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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Gerbvorrichtung zum Gerben, Nachgerben und/oder Zurichten kollagenhaltigen Materials, insbesondere tierische Häute und/oder Felle.
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Eine derartige Gerbvorrichtung kann in verschiedenen Prozessschritten der Lederherstellung wie z. B. dem Entkälken, Pickeln, Gerben, Nachgerben etc. eingesetzt werden. Unter das Nachgerben fällt beispielsweise auch ein Hydrophobieren gegerbten Leders mittels geeigneter Stoffe. Unter dem Begriff ”Leder” wird im Rahmen dieser Offenbarung zumindest teilweise gegerbtes, kollagenhaltiges Material mit und ohne Haar verstanden, das durch ein Gerbverfahren erhalten worden ist. Der Begriff ”Leder” umfasst demnach nicht nur Leder als solches, sondern auch aus Tierhäuten oder Fellen hergestellte Pelze und Felle sowie Zwischenprodukte, wie beispielsweise Wet-Blue und Crust. Das Leder kann von beliebigen Tieren stammen, beispielsweise von Rindern, Schafen, Ziegen, Schweinen, Büffeln, Vögeln, Reptilien etc. Die beschriebene Gerbvorrichtung kann unabhängig von der Art, Materialstärke und Beschaffenheit des kollagenhaltigen Materials eingesetzt werden.
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Herkömmliche Gerbvorrichtungen umfassen bewegbare, zylindrische Behälter, die im Wesentlichen aus Holz, Kunststoff oder Metall hergestellt sind. Diese konventionellen Behälter bzw. Fässer werden vor dem Prozessschritt des Gerbens, Nachgerbens oder Zurichtens über eine Öffnung des Behälters mit einem wässrigen Medium und dem zu gerbenden Material beschickt. Ferner werden dem Behälter für den jeweiligen Prozessschritt notwendige Chemikalien, wie Säuren, Basen, Gerbstoffe, Salze, Fettungsmittel, Öle, Farben etc. durch diese Öffnung zugeführt. Die zugeführten Stoffe sollen mittels der Gerbvorrichtung möglichst gleichmäßig mit dem zu gerbenden Material in Kontakt gebracht werden. Hierzu wird das wässrige Medium als Transportmedium verwendet und der Behälter in Bewegung versetzt, sodass sich das wässrige Medium und die darin enthaltenen Chemikalien in dem zu gerbenden Material verteilen.
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Die aus dem Stand der Technik bekannten Gerbvorrichtungen sind an die Anforderungen konventioneller Gerbverfahren und deren Prozessschritte angepasst. Konventionelle Gerbverfahren, die unter der Verwendung herkömmlicher Gerbvorrichtungen durchgeführt werden, sind jedoch häufig sehr zeitintensiv und führen zu einer hohen Umweltbelastung durch aus dem Prozess entstehendes säure-, salz- und lösemittelhaltiges Abwasser. Zudem erfordert der Einsatz herkömmlicher Gerbvorrichtungen zum Ausführen konventioneller Gerbverfahren die Durchführung einer Vielzahl manueller Arbeitsschritte. Auch aus diesem Grund besteht ein Bedarf an verbesserten, industriell einsetzbaren Gerbvorrichtungen und Gerbverfahren.
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Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Gerbvorrichtung bereitzustellen, die unter anderem die Anzahl erforderlicher manueller Arbeitsschritte reduziert und für den industriellen Einsatz geeignet ist. Eine solche Gerbvorrichtung soll zudem ein Ausführen neuartiger, verbesserter Gerbverfahren ermöglichen.
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Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch eine Gerbvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Bevorzugte Ausführungsformen werden aus den Unteransprüchen 2 bis 15 sowie der nachfolgenden Beschreibung ersichtlich.
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Die erfindungsgemäße Gerbvorrichtung umfasst einen drehbar gelagerten Druckbehälter zur Aufnahme von zu behandelndem Material und einen Antrieb, der dazu ausgebildet ist, den Druckbehälter in Drehung zu versetzen, wobei der Druckbehälter aufweist:
- – eine verschließbare Öffnung zum Be- und Entladen des Druckbehälters mit zu behandelndem Material, und
- – wenigstens ein Mischelement, das im Druckbehälter angeordnet ist und in einen Innenraum des Druckbehälters ragt;
wobei der Druckbehälter einem Druck von mindestens 5 bar widersteht. Ferner umfasst die Gerbvorrichtung eine Beschickungseinheit für Flüssigkeit und komprimiertes Gas in Gestalt einer Drehdurchführung, die an einer ersten Stirnfläche des Druckbehälters angeordnet ist und sich koaxial zu einer Rotationsachse des Druckbehälters von außen durch die erste Stirnfläche hindurch in den Druckbehälter hinein erstreckt.
