EP1287878A2 - Vorrichtung zur Bearbeitung von Materialien - Google Patents

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EP1287878A2
EP1287878A2 EP02018534A EP02018534A EP1287878A2 EP 1287878 A2 EP1287878 A2 EP 1287878A2 EP 02018534 A EP02018534 A EP 02018534A EP 02018534 A EP02018534 A EP 02018534A EP 1287878 A2 EP1287878 A2 EP 1287878A2
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EP
European Patent Office
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rotor
container
insert
carrier
stator
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EP02018534A
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EP1287878A3 (de
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Klaus Fisch
Jens-Uwe Dr. Wichmann
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Cavitron Vhagen & Funke GmbH
Original Assignee
Cavitron Vhagen & Funke GmbH
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Priority claimed from DE20114251U external-priority patent/DE20114251U1/de
Priority claimed from DE20114253U external-priority patent/DE20114253U1/de
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    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
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    • D21D1/00—Methods of beating or refining; Beaters of the Hollander type
    • D21D1/004—Methods of beating or refining including disperging or deflaking
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Definitions

  • the invention relates to a device for processing materials, especially for mixing, kneading, fibrillating, grinding and unlocking, with a container containing a vertical Container chamber with a product inlet located above, a stator arranged around a vertical axis concentric sprockets and a rotor with multiple arms, have the teeth which are adjacent between the teeth Sprockets grip.
  • the rotor arm and the container space located above the standing arranged Device enable a permanent material transfer of inside out and ensure a multiple working through dry and / or highly viscous substances, so that the device for intensive mixing, kneading, fibrillation, digestion and Similar processes important for industrial production is outstanding.
  • the standing arrangement of the housing facilitates the falling back of the goods from the periphery against the middle of the device.
  • the invention is based on the object, a device of mentioned type in the sense of improving the product further education.
  • the solution of this object is achieved according to the invention in the Claim 1 specified characteristics.
  • a guide whose centric Funnel opening has a smaller diameter than the Rotor.
  • the funnel directs this from the top to the stator / rotor funnel moving material to the center of the container and thus keeps the good in the effective range of the tools. It also ensures that the goods near the axis in the Effective range of tools reaches where it is on the inner cone of the Stators working through the teeth of stator and rotor is moved outwards.
  • the hopper guides the product so in the region close to the axis of the device in the effective range of Device.
  • the funnel opening extends in the vertical direction into the rotor, that is to say in that area, that of the rotor arms is circumscribed. This means that the inner Opening of the funnel is lower than the upper edges of the Arms of the rotor.
  • the hopper has an outer surface, the less is steep than the inner surface.
  • the outer surface or lower surface of the funnel causes in cooperation with the Internal taper surface of the stator forming an annulus, in which stagnates the outward-pressing product. In connection This product congestion is followed by product expansion due to the then increasing diameter.
  • Such a design of the umpire promotes the redistribution and mixing of the Material in the effective range of the tools.
  • a preferred embodiment of the invention provides that the Rotor has a towering from a hub stub shaft, which carries a feed screw.
  • the feed screw promotes that Product on its way from top to bottom and generates one additional pressure in the central area of the container.
  • the feed screw is particularly suitable for processing difficult-flowing Products and tougher pastes.
  • the diameter of the feed screw should be expediently slightly larger than that Diameter of the funnel opening.
  • the device according to the invention is also suitable for wet milling of materials. Made by the cooperating sprockets a Vorenergyeintrag in the introduced from above into the container Material with simultaneous heat dissipation through the Casing.
  • the Container with a bottom wall finished, in which a Recording for a the carrier wheels supporting the sprockets Stators is located.
  • the carrier insert is removable in the receptacle arranged.
  • the carrier insert for the purpose of cleaning or maintenance can the carrier insert in its entirety towards the container interior be removed from the bottom wall, after previously the rotor was removed.
  • the stator can then be dismantled and it is available for cleaning, overhaul or maintenance. It is not necessary to disassemble the entire container. Rather, the container must only be opened, to gain access to the tray. this happens by removing a lid of the container.
  • the bottom wall is integral part of the container and does not need to be removed too become.
  • stator with carrier insert and sprockets to replace and replace with a new stator, For example, if the sprockets worn or damaged are.
  • the sprockets on the carrier insert can be removed be attached, with each individual ring gear of the stator can be removed from the carrier body and replaced.
  • each arm of the rotor from a carrier strip and a so Matching toothed rack made of carbide.
  • the carrier strip and the rack grasp fit, i. a form fit, into each other, either the carrier strip or the Rack the encompassing part and the other component represents the inner part of the Caribbeangriffs.
  • carbide is a brittle Material that has low resistance to tensile stresses and has bending stresses.
  • By the invention is achieved that in the rack no major tensile or bending stresses occur. Such stresses occur only in the carrier strip on, which consist of a steel of high tensile strength can.
  • the device comprises a container 10, for example has a diameter of 600 mm and standing upright a column 100 is mounted.
  • the column is 100 mounted on a pedestal 101, which with bearing blocks 102 on standing on the ground.
