschlossen, an die sich die Laternen 7 und 8 mit den Rührwellenlagern 9 und 10 sowie 11 und 12 anschließen. Der Durchtritt der Rührwellenzapfen durch die Stirnwände ist mittels Stopfbüchsen 13 bekannter Bauart versehen. Die Abstützung des Knetmischers erfolgt mit den Füßen 14. Es ist ein Getriebe 15 vorgesehen, das die beiden Wellen 22 und 29 im gewünschten Drehzahlverhältnis miteinander koppelt. Der Antriebswellenzapfen 16 kann in beliebiger Weise wiederum von einem Getriebe und einem Antriebsaggregat angetrieben werden. Es ist der Aufgabestutzen 17 für das Produkt vorgesehen, das die Maschine am Auslaufstutzen 18 verläßt. Es ist weiterhin ein Stutzen 19 für den Abzug von Gasen und Dämpfen, und es sind verschiedene Stutzen 20 für die Entleerung der Maschine vorgesehen.

Für eine klare Darste'lung des Arbeitsprinzips ist in allen Figuren und in der Beschreibung eine Ausführung gezeigt, bei der die angetriebene schnellerlaufende Knetwelle viermal rascher umläuft als die über das Getriebe 15 angetriebene Scheibenwelle. Selbstverständlich ist es ohne Schwierigkeiten möglich, auch andere zweckmäßige Übersetzungen zwischen den beiden Wellen vorzusehen.

Die erste oder Scheibenwelle 22 besteht aus einem Zentralrohr 23 mit seitlich angesetzten Wellenzapfen 24 und 25, die In den Rührwellenlagern 10 und 12 abgestützt sind. Das Zentralrohr 23 trägt in radialen Ebenen die Scheibenelemente 26, die am äußeren Durchmesser durch die Knetbarren 27 miteinander verbunden sind. Diese Knetbarren 27, aber oft auch die Scheibenelemente 26, sind für den besseren Transport des Produktes durch die Maschine meist auf Schneckenlinien angeordnet. Wird für den Prozeß ein längeres Verweilzeitspektrum gewünscht, können einzelne Knetbarren auch mit einer Neigung für einen Rücktransport angeordnet sein. Mit den Knetbarren 27 dieser Scheibenwelle kämmen die auf der Knetwelle 29 angeordneten Knetelemente. Die Knetwelle 29 besteht aus einem Zentralrohr 30, in das die Wellenzapfen 31 und 32, die in den Rührwellenlagern 9 und 11 abgestützt sind, eingesetzt sind. Auf dem Zentralrohr 30 sind, meist ebenfalls auf einer Schneckenlinie, die Knetelemente 34 angeordnet, von denen jedes aus den radialen Teilen 35 und 36 sowie dem diese beiden radialen Elemente verbindenden Knetbarren 37 besteht.

Zwischen dem Gehäuseteil und dem Auslaufgehäuse 4 ist eine Niveauplatte 21 eingesetzt, die die Füllung der Maschine in der An eines Überlaufwehres reguliert.

Das im Aufgabestutzen 17 dem Knetmischer aufgegebene Produkt wird durch die Neigung der Knetbarren 27; 37 auf den beiden Rührwellen erfaßt und gegen das Auslaufgehäuse hin transportiert. Nach Überwindung der Niveauplatte 21 fällt das Produkt in das Auslaufgehäuse 4 und wird dort durch den Auslaufstutzen 18 ausgetragen.

In Fig.3 ist der Bewegungsablauf am einfachsten zu erkennen. Während eines Umlaufs der Scheibenwelle greifen die Knetelemente 34 der Knetwelle 29 viermal in die Scheibenelemente 26 der Scheibenwelle ein, wobei auch jeweils die Knetbarren 37 der Knetwelle mit den Knetbarren 27 der Scheibenwelle kämmen und hierbei das Produkt intensiv durchkneten. Gleichzeitig werden die meist beheizten Flächen der Scheibenelemente, scwie die Rührwelle selbst abgereinigt. Bei diesem Vorgang wird das Material zwischen zwei gegenüberliegenden Scheibenflächen in erster Linie radial bewegt, wobei jedoch jeweils ein Teil des Produktes durch Verdrängung gegen die Scheibenelemente gepreßt wird. Diese Verdrängung des Produktes durch Knetelemente ergibt eine ausgezeichnete Makromischung und Knetung. Die eigentliche Mikroknetung zur Zerstörung der Agglomerate wird jedoch erfindungsgemäß wesentlich durch die besondere Form der radialen Knetelementteile, die Teile 35; 36, auf der Knetwelle intensiviert.

