DE102021110347A1

DE102021110347A1 - Aufbereitungs-Einheit für viskoses Material

Info

Publication number: DE102021110347A1
Application number: DE102021110347.9A
Authority: DE
Inventors: Erich Scheugenpflug
Original assignee: Ventup GmbH
Current assignee: Dosmatix De GmbH
Priority date: 2021-04-22
Filing date: 2021-04-22
Publication date: 2022-10-27
Also published as: WO2022223349A1

Abstract

Durch Bewegen des Verteilkörpers (2) relativ zu der Auftreffstelle (2A) des Materialstromes (M) aus der Zuflussöffnung (20) kann sich das Material (M) noch feiner auf der Verteilfläche (2a) verteilen und noch besser entgasen, wenn es nicht in einem dicken Strahl, sondern in einer Vielzahl von dünnen Strahlen aus kleinen Zuflussöffnungen (21) auf der Verteilfläche (2a) auftrifft.

Description

I. Anwendungsgebiet
Die Erfindung betrifft eine Aufbereitungs-Einheit für flüssiges und viskoses Material wie etwa Fette, Kleber, Gießharze, in denen dieses nicht nur zwischengespeichert, sondern durch Rühren und Zirkulieren auch am Entmischen gehindert wird und darüber hinaus meist auch entgast wird, da für die weitere Verwendung Gaseinschlüsse, etwa Lufteinschlüsse, in solchen Materialien äußerst nachteilig sind.
II. Technischer Hintergrund
Eine solche Aufbereitungs-Einheit umfasst zunächst den Aufbereitungsbehälter, der in der Aufsicht betrachtet einen runden Innen-Querschnitt besitzt, damit bei Anordnen eines um eine aufrechte Achse drehenden Rührers darin, dessen Rührflügel meist entlang des Umfanges nahe an den Innenflächen der Wandung und/oder dem Boden des Aufbereitungsbehälters entlang bewegt werden können.
Für das zu bevorratende Material gibt es eine ortsfeste, in aller Regel dezentrale, Zufluss-Öffnung in dessen oberen Bereich und eine Abfluss-Öffnung meist im unteren Bereich, die meist gekoppelt ist mit einer oder zwei Förderpumpen.
Ferner ist es zum Zwecke der Dünnschicht-Entgasung bereits bekannt, dass das über die Zufluss-Öffnung in den Aufbereitungsbehälter strömende Material nicht direkt der Füllung des Aufbereitungsbehälters zugeführt wird, sondern auf einen Verteilkörper fließt, dessen - über dem maximalen Füllstand liegender - Oberseite, die Verteilfläche, dazu dient, den Strom des Materials zu verteilen und einen möglichst dünnen Film aus dem Material auf dieser Verteilfläche entstehen zu lassen, aus der heraus sich eventuell noch vorhandene Lufteinschlüsse umso leichter öffnen, je dünner die Schicht ist.
Vorzugsweise ist eine solche Verteilfläche vom Ort des Auftreffens des Materialstromes aus der Zufluss-Öffnung, der Auftreffstelle, zu einer tiefer liegenden Abtropfkante der Verteilfläche hin geneigt, vorzugsweise radial nach außen, insbesondere in Richtung Wandung des Aufbereitungsbehälters, geneigt und die Abtropfkante so nahe an der Innenseite der Wandung anzuordnen, dass das über die Abtropfkante strömende Material entweder aufgrund seiner Strömungsgeschwindigkeit entlang der Verteilfläche oder aufgrund einer sich nach oben konisch erweiternden Wandung des Aufbereitungsbehälters auf die Innenseite der Wandung auftrifft und an dieser weiter herabläuft und dabei wiederum eine dünne, sich leicht entgasende Schicht bildet.
Darüber hinaus sind andere Anordnungen der Abtropfkante und des Verteilkörpers bekannt, bei denen sich die Abtropfkante über eine möglichst große Strecke quer über die Querschnittsfläche des Aufbereitungsbehälters erstreckt, wobei davon ausgegangen wird, dass die Material-Füllung im Aufbereitungsbehälter aufgrund der Bewegung des Rührers mit diesem mitrotiert, was abhängig von deren Konsistenz, insbesondere Viskosität, sowie Gestaltung der Rührflügel jedoch nicht immer der Fall ist.
III. Darstellung der Erfindung
a) Technische Aufgabe
Es ist daher die Aufgabe gemäß der Erfindung, eine Aufbereitungs-Einheit zur Verfügung zu stellen, mit der trotz einfachem Aufbau der Aufbereitungs-Einheit eine möglichst gute Entgasung des Materials erreicht werden kann.
b) Lösung der Aufgabe
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Eine gattungsgemäße Aufbereitungs-Einheit umfasst einen dicht verschließbaren Aufbereitungsbehälter, der über einen Unterdruck-Anschluss verfügt und mit Unterdruck beaufschlagbar ist, sowie einen Verteilkörper, der unter einer meist ortsfest angeordneten Zufluss-Öffnung für das aufzubereitende Material, die sich im oberen Teil, meist dem Deckel, des Aufbereitungsbehälters befindet, angeordnet ist oder unter dieser so hindurch bewegbar ist, dass der Materialstrom auf eine Auftreffstelle auf der Verteilfläche des Verteilkörpers, also dessen Oberseite, auftritt, die sich während der Relativ-Bewegung des Verteilkörpers ständig ändert.
