DE102015107027A1

DE102015107027A1 - Apparatus and method for carrying out mechanical, chemical and / or thermal processes

Info

Publication number: DE102015107027A1
Application number: DE102015107027.8A
Authority: DE
Inventors: Roland Kunkel; Daniel Witte; Karsten Güdemann; Pierre-Alaine Fleury; Shqipe Hasanaj
Original assignee: List Holding AG
Current assignee: List Technology Ag Ch
Priority date: 2015-05-06
Filing date: 2015-05-06
Publication date: 2016-11-10

Abstract

Bei einer Vorrichtung zur Durchführung von mechanischen, chemischen und/oder thermischen Prozessen in einem Edukt in einem Gehäuse (3) mit Arbeitselementen (5), wie Knet-, Misch-, Transport- und Putzelementen, an zumindest einer Welle (1, 2), wobei das Gehäuse (3) aus zumindest zwei Gehäuseschalen besteht, die zwischen sich einen oberen und/oder einen unteren Sattel (19.1, 19.2) ausbilden, soll sich in zumindest einem Sattel (19.2) ein Sensor (20) befinden, der Änderungen von Parametern, insbesondere von Druck und/oder Temperatur, im Bereich des Sattels (19.2) erfasst.In a device for carrying out mechanical, chemical and / or thermal processes in an educt in a housing (3) with working elements (5), such as kneading, mixing, transporting and cleaning elements, on at least one shaft (1, 2) , wherein the housing (3) consists of at least two housing shells which form between them an upper and / or a lower saddle (19.1, 19.2) should be in at least one saddle (19.2) a sensor (20), the changes of Parameters, in particular of pressure and / or temperature, in the region of the saddle (19.2) detected.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Durchführung von mechanischen, chemischen und/oder thermischen Prozessen in einem Edukt in einem Gehäuse mit Arbeitselementen, wie Knet-, Misch-, Transport- und/oder Putzelementen, an zumindest einer Welle, wobei das Gehäuse aus zumindest zwei Gehäuseschalen besteht, die zwischen sich einen unteren und/oder einen oberen Sattel ausbilden, sowie ein Verfahren hierfür. The present invention relates to a device for performing mechanical, chemical and / or thermal processes in a starting material in a housing with working elements, such as kneading, mixing, transporting and / or cleaning elements, on at least one shaft, wherein the housing of at least two housing shells, which form a lower and / or upper saddle between them, and a method for this.

Stand der Technik State of the art

Vorrichtungen dieser Art werden auch als Mischkneter bezeichnet. Sie dienen sehr vielfältigen Zwecken. Als erstes ist das Eindampfen mit Lösungsmittelrückgewinnung zu erwähnen, welches chargenweise oder kontinuierlich und oft auch unter Vakuum erfolgt. Hierdurch werden beispielsweise Destillationsrückstände und insbesondere Toluoldiisocyanate behandelt, aber auch Produktionsrückstände mit toxischen oder hochsiedenden Lösungsmitteln aus der Chemie und Pharmaproduktion, Waschlösungen und Lack-Schlämme, Polymerlösungen, Elastomerlösungen aus der Lösemittelpolymerisation, Klebstoffe und Dichtmassen. Devices of this type are also referred to as mixing kneaders. They serve very diverse purposes. First of all mention should be made of evaporation with solvent recovery, which is carried out batchwise or continuously and often under vacuum. As a result, for example, distillation residues and in particular toluene diisocyanates are treated, but also production residues with toxic or high-boiling solvents from chemistry and pharmaceutical production, washing solutions and paint sludge, polymer solutions, elastomer solutions from the solvent, adhesives and sealants.

Mit den Apparaten wird ferner eine kontinuierliche oder chargenweise Kontakttrocknung, wasser- und/oder lösemittelfeuchter Produkte, oftmals ebenfalls unter Vakuum, durchgeführt. Die Anwendung ist vor allem gedacht für Pigmente, Farbstoffe, Feinchemikalien, Additive, wie Salze, Oxyde, Hydroxyde, Antioxidantien, temperaturempfindliche Pharma- und Vitaminprodukte, Wirkstoffe, Polymere, synthetische Kautschuke, Polymersuspensionen, Latex, Hydrogele, Wachse, Pestizide und Rückstände aus der chemischen oder pharmazeutischen Produktion, wie Salze, Katalysatoren, Schlacken, Ablaugen gedacht. Anwendung finden diese Verfahren auch in der Lebensmittelproduktion, beispielsweise bei der Herstellung und/oder Behandlung von Blockmilch, Zuckeraustauschstoffen, Stärkederivaten, Alginaten, zur Behandlung von Industrieschlämmen, Ölschlämmen, Bioschlämmen, Papierschlämmen, Lackschlämmen und allgemein zur Behandlung von klebrigen, krustenden zähpastösen Produkte, Abfallprodukten und Zellulosederivaten. With the apparatuses is also a continuous or batchwise contact drying, water and / or solvent-moist products, often also under vacuum, performed. The application is intended primarily for pigments, dyes, fine chemicals, additives such as salts, oxides, hydroxides, antioxidants, temperature-sensitive pharmaceutical and vitamin products, active ingredients, polymers, synthetic rubbers, polymer suspensions, latex, hydrogels, waxes, pesticides and residues from the chemical or pharmaceutical production, such as salts, catalysts, slags, waste liquors. These processes are also used in food production, for example in the production and / or treatment of block milk, sugar substitutes, starch derivatives, alginates, for the treatment of industrial sludges, oil sludges, biosludge, paper sludge, paint sludge and generally for the treatment of sticky, crusty viscose products, waste products and cellulose derivatives.

In einem Mischkneter kann eine Polykondensationsreaktion, meist kontinuierlich und meist in der Schmelze, stattfinden und wird vor allem verwendet bei der Behandlung von Polyamiden, Polyester, Polyacetaten, Polyimiden, Thermoplaste, Elastomere, Silikone, Harnstoffharze, Phenolharze, Detergentien und Düngemittel. Zum Beispiel findet sie Anwendung auf Polymerschmelzen nach einer Massepolymerisation auf Derivate der Methacrylsäure. In a Mischkneter a polycondensation reaction, usually continuously and usually in the melt, take place and is mainly used in the treatment of polyamides, polyesters, polyacetates, polyimides, thermoplastics, elastomers, silicones, urea resins, phenolic resins, detergents and fertilizers. For example, it has application to polymer melts after bulk polymerization to derivatives of methacrylic acid.

Stattfinden kann auch eine Polymerisationsreaktion, ebenfalls meist kontinuierlich. Dies wird angewendet auf Polyacrylate, Hydrogele, Polyole, thermoplastische Polymere, Elastomere, syndiotaktisches Polystyrol und Polyacrylamide. It is also possible to carry out a polymerization reaction, likewise usually continuously. This is applied to polyacrylates, hydrogels, polyols, thermoplastic polymers, elastomers, syndiotactic polystyrene and polyacrylamides.

In Mischknetern kann ein Entgasen und/oder Devolatilisieren stattfinden. Angewendet wird dies auf Polymerschmelzen, nach (Co-)Polymerisation von Monomer(en), nach Kondensation von Polyester oder Polyamidschmelzen, auf Spinnlösungen für synthetische Fasern und auf Polymer- oder Elastomergranulate bzw. -pulver im festen Zustand. In mixing kneaders, degassing and / or devolatilization may take place. This is applied to polymer melts, after (co) polymerization of monomer (s), after condensation of polyester or polyamide melts, on spinning solutions for synthetic fibers and on polymer or elastomer granules or powder in the solid state.

Ganz allgemein können im Mischkneter feste, flüssige oder mehrphasige Reaktionen stattfinden. Dies gilt vor allem für Backreaktionen, bei der Behandlung von Flusssäure, Stearaten, Cyaniden, Polyphosphaten, Cyanursäuren, Zellulosederivaten, -ester, -äther, Polyacetalharzen, Sulfanilsäuren, Cu-Phthalocyaninen, Stärkederivaten, Ammoniumpolyphosphaten, Sulfonaten, Pestiziden und Düngemittel. In general, solid, liquid or multiphase reactions can take place in the mixing kneader. This is especially true for baking reactions, in the treatment of hydrofluoric acid, stearates, cyanides, polyphosphates, cyanuric acids, cellulose derivatives, esters, ethers, polyacetal resins, sulphanilic acids, copper phthalocyanines, starch derivatives, ammonium polyphosphates, sulfonates, pesticides and fertilizers.

Des weiteren können Reaktionen fest-/gasförmig (z.B. Karboxylierung) oder flüssig-/gasförmig stattfinden. Angewendet wird dies bei der Behandlung von Acetaten, Aciden, Kolbe-Schmitt-Reaktionen, z.B. BON, Na-Salicylaten, Parahydroxibenzoaten und Pharmaprodukten. Furthermore, reactions may take place solid / gaseous (e.g., carboxylation) or liquid / gaseous. This is used in the treatment of acetates, acids, Kolbe-Schmitt reactions, e.g. BON, Na salicylates, parahydroxibenzoates and pharmaceuticals.

