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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Rotor sowie einen Stator für eine Mischvorrichtung
zum Vermischen von wenigstens zwei Medien, bei welcher ein Stator
in einer Gehäuseanordnung
zur Aufnahme und/oder zum Durchlauf der Medien angeordnet und mit
einem in der Gehäuseanordnung
angeordneten und um eine Drehachse drehbar gelagerten Rotor zusammenwirkt.
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Nach
betrieblichen Erfahrungen des Anmelders wurden derartige Mischerrotoren
und Mischerstatoren bislang aus einer Rotorwelle mit einer Vielzahl
von eingeschraubten Vierkantmischerstiften bzw. einem zylindrischen
Gehäuse
mit einer Vielzahl von eingeschraubten Vierkantmischerstiften gebildet.
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Nachteilig
ist hierbei vor allem der große
Herstellungs- und Montageaufwand sowohl für den Rotor als auch den Stator.
Darüber
hinaus brechen die als Mischelemente dienenden Vierkantstifte nach längeren Betriebszeiten
oftmals ab.
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Aus
der nachveröffentlichten
DE 103 38 180 B3 ist
eine als Scheibenstapel ausgebildete Extruderschnecke für einen
Schneckenextruder bekannt.
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Aus
der
US 5,832,604 , der
DE 693 372 A und
der
DE 17 03 835 C3 ist
es jeweils bekannt, im wesentlichen identische Scheiben mit einem
kleinen Winkelversatz von Scheibe zu Scheibe zu stapeln, um einen "Schraubenkörper" herzustellen.
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Aus
der
DE 10 2004
008 122 A1 ist ein so genanntes "Rapid Prototyping"-Verfahren zur Herstellung von dreidimensionalen
Körpern
bekannt. Bei diesem Verfahren wird Pulvermaterial verklebt oder gesintert.
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Fertigung einer
Mischvorrichtung zu vereinfachen und insbesondere einen hierfür geeigneten Rotor
und einen hierfür
geeigneten Stator bereitzustellen.
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Gemäß eines
ersten Aspekts der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst durch
einen Rotor nach Anspruch 1.
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Gemäß eines
zweiten Aspekts der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst durch
einen Stator nach Anspruch 13.
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Die
abhängigen
Ansprüche
betreffen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.
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Gemäß der Erfindung
wird wenigstens eine der bisher sehr aufwendig hergestellten Mischerkomponenten
(Rotor und/oder Stator) in sehr kostengünstiger Weise als ein Stapel
von alternierend gestapelten Mischscheiben und Distanzscheiben gebildet.
Vorteilhaft kann die separate Herstellung und Montage von (beispielsweise
einigen 100!) Mischelementen entfallen. Die gewünschte dreidimensionale Form
der betreffenden Mischerkomponente kann vorteilhaft bereits bei
der Fertigung der einzelnen Scheiben berücksichtigt werden. Irgendeine
kompliziertere Kontur einer Mischscheibe oder Distanzscheibe bedeutet
keinerlei Mehraufwand bei der Herstellung. Insofern gestattet die
Erfindung in gewissen Grenzen auch eine für den jeweiligen Anwendungsfall
maßgeschneiderte
Formgestaltung.
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Die
vorliegende Erfindung ermöglicht
eine kostengünstige
Fertigung von Mischerrotoren und -statoren mit einer weitgehend
beliebig vorgegebenen, mehr oder weniger komplizierten dreidimensionalen
Formgestaltung.
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Für die Erfindung
wesentlich ist die Bildung des Mischerrotors bzw. Mischerstators
durch alternierendes Stapeln von Mischscheiben und Distanzscheiben,
z. B. von zuvor geeignet konturierten Platten. Damit können in
einfacher Weise insbesondere z. B. Rotoren und Statoren mit komplizierter
Geometrie gefertigt werden, bei der die in einer Richtung betrachtete
Variation der Querschnittsfläche
an wenigstens einer Stelle sehr steil bzw. sprunghaft ist, indem diese
Richtung als Stapelrichtung verwendet wird.
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Der
Begriff "Konturierung" bzw. Kontur ist
im Rahmen der Erfindung sehr weitgehend zu verstehen und soll keineswegs
auf den äußeren Randverlauf
der zu stapelnden Platten beschränkt
sein. Vielmehr umfasst dieser Begriff auch die Anordnung und Gestaltung
etwaig vorgesehener Aussparungen (z. B. Löcher), die bei der Konturierung
an irgendei ner Stelle der Platten bzw. der daraus gebildeten Misch- und/oder
Distanzscheiben vorgesehen werden können.
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Bevorzugt
entspricht jede Plattenform einem flächigen ebenen Plattenkörper, insbesondere
einem flächigen
ebenen Plattenkörper
von einheitlicher Dicke. In einer Ausführungsform ist diese Dicke
kleiner als 10 mm, insbesondere kleiner als 2 mm.
