DE3202308A1

DE3202308A1 - Zerkleinerungs- und mischvorrichtung

Info

Publication number: DE3202308A1
Application number: DE19823202308
Authority: DE
Inventors: Walter Dipl.-Ing.-Chem.ETH Dr. 8006 Zürich Killer; Hans 5102 Rupperswil Riniker
Original assignee: KILLER WALTER DIPL ING CHEM ET; RINIKER AG
Current assignee: Pharmatronic AG
Priority date: 1982-01-26
Filing date: 1982-01-26
Publication date: 1983-07-28
Also published as: DE3202308C2; CH658799A5; US4506838A

Description

Die Erfindung betrifft eine Zerkleinerungs- und Mischvorrichtuncj, bestehend aus einem zylindrischen Bohäll.or /ur Aufnahme des zu behandelnden Gutes und zumindest einem bezüglich der Behälterachse konzentrisch gelagerten, sich im wesentlichen bis zum Innenwandbereich des Behälters erstreckenden, antreibbaren Umwälzorgan.

Bei der Herstellung vieler Güter des industriellen und privaten Bedarfs ist es erforderlich, verschiedenartige Stoffe miteinander zu vermischen. In den verschiedenen Fällen ist dabei auch noch eine chemische Reaktion im Mischgut herbeizuführen. Der gleichmäßigen Verteilung der einzelnen Mischungsbestandteile setzen einzelne Komponenten mitunter erheblichen Widerstand entgegen. Das kann beispielsweise an den unterschiedlichen spezifischen Gewichten oder Schüttgewichten, an den Adhasions- oder Kohäsionskräften oder an den unterschiedlichen Oberflächenstrukturen der Partikel liegen. Insbesondere können bei Mischvorgängen unerwünschte Zusammenballungen auftreten. Derartigen Zusammenballungen muß entgegengewirkt werden. Dazu ist bekannt, im Behälter fest angeordnete Messer vorzusehen, die Anbackungen und Klumpenbildungen entgegenwirken sollen. Die Wirksamkeit dieser Maßnahmen läßt jedoch zu wünschen übrig.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Zerkleinerungs- und Mischvorrichtung der eingangs genannten Gattung so auszubilden, daß unter Vermeidung von Anbackungen und Klumpenbildungen weitestgehend unabhängig von der Zusammensetzung und dem jeweiligen Zustand des zu behandelnden Gutes bei kurzer Durchsatz- bzw. Verarbeitungszeit stets eine optimale Behandlung des Gutes gewährleistet ist.

Gelöst wird diese Aufgabe nach der Erfindung dadurch, daß zumindest ein bezüglich der Behälterachse exzentrisch und drehbar gelagertes, mit dem Umwälzorgan umlaufendes und auf das umgewälzte Gut einwirkendes Werkzeug vorgesehen ist, das

mit der gleichen oder einer vom Umwälzorgan verschiedenen Drehzahl und/oder Drehrichtung antreibbar ist.

Aufgrund dieser Anordnung und Art des Betriebs des Werkzeugs ist die Relativgeschwindigkeit zwischen dem zu behandelnden Gut und dem auf das Gut einwirkenden Werkzeug nicht mehr allein durch die Drehzahl des Umwälzorgans vorgegeben, sondern in erster Linie durch die Drehzahl des Werkzeugs bestimmbar. Somit ist durch Wahl einer geeigneten Drehzahl und/oder Drehrichtung des Werkzeugs sowie durch Wahl eines für den jeweiligen Zweck geeigneten Werkzeugs stets eine optimale Behandlung des Gutes möglich.

Das Werkzeug erstreckt sich vorzugsweise zumindest im wesentlichen über die gleiche axiale Länge wie das Umwälzorgan.

Vorteilhafterweise grenzt das Werkzeug an den wandseitigen Teil des Umwälzorgans an. Das Werkzeug liegt dabei zweckmäßigerweise radial innerhalb des wandseitigen Teils des Umwälzorgans, kann jedoch in speziellen Fällen auch in Umfangsrichtung gegenüber dem wandseitigen Teil des Umwälzorgans versetzt sein.

