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Die
Erfindung betrifft eine Mühle
oder einen Sichter gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
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Stand der Technik
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Maschinen
mit Magnetlagern oder Magnetlagerspindelantrieb sind bekannt. In
der
WO 99/19070 A1 wird
ein Refiner mit einem entsprechenden Antrieb beschrieben. Der Refiner
weist einen Rotor, bestehend aus einer Welle mit Refiner-Elementen,
sowie komplementären
Statorelementen auf, welche zusammen mit den rotierenden Elementen
einen Spalt bilden, in denen eine Aufschlämmung behandelt wird. Die Welle
des Rotors wird von Magnetlagern gehalten, welche gleichzeitig die
Lage der Welle in axialer und radialer Richtung definieren. Die
Radiallager sind konzentrisch um die Welle angeordnet und wirken
abstoßend
auf die Welle, um diese im Gehäuse
zu zentrieren. Zur Lagerung und Positionierung der Welle in axialer
Richtung weist diese eine scheibenförmige Erweiterung auf. Vor
und hinter dieser Erweiterung sind Magnetlager mit axialer Wirkrichtung
angeordnet. Neben der Positionierung der Welle in axialer Richtung
wird eine Einstellung des Mahlspaltes ermöglicht.
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Die
DE 100 32 913 C2 beschreibt
eine Gasfördereinrichtung
für ein
Beatmungssystem wobei das Verdichterrad des Rotationsverdichters
axial und radial mittels Magnetlagern gelagert ist. Außerdem weist
das System Dichtungen auf, die eine sichere Trennung des Atemgases
von den elektrischen Bauteilen ermöglichen.
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Bei
der Verarbeitung von hochreinen Produkten z. B. bei der Arzneimittelherstellung
muss gewährleistet
werden, dass alle mit dem Produkt in Berührung kommenden Flächen von
Arbeitsraum und Arbeitsteil, sowie die Flächen des Dichtungssystems zwischen
Arbeitsraum und Lagereinheit gut reinigbar und gegebenenfalls gut
sterilisierbar sind. Bekannte Magentlagerspindelantriebe weisen
bisher keine Lösung
für diese
Forderungen auf.
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Aufgabenstellung
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Aufgabe
der Erfindung ist es, eine verfahrenstechnische Maschine mit Magnetlagerspindelantrieb
zu schaffen bei der dem Eindringen von Verunreinigungen aus der
Lagerung in den Arbeitsraum sowie von Produkt in die Lagerung wirksam
entgegen gewirkt wird und bei der die Reinigung und Sterilisation
der produktberührten
Flächen
und Arbeitsmittel ohne Zerlegen der Lagereinheit durchführbar ist.
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Diese
Aufgabe wird durch eine Mühle
oder einen Sichter mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung werden in den Unteransprüchen beschrieben.
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Beschreibung der Erfindung
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Bei
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
ist, im Gegensatz zu den bekannten Maschinen, die Magnetlagerspindelgehäuseinnenwand
ausgekleidet und die Magnetlagerspindelwelle ummantelt, dadurch
werden die unterhalb der Auskleidung bzw. Ummantelung liegenden
Komponenten des Magnetlagerspindelantriebes gegen den Arbeitsraum
der Welle im Magnetlagerspindelgehäuse abgedichtet. In der Arzneimittelherstellung
werden hierfür
bevorzugt pharmagerechte Kunststoffe oder auch Edelstahl eingesetzt.
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Die
Auskleidung des Gehäuses
umfasst ein Spaltrohr welches die Komponenten von Lagern und Motor
gegen den Arbeitsraum der Welle abdichtet. Die Gegenkomponenten
auf der Welle werden mittels Ummantelung gegen den Arbeitsraum abgedichtet.
Das Spaltrohr dichtet dadurch auch die produktberührten Bereiche
von der Umgebung ab. Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist somit
zwischen Umgebung und produktberührtem
Bereich keine Drehdurchführung
auf, durch die es zum Beispiel zu einem Produkttransport aus der
Mühle kommen
kann.