Dadurch wird erreicht, dass der Zustrom des Materials aus der Zufluss-Öffnung nicht immer auf der gleichen Stelle des Verteilkörpers auftrifft, sondern auf einer sich ständig in Umfangsrichtung des Verteilkörpers ändernden Auftreffstelle und somit an der Stelle, auf der der Zustrom eben noch aufgetroffen war, kein Nachschub an Material auftrifft und damit mangels Druck eines nachfließenden Materials das Wegfließen des Materials von der Auftreffstelle langsamer vonstattengeht und sich eine dünnere Schicht des Materials auf der Verteilfläche ausbildet, als bei gleicher Ausbildung und Positionierung der Verteilfläche und ständigem Auftreffen des Materialstromes auf der gleichen Auftreffstelle.
Der Verteilkörper kann ohne externen Antrieb - z.B. einen Motor - beweglich sein, indem er beispielsweise um eine Achse kippbar oder rotierbar ist, und diese Bewegung ausschließlich aus dem Auftreffen des Materialstromes aus der Zufluss-Öffnung resultiert.
Die bestehende Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Ausbilden einer möglichst dünnen Schicht ferner dadurch gefördert wird, dass das Material aus der Zufluss-Öffnung auf der Verteilfläche nicht in einem dicken Strahl, von beispielsweise 10 mm Durchmesser, auftrifft, sondern in vielen dünnen Strahlen, erzeugt durch eine Vielzahl von insbesondere mindestens 2, besser mindestens 5, besser mindestens 10, besser mindestens 20, besser mindestens 50 entsprechend kleiner Zufluss-Öffnungen, deren Durchmesser beispielsweise - abhängig von der Viskosität des Materials - kleiner als 9 mm², besser kleiner als 5 mm², besser kleiner als 2 mm² ist, und die vorzugsweise auch einen freien Abstand zur nächsten beabstandeten kleinen Zufluss-Öffnung aufweisen, der mindestens dem doppelten, besser dem dreifachen, besser dem fünffachen des größten Durchmessers einer solchen kleinen Zufluss-Öffnung entspricht.
Unter Zufluss-Öffnung wird insbesondere diejenige Austritts-Öffnung aus einer Zufluss-Leitung in das Innere des Behälters hinein verstanden, ab dem das Material nicht mehr innerhalb einer umgebenden Rohr-Leitung strömt, sondern frei strömt.
Die vielen kleinen Zufuhr-Öffnungen können nebeneinander gemeinsam die Zufuhr-Öffnung bilden, beispielsweise indem in dieser Zufluss-Öffnung einer Art Sieb oder Lochblech angeordnet ist, oder die vielen kleinen Zufluss-Öffnungen können Durchtritts-Öffnungen in einem Zufluss-Zwischenelement sein, in oder auf welches das Material von oben aus der Zufluss-Öffnung strömt und welches in seiner Unterseite eine Vielzahl solcher kleiner Zufluss-Öffnungen besitzt, von denen aus das Material auf die Verteilfläche strömt.
Das Zufluss-Zwischenelement kann eine einfache Platte sein oder wannenförmig mit einem seitlich aufragenden Rand ausgebildet sein, in welches das Material von der Zufluss-Öffnung mit einem großen Querschnitt aus hineinströmt
Der Verteilkörper kann sich oszillierend hin und her bewegen, vorzugsweise bewegte sich jedoch kontinuierlich, wobei insbesondere ein Teil des Verteilkörpers einen umlaufend geschlossenen Bewegungsweg vollzieht.
Wenn ein Verteilkörper beispielsweise um eine Rotationsachse rotiert, die insbesondere ortsfest in Aufbereitungsbehälter angeordnet ist, bewegen sich alle abseits dieser Rotationsachse befindlichen Teile des Verteilköpers auf einer umlaufend geschlossenen Bewegungsbahn oder Bewegungspfad.
Vorzugsweise steht die Rotationsachse dabei aufrecht, also in einem Winkel von höchstens 45° zur Vertikalen, oder am besten genau vertikal.
Dabei kann der Verteilkörper auch eine taumelnde Bewegung vollziehen, also sich Teile des Verteilkörpers in ihrer Axialposition bzgl. der Rotationsachse auf und ab bewegen, trotz Rotation um diese Rotationsachse.
Die Bewegungen werden abhängig von der Gestaltung der Verteilfläche so gewählt, dass eine möglichst lange Zeit zum Ausbilden der Dünnschicht auf der Verteilfläche zur Verfügung steht, und dies vorzugsweise bei einer ausreichenden, das Auseinanderlaufen der Schicht und damit dünner werden der Schicht fördernden Neigung der Verteilfläche zur Horizontalen.
Um die Entgasung im Aufbereitungsbehälter zu optimieren, können mehrere zueinander beabstandete Verteilkörper vorhanden sein, insbesondere entlang der aufrecht stehenden Rotationsachse übereinander beabstandete Verteilkörper, wofür natürlich vorzugsweise nur der Raum über dem maximalen Füllstand im Aufbereitungsbehälter benutzt wird.
Dabei können in der Aufsicht betrachtet von oben die Verteilkörper auch konzentrisch übereinander angeordnet sein und insbesondere auch identische Verteilkörper sein.
Dabei kann auch ein einzelner Verteilkörper mehrere zueinander beabstandete Verteilflächen aufweisen, beispielsweise indem diese auf ihrer radialen Innenseite und / oder radialen Außenseite miteinander verbunden sind.
Bevorzugt sind die Verteilkörper, beispielsweise scheibenförmige Verteilkörper, lediglich wirkverbunden, etwa durch Auffädeln auf einer Rotationswelle, ggfs. mit Abstandshaltern dazwischen, mit der sie drehfest verbunden sind.
Die Verteilflächen selbst können unterschiedliche Abschnitte aufweisen:

So kann eine Verteilfläche, also insbesondere die Oberseite eines Verteilkörpers, einen zur Horizontalen geneigten Abschnitt aufweisen, bei einem um eine aufrechte Achse rotierenden Verteilkörper, insbesondere ein radial nach außen abwärts geneigter Abschnitt, etwa eine Ringfläche konzentrisch um die Rotationsachse. Aufgrund der Neigung strömt das Material schwerkraftbedingt nach unten und wegen des zunehmenden Umfanges der Fläche nach radial außen hin ergibt dies eine immer dünner werdende Schicht aus dem Material.

Der geneigte Abschnitt kann bei Neigung radial nach außen, nahe bis zur Wandung des Aufbereitungsbehälters reichen, insbesondere dann, wenn sich der Querschnitt des Aufbereitungsbehälters von unten nach oben kegelförmig erweitert, und sich der untere Rand der geneigten Fläche in der Aufsicht betrachtet oberhalb des in der Aufsicht ringförmig sichtbaren Bereichs der Umfangswand des Aufbereitungsbehälters befindet.
Der Verteilkörper, insbesondere ein plattenförmiger Verteilkörper, kann auch einen gelochten Abschnitt aufweisen, wiederum mit einer Vielzahl, insbesondere mindestens 30, besser mindestens 50, besser mindestens 100, besser mindestens 200, besser mindestens 500, kleiner Durchgangsöffnungen, insbesondere hinsichtlich der Größe und Gestaltung gemäß obiger Definitionen für Zuflussöffnungen, durch welche Material aus der Unterseite des Verteilkörpers austritt und insbesondere auf einem darunter befindlichen Verteilkörper und dessen als Verteilfläche dienende Oberseite auftrifft.
Ein gelochter Abschnitt kann auch gleichzeitig ein geneigter Abschnitt sein.
Ebenso wie der geneigte Abschnitt kann der gelochte Abschnitt ein Kreis oder Kreisring oder Kreissegment oder Kreisring-Segment, insbesondere relativ zur Rotationsachse, in der Aufsicht betrachtet sein.
Auch die Verteilfläche insgesamt kann in der Aufsicht von oben betrachtet ein Kreis, oder Kreisring oder Kreissegment oder Kreisring-Segment sein, insbesondere konzentrisch um die Rotationsachse herum.
Der gelochte Abschnitt kann auch am Rand davon seitlich nach oben aufragende Wände aufweisen und damit wannenförmig ausgebildet sein, um in der Wanne einen Vorrat an Material für das Hindurchtreten durch die kleinen Durchtritts-Öffnungen im Boden der Wanne aufzunehmen.
Ebenso können die einzelnen kleinen Durchgangsöffnungen in einzelnen kleinen Vertiefungen angeordnet sein, die ebenfalls der Aufnahme eines solchen kleinen Vorrats an Material dienen, bis neues Material zu der kleinen Durchgangsöffnung zugeführt wird.
Ist dies nicht gewünscht, strömt das Material, das nicht schnell genug durch die kleinen Durchgangsöffnungen nach unten hindurchtreten kann, über die seitlichen Kanten des gelochten Abschnittes und fließt von dort weiter.
Der Verteilkörper kann - insbesondere am unteren Ende seines geneigten Abschnittes - auch eine Rückführ-Abschnitt aufweisen mit einer nach oben weisenden Rückführfläche, die insbesondere geneigt ist und deren Unterkante sich in der Aufsicht betrachtet über der nächsten darunter befindlichen Verteilfläche endet, um auf diese Art und Weise einen kaskadenförmigen Materialfluss von einer zur nächsten Verteilfläche darunter zu fördern.
Die Verteilfläche kann auch eine helix-förmige Verteilfläche sein.
Darunter wird insbesondere eine streifenförmige Verteilfläche verstanden, die in der Aufsicht betrachtet sich in mehreren helix-förmigen Windungen von oben nach unten erstreckt, wobei sich die einzelnen Windungen der streifenförmigen Verteilfläche zumindest teilweise übereinander befinden.
In Verlaufsrichtung der streifenförmiger Verteilfläche ist diese vom Anfang zum Ende hin, vorzugsweise durchgehend, insbesondere gleichmäßig, nach unten geneigt, und quer zu ihrer Verlaufsrichtung im Wesentlichen horizontal liegend, also von der Horizontalen um höchstens 20°, besser höchstens 10°, besser höchstens 5° abweichend.
Dabei besteht das Ziel darin, die Neigung in Querrichtung so zu wählen, dass bei einer rotierenden Helix trotz den Fliehkräften und des Einflusses der Schwerkraft das Material primär in Erstreckungsrichtung der streifenförmigen Verteilfläche strömt.
Auf diese Art und Weise steht ein langer Strömungsweg und eine lange Strömungszeit für das Material entlang der Verteilfläche zur Verfügung, was zur Ausbildung einer besonders dünnen Schicht aus Material führt.
Es können auch mehrere helix-förmige Verteilflächen ineinander angeordnet werden, also insbesondere indem mehrere helix-förmige Verteilflächen mit ihrem oberen Anfang über den Umfang verteilt, z.B. um die Rotationsachse herum, angeordnet sind.
Die helix-förmige Verteilfläche kann an ihren seitlichen Rändern aufragende Begrenzungen aufweisen oder auch an ihren Rändern frei enden, sodass dort Material über den seitlichen Rand abtropfen kann, was jedoch die weniger effiziente Methode ist, da möglichst viel Material entlang der Erstreckungsrichtung der gesamten helix-förmigen Verteilfläche nach unten strömen soll.
Vorzugsweise ist der Innenraum des Aufbereitungsbehälters rotations-symmetrisch gestaltet und besitzt insbesondere auf jeder Höhe einen kreisförmigen Querschnitt.
In vielen Fällen umfasst die Aufbereitungs-Einheit auch einen im Aufbereitungsbehälter angeordneten, drehend antreibbaren Rührer sowie einen Rührer-Antrieb hierfür, der meist außerhalb des Aufbereitungsbehälters angeordnet ist.
Vorzugsweise ist der Rührer-Antrieb auch mit dem Verteilkörper wirkverbunden und treibt diesen rotierend an, sei es synchron und zusammen mit und/oder konzentrisch mit dem Rührer oder mit einer anderen Drehzahl als der Rührer.
Insbesondere kann der Verteilkörper mit dem Rührer drehfest verbunden sein, insbesondere die oberen Enden des Verteilkörpers mit den oberen Enden des Rührers, der meist aufrecht stehende und sich über wenigstens einen Teil der Höhe des Aufbereitungsbehälters erstreckende Rührflügel aufweist.
Figurenliste
Ausführungsformen gemäß der Erfindung sind im Folgenden beispielhaft näher beschrieben. Es zeigen:

1a: einen Vertikalschnitt durch eine Aufbereitungs-Einheit gemäß dem Stand der Technik,
1b: eine Ausschnitt-Vergrößerung aus 1a,
2: einen Vertikalschnitt durch eine Aufbereitungs-Einheit mit erfindungsgemäßem Zwischenelement und Verteilkörpern,
3a, b: Vertikalschnitte durch erfindungsgemäße Bauformen von Durchgangsöffnungen oder Zuflussöffnungen,
4: einen Vertikalschnitt durch eine erfindungsgemäße Aufbereitungs-Einheit mit mehreren Varianten von Verteilkörpern übereinander,
5a: eine Seitenansicht einer helixförmigen Bauform eines Verteilkörpers,
5b: eine Aufsicht auf den Verteilkörper gemäß 5a
5c: einen Vertikalschnitt durch den Verteilkörper und die VerteilBahn des helixförmigen Verteilkörpers gemäß 5a, b.

