DE102015102261A1 - Mischvorrichtung und Verfahren zum Zerkleinern von groben Bestandteilen beim Ausleiten eines Produktgemisches aus einer Mischvorrichtung - Google Patents

Mischvorrichtung und Verfahren zum Zerkleinern von groben Bestandteilen beim Ausleiten eines Produktgemisches aus einer Mischvorrichtung Download PDF

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Mischvorrichtung und ein Verfahren zum Zerkleinern von groben Bestandteilen innerhalb einer Mischvorrichtung. Die Mischvorrichtung zur Herstellung von Produktgemischen in Form von Suspensionen umfasst mindestens einen Rohstoffeinlass für die zu mischenden Rohstoffe, ein Mischwerkzeug und einen Produktauslass für das Produktgemisch. Im Produktauslass ist eine Zerkleinerungsvorrichtung angeordnet.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Mischvorrichtung und ein Verfahren zum Zerkleinern von groben Bestandteilen innerhalb einer Mischvorrichtung gemäß den Merkmalen der Oberbegriffe der Ansprüche 1 und 11.
  • Stand der Technik
  • Die Erfindung betrifft eine Verbesserung von Mischvorrichtungen für Stoffgemische, insbesondere heterogene Stoffgemische aus festen Bestandteilen und fluiden Komponenten. Im Rahmen der Herstellung von auf Fettmassen basierenden Genussmitteln werden gemäß Beschreibung der DE 10201200417 A1 zuerst die festen Rohstoffe vermischt und anschließend in einer Mischvorrichtung durch Zugabe von flüssigem Fett und / oder Öl verflüssigt. Abschließend wird die entstandene Rohstoffmischung durch Kreislauffahrweise zwischen der Mischvorrichtung und einem Mahlaggregat feinstvermahlen.
  • Die Bestandteile der Rohstoffmischung weisen unterschiedliche Stoffeigenschaften auf. Probleme können durch Absetzen beziehungsweise Sedimentation von groben Bestandteilen aus der Rohstoffmischung innerhalb der Mischvorrichtung oder in einer an die Mischvorrichtung anschließenden Produktleitung entstehen, da dies insbesondere zu Verstopfungen des Produktauslasses, der anschließenden Produktleitung oder Ähnlichem führen kann.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, eine Mischvorrichtung für Rohstoffgemische bereitzustellen, bei der die Sedimentation und somit Entmischung der Bestandteile im Produktauslass verhindert wird.
  • Die obige Aufgabe wird durch eine Mischvorrichtung und ein Verfahren zum Zerkleinern von groben Bestandteilen beim Ausleiten eines Produktgemisches aus einer Mischvorrichtung gelöst, die die Merkmale in den Patentansprüchen 1 und 11 umfassen. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen werden durch die Unteransprüche beschrieben.
  • Beschreibung
  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Mischvorrichtung zur Herstellung von Suspensionen, insbesondere Feststoff-Flüssigkeits-Gemischen. Vorzugsweise wird eine solche Mischvorrichtung zur Herstellung von Fettmassen verwendet, die Fettmassen bestehend aus festen, in der Regel körnigen Rohstoffen wie Zucker, Kakaopulver et cetera und einem flüssigen Fett und / oder Öl.
  • Die Mischvorrichtung umfasst mindestens einen Rohstoffeinlass, über den die Rohstoffe in die Mischvorrichtung eingefüllt werden. Vorzugsweise weist die Mischvorrichtung einen ersten Rohstoffeinlass für die festen Rohstoffe und einen zweiten Rohstoffeinlass für die flüssigen Rohstoffe auf, um eine Verkleben des Rohstoffeinlasses zumindest weitgehend zu vermeiden. Weiterhin umfasst die Mischvorrichtung ein Mischwerkzeug, beispielsweise eine Rührwelle mit daran angeordneten Rührwerkzeugen. Die Rührwelle kann vertikal ausgerichtet oder horizontal liegend angeordnet sein, die Rührwerkzeuge können beispielsweise durch an der Rührwelle angeordnete Rührflügel, Rührscheiben oder Ähnlichem gebildet sein. Anstelle einer Rührwelle kann auch eine Rührschnecke oder Ähnliches verwendet werden.
  • Nach ausreichendem Vermischen der Rohstoffe wird das fertige Produktgemisch über einen Produktauslass aus der Mischvorrichtung abgelassen, beispielsweise abgepumpt und einer weiteren Verarbeitung zugeführt. Der Produktauslass ist in der Regel im tiefsten Bereich der Mischvorrichtung angeordnet, damit das Produktgemisch beim Abpumpen aus der Mischvorrichtung vorzugsweise rückstandsfrei aus dieser entfernt werden kann.
  • Erfindungsgemäß ist im Produktauslass der Mischvorrichtung eine Zerkleinerungsvorrichtung angeordnet. Somit kann im Anschluss an die Vermischung direkt eine erste schonende Zerkleinerung von groben Bestandteilen im Produktgemisch stattfinden. Diese Zerkleinerung findet insbesondere bei Produkt schonenden Temperaturen statt, da die Zerkleinerungsvorrichtung langsam rotatorisch betrieben wird, wodurch kein zusätzlicher Temperatureintrag in das Produktgemisch erfolgt.