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Im Gegensatz zu herkömmlichen Gerbvorrichtungen kann Leder mit der erfindungsgemäßen Gerbvorrichtung in industriell relevanten Chargengrößen unter dem Einfluss eines verdichteten Fluids, insbesondere unter Einsatz von verdichtetem Kohlendioxid, hergestellt werden. Gleichzeitig wird durch die Ausbildung der Beschickungseinrichtung in Gestalt der Drehdurchführung, die sich koaxial zu der Rotationsachse des Druckbehälters erstreckt, eine Drehbewegung des Druckbehälters weder behindert noch begrenzt. Vielmehr kann mittels der ungehinderten Drehbewegung und dem gleichzeitig ermöglichten unter Druck setzen des Druckbehälters eine äußerst effiziente, wirtschaftliche und umweltschonende Behandlung des zu behandelnden Materials sichergestellt werden. Eine durch die erfindungsgemäße Gerbvorrichtung ermöglichte Druckbeaufschlagung des Druckbehälters nicht nur vor, sondern auch während der Durchführung einer Behandlung im Rahmen eines Gerbprozesses erlaubt eine Realisierung neuartiger Gerbverfahren. Unter dem Einfluss von z. B. komprimiertem Kohlendioxid kann Leder in viel geringerer Zeit und/oder ohne oder mit einer deutlich verringerten Zugabe von Säuren, Salzen und Lösemitteln hergestellt werden.
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Die Drehdurchführung ist gegenüber der ersten Stirnfläche abgedichtet, beispielsweise mittels einer Stopfbuchse. Hierdurch können Druck- und Flüssigkeitsverluste der beschickten Gerbvorrichtung vermieden werden.
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Ferner kann die Drehdurchführung rohrförmig ausgebildet und außen mit einem Versorgungssystem für Flüssigkeit und komprimiertes Gas verbunden sein. Als Flüssigkeit kann beispielsweise Wasser und als komprimiertes Gas beispielsweise verdichtetes Kohlendioxid über die Drehdurchführung dem Druckbehälter zugeführt werden. Lediglich das zu behandelnde Material muss dem Druckbehälter weiterhin durch die Be- und Entladeöffnung zugeführt bzw. entnommen werden. Somit kann der Druckbehälter im Wesentlichen automatisch beschickt werden, wodurch die Anzahl notwendiger manuell durchzuführender Arbeitsschritte reduziert werden kann.
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In einer Weiterbildung kann die Drehdurchführung außerhalb des Druckbehälters abschnittsweise durch eine Stützeinrichtung des Druckbehälters geführt sein, an der der Druckbehälter zumindest an seiner ersten Stirnfläche drehbar gelagert ist. Es versteht sich, dass eine weitere Stützeinrichtung zum drehbaren Lagern des Druckbehälters an einer der ersten Stirnfläche gegenüberliegenden zweiten Stirnfläche des Druckbehälters vorgesehen sein kann.
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Die Drehdurchführung kann des Weiteren auch als Abführeinrichtung dienen, indem sie außen zusätzlich oder alternativ mit einem Abflusssystem verbunden ist. In einem solchen Ausführungsbeispiel kann eine Ventileinrichtung vorgesehen sein, um die Drehdurchführung wahlweise mit dem Versorgungssystem oder dem Abflusssystem zu verbinden.
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In einer Weiterbildung können der Druckbehälter und die Drehdurchführung einem Druck von 5 bis 200 bar widerstehen, vorzugsweise einem Druck von 15 bis 150 bar.
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Ein Einsatz der erfindungsgemäßen Gerbvorrichtung ermöglicht es daher beispielsweise, Häute und Felle unter Anwesenheit verdichteten Kohlendioxids salzfrei zu pickeln, d. h. den pH-Wert der Häute und Felle ohne die Zugabe von Säuren und Salz zu reduzieren. Für einen solchen Anwendungsfall können der Druckbehälter und die Drehdurchführung dazu ausgebildet sein, zumindest einem Druck zwischen 15 bar und 30 bar zu widerstehen. Alternativ oder zusätzlich zu dem vorstehend genannten Anwendungsfall kann die erfindungsgemäße Gerbvorrichtung dazu dienen, Häute und Felle unter Anwesenheit verdichteten Kohlendioxids ohne Abwasser und unter enormer Zeiteinsparung mit Metallsalzen zu gerben. Dazu können der Druckbehälter und die Drehdurchführung derart ausgebildet sein, dass sie zumindest einem Druck zwischen 20 bar und 60 bar widerstehen. Alternativ oder zusätzlich zu den bereits genannten Anwendungsfällen kann die erfindungsgemäße Gerbvorrichtung dazu dienen, Fette und Öle lösemittelfrei in Häute und Felle einzutreiben. Dafür können der Druckbehälter und die Drehdurchführung derart ausgebildet sein, dass sie zumindest einem Druck zwischen 20 bar und 100 bar widerstehen. Alternativ oder zusätzlich zu den schon genannten Anwendungsfällen kann der Einsatz der erfindungsgemäßen Gerbvorrichtung dazu dienen, Hydrophobierungsmittel lösemittel- und abwasserfrei in einem verdichteten Fluid zu lösen und in Crust, Leder oder Fell gezielt anzureichern oder anzubinden. Dazu können der Druckbehälter und die Drehdurchführung derart ausgebildet sein, dass sie zumindest einem Druck zwischen 60 bar und 150 bar widerstehen.