Eine besonders vorteilhafte Ausfuhrungsform der Zerkleinerungsund Mischvorrichtung besteht darin, daß das Umwälzorgan eine mit einer bezüglich der Behälterachse konzentrisch gelagerten Tragwelle drehfest verbundene, rahmenförmige Anordnung mit einem sich zumindest im wesentlichen parallel zur Behälterachse erstreckenden wandseitigen Teil und zwei seitlichen, sich im wesentlichen in radialer Richtung erstreckenden Tragteilen ist, wobei insbesondere die rahmenförmige Anordnung als Stütz- und Tragorgan für das Werkzeug ausgebildet ist. In diesem Falle wird das Werkzeug bevorzugt in den sich in radialer Richtung erstreckenden Tragteilen gelagert. Damit ist eine gute Zugänglichkeit dds Werkzeugs gegeben, so daß gegebenenfalls das Werkzeug leicht herausgenommen und gegen ein anderes Werkzeug ausgetauscht werden kann.

Eine weitere Ausbildung des Erfindungsgegenstandes besteht darin, daß eine ebenfalls drehfest mit der Tragwelle verbundene und sich bezüglich der ersten rahmenförmigen Anordnung in diametral entgegengesetzter Richtung von der Tragwelle wegerstreckende zweite rahmenförmige Anordnung vorgesehen ist. Zweckmäßigerweise sind hierbei die wandseitigen Teile der beiden rahmenförmigen Anordnungen radial verschieden stark ausgebildet, wobei vorteilhafterweise nur diejenige rahmenförmige Anordnung, die den wandseitigen Teil mit der kleineren radialen Abmessung aufweist, ein Werkzeug trägt. Die den wandseitigen Teil mit der stärkeren radialen Abmessung aufweisende rahmenförmige Anordnung dient hier ausschließlich zur Umwälzung des zu behandelnden Gutes.

Günstig ist es, wenn der wandseitige Teil dieser zweiten rahmenförmigen Anordnung zur Umlenkung des zu verarbeitenden Gutes dem Werkzeug zugewandten wenigstens eine abgeschrägte Fläche aufweist. Dadurch kann eine Verbesserung der Zuführung des jeweiligen Guts zum Werkzeug erreicht werden.

Vorteilhafterweise ist für das Umwälzorgan und das Werkzeug ein gemeinsamer Antrieb vorgesehen, der über ein Getriebe auf das Werkzeug wirkt. Das Getriebe kann ein stufenlos regelbares Getriebe sowie ein Getriebe mit veränderbarer Drehrichtung sein.

Eine bevorzugte praktische Ausbildung des Erfindungsgegenstandes besteht darin, daß ein von einem ersten Antrieb für das Umwälzorgan unabhängiger zweiter Antrieb für das Werkzeug vorgesehen ist. Da durch den separaten zweiten Antrieb die Drehzahl des Werkzeugs von der Drehzahl des Umwälzorgans vollständig unabhängig ist, kann eine optimale Festlegung der Relativgeschwindigkeit zwischen dem auf das zu behandelnde Gut einwirkenden Werkzeug und dem zu bearbeitenden Gut gewählt werden.

—. Q —

Als Antrieb für das Werkzeug wird zweckmäßigerweise ein Motor mit stufenlos regelbarer Drehzahl verwendet. Dieser Antrieb kann vorteilhafterweise ein Motor mit veränderbarer Drehrichtung sein. Aufgrund dieses separaten zweiten Antriebs kann die Drehzahl des Werkzeugs insbesondere auch während einer Behandlungsphase je nach dem sich ändernden Zustand des zu behandelnden Gutes erhöht oder verringert werden. Dadurch, daß zusätzlich die Drehrichtung des Werkzeugs verändert werden kann, ist eine sehr breite Variationsmöglichkeit gegeben. Da sich die Drehgeschwindigkeit und/oder Drehrichtung des Werkzeugs stets an den sich zeitlich ändernden Zustand des zu behandelnden Gutes anpassen läßt, lassen sich in jeder Behandlungsphase optimale Bedingungen schaffen.

Nach einer weiteren Besonderheit ist die abtreibende Welle des zweiten Antriebs in der Tragwelle für das Umwälzorgan drehbar gelagert und über ein Getriebe mit dem Werkzeug verbunden. Dadurch ist ein relativ einfacher, platzsparender und stabiler Aufbau gegeben. Die Abtriebswelle kann zweckmäßigerweise über ein Rollengetriebe mit dem Werkzeug verbunden sein. Als Zugmittel, die die Drehglieder des Rollen- oder Zugmittelgetriebes miteinander verbinden, können Bänder, Seile, Riemen, Ketten und dergleichen verwendet werden. Es ist jedoch auch möglich, statt des Rollengetriebes ein Rädergetriebe zu verwenden. Das Rädergetriebe kann beispielsweise ein Zahnradgetriebe Oder auch ein Reibgetriebe sein.

