EP0289647B1 - Scheibenkneter - Google Patents
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- B01F27/00—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders
- B01F27/60—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders with stirrers rotating about a horizontal or inclined axis
- B01F27/70—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders with stirrers rotating about a horizontal or inclined axis with paddles, blades or arms
- B01F27/707—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders with stirrers rotating about a horizontal or inclined axis with paddles, blades or arms the paddles co-operating, e.g. intermeshing, with elements on the receptacle wall
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- B01F35/00—Accessories for mixers; Auxiliary operations or auxiliary devices; Parts or details of general application
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- B01F2035/99—Heating
Definitions
- the invention relates to a mixer kneader for the mechanical and thermal treatment of products in a liquid, pasty and / or powdery state with a heatable cylindrical housing and a stirring shaft rotating coaxially therein, with disc elements placed at right angles, which cooperate with kneading counter elements fastened in the housing between the disc planes. as described in claim 1.
- the present invention avoids the disadvantages by dividing the scraping of the heated pane surfaces over two scraping edges.
- the resulting inclined position of the hook-shaped kneading counter element results on the one hand in a more scissor-like scraping effect and in a significantly larger opening inside the hook for the transport of the product.
- the mixing and kneading effect of the principle is significantly improved by dividing the product into two different streams by means of the two scraping edges and then mixing them together again.
- FIGS. 2 and 3 show an embodiment of the patent subject for batch operation. Part of the housing has been cut open to make the agitator shaft easier to identify.
- the cylindrical housing 1 is provided on both sides with the end caps 2 and 3, in which the glands 4 and 5 or the lanterns 6 and 7 are fastened, in which the bearings 8 and 9 for the agitator shaft are arranged. All housing parts are provided with the heating jacket 10. The connecting pieces for the heating are designated 11 and 12.
- the housing is provided with the filler neck 13, the emptying neck 14, and the gas discharge or gas supply neck 15.
- the agitator shaft 16 rotates, which is supported with shaft journals in the bearings 8 and 9.
- the disk elements 17 are fastened on the shaft 16, on each of which the approximately axially parallel or slightly inclined kneading bars 18 are fastened on the outer diameter.
- the kneading counter-elements 20 and 21 are fastened in the housing between two disk levels of the stirrer.
- Each of these kneading counter elements consists of a support neck 22 which is fastened in a flange 23.
- An arm 24, which extends in an approximately axially parallel direction to the disk surface, is supported on this support neck, the distance from the housing wall being selected such that a kneading gap 25 is created, through which the kneading vanes 18 on the disk elements 17 produce the product press through.
- the radial scraper 26 for cleaning the pane surfaces is in turn supported on this arm 24.
- This radial scraper for the disc surfaces has the 2 scraper edges 27 and 28 and finally merges into the scraper 29 arranged at an angle to the shaft surface.
- the scraping edge 28 takes over the cleaning of the inner part of the pane surface, from which it transports the material away from the pane surface in the axial direction through the inclined position shown, which essentially follows the arrangement of the shaft scraper 29.
- the scraper edge 27 cleans the remaining part of the disks, whereby advantageously both the arm 24 of the kneading counter-elements and the radial arm 26 are arranged so obliquely with respect to the longitudinal section through the axis that the product there also essentially axially away from the disk surfaces and into the Space is transported between the disk surfaces or is also pressed into the kneading gap 25 by means of a radial transport component.
- the working principle is based on the fact that the filled product is gripped by the disk surfaces 17 and the kneading blades 18 fastened thereon and transported against the kneading counter elements 21, 22.
- the product scraped from the stirrer surfaces by the kneading counter-elements is transported on the one hand against the opposite disc surface, where it mixes with the product entrained by it, but on the other hand pressed by the kneading blade 18 into the kneading gap 25 and subjected to strong shear forces there.
- the division of the scraper into 2 scraping edges leads to a division of the product into 2 product streams, which are mixed together again between the discs.
- this effect is further intensified by the fact that the inclined position of the radial scraper arm 26 increasingly transports material into the kneading gap 25.
- the inclination of the radial scraper 26 results in very large passage areas of the product within the kneading counter elements and thus avoids the build-up of certain structurally viscous products on the kneading counter elements.
- FIG. 4 shows the cross section of the radial scraper arm 26 with the scraper edge 27 and its position in relation to the disk element 17.