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Gemäß einer Weiterbildung kann der Druckbehälter eine für Flüssigkeit und Gas durchlässige Abschirmeinrichtung umfassen, die nahe einem Drehdurchführungsauslass innerhalb des Druckbehälters angeordnet ist. Diese Abschirmeinrichtung ist dazu ausgebildet, ein Verschließen des Drehdurchführungsauslasses durch das im Druckbehälter befindliche, zu behandelnde Material zu verhindern. Dabei kann die Abschirmeinrichtung beispielsweise als ein von dem Drehdurchführungsauslass beabstandetes Lochblech ausgebildet sein, das beispielsweise an der Druckbehälterinnenwand befestigt sein kann. Alternativ kann die Abschirmeinrichtung beispielsweise in Gestalt einer Filterkerze ausgebildet sein, die einen sich im Inneren des Druckbehälters erstreckenden Abschnitt, in dem sich der Drehdurchführungsauslass befindet, mit Abstand umschließt.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Gerbvorrichtung kann der Druckbehälter mit dem Antrieb über wenigstens einen Zahn- oder Rippenkranz gekoppelt sein, der umlaufend an einem Außenumfang des Druckbehälters ausgebildet oder stirnseitig mit dem Druckbehälter verbunden ist. Genauer gesagt kann der Zahn- oder Rippenkranz gemäß der erstgenannten Alternative an einer Mantelfläche des Druckbehälters ausgebildet bzw. in die Mantelfläche integriert sein. Gemäß der zweiten Alternative kann der Zahn- oder Rippenkranz beispielsweise als separates Bauteil ausgebildet und auf drehfeste Weise mittelbar oder unmittelbar mit dem Druckbehälter verbunden sein. Eine solche Antriebskopplung ermöglicht eine effiziente Kraftübertragung zwischen dem Antrieb und dem Druckbehälter, was insbesondere bei großen Mengen von zu behandelndem Material und somit für industrielle Anwendungen von Bedeutung ist.
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Ferner kann der wenigstens eine Zahn- oder Rippenkranz unmittelbar mit einem Zahnrad des Antriebs in Eingriff stehen oder über einen Zahnriemen mit dem Antrieb gekoppelt sein. Das Zahnrad kann auf einer Antriebswelle des Antriebs drehfest montiert sein. Dadurch wird eine direkte Kopplung zwischen dem Antrieb und dem drehbar gelagerten Druckbehälter erreicht. Eine Kopplung zwischen dem Druckbehälter und dem Antrieb mittels eines Zahnriemens stellt dagegen eine indirekte Kopplung dar, die aufgrund ihrer Elastizität stoßartige Belastungen vom Antrieb fernhalten kann. Der Zahnriemen kann außer dem Zahn- oder Rippenkranz des Druckbehälters und dem Zahnrad des Antriebs noch über wenigstens eine weitere Umlenkrolle herumgeführt sein. Durch diese beiden Ausführungsformen der Antriebskopplung kann eine kompakte und/oder räumlich flexible Bauweise der Gerbvorrichtung realisiert werden.
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Auch kann die Gerbvorrichtung mehrere Zahn- und/oder Rippenkränze aufweisen, die voneinander beabstandet an dem Außenumfang des Druckbehälters ausgebildet oder einander gegenüberliegend stirnseitig mit dem Druckbehälter verbunden sind. Entsprechend der Anzahl der vorhandenen Zahn- und/oder Rippenkränze kann die Gerbvorrichtung auch mehrere Antriebe umfassen, so dass jeweils ein Zahn- oder Rippenkranz mit einem bestimmten Antrieb zusammenwirkt. Alternativ kann jedoch auch ein einziger Antrieb mit den mehreren Zahn- und/oder Rippenkränzen über eine Kopplungseinrichtung verbunden sein, wobei die Kopplungseinrichtung beispielsweise in Form mehrerer auf der Antriebswelle angeordneter Zahnräder ausgebildet sein kann. Durch diese vorstehend genannten Ausführungsformen der Antriebskopplung sind weitere Möglichkeiten für eine Realisierung einer kompakten und/oder flexiblen Bauweise gegeben. Zudem kann die erforderliche Leistung einzelner Antriebe bei einem Einsatz mehrerer Antriebe reduziert werden.
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Gemäß einer Weiterbildung der Gerbvorrichtung kann diese eine Kippeinrichtung zum Verschwenken des Druckbehälters um eine quer zur Rotationsachse verlaufende Schwenkachse aufweisen. Diese Kippeinrichtung kann dazu eingerichtet sein, den Druckbehälter so zu verschwenken, dass seine Rotationsachse mit einer Horizontalen einen Kippwinkel von mindestens 45 Grad, vorzugsweise mindestens 60 Grad, und besonders bevorzugt mindestens 70 Grad bildet. Dabei kann der Druckbehälter im Bereich eines die Gerbvorrichtung stützenden Untergrunds angeordnet oder auch, beispielsweise mittels eines Podests, um mehrere Meter von dem Untergrund beabstandet sein.
