DE3142983C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Aufschließen, Vermahlen und/oder Vermischen von feinteiligem, körnigem und/oder verklumptem Schüttgut, das der Vorrichtung zwangsweise von den Seiten immer wieder zugeführt wird, beispielsweise mittels relativ zu ihr bewegten Schaufeln od. dgl., wobei diese Vorrichtung eine drehbar und an­ treibbar gelagerte Welle aufweist, an der wenigstens ein messerartiges Werkzeug befestigt ist.

Vorrichtungen dieser Art sind in verschiedenen Varianten bekannt und werden auch als Messerköpfe bezeichnet. Sie werden an der Innenwand von zylindrischen Behältern einer Mischvorrichtung zwischen dort umlaufenden Mischwerk­ zeugen angeordnet, um Verballungen und Agglomerationen des Mischgutes aufzuschließen und ein strichfreies Ein­ mischen von flüssigen und pastösen Komponenten in das Mischgut zu erreichen. Es hat sich jedoch gezeigt, daß bei der Verarbeitung von bestimmten extrem feinen Kompo­ nenten sowie bei Zugabe von flüssigen und plastischen Zu­ sätzen (Lezithin und Melasse) zum Mischgut eine Strich­ reinheit nur schwer oder überhaupt nicht erreicht werden kann. Auch läßt sich eine echte Mahlwirkung mit den be­ kannten Messerköpfen nicht erzielen.

Weiterhin ist es bekannt, anstelle der Messerköpfe soge­ nannte Stiftmühlen zu verwenden, bei denen zwei mit einer Vielzahl von senkrecht hochstehenden Stiften versehene kreisförmige Platten relativ zu einander verdreht werden. Es hat sich jedoch gezeigt, daß diese Stiftmühlen wegen ihrer geschlossenen, käfigartigen Bauweise in Zwangs­ mischern für Aufschließ- und Mahlarbeiten nur bedingt einsetzbar sind. Ihre beste Wirkung entfalten sie in hoch­ fluiden Feststoffgemischen oder Flüssigkeiten.

Schließlich ist es bei Konus-Schnecken-Mischern mit konusförmigem Mischbehälter und um eine senkrechte Mittelachse umlaufender schräggestellter Schnecke bekannt, nahe dem unteren Ende des konusförmigen Behälters in einer Aussparung eine Zerhackervorrichtung anzuordnen, die schräggestellte Rotorflügel mit darauf befestigten hochstehenden Bolzen aufweist (DE-OS 31 05 558). Die Schnecke überstreicht bei ihrem Umlauf diese Zerhackervorrichtung, welche Verbackungen des Mischgutes auflösen und Klumpen zerkleinern und das so aufgeschlossene Mischgut der Schnecke zum Einmischen zuwerfen soll. Da die zum Zerkleinern vorgesehenen Bolzen auf den ebenfalls zum Zerkleinern vorgesehenen Rotorflügeln befestigt sind, ist eine Relativbewegung zwischen diesen beiden Komponenten nicht vorgesehen, so daß die Zerkleinerungswirkung der Zerhackervorrichtung begrenzt ist und insbesondere für Mischgüter mit feinen bis extrem feinen Komponenten vielfach nicht ausreicht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannen Gattung zu schaffen, mit der auch extrem feine Komponenten und flüssige und plastische Zu­ sätze strichrein in eine Schüttgut eingearbeitet werden können, wobei zusätzlich eine Mahlwirkung erzielbar sein soll.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Gattung gelöst, daß jedes messerartige Werkzeug wenigstens auf einer Seite eine Anzahl von auf wenigstens einer Linie aufgereihten, senkrecht hochstehenden Stiften trägt und dem Werkzeug ein Stator zugeordnet ist, der auf einer Linie aufge­ reihte entsprechende Stifte trägt, die in die Lücken zwischen den Stiften des sich drehenden zugehörigen Werk­ zeuges eingreifen.

