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Küchenmaschine Die Erfindung betrifft eine Küchenmaschine mit einem
motorisch angetriebenen Messerstern mit raumfester Drehachse, der von oben in ein
motorisch antreibbares Gefäß hineinragt.
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Bei den bekannten KUchenmaschinen dieser Art werden eine Flüssigkeit
und ein zu zerkleinerndes Material in einem feststehenden Gefäß vermischt und zerkl-einert.
Hierbei ist es jedoch unvermeidlich, daß das Material infolge der Zentrifugalkraft
zur Innenwand des Gefäßes strömt. Demgemäß haben die bekannten Mixer den Nachteil,
daß der größere Teil des Materials von dem Messerstern wegströmt, weshalb der Wirkungsgrad
gering ist und das Material nicht gleichmäßig verwirbelt werden kann.
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Wenn ferner ein Material hoher Zähigkeit oder ein Material mit hoher
Dichte in einem normalen Mixer erkleinert oder vermischt werden soll, bleibt ein
großer Teil des Materials an der Innenwand des Gefäßes als klebriger Überzug haften
oder trennt sich von der Plüssigkeit, Es gibt also Stoffe, deren Verarbeitung in
den bekannten Mixern unbefriedigend
bleibt.
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Die Erfindung hat die Aufgabe, diese Nachteile zu beseitigen.
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Zu diesem Zweck ist erfindungsgemäß das Gefäß so gelagert, daß es
eine kreisförmige Bahn beschreibt, jedoch eine Fesselung RISlen einpn Umlauf wn
soitie eigene Achse erfährt.
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Das Gefäß kann hierbei entweder eine Taumelbewegung oder eine exzentrische
Bewegung ausführen. Die Fesselung besteht vorzugsweise aus einem Halter, der über
eine Gelenkverbindung an einer Seitenwand des Gefäßes angreift. Selbstverständlich
ist die Umlaufbahn des Gefäßes so gewählt, daß der Messerstern nicht mit den Gefäßinnenwänden
in Berührung kommen kann.
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Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand
der Zeichnung beschrieben. Hierin sind Figur 1 eine teilweise geschnittene Seitenansicht
einer erfindungsgemäßen Küchenmaschine, Figur 2 ein Schnitt längs der Linie X-X'
in Figur 1, Figur 3 ein Grundriß zur Erläuterung der Umlaufbewegung des Mischgefäßes
in Figur 1, Figur 4 eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer anderen Ausführungsform
der Erfindung, Figur 5 eine isometrische Darstellung einer weiteren Ausbildung der
Fesselung, Figur 6 eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung, Figur 7 ein Schnitt längs der Linie Y-Y' in Figur 6
Figur
8 ein Grundriß zur Erläuterung der Umlaufbewegung des Mischgefäßes in Figur 6, Figur
9 und 10 teilweise geschnittene Seitenansichten weiterer Ausführungsformen der Erfindung,
Figur 11 ein Schnitt längs der Linie Z-Z' in Figur 10, Figur 12 ein Grundriß zur
Erläuterung der Umlaufbewegung des Mischgefäßes in Figur 10, Figur 13 eine Teildarstellung
einer weiteren Ausführungsform des Gefäßantriebs von der Seite, Figur 14 eine Draufsicht
einer weiteren Ausführungsform des Gefäßantriebes und Figur 15 eine isometrische
Darstellung einer weiteren Ausführungsform der Fesselung.
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Die in Figur 1 bis 3 dargestellte Küchenmaschine besitzt ein Mischgefäß
4, das an seiner Oberseite geöffnet und an seiner Unterseite geschlossen ist. In
das Mischgefäß ragt von-oben ein Messerstern 1, der tiber eine Antriebswelle 3 mit
einem Motor 2 verbunden ist, der an einem nicht dargestellten Gestell befestigt
ist. Der Messerstern kann in der bei Mixern bekannten Weise ausgebildet sein.
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Das Gefäß 4 ist unter seinem Boden mit einer mittig angebrachten Lagermuffe
5 versehen, die über ein Lager 12 auf einer Welle 6 sitzt. Die Welle 6 ist exzentrisch
an der Antriebswelle 7a eines am Maschinengestell befestigten Motors 7 befestigt.