Reaktionen flüssig/flüssig erfolgen bei Neutralisationsreaktionen und Umesterungsreaktionen. Reactions liquid / liquid occur in neutralization reactions and transesterification reactions.

Ein Lösen und/oder Entgasen in derartigen Mischknetern findet bei Spinnlösungen für synthetische Fasern, Polyamiden, Polyester und Zellulosen statt. Dissolving and / or degassing in such mixing kneaders takes place in spinning solutions for synthetic fibers, polyamides, polyesters and celluloses.

Ein sogenanntes Flushen findet bei der Behandlung bzw. Herstellung von Pigmenten statt. A so-called Flushing takes place in the treatment or production of pigments.

Eine Solid-State-Nachkondensation findet bei der Herstellung bzw. Behandlung von Polyester, Polycarbonaten und Polyamiden statt, ein kontinuierliches Anmaischen z.B. bei der Behandlung von Fasern, z.B. Zellulosefasern mit Lösungsmitteln, eine Kristallisation aus der Schmelze oder aus Lösungen bei der Behandlung von Salzen, Feinchemikalien, Polyolen, Alkoholaten, ein Compoundieren, Mischen (kontinuierlich und/oder chargenweise) bei Polymeren-Mischungen, Silikonmassen, Dichtmassen, Flugasche, ein Koagulieren (insbesondere kontinuierlich) bei der Behandlung von Polymersuspensionen. A solid state postcondensation takes place in the production or treatment of polyesters, polycarbonates and polyamides, a continuous mashing eg in the treatment of fibers, eg cellulose fibers with solvents, a crystallization from the melt or from solutions in the treatment of salts, Fine chemicals, polyols, alcoholates, compounding, mixing (continuous and / or batchwise) with polymer blends, silicone compositions, sealants, fly ash, coagulating (especially continuously) in the treatment of polymer suspensions.

In einem Mischkneter können auch multifunktionale Prozesse kombiniert werden, beispielsweise Erhitzen, Trocknen, Schmelzen, Kristallisieren, Mischen, Entgasen, Reagieren – dies alles kontinuierlich oder chargenweise. Hergestellt bzw. behandelt werden dadurch Polymere, Elastomere, anorganische Produkte, Rückstände, Pharmaprodukte, Lebensmittelprodukte, Druckfarben. In a mixing kneader also multifunctional processes can be combined, for example heating, drying, melting, crystallizing, mixing, degassing, reacting - all this continuously or in batches. This produces and / or treats polymers, elastomers, inorganic products, residues, pharmaceutical products, food products, printing inks.

In Mischknetern kann auch eine Vakuumsublimation/ Desublimation stattfinden, wodurch chemische Vorprodukte, z.B. Anthrachinon, Metallchloride, Ferrozene, Jod, metallorganische Verbindungen usw. gereinigt werden. Ferner können pharmazeutische Zwischenprodukte hergestellt werden. In mixed kneaders, vacuum sublimation / desublimation may also occur, thereby reducing chemical precursors, e.g. Anthrachinon, metal chlorides, ferrocenes, iodine, organometallic compounds, etc. are purified. Furthermore, pharmaceutical intermediates can be prepared.

Eine kontinuierliche Trägergas-Desublimation findet z.B. bei organischen Zwischenprodukten, z.B. Anthrachinon und Feinchemikalien statt. Continuous carrier gas desublimation finds e.g. for organic intermediates, e.g. Anthraquinone and fine chemicals instead.

Im Wesentlichen werden einwellige und zweiwellige Mischkneter unterschieden. Ein einwelliger Mischkneter ist beispielsweise aus der AT 334 328 , der CH 658 798 A5 oder der CH 686 406 A5 bekannt. Dabei ist in einem Gehäuse eine axial verlaufende, mit Scheibenelementen besetzte und um eine Drehachse in einer Drehrichtung drehende Welle angeordnet. Diese bewirkt den Transport des Produktes in Transportrichtung. Zwischen den Scheibenelementen sind Gegenelemente am Gehäuse feststehend angebracht. Die Scheibenelemente sind in Ebenen senkrecht zur Kneterwelle angeordnet und bilden zwischen sich freie Sektoren, welche mit den Ebenen von benachbarten Scheibenelementen Kneträume ausformen. Essentially, a single-shaft and two-shaft mixing kneader are distinguished. A single-shaft mixing kneader is for example from AT 334 328 , of the CH 658 798 A5 or the CH 686 406 A5 known. In this case, an axially extending, occupied with disc elements and rotating about a rotational axis in a rotational direction shaft is arranged in a housing. This causes the transport of the product in the transport direction. Between the disc elements counter elements are fixedly mounted on the housing. The disc elements are arranged in planes perpendicular to the kneader shaft and form between them free sectors, which form with the planes of adjacent disc elements Knüräume.

Für einen derartigen einwilligen Mischkneter ist aus der DE 10 2013 102 099 A1 bekannt, den Gegenhaken zu überwachen. Beispielsweise kann ein Drehmoment des Gegenhakens ermittelt und über dieses Drehmoment auf die Viskosität des zu behandelnden Eduktes geschlossen werden. For such a consent mixing kneader is from the DE 10 2013 102 099 A1 known to monitor the counter hook. For example, a torque of the counter hook can be determined and closed by this torque on the viscosity of the educt to be treated.

Eine mehrwellige Misch- und Knetmaschine wird in der CH-A 506 322 beschrieben. Dort befinden sich auf einer Welle radiale Scheibenelemente und zwischen den Scheiben angeordnete axial ausgerichtete Knetbarren. Zwischen diese Scheiben greifen von der anderen Welle rahmenartig geformte Misch- und Knetelemente ein. Diese Misch- und Knetelemente reinigen die Scheiben und Knetbarren der ersten Welle. Die Knetbarren auf beiden Wellen reinigen wiederum die Gehäuseinnenwand. A multi-shaft mixing and kneading machine is in the CH-A 506 322 described. There are on a shaft radial disc elements and arranged between the discs axially aligned kneading. Between these discs engage from the other wave frame-like shaped mixing and kneading elements. These mixing and kneading elements clean the disks and kneading bars of the first shaft. The kneading bars on both shafts in turn clean the inside of the housing.

Diese bekannten zweiwelligen Mischkneter haben den Nachteil, dass sie aufgrund des achtförmigen Gehäusequerschnitts im Bereich der Verbindung der beiden Wellengehäuse eine Schwachstelle aufweisen. In diesem Bereich entstehen bei der Verarbeitung zäher Produkte und/oder bei Prozessen, die unter Druck ablaufen, hohe Spannungen, die nur durch aufwendige konstruktive Massnahmen beherrscht werden können. These known two-shaft mixing kneaders have the disadvantage that they have a weak point due to the eight-shaped housing cross section in the region of the connection of the two shaft housing. In this area, the processing of tough products and / or processes that take place under pressure, high voltages that can be controlled only by complex design measures.

Ein Mischkneter der oben genannten Art ist beispielsweise aus der EP 0 517 068 B1 bekannt. Bei ihm drehen in einem Mischergehäuse zwei achsparallel verlaufende Wellen entweder gegensinnig oder gleichsinnig. Dabei wirken auf Scheibenelementen aufgesetzte Mischbarren miteinander. Neben der Funktion des Mischens haben die Mischbarren die Aufgabe, produktberührte Flächen des Mischergehäuses, der Wellen und der Scheibenelemente möglichst gut zu reinigen und damit ungemischte Zonen zu vermeiden. Insbesondere bei stark kompaktierenden, aushärtenden und krustenden Produkten führt die Randgängigkeit der Mischbarren zu hohen örtlichen mechanischen Belastungen der Mischbarren und der Wellen. Diese Kraftspitzen treten insbesondere beim Eingriff der Mischbarren in denjenigen Zonen auf, wo das Produkt schlecht ausweichen kann. Solche Zonen sind z.B. dort gegeben, wo die Scheibenelemente auf der Welle aufgesetzt sind. A Mischkneter of the above type is for example from the EP 0 517 068 B1 known. With him turn in a mixer housing two axially parallel shafts either in opposite directions or in the same direction. In this case, mixing bars applied to disk elements interact with each other. In addition to the function of mixing, the mixing bars have the task of cleaning product-contacted areas of the mixer housing, the shafts and the disk elements as well as possible and thus avoid unmixed zones. Particularly in the case of strongly compacting, hardening and crusting products, the randomness of the mixing bars leads to high local mechanical loads on the mixing bars and the shafts. These force peaks occur in particular when engaging the mixing bars in those zones where the product can escape badly. Such zones are given, for example, where the disc elements are mounted on the shaft.