Durch die Erfindung wird also eine Vorrichtung geschaffen, welche die offene Bauweise der bekannten Messerköpfe auf­ weist, jdoch die bei Stiftmühlen bekannten Vorteile sinnvoll nutzt. Es wurde nämlich gefunden, daß die Anord­ nung von Stiften in jeweils nur einer Reihe, so daß Stifte nur von Zeit zu Zeit ineinandergreifen, besonders bei Zwangsmischern wie Pflugscharmischern sehr viel günstiger ist als die Verteilung einer Vielzahl von Stiften auf größeren Flächen, bei der Stifte ständig ineinandergreifen, weil bei der erfindungsgemäßen Ausbildung das der Vor­ richtung ständig zugeführte frische Schüttgut nur verhält­ nismäßig kurz in der Vorrichtung verbleibt. Die Verweil­ zeit in der Vorrichtung reicht völlig aus, um ein strich­ freies Einmischen auch schwierig zu handhabender Kompo­ nenten zu erzielen, während andererseits vermieden wird, daß einzelne Teile des Schüttgutes zu lang und damit zu stark bearbeitet werden und andere Teile keine genügende Bearbeitung erfahren, wie dies bei den bekannten Stift­ mühlen der Fall sein kann, wenn sie als Hilfsaggregate in Zwangsmischer eingebaut sind.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist besonders bei der Verarbeitung feinkristalliner harter oder grobkörniger plastischer Komponenten wirksam. Form und Abstand der miteinander zusammenwirkenden Stifte können aber auch so gewählt werden, daß beispielsweise faserige Verballungen ohne wesentliche Zerkleinerungen der eigentlichen Faser aufgeschlossen werden.

Gemäß einer bevorzugten praktischen Ausführungsform der Erfindung ist sowohl das drehbar gelagerte messerartige Werkzeug als auch der zugehörige Stator als in einer Ebene verlaufender Flachstab ausgebildet, d. h. es liegen zwei Flachstäbe einander gegenüber, die miteinander zusammen­ wirkende Stifte tragen, welche bei jeder Umdrehung der Welle zweimal miteinander kämmen, während des übrigen Umlaufes aber voneinander frei sind, so daß das messer­ artige Werkzeug einerseits die von den Messerköpfen be­ kannte Wirkungsweise hat und zusätzlich in Verbindung mit dem Stator eine besonders gute Aufschließ- und Misch­ wirkung verbunden mit einer Mahlwirkung auf das in die offene Vorrichtung immer wieder hineingeförderte Misch­ gut ausübt. Alternativ können Werkzeug und Stator aber auch gebogen ausgebildet sein. In beiden Fällen werden mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung die Vorteile der bekannten Messerköpfe und der bekannen Stiftmühlen in einer einzigen Vorrichtung vereinigt, ohne die Nachteile dieser bekannten Vorrichtungen in Kauf nehmen zu müssen.

Damit beim Ineinandergreifen der Stäbe des umlaufenden Werkzeuges und des Stators keine extremen Spitzen im Energieverbrauch auftreten, sind nach einem weiteren Merkmale der Erfindung die Stäbe des Werkzeuges gegen­ über den Stäben des Stators derart versetzt angeordnet, daß die Stäbe des sich drehenden Werkzeuges nicht gleich­ zeitig, sondern nacheinander zwischen den Stäben des Stators hindurchtreten. Vorzugsweise wird dies dadurch erreicht, daß die Stifte jedes Stators in einer durch die Achse der Welle gehenden Radialebene liegen und die Stifte des zugehörigen Werkzeuges auf einer gekrümmten Linie an­ gebracht sind, welche sämtliche durch die Achse der Welle gehenden Radialebenen schneidet. Auf diese Weise ist es möglich, beispielsweise die am äußeren Ende des Werkzeuges liegenden Stifte voreilen zu lassen, so daß sie zuerst durch die Stiftreihe des Stators hindurchtreten, während die weiter innen liegenden Stifte des Werkzeuges folgen. Es ist natürlich auch eine umgekehrte Anordnung möglich.

