EP0468226B1

EP0468226B1 - Aufschliessvorrichtung für einen Mischer od. dgl.

Info

Publication number: EP0468226B1
Application number: EP91110747A
Authority: EP
Inventors: Wolfgang Alexander Dipl.-Ing. Wagener-Bornefeld; Johannes Tewes
Original assignee: Gebrueder Loedige Maschinenbau GmbH
Current assignee: Gebrueder Loedige Maschinenbau GmbH
Priority date: 1990-07-21
Filing date: 1991-06-28
Publication date: 1994-08-31
Anticipated expiration: 2011-06-28
Also published as: EP0468226A1; DE4023301A1; ES2061122T3; DE59102721D1

Description

Die Erfindung betrifft eine Aufschließvorrichtung für Mischer oder vergleichbare Maschinen, welche einen im Behälter des Mischers befestigten Stator und einen gegenüber dem Stator bewegbaren Rotor aufweist, wobei an einer durch die Wand des Behälters ragenden, mit einem Antrieb verbundenen oder verbindbaren, drehbar gelagerten Welle des Rotors Aufschließwerkzeuge vorgesehen sind, welche mit am Stator befestigten weiteren Werkzeugen im Betrieb zusammenwirken.
Eine vorbekannte Vorrichtung dieser Art weist am Rotor eine Scheibe auf, an der Stifte vorgesehen sind, die mit den Rotor umgebenden Teilen des Stators beim Umlauf der Scheibe zusammenwirken. Diese Vorrichtung hat sich zwar in der Praxis bewährt, ist jedoch für einige Mischgüter nicht ausreichend, weil insbesondere bei harten Mischgütern die Aufschließwirkung gelegentlich nicht ausreicht. Beim Aufschließen von Fasermaterial können sich im Mischgut sogar sogenannte Nester bilden, in denen das Mischgut überhaupt nicht oder zumindest unzureichend aufgeschlossen wird, und zwar selbst nach längeren Behandlungszeiten.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Aufschließvorrichtung für den Einsatz in Mischern zu schaffen, die einfach und preiswert herzustellen und in ihrer Arbeitsweise äußerst wirksam ist, so daß innerhalb kürzester Betriebszeiten Mischgüter aller Art gut und gleichmäßig aufgeschlossen werden können.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Aufschließvorrichtung gelöst, welche die Merkmale des Patentanspruches 1 aufweist.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Die erfindungsgemäße Aufschließvorrichtung weist sowohl am Stator als auch am Rotor etwa radial verlaufende messerförmige Werkzeuge auf, die im Betrieb scherenartig, aber kontaktlos zusammenwirken, so daß auch harte, faserige und schwierig zu handhabende Materialien gut und intensiv aufgeschlossen werden können. Selbst bei der Verarbeitung von kurzen faserigen Mischgütern wird die Gefahr der Nesterbildung vermieden.
Die miteinander zusammenwirkenden Teile des Stators und des Rotors sind einfach und preiswert herzustellen, da sie vorzugsweise jeweils platten- bzw. scheibenförmig ausgebildet sind und somit keine komplizierten Formen aufweisen. Die einzelnen Platten oder Scheiben der Vorrichtung lassen sich problemlos übereinander montieren, so daß auch eine mehrstufige oder mehrlagige Aufschließvorrichtung mit einfachen Mitteln und somit preiswert nach dem Baukastenprinzip hergestellt werden kann. Die messerartigen Werkzeuge von Stator und Rotor können, falls insbesonders harte Mischgüter zu verarbeiten sind, ohne Schwierigkeiten zusätzlich aufgepanzert sein.
Die Scherspalte zwischen den Werkzeugen von Rotor und Stator lassen sich bei der erfindungsgemäßen Aufschließvorrichtung den aufzuschließenden Produkten anpassen, einfach dadurch, daß man zwischen die einzelnen Lagen von Stator und Rotor unterschiedlich dicke Distanzelement bzw. Distanzhalter einlegt, die sich außerhalb der Bereiche der miteinander zusammenwirkenden Aufschließ- oder Scherwerkzeuge befinden.
Die Messer bzw. messerförmigen Werkzeuge des Stators können als spitz auslaufende konische Körper ausgebildet sein. Insbesondere für das Aufschließen von Fasermaterial sind konische Messer bzw. Werkzeuge vorteilhaft, weil solche Werkzeuge Nester bzw. eine sogenannte Reiskornbildung vermeiden.
Die erfindungsgemäße Aufschließvorrichtung ist sozusagen ein Schersegmente aufweisender Dispergator.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Aufschließvorrichtung dargestellt, und zwar zeigt