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In
einer Ausführungsform
ist vorgesehen, dass die zur Bildung des Rotors bzw. Stators bereitzustellenden
Platten mit identischer Dicke einem Konturierungsprozess zugeführt werden.
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Auch
ist es von Vorteil, wenn wenigstens einige, insbesondere alle bereitgestellten
Platten aus dem gleichen Material gebildet sind und/oder wenn wenigstens
einige, insbesondere alle bereitgestellten Platten das gleiche Format
und/oder die gleiche Dicke besitzen.
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Wenngleich
die Konturierung der bereitgestellten Platten durch irgendeinen
geeigneten Trennprozess (Materialbearbeitungsprozess) wie z. B.
ein Fräsen
am seitlichen Plattenrand erfolgen kann, so ist in einer bevorzugten
Ausführungsform
ein Lasertrennprozess vorgesehen. Damit lässt sich insbesondere eine
größere Anzahl
von Platten sehr präzise und
rasch konturieren (z. B. durch Ausschneiden der benötigten konturierten
Platten aus Materialblechen).
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Die
konturierten Platten können
beim oder nach dem Stapeln durch einen Verbindungsprozess fest miteinander
verbunden werden, beispielsweise mittels Verschweißen, Verlöten oder
Verkleben der Platten miteinander und/oder der Platten mit einem hierfür vorgesehenen
Verbindungsteil. Ein solches Verbindungsteil kann sich in Stapelrichtung
z. B. an einem seitlichen Randbereich des Plattenstapels oder durch
einen zentralen Bereich des Plattenstapels hindurch erstrecken.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
ist vorgesehen, dass beim Stapeln ein in Stapelrichtung langgestrecktes
Profilteil zu Hilfe genommen wird und wenigstens einige der Platten,
insbesondere alle Platten bei der Konturierung wenigstens ein Konturdetail
erhalten, welches beim Stapeln zur Gewährleistung einer bestimmten
Positionierung und/oder Orientierung der jeweiligen Platte durch
Formschluss zwischen dem Konturde tail und einem korrespondierenden
Profildetail des Profilteils dient. Ein solches Profilteil kann
insbesondere auch einen Abschnitt am fertig hergestellten Rotor
bzw. Stator bilden, insbesondere wenn es sich gleichzeitig um ein
oben erwähntes
Verbindungsteil handelt.
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Die
an sich bekannte Grundidee der Bildung eines Gegenstands durch Stapeln
einer Vielzahl von zuvor konturierten Platten findet gemäß der vorliegenden
Erfindung eine interessante Anwendung zur Herstellung von mechanisch
mehr oder weniger stark beanspruchten Maschinenteilen (Rotor bzw.
Stator) einer dynamischen Mischvorrichtung.
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Mit
derartigen Mischvorrichtungen lassen sich wenigstens zwei Medien,
beispielsweise flüssige oder
pastöse
Medien, effizient miteinander vermischen. Auch sind andere Medienkonsistenzen
denkbar, wie z. B. bei der Vermischung eines flüssigen Mediums mit einem pulverförmigen Medium.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Rotors
umfasst der Scheibenstapel wenigstens sechs Scheiben.
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Bevorzugt
sind wenigstens einige der gestapelten Scheiben aus dem gleichen
Material gebildet und/oder besitzen wenigstens einige der Scheiben die
gleiche Dicke und/oder die gleiche Kontur. Im Hinblick auf die für Mischerkomponenten
in der Praxis erforderliche Stabilität ist gemäß einer Ausführungsform
vorgesehen, dass wenigstens eine der Scheiben, insbesondere die
vergleichsweise stark beanspruchten Scheiben oder sämtliche
Scheiben aus Metall gebildet sind. Beispielsweise können die Scheiben
durch einen Trennprozess (z. B. Lasertrennprozess) aus Stahlplatten
ausgeschnitten bzw. konturiert sein.
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Bevorzugt
ist wenigstens eine der Scheiben drehfest mit einer im Scheibenstapel
unmittelbar benachbarten Scheibe verbunden, beispielsweise verschweißt oder
verlötet
oder verklebt.
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In
einer Ausführungsform
ist eine den Scheibenstapel in Richtung der Drehachse durchsetzende und
im Wesentlichen drehfest mit dem Scheibenstapel verbundene Rotorwelle
vorgesehen. Hierbei kann wenigstens eine der Scheiben, insbesondere
Mischscheiben oder sämtliche
Scheiben an der Rotorwelle gehalten sein. Die Scheibe kann in einfacher Weise z.
B. durch Formschluss an der Rotorwelle gehalten (und abhängig von
der konkreten Gestaltung des Formschlusses auch orientiert) sein.