Ferner ist aus der DE 199 40 521 A1 ein Mischkneter der o.g. Art bekannt, bei welchem die Tragelemente im Bereich der Knetbarren eine Ausnehmung ausbilden, damit der Knetbarren eine möglichst grosse axiale Erstreckung aufweist. Ein derartiger Mischkneter hat eine hervorragende Selbstreinigung aller produktberührten Flächen des Gehäuses und der Wellen, hat aber die Eigenschaft, dass die Tragelemente der Knetbarren aufgrund der Bahnen der Knetbarren Ausnehmungen erforderlich machen, die zu komplizierten Tragelementformen führen. Daraus resultieren zum einen ein aufwendiges Herstellungsverfahren und zum zweiten bei einer mechanischen Beanspruchung lokale Spannungsspitzen an der Welle und den Tragelementen. Diese Spannungsspitzen, welche hauptsächlich bei den scharfkantigen Ausnehmungen und Dickenänderungen, insbesondere im Bereich, wo die Tragelemente auf den Wellenkern aufgeschweisst sind, auftreten, sind Auslöser für Risse in der Welle und den Tragelementen aufgrund von Materialermüdung. Furthermore, from the DE 199 40 521 A1 a mixing kneader of the above type is known, in which the support elements form a recess in the region of the kneading bars, so that the kneading bar has the largest possible axial extent. Such a mixing kneader has excellent self-cleaning of all product-contacting surfaces of the housing and the waves, but has the property that the support elements of the kneading bars due to the paths of the kneading bars make recesses necessary, which lead to complicated Tragelementformen. This results in a complex manufacturing process on the one hand and on the other hand local stress peaks on the shaft and the supporting elements in the event of mechanical stress. These stress peaks, which are mainly the sharp-edged recesses and thickness changes, Especially in the area where the support elements are welded onto the shaft core occur, are triggers for cracks in the shaft and the support elements due to material fatigue.

Die vorliegende Vorrichtung soll sich vor allem auf einen Mischkneter zur Herstellung eines superabsorbierenden Polymeres (SAP) beziehen. Bislang werden hierfür nur zweiwellige, gegenläufig mit Drehverhältnis 4:1 drehende Mischkneter verwendet. Diese Kinematik führt zu unerwünschten Auswirkungen, nämlich ungenügenden Selbstreinigungseigenschaften, Produkt-Kurzschluss und Drehmomentspitzen, insbesondere wenn zum Beispiel SAP Pulver recycelt werden soll. The present device is primarily intended to refer to a mixing kneader for the production of a superabsorbent polymer (SAP). So far, only two-shaft, counter rotating 4: 1 rotating mixing kneader are used for this purpose. This kinematics leads to undesirable effects, namely insufficient self-cleaning properties, product short circuit and torque peaks, especially if, for example, SAP powder is to be recycled.

Die Selbstreinigung des Gehäuses liegt bei derartigen Mischknetern zwar bei etwa 100%, jedoch ist die Reinigung der Wellen ungenügend, um Polymerablagerungen zu vermeiden. Es bilden sich Todzonen, die das Polymer höheren Temperaturen ausgesetzt lassen, so dass sich innerhalb dieser Bereiche, basierend auf exothermischen Reaktionen Hot Spots ausbilden. Dieses besonders heisse Polymer verfärbt sich gelblich bis braun, fällt nach einigen Tagen ab und verunreinigt das gute Produkt. Dieses verfärbte Polymer zerbricht auch beim Herunterfallen in grosse Stücke. Diese sind so gummiartig, dass sie in dieser Grösse verbleiben, auch wenn sie zwischen den Knetelementen hindurchgequetscht werden. Eine Möglichkeit, um diese Stücke in kleinere Stücke zu zerbrechen, ist, den Mischkneter bei einem hohen Füllgrad laufen zu lassen, um diese Stücke durch die schmalsten Spalten hindurch zu drängen. Dies hilft zwar, löst aber nicht das Problem. Zwei Konsequenzen können festgestellt werden:

– Eine nachfolgende Trocknungsstufe ist überfordert, um diese grossen Stücke komplett zu trocknen, oder aber eine Einrichtung muss zwischen Mischkneter und Trockner installiert werden, um die Stücke klein zu schneiden, wobei ein derartiges Gerät eine intensive Wartung benötigt.
– Der Mischkneter leidet unter Überbelastung infolge des zu hohen Füllgrads und der dadurch auftretenden Friktion im Produkt.

Although the self-cleaning of the housing is at about 100% in such mixing kneaders, but the cleaning of the waves is insufficient to avoid polymer deposits. Death zones are formed which leave the polymer exposed to higher temperatures so that hot spots form within these areas based on exothermic reactions. This particularly hot polymer turns yellowish to brown, falls off after a few days and contaminates the good product. This discolored polymer breaks even when dropped into large pieces. These are so rubbery that they remain in this size, even if they are squeezed between the kneading elements. One way to break these pieces into smaller pieces is to run the mixing kneader at a high fill level to force these pieces through the narrowest gaps. This helps, but does not solve the problem. Two consequences can be identified:

- A subsequent drying stage is overwhelmed to dry these large pieces completely, or a device must be installed between mixing kneader and dryer to cut the pieces small, with such a device requires intensive maintenance.
- The mixing kneader suffers from overloading due to the high degree of filling and the resulting friction in the product.

Die gegenläufig drehenden Wellen erzeugen ferner lokale Kräfte, wenn ein festes Pulver in die Polymermasse z.B. mit Eintragdoppelschnecken eingegeben wird. Festes Pulver ist zum Beispiel recyceltes SAP und optional ein Füllstoff. Wenn beide Wellen mit dem Polymer als festem Pulver zusammenwirken, wird der lokale Druck so hoch, dass schon nach wenigen Monaten der Tätigkeit an den Knetelementen Brüche auftreten können. Die Wellen selbst können ebenfalls überlastet werden. Festpulver wird auch benutzt in grosser Menge, um das Problem der Klumpen zu lösen. Der Friktionskoeffizient des Festpulvers hilft dabei, Knetenergie in die grossen Polymerstücke einzutragen. Auch das eliminiert aber nicht die Klumpen, sondern erhöht das Drehmoment. The counter rotating shafts also generate local forces when a solid powder is injected into the polymer mass, e.g. is input with entry twin screws. Solid powder is for example recycled SAP and optionally a filler. If both waves interact with the polymer as a solid powder, the local pressure is so high that after only a few months of activity on the kneading elements fractures can occur. The waves themselves can also be overloaded. Solid powder is also used in large quantities to solve the problem of lumps. The friction coefficient of the solid powder helps to enter kneading energy into the large polymer pieces. But this does not eliminate the lumps, but increases the torque.

Die vorliegende Erfindung soll aber nicht auf Mischkneter beschränkt sein, sie kann auch bei anderen Vorrichtungen der eingangs erwähnten Art verwendet werden. Nur beispielhaft sollen hier Extruder genannt sein, die ähnlich ausgebildet sind, sodass sich sattelähnliche Gehäuseteile zeigen. The present invention should not be limited to mixing kneader, it can also be used in other devices of the type mentioned. By way of example only extruders should be mentioned here, which are similarly designed so that saddle-like housing parts show.

Aufgabe task

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung und ein Verfahren der oben genannten Art wesentlich zu verbessern und zwar im Hinblick auf die Erfassung von Parametern und Zuständen bezogen auf die Vorrichtung und/oder das zu behandelnde Edukt. The object of the present invention is to substantially improve a device and a method of the abovementioned type with regard to the detection of parameters and conditions with respect to the device and / or the educt to be treated.

Lösung der Aufgabe Solution of the task

Zur Lösung der Aufgabe führt, dass sich in zumindest einem Sattel ein Sensor befindet, der Änderungen von Parametern, insbesondere von Druck und/oder Temperatur, im Bereich des Sattels erfasst. To achieve the object, a sensor is located in at least one saddle which detects changes in parameters, in particular pressure and / or temperature, in the area of the saddle.

