DE2524883A1

DE2524883A1 - Homogeniser rotors made of casting resin - contg. hard particles in surface zone provided with cast teeth for milling foodstuffs etc.

Info

Publication number: DE2524883A1
Application number: DE19752524883
Authority: DE
Inventors: Walter Dipl Ing Dr In Schnabel
Original assignee: Probst & Class Maschinenfabrik
Current assignee: Probst & Class Maschinenfabrik
Priority date: 1975-06-04
Filing date: 1975-06-04
Publication date: 1976-12-16
Also published as: DE2524883C2

Abstract

A body for a set of milling tools, esp, the inner component fitted with external teeth and used in homogenisers, comprises the component being made of a hard plastic and contains particles of a hard substance. The particles are pref. located in the zone provided with the teeth, at least this zone being made of a cast body, the teeth being formed by casting. Particles are pref. dust free powder with grain size 200-600, esp. SiC, silicate material, silica, alumina, or metal. The component is pref. made using a pattern to make a silicon rubber mould and centrifugal casting the resin in the mould so particles are conc. at the periphery. Used as a plastic replacement for the steel rotor fitted with peripheral teeth and in homogenisers for liquefying foodstuffs and other materials. A substantial saving in the mfg. cost of the homogeniser; the plastic rotor also has a lower moment of inertia than a steel rotor.

Description

Mahlsatzkörper sowie Verfahren zu seiner Herstellung Die Erfindung betrifft einen Mahlsatzkörper, insbesondere einen außenverzahnten Innenkörper von Homogenisatoren, sowie ein zu seiner Herstellung besonders geeignetes Verfahren. Grinding set body and process for its production The invention relates to a grinding set body, in particular an externally toothed inner body of Homogenizers, as well as a method particularly suitable for its production.

Mahlsätze für Zahnkolloid-Feinstzerkleinerungsmaschillen mit Homogenisatoren werden üblicherweise aus Rohlingen aus Sonderstählen oder nicht-rostendem Stahl hergestellt.Grinding sets for tooth colloid fine grinding machines with homogenizers are usually made from blanks made of special steels or stainless steel manufactured.

Die Verzahnung wird hierbei mit aufwendigen, spanabhebenden Hobel-, Stoß- oder Fräsmaschinen hergestellt und im Anschluß an eine nachfolgende Härtung auf größte Genauigkeit geschliffen.The toothing is done with complex, cutting planes, Slotting or milling machines produced and following a subsequent hardening Ground to the greatest possible accuracy.

Ein sehr großer Teil der mit derartigen Mahlsätzen ausgestatteten Kühlen wird zur Homogenisierung von flüssigen oder viskosen Produkten eingesetzt, da sich ein derartiger Mahlsatz auch für diesen zusätzlichen Zweck eignet. Beim Homogenisieren ist aber keine Zerkleinerungsarbeit erforderlich, so daß gegenüber einer Mahlung erheblich verringerte Beanspruchungen an der Verzahnung auftreten.A very large number of those equipped with such grinding sets Cooling is used to homogenize liquid or viscous products, since such a grinding set is also suitable for this additional purpose. At the Homogenization, however, does not require any comminution work, so that opposite grinding considerably reduces the stress on the toothing.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Mahlsatzkörper der eingangs bezeichneten Art für eine Homogenisierung oder ähnliche Bearbeitung ohne extrem hohe Zahnbelastung zu schaffen, der den Stahlkörper ersetzen kann, jedoch erheblich billiger ist.The object of the invention is to provide a grinding set body of the type mentioned at the beginning Art for homogenization or similar processing without extremely high tooth loads to create that can replace the steel body, but is significantly cheaper.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Mahlsatzkörper aus Hartkunststoff besteht und Hartstoffteilchen enthält.According to the invention this object is achieved in that the grinding set body consists of hard plastic and contains hard material particles.

