DE2349106C2

DE2349106C2 - Mischkneter

Info

Publication number: DE2349106C2
Application number: DE2349106A
Authority: DE
Inventors: Heinz Dipl.-Ing. Pratteln List
Original assignee: Individual
Current assignee: List AG
Priority date: 1972-10-18
Filing date: 1973-09-29
Publication date: 1987-02-12
Also published as: US3880407A; CH583061A5; DE2349106A1; JPS5526895B2; ATA1054573A; AT334328B; IT995662B; GB1443522A; FR2203669B1; FR2203669A1; JPS4973759A

Description

Die Erfindung betrifft einen Mischkneter für die thermische Behandlung von Produkten in flüssigem, paslösem und/oder pulverförmigem Zustand mit oder ohne Zu- und Abführung von Gasen und Dämpfen, mit einem behci/baren zylindrischen Gehäuse und einer mit der Gehäuseachse gleichachsig verlaufenden beheizbaren Kneterwelle, an der in axialer Richtung verteilt mehrere Scheibenelemente vorgesehen sind, wobei sich in den Räumen zwischen den Scheibenelementen feststehende, die Scheibenelemente reinigende Knetgegeneien?ente befinden.

Mischkneter dieser Art sind z. B. bekannt durch die AT-PS 294 020 oder die CH-PS 4 10 789. Bei diesen bekannten Mischknetern werden die senkrecht zur

to Kneterwelle verlaufenden Scheibenelemente durch Knetgegenelemente gereinigt indem die Oberfläche der Scheibenelemente sich an diesen Gegenelementen in geringem Abstand vorbeibewegt Die Oberfläche der beheizten Kneterwelle sowie des Gehäuses ist jedoch

is der Ankrustung des behandelten Produktes ausgesetzt Diese Ankrustung führt zu einer Verschlechterung des Wärmeaustausches sowie der Produktqualität durch Veränderungen im angekrusteten oder überhitzten Material. Außerdem ist die Knetwirkung in den Bereichen zwischen axial benachbarten Scheibenelementen gering.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Mischkneter gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1 so auszubilden, daß Produktankrustungen an der inneren Oberfläche des beheizten Gehäuses und der beheizten Oberfläche der Kneterwelle verhindert und die KnetwirktMg im Bereich zwischen den Scheibenelementen verbessert wird. Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt aufgrund der Merkmale des Patentan- Spruchs I.

Aufgrund der Merkmale der Erfindung wird eine doppelte Wirkung erzielt indem bei der Hindurchbewegung der Knetflügel durch den Knetspalt zum einen eine intensive Produktmischung erfolgt vergleichbar mit der Mischwirkung einer Mischdüse, und zum anderen eine intensive Produktströmung an beheizten Flächen erzeugt wird, die zu einer Verbesserung des Wärmeaustausches führt und außerdem eine Verkrustung oder unerwünschte Materialveränderung ^urch Überhitzung verhindert Da sich der Knetspalt in axialer Richtung erstreckt und sich im radial äußerten Bereich des Gehäuseinnenraumes befindet, erfolgt außerdem die Knet- und Scherwirkung bei gleicher Drehzahl der Kneterwelle mit wesentlich größerer Relativgeschwin digkeit zwischen dem Knetflügel und dem Knetgegene lement. Außerdem wird nicht nur die Oberfläche der beheizten Scheibenelemente, sondern auch die beheizte Wellenoberfläche von anhaftendem Produkt befreit. Es zeigt

Fig. I einen Längsschnitt durch einen Mischkneter mit einem Detailschnitt nach Linie III der F i g. 2. F i g. 2 einen Querschnitt durch einen Mischkneter. F i g. 3 einen halben Querschnitt einer weiteren Ausführungsform eines Mischkneters,

Fig.4 einen halben Querschnitt einer weiteren Ausführungsform eines Mischkneters,

F i g. 5 eine Abwicklung eines Teiles eines Mischkneters zur Darstellung einer Anordnung der Knetflügel. F i g. 6 eine Darstellung entsprechend F i g. 5 einer anderen Ausführungsform der Anordnung, und

Fig. 7 eine Darstellung entsprechend F ι g. 5 oder 6 einer weiteren Ausführungsform der Anordnung.