Alternativ oder zusätzlich
kommt eine Verschweißung,
Verlötung oder
Verklebung hierfür
in Betracht.
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Für eine gute
Mischwirkung bei der Drehung des Rotors im Betrieb der Mischvorrichtung
ist es günstig,
dass die Mischscheiben jeweils einen zentralen Scheibenabschnitt
aufweisen, durch welchen hindurch sich beispielsweise die erwähnte Rotorwelle
erstrecken kann, von welchem wenigstens ein langgestreckter Mischelementabschnitt
radial nach außen
absteht. Insbesondere können
auch mehrere solche Mischelementabschnitte vorgesehen sein. Besonders
bevorzugt ist es, wenn ein solcher Mischelementabschnitt sich nach
radial auswärts
in seiner Breite und/oder Dicke verjüngt. Dies trägt dem für einen
Rotor einer Mischvorrichtung sich ergebenden Lastprofil entlang
eines solchen Mischelementabschnitts Rechnung. In einer bevorzugten
Ausführungsform
weist die Mischscheibe mehrere, in Umfangsrichtung im Wesentlichen
gleichmäßig verteilte Mischelementabschnitte
auf. Insbesondere können wenigstens
drei oder mehr solche Mischelementabschnitte "sternförmig" von dem zentralen Scheibenabschnitt
abstehen.
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Auch
für die
Herstellung und Gestaltung des Stators können entsprechende vorteilhafte
Weiterbildungen vorgesehen sein, wie sie oben für den Rotor einer Mischvorrichtung
bereits beschrieben wurden.
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Schließlich stellt
die vorliegende Erfindung eine Mischvorrichtung bereit, bei welcher
wenigstens ein Rotor der oben erläuterten Art und/oder wenigstens
ein Stator der oben erläuterten
Art in einer Gehäuseanordnung
der Mischvorrichtung angeordnet ist.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels mit Bezug auf
die beigefügten
Zeichnungen näher
erläutert.
Es stellen dar:
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1 ein
schematisches Blockdiagramm eines Systems zur Herstellung eines
Gegenstands mit einer vorgegebenen dreidimensionalen Gegenstandsform,
welches als solches nicht in den Schutzbereich der vorliegenden
Erfindung fällt,
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2 eine
Darstellung zur Veranschaulichung der Gewinnung einer digitalen
Repräsentation der
dreidimensionalen Form des mit dem System nach 1 herzustellenden
Gegenstands,
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3 eine
Veranschaulichung des Vorteils eines mehreren Platten gemeinen Konturdetails
beim Stapeln der Platten mit dem System nach 1,
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4 eine
perspektivische Ansicht eines dynamischen Mischers gemäß eines
Ausführungsbeispiels
der vorliegenden Erfindung,
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5 eine
Seitenansicht des dynamischen Mischers,
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6 eine
Draufsicht des dynamischen Mischers, teilweise geschnitten entlang
der Linie VI-VI in 5,
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7 eine
perspektivische Ansicht einer bei der Bildung eines Mischerstators
verwendeten Statormischscheibe,
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8 eine
perspektivische Ansicht einer bei der Bildung des Mischerstators
verwendeten Statordistanzscheibe,
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9 eine
axial Längsschnittansicht
eines Mischergehäuses
mit darin angeordnetem Stator,
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10 eine
Frontansicht des Mischergehäuses
von 9,
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11 eine
perspektivische Ansicht des Mischergehäuses von 9,
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12 eine
Draufsicht einer bei der Bildung eines Mischerrotors verwendeten
Rotormischscheibe,
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13 eine
Seitenansicht der Rotormischscheibe von 12,
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14 eine
perspektivische Ansicht einer bei der Bildung des Mischerrotors
verwendeten Rotordistanzscheibe,
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15 eine
Seitenansicht des Mischerrotors,
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16 eine
Frontansicht des Mischerrotors von 15, und
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17 eine
perspektivische Ansicht des Mischerrotors von 15.
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Mit
Bezug auf die 1 bis 3 sei zum besseren
Verständnis
des unten noch beschriebenen Ausführungsbeispiels der Erfindung
zunächst
ein Verfahren zur Herstellung eines dreidimensionalen Gegenstands
veranschaulicht, welches als solches nicht unter die Erfindung fällt.
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Das
in 1 dargestellte System umfasst eine programmgesteuerte
Datenverarbeitungseinrichtung in Form eines Computers 10 von
an sich bekannter Bauart. So besitzt der Computer 10 eine
zentrale Datenverarbeitungseinheit 12, eine damit verbundene
Speichereinrichtung 14, eine zur Bedienung des Computers 10 vorgesehene
Eingabeeinheit (hier: Tastatur 16) sowie eine zur Ausgabe
von visuellen Daten vorgesehene Ausgabeeinheit in Form eines Monitors 18.