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Die Kippeinrichtung kann ferner wenigstens einen Hydraulikarm umfassen, der mit dem Druckbehälter verbunden ist, um ein in Richtung der Rotationsachse des Druckbehälters betrachtetes Ende des Druckbehälters anzuheben und/oder abzusenken. Dieses Anheben und/oder Absenken bewirkt ein Verschwenken des Druckbehälters um eine quer zur Rotationsachse verlaufende Schwenkachse. Insbesondere bei einem im Bereich des stützenden Untergrunds angeordneten Druckbehälters können zwei Hydraulikarme vorgesehen sein, wobei die beiden Hydraulikarme dazu ausgebildet sind, in Richtung der Rotationsachse betrachtete einander entgegengesetzte Enden des Druckbehälters anzuheben und/oder abzusenken.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Gerbvorrichtung kann die verschließbare Öffnung des Druckbehälters kreisförmig sein, wobei die Öffnung vorzugsweise einen Durchmesser von mindestens 0,5 m aufweist, insbesondere zwischen 1 m und 2 m. Durch die kreisförmige Gestalt der verschließbaren Öffnung können Spannungskonzentrationen im Druckbehälter im Bereich der verschließbaren Öffnung minimiert werden, was im Hinblick auf die Stabilität des Druckbehälters bei Druckbeaufschlagung vorteilhaft ist.
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Die verschließbare Öffnung kann beispielsweise in einer Mantelfläche des Druckbehälters ausgebildet sein. Dabei kann die verschließbare Öffnung in Richtung der Rotationsachse betrachtet beispielsweise mittig zum Druckbehälter angeordnet sein. Zum Entleeren des Druckbehälters und zum Entnehmen des behandelten Materials kann eine solche Öffnung durch Drehen des Druckbehälters in einen Bereich unterhalb der Rotationsachse verlagert werden.
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In einer alternativen Ausführungsform kann die verschließbare Öffnung an der ersten Stirnfläche oder einer der ersten Stirnfläche gegenüberliegenden zweiten Stirnfläche des Druckbehälters ausgebildet sein. Sie kann eine maximale lichte Weite aufweisen, die im Wesentlichen gleich dem Durchmesser des Druckbehälters ist. Bei einer solchen Ausführung kann der Druckbehälter, beispielsweise mittels der beschriebenen Kippeinrichtung, zum Entleeren und Entnehmen des behandelten Materials verschwenkt werden.
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Die verschließbare Öffnung kann ferner mittels eines Deckels automatisch oder manuell verschließbar sein. Zum Öffnen und Schließen kann der Deckel schwenkbar, verschiebbar oder abnehmbar ausgebildet sein. Das Öffnen und Schließen kann beispielsweise mittels einer mit dem Deckel verbundenen Öffnungshydraulik, Öffnungselektrik, einem Kran oder manuell ausgeführt werden. Des Weiteren kann der Deckel in einer geöffneten und/oder einer geschlossenen Stellung arretierbar sein. Sind die verschließbare Öffnung und damit auch der Deckel an der ersten Stirnfläche des Druckbehälters ausgebildet, erstreckt sich die Drehdurchführung durch den Deckel hindurch und kann somit beim Öffnen des Deckels gemeinsam mit diesem verlagert werden.
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In bevorzugten Ausführungsformen der Gerbvorrichtung kann das wenigstens eine Mischelement die Form eines Zapfens oder einer Schaufel haben. Das wenigstens eine Mischelement kann beispielsweise an der Innenumfangsfläche des Druckbehälters oder einer sich durch den Druckbehälter hindurch erstreckenden Rotationswelle angebracht sein. Ferner können mehrere Mischelemente in Form von Zapfen und/oder Schaufeln über die Länge des Druckbehälters verteilt angeordnet sein, wobei die Zapfen und/oder Schaufeln von unterschiedlicher Länge sein können. Beispielsweise können sich schaufelförmige Mischelemente in Richtung der Rotationsachse betrachtet über die gesamte Länge des Druckbehälters erstrecken und derart ausgebildet sein, dass sie über die gesamte Länge hinweg keine Unterbrechungen aufweisen. Auch können die Mischelemente in Reihen entlang des Innenumfangs des Druckbehälters verteilt angeordnet sein. Mittels der Mischelemente wird beim Drehen des Druckbehälters eine sehr effektive Durchmischung des zu behandelnden Materials sichergestellt. Es versteht sich, dass die Anzahl und Ausbildung der Mischelemente an den jeweils vorgesehenen Einsatzzweck der Gerbvorrichtung angepasst werden kann.
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Gemäß einer Weiterbildung kann die Gerbvorrichtung eine Heiz- und/oder Kühleinrichtung umfassen, die beispielsweise in Form eines Doppelmantels am Umfang des Druckbehälters ausgebildet ist. Die Spannungsversorgung der Heiz- und/oder Kühleinrichtung kann dabei über Schleifkontakte im Bereich der Druckbehälterlagerung erfolgen.
