DE3641413C1 - Apparatus for processing materials - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Bearbeitung von Materialien, insbesondere zum Mischen Kneten, Fibrillieren und Aufschließen von Feststoffen, nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Die Bearbeitung von Materialien mit Hilfe von Maschinen, die die Materialien mischen, zerfasern, entstippen, dispergieren, aufschließen, emulgieren, neutralisieren, homogenisieren und extrahieren, verlangt komplexe Be­ handlungsvorgänge, die auf den Zustand jedes Materials und jedes gewünschte Resultat speziell abgestimmt sein müssen. Aus diesem Grunde gibt es eine Vielzahl von Spezialmaschinen, zu denen Rührer und Mischapparaturen gehören, die im wesentlichen aus einem Gefäß bestehen, in dem ein rotierendes Werkzeug angeordnet ist. Als rotierende Werkzeuge dienen Wellen, die mit Flügeln oder Schaufeln unterschiedlichster Form besetzt sind oder es werden Knetvorrichtungen benutzt, die mit Paddel- oder Bandwendelwellen und Schnecken arbeiten, welche in einem Trog oder einem Zylinder umlaufen. Die­ se bekannten Vorrichtungen sind zur Behandlung von Stoffgemischen mit überwiegend flüssiger Mischkomponen­ te gut geeignet und auch bei pasteusen, teigigen Massen sind sie anwendbar, obwohl im letzteren Falle zu hoher Energieverbrauch durch verlängerte Behandlungszeit nach­ teilig ist. Dies ist unter anderem darauf zurückzufüh­ ren, daß die Viskosität dieser Stoffgruppen die Bildung einer bei dünnflüssigen Medien mischungswirksamen turbu­ lenten Strömungsform stark beeinträchtigt.

Eine Emulgier- und Dispergiervorrichtung, die durch intensive Scherarbeit verbesserte Ergebnisse bei der Bearbeitung von Materialien erzielt, ist in der DE-OS 30 32 783 erwähnt. Bei dieser Vorrichtung sind in einem Gehäuse mit horizontaler Achse ein mit konzentrischen Zahnkränzen versehener Stator und ein Rotor angeordnet, der von einer horizontalen Antriebswelle angetrieben ist und der mit den Zahnkrän­ zen des Stators scherend zusammenarbeitende Zahnkränze trägt. Das Verhältnis der Zähneanzahl von Rotor und Stator beträgt dabei etwa 1 (Rotor) : 1 (Stator) bis 1 (Rotor : 5 (Stator). Der Stator und der Rotor haben Kreisscheibenform und sie werden von dem Gehäuse dicht umschlossen. Das zu behandelnde Material wird von der Statorseite durch einen koaxialen Produkteinlaß in den Spaltraum zwischen Rotor und Stator eingeführt und es wird vom Rotor zentrifugal beschleunigt gegen den Au­ ßenumfang des Rotor-Stator-Systems gefördert und aus einem radial nach außen gerichteten Produktauslaß ab­ geführt. Der sich drehende Rotor preßt das in den Kam­ mern zwischen seinen Zähnen (Rotorkammern) mitgeführte Bearbeitungsgut in die Kammern zwischen den Statorzäh­ nen (Statorkammern). Während der "Befüllung" werden die Statorkammern eines Zahnkranzes durch die Zähne des nächstgrößeren Zahnkranzes geschlossen, so daß das Gut am Austritt gehindert wird. In den Statorkammern herrscht währenddessen ein Überdruck. Bruchteile von Sekunden später gibt der Rotorzahnkranz den Austritt der Statorkammern frei und das Bearbeitungsgut ent­ spannt schockartig. Dieser sich pro Sekunde millionen­ fach wiederholende Vorgang bewirkt eine Bearbeitung des Gutes durch Kavitation im Mikronenbereich. Diese Ma­ schine ist immer dann gut einsetzbar, wenn es sich um pumpfähiges Material handelt. Nichtpumpfähige Medien wie Pulver, Granulate oder Pasten sind nur in niedriger Konzentration verarbeitbar, was durch verlängerte Be­ handlungszeit einen erhöhten Energieverbrauch und durch das Erfordernis anschließender Auspressung und Trock­ nung erhöhten Energiebedarf nach sich zieht. Dies wirkt sich unter anderem sehr augenfällig beim Filbrillieren und Aufschließen von trockenen Fasern aus, die in einer 1 bis 4%igen Suspension in die Maschine eingegeben werden müssen und bereits bei geringfügig zu hoher Fa­ serkonzentration zu einer Blockierung des Rotors füh­ ren. Ein Grund für diese Leistungsschwäche der bekann­ ten Maschine besteht darin, daß die zusammenwirkenden Zahnkränze des Rotors und des Stators bei der für die korrekte Förderung des bearbeiteten Materials notwen­ digen Rotordrehzahl zu hohe Schereffekte erzeugen, so daß die Statorkammern von den nichtfließfähigen Fest­ stoffen in kürzester Zeit verstopft werden und durch die Unterbrechung des Guttransportes von innen nach außen eine Blockierung des Rotors eintritt. Das bei dieser bekannten Maschine realisierte Prinzip der mil­ lionenfachen Ausbildung von Druckwechselfeldern zur Produktaufbereitung ist deshalb für während oder nach der Verarbeitung trockene bzw. hochviskose Stoffe wie z. B. Compounds für die Herstellung von PVC oder die Kaseinatherstellung oder zum Aufschließen von trockenen Fasern und dergleichen ungeeignet.