Ein solcher Mahlsatzkörper aus Hartkunststoff ist nach üblichen Herstellungsverfahren für Kunststofformkörper erheblich billiger und einfacher herzustellen als ein Mahlsatzkörper aus Stahl; derartige Stahlmahlsätze sind wegen der aufwendigen Bearbeitung bei der Herstellung am Gesamtpreis der Zerkleinerungsmaschine mit etwa 15 bis 25 % beteiligt. Durch die Einlagerung von Hartstoffteilchen wird die Abriebfestigkeit eines solchen Mahlsatzkörpers aus Hartkunststoff derart erhöht, daß er einen Mahlsatzkörper aus Stahl für die Homogenisierung oder ähnliche Bearbeitung ersetzen kann. Bei einem Rotationsantrieb eines erfindungsgemäßen tunststoff-Mahlsatzkörpers tritt überdies der weitere Vorteil auf, daß ein solcher Kunststoff-Rotor ein geringeres Trägheitsmoment als ein Metall-Rotor aufweist, wodurch der Antriebsmotor geringere Anlaufströme auf zunehmen hat und wirtschaftlicher sein kann.Such a grinding set body made of hard plastic is made according to the usual manufacturing processes for plastic molded bodies considerably cheaper and easier to manufacture than a grinding set body from steel; Such Stahlmahlätze are because of the complex processing in the Manufacturing accounts for around 15 to 25% of the total price of the shredding machine. The inclusion of hard material particles increases the abrasion resistance of such Grinding set body made of hard plastic so increased that it consists of a grinding set body Can replace steel for homogenization or similar processing. At a Rotational drive of a plastic grinding set body according to the invention also occurs the further advantage that such a plastic rotor has a lower moment of inertia than a metal rotor, whereby the drive motor has lower starting currents has to increase and can be more economical.

Die Hartstoffteilchen dienen nicht etwa in der an sich bekannten Weise zur quantitativen Streckung des Gießharzes und damit zur Senkung der Materialkosten, sondern vielmehr zur Erhöhung der Abriebfestigkeit des duroplastichen Kunststoffes. Bevorzugt werden hierbei als staubfeines Pulver vorliegende Hartstoffteilchen eingesetzt mit einer Kornfeinheit von etwa 200 bis 600, wobei als Hartstoff insbesondere Silicium-Karbid, silikatisches Material sowie Silicium- oder Aluminiumoxyd und Metall in Frage kommt.The hard material particles are not used in the manner known per se for the quantitative stretching of the cast resin and thus to reduce material costs, but rather to increase the abrasion resistance of the thermosetting plastic. Hard material particles in the form of a fine powder are preferably used here with a Grain fineness from about 200 to 600, with hard material in particular silicon carbide, silicate material and silicon or aluminum oxide and metal comes into question.

Es können auch Aluminiumkorund, Glasfasergespinst von Spezialglas, Quarzmehl und ähnliche, besonders harte, kristalline Stoffe eingesetzt werden.Aluminum corundum, fiberglass web of special glass, Quartz powder and similar, particularly hard, crystalline substances are used.

Mit besonderem Vorteil sind die Hartstoffteilchen ausschließlich oder wenigstens überwiegend in der die Verzahnung aufweisenden Zone des Mahlsatzkörpers enthalten.With particular advantage, the hard material particles are exclusively or at least predominantly in the toothed zone of the grinding set body contain.