  • Durch Anordnung einer Zerkleinerungsvorrichtung im Produktauslass der Mischvorrichtung kann gegebenenfalls komplett auf eine weitere Mischvorrichtung, beispielsweise eine Rührwerkskugelmühle oder ähnliches, innerhalb der Produktionsanlage verzichtet werden, insbesondere wenn das Produktgemisch in einem Kreislauf mehrfach durch die Mischvorrichtung gepumpt wird und somit auch mehrfach durch die Zerkleinerungsvorrichtung im Produktauslass bearbeitet wird.
  • Eine Mischvorrichtung mit im Produktauslass integrierter Zerkleinerungsvorrichtung eignet sich insbesondere für Prozesse, in denen das Produktgemisch beziehungsweise die Produktsuspension rezirkuliert und wobei im Laufe der zyklischen Bearbeitung eine Zerkleinerung der Feststoffe in dem Produktgemisch beziehungsweise der Produktsuspension gewünscht wird. Ein Beispiel hierfür ist die Herstellung von Schokoladenmasse und / oder anderen Confectionary-Massen für die Schokoladen- und Pralinenherstellung et cetera.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung übt die Zerkleinerungsvorrichtung eine Ventilfunktion aus. Insbesondere sind an der Zerkleinerungsvorrichtung Einstellmittel vorgesehen, mit denen die Zerkleinerungsvorrichtung entsprechend innerhalb des Produktauslasses eingestellt und / oder positioniert werden kann, so dass durch eine entsprechende Einstellung der Zerkleinerungsvorrichtung die Menge an über den Produktauslass austretendem Produktgemisch variabel eingestellt werden kann. Insbesondere kann der Produktauslass durch eine entsprechende Einstellung der Zerkleinerungsvorrichtung auch komplett verschlossen und geregelt geöffnet werden.
  • Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist die Zerkleinerungsvorrichtung zumindest teilweise rotatorisch ausgebildet und umfasst ein erstes stationär ausgebildetes Zerkleinerungsmittel und ein zweites rotatorisch bewegliches Zerkleinerungsmittel. Zwischen dem ersten und dem zweiten Zerkleinerungsmittel ist ein Zerkleinerungsspalt ausgebildet, dessen Größe durch Verstellen des ersten und / oder des zweiten Zerkleinerungsmittels gegeneinander variabel eingestellt werden kann. Beispielsweise ist das zweite, rotatorisch bewegliche Zerkleinerungsmittel axial verschieblich gegenüber dem ersten Zerkleinerungsmittel angeordnet. Durch axiales Verschieben des zweiten Zerkleinerungsmittels gegenüber dem ersten Zerkleinerungsmittel kann die Größe des Zerkleinerungsspalts verstellt bzw. eingestellt und / oder verschlossen werden. Die dadurch bewirkte Ventilfunktion ist also geeignet, den Produktstrom zu regulieren.
  • Insbesondere kann die Größe des Zerkleinerungsspalts optimiert an das jeweilige Produktgemisch angepasst werden. Insbesondere kann bei einem Rezirkulieren des Produktgemisches in einem Produktkreislauf, wobei das Produktgemisch aus der Mischvorrichtung abgepumpt und anschließend erneut in die Mischvorrichtung überführt wird, vorgesehen sein, den Zerkleinerungsspalt mit jedem Abpumpen zu verkleinern und somit die groben Bestandteile des Produktgemisches mit jedem Durchgang weiter zu zerkleinern.
  • Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist das zweite Zerkleinerungsmittel an einem ersten Antriebsmittel angeordnet, das insbesondere dazu dient, das Mischwerkzeug der Mischvorrichtung anzutreiben. Bei dieser Ausführungsform ist die Bewegung des zweiten Zerkleinerungsmittels mit der Bewegung des Mischwerkzeugs gekoppelt. Es können geeignete Mittel vorgesehen sein, die das zweite Zerkleinerungsmittel vom Antrieb entkoppeln. Insbesondere ist es dadurch möglich, durch Einstellung der Position des zweiten Zerkleinerungsmittels, insbesondere axial entlang einer Antriebsachse des ersten Antriebsmittels, den Produktauslass zu verschließen.
  • Gemäß einer alternativen, bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist dem zweiten Zerkleinerungsmittel ein eigenes, zweites Antriebsmittel zugeordnet, über dass das zweite Zerkleinerungsmittel rotatorisch angetrieben wird. Weiterhin kann die Position des zweiten Zerkleinerungsmittels durch axiales Verschieben entlang einer Antriebsachse des zweiten Antriebsmittels eingestellt werden. Bei dieser Ausführungsform ist die Bewegung des zweiten Zerkleinerungsmittels von der Bewegung des Mischwerkzeugs entkoppelt. Mischwerkzeug und zweites Zerkleinerungsmittel können nunmehr nach Bedarf zeitgleich oder aber zu unterschiedlichen Zeitpunkten und / oder mit unterschiedlichen Drehzahlen betrieben werden.
  • Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist das erste Zerkleinerungsmittel ein im Produktauslass angeordneter Zerkleinerungsring. Dieser weist vorzugsweise eine Innenverzahnung auf. Das zweite Zerkleinerungsmittel ist vorzugsweise zumindest bereichsweise in Form eines Kegels oder Kegelstumpfes ausgebildet und umfasst einen ersten Teilbereich und einen zweiten Teilbereich. Der zweite Teilbereich weist die Form des Kegels oder Kegelstumpfes auf und umfasst Leitstrukturen für das Produktgemisch, über die das Produktgemisch in Richtung des ersten Teilbereichs des zweiten Zerkleinerungsmittels aus der Mischvorrichtung ausleitbar ist. Der erste Teilbereich ist in der Regel zylinderförmig ausgebildet und grenzt an die Grundfläche des Kegels beziehungsweise Kegelstumpfes des zweiten Teilbereiches an. Insbesondere ist der Außendurchmesser des zweiten Teilbereiches zumindest geringfügig geringer als der Innendurchmesser des ersten Zerkleinerungsmittels beziehungsweise Zerkleinerungsrings. Insbesondere ist das zweite Zerkleinerungsmittel derart angeordnet, dass der erste, zylinderförmige Teilbereich zumindest teilweise innerhalb der Ringöffnung des ersten Zerkleinerungsmittels angeordnet ist.
  • Zumindest der erste Teilbereich des zweiten Zerkleinerungsmittels umfasst eine erste Außenverzahnung. Vorzugsweise sind das erste Zerkleinerungsmittel und das zweite Zerkleinerungsmittel so angeordnet, dass die Außenverzahnung des ersten Teilbereiches des zweiten Zerkleinerungsmittels unter Ausbildung des Zerkleinerungsspalts weitgehend in die Innenverzahnung des ersten Zerkleinerungsmittels greift. Vorzugsweise bildet der Zerkleinerungsspalt einen Mindestabstand zwischen der Innenverzahnung des ersten Zerkleinerungsmittels und der Außenverzahnung des zweiten Zerkleinerungsmittels. Die Innen- und Außenverzahnung können beispielsweise weitgehend formschlüssig zueinander ausgebildet sein. Allerdings sind die Zähne der Innen- und Außenverzahnung, zumindest solange das zweite Zerkleinerungsmittel rotatorisch bewegt wird, durch den Mindestabstand des Zerkleinerungsspalts voneinander entfernt, das heißt, die Zähne der gegeneinander bewegten Zerkleinerungsmittel berühren einander nicht.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform werden die Leitstrukturen des zweiten Teilbereichs des zweiten Zerkleinerungsmittels durch eine grobe Außenverzahnung dieses Teilbereiches gebildet. Insbesondere umfasst der zweite Teilbereich eine zweite Außenverzahnung mit zweiten Außenzähnen, die eine zweite Zahnhöhe und -breite aufweisen. Diese zweite Zahnhöhe und -breite ist größer ist eine erste Zahnhöhe und -breite der oben beschriebenen ersten Außenzähne im ersten Teilbereich der zweiten Zerkleinerungsmittel.
  • Die grobe Außenverzahnung weist insbesondere eine Zahnbreite der einzelnen Außenzähne auf, die von einem freien Ende des zweiten Teilbereichs aus gesehen in Richtung des angrenzenden ersten Teilbereichs zunimmt. Alternativ und / oder zusätzlich kann zudem die Zahnhöhe der zweiten Außenzähne in Richtung des angrenzenden ersten Teilbereichs abnehmen. Die Beschreibung der Zahnform bezieht sich insbesondere auf die äußeren Flächen der zweiten Außenzähne.
  • Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weisen die Seiten, die die äußere Fläche der zweiten Außenzähne begrenzen, einen gebogenen Verlauf auf. Insbesondere weist eine der beiden Seiten eine stärkere Krümmung auf, wodurch die Verbreiterung der äußeren Oberflächen der zweiten Außenzähne in Richtung des angrenzenden ersten Teilbereichs gebildet wird.
  • Gemäß einer Ausführungsform erstreckt sich die erste Außenverzahnung des ersten Teilbereiches des zweiten Zerkleinerungsmittels über die äußeren Flächen der zweiten Außenverzahnung des zweiten Teilbereiches, d.h. der zweite Teilbereich hat eine sogenannte Doppelverzahnung ausgebildet, wobei die Außenflächen der groben Außenverzahnung eine aufgesetzte Feinverzahnung aufzeigen. Die Feinverzahnung entspricht im Wesentlichen der ersten Außenverzahnung des ersten Teilbereichs des zweiten Zerkleinerungsmittels.
  • Die Kombination aus einer Feinverzahnung und einer Grobverzahnung, insbesondere in Kombination mit einer sich verjüngenden Zahnform der Grobverzahnung, führt zu einem besseren Einzugsverhalten von groben Produktbestandteilen im Produktauslass der Mischvorrichtung. Durch die Grobverzahnung ist auf der dem Mischraum der Mischvorrichtung zugewandten Seite der Zerkleinerungsvorrichtung eine größere Zahntiefe ausgebildet. Dadurch wird eine bessere Pumpwirkung im Produktauslass und / oder Turbulenz erzielt, die verhindert, dass Produktgemisch im Bereich des Produktauslasses anhaften kann.