- two kneading counter elements are arranged between two disc levels, each of which cleans one of the opposing disc surfaces. More kneading counter elements can also be arranged. However, it is important to ensure that the position of the kneading bars on the disc elements relative to the kneading counter-elements is selected so that the most uniform possible power requirement is guaranteed.
- FIG. 5 shows an example in which the first scraping edge 31 is comb-shaped, so that first strips are removed from the product surface, while the scraping edge 32 is still in shape on the surface of the pane scrapes from product adhering to rings.
- Another simple way of dividing the scraping arm is to first remove only the upper part of the product layer with the first scraper and only with the second scraper to remove the rest of the product layer.
- FIGS. 6 and 7 show a distributor 34, which is likewise fastened in the housing between two disc planes and serves to distribute the product on both opposite disc surfaces. This makes it possible to compress the product, which intensifies the kneading work of the kneading counter-elements for certain products.
- FIGS. 6 and 8 show an approximately T-shaped stirring finger 35 which can be used to intensify the material movement in the cross-section between the disk surfaces which is not covered by the kneading counter-elements.
- these stirring fingers can also be given other practical training.
- the principle of the invention also allows the axial exchange of material in the disk kneader to be produced in a simple manner by ensuring that the kneading vanes 18 fastened on the disks 17 are axially transported so that the product is transported axially.
- the kneading blades 18 incline a transport effect on the product, in the present case the material is guided from the outside into the center of the machine and there with the the other side can exchange product.
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Description
- Die Erfindung betrifft einen Mischkneter für die mechanische und thermische Behandlung von Produkten in flüssigem, pastösen und/oder pulverförmigen Zustand mit einem beheizbaren zylindrischen Gehäuse und einer darin koaxial rotierenden Rührwelle, mit rechtwinklig aufgesetzten Scheibenelementen, die mit im Gehäuse zwischen den Scheibenebenen befestigten Knetgegenelementen zusammenarbeiten, wie dies im Patentanspruch 1 näher beschrieben ist.
- Mischkneter der ähnlichen Art sind z.B. aus der CH - A-583061 bekannt. Bei den bekannten Ausführungen sind die hakenförmigen Knetgegenelemente praktisch in den Längsschnittebenen angeordnet, die durch die Gehäuseachse hindurchgehen. Bei dieser Anordnung ist der für den Durchgang des Produkts offene Querschnitt im Bereich der hakenförmigen Knetgegenelemente sehr begrenzt. Die Praxis hat gezeigt, dass bei bestimmten strukturviskosen Produkten, wie z.B. Zellulosederivaten oder alkalischen Alkoholaten sich auf den Gegenhaken Material aufbaut. Dieses Aufbauen kann zur Bildung von torusartigen Gebilden führen, die einen grossen Teil des Querschnitts der Maschine für den Transport von Produkt und eventuellen sich bildenden Gasen stark einengen. Ein weiterer Nachteil dieser Anordnung ergibt sich für die Aufgabe Krusten von den beheizten Flächen zu entfernen. Bei der oben geschilderten Hakenanordnung in der Längsschnittebene des Gehäuses werden die Schabkanten der hakenförmigen Knetgegenelemente direkt senkrecht und gleichzeitig beansprucht. Dies führt zu einem hohen Kraftaufwand und raschen Verschleiss der Schabkanten.
- Die vorliegende Erfindung vermeidet die Nachteile durch Aufteilung des Abschabens der beheizten Scheibenflächen auf zwei Schabkanten. Zusätzlich ergibt die daraus resultierende Schrägstellung des hakenförmigen Knetgegenelements einerseits eine mehr scherenartige Schabwirkung und eine wesentlich grössere Oeffnung innerhalb des Hakens für den Transport des Produktes. Andererseits wird auch die Misch- und Knetwirkung des Prinzips dadurch bedeutend verbessert, dass das Produkt durch die zwei Schabkanten in zwei verschiedene Ströme aufgeteilt und anschliessend wieder zusammengemischt wird.
- Der Erfindungsgegenstand ist in den beiliegenden Skizzen dargestellt. Es zeigen:
- Fig. 1
- Aufsicht auf einen Scheibenkneter mit rotierenden Scheiben, teilweise in der Längsachse geschnitten.
- Fig. 2
- Querschnitt durch den Scheibenkneter Fig. 1 nach Linie II-II der Fig. 1.
- Fig. 3
- Teil eines Längsschnitts zu Fig. 2.