  • podium 101 On podium 101 are two electric motors 103, 104 mounted with vertical axes. Every electric motor drives a pulley 105, 106 inside the pedestal 101 is arranged.
  • the pulleys 105, 106 over drive Drive belt 107, 108 a pulley 109, with the in the Column 100 mounted shaft of the device is connected.
  • the container 10 has an upper container part 110 which abuts is closed at its upper end with a lid 111. At the lower end of the container part 110 includes a in Side view trapezoidal transition wall 15 at, in a Bottom wall 11 opens. Below the bottom wall is a Blocking liquid housing 112 to which a supply line and a discharge line for barrier liquid is connected.
  • the Barrier liquid housing 112 is supported by column 100.
  • the container 10 is supported by vertical posts 113, whose lower ends are fixed on the pedestal 101 and the at wear rubber bumper 114 at its upper end.
  • the container part 110 has a rectangular - or square - plan. Corner regions 120 are formed, which are rounded and each have an angle of 90 degrees, and straight edge portions 121 that the Connect corner areas.
  • the container part 110 is with the truncated pyramid-shaped lower part 130 detachably connected via a flange 131.
  • power clamp 132 To the Holding the flange connection 131 are power clamp 132, which can be opened to dismantle the container.
  • an overflow 134 is provided on the lower part 130 .
  • the container lid 111 On the container lid 111 is centrally located a product inlet 136, through which the product to be processed vertically in the container 10 is input. There are also other inlet ports 137 provided filled by the additives can be. Finally, the lid 111 is still a show opening 135 attached. An access opening is with an in Cover 111 arranged door 138 closed (Fig. 2).
  • Fig. 3 the column 100 is passing through it Shaft 12 shown.
  • the shaft is with bearings 150, 151 in the Pillar 100 stored.
  • the passage of the shaft 12 through the bottom wall 11 is sealed by a seal 22.
  • the seal 22 has an inlet 152 and an outlet 153 for sealing fluid on.
  • a channel 154 extends to a terminal 155 for the emptying. Through the channel 154 becomes liquid, which is the lowest point of the container space 50 drops, discharged from the container space.
  • the bottom wall 11 a circumferential upstanding edge 14 on which the oblique transition wall 15 of the container 10 is attached.
  • the Bottom wall 11 defines together with its edge 14 an annular Recording 16, in which an annular stator 17 is arranged is.
  • the stator 17 has an inner cone or inner pyramid trained work surface 18.
  • Half the ring cross-section of the Stator 17 is generally in the shape of a right triangle, wherein the working surface 18 forms the hypotenuse.
  • the stator 17 consists of an annular support insert 19, fitting in the receptacle 16 is included, and several along the work surface 18 arranged sprockets 20th to the inside the receptacle 16 is bounded by an inner ring insert 21, the sealed with the seal 22 shaft passage the shaft 12 forms.
  • the carrier insert 19 At the outer periphery is the carrier insert 19 with an annular seal 23 against the peripheral wall the receptacle 16 sealed.
  • the Carrier insert with two annular seals 24, 24 'and 25 against the receptacle 16 inwardly bounding inner ring insert 21 sealed. This will prevent that the mass to be treated penetrates behind the carrier insert 19.
  • the rotor 13 has a shaft 26 mounted on the hub 26 and a plurality of radially projecting arms 27 on.
  • the arms 27 carry downwardly directed teeth 29, which with teeth 28 of the sprockets 20 of the stator.
  • the teeth 28 are from each of the sprockets 20 upwards.
  • the teeth 29 of the rotor 13 engage in the tooth spaces between the sprockets 20 of the Stators 17. In the circumferential direction are the teeth 28 of each Sprocket 20 spaced.
  • the teeth 28 and 29 are made of wear-resistant material, in particular of hard metal.
  • each arm 27 of the rotor 13 a carrier strip 53 of generally U-shaped cross section.
  • the carrier strip 53 includes on its oblique bottom a longitudinal groove 54 of rectangular cross-section, in which a Rack 55 is sitting.
  • the carrier strip 53 is made of high-strength Steel, while the rack 55 is made of hard metal. Of the Back of the rack 55 fills the groove 54 completely with closer Fit.
  • the teeth 29 are located at the out of the groove 54th outstanding part of the rack 55.
  • the rack 55 is fixed with screws 56, the through holes 57 of the support bar 53 inserted therethrough are and their threads in a threaded insert 58, which in the Rack 55 is sunk, are screwed.
  • the threaded insert 58 is made of steel and is soldered into the rack 55. By loosening the screws 56, evenly spaced are provided along an arm 27, the Rack 55 are dismantled.
  • the outermost ring 30a which the adjacent inner support ring 30th holds, is made of stainless steel and is formed without teeth. He is held by a screw on the carrier insert 19. The outer ring 30a thus forms the blocking element for all carrier rings 30.