Das Getriebe ist zweckmäßigerweise in einem Hohlraum des rahmenförmigen Umwälzorgans untergebracht, der derart abgedichtet ist, daß einerseits ein Eindringen des zu behandelnden Gutes in den Hohlraum und andererseits ein Austreten von Schmierstoffen aus dem Hohlraum verhindert wird.

In der Praxis wird das Werkzeug in Abhängigkeit von der Zusammensetzung des zu behandelnden Gutes sowie der Art des Bearbeitungsprozesses gewählt werden. Das Werkzeug kann beispielsweise aus mehreren Werkzeugteilen bestehen, die auf einer Tragwelle montiert und einzeln austauschbar sind. Falls erforderlich, kann auch das komplette Werkzeug gegen ein anderes ausgetauscht werden. Als Werkzeug wird vorzugsweise ein einer Zusammenballung des zu bearbeitenden Gutes entgegenwirkendes Werkzeug verwendet. Zweckmäßige Werkzeuge sind beispielsweise Mischwerkzeuge, aber auch Zerkleinerungswerkzeuge wie z.B. Schneidwerkzeuge und das zu behandelnde Gut zermahlende Werkzeuge. Es können ferner weitere, fest mit dem Umwälzorgan oder der Behälterwand verbundene Werkzeuge vorgesehen sein, die mit dem drehbar gelagerten Werkzeug zusammenwirken oder auch zu einer zusätzlichen Bearbeitung des zu behandelnden Gutes dienen.

Für bestimmte Anwendungsfälle, bei denen das zu behandelnde Gut während des Bearbeitungsprozesses erwärmt werden muß, ist es zweckmäßig, das Umwälzorgan beheizbar auszubilden.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben; in dieser zeigt:

Fig. 1 eine schematische Schnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Zerkleinerungs- und Mischvorrichtung,

Fig. 2 eine Teilansicht der in Fig. 1 gezeigten Anordnung, wobei das auf das zu behandelnde Gut einwirkende Werkzeug ein Zerkleinerungswerkzeug ist,

Fig. 3 eine Teilansicht der in Fig. 1 gezeigten Anordnung, wobei das auf das zu behandelnde Gut einwirkende Werkzeug ein Mischwerkzeug ist, und

Fig. 4 eine Teilansicht der in Fig. 1 gezeigten Anordnung, wobei das auf das zu behandelnde Gut einwirkende Werkzeug ein Mahlwerkzeug ist.

Fig. 1 zeigt in schematischer Schnittdarstellung ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen zerkleinerungs- und Mischvorrichtung. In einem zylindrischen Behälter 1 ist ein Umwälzorgan 5 angeordnet, das mit einer konzentrisch zur Behälterachse 20 mittels Lagern 2 im Behälter drehbar gelagerten Tragwelle 3 drehfest verbunden ist. Das Umwälzorgan 5 ist als rahmenförmige Anordnung ausgebildet, die sich im wesentlichen bis zum Innenwandbereich des Behälters 1 erstreckt. Das rahmenförmige Umwälzorgan umfaßt einen sich parallel zur