Es ist bekannt, dass im Bereich des Sattels, bei horizontal angeordneten zweiwelligen Mischkneter insbesondere im Bereich des unteren Sattels, die Beziehung zwischen Gehäuse und Edukt bzw. bereits zumindest teilweise reagiertem Produkt am intensivsten ist. Das Edukt wird in diesem Bereich besonders kräftig bewegt, so dass auf das Produkt einwirkende Druckkräfte auch auf die Gehäusewand übertragen werden. Ähnliches gilt auch für die Temperatur des Eduktes, da das Edukt in diesem Bereich immer mit dem Gehäuse in Berührung steht, während der obere Sattel sich in der Regel ausserhalb des Eduktes befindet, es sei denn, der Füllgrad der Vorrichtung wäre so hoch, dass sich auch der obere Sattel immer in dem Edukt befindet. Dies kann aber zum Beispiel dazu dienen, den Füllgrad innerhalb einer gewissen Grenze zu ermitteln. Wenn beispielsweise in beiden Sätteln ein Sensor vorgesehen ist und beide eine unterschiedliche Temperatur aufweisen, dann lässt sich daraus schliessen, dass der Füllgrad unterhalb der Grenze liegt, bei der der obere Sattel ebenfalls in das Edukt eintaucht. It is known that in the region of the saddle, with horizontally arranged twin-shaft mixing kneaders, in particular in the region of the lower saddle, the relationship between housing and educt or already at least partially reacted product is the most intensive. The educt is moved particularly vigorously in this area, so that compressive forces acting on the product are also transferred to the housing wall. The same applies to the temperature of the educt, since the starting material in this area is always in contact with the housing, while the upper saddle is usually outside the educt, unless the degree of filling of the device would be so high that Also, the upper saddle is always located in the educt. However, this can be used, for example, to determine the degree of filling within a certain limit. If, for example, a sensor is provided in both saddles and both have a different temperature, then it can be concluded from this that the degree of filling lies below the limit at which the upper saddle also dips into the educt.

Kräfte, die im Bereich des Sattels auf das Gehäuse einwirken, können durch einen entsprechenden Drucksensor oder insbesondere auch durch einen Ringsensor ermittelt werden. Ein ähnlicher Ringsensor wird schon bereits für die Überwachung von Knetgegenelementen insbesondere in einwelligen Mischkneter nach der DE 10 2013 102 099 A1 eingesetzt. Aus den ermittelten Kräften kann zum Beispiel auf die Viskosität des Eduktes bzw. des Produktes geschlossen werden. Wird zum Beispiel ein Monomer in ein Polymer umgewandelt, so steigt die Viskosität im Produktraum entlang der Längsrichtung des Gehäuses vom Eintrag zum Austrag hin an. Das bedeutet auch, dass der Druck, der durch die Knetelemente auf das Edukt bzw. das Produkt aufgebracht wird, ansteigt. Dieser Anstieg kann im Bereich des Sattels zwischen den beiden Gehäuseschalen durch einen Ringssensor ermittelt werden. Ähnliches gilt natürlich auch für Scherkräfte, die zwischen dem Knetelement und dem Edukt bzw. Produkt auftreten, wenn das Knetelement durch das Eduktes bzw. Produkt hindurch fährt. Insbesondere im Bereich zwischen Knetbarren und Gehäuse im Bereich des Sattels steigen diese Scherkräfte mit steigender Viskosität an. Ähnliches gilt auch für Ankrustungen an dem Gehäuse bzw. der Gehäuseinnenwand, die mit zunehmender Behandlung des Eduktes bzw. Produktes zunehmen. Die Kräfte, welche ein Knetbarren zur Beseitigung der Ankrustungen aufwenden muss, steigen mit der Menge der Ankrustungen bzw. der Härte der Ankrustungen in Längsrichtung des Gehäuses an. Das bedeutet auch, dass sich hier der Druck auf den Sattel erhöht. Forces which act on the housing in the region of the saddle can be determined by a corresponding pressure sensor or in particular also by a ring sensor. A similar ring sensor is already for the monitoring of kneading counter elements in particular in single-shaft mixing kneader after DE 10 2013 102 099 A1 used. From the determined forces can be concluded, for example, on the viscosity of the reactant or the product. For example, when a monomer is converted to a polymer, the viscosity in the product space increases along the lengthwise direction of the housing from the entry to the discharge. This also means that the pressure which is applied by the kneading elements to the educt or the product increases. This increase can be determined in the region of the saddle between the two housing shells by a ring sensor. Of course, the same applies to shear forces which occur between the kneading element and the educt or product when the kneading element passes through the educt or product. Particularly in the area between kneading bars and housings in the region of the saddle, these shear forces increase with increasing viscosity. The same applies to encrustations on the housing or the housing inner wall, which increase with increasing treatment of the educt or product. The forces which a kneading bar must expend in order to eliminate encrustations increase with the amount of encrustations or the hardness of the encrustations in the longitudinal direction of the housing. This also means that the pressure on the saddle increases here.

Als besonderer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist zu erwähnen, dass sich der Sensor ausserhalb des Gehäuses befindet und damit keineswegs den Prozess behindert. It should be mentioned as a particular advantage of the present invention that the sensor is located outside the housing and thus by no means hinders the process.

Bei einem besonderen Gedanke der Erfindung ist auch daran gedacht, Probenehmer, wie sie in der DE 10 2014 100 151.6 beschrieben sind, als Sensoren zusätzlich zu verwenden. In a particular aspect of the invention is also intended to samplers, as described in the DE 10 2014 100 151.6 are described as additional to use as sensors.

Von der Erfindung wird auch ein Verfahren zur Durchführung von mechanischen, chemischen und/oder thermischen Prozessen in einem Gehäuse mit Arbeitselementen, wie Knet-, Misch-, Transport- und Putzelementen, an zumindest einer Welle umfasst, wobei das Gehäuse aus zumindest zwei Gehäuseschalen besteht, die zwischen sich einen unteren und/oder einen oberen Sattel ausbilden. Durch zumindest einen Sensor im Bereich des Sattels sollen Parameter, insbesondere Parameter des Eduktes und/oder von auf die Arbeitselemente und/oder die Welle einwirkende Kräfte des Eduktes und/oder eine Temperatur und/oder ein Füllgrad innerhalb des Gehäuses ermittelt werden. Dabei sind die genannten Parameter nur beispielsweise zu verstehen. The invention also provides a method for carrying out mechanical, chemical and / or thermal processes in a housing with working elements, such as kneading, mixing, transporting and cleaning elements, on at least one shaft, wherein the housing consists of at least two housing shells that form a lower and / or upper saddle between them. By at least one sensor in the region of the saddle, parameters, in particular parameters of the starting material and / or of forces acting on the working elements and / or the shaft forces of the starting material and / or a temperature and / or a degree of filling within the housing to be determined. The mentioned parameters are only to be understood as examples.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Methode zu entwickeln, die es erlaubt, Kräfte im Produktraum an Wellenelementen zu messen. Another object of the invention is to develop a method that allows forces in the product space to be measured on shaft elements.

Zur Lösung dieser Aufgabe führt, dass diese Verformung durch auf und/oder in der/den rotierenden Welle/n angeordneten Einrichtungen zur Messung von mechanischen Belastungszuständen messbar sind. To achieve this object, this deformation can be measured by devices arranged on and / or in the rotating shaft (s) for measuring mechanical loading conditions.

Die Messung soll drahtlos über Funk erfolgen. Als Beispiel einer möglichen Messmethode wird die des Instituts CARINTHIAN TECH RESEARCH in Villach, Österreich, genannt. Das Messinstrument ist erfindungsgemäss mit einem Sender ausgestattet, der in die Welle integriert ist. The measurement should be wireless via radio. An example of a possible measuring method is that of the institute CARINTHIAN TECH RESEARCH in Villach, Austria. The measuring instrument according to the invention is equipped with a transmitter which is integrated in the shaft.

Eine weitere Notwendigkeit dieser Messmethode ist, dass die Oberfläche planeben mit der Eingriffskinematik der Welle erfolgt. Das ist notwendig, da die Kneter, die hier betrachtet werden, sogenannte selbstreinigende Kneter darstellen. Das Wirkprinzip dieser Art Kneter ist, dass die Wellenelemente auf die Welle aufgebracht sind, die durch ihre Drehung das Gehäuse oder eine oder mehrere andere Wellen, die sich im Prozessraum befinden, bei kleinstmöglichem Spiel abstreifen. Somit wird verhindert, dass es zu ungerührten Räumen im Prozessraum kommt. Solche Art Kneter werden von der Firma LIST in Arisdorf, Schweiz hergestellt, sind aber auch ein typisches Merkmal von Extrudern z.B. der Marke Coperion in Stuttgart, Deutschland. Bei dieser Art prozesstechnischer Maschinen darf die Wellengeometrie, d.h. die Kontur der Welle selbst, und Aufbauelemente, die sich auf ihr befinden, nicht von einer vorgegebenen Form abweichen, die sich aus der Kinematik des Eingriffs der Elemente ergibt. Another necessity of this measurement method is that the surface is level with the engagement kinematics of the shaft. This is necessary because the kneaders that are considered here are so-called self-cleaning kneaders. The operating principle of this type of kneader is that the shaft elements are applied to the shaft, which by their rotation, the housing or one or more other waves, which are located in the process chamber, strip with the least possible play. This prevents unrestricted spaces in the process area. Such type kneaders are manufactured by the company LIST in Arisdorf, Switzerland, but are also a typical feature of extruders e.g. of the Coperion brand in Stuttgart, Germany. In this type of process engineering machine, the wave geometry, i. the contour of the shaft itself, and structural elements that are on it, do not deviate from a predetermined shape, which results from the kinematics of the engagement of the elements.