Hierdurch wird nicht nur ein geringerer Verbrauch an unter Umständen teuerem Hartstoff bei der Herstellung ermöglicht, sondern insbesondere auch ein festigkeitstechnischer Vorteil erzielt. Da nämlich die mechanische Beanspruchung an der Preßstelle zwischen der Welle und dem rotierenden Innenkörper (Keil und Keilnut) bei hohen Drehzahlen in der Größenordnung von 1500 bis 6000 Umdrehungen pro Minute und bei stoßweisem Durchsatz sehr groß ist, soll die Elastizität des Hartkunststoffes, beispielsweise Gießharzes an dieser Formschlußkupplung des Rotors an der Welle möglichst hoch sein. Durch die Konzentrierung der Hartstoffteilchen im äußeren Verzahnungsbereich des Rotors wird eine Verminderung der Elastizität des Gießharzes im Bereich des Wellenanschlusses durch die Hartstoffeinlagerungen vermieden.This not only results in lower consumption under certain circumstances allows expensive hard material in the production, but in particular also a strength-related advantage achieved. There namely the mechanical stress at the pressing point between the shaft and the rotating inner body (key and keyway) at high speeds in the order of 1500 to 6000 revolutions per minute and with intermittent throughput is very high, the elasticity of the hard plastic should For example, cast resin on this positive coupling of the rotor on the shaft as possible be high. By concentrating the hard material particles in the outer toothing area of the rotor is a reduction in the elasticity of the casting resin in the area of the Shaft connection avoided by the hard material deposits.

Besonders bevorzugt ist dabei ein Mahlsatzkörper, der aus mindestens zwei konzentrischen Zonen besteht, von denen nur die die Verzahnung tragende Zone Hartstoffteilchen enthält; dadurch ist eine Herstellung des Mahlsatzkörpers auf einfache Weise in einzelnen Stufen möglich, wobei jeweils eine Zone geschaffen wird. Vorteilhaft besteht zumindest die die Verzahnung aufweisende Zone aus einem Gußkörper mit angegossener Verzahnung.A grinding set body which consists of at least consists of two concentric zones, of which only the zone carrying the teeth Contains hard material particles; thereby a production of the grinding set body is on easily possible in individual stages, whereby a zone is created in each case. At least the zone having the toothing advantageously consists of a cast body with cast teeth.

Eine besonders einfache und kostengünstige Herstellung eines erfindungsgemäßen Mahlsatzkörpers ist dadurch erreichbar, daß er durch Formguß unter Verwendung einer durch Abformen eines Original-Mahlsatzkörpers aus Stahl od. dgl. erzeugten Silikonkautschuk-Form hergestellt wird.A particularly simple and inexpensive production of an inventive Mahlsatzkörpers can be achieved by molding using a by molding an original grinding set body made of steel or the like produced silicone rubber mold will be produced.

Dadurch werden auf einfache Weise die Abmessungen und Konturen des für Spitzenbelastungen erforderlichen Mahlsatzkörpers aus Stahl auf den Mahlsatzkörper aus Kunststoff übertragen.This allows the dimensions and contours of the The steel grinding set body required for peak loads is placed on the grinding set body transferred from plastic.

Die gevanschte Verteilung der Hartstoffteilchen im Kunststoff wird mit besonderem Vorteil dadurch erzielt, daß die Behandlung des hartstoffhaltigen Gießharzes in der Silikonkautschuk-Form oder einer anderen Form bei einer solchen Schleuderdrehzahl erfolgt, daß sich der Hartstoff in der Zone der Verzahnung anreichert.The gevanschte distribution of the hard material particles in the plastic is achieved with particular advantage that the treatment of the hard material Casting resin in the silicone rubber form or another form in such a form Spin speed takes place so that the hard material accumulates in the zone of the toothing.

