DE2012294B2

DE2012294B2 - Misch und Knetmaschine

Info

Publication number: DE2012294B2
Application number: DE19702012294
Authority: DE
Inventors: Heinz List
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1969-03-17
Filing date: 1970-03-14
Publication date: 1972-11-16
Also published as: GB1253774A; US3687422A; DE2012294A1; CH506322A; DE2012294C3; FR2039628A5; SE370022B

Description

form der Erfindung mit einer schneckenartigen Steigung versehen werden.

Die Erfindung wird an einigen Ausführungsformen an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt F i g. 1 die Ansicht einer Maschine,

Fig. 2 Querschnitt durch Fig. 1 nach der Linie I-II,

Fig. 3 Längsschnitt durch Fig. 1 nach der Linie III-IV,

Fig. 4 Querschnitt durch eine Maschine mit schneckenförmig gewundenen Knetbarren nach Linie V-VI der Fig. 5,

Fig. 5 Längsschnitt durch ein Maschinenelement nach F i g. 4,

F i g. 6 Abwicklung der Hauptwelle nach F i g. 4, 5 auf dem äußersten Durchmesser der Scheiben und Knetbarren,

Fig. 7 Abwicklung der Nebenwelle nach Fig. 4,5 auf dem äußersten Durchmesser der Rührelemente,

F i g. 8 Querschnitt durch eine Maschine mit rotierender und oszillierender Nebenwelle nach Linie VII-VIII der Fig. 9,

Fig. 9 Längsschnitt durch ein Maschinenelement nach Fig. 8.

Fig. 1 zeigt die Ansicht einer solchen Misch- und Knetmaschine mit dem zylindrischen Gehäuse 1 und dem davorliegenden Gehäuse 2 für den zweiten Rührer. Das Gehäuse 1 ist oben mit dem Einfüllstutzen 3 versehen, in den das Brüdenabsaugrohr 4 mündet. Der untere Stutzen 5 dient zum Entleeren der Maschine. An den beiden Stirnseiten sind die Deckel 6 und 9 mit den Stopfbüchsen 7 und 10 bzw. 8 und 11 angebracht. An den Deckeln sind gleichzeitig die Lager 12, 13 bzw. 14, IS für die beiden Rührwellen abgestützt. Die gesamte Maschine steht mit den Pratzen 16 und 17 auf Stützen. Der Antrieb der beiden Rührwellen erfolgt im vorliegenden Fall von Motor 18 und Ritzel 19 auf das große Zahnrad 20, das die Hauptwelle antreibt, und von dort über das Zahnrad 21 auf die zweite Rührwelle. Für das leichte Reinigen dienen die großen Dekkel 22, 23, 24.

Die Schnitte F i g. 2 und 3 zeigen eine Ausführung des Erfindungsprinzips, bei dem die Knetbarren zwischen den Scheiben achsparallel auf einer Mantellinie des Zylinders angebracht sind.

Die Hauptwelle 25 ist mit in Radialebenen angeordneten, scheibenartigen Wärmeaustauschelementen 26 bestückt. In je einer Radialebene sind drei Stück angeordnet, so daß auch drei Lücken 27 entstehen. Diese Lücken erlauben einen axialen Stoffaustausch in der Maschine. An den Stirnwänden sind jedoch nur Rührarme 28 angebracht, die die Stirnwände abschaben. Zwischen den Wärmeaustauschelementen sind die Knetbarren 29 angeordnet, die sowohl zum Mischen und Kneten dienen als auch die zylindrische Innenwand abschaben. In den F i g. 2 und 3 ist in dem Abschnitt zwischen zwei Radialebenen nur je ein Knetbarren angeordnet. Selbstverständlich können auch mehr Knetbarren, z. B. drei Stück, eingebaut werden. Die zweite Rührwelle 30 besitzt Gegenwerkzeuge in Form von Rahmen 31, die aus zwei Seitenteilen 32 und 33 und dem Knetbarren 34 bestehen. Die Seitenteile 32 und 33 sind als Schaber ausgebildet, die die Seitenflächen der Wärmeaustauschelemente 26 sauberhalten, während die Knetbarren 34 die Innenfläche des Gehäuses 2 und die Hauptwelle 25 bestreichen. Sie dienen aber wiederum auch zum Mischen und Kneten des Produktes.