Fig. 1: eine schaubildliche Ansicht der Aufschließvorrichtung von oben,
Fig. 2: eine ähnliche Ansicht der Aufschließvorrichtung wie in Fig. 1, wobei jedoch die Werkzeuge des Rotors weggelassen sind, und
Fig. 3: eine Einzelheit des Stators in schaubildlicher Ansicht.

Die in der Zeichnung dargestellte Aufschließvorrichtung 1 weist einen Stator 2 und einen in diesem angeordneten und gegenüber demselben drehbaren Rotor 3 auf. Der Stator 2 ist auf einem Fuß 4 angeordnet, der an der Innenseite der Wand eines nicht näher dargestellten Mischbehälters zu befestigen ist.
Der Stator 2 besteht aus einer Anzahl von übereinander angeordneten plattenförmigen Scheiben 5, und zwar beim dargestellten Ausführungsbeispiel aus insgesamt vier Scheiben, zwischen denen jeweils Distanzringe 6 angeordnet sind. Dieses Paket aus Scheiben 5 und Distanzringen 6 ist mittels im Randbereich durch dieselben hindurchgesteckten Bolzen zusammengehalten, auf deren äußere Enden Kopfmuttern 7 aufgeschraubt sind. Die Bolzen selbst sind in der Zeichnung nicht erkennbar, da sie von den Scheiben 5, den Distanzringen 6 und den Kopfmuttern 7 verdeckt sind.
Die einzelnen Scheiben 5 haben einen äußeren ringförmigen Körper 8, von dem radial nach innen eine Anzahl von im Grundriß hier etwa rechteckigen Zungen 9 ausgeht, die zum Zentrum der betreffenden Scheiben weisen, jedoch im Abstand von diesem Zentrum enden, so daß sich im mittleren Bereich jeder Scheibe 5 ein freier Raum 10 befindet.
Im Zentrum des Stators 2 befindet sich eine koaxial zu diesem angordnete Welle 11, welche Teil des Rotors 3 bildet und die Wand des nicht dargestellten Mischbehälters durchsetzt. Auf der Außenseite des Mischbehälters ist die Welle in hier nicht dargestellter, jedoch an sich bekannter Weise drehbar gelagert und mit einem ebenfalls nicht dargestellten Antrieb verbunden.
Auf der Welle 11 sind - hier sternförmig ausgebildete - Zerkleinerer 12 drehfest angeordnet, die mit zur Welle etwa tangential verlaufenden radialen Armen 13 zwischen die Zungen 9 von jeweils zwei unmittelbar übereinander angeordneten Scheiben 5 ragen, so daß die Zerkleinerer 12 in Höhe der Distanzringe 6 des Stators angeordnet sind. Da beim dargestellten Ausführungsbeispiel der Stator 2 vier Scheiben 5 und somit drei Distanzringe 6 aufweist, sind an der Welle 11 des Rotors 3 ebenfalls drei Zerkleinerer 12 befestigt. Diese Zerkleinerer 12 sind mittels nicht dargestellter Distanzscheiben im notwendigen axialen Abstand voneinander gehalten. Eine auf das äußere Ende der Welle 11 aufgeschraubte Kopfmutter 14 hält die Teile des Rotors 3 zusammen. Die Anzahl der Scheiben 5 und Zerkleinerer 12 ist jedoch variabel, weil die Aufschließvorrichtung 1 nach dem Baukastenprinzip aufbaubar und ausbaubar ist.
Es ist erkennbar, daß hier sowohl der Stator 2 als auch der Rotor 3 weitgehend aus plattenförmig ausgebildeten bzw. ebenen Teilen aufgebaut ist, die aus Metallplatten ausgestanzt werden können. Die Arme 13 der sternförmigen Zerkleinerer 12 des Rotors 3 wirken mit den radial nach innen vorstehenden Zungen 9 der Scheiben 5 des Stators 2 scherenförmig zusammen, wenn der Rotor 3 angetrieben wird.
Da der Rotor 3 mit hoher Geschwindigkeit angetrieben werden kann, wird das zur Aufschließvorrichtung 1 gelangende Material bzw. Mischgut in den Bereich der als Aufschließwerkzeuge zusammenwirkenden Zungen 9 und Arme 13 geworfen und dann von den Werkzeugen der Aufschließvorrichtung 1 schnell, intensiv und gleichmäßig aufgeschlossen.