In einer ganz besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung erfolgt die Herstellung stufenweise mit unterschiedlichen Schleuderdrehzahlen. Vorteilhaft wird dabei zunächst in einer vorzugsweise mit der Silikonkautschuk-Form ausgekleideten Schleudergußmaschine hartstoffhaltiges Gießharz in einer vorbestimmten Menge ausgeschleudert und bis zum "TopEzeit"-Zustand ausgehärtet, welche die verzahnte Zone bzw. die Außenhaut der Verzahnung bildet, und wird anschließend der restliche Formhohlraum mit hartstofffreiem Gießharz ausgefüllt. Auf diese Weise wird mittels der Mischung aus Gießharz und Hartstoff bei hoher Drehzahl zunächst der Mantel des Mahlsatzkörpers hergestellt, der in der Dicke etwa der Verzahnungstiefe entsprechen kann, so daß die gesamte Oberfläche abriebfeste Hartstoffeinlagerungen aufweist. Nach Ablauf der "Topfzeit" des Harzes, nach der die Viskosität so hohe Werte annimmt, daß das Material nicht mehr von den Wänden abfließen kann, wird der innere, durch die Rotation entstandene Hohlraum mit hartstoffreiem Gießharz ausgegossen, wobei an sich keine Rotation erforderlich ist.In a very particularly preferred embodiment of the invention takes place the production step by step with different spin speeds. Advantageous is initially lined with a silicone rubber mold Centrifugal casting machine cast resin containing hard material is centrifuged in a predetermined amount and hardened to the "TopEzeit" state, which the toothed zone or the outer skin the toothing forms, and then the remaining mold cavity with hard material-free Resin filled. In this way, by means of the mixture of casting resin and Hard material first produces the shell of the grinding set body at high speed, which can correspond in thickness to the depth of the teeth, so that the entire Surface has abrasion-resistant hard material deposits. After the "pot life" has expired of the resin, after which the viscosity becomes so high that the material does not can drain more from the walls the inner one, through the rotation The resulting cavity is filled with hard material-free casting resin, with none Rotation is required.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles anhand der Zeichnung.Further details, features and advantages of the invention result from the following description of an exemplary embodiment with reference to the drawing.

Es zeigt Fig. 1 einen in der üblichen Weise aus Stahl bestehenden Stator eines Mahlsatzes, Fig. 2 einen erfindungsgemäß ausgebildeten Rotor eines Mahlsatzes, der in den Stator gemäß Fig. 1 paßt, wobei in den Darstellungen gemäß Fig. 1 und 2 Stator und Rotor teilweise geschnitten dargestellt sind, und Fig. 3 einen achsnormalen Teilschnitt durch den Mahlspalt eines mit einem erfindungsgemäßen Mahlsatzkörper (Rotor) versehenen Mahlsatzes.It shows Fig. 1 an existing in the usual way made of steel Stator of a grinding set, FIG. 2 shows a rotor designed according to the invention Mahlsatzes that fits into the stator of FIG. 1, wherein in the representations according to 1 and 2 the stator and rotor are shown partially in section, and FIG. 3 an axially normal partial section through the grinding gap of one with an inventive Grinding set body (rotor) provided grinding set.

Der mit 1 bezeichnete Stator gemäß Fig. 1 und der mit 2 bezeichnete Rotor gemäß Fig. 2 ergeben einen Mahlsatz, wenn in der gezeichneten Stellung der Stator 1 unter Bildung eines Mahlspaltes 3 auf den Rotor 2 abgesenkt wird. In der aus Fig. 3 ersichtlichen Weise wirkt dabei die äußere Verzahnung 4 des Rotors 2 mit der Innenverzahnung 5 des Stators 1 zur Beaufschlagung von Gut im Mahlspalt 3 zusammen, wenn der Rotor 2 im Stator 1 gedreht wird.The stator designated by 1 according to FIG. 1 and that designated by 2 Rotor according to FIG. 2 result in a grinding set when in the position shown Stator 1 is lowered onto rotor 2 with the formation of a grinding gap 3. In the In the manner evident from FIG. 3, the outer toothing 4 of the rotor 2 acts with the internal toothing 5 of the stator 1 for the application of material in the grinding gap 3 together when the rotor 2 is rotated in the stator 1.

