DE102018106189A1

DE102018106189A1 - Hygienemischer

Info

Publication number: DE102018106189A1
Application number: DE102018106189.7A
Authority: DE
Inventors: Andreas Seiler
Original assignee: Maschinenfabrik Gustav Eirich GmbH and Co KG
Current assignee: Maschinenfabrik Gustav Eirich GmbH and Co KG
Priority date: 2018-03-16
Filing date: 2018-03-16
Publication date: 2019-09-19
Also published as: BR112020016079A2; US11684900B2; CN111867712A; ES2895671T3; EP3765181B1; ZA202005079B; JP7269251B2; JP2021516607A; PT3765181T; RU2768399C1; US20210016238A1; UA126828C2; EP3765181A1; CN111867712B; CA3090229A1; PL3765181T3; KR102606505B1; WO2019175058A1; KR20200130732A

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Mischvorrichtung mit einem um eine erste Rotationsachse drehbaren Mischbehälter zur Aufnahme von Mischgut, welcher eine Mischeröffnung aufweist, und einem Mischerdeckel, der zwischen einer geöffneten Position und einer geschlossenen Position hin und her bewegt werden kann, wobei der Mischerdeckel in der geschlossenen Position die Mischeröffnung verschließt und in der geöffneten Position die Mischeröffnung freigibt, wobei ein Maschinenständer vorgesehen ist, in welchem der Mischbehälter drehbar gelagert ist und an welchem der Mischerdeckel derart befestigt ist, sodass der Mischbehälter in der geschlossenen Position des Mischerdeckels relativ zum Mischerdeckel um die erste Rotationssachse drehbar ist, wobei vorzugsweise an dem Maschinenständer ein Antrieb angeordnet ist, der dafür vorgesehen ist, eine Drehbewegung des Mischbehälters um die erste Rotationsachse anzutreiben. Um eine Mischvorrichtung bereitzustellen, deren Neigungswinkel vom Anwender besonders einfach einzustellen ist und die vom Anwender besonders einfach gereinigt und inspiziert werden kann, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass der Maschinenständer ein stationäres Element und ein Schwenkelement aufweist, wobei das Schwenkelement um eine Schwenkachse relativ zum stationären Element schwenkbar gelagert ist, wobei der Mischbehälter am Schwenkelement drehbar gelagert ist und der Mischerdeckel am Schwenkelement befestigt ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Mischvorrichtung, insbesondere eine Hygiene-Mischvorrichtung zur Herstellung von Lebensmittelprodukten und Pharmazeutika. Die Mischvorrichtung weist einen Mischbehälter zur Aufnahme von Mischgut sowie einen Mischerdeckel auf, der eine MischerÖffnung des Mischbehälters verschließen kann, wobei der Mischbehälter in der geschlossenen Position drehbar gegenüber dem Mischerdeckel gelagert ist. Solche Mischvorrichtungen weisen außerdem zumeist im Inneren des Mischbehälters ein drehbares Mischwerkzeug auf.
Der Sinn und Zweck einer Mischvorrichtung besteht im Allgemeinen darin, das in einem Mischbehälter befindliche Mischgut bestmöglich zu durchmischen. Häufig existieren allerdings bestimmte Stellen innerhalb des Mischbehälters, an denen sich Mischgut während der Durchmischung ansammelt und ggf. festsetzt. Solche, in der Regel nicht von Mischgut direkt überströmten Stellen befinden sich oft an Kantenflächen, Dichtungen und insbesondere am relativ zum Mischbehälter stillstehenden Mischerdeckel. Das an diesen Stellen angesammelte Mischgut nimmt folglich nicht mehr am Durchmischungsprozess teil.
Zudem können durch das Anhaften des Mischguts an nicht überströmten oder bewegten Stellen Rückstände entstehen, die beim Entleeren des Mischbehälters im Mischbehälter zurückbleiben. Dadurch entsteht ein erhöhtes Kontaminationsrisiko nachfolgender Chargen durch bspw. wachsende Bakterienkulturen oder Cross-Kontamination bei Produktwechsel, was einen höheren Reinigungs- und folglich auch ein höherer Kostenaufwand beim Herstellungsprozess eines Produktes nach sich zieht.
Häufig rotiert der Mischbehälter im Betrieb um eine Rotationsachse. Abhängig von dem im Mischbehälter durchgeführten Aufbereitungsverfahren wie bspw. Trockenmischen, Granulieren oder Suspendieren können dabei unterschiedliche Neigungswinkel des rotierenden Mischbehälters eine besonders effiziente Aufbereitung ermöglichen. Unter einem Neigungswinkel wird der Winkel verstanden, den die Rotationsachse des rotierenden Mischbehälters mit der Vertikalen einschließt.
So wird für die Granulierung zumeist ein Neigungswinkel von ca. 20° bis 30° verwendet. Durch die Neigung des Mischbehälters ist das Mischgut einer zusätzlichen Hangabtriebskraft ausgesetzt, wodurch es zu einer zusätzlichen Abrollbewegung des Mischguts kommt, was besonders sphärische Granulate erzeugt. Bei der Aufbereitung von dünnflüssigen Suspensionen wiederum ist eine horizontale oder nur um wenige Grad (< 5°) geneigte Ausrichtung des Mischbehälters notwendig, um eine Aufstauung von Flüssigkeit am tiefsten Punkt des Mischbehälters zu vermeiden. Bei Trockenmischungen haben sich wiederum Neigungen von ca. 10° bis 15° als besonders vorteilhaft herausgestellt, um eine effiziente und vollständige Durchmischung sowie besonders schnelle und vollständige Entleerung zu erreichen.