Das Grundprinzip der Erfindung ist in Fig. I und F i g. 2 dargestellt. In einem meist horizontal angeordneten Gehäuse 1 mit den Stirnwänden 10 und 15 rotiert die Kneterwelle 20 mit den Scheibenelementen 25. Das Gehäuse 1 ist mit einem Heizmantel oder Heizkanälen 2 versehen. Zum F.infüllen des Ausgangsproduktes und

zum Abzug von Brüden sind oben ein oder mehrere Stutzen 3 angeordnet. Das Abfüllen des fertig behandelten Produktes 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. Die Stirnwand 15 mit der Stopfbuchse 18, Laterne 16 und Lager 17 auf der axial gegenüberliegenden Seite sind ähnlich ausgeführt In den Lagern 12 und 17 ist die zentrale Kneterwelle 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 Kneterwelle 20 sind die Scheibenelemente 25 angeordnet, an deren äußerem Umfang die Knetflügel 26 in axialer Richtung angesetzt sind. Die Kneterwelle 20 und die Scheibenelemenle 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 Scheibenelemente 27 und 28 haben jeweils neben ihrem radialen Teil, der die Stirnwände reinigt, einen halben axialen KnetP'lgel, der den Knetflügeln 26 auf den Scheibenelementen 25 entspricht. Die Knetflügel 26 sind so ausgeführt, daß zwischen ihren Enden jeweils eine Lücke 31 vorhanden ist. Im Bereich dieser Lücken 31 wird der benachbarte zylindrische Gehäuseteil nicht von den Knetflügeln 26 bestrichen. Dies macht es möglich, dort kräftige Halterungen 32 im Gehäuse anzubringen, auf denen ⁱⁿ Knetgegenelemente befestigt sind. Diese Knetgegenelemente 35 bestehen normalerweise aus dem annähernd axial angeordneten Knetbalken, dem an den Scheiben anliegenden radialen Schaber 36 und dem an der Rührwelle 20 anliegenden, wiederum annähernd axialen Schaber 37. Diese Knetgegenelemente 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.

Um die Knetgegenelemente besser erkennen zu können, ist in dem Längsschnitt der Maschine ein Detailschnitt nach Linie III der F i g. 2 gezeigt.

Durch das Rotieren der Kneterwelle wird das Produkt durch die Reibung an den Scheibenelementen 25 bzw. durch die Schaufelwirkung der Knetflügel 26 umgewälzt. Die Rüh>·- und Mischwirkung wird hierbei durch die Knetgegenelemente erheblich erhöht. Besonders bei Pasten wird die Masse mittels der Knetflügel 26 durch den Spalt zwischen Gehäusewand 1 und den Knetbalken 35 der Gegenschaufeln durchgepreßt und einer kräftigen Scherung und Knetwirkung unterworfen. Die Schaber 36 und 37 der Knetgegenelemente dienen zunächst der laufenden Reinigung der heiz- und kühlharen Flächen der Kneterwelle 20 und den darauf angeordneten Scheibenelementen 25. Auch sie können jedoch durch entsprechende Ausführung viel zur Knetwirkung beitragen. F i g. 3 zeigt als Beispiel eine gekrümmte Anordnung der radialen Schaber an dem Knetgegenelement, die dazu dient, das Produkt von der Kneterwelle und den Scheibenelementen gegen den eigentlichen Knetspalt zwischen dem Gehäuse 1 und den Knetbalken zu transportieren.