Obwohl beim dargestellten Ausführungsbeispiel der Aufschließvorrichtung 1 die nach innen ragenden Zungen 9 der übereinander angeordneten Scheiben 5 des Stators 2 und die etwa radial nach außen verlaufenden Arme 13 der sternförmigen Zerkleinerer 12 des Rotors 3 paktisch senkrecht übereinander angeordnet sind, können die Zungen 9 des Stators 2 und/oder die Arme 13 des Rotors 3 in den verschiedenen Ebenen der Aufschließvorrichtung 1 auch gegeneinander versetzt angeordnet werden, wenn dies für bestimmte Aufschließprobleme vorteilhaft sein sollte.
Beim dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Scheiben 5 des Stators 2 aus Stahlblech ausgeschnitten bzw. ausgestanzt, so daß der ringförmige Körper 8 und die daran angeordneten, nach innen weisenden Zungen 9 einstückig ausgebildet sind und in einer Ebene liegen. Auch die sternförmigen Zerkleinerer 12 des Rotors 3 sind aus Stahlblech ausgeschnitten bzw. ausgestanzt, so daß deren radial bzw. in diesem Fall etwa tangential zur Welle 11 verlaufende Arme 13 in einer Ebene angeordnet sind. Sowohl die Scheiben 5 als auch die sternförmigen Zerkleinerer 12 können dabei aus gleichem Material, nämlich Stahlblech, gebildet sein und können auch gleich Dicke aufweisen.
Die Distanzringe 6 des Stators 2 und die in der Zeichnung nicht erkennbaren Distanzscheiben des Rotors 3 können ebenfalls aus Stahlblech, aber auch aus anderem Material bestehen. Es können je nach der gewünschten Weite der einzelnen Scherspalte Distanzringe und Distanzscheiben unterschiedlicher Dicke eingebaut werden, jedoch ist deren Dicke in jedem Falle wenigstens etwas größer als die Dicke der Scheiben 5 und der sternförmigen Zerkleinerer 12, damit der Rotor 3 so gegenüber dem Stator 2 eingerichtet werden kann, daß seine Arme 13 beim Umlauf nicht mit den Zungen 9 in Kontakt treten bzw. die Zungen nicht berühren können. Die die Werkzeuge der Aufschließvorrichtung 1 bildenden Zungen 9 und Arme 13 wirken zwar scherenartig miteinander zusammen, jedoch ist das Zusammenwirken kontaktlos, so daß die Drehbewegungen des vorzugsweise hochtourig angetriebenen Rotors 3 durch Kontakt mit dem Stator 2 nicht gehemmt werden können. Dadurch ist ein gleichförmiges und im Endergebnis auch schonendes Aufschließen der Mischgüter oder sonstigen Materialien gewährleistet.
Andererseits wird auch wirksam vermieden, daß die Teile des Rotors 3 und des Stators 2 sich gegenseitig abreiben und damit verschleißen können. Daher gelangt auch kein Abrieb von den gegeneinander bewegten Teilen der Aufschließvorrichtung 1 in das behandelte Material, was höchst unerwünscht wäre. Da die Distanzringe 6 des Stators 2 und die Distanzscheiben oder Distanzbuchsen des Rotors 3 auswechselbar sind, lassen sich auf die jeweiligen Mischgüter abgestimmte Scherspalte beliebiger Weite leicht einstellen. Für ein eventuell erwünschtes Umrüsten oder Nachrüsten beim Betreiber braucht man lediglich die Kopfmuttern 7 des Stators 2 und die Kopfmutter 14 der Welle 11 des Rotors 3 zu lösen.
In der Zeichnung sind als Distanzelemente zwischen den Scheiben 5 des Stators 2 ununterbrochene Distanzringe 6 gezeigt. Dadurch ergeben sich innerhalb des Stators nach außen geschlossene Scherebenen. Anstelle ununterbrochener umlaufender Distanzringe können als Distanzelemente auch einzelne Ringsegmente oder auch einzelne Distanzbuchsen eingebaut werden, wodurch man im Stator teilweise offene bzw. ganz offene Scherebene erhält.