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In
einer weiteren Maßnahme
wird der Spaltraum vom Arbeitsraum der Mühle durch eine Spaltspülung getrennt.
Diese hat die Aufgabe ein Eindringen von Produkt in den Spaltraum
zu verhindern.
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Des
Weiteren ist die Maschine so aufgebaut, dass durch Lösen eines
Verbindungselementes der produktberührte Bereich der Maschine zugänglich gemacht
wird. So kann die Maschine einfach und gründlich gereinigt werden. Zur
Reinigung kann die Magnetlagerspindelwelle mit Werkzeug aus dem
Magnetlagerspindelgehäuse
herausgezogen werden, ohne dass das Arbeitsteil und die Lagerung
zerlegt werden müssen,
welches sehr zeitaufwändig
und kostspielig wäre,
da dazu sachkundiges Fachpersonal notwendig ist. Die Welle ist dafür verjüngend ausgeführt. Die
Erfindung ermöglicht
es alle produktberührten
Teile und den Arbeitsraum der Mühle
zu reinigen und gegebenenfalls auch zu sterilisieren.
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Durch
die erfindungsgemäße Gestaltung
der Lagerung und Antriebseinheit liegt ein absolut getrenntes System
von Arbeitsraum und Antriebseinheit vor.
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Weitere
Besonderheiten und Vorzüge
der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines
bevorzugten Ausführungsbeispiels
anhand der Zeichnung. Es zeigen:
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1 Kapselung
einer Stiftmühle
mit Magnetlagerspindelantrieb im Längsschnitt.
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Ausführungsbeispiel
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Die 1 zeigt
eine mit einem Magnetlagerspindelantrieb ausgerüstete Stiftmühle. Die
Mühle besteht
aus einem Mühlengehäuse (1)
mit Einlauf (44) und Produktaustrag (45), das
die statische Stiftscheibe (47) aufnimmt. Die dynamische
Stiftscheibe (46) wird von der Magnetlagerspindelwelle
(4) aufgenommen. Der produktberührte Bereich (39)
entspricht der Innenkontur des Mühlengehäuses (1). Mühlengehäuse (1)
und Magnetlagerspindelantrieb sind über ein Verbindungselement
(6) verschwenkbar miteinander verbunden.
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Der
Mag netlagerspindelantrieb besteht aus dem Magnetlagerspindelgehäuse (2)
mit Zwischenring (3), welches die Komponenten Motor (13),
Radiallager mit Wegmesssystem A (11), Radiallager mit Wegmesssystem
B (15), Axiallager A (17) und das axiale Wegmesssystem
(9) sowie einer Magnetlagerspindelwelle (4) aufnimmt.
Auf der Magnetlagerspindelwelle (4) sind die Gegenkomponenten
von Motor (14), Lagern (12, 16, 20)
sowie Wegmesssystemen angeordnet. Die Magnetlagerspindelwelle (4)
nimmt das Arbeitsteil, hier die dynamische Stiftscheibe (46), der
Maschine auf. Die Magnetlagerspindelwelle (4) ist im Magnetlagerspindelgehäuse (2)
im Zentrum der oben beschriebenen Komponenten angeordnet. Die Gegenkomponenten
(12, 14, 16) von Motor und Lagern auf
der Magnetlagerspindelwelle (4) sind im Wirkbereich von
Motor (13) Radiallager (11, 15) und Axiallager
(17, 19) angeordnet. Die Magnetlagerspindelwelle
(4) bildet in der Drehbewegung einen umlaufenden nahezu
konstanten Spalt, den Spaltraum (40). Die Positionierung
der Magnetlagerspindelwelle (4) erfolgt bevorzugt über die
aktiven Radiallager mit Wegmesssystem A (11) und Radiallager
mit Wegmesssystem B (15) sowie über das aktive Axiallager A
(17) und das passiv wirkende Axiallager B (19).