Statt nur eine Reihe von Knetgegenelementen im Gehäuse können auch zwei oder mehr Reihen ^h5 angeordnet werden. Hierbei können diese Knetgegeneiemente, die in der Rotationsrichtung der Kneterwelle gesehen, hintereinander im Gehäuse 1 befestigt sind, verschiedenartig ausgebildet sein. Zum Beispiel kann das eine Knetgegenelement von der Halterung aus gesehen mit Knetbalken, radialem Schaber für die Reinigung der Scheibenelemente und dem axiale.i Schaber für die Rührwelle nur nach links ausragen, während das zweite Knetgegenelement entsprechend nach rechts ausladet Auch für die Form der Knetgegenelemente gibt es viele Varianten. Sie kann großflächig ausgebildet sein oder rahmenförmig, wie in den anliegenden Skizzen gezeigt ist Oft kann auch durch dje zweckmäßige Form des Knetbalkens in Zusammenhang mit der Formgebung des Knetflügels 26 die Knetwirkung verbessert werden, zum Beispiel durch Bildung eines konischen Knetspaltes zwischen diesen beiden Werkzeugen.

Auch für die Scheibenelemente und die Knetflügel sind viele Varianten möglich. Neben der gewählten Anzahl der Knetflügei, 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 durcl- die radialen Schaber 36 der Knetgegenelemente erlaubt.

Die F i g. 5,6 und 7 zeigen einige der vielen möglichen Anordnungen von Knetflügeln und Knetgegenelementen in t.ner Abwicklung. In dieser Abwicklung ist das zylindrische Gehäuse 1 oben aufgeschnitten und in eine Ebene heruntergeklappt. Entsprechend sind die Scheibenelemente 25 auf ihrem äußeren Umfang in dieser Ebene projiziert F i g. 5 zeigt eine Hälfte dsr Maschine, bei der alle Scheibenelemente senkrecht zu axialen Längslinien des Rührers liegen, wobei die Knetflüge! 26 jedoch nicht genau axial, sondern in einem Winkel dazu angebracht sind. Bewegen sich die Knetflügel in Richtung des Pfeils, so entsieht durch diese Winkelstellung 40 des Knetflügels 26 eine Transportwirkung des Produkts gegen die Mitte zu. Die Knetgegenelemente 41 sind in dieser Abwicklung axial angeordnet. Zu beachten sind auch die äußersten Scheibenelemeiite 27 und 28. die mit den Kanten 42 und 43 die Stirnwände des Gehäuses abkratzen und für die Wegförderung des Proauktes gegen die Mitte zu nur den halben Rührbalken besitzen.

Besser als diese Anordnung ist in den meisten Fällen die Anordnung nach F i g. 6, bei der dip Scheibenelemente nicht mehr auf einer genau axialen Linie sitzen. sondern auf einer Linie, die dem Transportwinkel 40 der Knetflügel entspricht. Dies hat den Vorteil, daß der Transport von einem Knetflügel zum anderen nicht von der vorstehenden Kante des nächsten Knetbalkens gehindert wird. In dieser Fig.6 stehen auch die Knetgegenelemente 44 oder mindestens die Knetbalker der Knetgegenelemente in einem Winkel zur axialen G«.-häi.seachse, und zwar entgegengesetzt zum Transportwinkel 40 der Rührbalken. Dieser scherenar'ige Eingriff kann die Knetwirkung des Systems erhöhen.

Die Anordnungen nach F i g. 5 und 6 haben jedoch den Nachteil. daG der Eingriff der Knetflügel in den Knetspalt zwischen Gehäuse und Knetgegenelement immer gleichzeitig erfolgt. Dies ergibt starke Stöße im Kraftaufwand der Maschine, im vorliegenden Fall dreimal pro einem Umlauf der Kneterwelle. Das System nach Fig. 7 zeigt ein Beispiel, wie dieser Mangel behoben werden kann. Die Knetflügel 51 sind dort auf den Schcibenelemen'fin 50 so verteilt, daß jeweils nur ein Knetflügel 51 zu gleicher Zeit den ihm zugehörigen Knetspalt der Knetgegenelemente 52 passiert. Diesem

Zweck dient auch die Versetzung der .Scheibenelemente rechts gegenüber den Scheibcnelcmentcn links um einen bestimmten Umfangswinkcl.