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Der Druckbehälter der Gerbvorrichtung kann ferner eine zylindrische Form aufweisen und beispielsweise mit einem Innendurchmesser zwischen 3,5 m und 7 m, insbesondere zwischen 3,5 m und 4 m, ausgebildet sein. Es versteht sich jedoch, dass auch größere oder kleinere Durchmesser des Druckbehälters möglich sind. Die Länge und der Durchmesser des Druckbehälters können entsprechend der vorgesehenen Beladung des Druckbehälters gewählt sein. Eine typische Beladung (Charge) kann beispielsweise im Bereich zwischen 6 und 12 t, vorzugsweise zwischen 9 und 12 t, oder auch bis zu 20 t liegen. Allerdings können auch Beladungen von lediglich wenigen Kilogramm vorgesehen sein.
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Um aggressiven Medien zu widerstehen, können der Druckbehälter und die Drehdurchführung aus Edelstahl hergestellt sein.
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Es versteht sich, dass die erfindungsgemäße Gerbvorrichtung auch mehrere in Richtung der Rotationsachse betrachtet benachbart angeordnete und miteinander verbundene Druckbehälter der vorstehend beschriebenen Art umfassen kann.
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Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten, schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es stellen dar:
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1 eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Gerbvorrichtung;
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2 einen Ausschnitt einer Schnittdarstellung der erfindungsgemäßen Gerbvorrichtung mit einer Beschickungseinrichtung;
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3A bis 3E weitere Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Gerbvorrichtung mit daran ausgebildeten Zahnkränzen;
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4A bis 4C weitere Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Gerbvorrichtung mit einer daran ausgebildeten Öffnung;
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5A bis 5F weitere Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Gerbvorrichtung mit einer Kippeinrichtung;
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6A bis 6C Schnittdarstellungen weiterer Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Gerbvorrichtung mit in dem Druckbehälter angeordneten Mischelementen; und
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7A bis 7D weitere Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Gerbvorrichtung mit einem die Öffnung schließenden Deckel.
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1 zeigt eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Gerbvorrichtung 10 mit einem zylindrischen Druckbehälter 12, der eine erste Stirnfläche 14 und eine dieser gegenüberliegende zweite Stirnfläche 16 aufweist. Der Druckbehälter 12 ist im Bereich der beiden Stirnflächen 14, 16 in einer Stützeinrichtung 18 um eine Rotationsachse R des Druckbehälters 12 drehbar gelagert.
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In einem der zweiten Stirnfläche 16 benachbarten Bereich ist der Druckbehälter 12 mit einem Zahnkranz 20 versehen, der in der Mantelfläche 22 des Druckbehälters 12 ausgebildet ist. Der Zahnkranz 20 steht mit einem unterhalb des Druckbehälters 12 angeordneten Zahnrad 24 in Eingriff, welches auf einer Antriebswelle 26 eines Antriebs 28 der Gerbvorrichtung 10 drehfest montiert ist. Der Antrieb 28 ist dazu ausgebildet, den Druckbehälter 12 über die Kopplung des Zahnrads 24 mit dem Zahnkranz 20 in Drehung zu versetzen.
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In einem in 1 nach oben orientierten Bereich der Mantelfläche 22 hat der Druckbehälter 12 eine Öffnung 30, an deren Außenumfang ein von der Mantelfläche 22 vorspringender Flansch 32 angeschweißt ist. An einem freien Ende des Ringflansches 32 ist ein Deckel 34 angeordnet, um den Flansch 32 und damit die Öffnung 30 zu verschließen. Durch die verschließbare Öffnung 30 kann der Druckbehälter 12 mit zu behandelndem Material, wie beispielsweise tierischen Häuten und Fellen, be- und entladen werden.
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Der in 1 gezeigte Druckbehälter 12 ist beispielsweise aus Edelstahl hergestellt und kann einem Druck von mindestens 5 bar widerstehen, insbesondere einem Druck von 5 bis 200 bar. Dadurch können mittels der Gerbvorrichtung 10 neuartige Gerbverfahren in Anwesenheit von verdichteten Gasen, insbesondere verdichtetem Kohlendioxid durchgeführt werden.
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In den im Folgenden beschriebenen Figuren sind gleiche oder vergleichbare bzw. gleichwirkende Komponenten und Merkmale mit denselben Bezugszeichen wie in 1 versehen. Die Komponenten und Merkmale, die mit Bezug auf die weiteren Figuren nicht erneut beschrieben sind, ähneln in ihrer Ausbildung und Funktion den entsprechenden Komponenten und Merkmalen gemäß 1.
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Eine erfindungsgemäße Beschickungseinrichtung für Flüssigkeit und komprimiertes Gas, z. B. verdichtetes Kohlendioxid, ist in 2 gezeigt. Diese Beschickungseinrichtung ist als Drehdurchführung 36 ausgebildet und erstreckt sich koaxial zu der Rotationsachse R des Druckbehälters 12 von außen durch die erste Stirnfläche 14 hindurch in den Druckbehälter 12 hinein. Die Drehdurchführung 36 ist in dem außerhalb des Druckbehälters 12 liegenden Bereich in einem Abschnitt der Stützeinrichtung 18 gelagert.