Die 1a, b zeigen eine Aufbereitungs-Einheit nach dem Stand der Technik mit einem topfförmigen, in der Aufsicht zumindest hinsichtlich seiner Innenkontur rotationssymmetrischen, Aufbereitungs-Behälter 1 für das Material M, welches über eine Zufluss-Öffnung 20 in den Aufbereitungs-Behälter 1 einströmen und über eine Abfluss-Öffnung 23 aus diesem abfließen kann.
Der Aufbereitungs-Behälter 1 besteht in diesem Fall aus einem - hier sich konisch von unten nach oben verbreiternden - oben offenen Topf 1.1, dessen offene Oberseite durch einen Deckel 1.2 dicht verschließbar ist.
In dem Deckel 1.2 befinden sich in diesem Fall nicht nur eine, sondern bzgl. der Symmetrie-Achse 1' des Topfes 1.1 einander gegenüberliegend zwei Zufluss-Öffnungen 20 für z.B. die Zufuhr zweier verschiedener Komponenten des Materials M, die im Aufbereitungs-Behälter 1 gemischt werden sollen.
Die Zufuhr der einzelnen Komponenten wird durch jeweils ein oberhalb der jeweiligen Zufluss-Öffnung 20 auf dem Deckel 1.2 sitzendes, gesteuertes Einlassventil 15 gesteuert, an dessen jeweiligen Anschlussstutzen 15a eine Zufuhrleitung für die Zufuhr dieser Komponente angeschlossen werden kann.
Die Abfluss-Öffnung 23 befindet sich im Boden 4 des Topfes 1.1, vorzugsweise zentrisch, oder auch exzentrisch.
Die beiden Komponenten des Materials M werden durch einen im Inneren des Aufbereitungs-Behälters 1 um dessen - meist in der Vertikalen 10 verlaufenden - Symmetrie-Achse 1' rotierenden Rührer 6 miteinander vermischt, der von einem elektrischen Motor 7 als Rührer-Antrieb in Drehung versetzt wird, der sich auf der Oberseite des Deckels 1.2 befindet und dessen Motor-Abtriebswelle 7a sich dicht durch den Deckel 1.2 hindurch erstreckt und deren fluchtende Verlängerung, die Zentralwelle 12, mit dem Rührer 6 drehfest verbunden ist.
Der Rührer 6 weist über den Umfang verteilt mehrere, in diesem Fall zwei, Rührflügel 8a, b auf, die vor allem in der unteren Hälfte des Topfes 1.1 mit ihren Außenkanten bis nahe an die Innenflächen 3a der Wandung 3 des Topfes 1.1 heranreichen.
Der Rührer 6 kann zur besseren Stabilisierung im Boden 4 des Topfes 1.1 gelagert sein, endet jedoch vorzugsweise oberhalb dieses Bodens, sodass zum einen dann die Abfluss-Öffnung 23 zentrisch angeordnet werden kann und zum anderen der konstruktive Aufbau der Aufbereitungs-Einheit dadurch vereinfacht ist.
Um beim Einströmen des Materials M bzw. von dessen Komponenten durch die Zufluss-Öffnungen 20 dieses zu Entgasen, ist relativ weit oben im Topf 1.1 ein im Vertikalschnitt kegelstumpf-förmiges, in der Aufsicht rotationsymmetrisches, Ableitblech als Verteilkörper 2 angeordnet, welches zumindest in seinem radial äußeren Ringbereich nach außen unten geneigt ist, und - wie am besten in der vergrößerten Darstellung der 1b erkennbar - das durch die Zufluss-Öffnung 20 einströmende Material M bzw. eine Komponente des Materials M auf insbesondere den schrägen Teil der Verteilfläche 2a des Verteilkörpers 2 auf einer Auftreffen Stelle 2A auftrifft.
Von dort strömt das Material M schwerkraft-bedingt in einer immer dünner werdenden, sich verbreitenden Schicht nach unten zur radial äußeren Abtropfkante 5 der Verteilfläche 2a hin, wobei die Schicht durch die Rotation des Verteilerkörpers 2 nicht gerade radial nach unten verläuft sondern über eine sehr viel längere Strecke schräg nach unten zur Abtropfkante 5.