Behälterachse 20 erstreckenden wandseitigen Teil 21 sowie zwei seitliche, sich in radialer Richtung erstreckende Tragteile 22. Ein auf das zu behandelnde Gut einwirkendes Werkzeug, von dem hier lediglich die Werkzeugwelle 6 gezeigt ist, ist mittels Lagern 7 radial innerhalb des wandseitigen Teils 21 des Umwälzorgans 5 drehbar in den beiden seitlichen Tragteilen 22 gelagert. Mit dieser Werkzeugwelle 6 können einzelne Werkzeugteile drehfest verbunden werden. Das Werkzeug kann jedoch auch einstückig mit dieser Werkzeugwelle 6 ausgebildet sein. Neben einem ersten Antrieb 4 für das Umwälzorgan 5 ist ein vom ersten Antrieb unabhängiger zweiter Antrieb 12 für das Werkzeug vorgesehen. Die abtreibende Welle 11 des zweiten Antriebs 12 ist in der Tragwelle 3 für das Umwälzorgan 5 mittels Lagern 14 drehbar gelagert und über ein Getriebe 8, 9, 10 mit der Werkzeugwelle 6 verbunden. Das Getriebe umfaßt eine mit der Werkzeugwelle 6 drehfest verbundene Rolle 8, eine mit der Abtriebswelle 11 des zweiten Antriebs 12 drehfest verbundene Rolle 10 sowie einen die Antriebskraft von der abtreibenden Welle 11 auf die Werkzeugwelle 6 übertragenden Riemen 9. Das Getriebe ist in einem Hohlraum 13 des rechten seitlichen Tragteils 22 des Umwälzorgans 5 untergebracht. Der Hohlraum 13 ist derart abgedichtet, daß einerseits ein Eindringen des zu behandelnden Gutes in den Hohlraum und andererseits ein Austreten von Schmierstoffen aus dem Hohlraum verhindert wird.

Wird nun das rahmenförmige Umwälzorgan 5 durch den ersten Antrieb 4 in Rotation versetzt, so wird das zu behandelnde Gut in bekannter Weise umgewälzt. Dem zu bearbeitenden Gut wird insbesondere im Umfangsbereich des Umwälzorgans 5,-nämlich im Bereich des wandseitigen Teils 21 eine vorbestimmte' Geschwindigkeit erteilt. Eine optimale Festlegung der Relativgeschwindigkeit zwischen dem zu behandelnden Gut und dem auf das Gut einwirkenden Werkzeug wird über den zweiten Antrieb 12 erreicht. Im allgemeinen wird das Werkzeug mit einer wesentlich höheren Drehzahl als das Umwälzorgan angetrieben. Beispielsweise ist für das Umwälzorgan eine Drehzahl von etwa 2 upm und für das Werkzeug eine Drehzahl von etwa 1.500 upm denkbar. Von praktischer Bedeutung ist, daß

aufgrund des separaten zweiten Antriebs 12 die Drehzahl der
Werkzeugwelle 6 bzw. des Werkzeugs in Abhängigkeit vom
jeweiligen Zustand des zu behandelnden Gutes auch bei gleichbleibender Drehzahl des Umwälzorgans während eines bestimmten
Behandlungsschrittes verändert werden kann. Somit können stets diejenigen Bedingungen geschaffen werden, bei denen eine Klumpenbildung des zu behandelnden Gutes wirksam vermieden wird.

Gemäß der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform ist das Werkzeug ein Zerkleinerungswerkzeug mit auf einer Werkzeugwelle 6 angeordneten Schnittmessern 15. Diese Schnittmesser wirken einer
Zusammenballung des zu behandelnden Gutes entgegen. Um Anbackungen an der Innenwand des zylindrischen Behälters zu verhindern, weist der wandseitige Teil 21 des Umwälzorgans 5 einen Abstreifer 19 auf.

Gemäß der Ausführungsform nach Fig. 3 ist das Werkzeug ein
Mischwerkzeug mit einer auf einer Werkzeugwelle 6 angeordneten Mischschnecke 16.

Gemäß der Ausführung nach Fig. 4 wird als Werkzeug ein das
zu behandelnde Gut zermahlendes Werkzeug verwendet, wobei eine Werkzeugwelle 6 Mahlstifte18 aufweist, die mit am wandseitigen Teil 21 des Umwälzorgans 5 angeordneten Mahlstiften 17 zusammenwirken.

Die Werkzeugwelle 6 der in den Fig. 2 bis 4 gezeigten Werkzeuge ist in der gleichen Weise in den seitlichen Tragteilen 22 des
Umwälzorgans 5 gelagert, wie dies im ersten, anhand von Fig. 1 Ausführungsbeispiel beschrieben wurde.