Für eine Zerkleinerung, bei der hohe Zerkleinerungskräfte an den Verzahnungen 4 und 5 auftreten können, ist in den Stahl-Stator 1 in der Regel ein Stahl-Rotor 2 eingesetzt, der entsprechend spangebend bearbeitet, gehärtet und geschliffen ist.For shredding with high shredding forces on the teeth 4 and 5, the steel stator 1 is usually a steel rotor 2 is used, which is machined, hardened and ground accordingly.

Insbesondere für Bearbeitungen mit kleineren Kräften an der Verzahnung, wie etwa für ein Homogenisieren, wird erfindungsgemäß ein Rotor 2 mit einem Körper 6 aus Hartkunststoff (Gießharz) eingesetzt, da die Festigkeit eines solchen duroplastischen Kunststoffes im Zahnbereich ausreicht. Dennoch ist im Bereich der Verzahnung 4 auch beim Homogenisieren od. dgl. eine starke abrasive Belastung vorhanden, die zu einem schnellen Verschleiß der Harzzähne führen würde. Erfindungsgemäß sind daher über-dies in den Hartkunststoff Hartstoffteilchen größter Härte eingebettet, welche die Abriebfestigkeit erhöhen sollen.Especially for machining with smaller forces on the toothing, such as for homogenization, according to the invention, a rotor 2 is provided with a body 6 made of hard plastic (cast resin) used, as the strength of such a thermoset Plastic in the tooth area is sufficient. Nevertheless, there is also 4 in the area of the toothing when homogenizing od. The like. A strong abrasive load present, which leads to a would lead to rapid wear of the resin teeth. According to the invention, therefore, are beyond this embedded in the hard plastic hard material particles of the greatest hardness, which increase the abrasion resistance should increase.

Da derartiger Abrieb lediglich im Bereich der Verzahnung auftritt, sind die Hartstoffteilchen in einer die Verzahnung 4 aufweisenden Zone 7 konzentriert, die lediglich die Außenhaut des Rotors 2 bildet. Dabei kann die Zone 5 beispielsweise in der dargestellten Art in konstanter Stärke als Außenhaut der Verzahnung selbst ausgebildet sein; bei einer bevorzugten Herstellung im Schleuderguß jedoch weist die Zone 7 bevorzugt eine etwa der Verzahnungstiefe entsprechende Dicke auf, so daß auch in den Zahnlücken, in welche das Gut hineinwirbelt, in jedem Falle noch eine erhöhte Abriebfestigkeit durch Hartstoffeinlagerungen vorliegt.Since such abrasion occurs only in the area of the toothing, the hard material particles are concentrated in a zone 7 having the toothing 4, which only forms the outer skin of the rotor 2. Zone 5 can, for example in the type shown in constant thickness as the outer skin of the toothing itself be trained; in a preferred production by centrifugal casting, however, has the zone 7 preferably has a thickness corresponding approximately to the toothing depth, see above that also in the gaps in the teeth into which the material whirls, in any case there is increased abrasion resistance due to the inclusion of hard materials.

Die Ausbildung des eigentlichen Rotorkörpers 6 aus Gießharz ohne Hartstoffeinlagerungen hat überdies den wesentlichen Vorteil, daß.eine Minderung der Elastizität des Gießharzes an der Formschlußkupplung 8 zur Rotorwelle hin durch dort unnötige Hartstoffeinlagerungen vermieden ist, so daß dort die gegebenenfalls hohen Antriebskräfte des Rotors sicher aufgenommen werden können. Vom Antrieb her ergibt sich gegenüber einem Rotor 2 aus Stahl überdies der Vorteil, daß das Gewicht und damit das Trägheitsmoment des Kunststoffrotors 2 geringer ist, wodurch der Antriebsmotor geringere Anlaufströme aufzunehmen hat und wirtschaftlicher sein kann.The formation of the actual rotor body 6 from cast resin without inclusions of hard materials also has the significant advantage that a reduction in the elasticity of the casting resin on the form-locking coupling 8 towards the rotor shaft due to unnecessary hard material deposits there is avoided, so that there the possibly high driving forces of the rotor safe can be included. From the drive, this results in relation to a rotor 2 Steel also has the advantage that the weight and thus the moment of inertia of the plastic rotor 2 is lower, as a result of which the drive motor has to absorb lower starting currents and more economical can be.