  • Die gesamte Zerkleinerungsvorrichtung ist so ausgebildet und im Produktauslass der Mischvorrichtung angeordnet, dass möglichst kein Totraum ausgebildet ist, um das Festsetzen von groben Partikeln und / oder Verunreinigungen zu vermeiden.
  • Weiterhin kann zwischen Zerkleinerungsvorrichtung und Mischraum der Mischvorrichtung, insbesondere der Zerkleinerungsvorrichtung unmittelbar zugeordnet, eine zweite Mischeinrichtung vorgesehen sein. Die zweite Mischeinrichtung dient insbesondere, dazu eventuell im Bereich des Produktauslasses sedimentierende Bestandteile des Produktgemisches aufzuwirbeln und somit ein Ausleiten des Produktgemisches aus der Mischvorrichtung über den Produktauslass beziehungsweise über die innerhalb des Produktauslasses angeordnete Zerkleinerungsvorrichtung zu unterstützen. Die zweite Mischeinrichtung kann über einen eigenen Antrieb verfügen und somit unabhängig von der Zerkleinerungsvorrichtung betrieben werden. Dies ist insbesondere vorteilhaft, um Sedimentation im Bereich des Produktauslasses auch dann zu vermeiden, wenn dieser verschlossen ist, weil beispielsweise zu dem entsprechenden Zeitpunkt keine Produktentnahme erfolgt. Alternativ kann die zweite Mischeinrichtung an den ersten Antrieb des Mischwerkzeugs der Mischvorrichtung gekoppelt sein und somit immer gemeinsam mit dem Mischwerkzeug betrieben werden. Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die zweite Mischeinrichtung auch an den zweiten Antrieb des zweiten Zerkleinerungsmittels der Zerkleinerungsvorrichtung gekoppelt sein. Dadurch wird bei Produktentnahme immer eventuell entstandenes Sediment im Bereich des Produktauslasses aufgewirbelt.
  • Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Zerkleinern von groben Bestandteilen beim Ausleiten eines Produktgemisches aus einer Mischvorrichtung, wobei die Mischvorrichtung insbesondere geeignet ist zur Herstellung von Produktgemischen in Form von Suspensionen. Innerhalb des Produktauslasses der Mischvorrichtung ist eine Zerkleinerungsvorrichtung angeordnet und das Produktgemisch wird bei der Entnahme aus der Mischvorrichtung durch die Zerkleinerungsvorrichtung geleitet.
  • Das Verfahren kann alternativ oder zusätzlich zu den beschriebenen Merkmalen ein oder mehrere Merkmale und / oder Eigenschaften der zuvor beschriebenen Vorrichtung umfassen. Ebenfalls kann die Vorrichtung alternativ oder zusätzlich einzelne oder mehrere Merkmale und / oder Eigenschaften des beschriebenen Verfahrens aufweisen.
  • Durch die erfindungsgemäße Anordnung einer Zerkleinerungsvorrichtung im Produktauslass einer Mischvorrichtung kann bereits vor einer weiteren Bearbeitung des Produktgemisches eine schonende Zerkleinerung grober Produktbestandteile erfolgen. Die beschriebene Doppelverzahnung des zweiten Zerkleinerungsmittels bewirkt, dass bereits bei geringen Drehzahlen, beispielsweise bereits bei circa 500 rpm, eine gute Zerkleinerung von groben Bestandteilen des Produktgemisches erzielt werden kann. Dabei wird weniger Energie benötigt als beispielsweise bei der Verwendung von Rührwerkskugelmühlen oder anderen bekannten Zerkleinerungsvorrichtungen. Zudem ist der Temperatureintrag in das Produktgemisch geringer, was insbesondere bei temperaturempfindlichen Produktgemischen einen wesentlichen Vorteil der Erfindung darstellt.
  • Die erfindungsgemäße Mischvorrichtung kann insbesondere zur schonenden Herstellung von Produktsuspensionen im Rahmen der Süßwarenherstellung verwendet werden. Weiterhin ist die Verwendung bei der Farb- und Lackherstellung, bei der Kosmetikherstellung, in Pharmazie und Chemie denkbar.
  • Figurenbeschreibung
  • Im Folgenden sollen Ausführungsbeispiele die Erfindung und ihre Vorteile anhand der beigefügten Figuren näher erläutern. Die Größenverhältnisse der einzelnen Elemente zueinander in den Figuren entsprechen nicht immer den realen Größenverhältnissen, da einige Formen vereinfacht und andere Formen zur besseren Veranschaulichung vergrößert im Verhältnis zu anderen Elementen dargestellt sind.
  • 1 zeigt eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäß modifizierten ersten Mischvorrichtung.
  • 2 zeigt eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäß modifizierten zweiten Mischvorrichtung.
  • 3 zeigt eine erfindungsgemäße Zerkleinerungseinheit.
  • 4 zeigt eine perspektivische Darstellung eines ersten Zerkleinerungsmittels einer erfindungsgemäßen Zerkleinerungseinheit.