Obwohl verschiedene Querschnittsformen, gegenseitige Abstände und Längen der Mahlstifte möglich sind, hat es sich als besonders zweckmäßig erwiesen, benachbarte Stifte des Stators und des Werkzeuges mit einem gegen­ seitigen Achsabstand von 5 bis 50 mm und vorzugsweise von etwa 20 mm anzuordnen, wenn die Stifte selbst beispielsweise einen Durch­ messer von etwa 8 mm haben. Der freie Abstand zwischen mit­ einander zusammenwirkenden Stiften des Werkzeuges und des Stators liegt zweckmäßig etwa zwischen 1 bis 15 mm. Die Stifte haben zweckmäßig einen kreisförmigen Querschnitt, können jedoch auch einen quadratischen, dreieckförmigen oder ovalen Querschnitt aufweisen. Ihre Länge liegt vor­ zugsweise im Bereich von etwa 5 bis 30 mm.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung trägt das Werk­ zeug auf der Ober- und der Unterseite Stifte, wobei über und unter diesem Werkzeug je ein Stator mit entsprechenden Gegenstiften angeordnet ist. Die Stifte des Werkzeuges können dabei durchgehend ausgebildet sein.

Es ist auch möglich, mehrere messerartige Werkzeuge über­ einander an der Welle anzuordnen und zwischen den ein­ zelnen Werkzeugen jeweils ein Stator vorzusehen, wenn man den von dem Werkzeug überstrichenen Raum vergrößern will. Dabei kann jeder Stator aus zwei einander über­ kreuzenden, um 90° gegeneinander versetzten Flachstäben ge­ bildet sein. In jedem Falle ist die offene Bauweise gewähr­ leistet, die für einen wirkungsvollen und schnellen Durch­ strom des zu behandelnden Schüttgutes durch die Vor­ richtung wesentlich ist.

Vorrichtungen dieser Art sind im unteren Bereich von beispielsweise zylindrischen Behältern von Mischmaschinen derart anzuordnen, daß sie jeweils zwischen den Umlauf­ bahnen von Mischwerkzeugen liegen, welche sich an den äußeren Enden von radialen Armen einer Mischwerkswelle befinden.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der er­ findungsgemäßen Vorrichtung zum Aufschließen und Ver­ mischen von feinteiligem Schüttgut schematisch darge­ stellt, und zwar zeigt

Fig. 1 einen senkrechten Schnitt durch die in den un­ teren Bereich eines zylindrischen Mischbehälters eingebaute Vorrichtung,

Fig. 2 eine Draufsicht auf das messerartige Werkzeug der Vorrichtung, woraus die an diesem angeordneten senkrecht hochstehenden Stifte zu erkennen sind, und

Fig. 3 eine Draufsicht auf den einen messerartigen Werkzeug zugeordneten Stator, der ebenfalls senk­ recht hochstehende Stifte trägt.

Die Vorrichtung 1 ist im Bodenbereich eines in Fig. 1 nur angedeuteten zylindrischen Mischbehälters 2 ange­ bracht und weist eine den Mischbehälter 2 durchsetzende Welle 3 auf, die am äußeren Ende einen Vierkantabschnitt 4 hat. Auf den Vierkantabschnitt 4 ist eine entsprechend ausgebildete Büchse 5 aufgesteckt, welche von einer an das Stirnende des Abschnittes 4 angeschraubten Mutter 6 gehalten wird.

Die Büchse 5 trägt ein als Flachstab ausgebildetes messer­ artiges Werkzeug 7, in das senkrecht nach unten führende Stifte 8 eingelassen sind.

Unterhalb des Werkzeuges 7 ist ein als Flachstab ausge­ bildeter Stator 9 angebracht, der auf der Oberseite Stifte 10 trägt, die in Form und Länge den Stiften 8 entsprechen, gegenüber diesen jedoch so versetzt sind, daß die Stifte 8 zwischen den Stiften 10 hindurchgehen können, wie Fig. 1 zeigt.

Der Stator 9 ist auf einem die Welle 3 umgebenden Block 11 mittels Schrauben 12 befestigt. Der Block 11 ist an die Innenseite des Behälters 2 angeschweißt.

