EP0804278B1 - Misch- und knetvorrichtung - Google Patents

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EP0804278B1
EP0804278B1 EP96901295A EP96901295A EP0804278B1 EP 0804278 B1 EP0804278 B1 EP 0804278B1 EP 96901295 A EP96901295 A EP 96901295A EP 96901295 A EP96901295 A EP 96901295A EP 0804278 B1 EP0804278 B1 EP 0804278B1
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EP
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mixing
kneading
shaft
elements
housing
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EP96901295A
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Jörg M. LIST
Walther Schwenk
Alfred Kunz
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List AG
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List AG
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • 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

Definitions

  • the invention relates to a mixing and kneading device for the particular thermal treatment of products in liquid, pasty and / or powdery state with or without supply and discharge of gases and vapors in one housing, in which a shaft rotates on the disc segments or the like.
  • Disc-like elements are arranged which with interacting kneading counter elements fixed on the housing, being between the kneading counter elements or the kneading counter elements and an open space for the disc segments (Torusraum) is formed, in which a plurality of mixing arms intervene from the shaft.
  • Such mixing and kneading devices are, for example, from the DE-PS 23 49 106 or the US-PS 3,687,422 known. These arrangement shown already guarantees a very good Mixing and kneading effect. Furthermore, product increments on, in particular, heated device elements, such as a shaft, Housing wall, disc segments and the like. Avoided effectively.
  • Ep-A-0 220 575 is a mixing and kneading device known in a toroidal space between two kneading counter elements a single mixing arm engages. From DE-C-36 35 877, however, a mixer dryer is known in which of the shaft that also carries the disc segments, one A plurality of mixing arms of different designs in engage a toroidal space between two disc segments.
  • the present invention is based on the object To improve the mixing and kneading effect in the torus area.
  • the mixing arms result in succession are designed around the shaft that through them essentially the entire toroidal axial cross section is processed.
  • the different design of the mixing arms is said to be so take place that by means of relatively slim mixing arms the entire Torus space is processed. That is, it will be inside Avoided areas of the Torusraum not processed, whereby the mixing and kneading effect is significantly improved. This results in a more even distribution of the Product because there are more elements that make up the product move. This also improves the mixing effect. Furthermore, it is avoided that mixing arms are only ever on one predetermined path move, it being, for example, a Torus collapses, then to significant force peaks for the wave is coming. Because of the different Design of the mixing arms, the product is evenly in distributed to the machine, so that the force absorption of the shaft is evened out.
  • Each mixing arm preferably consists of one stem and one Crossbar.
  • the trunk has a different length.
  • the Trunk also have the same length and up to about Project in the middle of the torus area. But the crossbar is against it of mixing arms within an annular Torus space designed differently. He can be weird be employed, rotated, curved, twisted, Z or S-shaped od. Like .. Many configurations are conceivable here, which are intended to be encompassed by the invention.
  • FIG drum-shaped housing 1 A mixing and kneading device according to FIG drum-shaped housing 1 shown, in which a shaft 2 turns. On this shaft 2 are spaced apart Disc segments 3 arranged near an inner wall 4th of the housing 1 of a kneading bar 5.
  • scraper arm 10 merges into a shaft arm 11, which in turn is approximately parallel to shaft 2 and axially parallel to Longitudinal axis A runs counter to the kneading arm 9.
  • Scraper arm 10 and shaft arm 11 essentially have the task Product incrustations on the disc segments 3 and Prevent wave 2 as these two elements of a kneading and Mixing device are usually heated.
  • the Kneading bar 5 also has this task compared to Inner wall 4, wherein the kneading bar 5 additionally Performs product kneading in the kneading gaps 6.
  • the crossbar 16 is always of the same design, but the stem 15 has different lengths l 1 , l 2 and l 3 for different mixing arms 14.1, 14.2 and 14.3 within an annular toroidal space 12.
  • This makes it possible to machine the entire toroidal space 12 with one revolution of the shaft 2, so that there are no dead zones within the toroidal space 12 in which the product could possibly remain.
  • the product is kept in motion, product incrustation is reduced and the kneading effect is significantly improved.
  • there is a reduction in force absorption peaks when the shaft 2 is rotated since the product is always processed by at least two mixing arms 14. For the subsequent mixing arm there is no possibility to drive through the product in the same lane that was created by the leading mixing arm.
  • the trunk 15 always has the same length so that it is roughly in the middle of the toroid 12 ends. It is indicated in FIG. 3 that the crossbar 16 do not, as shown in Figure 1, run axially parallel must be arranged, but inclined to the longitudinal axis A. can. Then within an annular toroidal space different crossbars shown with themselves Alternate crossbars running parallel to the axis.
  • crossbars can, however, as in FIGS. 4 and 5 shown to be wavy or S-shaped. Conceivable are also C-shaped crossbars or those that zigzag run. This depends on the person to be treated Product.
  • torus 12 is only indicated by dashed lines.
  • a finger-shaped mixing arm 14.7 engages in it Querfinger points 17 times to the left and once to the right and whose trunk 15.7 has a different length.
  • the cross section of the element that appears important drive through the product includes the Mixing arm 14 but also the kneading bar 5, an edge of the Disc segment 3 and the kneading counter element 7.
  • Preferred the cross-section is ploughshare-like, this being the case a simple triangular cross section according to FIG. 8 can.

