DE2349106A1

DE2349106A1 - Mischkneter mit gegenschaufeln

Info

Publication number: DE2349106A1
Application number: DE19732349106
Authority: DE
Inventors: Heinz Dipl Ing List
Original assignee: Individual
Current assignee: List AG
Priority date: 1972-10-18
Filing date: 1973-09-29
Publication date: 1974-05-02
Also published as: JPS4973759A; JPS5526895B2; US3880407A; AT334328B; FR2203669B1; ATA1054573A; DE2349106C2; GB1443522A; FR2203669A1; IT995662B; CH583061A5

Description

BE 16'190

Ls 313 28.9.73

Heinz List, Pratteln / Schweiz

Mischkneter mit Gegenschaufeln

Mischkneter mit Gegenschaufeln für mechanische, chemische und thermische Behandlung von flüssigen, pastösen und pulverförmigen Produkten mit oder ohne Zu- oder Abführung von Gasen und Dämpfen bei gutem Stoffaustausch in allen Phasen, bestehend aus einem zylindrischen Gehäuse mit einem darin umlaufenden Rührer, der mit in radialen Ebenen angeordneten Scheibenelementen versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass am äusseren Durchmesser dieser Scheibenelemente in Richtung der Zylinderachse ausladende Rührerflügel angesetzt sind, die einesteils die Gehäusewand reinigen, andernteils zur Erzielung,einer Knetwirkung einen Knetspalt passieren zwischen Gehäusewand und feststehenden Gegenelementen, die auch als Kratzer zum' Reinigen der umlaufenden Heiz- und Kühlflächen des Rührers ausgebildet sind, wobei diese Gegenelemente.sich auf Halterungen an der Gehäusewand in den von den Rührflügeln nicht betriebenen Zonen abstützen.

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Für chemische Reaktionen und wärmetechnische Prozesse werden heute vielfach Schaufeltrockner benutzt, die aus einem horizontalen zylindrischen Gehäuse mit einem darin umlaufenden Rührer bestehen, an dem Rührarme mit schaufelähnlichen Enden befestigt sind. Diese Maschinen sind vorallem dadurch im Einsatz beschränkt, dass eine Misch- und Knetwirkung, d.h. der Stoffaustausch in der pastösen Phase nur in geringem Mass vorhanden ist. Äusserdem ist nur etwa die Hälfte der beheizten Flächen laufend gereinigt. Dies verschlechtert die Wärmeübertragung.

Die vorliegende Erfindung ermöglicht einerseits eine Vergrösserung der Wärmeubertragungsfläche und eine Erhöhung des Wärmedurchgangskoeffizienten durch laufende Reinigung des grössten Teils der Wärmeubertragungsflächen und andererseits . eine gute Knetwirkung auch in der pastösen Phase.

Die Erfindung ist in einigen beispielhaften Varianten in beiliegenden Zeichnungen dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 Längsschnitt durch eine Maschine mit einem Detailschnitt nach Linie I-II der Fig. 2,.

Fig. 2 Querschnitt einer Maschine, .

Fig. 3 V2 Querschnitt einer Maschine,

Fig. 4 V2 Querschnitt einer Maschine

Fig. 5 Abwicklung und Darstellung einer Rührelement-Anordnung,

Fig. 6 Abwicklung und Darstellung einer Rührelement-Anordnung,

Fig. 7 Abv/icklung und Darstellung einer Rührelement-Anordnung.