Der Sender des Messinstruments soll daher erfindungsgemäss so integriert werden, dass Antenne und Sonde selbst nicht diese vorgegebene Kontur verändern. Dies kann durch eine geeignete Bohrung in den Wellenkörper erfolgen. The transmitter of the measuring instrument should therefore be integrated in accordance with the invention such that the antenna and the probe itself do not change this predetermined contour. This can be done by a suitable bore in the shaft body.

Ein weiteres Merkmal der Erfindung ist, dass die Messung an geeigneter Stelle stattfinden soll. Die Messsonde darf die mechanische Belastbarkeit der Welle nicht wesentlich vermindern und, da die Messung durch elastische Verbiegung der Wellenelemente erfolgt, muss sie an einer Stelle erfolgen, wo die Verbiegung maximal ist. Auch muss es möglich sein, aus der Messung ein Bild der Gesamtbelastung zu extrapolieren, da die Sonde wohl nicht an einer Stelle maximaler Belastung installiert werden kann, sondern nur in deren Nachbarschaft. Dies ergibt aus dem oben genannten Erfordernis, dass die Welle oder deren Elemente durch die Sonde nicht geschwächt sein dürfen. Die Extrapolation der Messdaten kann erfindungsgemäss durch empirische Korrelationen oder auch Finite-Elemente-Methoden erfolgen. Another feature of the invention is that the measurement should take place at a suitable location. The probe must not substantially reduce the mechanical load capacity of the shaft and, since the measurement is made by elastic deflection of the shaft elements, it must be made at a point where the deflection is maximum. It must also be possible to extrapolate a picture of the total load from the measurement, because the probe probably can not be installed at a point of maximum load, but only in their neighborhood. This results from the above requirement that the shaft or its elements must not be weakened by the probe. The extrapolation of the measured data can be carried out according to the invention by empirical correlations or finite element methods.

Ist einmal die Belastung an einer Stelle auf der Welle im Prozessraum erfasst, kann damit mit der genannten Extrapolation die Gesamtbelastung an Biege- und Torsionsmoment und Kräften über einen Sektionsquerschnitt orthogonal zur Drehachse integriert werden. Aus diesen Werten lässt sich das Achsmoment an einer Stelle entlang der Drehachse der Welle bestimmen. Wird gleichzeitig auch die Drehzahl der Welle gemessen, ist auch die dissipierte Leistung der Welle entlang der Drehachse bestimmbar. Once the load is detected at one point on the shaft in the process space, the total load of bending and torsion moment and forces can be integrated orthogonally to the axis of rotation via a section cross-section with the said extrapolation. From these values, the axle torque can be determined at a point along the axis of rotation of the shaft. If at the same time the rotational speed of the shaft is measured, the dissipated power of the shaft along the axis of rotation can also be determined.

Wichtig für die korrekte Implementierung dieser Erfindung ist die gute Zugänglichkeit der Messsonde und ihres Senders. Während das Empfangsgerät gut zugänglich am Gehäuse an einer geeigneten Stelle ausserhalb des Produktraumes angebracht werden kann, ist der Sender an der Welle angebracht, die sich im Produktraum befindet. Der Zugang von innen, vom Wellenkern her, ist durch die beengten Platzverhältnisse und auch der meist notwendige Beheizung der Welle, was bedingt, dass dieser Raum mit Heizmedium befüllt ist, versperrt. Erfindungsgemäss wird daher eine Montageöffnung in das Gehäuse eingebaut, die mit einer Platte und geeigneter Dichtung verdeckt ist. Somit wird verhindert, dass das Produkt aus dem Gehäuse im Betrieb austreten kann. Soll die Sonde nun gewechselt werden, da sie z.B. beschädigt wurde, wird die Welle auf die Winkelposition gedreht, dass die Sonde genau übereinstimmt. Das kann visuell bei geöffneter Montageöffnung erfolgen oder durch Markieren der Winkelposition am Wellenende. Alternativ kann die Winkelposition durch eine Winkelmessung auch bestimmen und den Antrieb entsprechend gesteuert werden, dass er genau bei der geeigneten Winkelposition stehenbleibt. Der Sender ist nun so zu platzieren, dass er durch die Montageöffnung (de-)montierbar ist, bevorzugt also nahe der Gehäusewand und in einer Richtung, die das Befestigen bzw. Herausziehen des Senders in radialer, nach aussen ausgerichteter Richtung ermöglicht. Important to the correct implementation of this invention is the good accessibility of the probe and its transmitter. While the receiver can be easily accessible from the housing at a suitable location outside the product space, the transmitter is mounted on the shaft located in the product space. The access from the inside, from the shaft core, is due to the cramped space and also the most necessary heating of the shaft, which requires that this space is filled with heating medium, locked. According to the invention therefore, a mounting hole is installed in the housing, which is covered with a plate and a suitable seal. This prevents the product from escaping from the housing during operation. If the probe is now to be changed, since it is e.g. has been damaged, the shaft is rotated to the angular position that the probe exactly matches. This can be done visually with the mounting hole open or by marking the angular position at the shaft end. Alternatively, the angular position can also be determined by an angle measurement and the drive can be controlled accordingly so that it stops exactly at the suitable angular position. The transmitter is now to be placed so that it (dem) is demountable through the mounting hole, so preferably near the housing wall and in a direction that allows attaching or pulling out of the transmitter in the radial, outward direction.

Erfindungsgemäss werden die Werte, Leistung und Drehmoment, dazu benutzt, den Prozess zu steuern. Diese Möglichkeit ergibt sich dadurch, weil der Produktraum verfahrenstechnisch meist in Drehachsrichtung eindimensional aufgeteilt werden kann. Die Drehachsrichtung wird dann auch als Transportrichtung und die radiale und tangentiale Richtung der Drehbewegung der Welle als Mischrichtungen bezeichnet. Kommt es in Transportrichtung dann doch zu einer Mischwirkung, wird diese als axiale Dispersion oder Rückmischung bezeichnet. Aus diesen Betrachtungen ist erkennbar, dass die Messungen der Kräfte an der Welle auch eine Prozesssteuerung erlauben, oder den Prozess so steuern, dass Belastungen der Welle quantitative beeinflusst und damit gesteuert werden können. According to the invention, the values, power and torque are used to control the process. This possibility results from the fact that the product space can usually be divided one-dimensionally in terms of process technology in the direction of rotation axis. The rotational axis direction is then also referred to as the transport direction and the radial and tangential direction of the rotational movement of the shaft as mixing directions. If a mixing effect nevertheless occurs in the transport direction, this is referred to as axial dispersion or backmixing. From these considerations, it can be seen that the measurements of the forces on the shaft also allow a process control, or control the process so that loads on the shaft can be quantitatively influenced and thus controlled.

Mit Prozessteuerung ist erfindungsgemäss gemeint, dass Zustände, wie Druck, Produktfüllgrad, Produkttemperatur, durch geeignete Massnahmen an prozesstechnischen Apparaten, die an den Prozessraum angeschlossen sind, beeinflusst werden. Diese Massnahmen können z.B. sein, dass der Füllgrad eines Produktes im Prozessraum durch ein Pumpen oder Verlagern von Produkt mittels Schnecken in und aus den Produktraum verändert wird. Die Temperatur kann durch die Veränderung der Beheizung der Wellen oder des Gehäuses des Produktraums verändert werden. Beides kann einen Einfluss auf die lokale Stresssituation im Prozessraum haben. By process control according to the invention is meant that states, such as pressure, product degree of filling, product temperature, are influenced by suitable measures on process engineering apparatus that are connected to the process space. These measures may e.g. be that the degree of filling of a product in the process space by pumping or moving product by means of screws in and out of the product space is changed. The temperature can be changed by changing the heating of the shafts or the housing of the product space. Both can have an impact on the local stress situation in the process room.

Die erfindungsgemässe Vorrichtung ist für Batch-, Semibatch und kontinuierliche Prozesse geeignet; aber für letztere Prozesse, insbesondere solche mit Propfenströmung, also minimaler axialer Dispersion, besonders geeignet. Sie ist insbesondere auch geeignet, wenn die Produktzu- oder abfuhr über mehrere Stellen entlang der Drehachse verteilt ist, da dann eine zusätzliche mögliche lokale Steuerungsmöglichkeit des Prozesses und damit des lokalen mechanischen Belastungszustandes möglich ist. Auch sollen prozesstechnische Manipulationen im Prozessraum selbst, wie eine Wehrhöhe zur Füllgradeinstellung, oder der Drehzahl der Welle oder der Wellen erfindungsgemäss herangezogen werden können. The device according to the invention is suitable for batch, semibatch and continuous processes; but for the latter processes, especially those with plug flow, so minimal axial dispersion, particularly suitable. It is also particularly suitable if the product supply or removal is distributed over several points along the axis of rotation, since then an additional possible local control of the process and thus the local mechanical load condition is possible. Also, process engineering manipulations in the process space itself, such as a weir height for Füllgradeinstellung, or the speed of the shaft or shafts according to the invention can be used.