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  • Preparation Of Clay, And Manufacture Of Mixtures Containing Clay Or Cement (AREA)
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  • Accessories For Mixers (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft eine Misch- und Knetvorrichtung für die insbesondere thermische Behandlung von Produkten in flüssigem, pastösem und/oder puverförmigem Zustand mit oder ohne Zu- und Abführung von Gasen und Dämpfen in einem Gehäuse, in welchem eine Welle dreht, an der Scheibensegmente od. dgl. scheibenähnliche Elemente angeordnet sind, die mit am Gehäuse festgelegten Knetgegenelementen zusammenwirken, wobei zwischen den Knetgegenelementen bzw. den Knetgegenelementen und den Scheibensegmenten ein offener Raum (Torusraum) gebildet ist, in den eine Mehrzahl von Mischarmen von der Welle her eingreifen.
Derartige Misch- und Knetvorrichtungen sind bspw. aus der DE-PS 23 49 106 oder der US-PS 3 687 422 bekannt. Die dort gezeigte Anordnung gewährleistet bereits eine sehr gute Misch- und Knetwirkung. Ferner werden Produktankrustungen an insbesondere beheizten Vorrichtungselementen, wie Welle, Gehäusewand, Scheibensegmenten und dgl. wirksam vermieden.
Bei bestimmten Produkten, insbesondere bei zähviskos pastösen Produkten, kommt es jedoch vor, dass sich in denjenigen Bereichen zwischen zwei Scheibensegmenten, in denen keine Produktebehandlung durch ein Knetgegenelement stattfindet, ein Produkttorus aufbaut, der im negativsten Fall dort stehenbleiben kann und nicht weiter geknetet wird. Um dies zu vermeiden bietet sich ein Mischerarm an, der an der Welle befestigt ist und in den Torusraum eingreift. Hierdurch wird die Bildung eines Totraumes vermieden, in welchem das Produkt keiner Behandlung unterworfen wird.
Aus der Ep-A-0 220 575 ist eine Misch- und Knetvorrichtung bekannt, bei der in einen Torusraum zwischen zwei Knetgegenelementen ein einzelner Mischarm eingreift. Aus der DE-C-36 35 877 ist dagegen ein Mischtrockner bekannt, bei dem von der Welle, die auch die Scheibensegmente trägt, eine Mehrzahl von Mischarmen unterschiedlicher Ausgestaltung in einen Torusraum zwischen zwei Scheibensegmenten eingreifen.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Misch- und Knetwirkung im Torusraum zusätzlich zu verbessern.
Zur Lösung dieser Aufgabe führt, dass die Mischarme aufeinanderfolgend um die Welle herum so ausgestaltet sind, dass durch sie im wesentlichen der gesamte Torusraumaxialquerschnitt bearbeitet wird.
Die unterschiedliche Ausgestaltung der Mischarme soll so erfolgen, dass mittels relativ schlanken Mischarmen der gesamte Torusraum bearbeitet wird. D.h., es werden innerhalb des Torusraumes nicht bearbeitete Räume vermieden, wodurch die Misch- und Knetwirkung wesentlich verbessert wird. Dabei kommt es zu einer gleichmässigeren Verteilung des Produktes, da mehr Elemente vorhanden sind, die das Produkt bewegen. Auch hierdurch wird die Mischwirkung verbessert. Ferner wird vermieden, dass Mischarme immer nur auf einer vorbestimmten Bahn sich bewegen, wobei es, wenn bspw. ein Torus zusammenfällt, dann zu erheblichen Kraftaufnahmespitzen für die Welle kommt. Durch die unterschiedliche Ausgestaltung der Mischarme wird das Produkt gleichmäßig in der Maschine verteilt, so dass die Kraftaufnahme der Welle vergleichmässigt ist.
Bevorzugt besteht jeder Mischarm aus einem Stamm und einem Querbalken. In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist daran gedacht, den Querbalken immer gleich auszugestalten, während der Stamm eine unterschiedliche Länge aufweist.