Zur weiteren Verbesserung des Durchmischungsgrades wird in der Regel zusätzlich ein Mischwerkzeug innerhalb des Mischbehälters angeordnet, das nicht mit dem Mischbehälter mitrotiert. Das Mischwerkzeug rotiert aber vorzugsweise um eine eigene Rotationsachse, die zumeist in einem gewissen Abstand zur Rotationsachse des Mischbehälters parallel zu dieser angeordnet ist. Ein solches Mischwerkzeug ist häufig als Mischwelle ausgebildet.
In Bereichen mit hohen Hygieneanforderungen, wie beispielsweise bei der Lebensmittel- und Pharmazeutika Herstellung, muss der Mischbehälter zudem vollständig und dicht verschließbar sein. Daher verfügen Mischvorrichtung auf solchen Anwendungsfeldern in der Regel über einen Mischerdeckel_[OH1], der den Mischbehälter verschließen und abdichten kann. Um die Möglichkeit zu besitzen, ein Mischwerkzeug, das nicht mit dem Mischbehälter mitrotieren soll, an dem Mischerdeckel befestigen zu können, muss der Mischerdeckel daher ebenfalls so ausgebildet sein, dass er während des Betriebes nicht mit dem Mischbehälter mitrotiert.
Aus der DE 10 2008 054 842 A1 ist beispielsweise eine Mischvorrichtung bekannt, die einige der zuvor genannten Merkmale aufweist. Diese deutsche Patentanmeldung zeigt einen rotierenden Mischbehälter mit einem nicht mitrotierenden Gehäusedeckel, an dem eine rotierende Mischerwelle befestigt ist. In diesem Fall verschließt der Gehäusedeckel den Mischbehälter allerdings nicht vollständig und eine Vorrichtung zur Veränderung des Neigungswinkels ist nicht vorgesehen.
Bekannte Mischvorrichtungen weisen zumeist einen fest vorgegebenen Neigungswinkel auf, der wenn überhaupt nur sehr umständlich und durch bauliche Veränderungen der Vorrichtung variiert werden kann. Dies hat zur Folge, dass der Neigungswinkel des Mischbehälters nach erstmaliger Installation der Mischvorrichtung in der Regel unveränderbar ist und vor allem nicht während des Betriebes oder für Reinigungszwecke verändert werden kann.
Es hat sich in der Praxis allerdings gezeigt, dass bekannte Mischvorrichtungen nur äußerst schwierig und umständlich gereinigt und inspiziert werden können. Insbesondere auf Anwendungsfeldern mit hohen Hygieneanforderungen ist es außerdem besonders wichtig, dass möglichst alle Bereiche der Mischvorrichtung für den Anwender einsehbar und zur Reinigung gut und leicht erreichbar sind. Dies ermöglicht keine der aus dem Stand der Technik bekannten Mischvorrichtungen.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, eine Mischvorrichtung bereitzustellen, deren Neigungswinkel vom Anwender besonders einfach einzustellen ist und die vom Anwender besonders einfach gereinigt und inspiziert werden kann.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Mischvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Die erfindungsgemäße Mischvorrichtung weist einen um eine erste Rotationsachse drehbaren Mischbehälter zur Aufnahme von Mischgut auf. Dieser Mischbehälter besitzt eine Mischeröffnung, wobei ein Mischerdeckel vorgesehen ist, der zwischen einer geöffneten Position und einer geschlossenen Position hin und her bewegt werden kann. In der geschlossenen Position verschließt der Mischerdeckel die Mischeröffnung und in der geöffneten Position gibt der Mischerdeckel die Mischeröffnung frei. Zudem verfügt die Mischvorrichtung über einen Maschinenständer, in welchem der Mischbehälter dreh- bzw. schwenkbar gelagert ist. Der Mischerdeckel ist dabei derart an dem Maschinenständer befestigt, dass er bei einer Drehung des Mischbehälters im Betrieb in der geschlossenen Position nicht mit dem Mischbehälter mitrotieren muss. Erfindungsgemäß weist der Maschinenständer ein stationäres Element und ein Schwenkelement auf. Das Schwenkelement ist um eine Schwenkachse relativ zum stationären Element schwenkbar gelagert und der Mischbehälter ist am Schwenkelement drehbar gelagert, wobei der Mischerdeckel am Schwenkelement befestigt ist. Zwischen Mischerdeckel und Mischbehälter ist - in einer geschlossenen Position des Mischerdeckels - bevorzugt eine Gleitdichtung angeordnet, damit der Mischerdeckel trotz der relativen Drehbewegung des Mischbehälters diesen dicht verschließen kann.
Mit einer solchen Mischvorrichtung kann der Anwender durch ein Schwenken des Schwenkelements um die Schwenkachse einen gewünschten Neigungswinkel einstellen. Zudem kann der Anwender durch ein Schwenken um die Schwenkachse die Zugänglichkeit zu normalerweise unzugänglichen oder schwer zugänglichen Bereichen der Mischvorrichtung erhöhen, wodurch sich die Reinigung und Inspektion der Mischvorrichtung vereinfacht. Durch die Befestigung des Mischerdeckels am Schwenkelement ist es dabei möglich, den Mischerdeckel mit zu verschwenken, ohne dass er in einer geschlossenen Position bei einer betriebsmäßigen Rotation des Mischbehälters mit dem Mischbehälter mitrotiert.
In einer bevorzugten Ausführungsform verläuft die Schwenkachse durch den Mischbehälter. Bei einem Mischbehälter handelt es sich in der Regel um ein Gefäß mit einer zylinderförmigen Außenwand, einem im Wesentlichen kreisförmigen Gefäßboden und einer dem Gefäßboden gegenüberliegenden kreisförmigen Mischbehälteröffnung. Bei solchen oder ähnlichen Mischbehältem verläuft die Schwenkachse vorzugsweise durch das Drittel des Mischbehälters, das - in Bezug zur Ausdehnung des Mischbehälters entlang der Rotationsachse - der Mischeröffnung am nächsten liegt.