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Dem
Computer 10 können über eine
an sich bekannte Schnittstelleneinrichtung digitale Daten D1 eingegeben
werden, welche die dreidimensionale Form des herzustellenden Gegenstands
repräsentieren.
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Im
dargestellten Ausführungsbeispiel
soll basierend auf diesen Daten D1 der Gegenstand, hier eine Büste 34,
gefertigt werden. Eine grafische Darstellung D3 der herzustellenden
Büste kann
durch die auf dem Computer 10 installierte Software am
Monitor 18 ausgegeben werden. Alternativ oder zusätzlich kann
die Software auch ein CAD-Programm
umfassen, um die digitale Repräsentation
der dreidimensionalen Gegenstandsform D1 am Computer 10 zu
erzeugen und/oder eine eingelesene Form D1 nachträglich zu
modifizieren.
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Des
weiteren umfasst die Software ein Programm oder Programmteile zur
Berechnung einer Mehrzahl von Repräsentationen von Plattenformen D2,
entsprechend einer Zerlegung der Gegenstandsform entlang einer Zerlegungsrichtung
Z in einen Plattenstapel (hier: etwa aus 50 Platten bestehend).
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Diese
die einzelnen Plattenformen charakterisierenden Daten D2 werden über eine
an sich bekannte Schnittstelleneinrichtung des Computers 10 zu
einer Ansteuereinheit 20 zur Ansteuerung einer Platten-Bearbeitungsstation 22 ausgegeben.
Bei der Ansteuereinheit 20 und der Bearbeitungsstation
handelt es sich um kommerziell erhältliche Einrichtungen bekannter
Bauart.
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Der
Bearbeitungsstation 22 werden eingangsseitig ebene Metallbleche 24 gleichen
Formats und gleicher Dicke d mittels einer Fördereinrichtung zugeführt (vgl.
Pfeil 26). Die an der Station 22 bereitgestellten
Materialplatten 24 werden sodann aufeinanderfolgend basierend
auf den digitalen Daten D2 durch einen Lasertrennprozess konturiert.
Die in Kommunikationsverbindung mit der Ansteuereinheit 20 stehende
Bearbeitungsstation 22 weist hierfür einen Laser 28 mit
geeigneter Ablenkungs- und Fokussieroptik auf, so dass die als Rohlinge
zugeführten Metallbleche 24 die
Bearbeitungsstation 22 aufeinanderfolgend als konturierte
Metallbleche 30 verlassen und in einer der (mathematischen)
Zerlegungsrichtung Z entsprechenden Stapelrichtung in einer weiteren
Bearbeitungsstation 32 gestapelt werden, um die Büste 34 als
Zusammensetzung der konturierten Metallplatten 30 schrittweise
von unten nach oben aufzubauen.
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1 zeigt
die Büste 34 in
einem Zwischenstadium ihrer Herstellung, bei welchem eine Vervollständigung
der Büste 34 durch
weiteres Aufstapeln der aus der Bearbeitungsstation 22 kommenden
konturierten Metallplatten 30 (vgl. Pfeil 36)
erfolgt.
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Im
dargestellten Ausführungsbeispiel
wird jede nachfolgende konturierte Metallplatte 30 an der Oberseite
des bereits gebildeten Stapels in ordnungsgemäßer Orientierung aufgelegt
und sogleich mit der zuoberst liegenden Platte fest verbunden. Alternativ
können
die Platten zunächst
gestapelt, eventuell provisorisch fixiert, und erst am Ende des
Stapelvorganges direkt oder indirekt (mittels eines den Stapel durchsetzenden
Verbindungsteils) fest miteinander verbunden werden. Der Verbindungsprozess kann
beispielsweise durch ein Verschweißen, Verlöten oder Verkleben realisiert
sein.
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Eine
bevorzugte Verbindungsmethode ist das Vakuumlöten. Hierzu kann an gewünschten
Verbindungsstellen der Metallplatten 30 Lotpaste aufgetragen
werden, die beim Stapeln durch eine Kapillarkraft und/oder durch
eine gegebenenfalls vorgesehene Anpresskraft in einem Spalt zwischen
den betreffenden Metallplatten 30 lateral verteilt wird.
Alternativ oder zusätzlich
kann eine Lotpaste auch in beim Konturieren ausgebildete Bohrungen
der Platten 30 eingespritzt werden.
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Eine
andere bevorzugte Verbindungsmethode ist das Vakuum-Elektrodenstrahlschweißen. Besonders
vorteilhaft kann der hierbei verwendete Elektrodenstrahl prinzipiell
auf jeden beliebigen Punkt in dem Plattenstapel fokussiert werden,
um eine Schweißstelle
auszubilden. Dies ist vor allem bei "komplizierteren" Gegenstandsformen von großem Vorteil,
bei welchen eine herkömmliche
Schweißung auf
Grund der Größe des verwendeten
Schweißkopfes
schwierig, wenn überhaupt
möglich
wäre.