  • the carrier insert 19 can be removed from the receptacle 16 become. This is done by (not shown) pressing screws, screwed into threaded holes 60 of the bottom wall 11 and against the underside of the carrier insert 19 to press. Overall, for example, four threaded holes 60th arranged evenly distributed in the bottom wall 11 for pressing screws. By turning the push-in screws evenly the carrier insert 19 is pushed up into the container space 50. Before this happens, of course, the rotor 13 must be removed. This is done by loosening the screw 61, the rotor 13th on the shaft 12 holds. To gain access to the screw 61, is the plug 41 from the stub shaft 40th unscrewed.
  • each individual ring gear 20 can be detached from the carrier insert 19 become.
  • each ring gear 20 is inside the carrier insert a threaded bore 68 assigned (Fig. 3), in the a push-in screw sits.
  • the push screws are from the bottom the carrier insert 19 is accessible for turning and they can be turned to the respective sprocket 20 off to push out the relevant recess of the carrier insert 19. It is thus possible, each of the sprockets 20 individually replaced.
  • Serve screws 70 through the bottom wall 11 therethrough are screwed into the carrier insert 19.
  • the retaining screws 70 can be loosened.
  • a hopper 34 is at a distance mounted by the transition wall 15.
  • the hopper 34 has a funnel-shaped inner surface 35, which in a funnel opening 36 opens at the lower end of the funnel.
  • the funnel opening 36 projects into the limited by the arms 27 of the rotor Space from the top in and it has a smaller diameter as the rotor 13.
  • the funnel opening 36 concentrated the stuffing from the top into the container and nach Kohlende material to the area of the hub 26, ie to the middle area. There The material enters between the arms 27 of the rotor 13 and passes in the tooth area.
  • the hopper 34 has an outer surface 37, the less is steep than the inner surface 35. This has the funnel 34 an increasing diameter with increasing diameter.
  • the Outer surface 37 forms together with the transition surface 33 a Annular gap 38 in extension of the arms 27 of the rotor 13.
  • the Height of the annular gap 38 decreases towards the outside.
  • the hub 26 is in extension of the shaft 12 with a towering Stub shaft 40 provided, which is tubular and with a closure 41 is closed.
  • the stub shaft 40 carries a feed screw 42 of one to two courses.
  • the feed screw promotes upon rotation of the driven shaft 12 in Direction from top to bottom, so the hub 26 out.
  • the diameter the feed screw 42 is slightly larger than the diameter the funnel opening 36.
  • the feed screw 42 generates a increased pressure in the center, ie around the rotor 13 around.

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  • Threshing Machine Elements (AREA)
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Abstract

Die Vorrichtung weist einen Stator (17) mit Zahnkränzen (20) und einen Rotor (13) mit Zähnen (29) auf, die mit den Zähnen (28) des Stators (17) zusammengreifen. Zwischen Arme (27) des Rotors (13) ragt ein Leittrichter (34), der den von oben her nachrückenden Materialstrom auf den Mittenbereich des Behälters (10) konzentriert. Die Außenfläche (37) des Leittrichters (34) begrenzt einen den Materialfluss drosselnden Ringspalt (38)..An dem Rotor (13) ist eine Zufuhrschnecke (42) angebracht, die in Richtung auf den Arbeitsbereich der Vorrichtung fördert. Der Leittrichter (34) hält das Produkt im Wirkbereich der Vorrichtung und die Zufuhrschnecke (42) erzeugt einen erhöhten Materialdruck im Zentrum. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bearbeitung von Materialien, insbesondere zum Mischen, Kneten, Fibrillieren, Mahlen und Aufschließen, mit einem Behälter, der einen vertikalen Behälterraum mit einem oben angeordneten Produkteinlaß umschließt, einem Stator mit um eine vertikale Achse angeordneten konzentrischen Zahnkränzen und einem Rotor mit mehreren Armen, die Zähne aufweisen, welche zwischen die Zähne benachbarter Zahnkränze greifen.
DE 36 41 413 C1 beschreibt eine Vorrichtung zur Bearbeitung von Materialien, die mit einem als Innenkegel ausgebildeten; mit Zahnkränzen ausgestatteten Stator versehen ist. Mit dem Stator arbeitet ein Rotor zusammen, der von einer Nabe abstehende Arme aufweist. Jeder dieser Arme trägt Zähne, die mit den Zähnen der Zahnkränze des Stators zusammengreifen. Das zu behandelnde Gut wird in dem Stator bei jeder Rotorumdrehung eine Stufe weiter nach außen transportiert und dabei einer intensiven Scherwirkung, Durchmischung und Umverteilung ausgesetzt. Der Rotorarm und der darüber befindliche Behälterraum der stehend angeordneten Vorrichtung ermöglichen eine permanente Gutumlagerung von innen nach außen und sorgen für ein vielfaches Durcharbeiten trockener und/oder hochviskoser Stoffe, so dass die Vorrichtung zum intensiven Mischen, Kneten, Fibrillieren, Aufschließen und ähnlichen für die industrielle Produktion wichtigen Vorgängen hervorragend geeignet ist. Die stehende Anordnung des Gehäuses erleichtert das Zurückfallen des Gutes von der Peripherie gegen die Mitte der Vorrichtung.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der genannten Art im Sinne einer Verbesserung der Produktführung weiterzubilden.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen. Hiernach ist in dem Behälterraum über dem Rotor ein Leitrichter angeordnet, dessen zentrische Trichteröffnung einen kleineren Durchmesser hat als der Rotor. Der Leittrichter leitet das von oben her zu dem Stator/Rotor-Trichter nachrückende Material zum Zentrum des Behälters und hält somit das Gut im Wirkbereich der Werkzeuge. Außerdem wird sichergestellt, dass das Gut in Achsennähe in den Wirkbereich der Werkzeuge gelangt, wo es auf dem Innenkegel des Stators unter Bearbeitung durch die Zähne von Stator und Rotor nach außen bewegt wird. Der Leittrichter führt das Produkt also im achsnahen Bereich der Vorrichtung in den Wirkbereich der Vorrichtung ein.