Eine weitere bekannte Misch- und Dispergiervorrichtung ist in der DE-OS 30 50 697 offenbart. Auch diese Vorrichtung arbei­ tet mit gezahnten Stator- und Rotorscheiben, die in einem sie eng umschließenden Gehäuse untergebracht sind, das einen statorseitigen zentralen Guteinlaß und einen radialen Pro­ duktauslaß aufweist. Zwar ist in diesem Falle das Gehäuse mit vertikaler Achse angeordnet und die Antriebswelle des Rotors verläuft ebenfalls vertikal, jedoch ergeben sich sie gleichen Probleme und Nachteile wie in der anderen bekannten Vorrichtung geschildert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Vorrich­ tung der erwähnten Art so zu verbessern, daß sie in der Lage ist, trockene Feststoffe wie Pulver, Granulat, Paste, Fasern ohne Flüssigkeitszugabe kontinuierlich oder diskontinuier­ lich zu mischen, kneten, fibrillieren, aufzuschließen, oder in jeder beliebigen anderen Weise zu bearbeiten, die als Rohstoffaufbereitung für die chemische In­ dustrie sowie die Nahrungsmittel- und Papierindustrie gewünscht wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Rotor mindestens einen von der Antriebswelle ausgehenden Arm aufweist und daß sich über dem Rotor ein verlängerter Ge­ häuseraum erstreckt, in den der Produkteinlaß mündet.

