DE10113451A1 - Temperatursensorlanze für Vakuumdissolver mit Behälterwandabstreifern - Google Patents
Temperatursensorlanze für Vakuumdissolver mit BehälterwandabstreifernInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Rührvorrichtung mit einem Lagergehäuse (7) für eine Rührwelle (1), an der vorzugsweise eine Rührscheibe (95) befestigt ist, mit einer Lanze (82), die mit einem Ende mit dem Lagergehäuse (7) in Verbindung steht und an deren anderem Ende ein Temperatursensor (99) angeordnet ist, mit einer Zuleitung (D) für den Temperatursensor (99), die zumindest bereichsweise durch das Lagergehäuse (7) geführt ist und die sich zumindest bereichsweise durch die Lanze (82) bis zum Temperatursensor (99) erstreckt.
Description
Die Erfindung betrifft eine Temperatur-Messeinrichtung für ei
ne Rührvorrichtung, insbesondere für einen Dissolver zur Pri
märteilchen-Benetzung pulvriger Stoffe, sowie dessen Lagerge
häuse für eine Rührwelle.
In der Farb- und Lackindustrie wird die exakte Temperaturmes
sung des Mischgutes immer wichtiger, um eine möglichst hohe
Qualität und einen geringen Ausschluss bei der Produktion zu
erhalten.
Es entsteht somit ein Bedarf an Maschinen für die Farben- und
Lackindustrie, die Temperatursensoren aufweisen, die exakte
Messungen im Mischgut erlauben.
Bei Rührwerken, die nur eine Welle aufweisen, kann insbesonde
re im Vakuumbetrieb eine Messsonde durch den Deckel geführt
werden. Bei Rührwerken, die mehrere Wellen aufweisen, und bei
Rührwerken, die einen Mischbehälter-Wand-Abschaber besitzen,
der auf einer Hohlwelle gelagert ist, die sich um die Rührwel
le bewegt, sind Messsonden, die durch den Deckel geführt wer
den, nicht praktikabel. Wegen des Umlaufs des Führungsarmes
der Mischbehälter-Wand-Abschabervorrichtung kann verständlicherweise
kein Temperatursensor durch den Deckel zum Mischgut
geführt werden. Dieser würde zwangsweise von dem auf der Hohl
welle befestigten Führungsarm der im Deckel befestigten Misch
behälter-Wand-Abschabervorrichtung abgerissen werden.
Weiterhin ist zu beachten, dass beim Heben und Senken des
Mischwerkzeuges eine Kollision mit dem Temperatursensor ver
mieden werden muss. Dieses kann nur dann sichergestellt wer
den, wenn der Temperatursensor entweder im Mantel oder Boden
des Mischbehälters angeordnet ist, oder sich mit dem Misch
werkzeug auf und ab bewegt.
In einigen Fällen wurde die Mischbehälter-Wand-Abschaber-
Einheit mit dem Antrieb im unteren Bereich des Mischbehälters
gelagert. Hierdurch ist es möglich, den Temperatursensor von
oben in den Behälter zu führen. Die Lagerung im Behälterboden
hat sich jedoch aufgrund des direkten Kontaktes mit dem Misch
gut als sehr fehleranfällig und reparaturbedürftig erwiesen.
Weiterhin führten die hohen Kosten für Wartung und Ersatzteile
zu einer geringen Marktdurchdringung.
Ein weiterer Lösungsansatz besteht in der Verwendung von
Flach- oder Stiftsensoren, die in der Behälterwand oder im Be
hälterboden eingefügt sind.
Bei Stiftsensoren ist jedoch aufgrund der Anordnung in der Nä
he der Behälterwand mit Messfehlern zu rechnen. Ein besonderer
Nachteil von Stiftsensoren liegt in der Gefahr, beim Reinigen
des Behälters zerstört zu werden, da sie in das Behälterinnere
ragen.