Vorzugsweise reicht die Trichteröffnung in vertikaler Richtung bis in den Rotor hinein, also in denjenigen Bereich, der von den Rotorarmen umstrichen wird. Dies bedeutet, dass die innere Öffnung des Leittrichters tiefer liegt als die Oberkanten der Arme des Rotors.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Leittrichter eine Außenfläche aufweist, die weniger steil ist als die Innenfläche. Die Außenfläche oder Unterfläche des Leittrichters bewirkt im Zusammenwirken mit der Innenkegelfläche des Stators die Bildung eines Ringraums, in dem sich das nach außen drängende Produkt staut. Im Anschluss an diesen Materialstau erfolgt eine Produktexpansion wegen des dann größer werdenden Durchmessers. Eine solche Ausgestaltung des Leittrichters fördert das Umverteilen und Durchmischen des Materials im Wirkbereich der Werkzeuge.
Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Rotor einen von einer Nabe aufragenden Wellenstumpf aufweist, der eine Zufuhrschnecke trägt. Die Zufuhrschnecke fördert das Produkt auf seinem Weg von oben nach unten und erzeugt einen zusätzlichen Druck im Zentralbereich des Behälters. Die Zufuhrschnecke ist besonders geeignet für die Verarbeitung schwerfließender Produkte und zäher Pasten. Der Durchmesser der Zufuhrschnecke sollte zweckmäßigerweise etwas größer sein als der Durchmesser der Trichteröffnung.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung eignet sich auch zum Naßmahlen von Materialien. Durch die zusammenwirkenden Zahnkränze erfolgt ein Vorenergieeintrag in das von oben in den Behälter eingebrachte Material bei gleichzeitiger Wärmeabführung durch das Gehäuse.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Behälter mit einer Bodenwand abgeschlossen, in der sich eine Aufnahme für einen die Zahnkränze tragenden Trägereinsatz des Stators befindet. Der Trägereinsatz ist in der Aufnahme herausnehmbar angeordnet. Zum Zwecke der Reinigung oder Wartung kann der Trägereinsatz in seiner Gesamtheit zum Behälterinneren hin aus der Bodenwand herausgenommen werden, nachdem zuvor der Rotor entfernt wurde. Der Stator kann dann demontiert werden und er steht für eine Reinigung, Überholung oder Wartung zur Verfügung. Es ist nicht erforderlich, den gesamten Behälter zu demontieren. Vielmehr muß der Behälter lediglich geöffnet werden, um Zugriff zu dem Trägereinsatz zu erhalten. Dies geschieht durch Abnehmen eines Deckels des Behälters. Die Bodenwand ist fester Bestandteil des Behälters und braucht nicht entfernt zu werden. Bei herausgenommenem Trägereinsatz kann auch der Behälter einer Reinigung und Wartung unterzogen werden.
Es ist möglich, den Stator samt Trägereinsatz und Zahnkränzen insgesamt auszuwechseln und durch einen neuen Stator zu ersetzen, beispielsweise wenn die Zahnkränze verschlissen oder beschädigt sind.
Zusätzlich können die Zahnkränze an dem Trägereinsatz herausnehmbar befestigt sein, wobei jeder einzelne Zahnkranz des Stators von dem Trägerkörper abgenommen und ersetzt werden kann. Hierdurch wird insbesondere im Fall eines Zahnbruchs die Reparaturarbeit wesentlich vereinfacht und verbilligt, weil nur der defekte Zahnkranz ausgewechselt werden muß.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung besteht jeder Arm des Rotors aus einer Trägerleiste und einer damit passend zusammengreifenden Zahnstange aus Hartmetall. Die Trägerleiste und die Zahnstange greifen passend, d.h. formschlüssig, ineinander, wobei entweder die Trägerleiste oder die Zahnstange das umgreifende Teil und die jeweils andere Komponente das innere Teil des Zusammengriffs darstellt. Dadurch wird erreicht, dass die Zahnstange und die Trägerleiste jeweils entlang einer Fläche gegeneinander gedrückt werden, wodurch sich die beim Drehen des Rotors aufgebrachte Mitnahmekraft auf eine Fläche verteilt. Bekanntlich ist Hartmetall ein sprödes Material, das eine geringe Widerstandsfähigkeit gegen Zugspannungen und Biegespannungen hat. Durch die Erfindung wird erreicht, dass in der Zahnstange keine größeren Zug- oder Biegespannungen auftreten. Solche Spannungen treten nur in der Trägerleiste auf, die aus einem Stahl hoher Zugfestigkeit bestehen kann.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die Zahnstange in unterschiedlichen Orientierungen mit der Trägerleiste zusammengesetzt werden kann. Wenn bei Drehung des Rotors in einer ersten Drehrichtung die dann vornliegenden Kanten der Zähne der Zahnstange abgenutzt sind, kann der Betrieb der Vorrichtung fortgesetzt werden, wenn die Drehung in einer zweiten Drehrichtung erfolgt, die zur ersten Drehrichtung entgegengesetzt ist. Auf diese Weise ist eine bessere Ausnutzung der sehr teuren Hartmetall-Zahnstange gegeben.
