DE4028108C1

DE4028108C1 -

Info

Publication number: DE4028108C1
Application number: DE4028108A
Authority: DE
Inventors: Eberhard 6701 Altrip De Lipp
Original assignee: IMCATEC-GMBH MASCHINEN fur DIE VERFAHRENSTECHNIK 6800 MANNHEIM DE
Current assignee: LIPP MISCHTECHNIK GMBH, 68309 MANNHEIM, DE
Priority date: 1990-09-05
Filing date: 1990-09-05
Publication date: 1992-05-27
Anticipated expiration: 2010-09-06
Also published as: ES2082065T3; ATE130221T1; EP0474102A1; DE59106902D1; EP0474102B1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Mahlen und Intensivmischen von Schüttgütern und/oder Flüssigkeiten, bei dem die Mischungskomponenten in einem Behälter mittels Mischwerkzeugen gemischt und mittels einer Mühle einer Zwangsdurchpressung unterzogen werden, wobei die Mühle mit einem inneren und einem äußeren Mahlelement als Rotor/Stator-Mühle ausgebildet ist.

Bei der Herstellung von Mischgütern in der Pharmazie-, Kosmetik-, Chemie-, Kunststoff- und Nahrungsmittelindustrie sowie artverwandten Bereichen wird stets eine homogene Struktur des Mischgutes angestrebt.

Hierzu sind Mischer bekannt, die aus einer eigentlichen Mischtrommel bestehen, in denen zentrisch eine Welle angeordnet ist, auf der Mischelemente befestigt sind. Diese Welle mit den Mischelementen wird über ein Antriebssystem, meist bestehend aus Elektromotor, Keilriementrieb und Untersetzungsgetriebe, angetrieben. Durch die besondere Formgebung der Mischelemente und deren Anordnung auf der Welle wird das Mischgut intensiv durchwirbelt.

Um nun den Grad der Homogenisierung zu verbessern, ist es bei Mischern der eingangs genannten Art bekannt, quer zu den axial verlaufenden Mischelementen, Mühlen anzuordnen, denen die Mischungskomponenten durch die Mischelemente zugeführt werden. Es finden hierbei sogenannte Messermühlen oder auch Rotor-/Statormühlen Anwendung.

Rotor-/Statormühlen basieren hierbei auf dem Wirkprinzip der Zwangsverkleinerung, in dem die Komponenten zerteilt, zerfasert und dispergiert werden. Die Messermühlen basieren auf dem Wirkprinzip der Prallzerkleinerung, wobei die Komponenten zerteilt, zerfasert, dispergiert und verdichtet werden.

In der E-OS 37 28 710 ist ein Mischer beschrieben, der einen an der Behälterwand angeordneten Zerkleinerer auf weist. Mit diesem Zerkleinerer soll erreicht werden, daß sich beim Zerkleinern eine Scherwirkung ergibt, um beim Vermischen und Trocknen beispielsweise extrem feuchter Mischgüter eine Klumpenbildung zu verhindern bzw. aufzulösen.

Nachteilig an dem Verfahren gemäß der DE-OS 37 28 710 ist, daß hier die Rotor- bzw. Statorelemente keine Lenkfunktion übernehmen, die das Mischgut einer gezielten Führung unterzieht. Nach der DE-OS 37 28 710 werden der Rotor und Stator, axial und radial durchströmt, wobei insbesondere die radiale Durchströmbarkeit des Stators unbefriedigende Mischergebnisse erzeugt. Das Mischgut wird bei der bekannten Verfahrensweise vom inneren Mahlelement nicht in eine axiale und radiale Richtung, sondern ausschließlich in eine radiale Richtung gelenkt, während das äußere Mahlelement das Mischgut nicht in eine axiale Richtung lenken kann, so daß ein unbefriedigendes Mischergebnis resultiert.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, bei der die Mischkomponenten einer Zwangsführung unterworfen werden, bei der die Mischkomponenten zumindest ein Mühlenelement nur axial durchströmen können, was zu einem homogenen Mischgut führt, wobei, das der Mühle durch die Mischwerkzeuge zugeführte Gut in der Mühle einem Spalt zugeführt wird, in dem es einer hohen Scherbeanspruchung unterliegt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst. Ein besonderes Merkmal des Verfahrens ist im Unteranspruch 2 gekennzeichnet. Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß Anspruch 3 weist die in den Ansprüchen 4 bis 12 besonders bevorzugten Ausführungsarten auf.