Es soll auch mögliche andere Korrelationen zwischen Belastungsschutz und Produktverhalten im Prozessraum abgedeckt sein. So mag es möglich sein, die Produktqualität mit dem Belastungszustand zu korrelieren und zu steuern, oder auch den Produktdurchsatz für kontinuierliche Prozesse. Bei Batchprozessen mag die erforderliche Batchzeit mit den Belastungszustand der Welle korrelierbar sein. It should also cover possible other correlations between load protection and product behavior in the process room. So it may be possible to correlate the product quality with the load state and control, or even the product throughput for continuous processes. For batch processes, the required batch time may be correlated with the load state of the wave.

Ganz wichtig ist die Einleitung geeigneter Massnahmen prozesstechnischer Natur zum Maschinenschutz. Erfindungsgemäss sollen daher alle Massnahmen, die hier erwähnet wurden, auch dazu dienen, den Belastungszustand der Welle unter einen festgelegten Schwellenwert zu steuern, damit kein Schaden an der Welle, Lagern oder Gehäuse auftreten kann. Alternativ sollte es erfindungsgemäss auch möglich sein, die Wellenbelastung bei einen bestimmten Schwellenwert der Belastung ganz zu verhindern. Das ist immer dann notwendig, wenn andere Massnahmen nicht funktioniert haben, da sie entweder nicht zum gewünschten Effekt führen oder zu langsam erfolgen, so dass eine ansteigende Belastung in der Zeit nicht mehr rechtzeitig abgebaut werden kann. Zweckmässiger Weise wird dann den Antrieb der Wellen abgestellt oder die Drehzahl stark reduziert. Very important is the introduction of suitable measures of process engineering nature for machine protection. Therefore, according to the invention, all the measures mentioned here should also serve to control the load condition of the shaft below a specified threshold, so that no damage to the shaft, bearings or housing can occur. Alternatively, it should also be possible according to the invention, the Wave load at a certain threshold to prevent the load altogether. This is always necessary if other measures have not worked, either because they do not lead to the desired effect or too slow, so that an increasing burden in time can not be reduced in time. Appropriately, the drive of the waves is turned off or the speed is greatly reduced.

Figurenbeschreibung figure description

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt in Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description of preferred embodiments and from the drawing; this shows in

1 eine Frontansicht einer erfindungsgemässen Vorrichtung zur Durchführung von mechanischen, chemischen und/oder thermischen Prozessen (Mischkneter) mit abgenommener Stirnscheibe; 1 a front view of an inventive device for performing mechanical, chemical and / or thermal processes (mixing kneader) with removed end plate;

2 einen teilweise dargestellten Längsschnitt durch einen Mischkneter ähnlich 1; 2 a partially illustrated longitudinal section through a mixing kneader similar 1 ;

3 eine schematische Darstellung eines Teils einer Abwicklung eines Mischkneters gemäss den 1 und 2; 3 a schematic representation of part of a settlement of a mixing kneader according to the 1 and 2 ;

4 eine Draufsicht auf einen erfindungsgemässen Mischkneter mit einem teilweise aufgeschnittenen Gehäuse; 4 a plan view of a mixing kneader according to the invention with a partially cut housing;

5 eine Draufsicht auf ein vergrössertes Knet- bzw. Transportelement. 5 a plan view of an enlarged kneading or transport element.

Gemäss den 1 und 2 befinden sich bei einem Mischkneter P1, wie er deutlicher in beispielsweise der DE 43 03 852 A1 gezeigt ist, zwei Wellen 1 und 2 in einem Gehäuse 3, wobei sowohl die Wellen 1 und 2 als auch das Gehäuse 3 mit einem temperierten Medium gefüllt sein können. Hierzu ist dann das Gehäuse 3 als ein Doppelmantelgehäuse ausgebildet. Frontseitig wird das Gehäuse 3 durch eine Stirnplatte 4 verschlossen. According to the 1 and 2 are in a mixing kneader P1, as it is clearer in, for example, the DE 43 03 852 A1 shown is two waves 1 and 2 in a housing 3 where both the waves 1 and 2 as well as the case 3 can be filled with a tempered medium. For this purpose, then the housing 3 designed as a double-shell housing. The front is the case 3 through a face plate 4 locked.

Auf den Wellen 1 und 2 sitzen Misch- und Putzelemente 5, wobei diese im Wesentlichen identisch ausgebildet sind. Sie bestehen aus einem Scheibenelement 6, welches eine Randkante 7 aufweist, die in etwa in einem Radius r um eine Achse A der Welle 1 bzw. 2 und in einem Bogensegment von etwa 90° herum verläuft. Von der Randkante 7 verlaufen dann bogenförmig Seitenkanten 8.1 und 8.2 zu der Welle 1 bzw. 2 hin. Derartige Scheibenelemente sind aufeinanderfolgend um 180° drehsymmetrisch auf der Welle 1 bzw. 2 angeordnet. On the waves 1 and 2 sit mixing and cleaning elements 5 , wherein these are formed substantially identical. They consist of a disc element 6 which is a marginal edge 7 which is approximately in a radius r about an axis A of the shaft 1 respectively. 2 and in an arc segment of about 90 ° around. From the edge 7 then arcuate side edges 8.1 and 8.2 to the wave 1 respectively. 2 out. Such disc elements are successively rotationally symmetrical about 180 ° on the shaft 1 respectively. 2 arranged.

Des weiteren ist erkennbar, dass die Randkante 7 von zwei Barren 9.1 und 9.2 besetzt ist, die in etwa parallel zur Achse A verlaufen, jedoch in den in 3 gezeigten Abwicklungen schräg angestellt sind. Hierdurch kann die Fördertätigkeit für das zu bearbeitende Produkt beeinflusst werden. Furthermore, it can be seen that the marginal edge 7 from two bars 9.1 and 9.2 is occupied, which run approximately parallel to the axis A, but in the in 3 shown developments are made obliquely. As a result, the activity of promoting the product to be processed can be influenced.

Die Funktionsweise der vorliegenden Erfindung ist folgende:
Ein zu behandelndes Produkt gelangt über einen Eintrag 10 in das Innere des Gehäuses 3 und wird dort von den sich drehenden Misch- und Putzelementen 5 auf den Wellen 1 und 2 erfasst. Dabei wird das Produkt durch die Misch- und Putzelemente 5 intensiv geknetet und geschert, so dass es mit anderen Produkten, Zusätzen, Lösungsmitteln, Katalysatoren, Initiatoren usw. intensiv vermischt werden kann. Im Gegensatz zu bekannten Mischknetern kann bei der vorliegenden Erfindung nicht mehr zwischen einer Rührwelle mit Rührelementen und einer Putzwelle mit Putzelementen unterschieden werden. Gemäss der vorliegenden Ausführungsform übernehmen die Wellen 1 und 2 mit ihren Misch- und Putzelementen in gleichem Masse das Mischen des Produktes und das Putzen der anderen Welle bzw. der Innenwand des Gehäuses bzw. der Misch- und Putzelemente auf der anderen Welle. The operation of the present invention is as follows:
A product to be treated passes over an entry 10 in the interior of the case 3 and gets there from the rotating mixing and cleaning elements 5 on the waves 1 and 2 detected. The product is replaced by the mixing and cleaning elements 5 intensively kneaded and sheared, so that it can be mixed intensively with other products, additives, solvents, catalysts, initiators, etc. In contrast to known mixing kneaders can no longer be distinguished in the present invention between a stirring shaft with stirring elements and a cleaning shaft with cleaning elements. According to the present embodiment, the waves take over 1 and 2 with their mixing and cleaning elements to the same extent the mixing of the product and the cleaning of the other shaft or the inner wall of the housing or the mixing and cleaning elements on the other shaft.

Durch die beschriebene Anordnung der Scheibenelemente und deren Ausgestaltung wird eine optimale Radialmischung verwirklicht und insbesondere ein sogenannter Labyrintheffekt ermöglicht, wie er durch die Pfeile 11.1 und 11.2 für das Produkt dargestellt ist. Dabei wird vorausgesetzt, dass beide Wellen in einem Verhältnis von 1:1 gleichsinnig, im vorliegenden Fall im Uhrzeigersinn drehen. The described arrangement of the disc elements and their design an optimal radial mixture is realized and in particular a so-called labyrinth effect allows, as indicated by the arrows 11.1 and 11.2 represented for the product. It is assumed that both shafts rotate in the same direction in a ratio of 1: 1, in the present case clockwise.