Im folgenden wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1
eine Seitenansicht der Vorrichtung,
Fig. 2
eine Draufsicht der Vorrichtung von Figur 1,
Fig. 3
in vergrößertem Maßstab einen Längsschnitt durch den unteren Bereich des Behälters, die Abdichtung des Wellendurchgangs und die Lagerung der Welle,
Fig. 4
eine noch stärker vergrößerte schematische Darstellung des unteren Behälterbereichs mit Stator und Rotor sowie dem Leittrichter und der Zufuhrschnecke,
Fig. 5
eine Unteransicht des Rotors, teilweise geschnitten, und
Fig. 6
einen Schnitt entlang der Linie VI-VI des Rotors.
Die Vorrichtung weist einen Behälter 10 auf, der beispielsweise einen Durchmesser von 600 mm hat und senkrecht stehend auf einer Säule 100 montiert ist. Gemäß Fig. 1 ist die Säule 100 auf einem Podest 101 montiert, welches mit Lagerböcken 102 auf dem Boden steht. Auf dem Podest 101 sind zwei Elektromotore 103, 104 mit vertikalen Achsen montiert. Jeder Elektromotor treibt eine Riemenscheibe 105, 106, die im Inneren des Podests 101 angeordnet ist. Die Riemenscheiben 105, 106 treiben über Treibriemen 107, 108 eine Riemenscheibe 109, die mit der in der Säule 100 gelagerten Welle der Vorrichtung verbunden ist.
Der Behälter 10 weist einen oberen Behälterteil 110 auf, der an seinem oberen Ende mit einem Deckel 111 verschlossen ist. An das untere Ende des Behälterteils 110 schließt sich eine in Seitenansicht trapezförmige Übergangswand 15 an, die in eine Bodenwand 11 mündet. Unterhalb der Bodenwand befindet sich ein Sperrflüssigkeitsgehäuse 112, an das eine Zufuhrleitung und eine Abfuhrleitung für Sperrflüssigkeit angeschlossen ist. Das Sperrflüssigkeitsgehäuse 112 wird von der Säule 100 getragen.
Der Behälter 10 wird durch vertikale Pfosten 113 gestützt, deren untere Enden auf dem Podest 101 befestigt sind und die an ihrem oberen Enden Gummipuffer 114 tragen. An dem Behälterteil 110 sind Stützlager 115 befestigt, die auf den Gummipuffern 114 aufliegen, so dass der Behälter 10 auf den Pfosten 113 gewissermaßen hängend angeordnet ist.
Wie Fig. 2 zeigt, hat der Behälterteil 110 einen rechteckigen - bzw. quadratischen - Grundriß. Es werden Eckbereiche 120 gebildet, die abgerundet sind und sich jeweils über einen Winkel von 90 Grad erstrecken, und gerade Kantenbereiche 121, die die Eckbereiche verbinden.
Obwohl in Fig. 2 nur die Außenform des Behälters 10 dargestellt ist, ist erkennbar, dass auch die Innenform einen viereckigen Grundriß - mit abgerundeten Ecken - hat. Da der Abstand der Seitenwand des Behälters von dem im Behälterinneren rotierenden Mischorgan in Umfangsrichtung variiert, entstehen in den Eckbereichen 120 Staus, die sich jeweils in einem zur Mitte hin gerichteten Materialstrom auflösen. Der Wechsel von geraden Kantenbereichen 121 und runden Eckbereichen 120 verhindert, dass die Viskosemasse in dem Behälterraum lediglich rotiert. Es entstehen radial nach innen gerichtete Ströme, die sich mit der rotierenden Strömung kreuzen und dadurch eine intensive Durchmischung bewirken.
Der Behälterteil 110 ist mit dem pyramidenstumpfförmigen Unterteil 130 über eine Flanschverbindung 131 lösbar verbunden. Zum Festhalten der Flanschverbindung 131 dienen Kraftspanner 132, die geöffnet werden können, um den Behälter zu demontieren.
An dem Unterteil 130 befinden sich Blindflansche 133 zur Befestigung von Meßinstrumenten. An der Außenwand des Behälterteils 110 ist ein Überlauf 134 vorgesehen.