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Das Grundprinzip der Erfindung ist in Fig. 1 und Fig. 2 dargestellt. In einem meist horizontal angeordneten Gehäuse mit den Stirnwänden 10 und 15 rotiert die Rührwelle 20 mit den scheibenförmigen Rührarmen 25. Das Gehäuse 1 ist mit Heizmantei oder Heizkanälen 2 versehen. Zum Einfüllen des Ausgangsproduktes und zum Abzug von Brüden sind oben ein oder mehrere Stutzen 3 angeordnet. Das Abfüllen des fertig behandelten Produkts erfolgt am unteren Stutzen 4. 5 sind Füsse zum Abstützen des Apparates. Die Stirnwand 10 ist mit der Stopfbüchse 13 ausgerüstet und mit der Laterne 11 zur Abstützung des Lagers 12 für den Rührwellenzapfen 21 verbunden. Stirnwand 15 mit Stopfbüchse 18, Laterne 16 und Lager 17 ist ähnlich ausgeführt. In den Lagern 12 und 17 ist die zentrale Rührwelle 20 mit den Wellenzapfen 21 und 22 abgestützt und wird von einem hier nicht gezeigten Antriebsmotor über das Keilriemenrad 23 und das Aufsteckgetriebe 24 angetrieben. Auf der Rührwelle 20 sind die scheibenförmigen Rührelemente 25 angeordnet, an deren äusserem Umfang die Rührarme 26 in axialer Richtung angesetzt sind. Rührwelle 20 und Scheibenelemente 25 sind normalerweise heiz- und kühlbar, wobei die Zuführung des Heiz- und Kühlmediums durch Stutzen 29 und die Rückführung durch Stutzen 30 erfolgt. Die an die Stirnwände angrenzenden Rührarme und 28 bestehen jeweils aus radialen Teilen, die die Stirnwände reinigen, und halben axialen Rührarmen, die den Rührarmen 26 auf den Scheibenelementen 25 entsprechen. Die Rührarme 26 sind so ausgeführt, dass zwischen ihren Enden jeweils ein Spalt 31 entsteht. Im Bereich dieser Spalte 31 wird der entsprechende zylindrische Gehäuseteil nicht von den Rührarmen 26 bestrichen. Dies macht es möglich, dort kräftige Halterungen 32 im Gehäuse anzubringen, auf denen die Gegenschaufeln befestigt sind. Diese Gegenschaufeln bestehen normalerweise aus dem annähernd axial angeordneten Knetarm 35, den an den Scheiben anliegenden radialen Armen

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36 und dem an der Rührwelle 20 anliegenden, wiederum annähernd axialen Schaber 37. Diese Gegenschaufeln mit ihren Halterungen sind gemäss den Zeichnungen Fig. 1, 2, 3, 4 zweckmässig auf einem oder mehreren Deckeln 6 angebracht, die gleichzeitig zum Reinigen der Maschine geöffnet werden können.

Urn die Gegenschaufein besser erkennen zu können, ist in dem Längsschnitt der Maschine ein Detailschnitt nach Linie I-II der Fig. 2 gezeigt.

Bei dem Rotieren des Rührers wird das Produkt durch die Reibung an den Scheibenelementen 25 bzw. durch die Schaufelwirkung der Rührarme 26 umgewälzt. Die Rühr- und Mischwirkung wird hierbei durch die Gegenschaufeln erheblich erhöht. Besonders bei Pasten wird die Masse mittels der Rührarme 26 durch den Spalt zwischen Gehäusewand 1 und den Knetbalken 35.der Gegenschaufeln durchgepresst und einer kräftigen Scherung und Knetwirkung unterworfen. Die Arme 36 sowie Schaber 37 der Gegenschaufeln dienen zunächst der laufenden Reinigung der heiz- und kühlbaren Flächen der Rührwelle 20 und dem darauf angeordneten Scheibenelement 25. Auch sie können jedoch durch entsprechende Ausführung viel zur Knetwirkung beitragen. Fig. 3 zeigt als Beispiel eine gekrümmte Anordnung der radialen Arme an der Gegenschaufel, die dazu dient, das Produkt von der Rührwelle und den Scheiben gegen den eigentlichen Knetspalt zwischen Gehäuse 1 und Knetbalken 35 zu transportieren.

Statt nur eine Reihe von Gegenschaufeln im Gehäuse können auch zwei oder mehr Reihen angeordnet werden. Hierbei können diese Gegenschaufeln, die in der Rotationsrichtung des Rührers gesehen, hintereinander im Gehäuse 1 befestigt sind, verschiedenartig ausgebildet sein. Zum Beispiel kann

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die eine Schaufel von der Halterung aus gesehen mit Knetbalken, radialem Arm für die Reinigung der Scheibenelemente und dem Schaber für die Rührwelle nur nach links ausragen, während die zweite Gegenschaufel entsprechend nach rechts ausladet. Auch für die Form der Gegenschaufel· gibt es vieie Varianten.» Sie kann grossflächig ausgebildet sein oder rahmenförmig, wie in den anliegenden Skizzen gezeigt. Oft kann auch durch die richtige Form des Knetbalkens 35 in Zusammenhang mit der Formgebung des Rührbalkens 26 die Knetwirkung verbessert werden, zum Beispiel durch Bildung eines konischen Knetspalts zwischen diesen beiden- Werkzeugen.