Bei einem anderen Ausführungsbeispiel kann dagegen der Stamm auch eine gleiche Länge aufweisen und bis etwa in die Mitte des Torusraumes einragen. Dagegen ist aber der Querbalken von Mischarmen innerhalb eines ringförmigen Torusraumes unterschiedliche ausgestaltet. Er kann schräg angestellt sein, gedreht, gekrümmt, getwistet, Z- oder S-förmig od. dgl.. Hier sind viele Ausgestaltungen denkbar, die von der Erfindung umfasst sein sollen.
Damit der Mischarm besser durch das Produkt fahren kann, sollte dieser querschnittlich pflugscharartig ausgestaltet sein. Auch hierbei gibt es verschiedene Variationen, die von dem zu bearbeitenden Produkt abhängen.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt in
  • Figur 1 einen Längsschnitt durch einen Teil einer erfindungsgemässen Knet- und Mischeinrichtung;
  • Figur 2 einen Querschnitt durch die Knet- und Mischeinrichtung gemäss Figur 1;
  • Figur 3 bis 6 Draufsichten auf verschiedene Ausführungsbeispiele von Mischarmen in einem von zwei Knetgegenelementen gebildeten Torusraum;
  • Figuren 7 bis 9 Querschnitt durch verschiedene Ausführungsbeispiele von Mischarmen.
    • Von einer Misch- und Kneteinrichtung ist gemäss Figur 1 ein trommelförmiges Gehäuse 1 gezeigt, in dem eine Welle 2 dreht. An dieser Welle 2 sind voneinander beabstandet Scheibensegmente 3 angeordnet, die nahe einer Innenwand 4 des Gehäuses 1 eines Knetbalkens 5 tragen.
    Beim Drehen der Welle 2 in Richtung z (siehe Figur 2) durchfahren die Knetbalken 5 Knetspalte 6, welche im Zusammenwirken mit der Innenwand 4 von Knetgegenelementen 7 gebildet sind. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Knetgegenelemente 7 C-förmig aufgebaut. Sie sind über einen Fuss 8 am Gehäuse 1 festgelegt. Im Anschluss an den Fuss 8 verläuft ein Knetarm 9 etwa parallel zu der Innenwand 4 in Richtung der Längsachse A des Gehäuses 1. Dieser Knetarm 9 bildet zusammen mit der innenwand 4 den Knetspalt 6. An den Knetarm 9 schliesst ein Schabarm 10 an, der etwa radial zur Welle 2 hin nahe dem Scheibensegment 3 verläuft. Nahe der Welle 2 geht dieser Schabarm 10 in einen Wellenarm 11 über, der wiederum etwa parallel zur Welle 2 und achsparallel zur Längsachse A entgegen dem Knetarm 9 verläuft. Schabarm 10 und Wellenarm 11 haben im wesentlichen die Aufgabe, Produktankrustungen an den Scheibensegmenten 3 und der Welle 2 zu verhindern, da diese beiden Elemente einer Knet- und Mischvorrichtung in der Regel beheizt sind. Der Knetbalken 5 hat ebenfalls diese Aufgabe gegenüber der Innenwand 4, wobei der Knetbalken 5 noch zusätzlich die Produktknetung in den Knetspalten 6 durchführt.
    In der Regel sind in einem von zwei Scheibensegmenten 3 gebildeten Ringraum mehrere, jedoch mindestens zwei Knetgegenelemente 7 verteilt angeordnet. Dabei wechseln sich die Knetgegenelemente 7 in ihrer Richtung ab, wie dies in Figur 1 gestrichelt dargestellt ist. Sie bilden aber zusammen einen Torusraum 12, welcher zu weiten Teilen mit dem zu behandelnden Produkt ausgefüllt ist.
    Damit das Produkt aber in diesem Torusraum 12 ebenfalls in geeigneter Weise gemischt bzw. geknetet wird, ragen in diesen Torusraum 12 Mischerarme 14 ein. In Figur 1 sind die Mischarme als T-Finger ausgebildet, wobei jeder aus einem Stamm 15 und aus einem Querbalken 16 besteht.