Um die Zerstörung der Sensoren zu vermeiden, wurden bodenebene
Flachsensoren entwickelt, bei denen jedoch - physikalisch be
dingt - noch größere Messungenauigkeiten festzustellen waren.
Die physikalischen Messungenauigkeiten resultierten aus der
schnellen Abkühlung des Mischgutes an der Behälterwand. Iso
lierungen der Behälterwand und des Sensors konnten die Messungenauigkeiten
nur in einem geringen Maße vermeiden. Dies ist
darauf zurückzuführen, dass die Energie an der Mischscheibe
bzw. am Mischwerkzeug auf das Mischgut übertragen wird. Ein
Mischvorgang mit einem Dissolver, der eine Leistung von 70 kW
aufweist, entspricht einer Wärmeübertragung durch etwa 60 bis
70 Tauschsiedern mit je 1000 Watt Leistung auf das Mischgut.
Diese Wärmeübertragung erfolgt im Bereich der Rührscheibe.
Besonders gravierende Messungenauigkeiten sind dann festzu
stellen, wenn der Mischbehälter mit einem Kühlmantel umgeben
ist. So sind Messfehler von bis zu zehn Grad Celsius bekannt
geworden.
Weiterhin sind Temperatursensoren bekannt, die durch eine Boh
rung in der Rührwelle geführt wurden. Aufgrund der Rotation
der Rührwelle wurde ein Schleifkontakt verwendet, um die Mess
daten des Temperatursensors zur Auswertung weiterzuleiten.
Schleifkontakte bringen jedoch immer eine Ungenauigkeit mit
sich, da sie je nach Zustand unterschiedliche Widerstandwerte
aufweisen. Dies ist insbesondere bei Widerstandssensoren von
großem Nachteil. Ferner waren die Messdaten unbefriedigend, da
sich das Mischgut im Zentrum unterhalb der Rührwelle nur in
einem sehr geringen Maße bewegt. Der größte Teil der Energie
wird im Randbereich der Rührscheibe übertragen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Rührwelle und
eine Rührvorrichtung bereitzustellen, die exakte Temperatur
messung auch dann ermöglicht, wenn die Maschine über einen -
von oben - über einen Führungsarm angetriebenen Mischbehälter-
Wand-Abschaber verfügt.
Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale der unabhängigen
Ansprüche.
Insbesondere wird diese Aufgabe durch die Merkmale des An
spruchs 1 gelöst. Anspruch 1 kennzeichnet ein Lagergehäuse
für eine Rührwelle, an der vorzugsweise eine Rührscheibe befestigt
ist. Eine Lanze, die mit einem Ende durch einen
Flansch A mittels Schrauben am Flansch des Lagergehäuses in
lösbarer Verbindung steht und an deren anderem Ende vakuum
dicht ein Temperatursensor angeordnet ist. Damit auch ein Va
kuumbetrieb möglich ist, muss zur Verhinderung einer Kollision
mit dem Führungsarm des Mischbehälter-Wand-Abschaber die Zu
leitung für den Temperatursensor zumindest bereichsweise durch
das Lagergehäuse geführt werden und sich zumindest bereichs
weise durch die Lanze bis zum Temperatursensor erstrecken.
Die Lanze weist eine Sollbruchstelle auf, damit die Flansch
verbindung nicht zerstört wird und die O-Ring-Vakuum-
Abdichtungseinheit erhalten bleiben. Die Sollbruchstelle ist
so angeordnet, dass der nach einem Bruch verbleibende Teil der
Lanze leicht aus seiner Halterung gelöst werden kann.