Alle gezeigten Figuren und Anordnungen zeigen eine chargenweise arbeitende Maschine, bei der normalerweise 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 werden, wenn alle Knetflügel 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 des Mischkneters. 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 Verkruslungen, die außerordentlich hartnäckig sind und selbst bei sehr kleinem Spiel zwischen Knetgegenelemcnten und Scheibenelementen schwer zu entfernen sind. Es wurde gefunden, daß auch diese Verkrustungen entfernt werden können, wenn man die Kneterwelle oder das Gehäuse, d. h. eines der zusammenarbeitenden Werkzeuge mit einer Amplitude von etwa dem halben Spiel zwischen den Werkzeugen gegeneinander vibrieren läßt, da die Vibrationsschläge die Krusten wirksam aufsprengen.

Claims

Patentansprüche:

1. Mischkneter für die thermische Behandlung von Produkten in flüssigem, pastösem und/oder pulverförmigem Zustand mit oder ohne Zu- und Abführung von Gasen und Dämpfen, mit einem beheizb&ren zylindrischen Gehäuse und einer mit der Gehäuseachse gleichachsig verlaufenden beheizbaren Kneterwelle, an der in axialer Richtung verteilt mehrere Scheibenelemente vorgesehen sind, wobei sich in den Räumen zwischen den Scheibenelementen feststehende, die Scheibenelemente reinigende Knetgegenelemente befinden, dadurch gekennzeichnet, daß auf den Scheibenelementen (25) parallel zur Gehäuseachse in geringem Abstand von der Gehäuseinnenwand verlaufende Knetflügel (26,51) vorgesehen sind und die Knetgegenelemente (35) einen parallel zu der Gehäuseinnenwand in Gehäuselängsrichtung verlaufenden Teil aufweisen, der zusamnw.3 mit der Gehäusewand einen Knetspalt bildet, durch den sich mindestens jeweils ein Teil eines Knetflügels hindurchbewegt, und daß mindestens ein Teil der feststehenden Knetgegenelemente in geringem Abstand von der Kneterwelle (20) sich in deren Längsrichtung erstreckend angeordnet ist

2. Mischkneter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß die Knetflügel (26) in einem Winkel zu den axialen Mantellinien des Gehäuses (1) angeordnet sind, um den Transport des zu behandelnden Produktes durrh den Mischkneter zu bewirkea

3. Mischkneter nach Anspruch 2. dadurch gekennzeichnet, daß in axialer Richtung zwischen jeweils zwei radialen Scheibenetenventen (25) mindestens zwei feststehende Knetgegencfmente (35) am Gehäuse (1) befestigt sind, von denen jeweils eines mit seinen Schabern (36,37) nur einem Scheibenelement und einem Teil der Kneterwelle entlang verläuft während das zweite Gegenelement entlang dem gegenüberliegenden Scheibenelement und dem restlichen Teil der Kneterwelle zwischen den genannten beiden radialen Scheibenelementen verläuft.

4. Mischkneter nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet daß der äußere Umfang der Scheibenelemente (39) mit einem Abstand entsprechend der Dicke des zugehörigen Knetflügels (26) am Gehäuse vorbeiläuft.

5. Mischkneter nach einem der Ansprüche I bis 4. dadurch gekennzeichnet daß die Kneterwelle (20) oder das Gehäuse (I) mit einer in axialer Richtung wirkenden Vibrationseinrichtung verbunden ist. durch die eine Vibration erzeugt wird, deren Amplitude ca. dem 7_r bi> V₄fachen des Spiels zwischen den rotierenden und feststehenden Flächen entspricht.

b. Mischkneter nach einem der Ansprüche I bis 5. dadurch gekennzeichnet, daß die feststehenden Knetgegenelemente gekrümmt oder verdreht sind.