    Erfindungsgemäss ist bei dem Ausführungsbeispiel gemäss den Figuren 1 und 2 der Querbalken 16 immer gleich ausgebildet, jedoch besitzt der Stamm 15 für verschiedene Mischarme 14.1, 14.2 und 14.3 innerhalb eines ringförmigen Torusraumes 12 eine unterschiedliche Länge l1, l2 und l3. Hierdurch ist es möglich, den gesamten Torusraum 12 bei einer Umdrehung der Welle 2 zu bearbeiten, so daß es innerhalb des Torusraumes 12 zu keinen Totzonen kommt, in denen möglicherweise das Produkt liegenbleiben könnte. Hierdurch wird das Produkt ständig in Bewegung gehalten, Produktankrustungen verringert und die Knetwirkung wesentlich verbessert. Ferner erfolgt eine Verringerung von Kraftaufnahmespitzen beim Drehen der Welle 2, da das Produkt immer von zumindest zwei Mischarmen 14 bearbeitet wird. Für den nachfolgenden Mischarm besteht nicht die Möglichkeit in der gleichen Spur durch das Produkt zu fahren, die von dem vorlaufenden Mischarm geschaffen wurde.
    Eine derartige Anordnung von unterschiedlich weit in den Torusraum einragenden, relativ schlanken Elementen, bietet sich vor allem bei Misch- und Knetvorrichtungen an, deren Innenraumdimensionen in einem bestimmten Verhältnis zueinander stehen. Die hierfür wichtigen Parameter sind der Abstand a der Welle 2 von der Innenwand 4 des Gehäuses 1, der sich aus der Hälfte eines Durchmessers d der Welle 2 und eines Innendurchmessers D des Gehäuses 1 bildet. Dieser Abstand a sollte grösser sein als 5S, wobei S die Breite des Fusses 8, des Stammes 15, des Qrnerbalkens 16, des Knetbalkens 5 od. dgl. sein kann. Erst wenn der Abstand a über diesem Mass von 5S liegt, lohnt sich in der Regel die Anordnung von unterschiedlichen Mischarmen.
    In den Figuren 1 und 2 ist nur ein Ausführungsbeispiel von derartigen unterschiedlichen Mischarmen gezeigt. Weitere Ausführungsbeispiele finden sich in den Figuren 3 bis 6, wobei auch hierauf die Erfindung nicht beschränkt sein soll. Der Einfachheit halber wird dort ein Torusraum 12 immer von zwei zueinander angeordneten Knetgegenelementen 7.1 und 7.2 gebildet, obwohl dies in der Praxis nur versetzt zueinander vorkommt.
    Gemäss den Figuren 3 bis 5 besitzt der Stamm 15 immer die gleiche Länge, so dass er etwa in der Mitte des Torusraumes 12 endet. In Figur 3 ist angedeutet, dass der Querbalken 16 nicht, wie in Figur 1 dargestellt, achsparallel verlaufen muss, sondern geneigt zu der Längsachse A angeordnet sein kann. Innerhalb eines ringförmigen Torusraumes können dann unterschiedliche gezeigte Querbalken sich mit auch achsparallel verlaufenden Querbalken abwechseln.
    Die Querbalken können aber auch, wie in Figur 4 und 5 gezeigt, wellenförmig oder S-förmig gebogen sein. Denkbar sind auch C-förmige Querbalken oder solche die im Zickzack verlaufen. Dies richtet sich je nach dem zu behandelnden Produkt.
    In Figur 6 ist der Torusraum 12 nur gestrichelt angedeutet. In ihn greift ein fingerförmiger Mischarm 14.7 ein, dessen Querfinger 17 mal nach links und mal nach rechts zeigt und dessen Stamm 15.7 eine unterschiedliche Länge besitzt.
    Bei der Behandlung des gesamten Produktes im Torusraum 12 erscheint auch der Querschnitt der Element wichtig, die durch das Produkt fahren. Hierzu gehört vor allem der Mischarm 14 aber auch der Knetbalken 5, eine Randkante des Scheibensegmentes 3 und das Knetgegenelement 7. Bevorzugt ist der Querschnitt pflugscharartig ausgebildet, wobei dies ein einfacher dreieckiger Querschnitt gemäss Figur 8 sein kann.
    Zur besseren Bildung einer Ableitfläche ist jedoch der Querschnitt pultartig gemäss Figur 7 ausgebildet, wobei eine Seite noch eine gestrichelt angedeutete Auskehlung haben kann. Hierdurch wird eine Ableitung des Produktes verbessert.
    Bei stark krustenden Produkten wird ein Querschnitt gemäss Figur 9 bevorzugt, der eine hohe Verdrängungsleistung und damit eine grosse Produktbewegung bewirkt.