Die Distanzelemte oder Distanzhalter wie Distanzringe, Distanzringsegmente oder Distanzbuchsen können separate Bauteile sein, wie die Distanzringe 6, jedoch ist es auch möglich, diese Distanzelemente jeweils mit den Scheiben 5 des Stators 2, die sie auseinanderhalten sollen, einstückig zu verbinden. Im letztgenannten Falle lassen sich die einzelnen Scheiben 5 des Stators 2 mit den betreffenden Distanzelementen einstückig fertigen, wobei es möglich ist, jede Scheibe auf einer Seite mit entsprechenden Distanzelementen zu versehen oder jeweils jede zweite Scheibe auf beiden Seiten mit Distanzelementen ausstatten, während dann die übrigen Scheiben flache Stanzkörper wie die in der Zeichnung gezeigten Scheiben 5 sein können.
Die Distanzringe 6 oder entsprechende Ringsegmente können an der Innenseite glatt, rauh, gewellt oder gezahnt sein. Im Falle der aufgerauhten, gewellt oder gezahnten Ausbildung der Innenseite der Distanzelemente tragen die ringförmigen oder teilringförmigen Distanzelemente zum Aufschließvorgang zumindest begrenzt bei.
Die Scherelemente der Scheiben 5 des Stators 2 können, wie in der Zeichnung gezeigt, als Zungen 9 mit glatten Enden ausgebildet sein, jedoch lassen sich die nach innen weisenden Enden der zungenförmigen Scherelemente auch abgerundet ausbilden, ebenso wie die Scherelemente nach innen spitz zulaufen können.
Die Arme 13 des Rotors 3 können in gleicher Weise am nach außen weisenden Ende glatt, abgerundet oder spitz zulaufend ausgebildet sein.
Die Dicke der Zungen 9 des Stators 2 kann ebenso wie die Dicke der Arme 13 des Rotors 3 zum jeweils äußeren Ende geringer werden, so daß der Scherspalt über seine radiale Länge nur dann gleichförmige Weite aufweist, wenn die Dickenverringerung der miteinander zusammenwirkenden Zungen 9 und Arme 13 gleichförmig ist. Bei unterschiedlicher
Dickenveränderung der miteiander zusammenwirkenden Scherelemente erhält man hingegen in radialer Richtung eine Verengung oder Erweiterung des Scherspaltes.
Die Dicke der Zungen 9 des Stators 2 und gegebenenfalls auch die Dicke der Arme 13 des Rotors 3 kann in horizontaler Richtung bzw. innerhalb einer Ebene variieren, so daß diese Scherelemente einen etwa keilförmigen Querschnitt aufweisen. Dadurch ergibt sich in tangentialer Richtung eine Verengung des Scherspaltes, wobei es zweckmäßig ist, daß der dünnere Abschnitt des keilförmigen Querschnittes dieser Scherelemente in Arbeitsrichtung gesehen nach vorne weist, damit der Scherspalt sich in Arbeitsrichtung verengt und somit auf das aufzuschließende Gut noch besser aufschließend einwirkt.
Obwohl in der Zeichnung die als Scherelemente des Stators dienenden Zungen 9 einstückig mit den betreffenden Scheiben 5 des Rotors 2 gezeigt sind, können diese Scherelemente auch, insbesondere wenn sie stabförmige Elemente sind, durch Verschrauben, durch Steckverbindung oder in ähnlicher Weise an dem ringförmigen Körper 8 der Scheiben 5 des Stators 2 befestigt werden. Dann lassen sich diese Scherelemente auswechseln, beispielsweise wenn sie verschlissen sind, ebenso wie man sie aus anderem Material als die sie haltenden Scheiben 5 herstellen kann.
Unterhalb der ersten und oberhalb der letzten Ebene des Stators 2 können am Rotor 3 zusätzliche Messer oder flügelartige Rotorelemente angebracht sein. Dadurch erhält man im Bereich der Aufschließvorrichtung 1 eine stärkere axiale Förderung des aufzuschließenden Gutes, ebenso wie mögliche Stauungen des Gutes schnell und gleichförmig aufgelöst werden.