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Die Drehdurchführung 36 ist ebenfalls aus Edelstahl hergestellt und kann einem Druck von mindestens 5 bar widerstehen, vorzugsweise einem Druck von 5 bis 200 bar. Durch Beschicken des Druckbehälters 12 mit komprimiertem Gas über die Drehdurchführung 36 wird der gewünschte Druck in dem Druckbehälter 12 eingestellt. Durch die Lagerung und die zur Rotationsachse R koaxiale Erstreckung der Drehdurchführung 36 ist eine Beschickung und Druckbeaufschlagung der Gerbvorrichtung 10 möglich, ohne dass die für den Gerbprozess vorteilhafte Drehung des Druckbehälters 12 zur Durchmischung des zu behandelnden Materials behindert wird.
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Damit sich das in dem Druckbehälter 12 befindende zu behandelnde Material (nicht gezeigt) während des Gerbprozesses nicht über einen im Druckbehälter 12 angeordneten Auslass 38 der Drehdurchführung 36 legt und diesen verschließt, ist nahe dem Drehdurchführungsauslass 38 im Druckbehälter 12 eine Abschirmeinrichtung 40 in Gestalt eines Lochblechs angeordnet. Diese Abschirmeinrichtung 40 hält in dem Druckbehälter 12 befindliches, zu behandelndes Material von dem Drehdurchführungsauslass 38 fern. Die Abschirmeinrichtung 40 ist durch darin ausgebildete Ausnehmungen durchlässig für Flüssigkeit und Gas, sodass die Beschickung des Druckbehälters mit Flüssigkeit und komprimiertem Gas nicht behindert wird.
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Die 3A bis 3E zeigen verschiedene Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Gerbvorrichtung 10 mit unterschiedlichen Ausbildungen der Antriebskopplung zwischen dem Druckbehälter 12 und dem Antrieb 28.
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3A entspricht der in 1 gezeigten Ausführungsform mit dem im Bereich der zweiten Stirnfläche 16 an bzw. auf der Mantelfläche 22 ausgebildeten Zahnkranz 20, der mit dem Zahnrad 24 des Antriebs 28 zur Kraftübertragung unmittelbar in Eingriff steht. Somit stellt die in 3A gezeigte Ausführungsform ein Beispiel eines einseitigen, direkten Drehantreibens des drehbar gelagerten Druckbehälters 12 dar.
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Die in den 3B bis 3E gezeigten Ausführungsformen ähneln der Ausführungsform der 3A. Im Folgenden wird deshalb nur auf die Unterschiede der jeweiligen Ausführungsform zur in 3A gezeigten Ausführungsform eingegangen.
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In der in 3B gezeigten Gerbvorrichtung 10 ist zusätzlich zu der oben erläuterten Antriebskopplung bestehend aus dem Zahnkranz 20, dem Zahnrad 24 und dem Antrieb 28 eine weitere Antriebskopplung vorgesehen. Diese umfasst einen im Bereich der ersten Stirnfläche 14 an der Mantelfläche 22 des Druckbehälters 12 ausgebildeten, weiteren Zahnkranz 20', der mit einem unterhalb des Druckbehälters 12 angeordneten weiteren Zahnrad 24' unmittelbar in Eingriff steht. Dieses weitere Zahnrad 24' ist drehfest auf einer weiteren Antriebswelle 26' eines weiteren Antriebs 28' montiert. Somit wird der Druckbehälter 12 in dem in 3B gezeigten Beispiel mittels zweier unabhängiger Antriebe 28, 28' in Drehung versetzt.
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3C zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Gerbvorrichtung 10, bei der anstelle eines an der Mantelfläche 22 des Druckbehälters 12 ausgebildeten Zahnkranzes ein separater Zahnkranz 42 vorgesehen ist, der im Bereich der zweiten Stirnfläche 16 an dem Druckbehälter 12 angebracht ist. Dieser stirnseitig angeordnete, separate Zahnkranz 42 ist ebenfalls um die Rotationsachse R drehbar und ist drehfest mit dem Druckbehälter 12 verbunden. Ein Drehantreiben des separaten Zahnkranzes 42 versetzt somit auch den Druckbehälter 12 in Drehung. Dazu steht der in 3C gezeigte separate Zahnkranz 42 mit dem unterhalb des Druckbehälters 12 angeordneten Zahnrad 24 des Antriebs 28 in Eingriff.
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3D zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Gerbvorrichtung 10, das dem in 3C dargestellten Ausführungsbeispiel ähnelt, jedoch zusätzlich zu dem stirnseitig montierten separaten Zahnrad 42 einen weiteren separaten Zahnkranz 42' aufweist, der stirnseitig im Bereich der ersten Stirnfläche 14 des Druckbehälters 12 drehfest mit letzterem verbunden ist. Dieser weitere separate Zahnkranz 42' ist mit einem weiteren Zahnrad 24' eines weiteren Antriebs 28' gekoppelt. Somit ist der in 3D gezeigte Druckbehälter 12 mittels zweier Antriebe 28, 28' drehantreibbar.