Um auch einen Vakuumbetrieb zu ermöglichen, schließt das La
gergehäuse die Rührwelle luftdicht ab. Dies wird erreicht, in
dem der rohrförmige Mantel des Lagergehäuses, durch Gehäusede
ckel und Dichtungen an seinen Enden abgeschlossen wird. Die
Dichtungen liegen hierbei an der Rührwelle an. Das Lagergehäu
se erstreckt sich vom Oberteil der Mischvorrichtung bis in den
Behälter. Der Behälterdeckel umschließt das Lagergehäuse luft
dicht.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung wird die Zuleitung voll
ständig durch das Lagergehäuse geführt. Dies kann z. B. durch
eine Längsbohrung durch die Wandung des Lagergehäuses erfol
gen.
Um einen größtmöglichen Schutz für die Zuleitung des Tempera
tursensors zu erreichen, wird die Zuleitung vorzugsweise voll
ständig durch die Lanze geführt. In einer möglichen Ausfüh
rungsform weist die Lanze eine Längsbohrung auf.
Die Wandung des Lagergehäuses ist vorzugsweise im unteren Be
reich mit einer vergrößerten Bohrung versehen, in der die Lanze
aufgenommen und durch die O-Ringe im Führungszapfen abge
dichtet wird.
Alternative Befestigungsformen sind jedoch ebenfalls denkbar.
Vorzugsweise ist das Lagergehäuse mit der Lanze so verbunden,
dass die Zuführungen ineinander übergehen. Hierbei stoßen das
Lagergehäuse und die Lanze im Bereich der Ausgänge ihrer
Längsbohrungen so aufeinander, dass die Bohrungen für die Lei
tungszuführung bündig ineinander übergehen und dennoch ein
problemloser Austausch des Temperatursensors mit Anschlusslei
tung in weniger als einer Stunde möglich ist.
Der Temperatursensor ist vorzugsweise ein Widerstandsthermome
ter, z. B. ein PT 100, dessen Kabel sich durch die als Bohrung
ausgestaltete Zuführung erstreckt.
Damit die Temperaturmessungen im Randbereich der Rührscheibe
bzw. des Rührwerkzeuges durchgeführt werden können, weist die
Lanze eine Krümmung auf, die es ermöglicht, das Thermometer
auszurichten. Durch Ausrichtung auf den Randbereich der Rühr
scheibe ist es möglich, optimale Messergebnisse zu erzielen.
Ein Mischbehälter-Wand-Abschaber, mit dem das Mischgut von den
Behälterwänden getrennt wird, rotiert während des Mischvor
gangs um die Rührwelle.
Hierzu ist eine Hohlwelle um das Lagergehäuse angeordnet, die
mit einem Führungsarm verbunden ist. Der Führungsarm führt ein
Mischbehälter-Wand-Abschaberschwert entlang der Behälterwand.
Ein weiterer Bestandteil der Erfindung ist eine Rührvorrich
tung, insbesondere ein Dissolver für Primärteilchen-Benetzung
pulvriger Stoffe, der ein in Anspruch 1 beschriebenes Lagerge
häuse aufweist. Ein Dissolver weist i. d. R. eine Rührwelle
auf, an deren Ende eine Rührscheibe angeordnet ist. Die Rühr
scheibe besitzt eine Reihe von umlaufenden Zähnen an ihrem äu
ßeren Randbereich.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteran
sprüchen aufgeführt. Es folgt eine detaillierte Beschreibung
anhand der Zeichnungen. Es zeigt:
Fig. 1 eine Rührvorrichtung, in Form eines Dissolvers, mit
einer Rührwelle, an deren Ende sich eine Rührscheibe
befindet, wobei die Rührwelle in einen Behälter gefah
ren ist, zusammen mit einem Temperatursensor, der am
Ende einer Lanze befestigt ist, die sich in den Behäl
ter erstreckt;
Fig. 2 einen Schnitt durch eine Rührwelle, die von einem La
gergehäuse umgeben ist, wobei die Rührwelle durch zwei
Wälzlager geführt wird, mit Lagerdeckeln und Dichtun
gen, die das Gehäuse gegenüber der Rührwelle abdichten,
mit einer Lanze, deren Zapfen mit O-Ring-Dichtungen in
eine Bohrung der Wandung des Lagergehäuses geschoben,
über Flanschverbindung befestigt ist und an deren Ende
sich ein Temperatursensor befindet;
Fig. 3 das obere Ende der Lanze mit Nuten für O-Ringe und
Flanschverbindung, mit einer Sollbruchstelle, die im
installierten Zustand der Lanze unterhalb der Flansch
verbindung angeordnet ist;
Fig. 4 eine Detailansicht des Schnitts aus Fig. 2 mit einer
Lanze, deren oberer Führungszapfen mittels O-Ringen in
der vergrößerten Bohrung der längs durchbohrten Wandung
des Lagergehäuses vakuumdicht verbunden und über
Flanschverbindungen befestigt ist und mit einer Mess
fühlerleitung, die durch die Längsbohrung der Wandung
des Lagergehäuses geführt ist;
Fig. 5 einen Flach-Temperatursensor, der im Behälterboden an
geordnet ist;
Fig. 6 einen Stift-Temperatursensor, der in der Behälterwand
angeordnet ist.
