DE10113451B4

DE10113451B4 - Temperatursensorlanze für Vakuumdissolver mit Mischbehälter-Wand-Abschabern

Info

Publication number: DE10113451B4
Application number: DE10113451A
Authority: DE
Inventors: Gerhard Niemann
Original assignee: Wilhelm Niemann & Co GmbH
Current assignee: Wilhelm Niemann & Co GmbH
Priority date: 2001-03-19
Filing date: 2001-03-19
Publication date: 2005-07-28
Anticipated expiration: 2021-03-20
Also published as: DE10113451A1

Abstract

Lagergehäuse (7) für eine Dissolverrührwelle (1), die vorzugsweise für einen Dissolver mit Wand-Abschaber bestimmt 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, wobei die Anordnung der Lanze am Lagergehäuse eine Erstreckung des Temperatursensors (99) ohne Kollision in einen Mischbehälter ermöglicht,
– 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 ein Lagergehäuse für eine Rührwelle einer Rührvorrichtung, insbesondere eines Dissolvers zur Primärteilchen-Benetzung pulvriger Stoffe, ausgestatet mit einer Temperatur-Messeinrichtung.

In der Farb- und Lackindustrie wird die exakte Temperaturmessung 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 insbesondere 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 werden, nicht praktikabel. Wegen des Umlaufs des Führungsarmes der Mischbehälter-Wand-Abschabervorrichtung kann verständli cherweise kein Temperatursensor durch den Deckel zum Mischgut geführt werden. Dieser würde zwangsweise von dem auf der Hohlwelle befestigten Führungsarm der im Deckel befestigten Mischbehälter-Wand-Abschabervorrichtung abgerissen werden.

Weiterhin ist zu beachten, dass beim Heben und Senken des Mischwerkzeuges eine Kollision mit dem Temperatursensor vermieden werden muss. Dieses kann nur dann sichergestellt werden, wenn der Temperatursensor entweder im Mantel oder Boden des Mischbehälters angeordnet ist, oder sich mit dem Mischwerkzeug 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 Mischgut 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 Behälterboden eingefügt sind.

Bei Stiftsensoren ist jedoch aufgrund der Anordnung in der Nähe 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 bedingt – noch größere Messungenauigkeiten festzustellen waren. Die physikalischen Messungenauigkeiten resultierten aus der schnellen Abkühlung des Mischgutes an der Behälterwand. Isolierungen der Behälterwand und des Sensors konnten die Messun genauigkeiten 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 festzustellen, 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 Bohrung in der Rührwelle geführt wurden. Aufgrund der Rotation der Rührwelle wurde ein Schleifkontakt verwendet, um die Messdaten 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.

Aus der DE 9004857 U1 ist eine Temperatursensorlanze bekannt, die durch den Deckel im Randbereich bis zum Boden des Behälters geführt wird. Nachteilig bei dieser Ausführungsform ist, dass der Sensor weit entfernt von der Mischscheibe angeordnet ist und dass ein umlaufender Wand-Abschaber nicht eingesetzt werden kann.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, Bestandteile einer Rührervorrichtung bereitzustellen, die eine exakte Temperaturmessung ermöglichen, indem eine nahe Anordnung am Mischgut erreicht wird.

Dabei soll der Temperatursensor so angeordnet sein, dass Kollisionen mit einem über einen Führungsarm angetriebenen Mischbehälter-Wand-Abschaber vermieden werden.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1.

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 vakuumdicht ein Temperatursensor angeordnet ist. Damit auch ein Vakuumbetrieb möglich ist, muss zur Verhinderung einer Kollision mit dem Führungsarm des Mischbehälter-Wand-Abschaber die Zuleitung für den Temperatursensor zumindest bereichsweise durch das Lagergehäuse geführt werden und sich zumindest bereichsweise durch die Lanze bis zum Temperatursensor erstrecken.

In den, Unteransprüchen sind vorteilhafte Weiterbildungen des Lagergehäuses angegeben.

Die Lanze weist eine Sollbruchstelle auf, damit die Flanschverbindung 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 Lagergehäuse die Rührwelle luftdicht ab. Dies wird erreicht, indem der rohrförmige Mantel des Lagergehäuses, durch Gehäusedeckel und Dichtungen an seinen Enden abgeschlossen wird. Die Dichtungen liegen hierbei an der Rührwelle an. Das Lagergehäuse erstreckt sich vom Oberteil der Mischvorrichtung bis in den Behälter. Der Behälterdeckel umschließt das Lagergehäuse luftdicht.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung wird die Zuleitung vollständig durch das Lagergehäuse geführt. Dies kann z. B. durch eine Längsbohrung durch die Wandung des Lagergehäuses erfolgen.