Auch für die Rührscheiben und die Rührarme sind viele Varianten möglich. Neben der gewählten Anzahl der Rührelemente, den Dimensionen und der Form hat eine Ausführung Wichtigkeit, die in Fig. 4 gezeigt ist. Hierbei sind die Scheibenelemente 39 nicht bis an den inneren Durchmesser des Gehäuses geführt sondern nur bis zu dem Durchmesser, der eine Reinigung der Scheibenelemente durch die radialen Arme 36 der Gegenschaufel erlaubt.

Die Figuren 5, 6 und 7 zeigen einige der vielen möglichen Anordnungen von Rührelementen und Gegenschaufeln in einer Abwicklung. In dieser Abwicklung ist das zylindrische Gehäuse 1 oben aufgeschnitten und in eine Ebene heruntergeklappt. Entsprechend sind die Rührelemente 25 auf ihrem äusseren Umfang in dieser Ebene projeziert. Fig. 5 zeigt eine Hälfte der Maschine, bei der alle Scheibenelemente senkrecht zu axialen Längslinien des Rührers liegen, wobei die Rührbalken 26 jedoch nicht genau axial sondern in einem Winkel dazu angebracht sind. Bewegen sich die Rührelemente in Richtung des Pfeils, so entsteht durch diese Winkelstellung 40 des Rührbalkens 26 eine Transportwirkung des Produkts gegen die Mitte zu.' Die Gegenschaufeln 41 sind

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in dieser Abwicklung axial angeordnet. Zu beachten sind auch die äussorsten Rührelemente 27 und 28, die mit den Kanten 42 und 43 die Stirnwände des Gehäuses abkratzen und für die Wegförderung des Produkts gegen die Mitte zu nur den halben Rührbalken besitzen.

Besser als diese Anordnung ist in den meisten Fällen die Anordnung nach Fig. 6, bei der die Scheibenelemente nicht mehr auf einer genau axialen Linie sitzen, sondern auf einer Linie, die dem Transportwinkel 40 der Rührbalken entspricht. Dies hat den Vorteil, dass der Transport von einem Rührbalken zum anderen nicht von der vorstehenden Kante des nächsten Rührflügeis gehindert wird. In dieser Fig. 6 stehen auch die Gegenschaufeln 42 oder mindestens die Knetbalken der Gegenschaufeln in einem Winkel zur axialen Gehäuseachse und zwar entgegengesetzt zum Transportwinkel 40 der Rührbalken. Dieser scherenartige Eingriff kann die Knetwirkung des Systems erhöhen.

Die Anordnungen nach Fig. 5 und Fig. 6 haben jedoch den Nachteil, dass der Eingriff der Rührbalken in den Knetspalt zwischen Gehäuse und Gegenschaufel immer gleichzeitig erfolgt. Dies ergibt starke Stösse im Kraftaufwand der Maschine, im vorliegenden Fall 3 Mal pro einem Umlauf des Rühr er s. Das System nach Fig. 7 zeigt ein Beispiel, wie dieser Mangel behoben werden kann. Die Rührbalken 51 sind dort auf den Scheibenelementen 50 so verteilt, dass jeweils nur ein Rührbalken 51 zu gleicher Zeit den ihm zugehörigen Knetspalt der Gegenschaufel 52 passiert. Diesem Zweck dient auch die Versetzung der Scheibenelemente rechts gegenüber den Scheibenelementen links um einen bestimmten Umfangswinkel.

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Alle gezeigten Figuren und Anordnungen zeigen eine chargenweise arbeitende Maschine, bei der normalerv/eise das Produkt von den Stirnwänden zur Mitte gefördert wird, sich dort überwälzt und wieder gegen die Stirnwände zurückfällt. Das Arbeitsprinzip kann jedoch ohne weiteres auch für eine kontinuierlich arbeitende Maschine realisiert v/erden, wenn alle Rührbalken oder wenigstens der grösste Teil von ihnen winkelmässig so gestellt sind, dass das Produkt von dem Einlauf an einem Maschinenende gegen den Auslauf am anderen Ende der Maschine gefördert wird.