Es hat sich gezeigt, dass eine Lagerung der Schwenkachse mit einem Verlauf durch den Mischbehälter in den meisten Fällen das Trägheitsmoment des Schwenkelements reduziert. Dadurch verringern sich die mechanischen Anforderungen an ein Schwenklager, über die das Schwenkelement gelagert wird. Zudem wird der für den Schwenkvorgang notwendige Schwenkraum verkleinert.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Schwenkelement bezüglich der Schwenkachse mindestens um bis zu 90°, vorzugsweise mindestens um bis zu 180° und besonders bevorzugt um bis zu 360° schwenkbar.
Der Schwenkbereich von 90° ermöglicht es in der Regel, zum einen die für den Mischbetrieb gängigen Neigungswinkel einzustellen und zum anderen den Mischbehälter derart zu verschwenken, dass eine Reinigung und Inspektion des Behälterinnenraums vereinfacht wird. Insbesondere wenn der Mischbehälter von einer vertikalen in eine horizontale Stellung - sprich um 90° - verschwenkt werden kann, gestaltet sich die Reinigung und Inspektion des Innenraums in der horizontalen Stellung besonders einfach. Bei einem Schwenkbereich von bis zu 180° erhöht sich zum einen die Zugänglichkeit des Schwenkelements. Wenn in diesem Fall der Mischbehälter von einer im Wesentlichen vertikalen Position in eine entgegengesetzte vertikale Position schwenkbar ist, so kann zum anderen die Mischeröffnung zum Entleeren des Mischbehälters unter Verwendung der Schwerkraft verwendet werden. Ein Schwenkbereich von 360° bietet alle der vorgenannten Vorteile und ermöglicht unabhängig von der Lage und Positionierung der Mischvorrichtung eine umfassende Zugänglichkeit des Schwenkelements und damit aller Baugruppen der Mischvorrichtung, was beispielsweise bei Reinigungs- und Wartungsarbeiten äußerst vorteilhaft ist.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform sind die erste Rotationsachse und die Schwenkachse senkrecht zueinander angeordnet, wobei sie sich vorzugsweise in einem Punkt schneiden.
Auch diese Maßnahme führt zu einer kompakten Bauweise und zu einer Reduktion des notwendigen Schwenkraums.
In einer weiteren Ausführungsform ist die Mischeröffnung kreisförmig ausgebildet und der Mischbehälter bezüglich der ersten Rotationsachse rotationssymmetrisch und zwar vorzugsweise zumindest abschnittsweise zylinderförmig und/oder konusförmig ausgebildet. Bevorzugte Ausführungsformen weisen insbesondere zylinderförmige Mischbehälter mit ebenem Boden oder konische, zylindrische oder zylindrisch-konische Mischbehälter mit ebenen oder konvex oder konkav geformten Böden, z.B. Klöpperböden auf.
Durch eine rotationssymmetrische Ausbildung des Mischbehälters ist dieser sehr einfach drehbar zu lagern. Die kreisförmige Ausbildung der Mischeröffnung erleichtert zudem die Lagerung und Abdichtung des Mischerdeckels gegenüber dem Mischbehälter, weil dieser in einer geschlossenen Position des Mischerdeckels im Betrieb nicht mit dem Mischbehälter mitrotiert.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist der Mischbehälter einen Flansch auf. Dieser Flansch besitzt eine der Mischeröffnung zugewandte Fläche und eine der Mischeröffnung abgewandte Fläche und befindet sich in der Regel an der Außenwand des Mischbehälters. Besonders bevorzugt umschließt der Flansch die Außenwand des Mischbehälters vollständig. Zudem ist ein Drehlager vorgesehen, das bevorzugt die Fläche des Flansches, die in eine von der Mischeröffnung abgewandte Richtung zeigt, mit dem Schwenkelement verbindet. Über dieses Drehlager wird der Mischbehälter drehbar um die erste Rotationsachse gelagert. Das Drehlager kann dabei beispielsweise als Kugellager ausgebildet sein.
Durch die Drehlagerung des Mischbehälters an einem Flansch kann diese Lagerung prinzipiell an jeder Position des Mischbehälters bezüglich der Rotationsachse angebracht sein. In der Praxis hat sich insbesondere ein Flansch als besonders vorteilhaft gezeigt, der bezüglich der Rotationsachse in dem Drittel des Mischbehälters angebracht ist, das der Mischeröffnung am nächsten liegt.
Die Drehlagerung über einen Flansch hat zudem den Vorteil, dass eine Drehlagerung am Mischbehälterboden, wie sie häufig bei anderen Mischvorrichtungen zu finden ist, entfällt. Der Mischbehälterboden ist somit von unten prinzipiell frei zugänglich und kann beispielsweise mit einem Doppelmantel zur Mischbehälter- bzw. Mischgutkühlung mit konzentrischer Flüssigkeitszuführung und -abführung über die erste Rotationsachse oder aber mit einer Entleeröffnung versehen werden. Die Entleeröffnung ist vorzugsweise kleiner als die Mischeröffnung. Die Anbringung des Drehlagers an der Fläche des Flansches, die von der Mischeröffnung abgewandt ist, bewirkt darüber hinaus eine erste Abschirmung des Drehlagers von der Mischeröffnung. Dadurch wird verhindert, dass Schmiermittel, beispielsweise Fett oder Öl, das zur Schmierung des Drehlagers und/oder des dazugehörigen Antriebs verwendet wird, während des Betriebs zur Mischeröffnung gelangen kann.