Wenn also der Motor 7 läuft, beschreibt die Mittelachse des Mischgefäßes 4 eine
Kreisbahn um die Achse der Antriebswelle 7a.
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Neben dem Mischgefäß 4 befindet sich eine Säule 11 mit raumfester
Achse, die über einen Arm 10, ein Kugelgelenk 9 und ein Hohlkugelsegment 8 mit dem
Mischgefäß 4 verbunden ist.
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Das Segment 8 ist an der Außenwand des Mischgefäßes befestigt, während
der Gelenkkopf 9a des Kugelgelenks 9 in eine Stange 9b übergeht, die längsverschiebbar
in den Arm 10 eingreift. Der Arm 10 ist vertikal und horizontal schwenkbar mit der
Säule 11 verbunden.
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Wenn die Motoren 2 und 4 eingeschaltet sind, dreht sich der Messerstern
lim Mischgefäß 4 und das Gefäß 4 läuft in einer kreisförmigen Bahn um, die durch
die Bahn A der Antriebswelle 7a (Figur 3) bestimmt wird. Eine Drehung des Gefäßes
4 um seine eigene Achse wird jedoch durch die Fesselung, bestehend aus dem Segment
8, dem Gelenk 9, dem Arm 10 und der Säule 11, verhindert.
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Diese rein translatorische-Bewegung wird anhand.der Figur 3 noch näher
erläutert. Die exzentrische Welle 6 durchläuft den Kreis A mit der Antriebswelle
7a als Mittelpunkt durch die Punkte A1, A2, A3 und A4. Da das Gefäß 4 von der exzentrischen
Welle 6 mitgenommen wird, durchläuft das Segment 8, das den Gelenkkopf 9a umschließt,
die Punkte P1, P2> P3 und P auf 4 einem Kreis P mit dem gleichen Durchmesser
wie der Kreis A.
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Demgemäß können das Kugelgelenk 9 und der Arm 10 so bemessen werden,
daß die Abstandsänderung des Segmentes 8 von der Säule
11 durch
die Verschiebung der Achse 9b ausgeglichen wird und daß die Winkeldrehung des Kugelgelenks
9 durch die Drehung des Armes 10 ausgeglichen wird. So beschreibt das Mischgefäß
4 eine drehungsrreie Umlaufbewegung um die exzentrische Achse 7a.
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In derA ßß ngsform nach Figur 4 führt das Mischgefäß 4 beim Antrieb
durch den Motor 7 eine Taumelbewegung aus. Die exzentrische Welle 6 ist hierzu mit
der Antriebswelle 7a unter einem kleinen Neigungswinkel verbunden, während die Lagerschale
5 wie vorher parallel zur Achse des Gefäßes 4 angeordnet ist.
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Infolgedessen führt das Mischgefäß 4 die erwähnte Taumelbewegung aus.
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Figur 5 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel für die Fesselungsvorrichtung.
Diese besteht aus vier Säulen 11, die rings um das Mischgefäß 4 angeordnet und über
Schraubenfedern 13 mit demselben verbunden sind. Das Gefäß kann also unter Antrieb
durch den Motor 7 die oben beschriebene Umlauf- oder Taumelbewegung ausführen, ohne
sich drehen zu können.
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Eine weitere Ausführungsform der Fesselungsvorrichtung Wst in Figur
6 dargestellt. Sie besteht hier aus einem Zahnkranz 41 am Umfang des Mischgefäßes
4, der in-eine Innenverzahnung 141 greift. Letztere ist auf der Innenseite eines
zylindrischen Rahmens 14 angebracht, der konzentrisch zu der Antriebswelle 7a angeordnet
ist.
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Wenn also der Radius des Zahnkranzes 41 mit r1 und der Radius der
Umlaufbahn der Gefäßachse mit r3 bezeichnet werden, kann der Radius der Innenverzahnung
141 so gewählt werden, daß die Beziehung r2 = r1 + r3 erfüllt ist. Wenn unter diesen
Umständen das Mischgefäß 4 angetrieben wird, wälzt sich sein äußerer Umfang auf
dem Innenumfang des Rahmens 14 ab, d.h.