Durch diese Ausbildung wird erfolgreich vermieden, daß trockene Pulver, Fasern, Kristalle und dergleichen, die kompressibel sind, in den Statorkammern kompaktiert werden und den Rotor blockieren. Das in den verlänger­ ten Gehäuseraum oberhalb dses Rotors eingeführte trockene Gut wird ungezwungen bei jeder Rotorumdrehung eine Stufe weiter radial nach außen transportiert, wo­ bei keine Kompaktierung und mit dieser verbundene Ver­ stopfung der Statorkammern und Blockierung des Rotors eintreten kann, weil der mindestens eine umfangsmäßig schmale radiale Arm und der verlängerte Gehäuseraum über diesem die den Zentrifugal- und Scherkräften ausgesetzten trocke­ nen Feststoffe frei über den Rotor hinweg ausweichen lassen. Diese Ausweichmöglichkeit simuliert die bei dünnflüssigen Medien mischwirksame turbulente Strö­ mungsform durch Ausnutzung von Rückströmungen, mecha­ nisches Aufteilen und Umlagern, die sich dadurch erge­ ben, daß das gegen den Umfang des Rotor-Stator-Systems geförderte Gut von außen her auf die Rotor-Stator-An­ ordnung zurückfällt und zum wiederholten Male der Scherbeanspruchung durch die zusammenarbeitenden Zähne ausgesetzt wird. Rotorarm und über diesem verlängerter Gehäu­ seraum der stehend angeordneten Vorrichtung ermöglichen eine dauernde Gutumlagerung von au­ ßen nach innen und sorgen für vielfaches Durcharbeiten trockener und/oder hochviskoser Stoffe ohne den bisher durch die notwendige Zugabe von Flüssigkeit bedingten Zeit- und Energieaufwand, so daß die Vorrichtung zum intensiven Mischen, Kneten, Fibrillieren, Aufschließen und ähnlichen für die industrielle Produktion wichtigen Vorgängen hervorragend geeignet ist. Pulver, Fasern, Granulat, hochviskose Pasten und andere Feststoffe kön­ nen durch die radial einwärts gerichtete Selbstförde­ rung der Produkte in trockenem Zustand kontinuierlich bearbeitet werden, wodurch sich eine praktisch unbe­ grenzte Einsatzbreite der erfindungsgemäßen Vorrichtung bei der Rohstoffaufbereitung ergibt. Selbstverständlich ist der Einsatz der Vorrichtung nicht auf trockene Feststoffe beschränkt. Auf diesem Gebiet füllt sie je­ doch eine klaffende Lücke. Das Verhältnis der Zähnezahl bei Rotor und Stator ist durch die Bestückung des Ro­ tors mit mindestens einem Arm etwa 1 (Rotor) : 10 (Stator) bis 1 (Rotor) : 100 (Stator). Dieses Verhältnis ist günstig für die Verarbeitung hoher Konzentrationen. Die Drehung des Rotors erfolgt zweckmäßigerweise mit einer Ge­ schwinigkeit von 10 m/s bis 20 m/s. Diese energiespa­ rende Drehgeschwindigkeit genügt, weil die Leistung der Maschine infolge des radialen Rückströmungskreislaufes von der Beschleunigung der Rotorzahnflanken und den Zentrifugalkräften, die das Gut in Richtung der Pe­ ripherie treiben, nicht wesentlich abhängig ist.

Die stehende Anordnung des Gehäuses erleichtert das Zurückfallen des Gutes von der Peripherie gegen die Mitte der Vorrich­ tung. Außerdem vereinfacht sie den kontinuierlichen Betrieb der Vorrichtung durch Einschüttung der Stoffe von oben und Abzug, z. B. Absaugung, des Fertigproduktes aus einem an beliebiger geeigneter Stelle angeordneten Produktauslaß. Eine günstige Möglichkeit des Produkt­ auslasses ergibt sich dadurch, daß die Seitenwand des verlängerten Gehäuseraumes Lochpartien aufweist, die als Sieb gestaltet sind, das zusammenbackende Produkt­ klumpen zu Pulver definierter Partikelgröße zerklei­ nert, wenn das bearbeitete Gut mit Hilfe von Druck- oder Saugluft aus dem Gehäuseraum herausbefördert wird. Die Druckluft kann durch einen Einlaß an der Peripherie des Gehäuses in den Gehäuseraum kontinuierlich einge­ lassen werden. Die Verwendung eines unter Druck stehen­ den Trägermediums als Fördermittel ermöglicht chemische Reaktionen im Fluid, d. h. mit in der Schwebe befindli­ chen Komponenten. Bei allen Ausgestaltungen des Pro­ duktauslasses weist der Produkteinlaß ein von oben gegen die Stator-Rotor-Anordnung gerichtetes Einfüllrohr auf, das vorzugsweise gegen das Zentrum dieser Anord­ nung gerichtet ist, damit das zu bearbeitende Gut oder die miteinander reagierenden Komponenten ihren Weg zwi­ schen den Werkzeugzähnen hindurch innen beginnen.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß der Stator tellerförmig mit ver­ schlossenem Boden ausgebildet ist und daß der mindestens eine radiale Arm des Rotors an einer zentralen Nabe vorgesehen ist, die mit der Antriebswelle verbunden ist, und daß die Länge jedes Armes dem Radus des Stators im wesentlichen entspricht. Vorteil­ hafterweise sind drei Arme des Rotors sternförmig von der Nabe nach außen gerichtet und mit förderwirksamen Flanken ausgerüstet. Die Zähne des Rotors sind an der Unterseite jedes Armes in parallelen Längsreihen ange­ ordnet, zwischen denen förderwirksame Längsrillen aus­ gebildet sind. Auch die Nabe ist zweckmäßigerweise an der Unterseite mehrfach radial geschlitzt. Sowohl die Längsrillen als auch die Radialschlitze begünstigen die Führung des Produktes von innen nach außen und eine zu den Längsrillen symmetrische Gabelung der äußeren Arm­ enden lenkt das zu bearbeitende Material an der Peri­ pherie der Rotor-Stator-Anordnung nach oben, so daß es gegen ihre Mitte zurückfällt und beliebig oft der Scherbearbeitung durch die Zähne von Rotor und Stator unterworfen wird.

