EP3558503B1 - Produktionsanlage und verfahren - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a production plant for processing a suspension and a method for dispersing suspensions.
- Suspensions i.e. liquids with finely distributed solid particles, such as printing inks, battery slurries, adhesives and sealants, lubricants and cosmetics, have so far mainly been processed in rolling mills and agitator mills, whereby a fine and even distribution of the solid particles in the liquid is to be achieved.
- a comminution of the solid particles can be achieved or at least the presence of clumping can be prevented.
- the rollers and mills can be run through several times if the desired quality requires this.
- closed systems should preferably be used.
- rolling mills are difficult to close. If several roller passes are necessary, a lot of manual work can be required due to the generally high product viscosity of suspensions. This includes removing the dispersed product from the drainage plate, emptying the rolling mill and changing the product container. Automation is only possible to a limited extent.
- Agitator ball mills are closed systems, but they require more effort. So the grinding media must be separated and it must be ensured that there is a blockage of separation devices or discharge openings through grinding media and / or oversized product is avoided. When changing products, it may also be necessary to remove the grinding media from the process area in order to completely clean the machine. This means a longer downtime.
- Planetary roller extruders are also known from the prior art. These are mainly used for the production of plastics, whereby several solid or liquid product components can be metered into the extruder, compressed, mixed, plasticized, dispersed and chemically converted. The processed mass is pressed continuously under pressure through a nozzle or outlet opening. For this purpose, a pressure of up to about 100 bar can be produced in the extruder. The greatest pressure is in the process zone in the direction of the product outlet or at the product outlet itself. The central spindle is therefore usually connected to a drive on the side of the product inlet.
- the material can be filled into a filling cylinder of the extruder from metering units arranged above the extruder.
- the planetary roller extruder has a filling part designed as a single screw, which is either arranged in the housing of the planetary roller extruder or is arranged directly upstream of the product inlet.
- the planetary roller extruder can be arranged vertically, the mass passing through the extruder from top to bottom. In the vertical arrangement, the material naturally flows in the direction of gravity, and thus away from an overhead filling area.
- Planetary roller extruders are typically made of steel.
- CN87100259 discloses a production plant according to the preamble of claim 1. It discloses a planetary gear mixer through which the flow is from bottom to top. In the housing of the planetary gear mixer there is a screw conveyor which is arranged on the same shaft as the central spindles and which guides the material into the space between the spindles.
- the object of the invention is to avoid the disadvantages of the known and to provide a production plant and a method with which high-quality dispersions can be made available in an acceptable manner in terms of safety.
- the object is achieved by a production plant according to claim 1 for dispersing a suspension with a planetary roller mixer.
- the planetary roller mixer comprises a housing which is essentially cylindrical on the inside, the interior of which thus has rotational symmetry with respect to a longitudinal axis, and is provided with internal teeth.
- the housing can have at least one essentially cylindrical socket with internal teeth.
- the planetary roller mixer comprises at least one product inlet in a first end region of the housing and at least one product outlet in a second end region of the housing.
- the planetary roller mixer comprises at least one central spindle arranged in the housing with teeth and at least one planetary spindle arranged in the housing with teeth, the teeth of the planetary spindle being in operative connection with both the teeth of the central spindle and the internal teeth of the housing or the socket.
- a plurality of planetary spindles are preferably arranged around a central spindle.
- the planetary roller mixer comprises a central spindle.
- a central spindle for example, several central spindles can be arranged one behind the other on an axis in the longitudinal direction.
- the internal toothing can be attached directly to the housing or it is attached to a bushing that can be exchangeably arranged in the housing.
- the housing and possibly the socket are fixed.
- the central spindle is usually set in rotation about a longitudinal axis by a drive device arranged outside the housing.
- the toothing of the planetary spindles is on the one hand in an operative connection with the toothing of the central spindle, on the other hand with the internal toothing.