- Fig. 4
- Detailschnitt durch den Schaberarm für die Reinigung der Scheibenfläche nach Linie III-III der Fig. 3.
- Fig. 5
- Darstellung eines hakenförmigen Knetgegenelementes mit kammartiger Ausführung der ersten Schneidkante.
- Fig. 6
- Querschnitt eines Scheibenkneters wie Fig. 2, jedoch mit einem keilförmigen Verteiler für den Produktraum auf zwei gegenüberliegende Scheibenflächen, sowie einem zusätzlichen Knetflügel auf der Rührwelle.
- Fig. 7
- Teil eines Längsschnitts nach Linie IV-IV der Fig. 6.
- Fig. 8
- Teil eines Längsschnitts nach Linie V-V der Fig. 6.
- Fig. 9
- Abwicklung für einen absatzweise arbeitenden Scheibenkneter.
- Die Fig. 1 mit den dazugehörigen Fig. 2 und 3 zeigen eine Ausführung des Patentgegenstandes für einen absatzweisen Betrieb. Ein Teil des Gehauses ist zur besseren Kenntlichmachung der Rührwelle aufgeschnitten.
- Das zylindrische Gehäuse 1 ist an beiden Seiten mit den Stirndeckeln 2 und 3 versehen, in dem die Stopfbüchsen 4 und 5 bzw. die Laternen 6 und 7 befestigt sind, in denen die Lager 8 und 9 für die Rührwelle angeordnet sind. Alle Gehäuseteile sind mit dem Heizmantel 10 versehen. Die Anschluss-Stutzen für die Heizung sind mit 11 und 12 bezeichnet. Das Gehäuse ist mit dem Füllstutzen 13, dem Entleerungsstutzen 14, sowie dem Gasabzugs- oder Gaszuführungsstutzen 15 versehen. In dem zylindrischen und meist horizontal oder schwach geneigt angeordneten Gehäuse rotiert die Rührwelle 16, die sich mit Wellenzapfen in den Lagern 8 und 9 abstützt. Auf der Welle 16 sind die Scheibenelemente 17 befestigt, auf denen jeweils die annähernd achsparallelen oder schwach geneigten Knetbarren 18 auf dem äusseren Durchmesser befestigt sind. Zwischen jeweils 2 Scheibenebenen des Rührers sind im Gehäuse die Knetgegenelemente 20 und 21 befestigt.
- Jedes dieser Knetgegenelemente besteht aus einem Traghals 22, der in einem Flansch 23 befestigt ist. Auf diesen Traghals stützt sich zunächst ein Arm 24 ab, der sich in annähernd achsparalleler Richtung bis zur Scheibenfläche hin erstreckt, wobei der Abstand von der Gehäusewand so gewählt ist, dass ein Knetspalt 25 entsteht, durch den die Knetflügel 18 auf den Scheibenelementen 17 das Produkt hindurch pressen.
- Auf diesem Arm 24 ist wiederum der radiale Schaber 26 für die Reinigung der Scheibenflächen abgestützt. Dieser radiale Schaber für die Scheibenflächen besitzt die 2 Schabkanten 27 und 28 und geht schliesslich über in den hierzu winklig angeordneten Schaber 29 für die Wellenoberfläche. Bei dem gezeigten Beispiel übernimmt die Schabkante 28 die Reinigung des inneren Teils der Scheibenfläche, von der er das mitgerissene Produkt durch die gezeigte Schrägstellung,die im wesentlichen der Anordnung des Wellenschabers 29 folgt, das Material von der Scheibenfläche in axialer Richtung abtransportiert. Die Schaberkante 27 reinigt den restlichen Teil der Scheiben, wobei vorteilhafterweise sowohl der Arm 24 der Knetgegenelemente als auch der radiale Arm 26 gegenüber dem Längsschnitt durch die Achse so schräg angeordnet sind, dass auch dort das Produkt im wesentlichen axial von den Scheibenflächen weg und in den Raum zwischen die Scheibenflächen transportiert bzw. auch mittels einer radialen Transportkomponente in den Knetspalt 25 gepresst wird.
- Das Arbeitsprinzip beruht darauf, dass das eingefüllte Produkt von den Scheibenflächen 17 und den darauf befestigten Knetflügeln 18 erfasst und gegen die Knetgegenelemente 21, 22 transportiert wird. Das durch die Knetgegenelemente von den Rührerflächen abgeschabte Produkt wird einerseits gegen die gegenüberliegende Scheibenfläche transportiert, wo es sich mit dem von dieser mitgenommenen Produkt mischt, andererseits aber von dem Knetflügel 18 in den Knetspalt 25 gepresst und dort starken Scherkräften ausgesetzt wird.