Die einander zugewandten Arbeitsflächen des Stators und des Rotors sind vorzugsweise unter einem Winkel von 25° bis 45° zur Rotationsebene geneigt und es sind die Stirnflächen aller Zähne in Neigungsrichtung der Arbeitsflächen abgeschrägt. Als Rotationsebene wird die Ebene bezeichnet, die nur zur Rotationsachse des Rotors senkrecht verläuft. Die Zähne des Stators werden von auswechselbaren Ringen getragen, die gestaffelt an­ geordnet sind. Die umfangsmäßige Breite der Statorzähne wird - von innen nach außen gesehen - von Ring zu Ring kleiner. Die Zähne des Rotors sind vorzugsweise alle gleich bemessen. Die Höhe der Zähne des Rotors und des Stators ist etwa gleich und sie greifen vorzugsweise mit nur geringem dreiseitigem gleichmäßigem Spiel kämmend zusammen.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Er­ findung schematisch dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt einer Vorrichtung zur konti­ nuierlichen Bearbeitung von trockenen Stoffen, bei der der Rotor von unten angetrieben wird;

Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie II-II in Fig. 1;

Fig. 3 eine Unteransicht einer bevorzugten Aus­ führungsform eines Rotors mit drei Armen;

Fig. 4 einen Querschnitt des Rotors nach Fig. 3 längs der Linie IV-IV in dieser Figur; und

Fig. 5 eine weitere Ausführungsform der Vorrich­ tung, bei der der Rotor von oben angetrieben ist.

Wesentliche Bestandteile der Vorrichtung gemäß Fig. 1 und 2 sind ein Stator 10 und ein Rotor 11, die in einem zylindrischen Gehäuse 12 untergebracht sind. Der Stator 10 ist ein zylindrischer Block 21, vorzugsweise aus Edelstahl oder chemikalienresistenten Legierungen. An seiner Oberseite ist er als kreisförmiger Teller gestaltet, dessen Arbeitsfläche 13 unter einem Winkel von etwa 40° zur Rotationsebene geneigt ist, die durch die Bodenfläche 14 des Stators 10 verläuft. Die kreis­ schalenförmige Arbeitsfläche 13 des Stators 10 ist mit konzentrischen Ringen 15 bestückt, die einander über­ greifend in Ringstufen 16 des Stators 10 eingesetzt sind. Der äußerste Ring 15 ist von der Unterseite des Blockes 21 durch axiale Bohrungen 18 festgeschraubt. Seine Herausnahme aus dem Verbund der Ringe 15 erlaubt nacheinander den Ausbau aller Ringe 15. Am äußersten Rand der Arbeitsfläche 13 des Stators 10 befindet sich ein Kranz von axialen Kanälen 17, die eine Verbindung des Maschineninnenraumes mit der Umgebungsluft herstellen. Jeder Ring 15 ist mit einem Kreis von dem Querschnitt etwa rechteckigen scharfkantigen Zähnen 20 besetzt, die pro Ring identisch sind, jedoch von innen nach außen gesehen von Ring 15 zu Ring 15 eine verringerte umfangsmäßige Breite aufweisen (Fig. 2). Die Höhe, d. h. die axiale Erstreckung aller Zähne 20 des Stators 10 ist gleich. Die Stirnflächen der Zähne 20 des Stators 10 sind in Neigungsrichtung der Arbeitsfläche 13 abgeschrägt. Die Flanken der Zähne 20 sind ebenflächig und ihre Kanten bilden scharfe Scherschneiden. Der Block 21 des Stators 10 ist mit Hilfe von Bolzen auf einem Flanschteil 22 einer Träger­ konstruktion befestigt, die aus einem nach unten leicht verjüngten Hohlkörper 23 und einer zylindrischen hohlen Säule 24 besteht, die mit einem Axialflansch 25 am obe­ ren Ende in eine Zentralöffnung am unteren Ende des Hohlkörpers 23 eingepaßt und in dieser befestigt ist.