Claims

Patentansprüche

1. Zerkleinerungs- und Mischvorrichtung, bestehend aus einem zylindrischen Behälter zur Aufnahme des zu behandelnden Gutes und zumindest einem bezüglich der Behälterachse konzentrisch gelagerten, sich im wesentlichen bis zum Innenwandbereich des Behälters erstreckenden, antreibbaren Umwälzorgan, dadurch gekennzeichnet , daß zumindest ein bezüglich der Behälterachse (20) exzentrisch und drehbar gelagertes, mit dem Umwälzorgan (5) umlaufendes und auf das umgewälzte Gut einwirkendes Werkzeug (5, .15; 6, 16; 6, 17) vorgesehen ist, das mit der gleichen oder einer vom Umwälzorgan (5) verschiedenen Drehzahl und/oder Drehrichtung antreibbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß sich das Werkzeug (6, 15; 6, 16; 6, 17) zumindest im wesentlichen über die gleiche axiale Länge wie das Umwälzorgan .(5) erstreckt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß das Werkzeug (6, 15; 6, 16; 6, 17) an den wandseitigen Teil (21) des Umwälzorgans (5) angrenzt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich net, daß das Werkzeug radial innerhalb des wandseitigen Teils (21) des Umwälzorgans (5) gelegen ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet , daß das Werkzeug in Umfangsrichtung gegenüber dem wandseitigen Teil (21) des Umwälzorgans (5) versetzt ist.

6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß das Umwälzorgan (5) eine mit einer bezüglich der Behälterachse (20) konzentrisch gelagerten Tragwelle (3) drehfest verbundene, rahmenförmige Anordnung mit einem sich zumindest im wesentlichen parallel zur Behälterachse erstreckenden wandseitigen Teil (21) und zwei seitlichen, sich im wesentlichen in radialer Richtung erstreckenden Tragteilen (22) ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich net, daß die rahmenförmige Anordnung als Stütz- und Tragorgan für das Werkzeug ausgebildet ist..

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeich net, daß das Werkzeug in den sich in radialer Richtung erstreckenden Tragteilen (22) gelagert ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet , daß eine ebenfalls drehfest mit der Tragwelle (3) verbundene und sich bezüglich der ersten rahmenförmigen Anordnung in diametral entgegengesetzter Richtung von der Tragwelle wegerstreckende zweite rahmenförmige Anordnung vorgesehen ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet , daß die wandseitigen Teile der beiden rahmenförmigen Anordnungen radial verschieden stark ausgebildet sind.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet , daß nur diejenige rahmenförmige Anordnung, die den wandseitigen Teil mit der kleineren radialen Abmessung aufweist, ein Werkzeug trägt.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet , daß der wandseitige Teil der rahmenförmigen Anordnung zur Umlenkung des zu verarbeitenden Gutes dem Werkzeug zugewandt wenigstens eine abgeschrägte Fläche aufweist.

13. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß für das ümwälzorgan (5) und.das Werkzeug (6, 15; 6, 16; 6, 17) ein gemeinsamer Antrieb vorgesehen ist und daß dieser Antrieb über ein Getriebe auf das Werkzeug wirkt.

14.—Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet , daß ein von einem ersten Antrieb (4) für das Umwälzorgan (5) unabhängiger zweiter Antrieb (12) für das Werkzeug vorgesehen ist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet , daß der zweite Antrieb (12) ein Motor mit stufenlos regelbarer Drehzahl ist.

16. Vorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch g e k e η η zeichnet , daß der zweite Antrieb (12) ein Motor mit veränderbarer Drehrichtung ist.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet , daß die abtreibende Welle (11) des zweiten Antriebs (12) in der Tragwelle (3) für das Umwälzorgan (5) drehbar gelagert ist und daß die Abtriebswelle (11) über ein Getriebe (8, 9, 10) mit dem Werkzeug verbunden ist.

18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet , daß die Abtriebswelle (11) über ein Rollengetriebe mit dem Werkzeug verbunden ist.

19. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet , daß die Abtriebswelle (11) über ein Rädergetriebe mit dem Werkzeug verbunden ist.

20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet , daß das Getriebe (8, 9, 10) in einem Hohlraum (13) des rahmenförmigen ümwälzorgans (5) untergebracht ist.

21. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß das Werkzeug ein einer Zusammenballung des zu bearbeitenden Gutes entgegenwirkendes Werkzeug ist.

22. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß das Werkzeug ein Mischwerkzeug ist.

23. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet , daß das Werkzeug ein Zerkleinerungswerkzeug ist.

24. Vorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet , daß das Werkzeug ein Schneidwerkzeug ist.

25. Vorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet , daß das Werkzeug ein das zu bearbeitende Gut zermahlendes Werkzeug ist.

26. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß das Umwälzorgan (5) beheizbar ist.