Wie Fig. 4 bis 8 zeigen, werden diese radialen Knetelemente so ausgeführt, daß beim Bewegungsablauf zunächst das Produkt mit der Schabkante 41 bzw. 45 von den Scheibenelementen 26 abgeschabt wird und von den Ableitflächen 42 bzw. 46 in den Knetspalt 43 bzw. 47 geführt und gepreßt wird. In bekannter Weise treten in diesem verengten Raum zwischen Knetelement und der gegenüberliegenden Scheibe sehr hohe Scherkräfte auf, die zu einer ausgezeichneten Mikroknetung und Agglomeratzerstörung führen. Auch zur Makromischung trägt dieser Bewegungsablauf wesentlich bei, da das Produkt zwischen den beiden gegenüberliegenden Scheibenflächen axial hin und her bewegt wird. Der Bewegungsablauf selbst ist durch den Längsschnitt Fig.4, sowie den dazugehörigen Querschnitten gemäß den Fig. 5; 6 und 7 ersichtlich gemacht. In diesen Querschnitten zeigen die radialen Knetelemente die Form einer Evolvente, die sich aus der kinematischen Abwicklung des Bewegungsablaufs zwischen den beiden Rührwellen ergibt.

Die Querschnitte nach den Fig. 5; 6 und 7 stellen eine Scheibenwelle dar, auf der vier Scheibenelemente 26 angeordnet sind, zwischen denen Lücken für den Transport des Produktes bestehen. Jeweils vor einer Lücke sind die Scheibenelemente durch die Knetbarren 27 verbunden. Die Knetwirkung läßt sich jedoch dadurch erhöhen, daß nan nur eine Lücke pro Scheibenfläche für den Transport des Produktes vorsieht und die anderen Scheibenteile als volle FIP'¹? ι ausbildet. Dadurch ergibt sich eine größere Knetfläche für die Zusammenarbeit zwischen den radialen Knetarmen den Teile,, 35; 36, und den Scheibenelementen 26. Dies führt zu einer Intensivierurg der Knetwirkung. Sie wird noch dadurch unterstützt, daß das geknetete Produkt weniger ausweichen kann.

Die Intensität der Knet mg hängt-wie schon bei der Reduzierung der Lücken zwischen den Scheiben vermerkt-von der Scheibenfläche ab, die von den Knetelementen der Knetwelle bestrichen wird. Diese Scheibenfläche kann noch dadurch vergrößert werden, daß gemäß den Fig.4 bis 7 in den Lücken zwischen den umlaufenden Knetelementen den Teilen 35; 36, im Gehäuse der Knetwelle radiale Scheibenelemente 60 als Knetgegenelemente eingesetzt werden.

Die Draufsicht (Fig. 9) auf zwei Rührwellen in einem teilweise aufgeschnittenen Gehäuse, die dazugehörigen Querschnitte gemäß den Fig. 10 bis 12 und die Abwicklung nach der Fig. 13 der Scheibenwelle mit den dazugehörigen Stellungen der radialen Knetelemente der Knetwelle zeigen eine noch effektivere Anwendung des Erfindungsprinzips. Scheibenwelle 50 ist mit den Scheibenelementen 51 und den Knetbarren 52 und 53. Auf der Knetwelle 54 sind die Knetelemente, die Teile 55 und 56, mit den axialen Knetbarren 57 und 58 befestigt. Das Kennzeichnende dieser Ausführung sind die axialen Knetbarren 52; 53 auf der Scheibenwelle, sowie die axialen Knetbarren 57; 58 auf der Knetwelle, die sich jeweils nur etwa über die Hälfte der Distanz zwischen den Scheibenebenen erstrecken. Während bei der zuerst geschilderten Ausführung nach den Fig. 4 bis 8 die Anordnung der beiden radialen Knetelemente zwischen den Scheibenflächen an die verhältnismäßig flache Schneckenlinie des Knetbarrens 27 gebunden ist, ermöglicht die etwa halbe Länge der Knetbarren auf beiden Wellen eine Anordnung der beiden radialen Knetarme der Teile 55; 56 auf der Knetwelle, bei der sich jeweils ein radialer Knetspalt für den freien Durchgang des Produkts zwischen der Ableitfläche des Knetarms und der gegenüberliegenden Scheibe ergibt.

Wie aus den Fig. 10 bis 12 ersichtlich, sind bei der gezeigten Ausführung die radialen Knetelemente der Knetwelle um 180 Grad versetzt. Dies macht es möglich, den radialen Knetspalt entweder durch den Abstand der Scheibenflächen durch die axiale Ausdehnung der Knetelemente beliebig zu verengen oder zu verbreitern, um die Knetwirkung auf bestimmte Produkte zu optimieren. Außerdem wird der Freiraum für das Hin- und Herschieben des Produkts zwischen zwei Scheibenebenen und damit auch die Makromischung verbessert.