Auf dem Behälterdeckel 111 befindet sich mittig ein Produkteinlaß 136, durch den das zu verarbeitende Produkt senkrecht in den Behälter 10 eingegeben wird. Außerdem sind andere Einlaßstutzen 137 vorgesehen, durch die Zusatzstoffe eingefüllt werden können. Schließlich ist am Deckel 111 noch eine Schauöffnung 135 angebracht. Eine Zugangsöffnung ist mit einer im Deckel 111 angeordneten Tür 138 verschlossen (Fig. 2).
In Fig. 3 ist die Säule 100 mit der durch sie hindurchgehenden Welle 12 dargestellt. Die Welle ist mit Lagern 150, 151 in der Säule 100 gelagert. Der Durchgang der Welle 12 durch die Bodenwand 11 ist durch eine Dichtung 22 abgedichtet. Die Dichtung 22 weist einen Einlaß 152 und einen Außlaß 153 für Sperrflüssigkeit auf.
Durch die Bodenwand 11 des Gehäuses 10 verläuft ein Kanal 154 zu einem Anschluß 155 für die Restentleerung. Durch den Kanal 154 wird Flüssigkeit, die zur tiefsten Stelle des Behälterraumes 50 absinkt, aus dem Behälterraum abgeführt.
Wie aus den Fig. 3 und 4 hervorgeht, weist die Bodenwand 11 einen umlaufenden hochstehenden Rand 14 auf, auf dem die schräge Übergangswand 15 des Behälters 10 befestigt ist. Die Bodenwand 11 begrenzt zusammen mit ihrem Rand 14 eine ringförmige Aufnahme 16, in der ein ringförmiger Stator 17 angeordnet ist. Der Stator 17 hat eine als Innenkegel bzw. Innenpyramide ausgebildete Arbeitsfläche 18. Der halbe Ringquerschnitt des Stators 17 hat generell die Form eines rechtwinkligen Dreiecks, wobei die Arbeitsfläche 18 die Hypotenuse bildet. Der Stator 17 besteht aus einem ringförmigen Trägereinsatz 19, der passend in der Aufnahme 16 enthalten ist, und mehreren entlang der Arbeitsfläche 18 angeordneten Zahnkränzen 20. Zur Innenseite hin wird die Aufnahme 16 durch einen inneren Ringeinsatz 21 begrenzt, der den mit der Dichtung 22 abgedichteten Wellendurchgang der Welle 12 bildet. Am äußeren Umfang ist der Trägereinsatz 19 mit einer ringförmigen Dichtung 23 gegen die Umfangswand der Aufnahme 16 abgedichtet. Am inneren Umfang ist der Trägereinsatz mit zwei ringförmigen Dichtungen 24, 24' und 25 gegen den die Aufnahme 16 nach innen begrenzenden inneren Ringeinsatz 21 abgedichtet. Auf diese Weise wird verhindert, dass die zu behandelnde Masse hinter den Trägereinsatz 19 vordringt. Am äußeren Umfang ist der Trägereinsatz 19 mit einer weiteren ringförmigen Dichtung 24' gegen den Rand 14 der Bodenwand 11 abgedichtet.
Der Rotor 13 weist eine auf der Welle 12 befestigte Nabe 26 und mehrere radial davon abstehende Arme 27 auf. Die Arme 27 tragen nach unten gerichtete Zähne 29, welche mit Zähnen 28 der Zahnkränze 20 des Stators zusammengreifen. Die Zähne 28 stehen von jedem der Zahnkränze 20 nach oben ab. Die Zähne 29 des Rotors 13 greifen in die Zahnlücken zwischen den Zahnkränzen 20 des Stators 17. In Umfangsrichtung sind die Zähne 28 eines jeden Zahnkranzes 20 beabstandet.
Die Zähne 28 und 29 bestehen aus verschleißfestem Material, insbesondere aus Hartmetall. Bei dem Stator 17 bestehen die Trägerringe 30 mit den ihnen einstückig angeformten Zähnen 28 aus Hartmetall.
Die als Innenkegel ausgebildete Arbeitsfläche 18 des Stators 17 setzt sich nach außen mit im Wesentlichen gleichem Kegelwinkel in der Übergangsfläche 33 der Übergangswand 15 fort, so dass das Gut, das die Zähne 28,29 passiert hat, entlang der Arbeitsfläche 18 und der Übergangsfläche 33 nach oben und außen gedrückt wird. Wie Fig. 6 zeigt, weist jeder Arm 27 des Rotors 13 eine Trägerleiste 53 von generell U-förmigem Querschnitt auf. Die Trägerleiste 53 enthält an ihrer schrägen Unterseite eine längslaufende Nut 54 von rechteckigem Querschnitt, in der eine Zahnstange 55 sitzt. Die Trägerleiste 53 besteht aus hochfestem Stahl, während die Zahnstange 55 aus Hartmetall besteht. Der Rücken der Zahnstange 55 füllt die Nut 54 vollständig mit enger Passung aus. Die Zähne 29 befinden sich an dem aus der Nut 54 herausragenden Teil der Zahnstange 55.