Alternativ kann das Axiallager A (17) passiv und das Axiallager
B (19) aktiv ausgeführt
sein. Wahlweise können
beide Axiallager aktive Lager sein. Über die aktiven Axiallager
(17, 19) lässt
sich der Spalt zwischen statischer (47) und dynamischer
Stiftscheibe (46) einstellen.
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Die
Innenkontur des Magnetlagerspindelgehäuses (2) bildet mit
der Außenkontur
der Magnetlagerspindelwelle (4) den Spaltraum (40),
den Arbeitsraum der Welle. Die Welle läuft berührungsfrei im Magnetlagerspindelgehäuse und
ist im Betrieb verschleißfrei.
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In
das Magnetlagerspindelgehäuse
(2) ist ein Spaltrohr (7) eingepasst. Das Spaltrohr
(7) ist bevorzugt als Kragentopf ausgebildet und aus pharmagerechtem
Kunststoff hergestellt. Es dichtet die im Magnetlagerspindelgehäuse (2)
befindlichen Komponenten von Motor (13) und Lagern (11, 15, 17, 19)
sowie Wegmesssysteme (9) gegen den Arbeitsraum der Magnetlagerspindelwelle
(4) ab. Da unterschiedliche Wärmeausdehnungen zwischen Magnetlagerspindelgehäuse (2)
und Spaltrohr (7) vorliegen, dient die Kammer (41)
als Längsausgleichsraum
für das Spaltrohr
(7). Das Spaltrohr nimmt an seinem Ende in einer Vertiefung
das Axiallager B (19) auf. Das Spaltrohr (7) ist
wahlweise so ausgeführt,
dass es einen Anschluss (43) im Boden aufweist, worüber Reinigungs-
und/oder Spülmedium
zu- und abgeführt
werden.
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Die
Magnetlagerspindelwelle (4) ist gestuft oder konisch, sich
verjüngend
ausgeführt.
Sie nimmt im produktberührten
Bereich (39) die Werkzeuge, in diesem Fall die dynamische
Stiftscheibe (46), auf. Die werkzeugabgewandte Seite hat
eine Vertiefung zur Positionierung der Gegenkomponente (18)
zum Axiallager A (17) und der Abdeckung (38).
Auf dieser Seite weist die Welle den kleineren Durchmesser auf. Die
Magnetlagerspindelwelle (4) weist einen Absatz auf, auf
dem getrennt durch Distanzringe (34), die Messspur (10),
die Gegenkomponenten von Motor (14), Lagern (12, 16)
und Endkappe (35) angeordnet sind. Die rohrförmige Ummantelung
(36) umschließt mit
einer Presspassung die Distanzringe (34) und die Gegenkomponenten
(12, 14, 16) und ist unlösbar mit der
Kante des Wellenabsatzes und der Endkappe (35) verbunden.
Die Ummantelung (36) besteht bevorzugt aus Edelstahl. Die
Endkappe (35) hat eine Vertiefung zur Positionierung der
Gegenkomponente (20) zum Axiallager B (19) und
der Abdeckung (37).
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Ein
Zwischenring (3) mit Spülmediumzuführung (42)
ist mit dem Magnetlagerspindelgehäuse (2) über Verbindungselemente
(6) gekoppelt und fixiert die axiale und radiale Lage des
Spaltrohres (7). Die Einspannstelle des Spaltrohres (7)
ist als Verdickung (21) ausgebildet und wirkt als Dichtung
und Versteifung. Die Verdickung (22) wirkt ebenfalls als
Versteifung.
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Über die
Spülmediumzuführung (42)
kann Spülluft
in den axialen Spalt (48, 30) geführt werden, dadurch
wird verhindert, dass Produkt aus dem produktberührten Bereich (39)
in den Arbeitsraum der Magnetlagerspindelwelle dringt und umgekehrt.