Gegen die Arbeitsfläche 13 des Stators 10 ist die Unterseite des Rotors 11 angesetzt. Dieser besteht aus einer kreisförmigen parallelflächigen Nabe 30, von der mit gleichen Winkelabständen drei gerade radiale Arme 31, 32, 33 ausgehen. Die Arme 31, 32, 33 sind in bezug auf die Nabe 30 zumindest mit ihrer Unterseite entsprechend der Schräge der Statorarbeitsfläche 13 geneigt. Bei dem gewählten Beispiel ist die Oberseite jedes Armes 31, 32, 33 zu seiner Unterseite parallel und glattflächig.

Die Länge der Arme 31, 32, 33 erstreckt sich von der Nabe 30, die die Bodenfläche 14 des Stators 10 bedeckt, bis in die Nähe des äußeren Randes des tellerförmigen Stators 10. An der Unterseite jedes Armes 31, 32, 33 sind zwei axiale Reihen identischer Zähne 34 an­ geordnet, die vorzugsweise mit den Armen 31, 32, 33 einstückig ausgebildet sind. Jeder Zahn 34 hat im wesentlichen rechteckigen scharfkantigen Querschnitt und die radiale Erstreckung des Zahnbesatzes jedes Armes 31, 32, 33 ist der radialen Erstreckung des Zahn­ besatzes des Stators 10 so angepaßt, daß ein Zahnpaar jedes Armes 31, 32, 33 an den äußersten Ring 15 des Stators 10 außen angrenzt. Die Stirnflächen der Zähne 34 und der Grund der Lücken 35 zwischen ihnen sind ent­ sprechend den Stirnflächen der Zähne 20 des Stators 10 schräg ausgebildet. Die umfangsmäßige Breite jedes Armes 31, 32, 33 ist im Verhältnis zum 360-Grad-Umfang des tellerförmigen Stators 10 schmal und erstreckt sich über nur wenige Zähne 20 des Stators. Das Verhältnis der Anzahl der Zähne 34 des Rotors 11 zu der Anzahl der Zähne 20 des Stators 10 beträgt vorzugsweise etwa 1 (Rotor) : 10 (Stator) bis 1 (Rotor) : 100 (Stator).

An der Unterseite jedes Armes 31, 32, 33 verläuft jeweils eine Längsrille 36, deren Grund mit dem Grund der Lücken 35 zwischen den Zähnen 34 fluchtet. Jede Längsrille 36 beginnt etwa bei einem zentralen Auge 37 der Nabe 30 und endet an der Innenflanke 34 a der beiden äußersten Zähne 34, die durch eine durchgehend offene Lücke 38 voneinander getrennt sind. Die Lücke 38 ver­ ursacht eine Gabelung des äußeren Endes jedes Armes 31, 32, 33, deren Zweck bei der Beschreibung der Funktion der Vorrichtung erläutert wird. Zwischen den Längs­ rillen 36 der Arme 31, 32, 33 sind mit gleichen Winkel­ abständen auf der Unterseite der Nabe 30 radiale Rillen 39 ausgebildet, die ebenfalls an dem Auge 37 der Nabe 30 beginnen und auf ihrem Außenumfang offen enden. Das Auge 37 ist mit einer axialen Keilnut 22 versehen.