Zusätzlich ist die Zahnstange 55 mit Schrauben 56 befestigt, die durch Bohrungen 57 der Trägerleiste 53 hindurchgesteckt sind und deren Gewinde in einen Gewindeeinsatz 58, der in der Zahnstange 55 versenkt ist, eingeschraubt sind. Der Gewindeeinsatz 58 besteht aus Stahl und ist in die Zahnstange 55 eingelötet. Durch Lösen der Schrauben 56, die in gleichmäßigen Abständen entlang eines Armes 27 vorgesehen sind, kann die Zahnstange 55 demontiert werden.
Es ist möglich, einzelne Zahnstangen 55 auszuwechseln, wenn einer oder mehrere Zähne beschädigt sind. Zu diesem Zweck kann der Rotor 13 von der Welle 12 demontiert und zum Behälterinneren hin abgezogen werden.
Beim Betrieb der Vorrichtung verschleißen die in Drehrichtung vorderen Kanten der Zähne 29 besonders stark. Bei einem Verschleiß der Vorderkanten der Zähne wird die Zahnstange 55 aus ihrer Trägerleiste 53 herausgenommen und in umgedrehtem Zustand wieder eingesetzt werden, wobei nunmehr die früheren Vorderkanten nach hinten weisen, der Antrieb der Welle 12, der reversierbar ist, auf die entgegengesetzte Drehung eingestellt und der Rotor 13 wird in entgegengesetztem Drehsinn betrieben. Dadurch können sowohl die Zähne des Rotors 13 als auch diejenigen des Stators 17 doppelt genutzt werden. Die Ausnutzung des teuren Hartmetalls wird dadurch verbessert.
Die Trägerringe 30 des Stators 17, die die schräge Arbeitsfläche 18 bilden, überlappen einander in der Weise, dass der jeweils äußere Trägerring den benachbarten inneren Trägerring kleineren Durchmessers teilweise überdeckt und in der betreffenden Ausnehmung des Trägereinsatzes 19 niederhält. Der äußerste Ring 30a, der den benachbarten inneren Trägerring 30 niederhält, besteht aus Edelstahl und ist ohne Zähne ausgebildet. Er wird durch eine Schraube am Trägereinsatz 19 festgehalten. Der äußere Ring 30a bildet somit das Blockierelement für sämtliche Trägerringe 30.
Der Trägereinsatz 19 kann aus der Aufnahme 16 herausgenommen werden. Dies geschieht durch (nicht dargestellte) Drückschrauben, die in Gewindebohrungen 60 der Bodenwand 11 eingedreht werden und die gegen die Unterseite des Trägereinsatzes 19 drücken. Insgesamt sind beispielsweise vier Gewindebohrungen 60 für Drückschrauben gleichmäßig verteilt in der Bodenwand 11 angeordnet. Durch gleichmäßiges Drehen der Drückschrauben wird der Trägereinsatz 19 in den Behälterraum 50 hochgedrückt. Bevor dies geschieht, muß natürlich der Rotor 13 entfernt werden. Dies geschieht durch Lösen der Schraube 61, die den Rotor 13 auf der Welle 12 festhält. Um Zugang zu der Schraube 61 zu erhalten, wird der Verschlußstopfen 41 von dem Wellenstumpf 40 abgeschraubt.
Nachdem der Stator 17 aus dem Behälter 10 herausgenommen ist, kann jeder einzelne Zahnkranz 20 von dem Trägereinsatz 19 gelöst werden. Hierzu ist jedem Zahnkranz 20 im Inneren des Trägereinsatzes eine Gewindebohrung 68 zugeordnet (Fig. 3), in der eine Drückschraube sitzt. Die Drückschrauben sind von der Unterseite des Trägereinsatzes 19 her zum Drehen zugänglich und sie können gedreht werden, um den jeweiligen Zahnkranz 20 aus der betreffenden Ausnehmung des Trägereinsatzes 19 herauszudrücken. Es ist somit möglich, jeden der Zahnkränze 20 einzeln auszuwechseln. Zum Festhalten des Stators 17 in der Aufnahme 16 dienen Halteschrauben 70, die durch die Bodenwand 11 hindurch in den Trägereinsatz 19 eingeschraubt sind. Zum Lösen des Trägereinsatzes können die Halteschrauben 70 gelöst werden.
Im Innern des Behälters 10 ist ein Leittrichter 34 im Abstand von der Übergangswand 15 montiert. Der Leittrichter 34 weist eine trichterförmige Innenfläche 35 auf, die in einer Trichteröffnung 36 am unteren Ende des Leittrichters mündet. Die Trichteröffnung 36 ragt in den von den Armen 27 des Rotors begrenzten Raum von oben her hinein und sie hat einen kleineren Durchmesser als der Rotor 13. Die Trichteröffnung 36 konzentriert das von oben in den Behälter eingefüllte und nachrückende Material zum Bereich der Nabe 26, also zum Mittelbereich hin. Dort tritt das Material zwischen die Arme 27 des Rotors 13 und gelangt in den Zahnbereich.