Alternativ kann das Drehlager allerdings auch an den anderen Flächen eines Flansches, insbesondere auch an der der Mischbehälteröffnung zugewandten Fläche angebracht sein. Dies kann beispielsweise dann vorteilhaft sein, wenn eine Anbringung an der der Mischeröffnung abgewandten Fläche aufgrund von konstruktionsbedingtem Platzmangel nicht möglich ist.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird das Drehlager von einem gegenüber dem Austritt von Schmiermittel dichten Gehäuse (öldichtem bzw. schmiermitteldichtem Gehäuse) umgeben. Dabei kann das Gehäuse an den Schnittstellen zum Schwenkelement bzw. zum Mischbehälter Dichtungen aufweisen, die das Drehlager gegenüber dem Außenraum abdichten. Das Gehäuse kann beispielsweise auch durch entsprechende Ausbildungen des Flansches und des Schwenkelements sowie durch zwischen den einzelnen Elementen angeordnete Dichtungen gebildet werden.
In einer weiteren Ausführungsform weist der Mischerdeckel ein bezüglich einer zweiten Rotationsachse drehbar gegenüber dem Mischerdeckel gelagertes Mischelement (Mischwerkzeug), vorzugsweise eine Mischerwelle, auf. Dieses Mischelement ist dabei derart ausgebildet und am Mischerdeckel angeordnet, dass es sich bei einer geschlossenen Position des Mischerdeckels innerhalb des Mischbehälters befindet, wobei die zweite Rotationsachse vorzugsweise parallel und besonders bevorzugt parallel aber nicht identisch zur ersten Rotationsachse ist. Dabei kann die Rotationsgeschwindigkeit des Mischelements unabhängig von der Rotationsgeschwindigkeit des Mischbehälters gewählt werden.
Des Weiteren kann zudem ein Abstreifelement oder eine Abstreifvorrichtung am Mischerdeckel so angeordnet sein, dass es bzw. sie sich bei einer geschlossenen Position des Mischerdeckels innerhalb des Mischbehälters befindet. Die Längsrichtung des Abstreifelementes erstreckt sich dabei bevorzugt parallel zur Innenwand des Mischbehälters. Besonders bevorzugt weist das Abstreifelement (und auch das Mischelement) Lamellen aus einem elastischen Material auf, die bei einer geschlossenen Position des Mischerdeckels in Kontakt mit der Innenseite des Mischbehälters (u.a. Innenwand und Boden) stehen. Das Abstreifelement ist dabei relativ zum Mischbehälter bewegbar, wobei vorzugsweise das Abstreifelement starr mit dem nicht-mitrotierenden Mischerdeckel verbunden ist und sich der Mischbehälter im Betrieb durch die Rotation des Mischbehälters relativ zum Abstreifelement bewegt.
Durch ein Misch- und/oder Abstreifelement der beschriebenen Art wird eine stärkere Durchmischung des Mischguts bewirkt. Da das Misch- und Abstreifelement an dem Mischerdeckel befestigt ist, rotiert es selbst im Betrieb nicht mit dem Mischbehälter mit. Das im Mischbehälter befindliche Mischgut wird daher durch die Drehung des Mischbehälters in eine Relativbewegung zum Misch- und Abstreifelement versetzt. Dies allein bewirkt bereits eine Durchmischung. Wird das Mischelement nun bezüglich der zweiten Rotationsachse in Rotation versetzt, so kommt eine zweite überlagerte Durchmischbewegung hinzu, wodurch sich die Effizienz der Mischvorrichtung deutlich verbessert.
Aufgrund der Befestigung des Misch- und Abstreifelements am Mischerdeckel wird das Misch- und Abstreifelement bei einer Schwenkbewegung entsprechend mitverschenkt.
Die oben beschriebenen Lamellen überstreichen Teile der Innenseite des Mischbehälters und sorgen dadurch zusätzlich dafür, dass sich keine Rückstände des Mischguts an der Innenseite des Mischbehälters bilden. Besonders bevorzugt werden die gesamte Höhe der Innenwand und zumindest der radial äußere Teil des Mischbehälterbodens vom Abstreifelement überstrichen.
Die Drehung des Mischelements wird in der Regel über einen Antrieb erzeugt, der ebenfalls am Mischerdeckel angeordnet ist. Der Antrieb befindet sich dabei auf der der Mischeröffnung abgewandten Seite des Mischerdeckels und treibt eine Mischerwelle an, die bei einer geschlossenen Position des Mischerdeckels durch den Mischerdeckel hindurch in den Mischbehälter ragt.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform weist das Schwenkelement einen Halterahmen mit Drehlager zur Lagerung des Mischbehälters sowie mindestens einen, bevorzugt zwei auf entgegengesetzten Seiten des Halterahmens jeweils mit dem Halterahmen verbundenen Wellenabschnitte auf. Der Halterahmen ist dabei derart ausgebildet, dass er den Mischbehälter zumindest teilweise umgibt. Das stationäre Element weist zudem ein bzw. zwei Schwenklager auf, in denen der Wellenabschnitt bzw. die Wellenabschnitte des Halterahmens jeweils schwenkbar gelagert ist bzw. sind. Alternativ können auch die Schwenklager auf dem Halterahmen und die Wellenabschnitte auf dem stationären Element angeordnet sein.
Diese erste Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass das Schwenkelement besonders einfach und materialsparend ausgebildet ist. Der Halterahmen kann insbesondere auch als ringförmiges Element konstruiert sein, so dass er mit einem sich an dem Mischbehälter befindlichen kreisförmigen Flansch über ein Drehlager verbunden werden kann.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die Mischvorrichtung mit einer Hydraulik- oder Pneumatikvorrichtung versehen, die sowohl mit dem stationären Element als auch mit dem Schwenkelement verbunden ist. Die Hydraulik- oder Pneumatikvorrichtung, z.B. ein Hydraulikkolbenantrieb, ist dabei dafür vorgesehen, ein Schwenken des Schwenkelements um die Schwenkachse anzutreiben. Mit ihr kann entweder ein gewünschter Neigungswinkel eingestellt oder auch eine kontinuierliche Schwenkbewegung, z.B. eine Pendelbewegung, angetrieben werden.