Der als Balkenkörper ausgebildete Rotor 11 ist zentral über dem tellerförmigen Stator 10 drehbar gelagert. Zu diesem Zweck dient eine durch den Hohlkörper 23 und die Hohlsäule 24 nach unten gerichtete Antriebswelle 40. Das obere Ende der Antriebswelle 40 steckt verkeilt in dem Auge 37 der Nabe 30 des Rotors 11 und ein gegen die Oberseite des Rotors 11 angesetztes konisches Kopfstück 41 wird mit Hilfe eines zentralen Bolzens mit der An­ triebswelle 40 verschraubt, so daß eine drehfeste Ver­ bindung zwischen Rotor 11 und Antriebswelle 40 besteht. Die Antriebswelle 40 ist durch eine Röhre 43 hindurch­ geführt, deren Durchgang durch den Stator 10 mit Hilfe von Flansch- und Packungsteilen 42 gesichert und abge­ dichtet ist. Die Antriebswelle 40 ragt mit einem Ab­ schnitt 40 a vergrößerten Durchmessers durch eine Ab­ deckplate 44 der Hohlsäule 24 hindurch und ist im Be­ reich des Axialflansches 25 in einem Lager 45 gelagert. Der jenseits des Lagers 45 befindliche Abschnitt 40 b der Antriebswelle 40, dessen Durchmesser größer ist als derjenige des Abschnittes 40 a, nimmt im wesentlichen die ganze Höhe der Hohlsäule 24 ein und ist von einer zylindrischen Buchse 46 mit Abstand umgeben. Eine ra­ diale Sicherung 47 verhindert eine Drehung der Buchse 46 in bezug auf die Hohlsäule 24. Ein weiterer Ab­ schnitt 40 c kleineren Durchmessers ist in Lagern 48 gelagert, die von einer unteren Verschlußplatte 49 der Hohlsäule 24 abgedeckt sind. Auf den Wellenstummel 40 d der Antriebswelle 40 wird z. B. eine Riemenscheibe auf­ gekeilt, die über einen Riemen die Verbindung der An­ triebswelle 40 mit einem Motor herstellt.

Wesentlicher Bestandteil der erfindungsgemäßen Vorrich­ tung ist ein verlängerter Gehäuseraum 50, der aus einem zylindrischen Aufsatz 51 gebildet ist, welcher mit Hilfe eines Radialflansches 52 a mit dem Grundkörper des Gehäuses 12 im Bereich des Stators 10 verbunden ist. Da der Radius des Aufsatzes 51 etwas größer als die Länge der Arme 31, 32, 33 ist, verbleibt die Drehung des Rotors 11 zwischen seinen Enden und der Innenfläche der Seitenwand 52 ein umfangsmäßiger Spalt 19. Die Seitenwand 52 des Aufsatzes 51 ist bis auf eine recht­ eckige Öffnung 53 geschlossen. Die Öffnung 53 dient als Produktauslaß und enthält ein Sieb 54 mit definierter Maschenweite. An der Innenfläche der Seitenwand 52 sind drei oder mehr axiale Leitschaufeln 55 befestigt, die radial in den Gehäuseraum 50 hineinragen und die mit Abstand über dem Rotor 11 und unter einem Deckel 56 enden, der die obere Öffnung des Aufsatzes 51 ver­ schließt. In der Mitte des Deckels 56 befindet sich eine Öffnung, durch die ein Einfüllrohr 57 koaxial zu der Antriebswelle 40 weit in den Gehäuseraum 50 hinein­ ragt. Die untere Öffnung des Einfüllrohres 57 liegt etwa auf gleicher Ebene mit dem unteren Rand der den Produktauslaß bildenden Öffnung 53 oder befindet sich unterhalb dieses Randes.

In Fig. 2 ist ein tangentialer Stutzen 60 erkennbar. Dieser ist an die Öffnung 53 angeschlossen und kann mit einer Sammelstelle für das bearbeitete Gut verbunden sein, wobei als Fördermedium entweder Saugluft oder in den Gehäuseinnenraum an geeigneter Stelle eingebrachte Druckluft dienen können. Das Sieb 54 zerkleinert beim Austrag grobe Produkte in Pulver definierter Partikel­ größe.

Bei der Bearbeitung von trockenen Fasern zu ihrer Auf­ schließung werden diese zweckmäßigerweise durch einen an den oberen Rand der Seitenwand des Aufsatzes an­ gesetzten, mit dem Gehäuseraum in Verbindung stehenden Ringkanal abgezogen. Dabei kann gegebenenfalls ein Zyklon zwischen Ringkanal und Sauggebläse vorgesehen sein. Diese Ausführungsmöglichkeit ist nicht ge­ zeichnet.