Hierbei ist vorgesehen, daß durch das Verfahren zum Mahlen und Intensivmischen von Schüttgütern und/oder Flüssigkeiten unterschiedlicher Schüttverhalten, Dichte oder Viskosität zum Zwecke der Erreichung von homogenen Mischgütern innerhalb eines Behälters mittels Mischwerkzeugen und Mahlelementen vermischt werden, wobei die Mischkomponenten einer Zwangsdurchpressung unterzogen werden, wobei die Mühle mit einem inneren und einem äußeren Mahlelement als Rotor/Statormühle ausgebildet ist, daß das innere Mahlelement das Mischgut in axialer und radialer Richtung lenkt, daß das äußere Mahlelement das Mischgut in axialer Richtung lenkt, wobei entweder das innere Mahlelement den Rotor und das äußere Mahlelement den Stator bilden oder umgekehrt, und daß im Betrieb eine Rotor- und eine Statorverzahnung kämmend ineinander greifen und das Mischgut den, zwischen der Rotor- und Statorverzahnung gebildeten Spalt durchströmt.

Zuzüglich ist es möglich, gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren, dem Mischgut von außen, durch die Mühle hindurch, in der die Zwangsdurchpressung stattfindet, eine Mischkomponente zuzuführen.

Die Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist als Mischer mit einem Behälter, mit einer vorzugsweise konzentrisch in dem Behälter angeordneten Welle ausgebildet, von der radial Arme abstehen, an denen Mischwerkzeuge befestigt sind, mit mindestens einer im Bereich der Behälterwand angeordneten Mühle, die als inneres und äußeres Mahlelement einen Rotor und einen konzentrisch hierzu angeordneten Stator aufweist, wobei im Betrieb mindestens ein Mischwerkzeug zumindest teilweise zwischen der Behälterwand und dem Mahlelement bewegbar ist, die derart ausgebildet ist, daß das innere Mahlelement das Mischgut in axialer und in radialer Richtung lenkt, daß das äußere Mahlelement das Mischgut in axialer Richtung lenkt, wobei entweder das innere Mahlelement den Rotor und das äußere Mahlelement den Stator bilden oder umgekehrt, daß der Rotor und der Stator jeweils am Umfang verteilt Zähne aufweisen, die im Betrieb kämmend ineinander greifen und daß zwischen der Statorverzahnung und der Rotorverzahnung ein vom Mischgut durchströmbarer Spalt gebildet ist.

Vorzugsweise haben diese trapezoide Form, wodurch sie automatisch Schneidkanten bilden. Der Rotor weist mindestens zwei Flügel auf, die so zur Längsachse der Turbomühle angestellt sind, daß das Mischgut eine gezielte Transportkomponente in axialer Richtung erfährt, wobei von Fall zu Fall die Transportrichtung wechseln kann. Es bietet sich an, die Mahlelemente aus besonders verschleißfestem Material zu fertigen. Durch Befestigungsmittel beispielsweise mittels zweier Bolzen ist der Stator mit einem Einbauflansch verschraubt, wobei mindestens einer dieser Bolzen in Längsrichtung durchbohrt sein kann, so daß Flüssigkeit bzw. eine Mischungskomponente von außen in den Mahlbereich transportiert werden kann. Der Antrieb der Mühle ist mit variabler Geschwindigkeit möglich, so daß das Mahlverhalten dem jeweiligen Produkt anpaßbar ist. Eine bevorzugte Ausführungsform des Stators und des Rotors sieht vor, in Transportrichtung konisch öffnend gestaltet zu sein bzw. daß Stator und Rotor in Transportrichtung verjüngend ausgebildet sind.

Der Stator ist zum Zwecke der Verhinderung einer radialen Durchströmung als Mantel ausgebildet.

Die als Zähne ausgebildeten Mahlelemente des Stators sind durch die Anordnung von vorzugsweise halbkreisförmigen Einkerbungen geschaffen.