- Die Aufteilung des Schabers in 2 Schabkanten führt zu einer Teilung des Produktes in 2 Produktströme, die zwischen den Scheiben wieder zusammengemischt werden. Dadurch wird ein verbesserter Misch- und Kneteffekt erzielt. Zusätzlich wird dieser Effekt dadurch noch intensiviert, dass durch die Schrägstellung der radiale Schaberarm 26 vermehrt Material in den Knetspalt 25 hineintransportiert. Neben dieser Verbesserung des Misch- und Kneteffekts ergibt die Schrägstellung des radialen Schabers 26 sehr grosse Durchgangsflächen des Produktes innerhalb der Knetgegenelemente und vermeidet damit das Aufbauen von bestimmten strukturviskosen Produkten auf den Knetgegenelementen.
- Der Detailschnitt Fig. 4 zeigt den Querschnitt des radialen Schaberarms 26 mit der Schabkante 27 und seine Position gegenüber dem Scheibenelement 17.
- Normalerweise werden zwischen 2 Scheibenebenen jeweils 2 Knetgegenelemente angeordnet, von denen jedes jeweils eine der sich gegenüberliegenden Scheibenflächen abreinigt. Es können auch mehr Knetgegenelemente angeordnet werden. Jedoch ist hierbei darauf zu achten, dass die Stellung der Knetbarren auf den Scheibenelementen zu den Knetgegenelementen so gewählt wird, dass ein möglichst gleichmässiger Kraftbedarf gewährleistet ist.
- Die Aufteilung der Schabkanten kann auch in anderer Form erfolgen, Fig. 5 zeigt ein Beispiel, bei dem die erste Schabkante 31 kammförmig ausgebildet ist, sodass zunächst Streifen von der Produktoberfläche entfernt werden, während die Schabkante 32 den Rest des auf der Scheibenfläche noch in Form von Ringen haftenden Produkts abschabt.
- Eine andere einfache Möglichkeit für die Aufteilung des Abschabarmes besteht darin, mit dem ersten Schaber zunächst nur den oberen Teil der Produktschicht zu entfernen und erst mit dem zweiten Schaber die restliche Produktschicht.
- Die Figuren 6 und 7 zeigen einen Verteiler 34, der ebenfalls im Gehäuse jeweils zwischen zwei Scheibenebenen befestigt ist und dazu dient, das Produkt auf beide gegenüberliegenden Scheibenflächen zu verteilen. Es kann hierdurch ein Zusammenpressen des Produkts erzielt werden, das für gewisse Produkte die Knetarbeit der Knetgegenelemente intensiviert.
- In den Figuren 6 und 8 ist ein annähernd T-förmiger Rührfinger 35 dargestellt, der eingesetzt werden kann, um die Gutsbewegung in dem von den Knetgegenelementen nicht erfassten Querschnitt zwischen den Scheibenflächen zu intensivieren. Diese Rührfinger können neben der erwähnten T-Form auch eine andere zweckmässige Ausbildung erhalten.
- Das Erfindungsprinzip erlaubt in einfacher Weise auch den axialen Gutsaustausch in dem Scheibenkneter dadurch herzustellen, dass durch entsprechende Neigung der auf den Scheiben 17 befestigten Knetflügel 18 für einen axialen Transport des Produktes gesorgt wird. Gemäss der Abwicklung der zylindrischen Innenfläche eines Scheibenkneters gemäss Fig. 9 wird bei absatzweise arbeitenden Maschinen durch Schrägstellung der Knetflügel 18 eine Transportwirkung auf das Produkt ausgeübt, wobei im vorliegenden Fall das Material von aussen in die Mitte der Maschine geführt wird und sich dort mit dem von der anderen Seite kommenden Produkt austauschen kann.
- Mit dem gleichen Prinzip der schräggestellten Knetflügel, die für diesen Fall alle eine gleiche Neigung erhalten, wird bei anderen Maschinen ein kontinuierlicher Durchlauf des Produkts von der Aufgabe zum Auslauf erzielt, wobei durch gegensätzlich gezeigte Knetflügel auch ein Rückstrom erzielt werden kann.