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Das
beschriebene Herstellungsverfahren eignet sich insbesondere für Gegenstände mit
relativ komplizierter Geometrie und insbesondere auch für Prototypen
oder tatsächlich
einzusetzende Teile einer Maschine.
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Abweichend
vom dargestellten Ausführungsbeispiel,
bei welchem die unkonturierten Platten 24 mit einheitlicher
Dicke d bereitgestellt werden, was einer äquidistanten Zerlegung der
dreidimensionalen Gegenstandsform entlang der Zerlegungsrichtung
Z entspricht, könnten
entsprechend einer ungleichmäßigen Zerlegung
auch Platten mit entsprechend unterschiedlichen Dicken d bearbeitet
und nachfolgend gestapelt werden. Beispielsweise könnte die "Auflösung" an einer bestimmten
Stelle des herzustellenden Gegenstands, d. h. die Anzahl von Platten
pro Länge
eines Gegenstandsabschnitts in Zerlegungs- bzw. Stapelrichtung,
in Abhängigkeit
vom Ausmaß der
Querschnittsvariation dieser Stelle des Gegenstands gewählt werden.
Stärker
in ihrem Querschnitt variierende Gegenstandsabschnitte könnten so
mit einer vergleichsweise großen
Anzahl von Platten detaillierter ausgebildet werden. Demgegenüber könnten insbesondere
in Zerlegungs- bzw.
Stapelrichtung Z betrachtet weniger variierende, z. B. im Wesentlichen
zylindrische oder prismatische Abschnitte durch wenige oder eine
einzige geeignet konturierte Platte ausgebildet werden.
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2 veranschaulicht
eine Möglichkeit
zur Gewinnung einer digitalen Repräsentation D1 der Form des herzustellenden
Gegenstands, nämlich
die Verwendung eines automatischen optischen Abtastprozesses an
einem Modell (z. B. Prototyp) 34' des Gegenstands 34.
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Dargestellt
ist eine Abtasteinrichtung 40 mit einem Abtastlaser 42 zur
zeilenweisen Abtastung des zwischen dem Abtastlaser 42 und
einem optischen Sensor 44 drehbar angeordneten Modells 34'. Damit können die
digitalen Daten D1 erzeugt und in einer Speichereinrichtung 46 abgelegt
werden. Diese so gewonnene Repräsentation
D1 der dreidimensionalen Gegenstandsform kann dann beispielsweise bei
dem mit Bezug auf 1 beschriebenen Verfahren dem
Computer 10 eingegeben werden.
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Um
bei der Bildung des Gegenstands 34 durch Stapeln von zuvor
konturierten Platten 30 die ordnungsgemäße Orientierung der zu stapelnden Platten
in einfacher Weise zu gewährleisten,
ist es von Vorteil, wenn die bereitgestellten Platten bei der Konturierung
mit wenigstens einem Konturdetail versehen werden, welches beim
Stapeln der Platten (und gegebenenfalls auch am fertigen Produkt)
durch Formschluss mit einem in Stapelrichtung Z langgestreckten
Profilteil zusammenwirkt.
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Diese
Weiterbildung ist in 3 für einige konturierte Platten 30 des
oben beschriebenen Verfahrens veranschaulicht. Die Platten 30 sind
bei ihrer Konturierung zusätzlich
jeweils mit zwei Positionierbohrungen 50 versehen worden.
Diese Positionierbohrungen 50 gestatten ein "Auffädeln" der nacheinander
aufzustapelnden Platten 30 auf zwei in Stapelrichtung parallel
verlaufende Positionierstangen (nicht dargestellt) welche diese
Bohrungen 50 durchsetzen und bereits beim Stapeln für die richtige
Positionierung und Orientierung der Platten 30 sorgen.
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Außerdem können solche
Konturdetails, die mehreren Platten gemeinsam sind, in Zusammenwirkung
mit einem oder mehreren Profilteilen (z. B. den erwähnten Positionierstangen)
für eine
grobe Fixierung unmittelbar vor dem erwähnten Verbindungsprozess zum
dauerhaften Verbinden der gestapelten Platten dienen. So könnten z.
B. die Bohrungen 50 auch zur provisorischen Fixierung der
in der richtigen Reihenfolge gestapelten Platten 30 dienen,
die nachfolgend fest miteinander verbunden (z. B. verschweißt) werden.
Alternativ oder zusätzlich
können die
unter formschlüssiger
Zusammenwirkung mit einem solchen Profilteil gestapelten Platten
auch mit dem Profilteil selbst verbunden werden, so dass das Profilteil
selbst einen Teil des fertigen Gegenstands bildet.