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die Verzahnung 41, 141 erteilt dem Mischgefäß 4 eine Gegendrehung
B, die der Drehung A der exzentrischen Welle 6 entgegenwirkt (Figur 8).
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Die Anzahl m der Eigendrehungen des Gefäßes 4 während eines Umlaufs
desselben längs der Bahn A ist
Da andererseits der Messerstern in das Mischgefäß 4 hineinragt, kann der Abstand
der Gefäßachse von ihrer Ausgangslage nach einem Umlauf des Gefäßes um 180° nicht
mehr als 1 betragen, wenn die lichte Weite des Gefäßes mit 1 bezeichnet wird. Die
lichte Weite 1 ist nur wenig kleiner als 2r1, wenn die Dicke der Außenwand und des
Zahnkranzes 41 nicht berücksichtigt werden.
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Demgemäß läßt sich folgende Gleichung aufstellen:
Während also das Mischgefäß einen vollständigen Umlauf macht, dreht es sich weniger
als einmal um seine Achse, d.h. es tritt die erwünschte Fesselungswirkung ein.
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Die beiden Kreise, längs derer das Mischgefäß 4 und der Rahmen 14
sich aufeinander abwälzen, können statt mit Zähnen mit einem Reibungsbelag, z.B.
aus Gummi, versehen sein. In diesem Falle kann r2 etwas kleiner als (r1 + r3) gewählt
werden.
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Bei passender Bemessung der Teile läßt sich auch hier eine Fesselungswirkung
erzielen.
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Um das Abwälzen auch bei einer Taumelbewegung des Mischgefäßes 4 durchführen
zu können, kann die Innenverzahnung 141 gemäß Figur 9 trapezförmig ausgebildet sein.
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In der Ausführungsform nach Figur 10 bis 12 ist der Boden des Mischgefäßes
4 auf seinem äußeren Umfang mit einem ringförmigen Ansatz 42 versehen, der auf seiner
Innenseite eine Verzahnung trägt. Ein dazu passender Zahnkranz befindet sich auf
der Außenseite eines Zylinders 15 von geringerem Durchmesser, der auf der Oberseite
des Motors 7 befestigt ist. Statt der Verzahnungen können wieder reibungserhöhende
Beläge verwendet werden.
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Wenn der Außendurchmesser des Zylinders 15 mit r1 und der Innendurchmesser
des Ringes 42 mit r2 bezeichnet wird, während der Radius der Umlaufbahn der Gefäßachse
mit r3 bezeichnet ist, können diese Radien so bemessen werden, daß sie mindestens
annähernd die folgende Gleichung erfüllen rl r2 -r r1 r2 r3,
Wenn
in diesem Falle das Mischgefäß 4 umläuft, wälzt sich die Innenseite des Ringes 42
auf der Außenseite des Zylinders 15 ab, so daß dem Mischgefäß 4 eine der Umlaufbahn
der exzentrischen Welle 6 entgegenwirkende Drehung erteilt wird.
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Dadurch kann die Anzahl der Gefäßdrehungen weit geringer als diejenige
der Gefäßumläufe gehalten werden. Die Anzahl n der Drehungen des Gefäßes 4 um seine
Mittelachse je Umlauf kann wie folgt ausgedrückt werden: n : (r2 - r1)/r2 = 1 -
(rl/r2) Setzt man hier die obige Beziehung r1 = r2 - r3 ein, so erhält man für die
Anzahl der Drehungen je Umlauf
Da r3 ein verhältnismäßig kleiner Wert ist, ergibt sich n « 1.
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So läßt sich eine wirksame Fesselung de Mischgefäßes erreichen.
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Auch hier kann durch entsprechende kegelförmige Ausbildung der aufeinander
abwälzenden Teile die Ausführung an eine Taumelbewegung des Mischgefäß'es 4 angepaßt
werden. Wenn die beiden Abwälzbahnen mit einem elastischen Belag wie Gummi versehen
sind, wählt man vorzugsweise den Außenradius r1 des Zylinders 15 etwas größer als
die Differenz(r2 - r3) zwischen dem Innenradius des Ringes 42 und dem Bahnradius
r3 der Gefäßachse.