Sobald das Produkt in Richtung der Stirnplatte 4 gelangt, d.h., zu einem gestrichelt angedeuteten Austrag 12, soll es erfindungsgemäss zu diesem Austrag 12 hin abgelenkt werden. Dies geschieht durch einen Deflektor 13 im Zusammenwirken mit einem Austragsstern 14. Während der Deflektor 13 statisch im Gehäuse festliegt, dreht sich der Austragsstern 14 mit der Welle 1 mit, wobei der Austragsstern mit einer Mehrzahl von Schneidzacken 16 versehen ist, die das auszutragende Produkt in die Austragsöffnung 12 hineindrücken. Die Schneidzacken besitzen in Drehrichtung Schneiden 17. Hierdurch wird von dem Produktstrom immer eine Portion abgeschnitten und durch die Austragsöffnung 12 gedrückt. Once the product is in the direction of the face plate 4 reaches, ie, to a dashed line indicated discharge 12 , it is according to the invention to this discharge 12 be distracted. This is done by a deflector 13 in cooperation with a Austragsstern 14 , While the deflector 13 static in the Housing is fixed, the Austragsstern turns 14 with the wave 1 with, wherein the Austragsstern with a plurality of cutting teeth 16 is provided, the product to be discharged in the discharge 12 Push. The cutting teeth have cutting in the direction of rotation 17 , As a result, a portion of the product stream is always cut off and through the discharge opening 12 pressed.

Gemäss 3 besteht das Gehäuse gemäss dem Ausführungsbeispiel nach der vorliegenden Erfindung aus zwei Gehäuseschalen 18.1 und 18.2. Diese bilden eine liegende Acht, wobei an ihren Verbindungsstellen ein oberer Sattel 19.1 und ein unterer Sattel 19.2 ausgebildet ist. Erfindungsgemäss ist von aussen her in den Bereich des unteren Sattels 19.2 ein Sensor 20 eingesetzt, der die verschiedensten Parameter, die in diesem Bereich auftreten können, ermitteln kann. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel handelt es sich um einen Ringsensor. Dies ist eine bekannte Sensorvorrichtung zur Aufnahme von Bewegungen eines relativ zur ihr bewegten Elementes. Eine Vorrichtung dieser Art ist aus der DE 195 19 54 7 A1 bekannt, bei der auf einem der Bewegungsrichtung angepassten Magnetsegmentkörper untereinander beabstandete Polkerne angeordnet sind. Auf den Polkernen sind Aufnehmer angeordnet, die in Reihe und/oder parallel zueinander zusammengeschaltet sind. Als Aufnehmer können auf den Polkernen Spulen aufgesteckt werden. According to 3 the housing according to the embodiment of the present invention consists of two housing shells 18.1 and 18.2 , These form a horizontal eight, with an upper saddle at their joints 19.1 and a lower saddle 19.2 is trained. According to the invention, the outside is in the region of the lower saddle 19.2 a sensor 20 which can determine the various parameters that can occur in this area. The preferred embodiment is a ring sensor. This is a known sensor device for receiving movements of a relative to her moving element. A device of this kind is from the DE 195 19 54 7 A1 known in which are arranged on one of the moving direction adapted magnetic segment body spaced apart pole cores. On the pole cores pickups are arranged, which are connected in series and / or parallel to each other. As a transducer coils can be plugged on the Polkernen.

Ein Mischkneter P weist gemäss 4 ein Gehäuse auf, welches aus mehreren Gehäuseabschnitten 1a, 1b und 1c besteht. Die Gehäuseabschnitte sind miteinander durch entsprechende Flanschverbindungen 2 gekoppelt. Im Gehäuseabschnitt 1a ist ein Aufgabestutzen 3 für ein in dem Mischkneter zu behandelndes Produkt und in dem Gehäuseabschnitt 1c ein Auslassstutzen 4 für das behandelte Produkt vorgesehen. A mixing kneader P has according to 4 a housing, which consists of several housing sections 1a . 1b and 1c consists. The housing sections are connected to each other by corresponding flange connections 2 coupled. In the housing section 1a is a task neck 3 for a product to be treated in the mixing kneader and in the housing section 1c an outlet 4 intended for the treated product.

Das Produkt wird vom Aufgabestutzen 3 zum Auslassstutzen 4 mittels zweier Wellen 5 und 6 sowie daran angeordneten Knet- und Transportelementen 7 transportiert. Während des Transportes findet eine Mischung und Knetung des Produktes sowie bevorzugt eine thermische Behandlung statt. Hierzu sind die Wellen 5 und 6 und gegebenenfalls auch die Knet- und Transportelemente 7 sowie, nicht näher gezeigt, die Gehäusewandung 8 beheizt. Zum Einbringen eines Heizmediums in die Wellen 5 und 6 und von dort gegebenenfalls in das Innere der Knet- und Transportelemente 7 sind Anschlüsse 9 und 10 und entsprechende Einlass- bzw. Auslassnippel 11 und 12 für das durch die Wellen 5 und 6 geführte Heizmedium angeordnet. Eine entsprechende Führung des Heizmediums in Mantelflächen der Wellen 5 und 6 und eine entsprechende Rückführung durch den Auslassnippel 12 sind Stand der Technik und werden deshalb nicht weiter beschrieben. The product is from the feed neck 3 to the outlet 4 by means of two waves 5 and 6 as well as kneading and transport elements arranged thereon 7 transported. During transport, a mixture and kneading of the product and preferably a thermal treatment takes place. These are the waves 5 and 6 and optionally also the kneading and transport elements 7 and, not shown in detail, the housing wall 8th heated. For introducing a heating medium into the waves 5 and 6 and from there optionally into the interior of the kneading and transport elements 7 are connections 9 and 10 and corresponding inlet and outlet nipples 11 and 12 for that by the waves 5 and 6 guided heating medium arranged. A corresponding guide of the heating medium in lateral surfaces of the waves 5 and 6 and a corresponding return through the outlet nipple 12 are state of the art and are therefore not further described.

Zwischen den Anschlüssen 9 und 10 durchgreifen mit den Wellen 5 und 6 verbundene Wellenzapfen 13 und 14 eine Laterne 15, wobei gegen das Gehäuse 1 jeweils eine Stopfbüchse 16 und 17 zur Abdichtung der Welle 5 bzw. 6 vorgesehen ist. Die Wellenzapfen 13 und 14 sind ausserhalb der Laterne über entsprechende Getriebeelemente 18 und 19, beispielsweise Zahnräder, miteinander gekoppelt, wobei das Getriebeelement 19 über ein Getriebe 20 mit einem Antrieb 21 verbunden ist. Über diesen Antrieb 21 und das Getriebe 20 wird zumindest das Getriebeelement 19 in Drehbewegung versetzt, welche auf die Welle 5 übertragen wird. Eine Übertragung dieser Drehbewegung auf das Getriebeelement 19 kann gleich- oder gegensinnig sowie mit gleicher oder unterschiedlicher Drehzahl erfolgen. Entsprechende Übersetzungsgetriebe sind handelsüblich und sollen hier nicht näher beschrieben sein. Between the connections 9 and 10 go through with the waves 5 and 6 connected shaft journals 13 and 14 a lantern 15 , being against the case 1 one stuffing box each 16 and 17 for sealing the shaft 5 respectively. 6 is provided. The shaft cones 13 and 14 are outside the lantern via appropriate transmission elements 18 and 19 For example, gears, coupled together, wherein the transmission element 19 via a gearbox 20 with a drive 21 connected is. About this drive 21 and the gearbox 20 at least the transmission element 19 rotated, which is on the shaft 5 is transmitted. A transmission of this rotational movement to the transmission element 19 can be the same or in opposite directions and with the same or different speed. Corresponding transmission gears are commercially available and will not be described in detail here.

Ein Knet- und Transportelement 7 weist gemäss 1 einen Barrensupport auf, der in Gebrauchslage auf eine Welle 5 bzw. 6 aufgesetzt wird. Etwa parallel zur Oberfläche der Welle 5 bzw. 6 ist dem Barrensupport 22 wiederum ein Barren 23 aufgesetzt. Während der Barrensupport 22 im wesentlichen die Aufgabe hat, Wärme in das zu behandelnde Produkt zu übertragen, übernimmt der Barren 23 im wesentlichen eine Knet- bzw. Transportfunktion für das Produkt. Ferner obliegt ihm ein wesentlicher Teil der Reinigung der Innenwandung des Gehäuses bzw. der jeweiligen Gegenwelle. A kneading and transport element 7 according to 1 a bar support, which in use position on a shaft 5 respectively. 6 is put on. Approximately parallel to the surface of the shaft 5 respectively. 6 is the bar support 22 again a bar 23 placed. During the bar support 22 essentially has the task to transfer heat into the product to be treated, takes over the ingot 23 essentially a kneading or transport function for the product. Furthermore, he is responsible for a substantial part of the cleaning of the inner wall of the housing or the respective countershaft.