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Anzumerken
ist, dass die zu verschiedenen Zwecken nutzbaren, mehreren oder
sämtlichen
zu stapelnden Platten gemeinsamen Konturdetails alternativ auch
bereits an den "Plattenrohlingen", also z. B. den
in 1 mit 24 bezeichneten Platten, vorgesehen
sein könnten.
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Nachfolgend
wird mit Bezug auf die 4 bis 17 eine
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung beschrieben, nämlich ein so genannter dynamischer
Mischer bzw. ein Rotor sowie ein Stator eines solchen Mischers,
die in besonderer Weise, unter anderem umfassend ein Stapeln von
zuvor gefertigten (hier: konturierten) Platten, ausgebildet sind.
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Die 4 bis 6 zeigen
einen dynamischen Mischer 60 zum Vermischen von zwei oder mehr
dem Mischer zugeführten
Medien. Ein Anwendungsgebiet eines derartigen Mischers ist beispielsweise
die Lebensmitteltechnologie, z. B. zum Vermengen von Komponenten
eines Lebensmittels. Darüber
hinaus gibt es zahlreiche weitere Anwendungsgebiete. So kann der
beschriebene Mischer z. B. auch vorteilhaft bei der Herstellung
von Biodiesel verwendet werden.
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Der
Mischer 60 umfasst eine Gehäuseanordnung 62 mit
einem zylindrischen Gehäuse 64 zur
Begrenzung eines als Mischraum dienenden Gehäuseinnenraums. Ferner weist
die Gehäuseanordnung 62 zwei
Anschlussflansche 66 und 68 auf, mittels derer
die zu vermischenden Medien dem Gehäuseinnenraum zugeführt und
die Mischung aus dem Gehäuseinnenraum
abgeführt
werden können.
Beispielsweise können
zwei oder mehr flüssige
oder pastöse
Medien nacheinander oder (bevorzugt) gleichzeitig über den
Flansch 66 zugeführt,
im Gehäuseinnenraum
vermischt und über
den Flansch 68 in vermischter Form abgeführt werden.
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Zur
Sicherstellung einer effizienten und intensiven Vermischung der
Medien ist in der Gehäuseanordnung 62 ein
drehbar gelagerter Rotor 74 (vgl. 6) angeordnet,
der bei der dargestellten Ausführungsform
mit einem stationär
in der Gehäuseanordnung
angeordneten Stator beim Mischprozess zusammenwirkt. Angetrieben
wird der Rotor 74 hierbei durch einen elektrischen Antrieb 70,
von welchem eine Abtriebswelle 72 in Drehan triebsverbindung
mit dem eine Gehäusestirnseite
durchsetzenden Rotor 74 steht. Die Drehachse des Rotors 74 ist
in den Figuren mit A bezeichnet.
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Die
mediendichte Durchführung
des stirnseitigen Endes des Rotors 74 durch eine stirnseitige Wandung
der Gehäuseanordnung 62 ist
mittels einer Gleitringdichtung bewerkstelligt. Im Betrieb des Mischers 60 kommt
es zu einer sehr homogenen Vermischung der im Gehäuseinnenraum
aufgenommenen oder durch den Gehäuseinnenraum
geführten Medienkomponenten,
wobei durch das dynamische Mischprinzip ein Verstopfen des Mischers 60 vermieden
ist. Der Rotor und der Stator, wie auch die Gehäuseanordnung, können z.
B. aus Edelstahl und/oder Kunststoff gebildet sein.
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Die 7 bis 11 veranschaulichen
die Herstellung des Mischerstators 76 und dessen Einbau
in das Gehäuse 64.
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Zunächst werden
eine Vielzahl von Statormischscheiben 78 gemäß 7 und
Statordistanzscheiben 80 gemäß 8 als konturierte
Platten hergestellt.
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Bei
dem dargestellten Ausführungsbeispiel wurden
identische Stahlbleche einer automatischen Laserbearbeitungsstation
zugeführt,
um eine Vielzahl von Statormischscheiben 78 der in 7 gezeigten
Art auszulasern. Jede Mischscheibe 78 weist einen ringförmig geschlossenen
Außenumfangsabschnitt 82 auf,
von welchem mehrere (hier: 10) langgestreckte Mischelementabschnitte 84 radial
nach innen abstehen. Die Mischelementabschnitte 84 verjüngen sich
hierbei nach radial einwärts
in Ihrer Breite und sind in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt. Außerdem weisen
die Mischscheiben 78 jeweils an ihrem Außenumfang
drei gleichmäßig in Umfangsrichtung
verteilte radiale Einbuchtungen 86 auf.
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Die
Statordistanzscheiben 80 wurden aus einer weiteren Vielzahl
von Platten ausgelasert, wobei im dargestellten Ausführungsbeispiel
hierfür
Platten mit vergrößerter Dicke
verwendet wurden. Die Distanzscheiben 80 besitzen eine
insgesamt kreisringförmige
Gestalt, die in etwa dem Umfangsabschnitt 82 der Mischscheiben 78 entspricht.