Fig. 1 zeigt den grundsätzlichen Aufbau einer Rührvorrich
tung, die z. B. als Dissolver ausgebildet ist. Auf einer Säule
ist ein Oberteil angeordnet, das auf seiner einen Seite einen
Motor hängend aufnimmt und auf dessen anderer Seite eine Rühr
welle gelagert ist. Zwischen dem Motor und der Rührwelle la
gert das Oberteil auf der Säule. Der Motor und die Welle sind
über ein Getriebe oder direkt miteinander verbunden, z. B.
durch Riemenantriebe. Die Rührwelle (1) erstreckt sich in einen
Behälter, der das Mischgut aufnimmt.
Am unteren Ende der Rührwelle, die sich in den Behälter er
streckt, befindet sich eine Rührscheibe (95), die im vorlie
genden Fall als Doppel-Scheibe ausgelegt ist. Die Rührscheiben
weisen z. B. an ihrer Peripherie Zähne auf, die oftmals wie
bei einem Sägeblatt versetzt angeordnet sind, um somit Energie
auf das Mischgut zu übertragen. Auch andere Arten von Rühr
werkzeugen können Verwendung finden.
Um den Behälter kann zusätzlich eine Kühlung angeordnet, die
sich z. B. spiralförmig um die äußere Behälterwand windet.
Das Lagergehäuse (7) ist zwischen dem Oberteil und dem Behäl
ter angeordnet. Das Lagergehäuse erstreckt sich zumindest
teilweise in den Behälter, um auch einen Vakuumbetrieb zu er
möglichen. Das Lagergehäuse kann luftdicht mit dem Deckel des
Behälters verbunden sein.
Eine Lanze (82) erstreckt sich vom unteren Rand des Lagerge
häuses in Richtung Rührscheibe. Die Lanze verläuft abschnitts
weise parallel zur Rührwelle. Kurz vor dem Ende der Rührwelle
knickt die Lanze ab, um den an ihrem Ende angeordneten Tempe
ratursensor möglichst dicht an das äußere Ende der Rührscheibe
zu führen.
Fig. 2 zeigt eine mögliche Ausgestaltungsform der Zuleitung D
für den Temperatursensor PT 100.
Das Lagergehäuse weist eine längs verlaufende Bohrung auf,
durch die das Kabel für den Temperatursensors PT 100 geführt
wird. Am unteren Ende des Lagergehäuses geht die Bohrung bün
dig in die Bohrung der Lanze über. Die Lanze weist ebenfalls
eine Bohrung auf, an deren unterem Ende der Temperatursensors
PT 100 angeordnet und vakuumdicht angeordnet ist.