Der besondere Vorteil der Maschine, dass, der grösste Teil der mit dem Produkt in Berührung kommenden Flächen laufend, gereinigt wird, ist für die Heizung und Kühlung der verarbeiteten Produkte von Bedeutung, da einerseits der Wärmeübergangsfaktor erhöht und andererseits Verkrustungen an den Heiz- und Kühlflächen vermieden werden. Die Heizung und Kühlung der Flächen erfolgt in bekannter Weise.

Es gibt jedoch in Einzelfällen Verkrustungen, die ausserordentlich hartnäckig sind und selbst bei sehr kleinem Spiel zwisehen Gegenschaufeln und Scheibenelementen schwer zu entfernen sind. Es wurde gefunden, dass auch diese Verkrustungen entfernt werden können, wenn man den Rührer oder das Gehäuse, das heisst eines der zusammen arbeitenden Werkzeuge mit einer Amplitude von etwa dem halben Spiel zwischen den Werkzeugen gegeneinander vibrieren lässt, da die Vibrationsschläge die Krusten wirksam aufsprengen.

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Claims

Patentansprüche

Mischkneter mit Gegenschaufeln für mechanische, chemische und thermische Behandlung von flüssigen, pastösen und pulverförmigen Produkten mit oder ohne Zu- oder Abführung von Gasen und Dämpfen bei gutem Stoffaustausch in allen Phasen, bestehend aus einem zylindrischen Gehäuse mit einem darin umlaufenden Rührer, der mit in radialen Ebenen angeordneten Scheibenelementen versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass am äusseren Durchmesser dieser Scheibenelemente in Richtung der.Zylinderachse ausladende Rührerflügel angesetzt sind, die einesteils die Gehäusewand reinigen, andernteils zur Erzielung einer Knetwirkung einen Knetspalt passieren zwischen Gehäusewand und feststehenden Gegenelementen, die auch als Kratzer zum Reinigen der umlaufenden Heiz- und Kühlflächen des Rührers ausgebildet sind,wobei diese Gegenelemente sich auf Halterungen an der Gehäusewand in den von den Rührfiügeln nicht bestrichenen Zonen abstützen.

Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der äussere Durchmesser der Scheibenelemente dem inneren Gehäusedurchmesser mit möglichst geringem Spiel angepasst ist.

Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der äussere Durchmesser der Scheibenelemente mit dem Abstand der Rührflügeldicke am Gehäuse vorbei läuft.

Maschine nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass zum Transport des zu behandelnden Produktes die Rührflügel in einem Winkel zu den axialen Mantellinien des Gehäuses angeordnet sind.

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Maschine nach Anspruch 1, 2,3 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen zwei radialen Ebenen der Schexbenelemente auf der Rührwelle jeweils nur ein feststehendes Gegenelement im Gehäuse befestigt ist.

Maschine nach Anspruch 1, 2.oder 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen zwei radialen Ebenen der Scheibenelemente auf der Rührwelle mindestens zwei Gegenelemente im Gehäuse sitzen.

Maschine nach Anspruch 1, 2 oder 3, 4 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen zwei radialen Ebenen mindestens zwei Gegenelemente im Gehäuse befestigt sind, von denen jeweils ein Gegenelement nur ein Scheibenelement und einen Teil der Rührwelle bestreicht und das zweite Gegenelement die anderen Flächen.

Maschine nach Anspruch 1, 2 oder 3, 4 und 5 oder 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Arme der Gegenelemente in beliebiger Form gekrümmt oder verdreht sein können.

Maschine nach Anspruch 1, 2 oder 3, 4,5 oder 6, 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Gegenelemente auf Türen befestigt sind,die gleichzeitig zur Reinigung der Maschine dienen.

Maschine nach Anspruch 1, 2 oder 3, 4,5 oder 6,7,8 und 9, dadurch gekennzeichnet, dass dem Rührer oder dem Gehäuse axiale Vibrationen mit einer Amplitude von ca. V2 bis 3/4 des Spieles zwischen den rotierenden und feststehenden Flächen aufgezwungen werden.

19.9.1973
QU/li

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JO

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