Da zusätzlich der Verteilkörper 2 ebenfalls mit der Motor-Abtriebswelle 7a drehfest verbunden ist und vorzugsweise zur Abstützung über Befestigungsstreben 14 mit dem Rührer 6 drehfest verbunden ist, wird der Strömungsweg von der Auftreffstelle 2a1 des einströmenden Materials M auf der Verteilfläche 2a bis zur Abtropfkante 5 einerseits länger und andererseits mangels Material-Nachschub an derselben Auftreffstelle 2a1 die Dicke der sich ausbildenden Dünnschicht noch geringer, was das Dünnschicht-Entgasen zusätzlich fördert.
Die ringförmige Abtropfkante 5 der Verteilfläche 2a befindet sich ferner in einem so geringen radialen Abstand zu der geneigten Innenfläche 3a der Wandung 3 des Topfes 1.1, dass das über die Abtropfkante 5 fließende Material auf diese Innenfläche 3a der Wandung 3 auftrifft und an dieser als ebenfalls sehr dünne Schicht herabfließt in das im Topf 1.1 befindliche Material M - dessen Spiegel sich, vorzugsweise immer, unterhalb der Abtropfkante 5 befindet - und auf diesem Weg weiterhin Dünnschicht-Entgasung stattfinden kann.
Die Entgasung des Materials M und vor allem des Vermeidens der Bildung weiterer Lufteinschlüsse im Material M durch das Rühren des Materials M wird dadurch gefördert, dass der Innenraum des Aufbereitungs-Behälters 1 unter starkem Unterdruck gehalten wird und zu diesem Zweck einen Unterdruck-Anschluss 9 besitzt, vorzugsweise im Deckel 1.2 des Aufbereitungs-Behälters 1, der mit einer nicht dargestellten Unterdruck-Pumpe in Verbindung steht.
Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen soll die Dünnschicht-Entgasung weiter gefördert werden, deren Grundprinzip darin besteht, dass das Material im Entgasungsbereich über eine möglichst lange Zeit und eine möglichst große Oberfläche im Vergleich zu seinem Volumen besitzen soll.
Um diesen Grundsatz bereits beim Einströmen des Materials in den Aufbereitungs-Behälter zu berücksichtigen, kann erfindungsgemäß wie in der rechten Seite des Vertikalschnittes der 2 dargestellt, das Material M über eine Vielzahl von kleinen Zufluss-Öffnungen 21 - die beispielsweise als Durchgangsöffnungen durch den Deckel 1.2 ausgebildet sein können - in den Behälter 1 einströmen und auf den darunter befindlichen nächsten Verteilkörper 2 auftreffen.
Dann muss das Verteilen des Materials M auf die verschiedenen kleinen Zufluss-Öffnungen 21 bereits oberhalb des Deckels 1.2 stattfinden, beispielsweise durch eine dicht auf dem Deckel aufgesetzte Zufluss-Haube 13 die im oberen Bereich eine einzige große Zufluss-Öffnung zum Verbinden mit einer nicht dargestellten Zufuhr-Leitung aufweist und die so auf der Oberseite des Deckels 1.2 positioniert ist, dass sich alle Zufluss-Öffnungen 21 innerhalb der umlaufenden Unterkante 13a der Zufluss-Haube 13 befinden.
Alternativ kann gemäß der linken Seite in 2 eine große Zufluss-Öffnung 20 im Deckel 1.2 vorhanden sein, aber das Material M strömt von dort zunächst auf ein Zufluss-Zwischenelement 22, welches in diesem Fall flach topf-förmig, also etwa schalenförmig, ausgebildet ist und in dessen - hier ebenen, ggfs. auch gekrümmten - Boden eine Vielzahl von kleinen Durchgangs-Öffnungen als Zufluss-Öffnungen 21 für das Material M in den darunter befindlichen Bereich des Behälters 1 vorhanden sind.
Vorzugsweise sind die dortigen kleinen Zufluss-Öffnungen 21 hinsichtlich Anzahl und Größe so dimensioniert, dass auch bei maximalem Zufluss durch die große Zufluss-Öffnung 20 alles Material M durch die kleinen Zufluss-Öffnungen 21 abfließen kann ohne über den nach oben aufragenden Rand 14 des schalenförmigen Zwischen-Zufluss-Elementes 22 überzulaufen.
Die in einer Höhenlage unter den kleinen Zufluss-Öffnungen 21 positionierten, einen oder mehreren, Verteilkörper 2 können sehr unterschiedlich gestaltet sein:

So zeigt 2 einen Verteilkörper 2.1 mit nur einer Verteilfläche 2a, der in radialer Richtung aus zwei Abschnitten besteht, nämlich einem radial inneren gelochten und hier horizontalen Abschnitt 2a2 und einem daran anschließenden, hier nicht gelochten nach radial außen und unten geneigten Abschnitt 2a1.

Wie die linke und die rechte Seite des Verteilkörpers 2.1 in 2 zeigen, kann die radiale Erstreckung dieser beiden Abschnitte 2a1, 2a2 sehr unterschiedlich gewählt sein, sowohl in ihrer radialen Relation als auch in absoluten Werten
Dieser sowie vorzugsweise alle anderen dargestellten Verteilerkörper 2 auch sind vorzugsweise nicht stillstehen montiert, sondern an der rotierenden Zentralwelle 12 befestigt, rotieren somit relativ zum Aufbereitungs-Behälter 1, und sind dementsprechend ringförmig um die Zentralwelle 12 herum ausgebildet. Falls Sie jedoch stillstehend montiert sind und keine Zentralwelle existiert, könnten Sie über den mittleren Bereich durchgehend ausgebildet sein, und mit dem Deckel oder den darüber befindlichen Verteilerkörpern in vertikaler Richtung verbunden sein.
Die Verteilkörper 2 und Verteilflächen 2a können über den gesamten Umfang, insbesondere rotationssymmetrisch, umlaufend oder auch nur als Kreissegment ausgebildet sein.
Der Grundgedanke bei dieser Lösung besteht darin, dass der größte Teil des auf dieser Verteilfläche 2a auftreffenden Materials M durch die kleinen Durchgangs-Öffnungen 24 hindurchtreten sollte, dabei vorher auf der Oberseite 2a des gelochten Abschnittes 2a2 eine dünne Schicht aus Material M ausbilden sollte und ein Teil dieser dünnen Schicht über den geneigten Abschnitt 2a1 zur Abtropfkante 5 in einer sehr dünnen Schicht abfließen sollte, und insbesondere auch auf der gegebenenfalls geneigten Innenfläche 3a der Wandung 3 des Topfes 1.1 auftreffen könnte.
2 zeigt ferner rechts oben einen zweistöckigen Verteilkörper 2.2 mit zwei übereinanderliegenden Verteilflächen 2a, die in diesem Fall jeweils eben verlaufen und am radial äußeren Ende 2a über einen vertikalen Verbindungsabschnitt miteinander verbunden sind.
Vorzugsweise sind beide Verteilflächen 2a gelocht, und am radial inneren Ende der unteren Verteilfläche 2a kann ein Rand 14 nach oben aufragen um auf der unteren Verteilfläche 2a einen Vorrat an Material M vorhalten zu können, welches dann durch die Durchgangs-Öffnungen 24 der unteren Verteilfläche 2a abfließt.
Die 3a und 3b zeigen, dass die Durchgangsöffnungen 24 und vorzugsweise auch die kleinen Zufluss-Öffnungen 21 - unabhängig von der sonstigen Gestaltung des Verteilerkörpers 2 oder des Zufluss-Zwischenelementes 22 - an ihrem unteren Ende eine scharfe, umlaufende Abtropfkante aufweisen, damit die daraus austretenden dünnen Stränge aus Material M möglichst genau vertikal nach unten abströmen und nicht am Austritt zur Seite umgelenkt werden, da hierdurch die Gefahr der Kontaktierung mit benachbarten Strängen besteht, was die Oberfläche wieder verringern würde.
Scharfe Abtropfkante bedeutet, dass deren Rundungsradius <0,2 mm ist, besser <0,1 mm ist, besser <0,05 mm ist.
Gemäß 3b ist diese scharfe, umlaufende Abtropfkante dadurch gebildet, dass in der - ansonsten meist ebenen - Unterseite 2b der Platte, welche die Durchgangsöffnung durchläuft, um die Durchgangsöffnung 24 oder Zuflussöffnung 21 herum eine Ringsnut mit konkaven Querschnitt ausgebildet ist, die bis an die Durchgangsöffnung 24 oder Zuflussöffnung 21 heranreicht.
Gemäß 3a ist diese scharfe, umlaufende Abtropfkante dadurch gebildet, dass sich von der - ansonsten meist ebenen - Unterseite 2b der Platte, welche die Durchgangsöffnung durchläuft, um diese herum ein Kegelstumpf 18 nach unten abragt, dessen schräge die Durchgangsöffnung 24 oder Zuflussöffnung 21 erreicht.
4 zeigt im Vertikalschnitt durch einen Aufbereitungs-Behälter 1 zunächst im oberen Bereich in der linken Bildhälfte wiederum ein Zufluss-Zwischenelement 22 mit einer Vielzahl von kleinen Zufluss-Öffnungen 21, die in der Unterseite dieses duschkopf-förmigen Zwischenelement 15 angeordnet sind, welches im Gegensatz zu dem Zwischenelement gemäß 2 jedoch mit seiner oberen großen Eingangs-Öffnung mit einer entsprechend großen Öffnung im Deckel 1.2 in dichter Verbindung steht.
In der rechten Bildhälfte der 4 strömt das Material M aus einer großen Zufluss-Öffnung 20 aus der Unterseite des Deckels 1.2 auf die Oberseite eines Zufluss-Zwischen-Elementes 22, welches aus einer Platte besteht, die im Radialbereich unter der großen Zufluss-Öffnung 20 eine Vielzahl kleiner Durchgangs-Öffnungen als Zufluss-Öffnungen 21 aufweist, durch die das Material M nach unten abfließen kann, wobei der hierdurch nicht abfließende Anteil über die radial äußere Abtropfkante 5 abfließen kann, die sich am radial äußeren Ende eines nach radial außen unten geneigten Abschnittes 2a1 befindet.
Von dort strömt das Material M nicht auf die Wandung 3 des Topfes 1.1, die hierfür auch noch zu weit entfernt ist, sondern auf ein Rückführ-Element 16 - welches vorzugsweise ebenfalls in der Aufsicht betrachtet rotationssymmetrisch, in diesem Fall ringförmig, ausgebildet ist - welches in der Schnittdarstellung nach radial innen unten geneigt ist und das über die Abtropfkante 5 des Zwischen-Zufluss-Elementes 22 herabfließende Material M auf die Oberseite eines darunter befindlichen weiteren Verteilkörpers 2.3 leitet, in radialer Richtung etwa im mittleren Bereich zwischen der Symmetrieachse 1' und der Wandung 3 des Topfes 1.1.