- the drive of the central spindle also causes the planetary spindles to rotate.
- the housing or the bushing, the central spindle and the planetary spindles enclose the process zone of the planetary roller mixer.
- the process zone in which the suspension can reside and in which it is processed is located between the planetary spindles and the internal toothing of the housing or the bushing, between the central spindle and the internal toothing of the housing or the bushing and between the planetary spindles and the central spindle.
- the length of the toothed spindles is preferred greater than or equal to its largest diameter, in particular greater than or equal to the largest diameter of the inner spindle.
- the planetary roller mixer comprises at least one product inlet via which suspension can be introduced into the process zone of the planetary roller mixer, and at least one product outlet via which suspension can be discharged from the process zone of the planetary roller mixer.
- Product inlet and product outlet are typically formed by openings in the housing.
- the product inlet and the product outlet preferably allow an, in particular direct, fluid connection into and out of the process zone.
- the planetary roller mixer does not include a separate solids inlet.
- the planetary roller mixer does not include a screw conveyor that is integrated into the housing or directly adjoining the process zone.
- the product outlet is located above or at the level of the product inlet.
- the product outlet and the product inlet are preferably designed in such a way that the process zone of the planetary roller mixer can be essentially completely filled with suspension.
- Essentially completely fillable means that the process zone can be filled to at least 80%, preferably at least 90%, particularly preferably at least 95%, and the planetary roller mixer with a process zone that is at least 80%, preferably at least 90%, particularly preferred is at least 95% filled with suspension, can be operated.
- Gas quantities can be present in the filled planetary roller mixer which, for example, were introduced as gas inclusions with the suspension or which have collected in dead volumes. These gas quantities, for example air pockets, can prevent the process zone from being completely filled.
- the enclosed gas volume can be minimized, for example, if the planetary roller mixer is provided with degassing openings.
- all product outlets are preferably arranged above the product inlets during normal operation.
- the planetary roller mixer fills at least up to the height of the product outlet.
- the product outlet is preferably arranged so far above the product inlet that the process zone can be filled to at least 80%, preferably at least 90%, particularly preferably at least 95%, with suspension without the product outlet having to be closed.
- the product outlet is particularly preferably arranged at the uppermost point of the process zone.
- the product outlet has a product discharge line which comprises an overflow.
- the product discharge line can be arranged at least partially above a product inlet line provided at the product inlet. The overflow ensures that the suspension only runs off when a certain filling level has been reached; in the present case, the process zone should be essentially completely filled with normal operation.
- the product outlet line preferably connects directly to an opening in the housing, the product inlet line is preferably arranged directly upstream of an opening in the housing.
- the possibility of essentially completely filling the process zone even without a device at the product outlet that creates back-up dust allows the suspension to be processed continuously.
- This can be intensively homogenized and / or dispersed in the device according to the invention and the solids can optionally be further comminuted, the processing taking place in a closed system without moving parts being accessible. There is therefore no danger to operating personnel during operation.
- the closed device also reduces the risk of contamination through unintentional entry of gases or dirt from the environment and of impairment through incidence of light.
- At least part of the planetary roller mixer can be tempered.
- the housing and / or the central spindle can be tempered.
- the suspension can then be processed independently of the ambient temperature at a temperature which is favorable for the respective suspension components.
- the planetary roller mixer has in particular temperature control channels through which a temperature control fluid, for example a cooling liquid, can be conducted.
- the temperature control channels can in particular be formed in the central spindle and / or in the housing, each of which has a large surface area that is in contact with the suspension.
- the temperature control fluid can also be used to dissipate heat that may arise during processing of the suspension, for example due to friction.
- the housing and the spindles are arranged horizontally when used as intended.
- the product outlet is preferably arranged above the product inlet.
- the central spindle is connected to a drive on the side of the product outlet and preferably has no connection to the outer space surrounding the housing on the side of the product inlet.