  • 5A und B zeigen detailliert eine Ausführungsform eines zweiten Zerkleinerungsmittels einer erfindungsgemäßen Zerkleinerungseinheit.
  • Für gleiche oder gleich wirkende Elemente der Erfindung werden identische Bezugszeichen verwendet. Ferner werden der Übersicht halber nur Bezugszeichen in den einzelnen Figuren dargestellt, die für die Beschreibung der jeweiligen Figur erforderlich sind. Die dargestellten Ausführungsformen stellen lediglich Beispiele dar, wie die erfindungsgemäße Vorrichtung oder das erfindungsgemäße Verfahren ausgestaltet sein können und stellen keine abschließende Begrenzung dar.
  • 1 zeigt eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäß modifizierten ersten Mischvorrichtung 1, insbesondere eine Conche 2, mit horizontal angeordneter Rührwelle 5.
  • Eine solche Mischvorrichtung 1 wird insbesondere zur Herstellung von fetthaltigen Rohstoffmischungen, beispielsweise Schokoladenmassen, verwendet. Über einen ersten Rohstoffeinlass 3 werden die festen und / oder groben Rohstoffbestandteile, beispielsweise Kakaopulver, Kristallzucker, Nüsse et cetera in die Mischvorrichtung 1 gegeben und durch Bewegung von an der Rührwelle 5 angeordneten Rührelemente 6 vorvermischt. Die Rührwelle 5 wird insbesondere durch einen Antrieb 7, beispielsweise einen Elektromotor M, angetrieben. Anschließend oder zeitgleich wird über einen zweiten Rohstoffeinlass 4 flüssiges Fett und / oder Öl eingefüllt und durch Vermischen mit den festen und / oder groben Rohstoffbestandteilen wird eine sogenannte Fettmasse erzeugt. Die Fettmasse wird über einen Produktauslass 8 vermittels einer Pumpe 10 in einen Produktkreislauf 9 überführt und vorzugsweise in eine Mahlvorrichtung eingeleitet. Als Mahlvorrichtung 11 findet beispielsweise eine Rührwerkskugelmühle 23 Verwendung, in der das Produktgemisch feinstvermahlen wird. Nach Durchlaufen der Rührwerkskugelmühle 23 wird die Fettmasse entweder über den Produktkreislauf 9 erneut in die Mischvorrichtung 1 überführt oder aber nach Erreichen des gewünschten Mahlgrades kann die Fettmasse auch über eine Produktabfuhrleitung 12 von der Rührwerkskugelmühle 23 ab- und einer weiteren Verarbeitung zugeführt werden.
  • Bei der Fettmasse handelt es sich um eine heterogene Mischung. Insbesondere grobe Bestandteile der Fettmasse tendieren dazu, zu sedimentieren und sich insbesondere in sogenannten Toträumen des Produktauslasses 8 festzusetzen.
  • Bei der erfindungsgemäß modifizierten Mischvorrichtung 1 ist deshalb im Produktauslass 8 eine Zerkleinerungseinheit 30 angeordnet. Diese verhindert insbesondere das Entmischen der Fettmasse. Die Zerkleinerungseinheit 30 umfasst vorzugsweise mindestens ein, vorzugsweise über einen eigenen Antrieb rotatorisch angetriebenes Zerkleinerungsmittel. Eine bevorzugte Ausführungsform der Zerkleinerungseinheit ist in 3 dargestellt.
  • 2 zeigt eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäß modifizierten zweiten Mischvorrichtung 13 mit an einer vertikalen Rührwelle 15 angeordneten Rührelementen 16, wobei die vertikale Rührwelle 15 durch einen Antrieb 17, beispielsweise einen Elektromotor M angetrieben wird.
  • Das Produktgemisch wird über einen Produktauslass 18 vermittels einer Pumpe 20 in einen Produktkreislauf 19 überführt und einer Mahlvorrichtung 21 zugeführt. Als Mahlvorrichtung 21 dient beispielsweise eine Rührwerkskugelmühle 23, in der das Produktgemisch feinstvermahlen wird. Nach Durchlaufen der Rührwerkskugelmühle 23 wird das Produktgemisch entweder über den Produktkreislauf 19 erneut in die Mischvorrichtung 13 überführt oder aber nach Erreichen eines gewünschten Mahlgrades kann das Produktgemisch auch über eine Produktabfuhrleitung 22 von der Rührwerkskugelmühle 23 einer weiteren Verarbeitung zugeführt werden.
  • Bei der erfindungsgemäß modifizierten zweiten Mischvorrichtung 13 ist ebenfalls im Produktauslass 18 eine Zerkleinerungseinheit 30 angeordnet.