In dem in 5 gezeigten Ausführungsbeispiel sind sowohl dem Barrensupport 22 als auch dem Barren 23 selbst Einrichtungen 24.1, 24.2, 24.3 zur Messung von mechanischen Belastungszuständen zugeordnet. Im gezeigten Ausführungsbeispiel handelt es sich um Dehnmessstreifen, die bevorzugt so auf bzw. in die Oberfläche der Barren bzw. Barrensupporte auf- bzw. eingesetzt sind, dass sie kein Hindernis darstellen. Bezugszeichenliste 1 Welle 34 Auslassstutzen 2 Welle 35 Welle 3 Gehäuse 36 Welle 4 Stirnplatte 37 Elemente 5 Misch- und Putzelement 38 Gehäusewandung 6 Scheibenelement 39 Anschluss 7 Randkante 40 Anschluss 8 Seitenkante 41 Einlassnippel 9 Barren 42 Auslassnippel 10 Eintrag 43 Wellenzapfen 11 Pfeil (Produkt) 44 Wellenzapfen 12 Austragsöffnung 45 Laterne 13 Deflektor 46 Stopfbüchse 14 Austragsstern 47 Stopfbüchse 16 Zacken 48 Getriebeelemente 17 Schneide 49 Getriebeelemente 18 Gehäuseschalen 50 Getriebe 19 Sattel 51 Antrieb 20 Sensor 52 Barrensupport 31 Gehäuseabschnitte 53 Barren 32 Flanschverbindung 54 Einrichtung 33 Aufgabestutzen A Achse P Mischkneter r Radius In the in 5 embodiment shown are both the bar support 22 as well as the ingot 23 even facilities 24.1 . 24.2 . 24.3 assigned to the measurement of mechanical load conditions. In the exemplary embodiment shown are strain gauges, which are preferably on or in the surface of the ingot or bar stock up or used that they do not constitute an obstacle. LIST OF REFERENCE NUMBERS 1 wave 34 outlet 2 wave 35 wave 3 casing 36 wave 4 faceplate 37 elements 5 Mixing and cleaning element 38 housing 6 disk element 39 connection 7 edge 40 connection 8th side edge 41 inlet nipple 9 bars 42 outlet nipple 10 entry 43 shaft journal 11 Arrow (product) 44 shaft journal 12 discharge 45 Lantern 13 deflector 46 gland 14 Austragsstern 47 gland 16 Pink 48 transmission elements 17 cutting edge 49 transmission elements 18 housing shells 50 transmission 19 saddle 51 drive 20 sensor 52 Barren Support 31 housing sections 53 bars 32 flange 54 Facility 33 feeding connection A axis P mixing kneader r radius

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

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DE 4303852 A1 [0052]
DE 19519547 A1 [0058]

Claims

Device for carrying out mechanical, chemical and / or thermal processes in a starting material in a housing ( 3 ) with working elements ( 5 ), such as kneading, mixing, transporting and cleaning elements, on at least one shaft ( 1 . 2 ), the housing ( 3 ) consists of at least two housing shells between them an upper and / or a lower saddle ( 19.1 . 19.2 ), characterized in that in at least one saddle ( 19.2 ) a sensor ( 20 ), the changes of parameters, in particular of pressure and / or temperature, in the region of the saddle ( 19.2 ) detected.

Apparatus according to claim 1, characterized in that the sensor is a ring sensor ( 20 ).

Device according to claim 1 or 2, characterized in that the sensor ( 20 ) includes a thermocouple.

Device according to at least one of claims 1-3, characterized in that the sensor ( 20 ) a sampler is assigned.

Method for carrying out mechanical, chemical and / or thermal processes in a housing ( 3 ) with working elements ( 5 ), such as kneading, mixing, transporting and cleaning elements, on at least one shaft ( 1 . 2 ), the housing ( 3 ) consists of at least two housing shells between them a lower and / or an upper saddle ( 19.1 . 19.2 ), characterized in that by at least one sensor ( 20 ) in the area of the saddle ( 19.2 ) Parameters, in particular parameters of the educt and / or of forces acting on the kneading elements and / or the shaft forces of the starting material and / or a temperature and / or a degree of filling within the housing ( 3 ) is determined.

Device for determining mechanical load conditions on one or more shafts ( 35 . 36 ) in a closed housing ( 31 ), where on the shaft (s) ( 35 . 36 ) Elements ( 37 ), in particular kneading, cleaning and / or transport elements are arranged, which engage in a viscous mass or in the interaction with other elements ( 37 ) plastically and / or elastically deform a mass, whereby reaction forces a deformation of the shaft / n ( 35 . 36 ) and / or elements ( 37 ), characterized in that this deformation is due to and / or in the rotating shaft (s) ( 35 . 36 ) ( 54.1 . 54.2 . 54.3 ) are measurable for measuring mechanical load conditions.

Device according to claim 6, characterized in that the device (s) ( 54.1 . 54.2 . 54.3 ) for measuring mechanical load conditions at one or more locations on and / or in the shaft (s) ( 35 . 36 ) is / are attached.

Apparatus according to claim 7, characterized in that, if several locations of the measurements are provided, these drehachsverschoben in the circumferential direction of the rotational movement of the shaft ( 35 . 36 ) or in the direction orthogonal to the axis of rotation or a combination of these possibilities are arranged.

Device according to at least one of the preceding claims, characterized in that the devices ( 54.1 . 54.2 . 54.3 ) for measuring mechanical load conditions on and / or in ingots ( 53 ) or in or on bars ( 52 ), which of the wave ( 35 . 36 ) protrude, on or be introduced.

Device according to claim 9, characterized in that the bars ( 53 ) or bar stock ( 22 ), on or in which the facilities ( 54.1 . 54.2 . 54.3 ) for measuring mechanical load conditions on and / or are introduced, are designed in different elasticities to reflect different degrees of deformation can.

Device according to at least one of the preceding claims, characterized in that the devices ( 54.1 . 54.2 . 54.3 ) for measuring mechanical load conditions via a mounting opening in the housing ( 31 ) is accessible.

Device according to at least one of the preceding claims, characterized in that the devices ( 54.1 . 54.2 . 54.3 ) for measuring mechanical load conditions by means of a mounting device on the shaft ( 35 . 36 ) is interchangeable.

Device according to at least one of the preceding claims, characterized in that the elements ( 37 ) on the shaft ( 35 . 36 ) can be monitored for their deformation, which can be measured by means of strain gauges (for example by mechanical load conditions measured at the measuring position) ( 54.1 . 54.2 . 54.3 ) takes place according to the measuring principle of the semiconductor.

Apparatus according to claim 13, characterized in that the transmission of the measurement signals of the strain gauges ( 54.1 . 54.2 . 54.3 ) is carried out without contact by radio, whereby a measurement is carried out even when the elements ( 37 ) is possible.

Method for determining mechanical load conditions on one or more shafts ( 35 . 36 ) in a closed housing ( 31 ), where on the shaft (s) ( 5 . 6 ) Elements ( 7 ), in particular kneading, cleaning and / or transport elements are arranged, which engage in a viscous mass or by interaction of the elements ( 37 ) plastically and / or elastically deform a mass, whereby reaction forces a deformation of the shaft / n ( 35 . 36 ) and / or elements ( 37 ), characterized in that limits are defined for the measured mechanical load conditions, which ensure operation of the machine in the fatigue range or up to a defined life.

A method according to claim 15, characterized in that the load of the shaft / n ( 35 . 36 ) is reduced by reducing the degree of filling in the machine or by reducing the viscosity of the product in the machine.

A method according to claim 15 or 16, characterized in that the measured values are used to control the degree of filling and / or the viscosity.

A method according to claim 17, characterized in that the degree of filling by reducing the height of a in the housing ( 31 ) Wehres is lowered.

A method according to claim 17, characterized in that the degree of filling is reduced by reducing the supply and / or discharge amount of product in or out of the process space.

A method according to claim 17, characterized in that is reduced by increasing the speed of a discharge screw or, in the combination of discharge screw and gear pump, by increasing the speed of the gear pump, the degree of filling in the machine.

A method according to any one of claims 15 to 20, characterized in that the viscosity is reduced by the addition of a diluting substance or a parallel feed (product addition) at several points.

Method according to at least one of claims 15 to 21, characterized in that increasing a heating temperature raises a product temperature or, by increasing a pressure in the machine, raises the equilibrium temperature in the machine and reduces the viscosity of the product, for example that of a thermoplastic becomes.