Anhand der Zeichnungen, die besonders bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung zeigen, wird dies nun näher erläutert.

Dabei zeigt

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines an sich bekannten Mischers, in den erfindungsgemäß die Mühle 7 eingebaut ist.

Fig. 2 der Rotor-/Statorkopf der Mühle in montiertem Zustand,

Fig. 3 bis 6 den Rotor in verschiedenen Ansichten,

Fig. 7 bis 9 den Stator in verschiedenen Ansichten.

Die Fig. 1 zeigt die perspektivische Darstellung eines an sich bekannten Mischers 1. Dieser weist eine Mischtrommel 2 auf, die beidseitig mit Stirnwänden 3 verschlossen ist. Zentrisch befindet sich eine Welle 4, auf der eine Vielzahl von Mischelementen 5 angeordnet sind. Die Mischelemente 5 sind auf der Welle 4 verschweißt oder in auf der Welle verschweißten Taschen verschraubt. Die Welle 4 mit den Mischelementen 5 wird über einen Elektromotor 6 angetrieben. Durch diese Anordnung wird das Mischgut bereits durchwirbelt. Bevorzugterweise im unteren Trommelbereich erfolgt der Einbau der erfindungsgemäßen Rotor-/Statormühle 7. Diese Mühle 7 bzw. deren Rotor-/Statorkopf wird nun in Fig. 2 näher beschrieben.

Die Mühle 7 besteht im wesentlichen aus einem Rotor 8 und einem Stator 9, die eine gemeinsame geometrische Achse 10 aufweisen. Der Stator 9 weist eine mit der Verzahnung 11 des Rotors 8 korrespondierende Verzahnung 12 auf, derart, daß zwischen den Verzahnungen 12 entsprechende radiale Einlässe 18 gebildet sind, in denen die Verzahnungen 11 des Rotors 8 rotieren können. Ein besonderes Merkmal der Erfindung besteht dabei darin, daß das Mischgut den Stator lediglich axial in dem Spalt 14 zwischen Statorverzahnung 12 und Rotorverzahnung 11 durchströmen kann, da der Stator radial verschlossen ist.

Der Stator 9 ist mittels zweier Bolzen 15 mit einem Einbauflansch 16 verschraubt. Beispielsweise ist es möglich, einen dieser Bolzen oder auch beide mit einer Durchbohrung 17 zu versehen, so daß Flüssigkeit oder eine weitere Komponente von außen in den Mahlbereich transportiert werden kann.

Die Fig. 3 bis 6 zeigen den erfindungsgemäßen Rotor in verschiedenen Ansichten.

Fig. 3 zeigt eine Seitenansicht des Rotors 8 mit aufgeschnittener Nabe 19.

Die Fig. 4 zeigt eine Ansicht des Rotors 8 aus der in Fig. 3 angedeuteten Richtung F.

Fig. 5 zeigt eine Draufsicht auf den Rotor 8 aus der in Fig. 4 angedeuteten Richtung G und die Fig. 6 einen Schnitt entlang der in Fig. 5 angedeuteten Linie A-A.

Das Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 3 bis 6 zeigt einen Rotor mit vier Flügeln 13, die radial um 90° versetzt und diagonal zur Achse 10 auf der Nabe 19 angeordnet sind. Die Flügel 13 sind derart ausgebildet, daß sie entsprechend des diagonalen oder schrägen Versatzes zur Nabe 19 hintereinander ebenfalls in einem Versatz angeordnete Verzahnungen 11 aufweisen. Die Anzahl der Verzahnungen 11 richtet sich nach dem zu mischenden Gut. Der Rotor 8 weist zur Aufnahme der in Fig. 2 gezeigten Antriebswelle 20 im Narbenbereich eine zentrische Bohrung 21 auf, wobei eine Nut 22 für eine Paßfeder eingelassen ist.

Die Fig. 7 bis 9 zeigen den Stator 9, wobei die Fig. 7 einen Schnitt entlang der in Fig. 8 angedeuteten Schnitt linie C-D, die Fig. 9 einen Schnitt entlang der in Fig. 9 angedeuteten Linie E-E und die Fig. 8/8 einen Schnitt entlang der in Fig. 7 angedeuteten Linie A-B darstellen.