Dieser nächste Verteilkörper 2.3 besitzt eine kegelförmige oberseitige Verteilfläche 2a, die eine Vielzahl von kleinen Durchgangs-Öffnungen 24 aufweist, über die das meiste Material M hindurchtreten sollte auf den nächsten Verteilkörper 2.4 darunter. Nur ein kleiner Teil wird über die radial äußere, tiefliegende Abtropfkante 5 nach unten fließen, zumal diese einen nach oben aufragenden Rand 14 besitzen kann, der einen Rückstau des Materials M zumindest bis zu den nächsten, radial weiter innen liegenden, Durchgangs-Öffnungen 24 erzeugt.
Der nächste Verteilkörper 2.4 darunter ist ebenfalls radial geneigt, allerdings von außen nach innen unten abfallend, und hier ist an dem unteren Rand, also der Abtropfkante 5, ein nach oben aufragender Rand 14 vorhanden, der allerdings so hoch ausgebildet ist, dass er bis zur Höhe der hohen, radial außenliegenden Endkante dieses Verteilkörpers 2.4 reicht.
Auch dieser Verteilkörper 2.4 ist über seinen gesamten radialen Bereich - und natürlich auch in Umfangsrichtung über den gesamten Umfang - mit einer Vielzahl von kleinen Durchgangs-Öffnungen 24 für das Material M ausgestattet.
Darunter ist ein weiterer Verteilkörper 2.5 dargestellt in Form einer ebenen mit kleinen Durchgangs-Öffnungen 24 versehenen Platte und sowohl an der radial inneren Kante als auch der radial äußeren Kante aufragenden Rand 14 sodass je nach Nachschub, das meiste Material M durch die Durchgangs-Öffnungen 24 nach unten abfließt.
Der nächste darunter befindliche Verteilkörper 2.6 ist analog genauso wannenförmig gestaltet mit einem horizontalen Boden und radial innen und außen nach oben aufragenden Rändern 14, verfügt jedoch zusätzlich über einen im Querschnitt trichterförmigen, in der Aufsicht ringförmigen, Auffangtrichter 17, der breiter ist als der Verteilkörper 2.5 darüber, sodass sich dessen innere und radial äußerer Rand noch innerhalb des Radialbereiches des Auffangtrichters 17 befinden und das über diese Ränder strömende Material M in den wannenförmigen Verteilkörper 2.6 darunter einleiten.
Unter diesem ist nochmals ein schräg nach außen unten geneigter, gelochter oder auch ungelochter Verteilkörper 2.7 dargestellt.
Die Reihenfolge der beschriebenen unterschiedlichen Bauformen von VerteilKörpern 2 in vertikaler Richtung ist beliebig, sofern die beschriebenen funktionalen Zusammenhänge erfüllt sind.
Abhängig davon, ob sich entlang der Symmetrieachse 1' des Topfes 1 eine rotierende Zentralwelle 12 erstreckt, sei es als Antriebswelle für den Rührer und / oder die Verteilkörper 2, sind die beschriebenen Bauformen 2.1 bis 2.7 von Verteilkörpern 2 mit dieser drehfest verbunden und ringförmig ausgebildet.
Falls eine solche Zentralwelle nicht vorhanden ist, können sich die beschriebenen und in 4 sichtbaren Ausführungsformen an Verteilkörpern auch über die gesamte Querschnittsbreite des Topfes 1.1 des Aufbereitungs-Behälters 1 erstrecken.
Die 5a, b, c zeigen in Seitenansicht, Aufsicht und Vertikalschnitt einen helix-förmigen Verteilkörper 2.8.
Dieser besitzt eine Verteilfläche 2a in Form einer helix-förmig von oben nach unten sich windenden Verteil-Bahn 2a, wobei der Durchmesser des helix-förmigen Verteilkörpers 2, also der äußere Rand der Bahn 2a, von oben nach unten konstant oder auch abnehmend gestaltet sein kann, letzteres insbesondere wenn der Innendurchmesser des Topfes 1.1 von oben nach unten abnimmt.
In radialer Richtung ist die Bahn 2a vorzugsweise nicht horizontal liegend angeordnet, sondern leicht nach innen, zur Symmetrieachse 1' des Topfes 1.1 hin, abfallend gestaltet, wie in 5c ersichtlich, sodass trotz der um eine Rotationsachse, vorzugsweise die Symmetrieachse 1', rotierenden Helix und der dadurch erzeugten Fliehkraft das darauf nach unten fließende Material M primär in Haupt-Erstreckungsrichtung der Verteil-Bahn 2a, also in Helix-Form nach unten, strömt und nicht über den inneren oder äußeren Rand der Verteil-Bahn 2a abtropft, die zu diesem Zweck auch einen nach oben aufragenden Rand 14 besitzen kann.
Vorzugsweise sind mehrere solche, insbesondere gleich großer, r helix-förmigen Verteilkörper 2 hinsichtlich des Umfanges versetzt ineinander angeordnet, sodass die dezentral eintretenden dünnen Stränge aus den kleinen Zufluss-Öffnungen 21 nacheinander abwechselnd auf den oberen Anfang einer der mehreren helix-förmigen Verteil-Bahnen 2a auftrifft.
Im freien Innenraum der Helix können zusätzlich weitere Verteilkörper 2 - vorzugsweise ebenfalls mitrotierend mit der Helix oder gegenüber dieser stillstehend oder mit einer Differenz-Geschwindigkeit hierzu - vorhanden sein, seien sie gelocht oder ungelocht, geneigt oder eben, wie zuvor beschrieben.
Ebenso können mehrere helix-förmige Verteilkörper 2 dergestalt ineinander angeordnet sein, sodass jeder der helix-förmigen Verteilkörper 2 einen anderen Radialbereich beansprucht, also eine schmale Helix innerhalb einer breiten Helix angeordnet sein kann.
Auch hier kann der insbesondere dezentrale Zufluss abwechselnd auf eine der mehreren Helix-Anfänge auftreffen, denn die sich entlang der Erstreckungsrichtung einer helix-förmigen Verteil-Bahn 2a ausbildende dünne Schicht wird umso dünner, je länger diese Bahn ist und je seltener Materialnachschub auf den oberen Anfang der Bahn 2a aufgegeben wird.
Natürlich muss die Neigung in Haupt-Erstreckungsrichtung 2a' der Verteil-Bahn 2a ausreichend steil sein, damit sich die Schicht aus Material M unter Überwindung der Reibungskräfte nach unten bewegt.
Bezugszeichenliste