Auch die axiale Transportrichtung für das Produkt läßt sich beeinflussen, wenn die Länge der Knetbarren einseitig verlängert und der gegenüberliegende Knetbarren entsprechend verkürzt wird.

In der Ausführung der Knetelemente gemäß den Fig.9 bis 12 sind die axialen Knetbarren 57; 58 auf den radialen Knetelementen, den Teilen 55; 56, aufgesetzt. Es ist jedoch auch möglich, die Knetelemente in der Breite der Knetbarren auszuführen, so daß ein kompakter Knetzahn entsteht.

Die Mischung- und Knetwirkung der radialen Knetelemente läßt sich bei vielen Produkten noch dadurch verbessern, daß die Schabkanten und die anschließenden Ableitflächen für das Produkt so aufgeteilt werden, daß zwei oder mehr Produktströme entstehen, die erst wieder im eigentlichen Knetspalt zusammenkommen und dort unter dem Druck der Scherkräfte wieder zusammengeknetet werden.

Der Erfindungsgegenstand, die Anordnung von wirksamen zusätzlichen Knetspalten für eine bessere Mikroknetung des Produkts, kann vieler Art variiert werden, sei es du, ch Änderung des Drehzahlverhältnisses zwischen beiden Rührwellon, sei es durch Variation der Scheibenflächen, der Anzahl der radialen Knetelemente oder der Anzahl der axialen Knetbarren. Ehenso kann das Arbeitsprinzip variiert werden, wenn die beiden Rührwellen entweder gegeneinanderlaufende oder gleichlau'ende Drehrichtungen haben.

Sämtliche mit dem Produkt in Berührung kommende Flächen der Maschine sind nach bekanntem System mindestens teilweise heiz-oder kühlbar.

Claims

1. Mehrspindeli&ar Knetmischer zur Durchführung von mechanischen, chemischen und/oder thermischen Proressen mit mindestens zwei achsparallelen rotierenden Wellen, wobsi auf der einen Welle Scheibenelemente mit daran befestigten annähernd axial ausgerichteten Knetba ren und auf der anderen Welle Knetelemente angeordnet sind und die Scheibenelemente und Knetelemente ineinandergreifen, dadurch gekennzeichnet, daß die Knetelemente einen radialen Teil aufweisen, der eine Schabkante (41) zum Abschaben der Scheibenelemente besitzt, an welche eine Ableitfläche (46) zum Ableiten des abgeschabten Produkts axial in einen Knetspalt (43; 47) anschließt, der durch die Ableitfläche (46) und die Wand der gegenüberliegenden Scheibenelemente gebildet ist.

2. Knetmischer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Knetelernente der Knetwelle (29; 54) in der Form eines Rahmens ausgebildet sind, mit einem radialen Teil (35), der das eine Scheibenelement (26) und einem zweiten radialen Teil (36), der das gegenüberliegende Scheibenelement (26) abreinigt und einen Knetbarren (37), der die beiden radialen Teile (35; 36) an ihrem äußeren Durchmesser miteinander verbindet, wobei dieser axiale Knetbarren (37) mit dem axialen Knetbarren (27) zwischen den Scheibenelementen (26) der Welle zusammen kämmt.

3. Knetmischer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einen radialen Teile (55) auf der Knetwelle versetzt angeordnet sind und ihre axialen Knetbarren (57) auf ihrem Außendurchmesser jeweils nur einen Teil der Distanz zwischen den Scheibenelementen (51) der Scheibenwelle (50) bestreichen, während der nachfolgende radiale Teil (56) mit seinen Knetbarren (58) auf der Knetwelle (54) den verbleibenden Raum zwischen den Scheibenelementen (51) bestreicht, wobei die damit zusammenkämmenden Knetbarren (52; 53) auf der Scheibenwelle (50) in der axialen Länge ebenfalls entsprechend verkürzt und auf den Scheibenelementen (51) freiliegend abgestützt sind.

4. Knetmischer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Knetelemente auf der Knetwelle (29; 54) zahnartig aus vollem Material ausgebildet sind.

5. Knetmischer nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ableitflächen (46) hinter den Schabkanten (45) der Knetelemente das Produkt in mehrere Produktströme verschiedener Richtung aufteilen, die nach der Teilung wiederum zusammenfließen.

6. Knetmischer nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Knetelemente auf der Knetwelle (29; 54) zur Vermeidung von Toträumen in der radialen Ebene bestmöglich in einer Evolventen-Form konstruiert sind, die dem Bewegungsablauf zwischen beiden Wellen geometrisch entspricht.

7. Knetmischer nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den radialen Teilen (35; 36) im Gehäuse der Knetwelle (29; 54) radiale Scheibenelemente (60) befestigt sind.

8. Knetmischer nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß alle mit dem Produkt in Berührung kommenden Flächen der Maschine mindestens teilweise heiz- oder kühlbar sind.