Besonders herauszuheben sind in diesen Darstellungen die kreisförmigen Durchtrittsspalten (14) bzw. radialen Einlässe 18.

Mit der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren und eine Vorrichtung vorgeschlagen, mit denen homogene Mischgüter geschaffen werden können.

Claims

1. Verfahren zum Mahlen und Intensivmischen von Schüttgütern und/oder Flüssigkeiten, bei dem die Mischungskomponenten in einem Behälter, mittels Mischwerkzeugen gemischt und mittels einer Mühle einer Zwangsdurchpressung unterzogen werden, wobei die Mühle mit einem inneren und einem äußeren Mahlelement als Rotor/Stator-Mühle ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das innere Mahlelement das Mischgut in axialer und radialer Richtung lenkt, daß das äußere Mahlelement das Mischgut in axialer Richtung lenkt, wobei entweder das innere Mahlelement den Rotor und das äußere Mahlelement den Stator bilden oder umgekehrt, und daß im Betrieb eine Rotor- und eine Statorverzahnung kämmend ineinander greifen und das Mischgut den, zwischen der Rotor- und Statorverzahnung gebildeten Spalt durchströmt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Mischgut von außen, durch die Mühle hindurch, in der die Zwangsdurchpressung stattfindet, eine Mischungskomponente zugeführt wird.

3. Vorrichtung zum Mahlen und Intensivmischen von Schüttgütern und/oder Flüssigkeiten zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2 mit einem Behälter, mit einer vorzugsweise konzentrisch in dem Behälter angeordneten Welle, von der radial Arme abstehen, an denen Mischwerkzeuge befestigt sind, mit mindestens einer im Bereich der Behälterwand angeordneten Mühle, die als inneres und äußeres Mahlelement einen Rotor und einen konzentrisch hierzu angeordneten Stator aufweist, wobei im Betrieb mindestens ein Mischwerkzeug zumindest teilweise zwischen der Behälterwand und den Mahlelementen bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das innere Mahlelement (8) das Mischgut in axialer und in radialer Richtung lenkt, daß das äußere Mahlelement (9) das Mischgut in axialer Richtung lenkt, wobei entweder das innere Mahlelement den Rotor und das äußere Mahlelement den Stator bilden oder umgekehrt, daß der Rotor (8) und der Stator (9) jeweils am Umfang verteilt Zähne (11, 12) aufweisen, die im Betrieb kämmend ineinander greifen und daß zwischen der Statorverzahnung (12) und der Rotorverzahnung (11) ein vom Mischgut durchströmbarer Spalt (14) gebildet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zähne (11, 12) trapezoide Form aufweisen, die zur Bildung von Schneidkanten dienen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 und mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (8) mindestens zwei Flügel (13) aufweist, die derart zur Längsachse (10) der Turbomühle (7) angestellt sind, daß das Mischgut eine gezielteTransportkomponente in axialer Richtung erfährt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Mahlelemente (8, 9) aus besonders verschleißfestem Material gefertigt sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zuführung für eine weitere Komponente von außen in den Stator- und/oder Rotorbereich vorgesehen ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Stator (9) durch Befestigungsmittel vorzugsweise zweier Befestigungsbolzen (15) mit einem Einbauflansch (16) verschraubt ist und zum Zwecke der Zuführung von Flüssigkeit von außen in den Mahlbereich bzw. zur Zuführung einer weiteren Mischungskomponente, mindestens einer dieser Bolzen in Längsrichtung eine Durchbohrung (17) aufweist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Mühle (7) mit variabler Geschwindigkeit antreibbar ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 3 und mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Stator (9) und/oder der Rotor (8) in Transportrichtung konisch öffnend ausgestaltet ist/sind.

11. Vorrichtung nach Anspruch 3 und mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Stator (9) und/oder der Rotor (8) in Transportrichtung verjüngend ausgestaltet ist/sind.

12. Vorrichtung nach Anspruch 3 und mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die als Zähne (12) ausgebildeten Mahlelemente des Stators (9) , durch die Anordnung von vorzugsweise halbkreisförmigen Einkerbungen (18) geschaffen sind.