Insbesondere für Fälle, bei denen keine kontinuierliche Schwenkbewegung des Schwenkelements notwendig ist, hat sich ein hydraulischer bzw. pneumatischer Antrieb zur Steuerung der Schwenkbewegung als vorteilhaft erwiesen. Er stellt eine stabile und kostengünstige Möglichkeit zum Antrieb der Schwenkbewegung dar. Zudem kann das Schwenkelement mit einer Hydraulik- oder Pneumatikvorrichtung auch einfach und stabil bei einer gewünschten Auslenkung - sprich bei einem gewünschten Neigungswinkel des Mischbehälters - fixiert werden. Alternativ können für die Ausführung der Schwenkbewegung auch ein oder mehrere Getriebemotoren oder andere bekannte Antriebssysteme zur Erzeugung einer Dreh- bzw. Schwenkbewegung verwendet werden.
In einer weiteren Ausführungsform ist der Mischerdeckel klappbar gegenüber der Mischeröffnung gelagert, wobei vorzugsweise an dem Schwenkelement ein Antrieb, z.B. ein Getriebemotor, und besonders bevorzugt eine Hydraulik- oder Pneumatikvorrichtung angeordnet ist, die dafür vorgesehen ist, den Mischerdeckel zwischen der geschlossenen und geöffneten Position hin und herzu bewegen.
Für den Anwender ist ein klappbarer Mischerdeckel äußerst vorteilhaft, da oftmals ein einziger Handgriff genügt, um den Deckel passkonform auf den Mischbehälter aufzusetzen und die Mischeröffnung zu verschließen. Eine aufwändige Justierung des Mischerdeckels beim Verschließen des Mischbehälters entfällt daher. Ist der klappbare Verschlussmechanismus zusätzlich mit einem Antrieb ausgestattet, so genügt in der Regel ein Knopfdruck zum Öffnen und Verschließen des Mischerdeckels. Andere Lösungen, wie beispielsweise ein an einem Greifarm befestigter Mischerdeckel, sind zwar ebenfalls denkbar, würden allerdings hinsichtlich des Verschließens einen höheren Positionierungs-, Steuerungs- und Kostenaufwand verursachen. Zudem müsste der Deckel über eine kraft- und formschlüssige Verbindung, z.B. mittels Schraubung, zugehalten werden. Bei einem mit einem Antrieb oder einer Hydraulik- oder Pneumatikvorrichtung ausgestatteten klappbaren Verschlussmechanismus, kann der Antrieb zum Klappen des Deckels zudem für eine fortlaufende sichere Zuhaltung des Mischerdeckels im geschlossenen Zustand während des Betriebes des Mischers, z.B. durch anhaltende Aufrechterhaltung des Druckes oder der Spannung genutzt werden
In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Mischbehälter eine verschließbare Entleeröffnung auf, die derart angeordnet und ausgebildet ist, dass die erste Rotationsachse durch die Entleeröffnung verläuft, besonders bevorzugt zentrisch verläuft. Zudem ist ein Entleerdeckel vorgesehen, der zwischen einer geöffneten Position und einer geschlossenen Position hin und her bewegt werden kann, wobei der Entleerdeckel in der geschlossenen Position die Entleeröffnung verschließt und in der geöffneten Position die Entleeröffnung freigibt.
Eine solche Entleeröffnung hat zum Vorteil, dass der Mischbehälter zum Entleeren nicht verschwenkt werden muss, um diesen über die Mischeröffnung zu entleeren. Die Entleeröffnung kann beispielsweise oberhalb eines Fließbands angeordnet sein, so dass das fertig gemischte Mischgut über die Entleeröffnung sofort ausgelassen und über das Fließband weiter transportiert werden kann.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform weist die Mischvorrichtung einen Antrieb auf, der an dem Schwenkelement befestigt ist und dafür vorgesehen ist, den Entleerdeckel zwischen der geschlossenen und geöffneten Position hin und herzu bewegen. Dabei ist der Entleerdeckel derart am Mischbehälter angeordnet, dass der Entleerdeckel zusammen mit dem Mischbehälter relativ zum Schwenkelement um die erste Rotationsachse drehbar ist. Der Entleerdeckel ist dabei vorzugsweise als Kugelsegmentventil ausgebildet.
Die derartige Lagerung des Entleerdeckels hat zur Folge, dass der Entleerdeckel bei einer Drehung des Mischbehälters im Betrieb mit dem Mischbehälter mitrotiert.
Die Anordnung des Antriebs am Schwenkelement ist zudem besonders vorteilhaft, da der Antrieb zwar einer Schwenkbewegung des Schwenkelements unterliegt, allerdings nicht der Drehbewegung des Mischbehälters. Dadurch wird die Montage und Energieversorgung, insbesondere die Verkabelung des Antriebs deutlich erleichtert.
Beispielsweise kann der Entleerdeckel als Kugelsegmentventil und der Antrieb als Linearantrieb, z.B. als Hydraulik- oder Pneumatikkolbenantrieb ausgebildet sein. Die lineare Bewegung des Kolbens wird dann über eine mit dem Mischbehälter mitrotierende Kurvenscheibe in eine Drehbewegung eines Kugelsegments überführt, das als Kugelsegment des Kugelsegmentventils ausgebildet ist, sodass die Drehung des Kugelsegments in die eine Richtung ein Verschließen und in die andere Richtung ein Öffnen der Entleeröffnung bewirkt.
Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung werden deutlich anhand der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform und der zugehörigen Figuren. Es zeigen:

1: eine Schnittansicht des erfindungsgemäßen Mischbehälters,
2: eine Schnittansicht der erfindungsgemäßen Mischvorrichtung,
3: eine perspektivische Ansicht der erfindungsgemäßen Mischvorrichtung.