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Der
Gegenring (8) zum Kragen des Spaltrohres (7) ist
im Mühlengehäuse (1)
zentriert und wirkt mit dem Spülspalt
(30) dichtend gegen den produktberührten Bereich (39)
der Mühle.
Das lösbare
Verbindungselement (5) mit dem als Dichtung wirkenden Gegenring
(8), gibt dem Betreiber der Mühle die Möglichkeit, den produktberührten Bereich
(39) zu Reinigungszwecken oder zum Werkzeugwechsel freizugeben.
Durch die verjungend ausgeführte
Magnetlagerspindelwelle (4) kann diese durch herausziehen aus
dem Magnetlagerspindelgehäuse
(2) entfernt werden und ermöglicht so ein schnelles wechseln des
Werkzeuges und ein einfaches und gründliches Reinigen der Maschine.
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Das
Spaltrohr (7) weist Erhebungen (49 und 25)
in radialer Richtung aus. Auf diesen liegt die Magnetlagerspindelwelle
(4) auf, wenn der Magnetlagerspindelantrieb funktionslos
ist. Die Erhebungen (49, 24, 25, 29)
sind so bemessen, dass im Havariefall ihre Wirkflächen als
Kontaktpunkte dienen, sie stellen Notlauflagerflächen dar.
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Die
Welle der Magnetlagerspindelantriebs kann sowohl als Vollwelle als
auch als Hohlwelle ausgeführt
sein. Ist sie als Hohlwelle ausgeführt kann über sie das Feingut nach einer
Sichtung abgeführt werden.
Die Welle und das Werkzeug können
wie in der 1 dargestellt einteilig ausgeführt sein.
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Die
Erfindung kann für
jede Art verfahrenstechnische Maschine Anwendung finden wie z.B. Mühlen, Sichter,
Sichtermühlen,
Mixer, Zellenradschleusen.
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- 1
- Mühlengehäuse
- 2
- Magnetlagerspindelgehäuse
- 3
- Zwischenring
- 4
- Magnetlagerspindelwelle
- 5
- Verbindungselement
- 6
- Verbindungselemente
- 7
- Spaltrohr
- 8
- Gegenring
- 9
- axiale
Wegmesssystem
- 10
- Messspur
- 11
- Radiallager
mit Wegmesssystem A
- 12
- Gegenkomponente
Radiallager A
- 13
- Motor
- 14
- Gegenkomponente
Motor
- 15
- Radiallager
mit Wegmesssystem B
- 16
- Gegenkomponente
Radiallager B
- 17
- Axiallager
A
- 18
- Gegenkomponente
Axiallager A
- 19
- Axiallager
B
- 20
- Gegenkomponente
Axiallager B
- 21
- Verdickung
- 22
- Verdickung
- 23
- Verdickung
zur Aufnahme Axiallager 19
- 24
- Erhebung/Notlauf
- 25
- Erhebung/Notlauf
- 26
- Kapselung
zum Axiallager 17
- 27
- Kapselung
zum Motor/Lagerung/Spur
- 28
- Kapselung
zum Axiallager 19
- 29
- Erhebung
- 30
- Spülspalt
- 31
- radialer
Spalt
- 32
- axialer
Spalt
- 33
- radialer
Spalt
- 34
- Distanzring
- 35
- Endkappe
- 36
- Ummantelung
- 37
- Abdeckung
- 38
- Abdeckung
- 39
- produktberührter Bereich
- 40
- Spaltraum
- 41
- Ausgleichskammer
- 42
- Spülmediumzuführung
- 43
- Anschluss
- 44
- Einlauf
- 45
- Produktaustrag
- 46
- dynamische
Stiftscheibe
- 47
- statische
Stiftscheibe
- 48
- axialer
Spülspalt
- 49
- Erhebung/Notlauf