Der Leittrichter 34 weist eine Außenfläche 37 auf, die weniger steil ist als die Innenfläche 35. Dadurch hat der Leittrichter 34 eine mit zunehmenden Durchmesser größer werdende Dicke. Die Außenfläche 37 bildet zusammen mit der Übergangsfläche 33 einen Ringspalt 38 in Verlängerung der Arme 27 des Rotors 13. Die Höhe des Ringspalts 38 verringert sich nach außen hin. In dem Ringspalt 38 staut sich das nach außen geförderte Gut, so dass die Förderung durch die Zähne 28,29 ein Widerstand entgegengesetzt wird. Dadurch wird die Scher-, Mahl- und Mischwirkung der Zähne verstärkt.
Die Nabe 26 ist in Verlängerung der Welle 12 mit einem aufragenden Wellenstumpf 40 versehen, der rohrförmig ist und mit einem Verschluss 41 verschlossen ist. Der Wellenstumpf 40 trägt eine Zufuhrschnecke 42 von ein bis zwei Gängen. Die Zufuhrschnecke fördert bei Drehung der angetriebenen Welle 12 in Richtung von oben nach unten, also zur Nabe 26 hin. Der Durchmesser der Zufuhrschnecke 42 ist etwas größer als der Durchmesser der Trichteröffnung 36. Die Zufuhrschnecke 42 erzeugt einen erhöhten Druck im Zentrum, also um den Rotor 13 herum.

Claims (17)

  1. Vorrichtung zur Bearbeitung von Materialien, insbesondere zum Mischen, Kneten, Fibrillieren, Mahlen und Aufschließen, mit einem Behälter (10), der einen vertikalen Behälterraum (50) mit einem oben angeordneten Produkteinlaß umschließt, einem Stator (17) mit um eine vertikale Achse angeordneten konzentrischen Zahnkränzen (20) und einem Rotor (13) mit mehreren Armen (27), die Zähne (29) aufweisen, welche zwischen die Zähne (28) benachbarter Zahnkränze (20) greifen,
    dadurch gekennzeichnet , dass in dem Behälterraum (50) über dem Rotor (13) ein Leittrichter (34) angeordnet ist, dessen Trichteröffnung (36) einen kleineren Durchmesser hat als der Rotor (13).
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Trichteröffnung (36) in den Rotor (13) hineinragt.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Leitrichter (34) eine Außenfläche (37) aufweist, die weniger steil ist als die Innenfläche (35).
  4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenfläche (37) des Leittrichters (34) zusammen mit einer schrägen Bodenfläche (33) des Behälters (10) einen den Materialfluss aufstauenden Ringspalt (38) bildet.
  5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (13) einen von einer Nabe (26) aufragenden Wellenstumpf (40) aufweist, der eine Zufuhrschnecke (42) trägt.
  6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter (10) mit einer Bodenwand (11) abgeschlossen ist und dass in einer Aufnahme (16) der Bodenwand (11) ein die Zahnkränze (20) tragender Trägereinsatz (19) des Stators (17) herausnehmbar angeordnet ist.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass an der Bodenwand (11) Gewindebohrungen (60) für Drückschrauben zum Herausdrücken des Trägereinsatzes (19) in den Behälterraum (50) vorgesehen sind.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass an den inneren und äußeren Umfängen des Trägereinsatzes (19) Dichtungen (24, 24') zwischen Aufnahme (16) und Trägereinsatz (19) vorgesehen sind, die das Eindringen von Material unter den Trägereinsatz (19) verhindern.
  9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6-8, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahnkränze (20) an dem Trägereinsatz (19) herausnehmbar befestigt sind.
  10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Zahnkranz (20) einen Trägerring (30) aufweist und dass jeweils ein Trägerring (30) einen benachbarten Trägerring (30) übergreift und niederhält.
  11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Trägereinsatz (19) Gewindebohrungen (68) für Drückschrauben zum Herausdrücken der einzelnen Zahnkränze (20) vorgesehen sind.
  12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6-11, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator (17) einen separat von dem Trägereinsatz (19) an der Bodenwand (11) befestigten inneren Ringeinsatz (21) aufweist, der die Aufnahme (16) begrenzt.
  13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-12, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Arm (27) des Rotors (13) aus einer Trägerleiste (53) und einer damit passend zusammengreifenden Zahnstange (55) aus Hartmetall besteht.
  14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerleiste (53) einen längs laufenden Kanal (54) aufweist, in den die Zahnstange (55) herausnehmbar eingesetzt ist.
  15. Vorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahnstange (55) einen Gewindeeinsatz (58) enthält und mit einer Schraube (56) an der Trägerleiste (53) befestigt ist.
  16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-15, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb des Rotors (13) reversierbar ist.
  17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-16, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälterraum (50) des Behälters (10) einen vieleckigen Grundriß hat, derart, dass die Eckbereiche (120), die von dem Rotor (13) einen größeren Abstand haben, mit Kantenbereichen (121) abwechseln, die von dem Rotor einen kleineren Abstand haben.
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