In 1 ist eine Schnittansicht des Mischbehälters 2 sowie der an den Mischbehälter 2 angrenzenden Komponenten der Mischvorrichtung 1 gezeigt. Der Mischbehälter 2 befindet sich in diesem Fall in einer vertikalen Position, d.h. bei einem Neigungswinkel von 0°. Die Mischeröffnung 4 befindet sich am oberen Ende und die Entleeröffnung 5 am unteren Ende des Mischbehälters 2. Die Mischeröffnung 4 ist in dieser Darstellung durch den Mischerdeckel 6 verschlossen. 1 zeigt demnach einen Teil der Mischvorrichtung 1 bei einer geschlossenen Position des Mischerdeckels 6. Die Entleeröffnung 5 ist ebenfalls durch den Entleerdeckel 7 verschlossen. Demnach handelt es sich ebenfalls um eine Darstellung der geschlossenen Position des Entleerdeckels 7.
Der hier dargestellte Entleerdeckel 7 ist als Kugelsegmentventil ausgebildet, das am Mischbehälter 2 angeordnet ist und im Betrieb mit diesem mitrotiert. Der Entleerdeckel 7 setzt sich dabei aus zwei Kugelteilsegmenten 32' und 32" (nicht explizit dargestellt) zusammen, die jeweils durch eine Linearbewegung der jeweiligen Hydraulikkolbenantriebe 33' und 33" verschwenkt werden können. Die Hydraulikkolbenantriebe 33' und 33" rotieren im Betrieb nicht mit dem Mischbehälter 2 mit. Durch ein Verschwenken der Kugelsegmente 32' und 32" kann der Entleerdeckel 7 folglich von einer offenen in eine geschlossene Position bzw. von einer geschlossenen in eine offene Position bewegtwerden. Die entsprechende „zweite“ Schwenkachse, um die das Verschwenken des Entleerdeckels 7 stattfindet, ist dabei vorzugsweise senkrecht zur ersten Rotationsachse 18 und rotiert mit dem Mischbehälter 2 mit.
In der hier gezeigten Ausführungsform der Mischvorrichtung 1 weist der Mischbehälter 2 einen Flansch 9 auf. An der von der Mischeröffnung 4 abgewandten Seite/Fläche des Flansches 9 ist ein Kugellager 10 angeordnet. Der Flansch 9 ist dabei mit einer Dichtung 30 und mit einer ersten Kugellagerschiene 28' verbunden, die wiederum über ein Kugelelement 29 gegenüber einer zweiten Kugellagerschiene 28" drehbar gelagert ist. Die zweite Kugellagerschiene 28" ist an einem Halterahmen des Schwenkelements 8 befestigt, der als Teil des Schwenkelements ausgebildet ist. Das Kugellager 10 ist dabei derart vom Halterahmen des Schwenkelements 8, dem Flansch 9 und der Dichtung 30 umgeben, dass die Gesamtheit dieser Komponenten 8, 9 und 30 das Kugellager öldicht, genauer gesagt schmiermitteldicht vom Außenraum abgrenzen. Die Gesamtheit der Komponenten 8, 9 und 30 bildet daher ein schmiermitteldichtes Gehäuse 27.
Das Kugellager 10 wird über den Antrieb 11 in Bewegung gesetzt, wodurch die Rotation des Mischbehälters um die erste Rotationsachse 18 angetrieben wird.
Der in 1 gezeigte Mischerdeckel 6 liegt an der Mischeröffnung 4 über eine Dichtung 26 an den Kantenflächen des Mischbehälters 2 an. Bei der Dichtung 26 handelt es sich um eine Gleitdichtung. Der Mischerdeckel 6 ist zudem über ein Scharnier 21 gelagert, das über eine Hydraulikvorrichtung 12 betätigt werden kann. Dadurch wird eine Hin- und Herbewegung zwischen einer geöffneten und geschlossenen Position des Mischerdeckels 6 bewirkt. Die Hydraulikvorrichtung 12 ist zu diesem Zweck einerseits mit dem Mischerdeckel 6 (dem Scharnier 21 des Mischerdeckels 6) und andererseits mit dem Halterahmen des Schwenkelements 8 verbunden. Bei einer Schwenkbewegung des Schwenkelements 8 führt die Hydraulikvorrichtung 12 samt dem Mischerdeckel 6 daher die gleiche Schwenkbewegung wie das Schwenkelement 8 aus.
Darüber hinaus ist an dem Mischerdeckel 6 eine Mischerwelle 3 angeordnet, die in den Innenraum des Mischbehälters 2 hineinragt. Die Mischerwelle kann über den ebenfalls am Mischerdeckel angeordneten Antrieb 13 in Rotation um die zweite Rotationsachse 19 versetzt werden. An der Mischerwelle 3 sind zudem Flügel 14 und Bodenabstreifer 15 befestigt. Die Flügel 14 bewirken im Betrieb der Mischvorrichtung 1 eine effiziente Durchmischung des Mischguts. Die Bodenabstreifer 15 enden in der Nähe des Mischbehälterbodens 31 und sind derart ausgebildet, dass im Betrieb der Mischvorrichtung 1 die Bodenabstreifer 15 den Mischbehälterboden 31 überstreichen, so dass am Mischbehälterboden 31 angesammeltes Mischgut vom Mischbehälterboden 31 abgelöst wird, ohne dass durch das Überstreichen der Bodenabstreifer 15 Schäden am Mischbehälterboden 31 entstehen. Die Bodenabstreifer 15 können dabei als Lamellen aus einem elastischen Material oder aber auch aus einem starren Material, wie z.B. einem Kunststoff, ausgebildet sein.