Claims

Aufschließvorrichtung für Mischer, mit einem im Behälter des Mischers befestigten Stator (2) und einem gegenüber dem Stator drehbaren Rotor (3), der an einer durch die Wand des Behälters ragenden, mit einem Antrieb verbundenen oder verbindbaren, drehbar gelagerten Welle (11) Aufschließwerkzeuge aufweist, dadurch gekennzeichnet,
daß die an der Welle (11) des Rotors (3) vorgesehenen Aufschließwerkzeuge etwa radial von dieser abstehende, an derselben drehfest angebrachte messerförmige Scherelemente wie Arme (13) oder Stäbe sind, die in wenigstens einer radialen Ebene an der Welle (11) angeordnet sind, und daß der Stator (2) - die Welle (11) umschließend - ringförmig ausgebildet ist und mit den messerförmigen Scherelementen des Rotors (3) zusammenwirkende, in einer anderen Ebene wie diese Scherelemente angeordnete Gegenmesser (9) aufweist, so daß die Scherelemente des Rotors und die Gegenmesser des Stators beim Umlauf des Rotors einander nicht berühren.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenmesser (9) an ringförmigen Haltern (8) des Stators (2) angeordnete, radial nach innen weisende Ansätze wie zungenartige Scherelemente (9) sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Stator (2) mehrere paketförmig übereinander angeordnete und fest miteinander verbundenen Scheiben (5) mit einem äußeren ringförmigen Körper (8), an dessen innerer Kante radial nach innen vorstehende Scherelemente (9) angeordnet sind, aufweist, wobei zwischen den einzelnen Scheiben (5) jeweils wenigstens ein Distanzelement oder Distanzhalter (6) angeordnet ist, um die Scheiben (5) und damit deren Scherelemente (9) in axialem Abstand voneinander zu halten.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Welle (11) des Rotors (3) paketförmig übereinander mehrere flache Zerkleinerer (12) drehfest angeordnet sind, die etwa radial oder tangential abstehende messerförmige Arme (13) aufweisen, wobei zwischen den einzelnen Zerkleinerern (12) jeweils ein Distanzhalter auf der Welle (11) angeordnet ist, um die Zerkleinerer (12) und damit deren Arme (13) in axialem Abstand vonenander zu halten.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheiben (5) des Stators (2) und die Zerkleinerer (12) des Rotors (3) aus plattenförmigem Material wie Stahl bestehen, beispielsweise aus Stahlblech ausgestanzt sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheiben (5) des Stators (2) und die Zerkleinerer (12) des Rotors (3) beispielsweise etwa gleiche Dicke aufweisen und die Distanzelemente (6) des Stators (2) und die Distanzhalter des Rotors (3) gleich dick, jedoch wenigstens etwas dicker als die Scheiben (5) des Stators (2) und die Zerkleinerer (12) des Rotors (3) sind, damit die Werkzeuge (9;12) des Stators (2) und des Rotors (3) beim Umlauf des Rotors einander nicht berühren bzw. nicht in Kontakt miteinander treten.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Distanzelemente (6) des Stators (2) und die Distanzhalter des Rotors (3) auswechselbar zwischen die ebenfalls auswechslebaren Scheiben (5) des Stators (2) bzw. Zerkleinerer (12) des Rotors (3) eingebaut sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Distanzelemente oder Distanzhalter des Stators (2) ununterbrochene Ringscheiben (6) sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Distanzelemente oder Distanzhalter des Stators (2) Ringsegmente und/oder Buchsen sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Distanzelemente oder Distanzhalter (6) des Stators eine aufgerauhte, gewellte oder gezahnte Innenseite aufweisen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Scherelemente (9;13) vom Stator (2) und/oder Rotor (3) über ihre Länge und ihre Breite sich ändernde Dicke aufweisen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Scherelemte (9; 13) vom Stator (2) und/oder Rotor (3) auswechselbar angeordnet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß am Rotor (3) oberhalb und unterhalb des Stators (2) messerförmige und/oder flügelartige Werkzeuge angeordnet sind.