Die Distanzscheiben 80 sind wie die Mischscheiben 78 an
ihrem Außenumfang
jeweils mit drei radialen Einbuchtungen 88 versehen.
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Zur
Bildung des Stators 76 werden die Mischscheiben 78 in
alternierender Folge mit den Distanzscheiben 80 gestapelt
und miteinander verbunden. Durch Zuhilfenahme von (nicht dargestellten)
Profilleisten kann eine ordnungsgemäße (hier: deckungsgleiche)
Orientierung der alternierend aufeinandergestapelten Scheiben 78 und 80 durch
formschlüssigen
Eingriff der Profilleisten im Bereich der radialen Einbuchtungen 86 und 88 gewährleistet
werden. Nach dem Stapeln der Scheiben 78 und 80 werden
dieselben zunächst
grob fixiert und sodann durch ein Vakuum-Elektronenschweißverfahren
miteinander und/oder mit den Profilleisten fest verbunden.
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Der
so aus dem Plattenstapel gebildete Mischerstator 76 wird
dann in das Gehäuse 64 eingebaut,
etwa durch axiales Einschieben, so dass sich die in den 9 bis 11 dargestellte
Situation ergibt.
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Die 12 bis 17 veranschaulichen
die Herstellung des Mischerrotors 74.
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Zunächst wird
wie bei der Bildung des Stators 76 ausgehend von Stahlblechen
durch Auslasern eine Vielzahl von in vorgegebener Weise konturierten
Metallplatten gebildet, nämlich
Rotormischscheiben 100 der in den 12 und 13 dargestellten
Art sowie Rotordistanzscheiben 102 der in 14 dargestellten
Art.
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Die
Rotormischscheiben 100 weisen einen kreisförmig ausgesparten
Nabenabschnitt 104 auf, von welchem mehrere (hier: 10)
langgestreckte Mischelementabschnitte 106 sternförmig radial
nach außen
abstehen. Die Mischelementabschnitte verjüngen sich radial auswärts in ihrer
Breite und sind in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt.
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Die
Rotorscheiben 100 und 102 werden alternierend
gestapelt. Beim Stapeln der Rotorscheiben 100 und 102 werden
diese alternierend auf eine zylindrische Rotorwelle 108 aus
Metall aufgesteckt, deren Außendurchmesser
hierfür
geringfügig
kleiner als der Innendurchmesser der Scheiben 100 und 102 bemessen
ist.
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Um
sämtliche
Rotormischscheiben 100 bei oder nach diesem Stapelvorgang
hinsichtlich ihrer Drehstellung in gewünschter Weise (hier: deckungsgleich)
zu orientieren, kann wieder ein in Axialrichtung A langgestrecktes
Profilteil (nicht dargestellt) zu Hilfe genommen werden, welches
in Formschlussverbindung mit jeweils einem Mischelementabschnitt 106 bzw.
einem Zwischenraum zwischen unmittelbar benachbarten solcher Mischelementabschnitte 106 gebracht
wird. Damit kann im vorliegenden Fall wieder eine deckungsgleiche
Orientierung der auf die Rotorwelle 108 aufgesteckten Rotormischscheiben 100 erreicht
werden, in welcher schließlich
eine Verbindung der Scheiben 100 und 102 miteinander und/oder
mit der Rotorwelle 108 durch ein Vakuum-Elektronenschweißverfahren
erfolgt. Zur vorherigen provisorischen Fixierung der Rotorbestandteile eignet
sich auch ein Heften bzw. Klammern der aufeinander gestapelten Platten 100, 102.
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Eine
alternative Methode zur Sicherstellung der gewünschten Drehwinkel-Orientierung
der Scheiben 100, die jedoch mit größerem Aufwand verbunden ist,
wäre es,
die Rotorwelle 108 mit wenigstens einem in Axialrichtung
verlaufenden Profildetail (z. B. radiale Einbuchtung oder Ausbuchtung,
z. B. Nut oder Feder) und die aufzufädelnden Scheiben mit einem
korrespondierendem Konturdetail (z. B. Feder oder Nut) zu versehen.
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Damit
ist der in den 15 bis 17 dargestellte
Mischerrotor 74 fertiggestellt.
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Wenngleich
dies im Rahmen der Erfindung nicht zwingend ist, so erstrecken sich
die Kanten der gestapelten Platten (z. B. die Kanten der oben beschriebenen
Mischscheiben, Distanzscheiben etc.), die z. B. als durch eine automatische
Konturierung bearbeitete Materialplatten gefertigt wurden, im Wesentlichen
orthogonal zur Stapelrichtung. Insbesondere bei einem Auslasern
der Plattenrohlinge können vorteilhaft
jedoch auch Konturen mit schräg
(zur Zerlegungsrichtung Z) und/oder gestuft verlaufenden Kanten
erzeugt werden.