Der Fig. 2 ist ebenfalls eine Hohlwelle (26) zu entnehmen,
die durch 2 Wälzlager gestützt und z. B. über Rollenkettenge
triebe (68) in Drehung versetzt wird und auf der ein Füh
rungsarm (66) geklemmt ist, der über eine Mischbehälter-Wand-
Abschaberschwertbuchse (94) mit einem Mischbehälter-Wand-
Abschaberschwert (98) verbunden ist. Das Mischbehälter-Wand-
Abschaberschwert ist mit Hilfe der Mischbehälter-Wand-
Abschaberschwertbuchse federnd gelagert, um auf die Behälter
wand einen konstanten Druck auszuüben. Das Mischbehälter-Wand-
Abschaberschwert wird somit an die Behälterwand gepresst und
vermeidet das Antrocknen des Mischgutes. Die Hohlwelle (26)
wird durch einen Motor und ein entsprechendes Getriebe in Ro
tationsbewegung gesetzt, wobei der Motor auf dem Behälterde
ckel oder am Lagergehäuse befestigt ist. Wahlweise kann auch
der Antrieb über eine Kardanwelle eines weiter oben liegenden
Getriebemotors erfolgen.
Die Lanze weist in ihrem Befestigungsbereich eine Verjüngung
in Form eines Führungszapfens mit O-Ringen auf, der von der
Bohrung der Wandung des Lagergehäuses aufgenommen wird. Um ei
ne Zerstörung der Flanschverbindung zu vermeiden - z. B. bei
einer Kollision beim Wechseln der Mischbehälter -, besitzt die
Lanze eine Sollbruchstelle, die außerhalb des Befestigungsbe
reiches der Lanze angeordnet ist, siehe Fig. 3. Die Soll
bruchstelle ist nutförmig ausgebildet. Ferner weist die Lanze
in ihrem Befestigungsbereich Nuten auf, die mit O-Ringen versehen
werden, die eine sichere Abdichtung des Behälterinnen
raumes gegenüber der Atmosphäre gewährleisten. Ein fester Halt
in der Bohrung ist durch die bereits vorerwähnte Flanschver
bindung gesichert.
Fig. 4 zeigt einen Detailausschnitt der Fig. 2 wobei die
einzelnen Lager deutlich zu erkennen sind. Der Fig. 4 ist
weiterhin der Aufbau des Lagergehäuses (7) mit seinen Gehäuse
deckeln zu entnehmen. Ferner sind die O-Ringe innerhalb der
Nuten zu erkennen. Deutlich ist auch das Kabel sichtbar, das
durch die Längsbohrungen geführt ist.
Fig. 5 zeigt eine alternative Anordnung eines Temperatursen
sors, der im Behälterboden angeordnet ist. Wie in der Einlei
tung bereits ausgeführt wurde, handelt es sich hierbei um den
Stand der Technik.
Auch Fig. 6 zeigt den Stand der Technik in Form eines Stift
sensors, der aus der Behälterwand herausragt. Auf die Nachtei
le wurde bereits in der Einleitung eingegangen.
1
Rührwelle
3
Gehäusedeckel
7
Lagergehäuse
8
Lagerring
25
Lagerring
26
Hohlwelle
33
Lagerring
38
Deckeldichtung
39
Gehäusedeckel
42
Deckeldichtung
40
Lagerdeckel
66
Führungsarm
68
Rollenkettengetriebe
82
Lanze
83
O-Ring
84
Schraube
94
Mischbehälter-Wand-Abschaberschwertbuchse
95
Rührscheibe
96
Behälterwand
98
Mischbehälter-Wand-Abschaberschwert
99
PT
100
D Zuleitung
B Sollbruchstelle
A Flansch
B Sollbruchstelle
A Flansch
Claims (19)
1. Lagergehäuse (7) für eine Rührwelle (1), an der vorzugsweise
eine Rührscheibe (95) befestigt ist,
- - mit einer Lanze (82), die mit einem Ende mit dem Lagergehäu se (7) in Verbindung steht und an deren anderem Ende ein Tem peratursensor (99) angeordnet ist,
- - mit einer Zuleitung (D) für den Temperatursensor (99), die zumindest bereichsweise durch das Lagergehäuse (7) geführt ist und die sich zumindest bereichsweise durch die Lanze (82) bis zum Temperatursensor (99) erstreckt.
2. Lagergehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
die Lanze (82) eine Sollbruchstelle (B) aufweist.
3. Lagergehäuse nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 2,
dadurch gekennzeichnet, dass das Lagergehäuse (7) die Rührwel
le (1) durch die Dichtungen (38) und (42) vakuumdicht ab
schließt.
4. Lagergehäuse nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch einen
rohrförmigen Mantel, der durch Gehäusedeckel (3, 39) an seinen
Enden abgeschlossen ist.
5. Lagergehäuse nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, dass die Zuleitung (D) vollständig
durch die Wandung des Lagergehäuses (7) geführt ist.
6. Lagergehäuse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass
die Zuleitung (D) eine Längsbohrung durch die Wandung des La
gergehäuses (7) ist.
7. Lagergehäuse nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, dass die Zuleitung (D) vollständig
durch die Lanze (82) geführt ist.
8. Lagergehäuse nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass
die Lanze (82) eine Längsbohrung aufweist.
9. Lagergehäuse nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8,
gekennzeichnet durch eine Bohrung, in die die Lanze (82) be
reichsweise eingeführt ist, wobei der Führungszapfen der Lanze
(82) durch O-Ringe (83) in Nuten abgedichtet und mittels
Schraubverbindung mit Flansch am Lagerdeckel befestigt ist.
10. Lagergehäuse nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis
8, gekennzeichnet, durch eine Bohrung, in der der Führungszap
fen der Lanze (82) durch O-Ringe abgedichtet ist.
11. Lagergehäuse nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis
10, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführung (D) des Lager
gehäuses (7) und der Lanze (82) ineinander übergehen.
12. Lagergehäuse nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis
11, dadurch gekennzeichnet, dass der Temperatursensor (99) ein
elektronischer Messfühler ist, dessen Kabel durch die Zufüh
rung (D) geführt ist, wobei die Zuführung (D) als Bohrung aus
gebildet ist.
13. Lagergehäuse nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis
12, dadurch gekennzeichnet, dass die Lanze (82) vorzugsweise
an ihrem unteren Ende eine Krümmung aufweist, die es ermög
licht, den Temperatursensor (99) auszurichten.
14. Lagergehäuse nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis
13, dadurch gekennzeichnet, dass eine Hohlwelle (26) um das
Lagergehäuse angeordnet ist, die mit einem Führungsarm (66)
verbunden ist, und der Führungsarm (66) ein Mischbehälter-
Wand-Abschaberschwert (98) entlang einer Behälterwand (96)
führt.
15. Lagergehäuse nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet,
dass der Führungsarm (66) mit einem Antrieb in Verbindung
steht, der auf dem Deckel angeordnet ist, wobei der Antrieb
vorzugsweise ein Kettenantrieb oder eine Kardanantrieb ist.
16. Lagergehäuse nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet,
dass der Führungsarm durch einen Kardanantrieb oder durch ei
nen Kettenantrieb angetrieben wird, wobei der Antriebsmotor
entweder im Oberteil der Mischvorrichtung oder auf dem Deckel
des Behälters angeordnet ist.
17. Rührwelle gekennzeichnet durch ein Lagergehäuse nach einem
oder mehreren der Ansprüche 1 bis 16.
18. Rührvorrichtung, insbesondere ein Dissolver für Primär
teilchen-Benetzung pulvriger Stoffe, gekennzeichnet durch ein
Lagergehäuse nach einem oder mehreren der Ansprüchen 1 bis 16.
19. Rührvorrichtung, insbesondere ein Dissolver für Primär
teilchen-Benetzung pulvriger Stoffe, gekennzeichnet durch eine
Rührwelle nach Anspruch 17.
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