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3E zeigt eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform der Gerbvorrichtung 10, die sich von den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen insbesondere darin unterscheidet, dass ein Zahnkranz 20 des drehbaren Druckbehälters 12 über einen Zahnriemen 44, und somit indirekt, mit einem Zahnrad 24 eines Antriebs (nicht gezeigt) gekoppelt ist. Der Antrieb kann daher in diesem Ausführungsbeispiel weiter von dem Druckbehälter 12 beabstandet sein als bei den vorherigen Ausführungsbeispielen mit direkter Kopplung. Wie aus 3E ersichtlich ist, weist die Gerbvorrichtung 10 zusätzlich eine Umlenkrolle 46 auf, über die der Zahnriemen 44 geführt und in Richtung des Druckbehälters 12 umgelenkt ist. Die Umlenkrolle 46 kann verschiebbar gelagert sein und als Zahnriemenspanneinrichtung wirken.
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Die 4A bis 4C zeigen verschiedene Ausführungsformen der Öffnung 30 des Druckbehälters 12 der erfindungsgemäßen Gerbvorrichtung 10. Wie in 4A gezeigt, kann die Öffnung 30 beispielsweise stirnseitig an dem Druckbehälter 12 ausgebildet sein, wobei in dem gezeigten Ausführungsbeispiel eine asymmetrische Anordnung der Öffnung 30 an der Stirnfläche 16 des Druckbehälters 12 vorgesehen ist. Alternativ dazu zeigt die 4B ein Ausführungsbeispiel, bei dem die Öffnung 30 zwar ebenfalls stirnseitig an dem Druckbehälter 12 ausgebildet ist, jedoch entspricht bei diesem Ausführungsbeispiel die lichte Weite der Öffnung 30 im Wesentlichen dem Innendurchmesser des Druckbehälters 12. 4C zeigt ein weiteres alternatives Ausführungsbeispiel, bei dem die Öffnung 30 in der Mantelfläche 22 des Druckbehälters 12 ausgebildet ist, wobei in 4C eine in Richtung der Rotationsachse R betrachtete, im Wesentlichen mittige Anordnung der Öffnung in der Mantelfläche 22 zu erkennen ist.
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Die 5A bis 5F zeigen weitere Ausführungsbeispiele, in denen die erfindungsgemäße Gerbvorrichtung 10 eine Kippeinrichtung 48 umfasst, wobei neben der Kippeinrichtung 48 zur besseren Übersicht lediglich der Druckbehälter 12 schematisch dargestellt ist. Die in den 5A bis 5F gezeigte Kippeinrichtung 48 umfasst zwei Hydraulikarme 50, 52, die in einander überkreuzender Weise unterhalb des Druckbehälters 12 angeordnet sind. Jeder der Hydraulikarme 50, 52 ist dazu ausgebildet, einen ihm zugeordneten stirnseitigen Bereich des Druckbehälters 12 anzuheben und/oder abzusenken, um den Druckbehälter 12 um eine quer zur Rotationsachse R verlaufende Schwenkachse zu kippen. Dazu sind die beiden Hydraulikarme 50, 52 beispielsweise jeweils im Bereich einer der Stirnflächen 14, 16 des Druckbehälters 12 mit einer Rotationswelle oder der Stützeinrichtung 18 verbunden (nicht gezeigt).
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Zum Beladen des Druckbehälters 12 kann einer der Hydraulikarme, wie in 5B gezeigt, ausgefahren werden, wodurch der Druckbehälter 12 um die Schwenkachse derart verkippt wird, dass seine Rotationsachse R mit einer Horizontalen einen Kippwinkel von 45 Grad einschließt. Auf diese Weise wird in dem gezeigten Beispiel die stirnseitig angeordnete Öffnung 30 des Druckbehälters 12 derart ausgerichtet, dass der Druckbehälter 12 von oben durch die Öffnung 30 beladen werden kann. Wie aus
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5B ersichtlich ist, ist die strichliert dargestellte maximale Füllhöhe F durch den Betrag des Kippwinkels und die lichte Weite der Öffnung 30 festgelegt.
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Zum Entladen des Druckbehälters 12 kann der Hydraulikarm 50 wieder eingefahren und der weitere Hydraulikarm 52 ausgefahren werden, wodurch der Druckbehälter 12 in die entgegengesetzte Richtung um die Schwenkachse verkippt wird. In der in 5C gezeigten Stellung ist die Öffnung 30 des Druckbehälters 12 nach dem Verschwenken im Wesentlichen dem Untergrund zugewandt, so dass der Inhalt des Druckbehälters 12 zumindest teilweise bereits durch die wirkende Schwerkraft entladen werden kann.