Die Drehzahl der zweiten Rührwelle bzw. das Übersetzungsverhältnis der zweiten Rührwelle zur ersten Rührwelle wird so gewählt, daß die Knetbarren immer aneinander vorbeigehen. Der Misch- und Kneteffekt wird dadurch erzielt, daß die Knetbarren bei jedem Zusammentreffen Material von dem Arbeitsraum der einen Rührwelle in den Arbeitsraum der anderen Rührwelle transportieren. Hierbei können die Rührwellen entweder im entgegengesetzten Drehsinn arbeiten oder auch gleichsinnig umlaufen. Letzteres bedingt selbstverständlich in bekannter Weise einen anderen Antrieb als in F i g. 1 gezeigt.

Der Antrieb der zweiten Welle kann jedoch auch intermittierend erfolgen, z. B. derart, daß der zweite Rührer mit dem Knetbarren 34 nur eine Umdrehung macht, wenn der Knetbarren 29 des ersten Rührers in den Arbeitsraum des zweiten Rührers kommt und dann als Schaber festgehalten wird, bis der Knetbalken 29 wiederum in den Arbeitsraum des zweiten Rührers kommt.

Die durch die scheibenförmigen Wärmeaustauschelemente großen Flächen und die sehr gute Selbstreinigung machen die Konstruktion besonders geeignet für thermische Prozesse, wie Eindampfen, Schmelzen, Trocknen, Kühlen, Kristallisieren und für Reaktionen. Die Voraussetzung hierfür ist die Beheizung und Kühlung dieser Flächen in bekannter Weise.

Bei der Ausführung der Maschine mit geraden Knetbarren gemäß F i g. 2 und 3 ist der Materialaustausch in der Längsrichtung oft ungenügend. Es ist daher eine wesentliche Verbesserung, die Knetbarren, wie dies in den F i g. 4 bis 9 gezeigt wird, auf einer Schneckenlinie anzuordnen. Hiermit wird der Transport in Längsrichtung erzwungen. In F i g. 4 und 5 ist dies am Beispiel eines Arbeitselementes mit Knetbarren 40 zwischen den Wärmeaustauschelementen 41 und 42 gezeigt. Das Gegenmischwerkzeug auf der zweiten Rührwelle, bestehend aus den Schabern 43 und 44 mit dem Knetbarren 45, ist ebenfalls entsprechend schräg gestellt. Dabei werden, wie die Abwicklungen in Fig. 6 und 7 zeigen, auch die Kanten der Wärmeaustauschelemente, ζ. Β. 41 und 42, versetzt angeordnet.

Die in F i g. 6 und 7 gezeigte Anordnung betrifft eine chargenweise arbeitende Maschine, bei der das Produkt im unteren Teil des Gehäuses 1 immer gegen die Mitte zu gefördert und oben wieder gegen die Stirnwände zurücktransportiert wird. Durch Änderung der Drehrichtung erfolgt der Transport in umgekehrter Richtung. Werden die Knetbarren in nur eine Richtung abgedreht, so kann die Maschine leicht kontinuierlich betrieben werden, indem man an dem einen Ende die Produkte zugibt und am anderen Ende den Ausfallstutzen anbringt. Als spezielle Variante kann man bei kontinuierlichem Betrieb auch einige Knetbarren gegen die allgemeine Transportrichtung anordnen, um eine erhöhte Mischwirkung zu erreichen.

F i g. 8 und 9 zeigen eine Ausführung des Erfindungsprinzips, bei dem die zweite Rührwelle nicht nur rotiert, sondern auch oszilliert. Hierbei genügt es, für eine genügende Misch- und Reinigungswirkung die Rührwelle nur mit den Schabern 51 und 52 zu versehen. Mit der axial oszillierenden

Bewegung der zweiten Rührwelle wird der gesamte Arbeitsraum zwischen den scheibenartigen Wärmeaustauschelementen 41 und 42 mit Knetbarren 40 einerseits und auch der Arbeitsraum um die zweite Rührwelle 50 herum andererseits bestrichen.

Wegen des Vorbeipassierens der Schaber 51, 52 an dem Knetbarren 43 sind die rotierenden bzw. auch intermittierend rotierenden Bewegungen der Arbeitswellen miteinander gekoppelt. Die axial oszillierende Bewegung dagegen ist unabhängig und kann mit beliebiger Frequenz erfolgen. Zweckmäßigerweise wird jedoch an den beiden Endstellungen an den scheibenartigen Wärmeaustauschelementen, von denen eine strichpunktiert dargestellt ist, ein Halt eingeschaltet, um ein komplettes Abschaben der Scheiben zu gewährleisten.