In 2 ist eine Schnittansicht der gesamten Mischvorrichtung 1 gezeigt. Die erste Rotationsachse 18, die zweite Rotationsachse 19 sowie die Schwenkachse 20 sind in dieser Darstellung eingezeichnet. Erste Rotationsachse 18 und zweite Rotationsachse 19 sind in der hier gezeigten Ausführungsform parallel zueinander, aber beabstandet angeordnet. Dies wird auch als asymmetrische Anordnung der Mischerwelle 3 bezeichnet. Mit dem Mischerdeckel 6 fest verbunden ist die fliegend gelagerte Abstreifvorrichtung 22, die sich entlang der Mischbehälterwand bis zum Mischbehälterboden 31 erstreckt. Bei einer Rotation des Mischbehälters 2 um die erste Rotationsachse 18 kommt es demnach allein aufgrund dieser Rotationsbewegung zu einer Anströmung des Mischguts auf die Mischerwelle 3 und die Abstreifvorrichtung 22. Die Flügel 14 der Mischerwelle 3 ebenso wie die Abstreifvorrichtung 22 bewirken daher bereits allein durch diese Relativbewegung eine Durchmischung, selbst dann, wenn die Mischerwelle 3 selbst keine Rotation ausführt. Wird allerdings eine Rotation der Mischerwelle 3 um die zweite Rotationsachse 19 angetrieben, so wird eine zusätzliche Durchmischung des Mischguts bewirkt. Insbesondere die Bodenabstreifer 15 können dabei derart angeordnet und ausgebildet sein, dass nach einer bestimmten Umdrehungszahl des Mischbehälters 2 und einer bestimmten Umdrehungszahl der Mischerwelle 3 jede Stelle des Mischbehälterbodens 31 mindestens einmal von einem Bodenabstreifer 15 überstrichen worden ist.
2 zeigt darüber hinaus den Maschinenständer 16. Dieser besteht bei der gezeigten Ausführungsform aus zwei auf zwei gegenüberliegende Seiten des Schwenkelements 8 angeordneten Ständern, in denen jeweils ein Schwenklager 17 angeordnet ist. Das Schwenkelement 8 ist somit über die Schwenklager 17 schwenkbar um die Schwenkachse 20 gelagert ist. Die Schwenkachse 20 ist dabei senkrecht zu der ersten Rotationsachse 18 und folglich auch senkrecht zu der zweiten Rotationsachse 19 angeordnet.
Außerdem ist in 2 eine Materialüberleitung 25 gezeigt, die im unteren Bereich des Schwenkelements angeordnet ist und sich an die Entleeröffnung 5 des Mischbehälters 2 anschließt. Mischgut, das im Mischbehälter 2 entsprechend durchmischt wurde, kann somit über die Entleeröffnung 5 in die Materialüberleitung 25 abgelassen werden und von dort beispielsweise auf ein Fließband übergeleitet werden.
In 3 ist eine perspektivische Ansicht der gesamten Mischvorrichtung 1 gezeigt. In diesem Fall ist die Mischvorrichtung 1 bei einer geöffneten Position des Mischerdeckels 6 dargestellt. Außerdem ist in dieser Darstellung der Mischbehälter 2 um einen Neigungswinkel von ca. 20° geneigt, da das Schwenkelement um ca. 20° in die dem Betrachter zugewandte Richtung verschwenkt ist. Es wird anhand dieser Darstellung ersichtlich, dass durch ein Schwenken um die Schwenkachse der Neigungswinkel einfach und in beliebigem Maße einstellbar ist.
Der klappbare Mischerdeckel 6 ist in 3 derart geöffnet, dass die Mischerwelle 3 außerhalb des Mischbehälters 1 angeordnet ist und die Mischeröffnung 4 vollständig sichtbar ist. Durch die klappbare Lagerung des Mischerdeckels 6 über das Scharnier 21 kann der Mischerdeckel 6 einfach auf- und zugeklappt werden. Dieser Mechanismus ist in 3 besonders gut zu erkennen.
Neben der Mischerwelle 3 mit ihrem Antrieb 13 ist in der perspektivischen Ansicht der 3 die Abstreifvorrichtung 22 zu erkennen, die ebenfalls am Mischerdeckel 6 befestigt ist. Diese rotiert daher wie die Mischerwelle 3 bei einer Drehung des Mischbehälters 2 nicht mit diesem mit und ragt bei einer geschlossenen Position des Mischerdeckels 6 in den Mischbehälter 2 hinein. Die Abstreifvorrichtung 22 weist beispielsweise jeweils eine aus einem elastischen Material bestehende Schiene auf, die bei einer geschlossenen Position des Mischerdeckels 6 mit der seitlichen Innenwand des Mischbehälters 2 in Kontakt steht. Dadurch wird bei einer Drehung des Mischbehälters im Betrieb die Innenseite des Mischbehälters von Mischgut vollständig befreit, wodurch eine Bildung von Mischgut-Rückständen verhindert und zudem eine weitere Erhöhung des Durchmischungsgrades erzielt wird.
Der Antrieb 24 für die Schwenkbewegung des Schwenkelements ist im Maschinenständer 16 auf der dem Betrachter zugewandten Seite sichtbar. Die Zugänglichkeit des Antriebs hinsichtlich Wartungsarbeiten ist durch die Türen 23 (teilweise ausgeblendet) des Maschinenständers 16 gegeben.