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Abschließend wird
der Rotor 74 in die bereits mit dem Stator 76 versehene
Gehäuseanordnung 62 eingebaut.
Dieser Einbau kann bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel in sehr einfacher
Weise, nämlich
durch ein axiales Einschieben des Rotors 74 erfolgen, da
die zueinander deckungsgleiche Orientierung der Statormischscheiben 78 (vgl. 10)
in Axialrichtung durchgehende Lücken
zwischen den in Umfangsrichtung verteilten Mischelementabschnitten 84 vorsieht,
welche in Umfangsrichtung betrachtet den Orientierungen der ebenfalls
zueinander deckungsgleich orientierten Mischelementabschnitte 106 des
Rotors 74 entsprechen (vgl. 16). Diese korrespondierende
Orientierung der Statormischscheiben 78 und der Rotormischscheiben 100 gewährleistet
auch eine einfa che spätere
Demontage des Mischers 60, beispielsweise zur Reinigung,
Wartung oder Instandsetzung.
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Abschließend wird
die mit dem Stator 76 und dem Rotor 74 versehene
Gehäuseanordnung 62 an einer
Stirnseite mit dem Flansch 68 versehen und an der anderen
Stirnseite mit dem elektrischen Antrieb 70 gekoppelt.
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Der
somit gebildete Mischer 60 kann beispielsweise als Durchlaufmischer
betrieben werden, indem zu vermischende Medien an einem der Flansche 66, 68 zugeführt und
in vermischter Form am anderen der beiden Flansche 66, 68 abgeführt werden,
wobei eine intensive Vermischung durch die vom Antrieb 70 bewirkte
Drehung des Rotors 74 relativ zum Stator 76 gewährleistet
ist. Die einzelnen Rotormischscheiben 100 laufen hierbei
in den axialen Zwischenräumen
zwischen den Statormischscheiben 78. Vorteilhaft gestattet
die beschriebene Bauweise in Axialrichtung betrachtet mehr oder
weniger beliebig dünne
(flache) Mischscheiben 78, 100 und mehr oder weniger
beliebig geringe Abstände
zwischen unmittelbar benachbarten dieser Mischscheiben.
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Abweichend
vom dargestellten Ausführungsbeispiel
können
auch Mittel zum Heizen und/oder Kühlen der Medien in der Gehäuseanordnung 62 integriert
sein.
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Bei
dem beschriebenen Ausführungsbeispiel besitzt
sowohl der Stator 76 als auch der Rotor 74 eine
mechanische Festigkeit, die derjenigen des Ausgangsmaterials (Metall)
entspricht. Die konkrete dreidimensionale Form sowohl des Stators 76 als auch
des Rotors 74 kann dabei nahezu beliebig gewählt werden,
insbesondere optimiert für
den betreffenden Anwendungsfall. Eine durch die erfindungsgemäße Bauweise
des Rotors sowie des Stators ermöglichte
optimierte Formgestaltung kann insbesondere zur Erzielung einer
besonders schonenden Vermischung ohne Einbringung übermäßig hoher
Scherkräfte
in die zu vermischenden Medien benutzt werden.
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Es
ist verständlich,
dass an dem beschriebenen Mischer 60 und insbesondere dem
hierzu verwendeten Rotor 74 und Stator 76 zahlreiche
Modifikationen vorgenommen werden können, ohne den Bereich der
Erfindung zu verlassen.
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Beispielsweise
kann die Anzahl, Form und gegenseitige Anordnung der Mischelementabschnitte 84 bzw. 106 anders
als dargestellt gewählt
werden. Auch ist es denkbar, eine Mischscheibe 78 bzw. 100 aus
mehreren konturierten Platten zu bilden, etwa um eine Querschnittsvariation
in Axialrichtung zu schaffen. Auch ist es keineswegs zwingend, dass
sämtliche
Mischscheiben des Rotors oder des Stators identisch ausgebildet
sind, wie dies im beschriebenen Ausführungsbeispiel vorgesehen ist.
Ferner ist denkabar, dass von den beiden Komponenten Rotor und Stator
insbesondere der Stator weggelassen wird. Was die Gehäuseanordnung 62 des
Mischers 60 anbelangt, so könnte diese selbstverständlich auch eine
andere Formgestaltung besitzen oder mit einer anderen Anzahl von
Zufuhr/Abfuhr-Flanschen versehen sein. Auch kann der Mischer 60 durch
geeignete Modifizierung als eine Mischpumpe ausgestaltet sein, etwa
durch Einbeziehung entsprechender Pumpmittel, die z. B. basierend
auf der Drehung des Rotors betrieben werden.