Zur Vergrößerung der Wärmeübertragungsflächen kann man die Schaber der Rührwelle 2 auch als scheibenartige Wärmeaustauschelemente ausführen. Der äußere Durchmesser der Rührelemente auf der Rührwelle 2 ist auf allen beiliegenden Skizzen kleiner als der der Rührwelle 1 gehalten. Selbstverständlich steht nichts entgegen, die äußeren Durchmesser beider Rührwellen gleich zu halten. Es ändert auch nicht das grundsätzliche Erfindungsprinzip, wenn mehr als zwei Rührwellen, z. B. drei, angeordnet sind. Hierbei bleibt im Bereich der Dicke der Wärmeaustauschelemente der ersten Rührwelle nur ein schmaler Streifen am Gehäuse 2 der zweiten Rührwelle von den Werkzeugen nicht bestrichen. Normalerweise wird dieser Streifen vom Druck des danebenliegenden Produktes mitgenommen. Man kann jedoch auch diesen Streifen mechanisch abschaben, wenn man die axiale Bewegung der Rührwelle 50 mit den Schabern 51 und 52 so groß macht, daß die Schaber jeweils durch die Lücken zwischen den Wärmeaustauschelementen in den danebenliegenden Arbeitsraum eintreten. Diese Durchtrittsbewegung erfordert jedoch eine Koppelung zwischen rotierender und oszillierender Bewegung der Rührwelle 50.

Das Arbeitsprinzip eignet sich auch sehr gut, um gleichzeitig mit einem Knet- und Mischprozeß und eventuell auch einem thermischen Prozeß, wie Reak-

ao tions- oder Lösevorgänge, das Produkt zu zerkleinern. Es ist dann vorteilhaft, die scheibenartigen Wärmeaustauschelemente und Gegenwerkzeuge mit zahnartigen Vorsprüngen zu versehen, wie dies z. B. heute für die Verarbeitung von Zellulose in Doppelmuldenknetern gebräuchlich ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

1 " . 2 Patentansprüche· durch die Knetrippen dieser Maschine nur eine unvollständige Selbstreinigung der Kontaktflächen er-

1. Misch- und Knetmaschine mit wenigstens reicht. Dies ist insbesondere bei leicht ankrustenden zwei in einem zylinderförmigen Gehäuse parallel Materialien durch den dabei verursachten schlechzueinander angeordneten und voneinander ab- 5 teren Wärmeübergang nachteilig.

hängig angetriebenen Wellen, von denen wenig- Weiterhin sind Mischmaschinen mit zwei Wellen stens eine mit sich etwa in axialer Richtung bekannt, auf denen schräg angestellte Flügel angeerstreckenden Knetbarren versehen ist, die einer- ordnet sind. Knetbarren sind bei diesen Maschinen seits bis nahe an die Gehäusewand und anderer- nicht vorhanden, sondern die Misch- und Förderseits bis an die andere Welle heranreichen, io wirkung soll dabei allein durch die Flügel erreicht dadurch gekennzeichnet, daß auf min- werden. Die Flügel bewegen sich bei der Umdrehung destens einer Welle (25) in mehreren Radial- der beiden Wellen mit Abstand aneinander vorbei, ebenen je Ebene mehrere scheibenartige Wärme- so daß zwischen ihnen für die Mischung weitgehend austauschelemente (26, 41, 42) angebracht sind, unwirksame Zonen verbleiben, und eine Selbstdie teilweise zur Befestigung der sich jeweils 15 reinigung der Scheibenoberfläche ist nicht möglich, zwischen benachbarten Radialebenen erstrecken- Auch die Selbstreinigung des Gehäuses und der den Knetbarren (29, 40) dienen, daß auf der beiden Wellen ist bei diesen Maschinen sehr unvoll-Gegenwelle (30, 50) Rührelemente (32, 33; 43, ständig. Die Anwendung dieser Maschinen ist daher 44; 51, 52) angeordnet sind, die in möglichst auf die Mischung von leicht mischbaren, z. B. körgeringem Abstand an den Wärmeaustausch- 20 nigen Materialien, die insbesondere nicht zum Anelementen der benachbarten Welle vorbeigeführt krusten neigen, beschränkt.

werden, und daß das Gehäuse (1, 2) und/oder Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu-

die Wellen heiz- oder kühlbar sind. gründe, eine mehrspindelige Misch- und Knet-

2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch ge- maschine zu finden, die insbesondere zur gleichkennzeichnet, daß die Knetbarren (29, 40) eine 35 zeitigen Durchführung thermischer Prozesse geeignet schneckenartige Steigung aufweisen. ist, indem sie die Nachteile der bisher bekannten