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Im Unterschied zu den in den 5A bis 5C gezeigten Ausführungsbeispielen umfasst die Gerbvorrichtung 10 gemäß den 5D bis 5F gezeigten Ausführungsbeispielen jeweils eine Kippeinrichtung 54 mit lediglich einem einzigen Hydraulikarm 56. Zudem ist der Druckbehälter 12 in dem in den 5D bis 5F gezeigten Ausführungsbeispielen von dem Untergrund beabstandet, beispielsweise mittels eines Podests oder Gerüsts (nicht gezeigt). Der Abstand von dem Untergrund kann mehrere Meter betragen. Durch die vom Untergrund beabstandete Anordnung des Druckbehälters 12 reicht in dem gezeigten Beispiel ein einziger Hydraulikarm 56 dazu aus, den Druckbehälter sowohl zum Beladen als auch zum Entladen in eine geeignete Stellung zu verschwenken.
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In der in 5D dargestellten Ausgangsstellung ist der Hydraulikarm 56 bereits teilweise ausgefahren und der Kippwinkel zwischen der Rotationsachse R und einer Horizontalen beträgt im Wesentlichen 0 Grad. Durch weiteres Ausfahren des Hydraulikarms 56 wird eine Stirnseite des Druckbehälters 12 angehoben, so dass ein Kippwinkel von 45 Grad erreicht wird. Dadurch wird die Öffnung 30 des Druckbehälters zum Beladen im Wesentlichen nach oben ausgerichtet (5E). Durch im Wesentlichen vollständiges Einfahren des Hydraulikarms 56 wird das eine stirnseitige Ende des Druckbehälters 12 nach unten abgesenkt, während das andere stirnseitige Ende weiterhin durch das Podest oder Gerüst vom Untergrund beabstandet bleibt (5F), sodass die Öffnung 30 des Druckbehälters 12 zum Entladen nach unten verschwenkt wird.
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In den 6A bis 6C sind Schnittdarstellungen weiterer Ausführungsbeispiele des Druckbehälters 12 der erfindungsgemäßen Gerbvorrichtung 10 dargestellt. Insbesondere zeigen die 6A bis 6C in dem Druckbehälter 12 angeordnete Mischelemente 58, die jeweils an einer Innenumfangsfläche des Druckbehälters 12 angebracht sind. Wie in den 6A bis 6C zu erkennen ist, ragen die Mischelemente 58 ausgehend von der Innenumfangsfläche in das Innere des Druckbehälters 12 hinein. In allen gezeigten Ausführungsbeispielen der 6A bis 6C sind mehrere Mischelemente 58 in Umfangsrichtung verteilt und voneinander beabstandet an der Innenumfangsfläche des Druckbehälters 12 angeordnet.
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In dem in 6A gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Mischelemente 58 in Gestalt von Zapfen ausgebildet. Diese Zapfen 58 erstrecken sich radial in Richtung der Rotationsachse R. Hingegen sind die Mischelemente 58 in dem in 6B gezeigten Ausführungsbeispiel in Form von Schaufeln ausgebildet und derart orientiert, dass sie sich in ihrer gedachten Verlängerung jeweils nach Art einer Passante in Bezug auf die Rotationsachse R erstrecken. 6C zeigt eine Kombination der in den 6A und 6B gezeigten Ausführungsbeispiele, wobei an der Innenumfangsfläche Mischelemente 58 alternierend als Zapfen und Schaufeln ausgebildet sind. In 6C ist zudem zu erkennen, dass die Zapfen und Schaufeln unterschiedliche Längen und Dicken aufweisen. Je nach dem vorgesehenen Anwendungsgfall bzw. Anwendungsprozess können die Mischelemente 58 beliebig kombiniert und ausgebildet werden.
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Die 7A bis 7D zeigen verschiedene Ausführungsformen zum Öffnen des Deckels 34 der erfindungsgemäßen Gerbvorrichtung 10. Wie in 7A beispielhaft gezeigt ist, kann der Deckel 34 in einer Ausführungsform mittels einer Öffnungshydraulik 60 schwenkend geöffnet werden. Hierzu ist der Deckel 34 schwenkbar an dem Ringflansch 32 gelagert. Zum Öffnen des Deckels 34 übt die Öffnungshydraulik 60 eine Zugkraft auf den Deckel aus, um diesen zu verschwenken.
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Anstelle einer Öffnungshydraulik ist in dem Ausführungsbeispiel gemäß 7B ein Verschwenken des Deckels 34 mittels eines Krans vorgesehen. Der Kran kann dabei einen Teil der gesamten Gerbvorrichtung 10 darstellen oder separat von dieser bereitgestellt werden.
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Gemäß einer weiteren in 7C gezeigten alternativen Ausführungsform wird der Deckel mittels einer Verlagerungseinrichtung 62 seitlich verschwenkt bzw. verschoben. In diesem Beispiel ist der Deckel 34 von dem Ringflansch 32 vollständig lösbar.
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Das weitere in 7D gezeigte Ausführungsbeispiel entspricht im Wesentlichen dem in 7A gezeigten Ausführungsbeispiel. Der Unterschied zwischen diesen beiden Ausführungsbeispielen besteht lediglich darin, dass die Öffnungshydraulik 60' den Deckel 34 zum Öffnen verschwenkt, indem die Öffnungshydraulik 60' eine Druckkraft auf den Deckel 34 ausübt.