- Für die Durchführung von thermischen Prozessen ist auf die Möglichkeit hinzuweisen, in allen Scheibenapparaten sehr grosse Wärmeübertragungsflächen zu realisieren. Normalerweise sind hierbei nicht nur alle Gehäusewände beheizbar, sondern auch Welle und Scheibenelemente des Rührers, wobei die Zuführung des Heiz- oder Kühlmittels durch die bekannten mechanischen Gleitringköpfe an den Wellenenden erfolgt, wie in Fig. 1 als Teil 40 dargestellt.
Claims (7)
- Scheibenkneter für die mechanische und thermische Behandlung von Produkten in flüssigem, pastösen und/oder pulverförmigen Zustand mit oder ohne Zu- und Abführung von Gasen und Dämpfen bestehend aus einem beheizbaren zylindrischen Gehäuse (1) und einer mit der Gehäuseachse gleichachsig umlaufenden beheizbaren Kneterwelle (16), an der in axialer Richtung verteilt mehrere beheizbare Scheibenelemente (17) vorgesehen sind, wobei sich in den Räumen zwischen den Scheibenelementen feststehende, die Scheibenelemente reinigende hakenartigen Knetgegenelemente (20, 21) befinden, dass auf den Scheibenelementen geneigt zur Gehäuseachse in geringem Abstand von der Gehäuseinnenwand verlaufende Knetflügel (18) vorgesehen sind und die im Gehäuse befestigten Knetgegenelemente aus einem radialen Traghals (22)bestehen, auf den sich zunächst ein in annähernd Gehäuselängsrichtung verlaufender Arm (24) abstützt, der zusammen mit der Gehäusewand einen Knetspalt (25)bildet, durch den sich mindestens jeweils ein Teil der Knetflügel (18) hindurchbewegt, dass sich auf dem annähernd achsparallelen Teil (24) des Knetgegenelementes ein weiterer radialer Teil (26) abstützt, der die Scheibenflächen reinigt und der seinerseits wiederum einen an der Welle anliegenden Schaber (29) trägt, dadurch gekennzeichnet, dass der radiale Schaber (26), der an den Scheiben anliegt, jeweils mindestens zwei getrennte in einem Winkel zueinander angeordnete Schabkanten (27, 28) besitzt, wobei die im Bewegungsablauf zuerst eingreifende Schabkante (28) nur einen Teil des an den Scheibenelementen anhaftenden Produkts abschabt und die nachfolgende Kante (27) das restliche Produkt von den Scheiben entfernt und dass sämtliche Flächen der hakenartigen Knetgegenelemente gegenüber den Scheibenflächen so geneigt sind, dass das abgeschabte Produkt eine axiale und eine radiale Transportkomponente erhält und dass das Produkt durch die beiden Schabkanten in mindestens zwei Produktströme aufgeteilt wird, die anschliessend wieder zusammengemischt werden.
- Mischkneter nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schabkante (28) die an die Welle angrenzende Scheibenfläche von dem Produkt reinigt,während die nachfolgende zweite Schabkante (27) die äusseren Flächen der Scheiben abschabt.
- Mischkneter nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schabkante (31) kammartig aufgeteilt ist, sodass zuerst ringförmige, voneinander getrennte Produktstreifen von den Scheibenflächen abgeschabt werden und die zweite nachfolgende Schabkante (32) den Rest des Produktes erfasst.
- Mischkneter nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schabkante nur die obere Schicht des an den Scheiben anhaftenden Produkts erfasst und die zweite Schabkante die restliche Schicht entfernt.
- Mischkneter nach Patentansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich zwischen zwei Scheibenelementebenen mindestens zwei Knetgegenelemente befinden, von denen das eine Knetgegenelement (20) die eine Scheibenfläche und das andere Gegenelement (21) die gegenüberliegende Scheibenfläche abschabt.
- Mischkneter nach Patentansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ausser den zwei Knetgegenelementen jeweils zwischen den Scheiben im Gehäuse ein keilformiges Verteilelement (34) befestigt ist, das den Produktstrom auf die beiden sich gegenüberliegenden Scheibenflächen verteilt.
- Mischkneter nach Patentansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Kneterwelle (16) jeweils zwischen zwei Scheibenflächen ein mitrotierendes annähernd T-förmïges Knetelement (35) angeordnet ist, dass zwischen die offenen Hakenteile der Knetgegenelemente eingreift.
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