1: Aufbereitungsbehälter
1.1: Topf
1.2: Deckel
1': Symmetrieachse, Zentrum, Rotationsachse
1": horizontaler Innen-Querschnitt
2: Verteilkörper
2': Rotationsachse
2A: Auftreffstelle
2a: Verteilfläche, Oberseite
2a': Erstreckungsrichtung
2a1, 2, 3: Abschnitt
2b: Unterseite
3: Wandung
3a: Innenfläche
4: Boden
5: Kante, Abtropfkante
6: Rührer
7: Rührer-Antrieb, Motor
7a: Motorwelle, Abtriebswelle
8a, b, c: Rührflügel
9: Unterdruckanschluss
10: Vertikale
11: radiale Richtung
11.1, 11.2: horizontale Querrichtung
12: Zentralwelle
13: Zufluss-Haube
13a: Unterkante
14: Rand
15: Einlassventil
16: Rückführelement
17: Auffangtrichter
18: Kegelstumpf
19: Ringnut
20: Zuflussöffnung
21: kleine Zuflussöffnung
22: Zufluss-Zwischenelement
23: Abflussöffnung
24: Durchgangsöffnung
M: Material

Claims

Aufbereitungs-Einheit für viskoses Material (M) mit - einem dicht verschließbaren Aufbereitungsbehälter (1), insbesondere mit einem in der Horizontalen runden Innen-Querschnitt (1"), - einer, insbesondere dezentralen, vorzugsweise ortsfesten Zufluss-Öffnung (20) für Material (M) in dessen oberen Bereich, - wenigstens einem Verteilkörper (2), der unter der Zufluss-Öffnung (20) positioniert oder positionierbar ist und insbesondere oberhalb des vorgesehenen Maximal-Füllstandes des Aufbereitungsbehälters (1) angeordnet ist, - einem Unterdruck-Anschluss, um das Innere des Aufbereitungsbehälters (1) mit Unterdruck zu beaufschlagen - wobei in der Aufsicht betrachtet der Verteilkörper (2) relativ zum Aufbereitungsbehälter (1) und/oder zur Zufluss-Öffnung (20) beweglich ist, insbesondere gesteuert antreibbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass - entweder die Zufluss-Öffnung (20) aus eine Vielzahl kleiner Zufluss-Öffnungen (21) besteht, insbesondere aus mindestens fünf, besser mindestens 10, besser mindestens 20, besser mindestens 50 Zufluss-Öffnungen (21) besteht, - oder unter einer großen Zuflussöffnung (20) ein Zufluss-Zwischenelement (22) im Strömungsweg des Materials (M) vorhanden ist, auf dem das Material aus der großen Zuflussöffnung (20) auftrifft und welches eine Vielzahl kleiner Zuflussöffnungen (21) zum Verteilkörper (2) hin aufweist. (Art der Bewegung:)
Aufbereitungs-Einheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass - der Verteilkörper (2) oszillierend hin und her bewegbar ist, insbesondere um eine im wesentlichen horizontale Kippachse hin und her kippbar ist.
Aufbereitungs-Einheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass - wenigstens ein Teil des Verteilkörpers (2) einen umlaufend geschlossenen Bewegungspfad vollzieht, insbesondere ortsfest um eine Rotationsachse (2') rotiert, - insbesondere die Rotationsachse (2') eine aufrecht stehende, insbesondere vertikal verlaufende Rotationsachse (2') ist, - insbesondere wenigstens ein Teil des Verteilkörpers (2) eine taumelnde Bewegung, insbesondere um die Rotationsachse (2') herum, vollzieht. (Mehrere Verteilkörper:)
Aufbereitungs-Einheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass - mehrere zueinander beabstandete Verteilkörper (2) vorhanden sind, die - insbesondere entweder entlang der Rotationsachse (2') zueinander beabstandet, - oder insbesondere übereinander beabstandet angeordnet sind, - insbesondere in der Aufsicht betrachtet konzentrisch zueinander um eine Rotationsachse übereinander angeordnet sind.
Aufbereitungs-Einheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass - der Verteilkörper (2) übereinander mehrere zueinander beabstandete Verteilflächen (2a) aufweist, - die auf Ihrer radialen Innenseite und/oder radialen Außenseite miteinander verbunden sind. (Gestaltung Verteilfläche:)
Aufbereitungs-Einheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass - die als Verteilfläche (2a) dienende Oberseite (2a) des Verteilkörpers (2) wenigstens einen zur Horizontalen geneigten Abschnitt (2a1) aufweist,
Aufbereitungs-Einheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass - der Verteilkörper (2) als Rückführelement (16) ausgebildet ist, indem er am unteren Ende seines geneigten Abschnittes einen Rückführ-Abschnitt aufweist, mit einer Rückführfläche (2a3), die geneigt ist und deren Unterkante über der nächsten darunter befindlichen Verteilfläche (2a) endet.
Aufbereitungs-Einheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass - der Verteilkörper (2) einen gelochten Abschnitt (2a2) mit einer Vielzahl kleiner Durchgangsöffnungen (24) von der oberen Verteilfläche (2a) zu Unterseite (2b) des Verteilkörpers (2) aufweist, insbesondere mindestens 30, besser mindestens 50, besser mindestens 100, besser mindestens 200, besser mindestens 500 Durchgangsöffnungen (24) aufweist, - insbesondere der gelochte Abschnitt (2a2) ein Kreis oder ein Kreisring oder ein Kreis-Segment oder ein Kreisring-Segment ist, und/oder - insbesondere der gelochte Abschnitt (2a2) durch seitlich davon nach oben aufragende Wände als Überlauf begrenzt ist.
Aufbereitungs-Einheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die kleinen Durchgangsöffnungen (24) im Boden einer oder jeweils einer Vertiefung in der Oberseite des Verteilkörpers (2) beginnen.
Aufbereitungs-Einheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verteilfläche (2a) in der Aufsicht betrachtet ein Kreis oder ein Kreisring oder ein Kreis-Segment oder ein Kreisring-Segment ist.
Aufbereitungs-Einheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass - die Verteilfläche (2a) einen, insbesondere in Radialrichtung, geneigten Abschnitt (2a1), insbesondere eine Kegelfläche, insbesondere einer Kegelstumpffläche oder jeweils ein Teil, insbesondere ein Segment, hiervon umfasst und/oder - die Verteilfläche (2a) einen radial nach außen zur Wandung (3) des Aufbereitungsbehälters (1) abfallend geneigten Abschnitt (2a1) aufweist, - der insbesondere über der geneigten Wandung (3) endet.
Aufbereitungs-Einheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der gelochte Abschnitt (2a2) mit dem geneigten Abschnitt (2a1) zumindest teilweise identisch ist. (Helix:)
Aufbereitungs-Einheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass - die Verteilfläche (2a) eine helixförmige Verteilbahn (2a) ist mit einer aufrecht stehenden Zentralachse der Helix, - insbesondere die helixförmige Verteilfläche (2a) eine solche Neigung in Richtung Zentralachse aufweist, dass sich das darauf entlang der helixförmige Verteilbahn (2a) nach unten fließende Material (M) gleichmäßig über die Breite der helixförmige Verteilbahn (2a) verteilt bei der im Betrieb vorliegenden Drehzahl der helixförmigen Verteilbahn (2a). (Rührer und Kopplung daran)
Aufbereitungs-Einheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die - einen im Aufbereitungsbehälter (1) angeordneten, drehend antreibbaren Rührer (6) sowie - einen Rührer-Antrieb (7) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass - der Rührer-Antrieb (7) auch mit dem wenigstens einen Verteilkörper (2) wirkverbunden ist, insbesondere - entweder der oder die Verteilkörper (2) schneller bewegt werden kann als der Rührer (6), insbesondere bei einem rotierenden Verteilkörper (2) die Drehzahl des Verteilkörpers (2) höher sein kann als die des Rührers (6), - oder der Verteilkörper (2) mit dem Rührer (6) oder dessen Zentralwelle (12) fest verbunden ist, insbesondere mit den oberen Enden von dessen aufrecht stehenden Rührflügeln (8a, b).