  • 3 zeigt eine erfindungsgemäße Zerkleinerungseinheit 30 im Produktauslass 8, 18 einer Mischvorrichtung 1, 13. Die Strömungsrichtung des Produktgemisches P ist durch einen Pfeil gekennzeichnet. Das Produktgemisch P wird insbesondere aus dem Mischraum der Mischvorrichtung 1, 13 in den Produktkreislauf 9, 19 überführt. Die Zerkleinerungseinheit 30 besteht insbesondere aus einem ersten Zerkleinerungsmittel 32, insbesondere einem mit einer Innenverzahnung ausgebildeten Zerkleinerungsring 33, und einem zweiten Zerkleinerungsmittel 34, insbesondere mit einer Außenverzahnung ausgebildeten Zerkleinerungskegel 35. Der Zerkleinerungskegel 35 kann insbesondere auch als Kegelstumpf ausgebildet sein, wobei der Kegelstumpf derart innerhalb des Produktauslasses 8, 18 angeordnet ist, dass die größere Grundfläche GF dem Mischraum der Mischvorrichtung 1, 13 zugewandt ist und die kleinere Deckfläche DF dem Produktkreislauf 9, 19 zugewandt ist (vergleiche auch 5).
  • Zwischen dem ersten Zerkleinerungsmittel 32 und dem zweiten Zerkleinerungsmittel 34 ist ein Zerkleinerungsspalt 40 ausgebildet. Das zweite Zerkleinerungsmittel 34 wird rotatorisch angetrieben. Hierfür kann insbesondere ein eigener Antrieb (nicht dargestellt) vorgesehen sein. Bei einer Ausführungsform einer zweiten Mischvorrichtung 13 gemäß 2 kann vorgesehen sein, dass das zweite Zerkleinerungsmittel 34 an der Rührwelle 15 der Mischvorrichtung 13 angeordnet ist. Bevorzugt weist jedoch auch bei einer Ausführungsform einer zweiten Mischvorrichtung 13 gemäß 2 das zweite Zerkleinerungsmittel 34 einen eigenen Antrieb auf.
  • Gemäß der dargestellten Ausführungsform ist auf der dem Mischraum der Mischvorrichtung 1, 13 zugewandten Seite der Zerkleinerungseinheit 30 und unmittelbar benachbart zu der Zerkleinerungseinheit 30 im sogenannten Produkteinzugsbereich E eine zusätzliche Mischeinrichtung 50 in Form eines Paddels oder Ähnlichem angeordnet. Beispielsweise kann die Mischeinrichtung 50 als Rührflügel 52 ausgebildet sein, die an der Antriebswelle des rotatorisch angetriebenen zweiten Zerkleinerungsmittels 34 angeordnet sind, so dass die Mischeinrichtung 50 und das zweite Zerkleinerungsmittel 34 jeweils zusammen betrieben werden können.
  • Weiterhin ist vorgesehen, dass das zweite Zerkleinerungsmittel 34 axialbeweglich ausgebildet ist und eine Ventilfunktion ausübt. Durch Bewegung des Zerkleinerungsmittels 34 in Richtung des Mischraums der Mischvorrichtung 1, 13 wird der Zerkleinerungsspalt 40 zwischen dem ersten und dem zweiten Zerkleinerungsmittel 32, 34 vergrößert. Somit kann in einem definierten Zeitraum mehr Produktgemisch P in den Produktkreislauf 9 überführt werden. Durch Bewegung des Zerkleinerungsmittels 34 in Richtung des ersten Zerkleinerungsmittels 32 wird der Zerkleinerungsspalt 40 zwischen dem ersten und dem zweiten Zerkleinerungsmittel 32, 34 dagegen verkleinert und kann insbesondere zumindest weitgehend verschlossen werden.
  • Es kann also vorgesehen sein, dass der Zerkleinerungsspalt 40 verschlossen ist und das Produktgemisch für eine definierte Mischzeit im Mischraum der Mischvorrichtung 1, 13 verbleibt, insbesondere um eine homogene Durchmischung des Produktgemisches zu erzielen. Da es selbst bei kontinuierlicher Durchmischung mit Hilfe der Rührelemente 6, 16 (vergleiche 1 und 2) zu einer gewissen Sedimentation von groben Bestandteilen kommen kann, erfolgt vorzugsweise zeitgleich mit dem Öffnen des Zerkleinerungsspaltes 40 ein Aufwirbeln gegebenenfalls sedimentierter Bestandteile vermittels der Mischeinrichtung 50. Anschließend wird das Produktgemisch P über die Zerkleinerungseinheit 30 in den Produktkreislauf 9, 19 überführt (vergleiche 1 und 2).
  • 4 zeigt eine perspektivische Darstellung eines ersten Zerkleinerungsmittels 32 einer erfindungsgemäßen Zerkleinerungseinheit 30 gemäß 3. Dieses ist insbesondere als Zerkleinerungsring 33 ausgebildet. Die Innenumfangsfläche 42 des Zerkleinerungsrings 33 weist eine so genannte Innenverzahnung aus Innenzähnen 44 auf.
  • 5 zeigen verschiedene Ansichten eines zweiten Zerkleinerungsmittels 34 einer erfindungsgemäßen Zerkleinerungseinheit 30 gemäß 3.