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Dadurch werden die beiden Abwälzbahnen fest aufeinander gedrückt,
so
daß jeder Schlu-pf vermieden wird.
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Figur 13 zeigt eine weitere Ausführungsform des Gefäßantriebs.
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Eine ringförmige Führungsschiene 16 ist auf ihrer Innenseite mit einer
Führungsrille 161 versehen. Eine Scheibe 17 mit sphärischer Oberseite greift mit
ihrem Umfang in die Fthrungsrille 161, so daß die Scheibe sich drehen kann.
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Die Antriebswelle 18, die beispielsweise mit einem Motor verbunden
ist, ist im Mittelpunkt der Unterseite der Scheibe 17 befestigt, während ein zylindrischer
Gefäßsockel 19 exzentrisch auf der Oberseite der Scheibe montiert ist, Das Gefäß
4 sitzt drehbar in dem Sockel 19. Das Gefäß 4 ist wieder mit einer Fesselungsvorrichtung
8,10 versehen, die beispielsweise wie in Figur 1 ausgebildet ist, So läßt sich eine
drehungsfreie Umlauf- und Taumelbewegung des Mischgefäßes mit einfachen Mitteln
erzielen.
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Eine weitere Aus führungs form des Gefäßantriebs ist in Figur 14 dargestellt.
Eine Drehscheibe 21 ist an der Antriebswelle 7a des Motors 7 befestigt und mit einem
exzentrischen Zapfen 211 versehen. An der Unterseite des Mischgefäßes 4 befindet
sich in der Mittelachse ein Lagerzapfen 43, der über einen Arm 22 mit dem Exzenter
211 gelenkig in Verbindung steht.
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Wenn das Mischgefäß auf diese Weise angetrieben-wird, kann es
bei
einigen der oben beschriebenen Fesselungsarten vorkommen, daß das Gefäß 4 nur eine
geradlinige Bewegung ausführt. Um dies zu verhindern, wird vorzugsweise die Fesselungsvorrichtung
nach Figur 15 angewandt.
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Gemäß Figur 15 geht von der Unterseite des Mischgefäßes 4 ein Führungszapfen
44 aus, der in eine ringförmige Führungsrille 231 greift. Diese ist in einem Teil
23 ausgebildet, der unterhalb des Mischgefäßes 4 am Maschinengestell befestigt ist.
Wenn der Führungszapfen 44 an einer gegen den Wellenzapfen 43 versetzten Stelle
des Gefäßbodens angebracht ist, läßt sich die Drehbewegung des Mischgefäßes 4 um
seine eigene Achse verhindern.
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Da die beschriebene Küchenmaschine so ausgebildet ist, daß das Mischgefäß
während des Betriebs eine kreisförmige Umlaufbewegung ausführt, jedoch gegen Drehungen
um die eigene Achse gefesselt ist, streicht der Messerstern verhältnismäßig nah
an der Innenwand des Mischgefäßes vorbei. Infolgedessen wird die von der Zentrifugalkraft
herrührende Materialströmung unregelmäßig, beispielsweise turbulent, und das Material
nahe der Innenwand des Mischgefäßes wird nacheinander kräftig durchgemischt. Demgemäß
ergibt sich eine ausgezeichnete Verkleinerungs- und Mischwirkung auch bei Stoffen
mit hoher Viskosität und großem spezifischen Gewicht. Es wird ständig eine Wirbelströmung
erzeugt, die gegen die Innenwand des Gefäßes
stößt und an dieser
zur Gefäßmitte umgelenkt wird5 so daß das Material stets zum Messerstern zurückkehrt,
ohne an der Innenwand zu haften. Dies gilt insbesondere, wenn-die Umlaufgeschwindigkeit
des Gefäßes verhältnismäßig hoch gewählt wird, da sich dann das Material immer wieder
in der Mitte des Gefäßes sammelt und dort von dem Messerstern erfaßt wird. Es empfiehlt
sich, die Umlaufrichtung des Gefäßes entgegengesetzt zur Drehrichtung des Messersterns
zu wählen.