Das Werkzeug 7 ist über die Büchse 5 und den Vierkant­ abschnitt 4 drehfest mit der Welle 3 verbunden und wird dementsprechend mit der Welle 3 gedreht, wenn diese von einem nicht dargestellten Motor angetrieben wird.

Fig. 2 zeigt die Grundform des messerartigen Werkzeuges 7. Die Stifte 8 sind beidseits einer zentralen Öffnung 13 auf gekrümmten Linien 14 angeordnet, d. h. also, sie liegen nicht in einer durch die Längsachse 15 der Welle 3 ver­ laufenden Radialebene.

Die Außenkanten 16 und 17 des Werkzeuges 7 können, falls erwünscht, angeschärft sein.

Die quadratische Öffnung 13 ermöglicht es, das Werkzeug 7 auf die Büchse 5 aufzustecken.

Der in Fig. 3 dargestellte Stator 9 ist ein rechteckiger Flachstab, auf dem die Stifte 10 in einer Linie 18 ange­ ordnet sind, welche in einer durch die Längsachse 15 der Welle 3 verlaufenden Radialebene liegt.

Im Betrieb ist bei dieser Anordnung gewährleistet, daß die Stifte 8 nicht gleichzeitig zwischen den Stiften 10 hindurchtreten, sondern nacheinander, so daß keine extrem hohen Energiebedarfsspitzen auftreten, wenn das Werkzeug 7 den Stator 9 überstreicht.

Claims (11)

1. Vorrichtung zum Aufschließen, Vermahlen und/oder Ver­ mischen von feinteiligem, körnigem, faserigem und/ oder verklumptem Schüttgut, das der Vorrichtung zwangsweise von den Seiten immer wieder zugeführt wird, mit einer drehbar und antreibbar gelagerten Welle, an der wenigstens ein messerartiges Werkzeug befestigt ist, dadurch gekennzeich­ net, daß jedes messerartige Werkzeug (7) wenigstens auf einer Seite eine Anzahl von auf wenigstens einer Linie (14) aufgereihten, senkrecht hochstehenden Stiften (8) trägt und dem Werkzeug ein Stator (9) zu­ geordnet ist, der auf einer Linie (18) aufgereihte ent­ sprechende Stifte (10) trägt, die in die Lücken zwischen den Stiften des sich drehenden zugehörigen Werkzeuges eingreifen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl das messerartige Werkzeug (7) als auch der zugehörige Stator (9) als in einer Ebene ver­ laufender Flachstab ausgebildet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl das messerartige Werkzeug (7) als auch der Stator (9) als in einer Radialebene gekrümmter Flachstab ausgebildet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Stifte (8) des Werkzeuges (7) gegenüber den Stiften (10) des Stators (9) derart versetzt angeordnet sind, daß die Stifte (8) des sich drehenden Werkzeuges (7) nacheinander zwischen den Stiften (10) des Stators (9) hindurchtreten.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Stifte (10) jedes Stators (9) in einer durch die Achse (15) der Welle (3) gehenden Radialebene liegen und die Stifte (8) des zugehörigen Werkzeuges (7) auf wenigstens einer gekrümmten Linie (14) ange­ bracht sind, welche sämtliche durch die Achse (15) der Welle (3) gehenden Radialebenen schneidet.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß benachbarte Stifte (8 und 10) das Stators (9) und des Werkzeuges (7) einen gegen­ seitigen Achsabstand von etwa 5 bis 50, beispielsweise etwa 20 mm haben.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der freie Abstand zwischen mit­ einander zusammenwirkenden Stiften (8 und10) des Werkzeuges (7) und des Stators (9) etwa 1 bis etwa 15 mm beträgt.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Stifte (8, 10) eine Länge von etwa 5 bis etwa 30 mm aufweisen.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeug (7) auf der Ober- und Unterseite Stifte (8) trägt und über und unter ihm je ein Stator (9) angeordnet ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß sie mehrere messerartige Werk­ zeuge (7) übereinander aufweist, zwischen denen je ein Stator (9) angeordnet ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Stator (9) aus zwei Flach­ stäben besteht, die um 90° gegeneinander versetzt kreuzförmig angeordnet sind.