  • Das zweite Zerkleinerungsmittel 34 umfasst einen als Kegelstumpf 35 ausgebildeten Bereich und einen zylindrischen Bereich 36. Der als Kegelstumpf 35 ausgebildete Bereich weist eine Grundfläche GF, eine Deckfläche DF und eine Außenmantelfläche AF35 auf. Der zylindrische Bereich 36 weist eine Zylinder-Grundfläche ZF mit demselben Querschnitt beziehungsweise demselben Durchmesser wie die Grundfläche GF des Kegelstumpfes 35 und eine Außenmantelfläche AF36 auf.
  • Das zweite Zerkleinerungsmittel 34 weist zumindest bereichsweise erste Außenzähne 38 auf. Weiterhin weist das zweite Zerkleinerungsmittel 34 zumindest bereichsweise zweite Außenzähne 37 auf. Insbesondere umfasst das zweite Zerkleinerungsmittel 34 einen ersten zylindrischen Bereich 36, mit ersten Außenzähnen 38 einer ersten Materialstärke und / oder Materialhöhe und einen zweiten kegelstumpfförmigen Bereich 35 mit ersten Außenzähnen 38 und mit zweiten Außenzähnen 37 einer zweiten Materialstärke und/ oder Materialhöhe und wobei die erste Materialstärke und / oder Materialhöhe kleiner ist als die zweite Materialstärke und / oder Materialhöhe. Insbesondere korrespondieren die erste Materialstärke und / oder Materialhöhe der feinen Außenzähne 38 des zweiten Zerkleinerungsmittels 34 zumindest weitgehend mit der Materialstärke und / oder Materialhöhe der Innenzähne 44 des Zerkleinerungsrings 33 (vergleiche auch 4).
  • Die so genannten groben Außenzähne 37 des zweiten Zerkleinerungsmittels 34 sind im Produkteinzugsbereich E des Zerkleinerungsmittels 34 (vergleiche 3) deutlich stärker ausgebildet als die feinen Außenzähne 36 des zweiten Zerkleinerungsmittels 34 und / oder die feinen Innenzähne 44 des ersten Zerkleinerungsmittels 32 beziehungsweise Zerkleinerungsrings 33. Die zweiten groben Außenzähne 37 im zweiten kegelstumpfförmigen Bereich 35 des zweiten Zerkleinerungsmittels 34 weisen zudem eine sich verjüngende Zahnform auf. Insbesondere verjüngt sich die Zahnform in Richtung des vom Zerkleinerungsring 33 weg weisenden freien Endbereichs des zweiten Zerkleinerungsmittels 34 beziehungsweise in Richtung einer Deckfläche DF des als Kegelstumpf 35 ausgebildeten zweiten Bereichs des zweiten Zerkleinerungsmittels 34.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform erstrecken sich feine Außenzähne 38 über die Außenmantelflächen der groben Außenzähne 37. Durch die gröberen zweiten Außenzähne 37 des zweiten Zerkleinerungsmittels 34 können grobe Partikel des Produktgemisches besser erfasst werden und werden beim Durchtreten durch den Zerkleinerungsspalt 40 (vergleiche 3) zusätzlich zerkleinert. Die gesamte Zerkleinerungseinheit ist so ausgebildet und im Produktauslass 8, 18 der Mischvorrichtung 1, 13 (vergleiche auch 1 bis 3) angeordnet, dass möglichst kein Totraum ausgebildet ist, um das Festsetzen von groben Partikeln und / oder Verunreinigungen durch das Produktgemisch zu vermeiden.
  • Gemäß einer optionalen Ausführungsform der Erfindung weisen die Seiten, die die äußere Mantelfläche der groben Außenzähne 37 begrenzen, einen gebogenen Verlauf auf. Insbesondere weist eine der beiden Seiten eine stärkere Krümmung auf, wodurch die Verbreiterung der Außenzähne 37 in Richtung des angrenzenden zylindrischen Teilbereichs 36 gebildet wird.
  • Die Erfindung wurde unter Bezugnahme auf eine bevorzugte Ausführungsform beschrieben. Es ist jedoch für einen Fachmann vorstellbar, dass Abwandlungen oder Änderungen der Erfindung gemacht werden können, ohne dabei den Schutzbereich der nachstehenden Ansprüche zu verlassen.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    erste Mischvorrichtung
    2
    Conche
    3
    erster Rohstoffeinlass
    4
    zweiter Rohstoffeinlass
    5
    Rührwelle
    6
    Rührelement
    7
    Antrieb
    8
    Produktauslass
    9
    Produktkreislauf
    10
    Pumpe
    11
    Mahlvorrichtung
    12
    Produktabfuhrleitung
    13
    zweite Mischvorrichtung
    15
    Rührwelle
    16
    Rührelement
    17
    Antrieb
    18
    Produktauslass
    19
    Produktkreislauf
    20
    Pumpe
    21
    Mahlvorrichtung
    22
    Produktabfuhrleitung
    23
    Rührwerkskugelmühle
    30
    Zerkleinerungseinheit
    32
    erstes Zerkleinerungsmittel
    33
    Zerkleinerungsring
    34
    zweites Zerkleinerungsmittel; Zerkleinerungskegel
    35
    Kegelstumpf / als Kegelstumpf ausgebildeter Bereich / kegelstumpfförmiger Bereich
    36
    zylindrischer Bereich
    37
    zweite Außenzähne
    38
    erste Außenzähne
    40
    Zerkleinerungsspalt
    42
    Innenumfang
    44
    Innenzähne
    50
    Mischeinrichtung
    52
    Rührflügel
    AF
    Außenmantelfläche
    DF
    Deckfläche
    E
    Produkteinzugsbereich
    GF
    Grundfläche
    M
    Elektromotor
    P
    Produktgemisch
    ZF
    Zylinder-Grundfläche
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 10201200417 A1 [0002]

Claims (12)

  1. Mischvorrichtung (1, 13) zur Herstellung von Produktgemischen in Form von Suspensionen, umfassend mindestens einen Rohstoffeinlass (3) für die zu mischenden Rohstoffe, ein Mischwerkzeug (6, 16) und einen Produktauslass (8, 18) für das Produktgemisch, dadurch gekennzeichnet, dass im Produktauslass (8, 18) eine Zerkleinerungsvorrichtung (30) angeordnet ist.