3. Maschine nach den Ansprüchen 1 und 2, Maschinen vermeidet und hierfür eine verhältnisdadurch gekennzeichnet, daß die Wellen (25, 30) mäßig lange Verweilzeit des Materials in der Makontinuierlich angetrieben sind. schine bei großen Wärmeübertragungsflächen ermög-

4. Maschine nach den Ansprüchen 1 und 2, 30 licht, die in der Maschine selbsttätig gereinigt werdadurch gekennzeichnet, daß eine (30) von zwei den, so daß ein besonders guter Wärmedurchgang zusammenwirkenden Wellen (25, 30) intermit- erzielt wird.

tierend angetrieben ist. Diese Aufgabe wird bei einer Maschine der ein-

5. Maschine nach den Ansprüchen 1 bis 4, gangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine 35 gelöst, daß auf mindestens einer Welle in mehreren der Wellen (25, 30) zusätzlich zu ihrer Drehung Radialebenen je Ebene mehrere scheibenartige axial hin- und herbewegt wird. Wärmeaustauschelemente angebracht sind, die teil-

6. Maschine nach einem oder mehreren der weise zur Befestigung der sich jeweils zwischen bevorangehenden Ansprüche, dadurch gekenn- nachbarten Radialebenen erstreckenden Knetbarren zeichnet, daß die Wärmeaustauschelemente (26, 40 dienen, daß auf der Gegenwelle Rührelemente an-41, 42), die Rührelemente (32, 33; 43, 44; 51, geordnet sind, die in möglichst geringem Abstand 52) und Stirnwandabstreifer (28) mit zahnartigen an den Wärmeaustauschelementen der benachbarten Vorsprüngen versehen sind. Welle vorbeigeführt werden und daß das Gehäuse

und/oder die Wellen heiz- oder kühlbar sind.

45 Durch die Anordnung der Scheiben in Radialebenen haben die Scheiben keine Förderwirkung,

Die Erfindung betrifft eine Misch- und Knet- so daß durch sie die Verweilzeit des zu behandeln-

maschine mit wenigstens zwei in einem zylinder- den Materials nicht beeinflußt wird, sie bilden jedoch

förmigen Gehäuse parallel zueinander angeordneten große Wärmeaustauschflächen, die durch die Rühr-

und voneinander abhängig angetriebenen Wellen, 50 elemente auf der Gegenwelle zur Aufrechterhaltung

von denen wenigstens eine mit sich etwa in axialer eines guten Wärmeüberganges ständig gereinigt

Richtung erstreckenden Knetbarren versehen ist, die werden, so daß eine Ankrustung auch von schwer

einerseits bis nahe an die Gehäusewand und an- zu behandelnden Materialien an diesen Flächen ver-

dererseits bis an die andere Welle heranreichen. hindert wird. Weiterhin teilen die Scheiben den

Eine bekannte Maschine dieser Art hat zwei par- 55 Behandlungsraum der Maschine in einzelne Mischallel zueinander angeordnete Förderschnecken, kammern auf, so daß sich eine günstige Verteilung deren Kopfkreise sich aufeinander abwälzen, und der Verweilzeit bei kontinuierlichem Betrieb der zwischen den Schneckengängen sind auf dem Um- Maschine ergibt, ohne daß ein Teil des Materials fang der Welle mehrere Knetrippen angeordnet, die in weitgehend unbehandeltem Zustand innerhalb radial über die Schneckengänge hinaus und nahezu 60 kürzerer Zeit zum Austrittsende der Maschine gebis auf den Grund der Gangnut der Gegenschnecke langen kann. Die zwischen den scheibenartigen reichen. Durch die Ausbildung der beiden Wellen Wärmeaustauschelementen angeordneten Knetbarren als Schneckenwellen ergibt sich ein verhältnismäßig reinigen auf wirkungsvolle Weise sowohl die Geschneller Transport des Materials, so daß die Ver- häuseinnenwand als auch die Gegenwelle und lassen weilzeit insbesondere dann nicht ausreicht, wenn in 65 dabei große freie Räume zwischen den Wellen und der Misch- und Knetmaschine eine chemische Um- dem Gehäuse übrig. Eine Förderwirkung kann auf setzung zusammen mit beispielsweise einer ther- einfache Weise allein durch diese Knetbarren ermischen Behandlung erfolgen soll. Weiterhin wird reicht werden, indem sie in besonderer Ausführungs-