Die dargestellte Vorrichtung arbeitet kontinuierlich. Es werden durch das Einfüllrohr 57 laufend zu bearbei­ tende trockene Feststoffe oder die miteinander reagie­ renden Komponenten einer Mischung axial in den Gehäu­ seraum 50 eingeführt, so daß sie auf die Innenfläche 13 des Stators 10 fallen. Die Materialien werden von dem mit einer Geschwindigkeit von 10 m bis 20 m pro Sekunde rotierenden Rotor 11 erfaßt und durch das sche­ rende Zusammenwirken der Zähne 20 und 34 gemischt, ge­ knetet, fibrilliert oder in anderer für das Produkt jeweils geeigneter Weise behandelt. Da die umfangs­ mäßige Breite der Arme 31, 32, 33 des Rotors 11 im Verhältnis zu der 360°-Erstreckung des Stators 10 schmal sind und da über der Rotor-Stator-Anordnung der verlängerte Gehäuseraum 50 beträchtlicher Höhe vor­ gesehen ist, können Pulver, Fasern, Kristalle usw. unter dem Einfluß des Rotors 11 frei insbesondere nach oben ausweichen und es besteht nicht die Gefahr, daß sie in trockenem Zustand die Lücken zwischen den Zähnen 20 zusetzen und den Rotor 11 blockieren. Bei jeder Rotorumdrehung wird das Gut von einem Ring 15 des Stators 10 zu dem nächstgrößeren Ring 15 transportiert, bis es im Bereich 19 der gegabelten Enden der Rotorarme 31, 32, 33 an der Innenfläche der Seitenwand 52 des Aufsatzes 51 entlang nach oben geschoben wird und gegen die Mitte der Rotor-Stator-Anordnung 10, 11 zurück­ fällt, um in stetigem Kreislauf erneut intensiv be­ arbeitet zu werden. Da die Vorrichtung in der Lage ist, die Stoffe trocken aufzubereiten, bedürfen sie keiner Nachbearbeitung durch Auspressen und Trocknen. Hier­ durch ergibt sich sowohl eine hohe Energieeinsparung als auch Zeitgewinn bis zum Vorliegen des Endproduktes. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist natürlich auch zur Behandlung von in Flüssigkeit suspendierten Feststoffen hervorragend geeignet. Ferner gelingt es, Feststoffe mit flüssigen Werkstoffen zu umhüllen, die in den Behälterraum 50 z. B. tropfenweise zugegeben werden. Auch sind chemische Reaktionen im Fluid mit in der Schwebe befindlichen Komponenten möglich, wobei vor­ teilhafterweise der Austrag des bearbeiteten Produktes mit Hilfe eines Druckluftstromes kontinuierlich er­ folgt.

In Fig. 5 ist der Längsschnitt einer anderen Ausfüh­ rungsform der Vorrichtung zur Bearbeitung von Fest­ stoffen gezeigt. Das Stator-Rotor-System entspricht im wesentlichen demjenigen nach den Fig. 1 bis 4, wobei allerdings angenommen werden kann, daß der Rotor 110 nur zwei von einer Nabe 70 diametral entgegengesetzt ausgehende, schräg nach oben gerichtete Arme 111 un d 112 aufweist. Der Rotor 110 wird von einer senkrecht nach oben ragenden Antriebswelle 71 angetrieben, die über ein Kupplungsstück 72 mit der Abtriebswelle 73 eines Motors 74 verbunden ist. Der Motor 74 ist mittels eines Flansches 75 auf einer Tragplatte 76 befestigt, mit der die oberen Enden mehrerer Stangen 77 fest ver­ bunden sind, deren untere Enden an eine Ringplatte 78 angeschlossen sind. Die Teile 76, 77, 78 bilden ein Gestell, das die Arbeitsvorrichtung enthält. Neben dem Motor 74 ist in der Tragplatte 76 eine Öffnung zum Durchlaß eines Einfüllrohres 79 ausgebildet, das schräg gerichtet ist und dessen unterer Auslaß gegen das Zentrum der Arbeitsvorrichtung weist. Am äußeren Ende des Einfüllrohres 79 ist ein Trichter 80 angeordnet. Über dem Rotor 110 und dem Stator 100 erstreckt sich ein großräumiger langer Gehäuseraum 81 mit vollständig geschlossener zylindrischer Seitenwand 82. Der Gehäuse­ raum 81 ist gegen die Tragplatte 76 offen.