Bezugszeichenliste

1: Mischvorrichtung
2: Mischbehälter
3: Mischelement/Mischerwelle
4: Mischeröffnung
5: Entleeröffnung
6: Mischerdeckel
7: Entleerdeckel
8: Halterahmen/Schwenkelement
9: Flansch
10: Drehlager/Kugellager
11: Antrieb für Mischbehälter
12: Hydraulikvorrichtung (-antrieb) für Mischerdeckel
13: Antrieb für Mischerwelle
14: Flügel
15: Bodenabstreifer
16: Maschinenständer
17: Schwenklager
18: Erste Rotationsachse
19: Zweite Rotationsachse
20: Schwenkachse
21: Scharnier
22: Abstreifvorrichtung
23: Tür
24: Antrieb Schwenkelement
25: Materialüberleitung
26: Dichtung
27: Schmiermitteldichtes (öldichtes) Gehäuse
28', 28": Kugellagerschiene
29: Kugelelement
30: Dichtung
31: Mischbehälterboden
32',32": Kugelsegment eines Kugelsegmentventils
33',33": Hydraulikkolbenantrieb für Entleerdeckel

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102008054842 A1 [0008]

Claims

Mischvorrichtung mit einem um eine erste Rotationsachse drehbaren Mischbehälter zur Aufnahme von Mischgut, welcher eine Mischeröffnung aufweist, und einem Mischerdeckel, der zwischen einer geöffneten Position und einer geschlossenen Position hin und her bewegt werden kann, wobei der Mischerdeckel in der geschlossenen Position die Mischeröffnung verschließt und in der geöffneten Position die Mischeröffnung freigibt, wobei ein Maschinenständer vorgesehen ist, in welchem der Mischbehälter drehbar gelagert ist und an welchem der Mischerdeckel derart befestigt ist, sodass der Mischbehälter in der geschlossenen Position des Mischerdeckels relativ zum Mischerdeckel um die erste Rotationssachse drehbar ist, wobei vorzugsweise an dem Maschinenständer ein Antrieb angeordnet ist, der dafür vorgesehen ist, eine Drehbewegung des Mischbehälters um die erste Rotationsachse anzutreiben, dadurch gekennzeichnet, dass der Maschinenständer ein stationäres Element und ein Schwenkelement aufweist, wobei das Schwenkelement um eine Schwenkachse relativ zum stationären Element schwenkbar gelagert ist, wobei der Mischbehälter am Schwenkelement drehbar gelagert ist und der Mischerdeckel am Schwenkelement befestigt ist.
Mischvorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwenkachse durch den Mischbehälter verläuft.
Mischvorrichtung gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schwenkelement bezüglich der Schwenkachse mindestens um bis zu 90°, vorzugsweise mindestens um bis zu 180° und besonders bevorzugt mindestens um bis zu 360° schwenkbar ist.
Mischvorrichtung gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Rotationsachse und die Schwenkachse senkrecht zueinander angeordnet sind und sich vorzugsweise in einem Punkt schneiden.
Mischvorrichtung gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischeröffnung kreisförmig ausgebildet ist und der Mischbehälter bezüglich der ersten Rotationsachse rotationsymmetrisch, und zwar vorzugsweise abschnittsweise zylinderförmig oder konusförmig ausgebildet ist.
Mischvorrichtung gemäß Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Mischbehälter einen Flansch mit einer der Mischeröffnung zugewandten Fläche und einer der Mischeröffnung abgewandten Fläche aufweist und ein Drehlager vorgesehen ist, das die der Öffnung abgewandte Fläche des Flansches mit dem Schwenkelement verbindet.
Mischvorrichtung gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Schwenkelement ein gegenüber dem Austritt von Schmiermittel dichtes Gehäuse aufweist, welches das Drehlager umgibt.
Mischvorrichtung gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Mischerdeckel ein bezüglich einer zweiten Rotationsachse drehbar gegenüber dem Mischerdeckel gelagertes Mischelement, vorzugsweise eine Mischerwelle aufweist, das derart ausgebildet und angeordnet ist, dass es sich bei der geschlossenen Position des Mischerdeckels innerhalb des Mischbehälters befindet, wobei die zweite Rotationsachse vorzugsweise parallel und besonders bevorzugt parallel aber nicht identisch zur ersten Rotationsachse ist.
Mischvorrichtung gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schwenkelement einen Halterahmen mit Drehlager zur Lagerung des Mischbehälters aufweist, wobei der Halterahmen den Mischbehälter zumindest teilweise umgibt, und mindestens ein Wellenabschnitt und ein Schwenklager vorgesehen sind, wobei der Wellenabschnitt schwenkbar im Schwenklager gelagert ist und entweder der Wellenabschnitt an dem Halterahmen und das Schwenklager an dem stationären Element oder der Wellenabschnitt am stationären Element und das Schwenklager am Halterahmen befestigt sind.
Mischvorrichtung gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischvorrichtung eine Antriebsvorrichtung, vorzugsweise eine Hydraulik- oder Pneumatikvorrichtung, aufweist, die sowohl mit dem stationären Element als auch mit dem Schwenkelement verbunden ist und dafür vorgesehen ist, ein Schwenken des Schwenkelements um die Schwenkachse zu ermöglichen.
Mischvorrichtung gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Mischerdeckel gegenüber der Mischeröffnung klappbar gelagert ist, wobei vorzugsweise an dem Schwenkelement eine Antriebsvorrichtung und besonders bevorzugt eine Hydraulik- oder Pneumatikvorrichtung angeordnet ist, die dafür vorgesehen ist, den Mischerdeckel zwischen der geschlossenen und geöffneten Position hin und herzu bewegen.
Mischvorrichtung gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Mischbehälter eine verschließbare Entleeröffnung aufweist, die derart angeordnet und ausgebildet ist, dass die erste Rotationsachse durch die Entleeröffnung verläuft, und ein Entleerdeckel vorgesehen ist, der zwischen einer geöffneten Position und einer geschlossenen Position hin und her bewegt werden kann, wobei der Entleerdeckel in der geschlossenen Position die Entleeröffnung verschließt und in der geöffneten Position die Entleeröffnung freigibt.
Mischvorrichtung gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine Antriebsvorrichtung, vorzugsweise ein Hydraulik- oder Pneumatikkolbenantrieb, vorgesehen ist, der an dem Schwenkelement befestigt ist und dafür vorgesehen ist, den Entleerdeckel zwischen der geschlossenen und geöffneten Position hin und herzu bewegen, und der Entleerdeckel am Mischbehälter angeordnet ist und in der geschlossenen Position des Entleerdeckels relativ zum Schwenkelement um die erste Rotationsachse drehbar ist.