    Claims (4)

    1. Misch- und Knetvorrichtung für die insbesondere thermische Behandlung von Produkten in flüssigem, pastösem und/oder puverförmigem Zustand mit oder ohne Zu- und Abführung von Gasen und Dämpfen in einem Gehäuse (1), in welchem eine Welle (2) dreht, an der Scheibensegmente (3) od. dgl. scheibenähnliche Elemente angeordnet sind, die mit am Gehäuse festgelegten Knetgegenelementen (7) zusammenwirken, wobei zwischen den Knetgegenelementen (7) bzw. den Knetgegenelementen und den Scheibensegmenten (3) ein offener Raum (12) (Torusraum) gebildet ist, in den eine Mehrzahl von Mischarmen (14 - 14.7) von der Welle (2) her eingreifen,
      dadurch gekennzeichnet,
      dass die an der Welle (2) angeordneten Mischarme (14 - 14.7) in Umlaufrichtung der Welle (2) unterschiedlich und so ausgestaltet sind, dass die Summe der Umlaufbahnen dieser Mischarme (14 - 14.7) den von den Umlaufbahnen der Knetgegenelemente (7) nicht erfassten Raum zwischen zwei Scheibensegmentanordnungen im wesentlichen ausfüllen.
    2. Misch- und Knetvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Mischarm (14) aus einem Stamm (15) und einem Querbalken (16, 17) besteht, wobei innerhalb eines ringförmigen Torusraumes (12) der Stamm (15.1, 15.2, 15.3) eine unterschiedliche Länge (l1, l2, l3) und/oder der Querbalken (16.1, 16.2, 16.3, 17) eine unterschiedliche Ausgestaltung aufweist.
    3. Misch- und Knetvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Querbalken (16) von Mischarmen (14) innerhalb eines Torusraumes (12) im Verhältnis zu einer Längsachse (A) des Gehäuses (1) schräg angestellt, gedreht, gekrümmt, getwistet od. dgl. sind.
    4. Misch- und Knetvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Stamm (15) und/oder der Querbalken (16, 17) querschnittlich pflugscharartig ausgebildet ist.
    EP96901295A 1995-01-18 1996-01-18 Misch- und knetvorrichtung Expired - Lifetime EP0804278B1 (de)

    Applications Claiming Priority (3)

    Application Number Priority Date Filing Date Title
    CH00136/95A CH688365A5 (de) 1995-01-18 1995-01-18 Misch- und Knetvorrichtung.
    CH136/95 1995-01-18
    PCT/EP1996/000189 WO1996022156A1 (de) 1995-01-18 1996-01-18 Misch- und knetvorrichtung

    Publications (2)

    Publication Number Publication Date
    EP0804278A1 EP0804278A1 (de) 1997-11-05
    EP0804278B1 true EP0804278B1 (de) 1998-12-16

    Family

    ID=4180075

    Family Applications (1)

    Application Number Title Priority Date Filing Date
    EP96901295A Expired - Lifetime EP0804278B1 (de) 1995-01-18 1996-01-18 Misch- und knetvorrichtung

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