Gegebenenfalls kann selbstverständlich auch der Stator 1 als Mahlsatzkörper in der erfindungsgemäßen Weise ausgebildet sein, und zwar insbesondere dann, wenn die Mühle für einen ausschließlichen Einsatz zu Homogenisierungszwecken od. dgl. vorgesehen ist.If necessary, the stator 1 can of course also be used as a grinding set body be designed in the manner according to the invention, in particular when the mill for an exclusive use for homogenization purposes or the like. is provided.

Nachfolgend sind tabellarisch einige bevorzugte MISCHUNGS- UND ZUSAMMENSETZUNGSMOGLICHKEITEN angegeben Gießmasse Gi eßharz Alum.Korund Härter Silicium- V2A-S t ah GK EKW 600 + Karbid pulver ++ +++ Weiße Masse für Lebensmittel ge- 190 T 210 T 2 T eignet Schwarze Masse für alle anderen 190 T -- 2 T 200 T Zwecke geeignet Metallische Masse für Sonderzwecke 190 T --- 2,5 T -- 220 T + + Körnung 600 ++ Körnung 400 (gemäß DIN - Siebgrößen) T = Teile +++ Körnung rd. 500 Some preferred MIXING AND COMPOSITION POSSIBILITIES are listed below in a table Casting compound Casting resin, aluminum, corundum, hardener, silicon V2A-S t ah GK EKW 600 + carbide powder ++ +++ White earth for Groceries 190 T 210 T 2 T suitable Black mass for all other 190 T - 2 T 200 T Purposes Metallic mass for special purposes 190 T --- 2.5 T - 220 T + + Grit 600 ++ Grain 400 (according to DIN sieve sizes) T = parts +++ Grit approx. 500

Claims

Claims tl grinding set body, in particular externally toothed inner body of homogenizers, characterized in that it consists of hard plastic and Contains hard material particles.

2. grinding set body according to claim 1, characterized in that the Hard material particles exclusively or predominantly in the one having the toothing (4) Zone (7) are included.

3. grinding set body according to claim 1 or 2, characterized in that that it consists of at least two concentric zones (6, 7), of which only the the toothing (4) bearing zone (7) contains hard material particles.

4. grinding set body according to one of claims 1 to 3, characterized in that that at least the zone (7) having the toothing (4) is made from a cast body there is a cast-on toothing (4).

5. grinding set body according to one of claims 1 to 4, characterized in that that the hard material particles consist of fine powder with a grain fineness of preferably 200 to 600 exist.

6. grinding set body according to claim 5, characterized by silicon carbide as hard material.

7. grinding set body according to claim 5, characterized by silicate Material as hard material.

8. grinding set body according to claim 5, characterized by Silicon or aluminum oxide as hard material.

9. grinding set body according to claim 5, characterized by metal as Hard material.

10. A method for producing a grinding set body according to one of the Claims 1 to 9, characterized in that it is molded using a silicone rubber mold produced by molding an original grinding set body will be produced.

11. The method, in particular according to claim 10, characterized in that that the treatment of the hard material-containing casting resin in the form of such Spin speed takes place so that the hard material accumulates in the zone of the toothing.

12. The method according to claim 10 or 11, characterized in that the production takes place in stages with different spin speeds.

13. The method according to claim 12 for producing a grinding set body according to claim 3 and 4, characterized in that in one preferably with the Silicone rubber mold-lined centrifugal casting machine initially containing hard materials Cast resin is centrifuged in a quantity and cured to the "pot life" state which supplies the toothed zone or the outer skin of the body to be formed, and then the rest of the mold cavity is filled with hard material-free casting resin will.

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