Um einen größtmöglichen Schutz für die Zuleitung des Temperatursensors zu erreichen, wird die Zuleitung vorzugsweise vollständig durch die Lanze geführt. In einer möglichen Ausführungsform weist die Lanze eine Längsbohrung auf.

Die Wandung des Lagergehäuses ist vorzugsweise im unteren Bereich mit einer vergrößerten Bohrung versehen, in der die Lanze aufgenommen und durch die O-Ringe im Führungszapfen abgedichtet 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 Leitungszuführung bündig ineinander übergehen und dennoch ein problemloser Austausch des Temperatursensors mit Anschlussleitung in weniger als einer Stunde möglich ist.

Der Temperatursensor ist vorzugsweise ein Widerstandsthermometer, z. B. ein PT100, 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 Rührscheibe ist es möglich, optimale Messergebnisse zu erzielen.

Ein Mischbehälter-Wand-Abschaber, mit dem das Mischgut von den Behälterwänden getrennt wird, rotiert während des Mischvorgangs 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 Rührvorrichtung, insbesondere ein Dissolver für Primärteilchen-Benetzung pulvriger Stoffe, der ein in Anspruch 1 beschriebenes Lagergehäuse aufweist. Ein Dissolver weist i. d. R. eine Rührwelle auf, an deren Ende eine Rührscheibe angeordnet ist. Die Rührscheibe besitzt eine Reihe von umlaufenden Zähnen an ihrem äußeren Randbereich.

Es folgt eine detaillierte Beschreibung anhand der Zeichnungen. Es zeigt:
1 eine Rührvorrichtung, in Form eines Dissolvers, mit einer Rührwelle, an deren Ende sich eine Rührscheibe befindet, wobei die Rührwelle in einen Behälter gefahren ist, zusammen mit einem Temperatursensor, der am Ende einer Lanze befestigt ist, die sich in den Behälter erstreckt;
2 einen Schnitt durch eine Rührwelle, die von einem Lagergehäuse umgeben ist, wobei die Rührwelle durch zwei Wälzlager geführt wird, mit Lagerdeckeln und Dichtungen, 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;
3 das obere Ende der Lanze mit Nuten für O-Ringe und Flanschverbindung, mit einer Sollbruchstelle, die im installierten Zustand der Lanze unterhalb der Flanschverbindung angeordnet ist;
4 eine Detailansicht des Schnitts aus 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 Messfühlerleitung, die durch die Längsbohrung der Wandung des Lagergehäuses geführt ist;
5 einen Flach-Temperatursensor, der im Behälterboden angeordnet ist;
6 einen Stift-Temperatursensor, der in der Behälterwand angeordnet ist.
1 zeigt den grundsätzlichen Aufbau einer Rührvorrichtung, 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 Rührwelle gelagert ist. Zwischen dem Motor und der Rührwelle lagert 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 erstreckt, befindet sich eine Rührscheibe (95), die im vorliegenden 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 Rührwerkzeugen können Verwendung finden.
Um den Behälter kann zusätzlich eine Kühlung angeordnet werden, die sich z. B. spiralförmig um die äußere Behälterwand windet.
Das Lagergehäuse (7) ist zwischen dem Oberteil und dem Behälter angeordnet. Das Lagergehäuse erstreckt sich zumindest teilweise in den Behälter, um auch einen Vakuumbetrieb zu ermöglichen. Das Lagergehäuse kann luftdicht mit dem Deckel des Behälters verbunden sein.
Eine Lanze (82) erstreckt sich vom unteren Rand des Lagergehäuses in Richtung Rührscheibe. Die Lanze verläuft abschnittsweise parallel zur Rührwelle. Kurz vor dem Ende der Rührwelle knickt die Lanze ab, um den an ihrem Ende angeordneten Temperatursensor möglichst dicht an das äußere Ende der Rührscheibe zu führen.
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 Temperatursensor PT 100 geführt wird. Am unteren Ende des Lagergehäuses geht die Bohrung bündig in die Bohrung der Lanze über. Die Lanze weist ebenfalls eine Bohrung auf, an deren unterem Ende der Temperatursensor PT 100 angeordnet und vakuumdicht befestigt ist.
Der 2 ist ebenfalls eine Hohlwelle (26) zu entnehmen, die durch 2 Wälzlager gestützt und z. B. über Rollenkettengetriebe (68) in Drehung versetzt wird und auf der ein Führungsarm (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 Behälterwand 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 Rotationsbewegung gesetzt, wobei der Motor auf dem Behälterdeckel 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 eine Zerstörung der Flanschverbindung zu vermeiden – z. B. bei einer Kollision beim Wechseln der Mischbehälter-, besitzt die Lanze eine Sollbruchstelle, die außerhalb des Befestigungsbereiches der Lanze angeordnet ist, siehe 3. Die Sollbruchstelle ist nutförmig ausgebildet. Ferner weist die Lanze in ihrem Befestigungsbereich Nuten auf, die mit O-Ringen versehen werden, die eine sichere Abdichtung des Behälterinnenraumes gegenüber der Atmosphäre gewährleisten. Ein fester Halt in der Bohrung ist durch die bereits vorerwähnte Flanschverbindung gesichert.
4 zeigt einen Detailausschnitt der 2 wobei die einzelnen Lager deutlich zu erkennen sind. Der 4 ist weiterhin der Aufbau des Lagergehäuses (7) mit seinen Gehäusedeckeln zu entnehmen. Ferner sind die O-Ringe innerhalb der Nuten zu erkennen. Deutlich ist auch das Kabel sichtbar, das durch die Längsbohrungen geführt ist.
5 zeigt eine alternative Anordnung eines Temperatursensors, der im Behälterboden angeordnet ist. Wie in der Einleitung bereits ausgeführt wurde, handelt es sich hierbei um den Stand der Technik.
Auch 6 zeigt den Stand der Technik in Form eines Stiftsensors, der aus der Behälterwand herausragt. Auf die Nachteile wurde bereits in der Einleitung eingegangen.