  2. Mischvorrichtung (1, 13) nach Anspruch 1, wobei die Zerkleinerungsvorrichtung (30) eine Ventilfunktion aufweist.
  3. Mischvorrichtung (1, 13) nach Anspruch 1 oder 2, die Zerkleinerungsvorrichtung (30) ein erstes stationär ausgebildetes Zerkleinerungsmittel (32) und ein zweites rotatorisch bewegliches Zerkleinerungsmittel (34) umfasst, zwischen denen ein Zerkleinerungsspalt (40) ausgebildet ist.
  4. Mischvorrichtung (1, 13) nach Anspruch 3, wobei das zweite, rotatorisch bewegliche Zerkleinerungsmittel (34) axial verschieblich gegenüber dem ersten Zerkleinerungsmittel (32) angeordnet ist, wodurch die Größe des Zerkleinerungsspalts (40) einstellbar ist und / oder wodurch der Zerkleinerungsspalt (40) zwischen den beiden Zerkleinerungsmitteln (32, 34) zumindest weitgehend verschließbar ist.
  5. Mischvorrichtung (1, 13) nach Anspruch 3 oder 4, wobei das zweite Zerkleinerungsmittel (34) an einem ersten Antriebsmittel (7, 17) des Mischwerkzeugs (6, 16) angeordnet ist.
  6. Mischvorrichtung (1, 13) nach Anspruch 5, wobei die Position des zweiten Zerkleinerungsmittels (34) entlang einer Antriebsachse des ersten Antriebsmittels (7, 17) axial verschieblich einstellbar ist.
  7. Mischvorrichtung (1, 13) nach Anspruch 3 oder 4, wobei dem zweiten Zerkleinerungsmittel (34) ein zweites Antriebsmittel zum rotatorischen Antrieb des zweiten Zerkleinerungsmittels (34) zugeordnet ist.
  8. Mischvorrichtung (1, 13) nach Anspruch 7, wobei die Position des zweiten Zerkleinerungsmittels (34) entlang einer Antriebsachse des zweiten Antriebsmittels axial verschieblich einstellbar ist.
  9. Mischvorrichtung (1, 13) nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei das erste Zerkleinerungsmittel (32) ein im Produktauslass (8, 18) angeordneter Zerkleinerungsring (33) ist und eine Innenverzahnung (44) aufweist und wobei das zweite Zerkleinerungsmittel (34) einen ersten Teilbereich (36) und einen zweiten Teilbereich (35) umfasst, wobei der zweite Teilbereich (35) Leitstrukturen für das Produktgemisch aufweist, über die das Produktgemisch in Richtung des ersten Teilbereichs (36) des zweiten Zerkleinerungsmittels (34) aus der Mischvorrichtung (1, 13) ausleitbar ist.
  10. Mischvorrichtung (1, 13) nach Anspruch 9, wobei zumindest der erste Teilbereich (36) des zweiten Zerkleinerungsmittels (34) eine erste Außenverzahnung (38) umfasst, wobei das erste Zerkleinerungsmittel (32) und das zweite Zerkleinerungsmittel (34) so angeordnet sind, dass die Außenverzahnung (38) des ersten Teilbereiches (36) des zweiten Zerkleinerungsmittels (34) unter Ausbildung des Zerkleinerungsspalts (40) weitgehend in die Innenverzahnung (44) des ersten Zerkleinerungsmittels (32) greift.
  11. Verfahren zum Zerkleinern von groben Bestandteilen beim Ausleiten eines Produktgemisches aus einer Mischvorrichtung (1, 13), die Mischvorrichtung geeignet zur Herstellung von Produktgemischen in Form von Suspensionen, wobei innerhalb eines Produktauslasses (8, 18) der Mischvorrichtung (1, 13) eine Zerkleinerungsvorrichtung (30) angeordnet ist und wobei das Produktgemisch bei der Entnahme aus der Mischvorrichtung (1, 13) durch die Zerkleinerungsvorrichtung (30) geleitet wird.
  12. Verfahren nach Anspruch 11 unter Verwendung einer Mischvorrichtung (1, 13) nach einem der Ansprüche 1 bis 10.
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