Der zylindrische Körper des Stators 100 ist mit Hilfe von Bolzen 83 auf der Oberfläche der Ringplatte 78 befestigt. Die innere Öffnung der Ringplatte 78 dient dem Durchlaß einer Produktauslaßvorrichtung 84. Diese besteht aus einem mit der Unterfläche des Körpers des Stators 100 verbundenen senkrechten Rohrstutzen 85 mit einer seitlichen Öffnung 86, die schräg nach unten geneigt und von einem Rohr 87 entsprechender Neigung nach außen fortgesetzt ist. In der axialen Bohrung des Rohrstutzens 85 ist ein Stempel 88 verschiebbar angeordnet. Das obere Ende des Stempels 88 ragt in eine als Produktauslaß dienende axiale Öffnung 89 im Körper des Stators 100 hinein und ihre schräge Stirnfläche 90 schließt bündig mit der Arbeitsfläche 13 des Rotors 100 ab. Der Stempel 88, der kreisförmigen Querschnitt haben kann, wird mittels eines Schiebers 91 verstellt, der mit Hilfe eines Betätigungsgliedes 93 in einem Kasten 92 verschiebbar ist. Der Stempel 88 und der Schieber 91 sind umfangsmäßig an mehreren axial aufeinander fol­ genden Stellen abgedichtet. In der gestrichelt gezeich­ neten Position gibt die schräge Stirnfläche 90 des Stempels 88 die Öffnung 86 frei und das bearbeitete Produkt tritt selbsttätig durch den Produktauslaß 89 aus der Maschine aus und wird durch das Rohr 87 zu einer Sammelstelle geleitet. Diese Maschine ermöglicht eine kontinuierliche Arbeitsweise ohne Fördermedium für das bearbeitete Gut. Das erfindungsgemäße Prinzip der Schaffung freier Ausweichmöglichkeiten für das durch Scherbeanspruchung zu bearbeitende Gut ist auch bei diesem Ausführungsbeispiel realisiert.

Claims (11)

1. Vorrichtung zur Bearbeitung von Materialien, insbe­ sondere zum Mischen, Kneten, Fibrillieren und Auf­ schließen von Feststoffen, mit einem mit vertikaler Achse angeordneten Gehäuse (12), das einen Produktein­ laß (57) und einen Produktauslaß (53) aufweist, mit einem an seiner Oberseite mit konzentrischen Zahnkrän­ zen (20) versehenen Stator (10) in dem Gehäuse und mit einem über dem Stator angeordneten Rotor (11), der von einer koaxial im Gehäuse angeordneten Antriebs­ welle (60) angetrieben ist und dessen Zähne (34) mit den Zahnkränzen des Stators zusammenarbeiten, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor mindestens einen von der Antriebswelle ausgehenden Arm (31, 32, 33) aufweist und daß sich über dem Rotor ein verlängerter Gehäusearm (50) erstreckt, in den der Produkteinlaß mündet.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stator (10) tellerförmig mit verschlossenem Boden (14) ausgebildet ist, daß der mindestens eine radiale Arm (31, 32, 33) des Rotors (11) an einer zentralen Nabe (30) vorgesehen ist, die mit der Antriebswelle (40) verbunden ist und daß die Länge jedes Armes (31, 32, 33) dem Radius des Stators (10) im wesentlichen entspricht.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Arme (31, 32, 33) des Rotors (11) sternförmig von der Nabe (30) nach außen gerichtet und mit förderwirk­ samen Flanken ausgerüstet sind.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die einander zugewandten Arbeitsflächen des Stators (10) und des Rotors (11) unter einem Winkel von 25° bis 45° zur Rotationsebene geneigt sind und daß die Stirn­ flächen aller Zähne (20, 34) in Neigungsrichtung der Arbeitsflächen abgeschrägt sind.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zähne (34) an der Unterseite jedes Armes (31, 32, 33) in parallelen Längsreihen angeordnet sind und daß das äußere Ende jedes Armes (31, 32, 33) gegabelt ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Produkteinlaß ein von oben gegen die Stator-Rotor- Anordnung (10, 11) gerichtetes Einfüllrohr (57) auf­ weist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Produktauslaß Lochpartien in der Seitenwand (52) des Gehäuseraumes (50) aufweist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Lochpartien als Sieb gestaltet sind.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Produktauslaß am oberen Rand des verlängerten Ge­ häuseraumes vorgesehen ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (12) einen peripheren Einlaß für Druckmedi­ um aufweist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Produktauslaß außerhalb der Nabe (70) im Boden des Stators (100) ausgebildet und durch eine Stempelanord­ nung (88) verschließbar ist.