1: Rührwelle
3: Gehäusedeckel
4: Gehäusedeckeldichtung
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

Claims

Lagergehäuse (7) für eine Dissolverrührwelle (1), die vorzugsweise für einen Dissolver mit Wand-Abschaber bestimmt 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, wobei die Anordnung der Lanze am Lagergehäuse eine Erstreckung des Temperatursensors (99) ohne Kollision in einen Mischbehälter ermöglicht, – 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.
Lagergehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lanze (82) eine Sollbruchstelle (B) aufweist.
Lagergehäuse nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Lagergehäuse (7) die Rührwelle (1) durch die Dichtungen (38) und (42) vakuumdicht abschließt.
Lagergehäuse nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch einen rohrförmigen Mantel, der durch Gehäusedeckel (3, 39) an seinen Enden abgeschlossen ist.
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.
Lagergehäuse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuleitung (D) eine Längsbohrung durch die Wandung des Lagergehäuses (7) ist.
Lagergehäuse nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuleitung (D) vollständig durch die Lanze (82) geführt ist.
Lagergehäuse nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Lanze (82) eine Längsbohrung aufweist.
Lagergehäuse nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch eine Bohrung, in die die Lanze (82) bereichsweise eingeführt ist, wobei der Führungszapfen der Lanze (82) durch O-Ringe (83) in Nuten abgedichtet und mittels Schraubverbindung mit Flansch am Lagerdeckel befestigt ist.
Lagergehäuse nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet, durch eine Bohrung, in der der Führungszapfen der Lanze (82) durch O-Ringe abgedichtet ist
Lagergehäuse nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführung (D) des Lagergehäuses (7) und der Lanze (82) ineinander übergehen.
Lagergehäuse nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Temperatursensor (99) ein elektronischer Messfühler ist, dessen Kabel durch die Zuführung (D) geführt ist, wobei die Zuführung (D) als Bohrung ausgebildet ist.
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 ermöglicht, den Temperatursensor (99) auszurichten.
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.
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 ein Kardanantrieb ist.
Lagergehäuse nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Führungsarm durch einen Kardanantrieb oder durch einen Kettenantrieb angetrieben wird, wobei der Antriebsmotor entweder im Oberteil der Mischvorrichtung oder auf dem Deckel des Behälters angeordnet ist.
Dissolverrührwelle gekennzeichnet durch ein Lagergehäuse nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 16.
Rührvorrichtung, insbesondere ein Dissolver für Primärteilchen-Benetzung pulvriger Stoffe, gekennzeichnet durch ein Lagergehäuse nach einem oder mehreren der Ansprüchen 1 bis 16.
Rührvorrichtung, insbesondere ein Dissolver für Primärteilchen-Benetzung pulvriger Stoffe, gekennzeichnet durch eine Rührwelle nach Anspruch 17.