- the central spindle is not led out of the housing on the side of the product inlet and is also not connected to a shaft which leads out of the housing.
- the bearing of the central spindle therefore does not have to be sealed against the outside space on the side of the product inlet, where typically high pressures prevail.
- the suspension In the planetary roller mixer, the suspension is moved between the surfaces of the teeth. As a rule, the suspension is not pressed out of a nozzle, so that no great pressure has to be built up. It is therefore not necessary to convey the suspension in the direction of the product outlet by rotating the spindles.
- the toothing can include an angle with the longitudinal axis of the spindle, for example 45 °.
- the spindles then ensure that the suspension is propelled.
- the spindles, the housing and / or the bushing advantageously have at least one area in which the toothing is designed such that the toothing cannot propel the suspension in one direction from the product inlet to the product outlet during operation.
- This area can, for example, have straight teeth, in which the teeth are aligned parallel to the spindle axis.
- the toothing along the entire central spindle is designed in such a way that no propulsion can be brought about by the spindles.
- the spindles, the housing and / or the bushing have at least one area in which the toothing is designed in such a way that the toothing can be used to convey backwards in the direction of the product inlet during operation.
- the suspension then has to go through Subsequent pushing of suspension, for example by means of a separate pump, can be conveyed through the planetary roller mixer.
- the suspension remains in the process zone for a relatively long time without active propulsion by the spindles and is subjected to intensive processing.
- the planetary roller mixer preferably has a drive device for driving the central spindle which, for example, provides a power range of up to 90 kW.
- the drive device comprises, for example, a drive motor, a belt drive, possibly an additional gear and / or a bearing.
- the planetary roller mixer is preferably operated at a speed of 300 to 3000 revolutions per minute, preferably at 300 to 2000 revolutions per minute.
- the central spindle is typically led out of the housing on one side and can there be coupled to the drive device.
- the suspension Since the suspension is in liquid form both when entering and when discharging, it is of secondary importance, especially in the case of a horizontal arrangement, whether the central spindle is led out of the housing on the side of the product outlet or the side of the product inlet. In any case, a seal is necessary.
- the drive device is arranged closer to the product outlet than to the product inlet.
- the product flow between the product inlet and the product outlet thus takes place in the direction of the drive device.
- the pressure in the planetary roller mixer is greatest in the vicinity of the product inlet.
- the central spindle is therefore preferably guided out of the housing on the product outlet side and coupled to the drive device and sealed on the product outlet side, where a lower pressure is applied.
- a seal is provided between the central spindle and the drive device.
- the seal ensures fluid tightness and can be designed so that it can withstand a pressure of up to about 10 bar.
- a mechanical seal, a stuffing box or a spiral thread can be used as a seal.
- the planetary roller mixer is advantageously dimensioned such that the process zone of the planetary roller mixer comprises an empty volume of less than 201, in particular 1-10 l.
- the empty volume of the process zone usually results from the internal volume of the housing or the bush minus the volume of the central spindle and the planetary spindles. Because of the spindles, the empty volume of the process zone is much smaller than the internal volume of the housing or the socket.
- the planetary roller mixer can be used in continuous operation, the rather small empty volume is sufficient for processing.
- the housing, the bushing and / or the spindles are usually made of steel.
- At least one element of the planetary roller mixer which comes into contact with the suspension during normal operation, has a coating on the surface that comes into contact with the suspension during operation, which contains ceramic material or consists of a ceramic material .
- the element consists of ceramic material.
- the elements in contact with the suspension include the central spindle, the planetary spindles, the housing and / or bushing.
- These can be made of ceramic, have ceramic teeth on a core, for example made of steel, or have a ceramic coating.
- Silicon carbide or silicon nitride can be used as the ceramic material.
- Ceramic materials often have a high mechanical and chemical stability. They therefore have a service life which enables a large number of operating hours without the corresponding elements in contact with the suspension having to be replaced.
- the planetary spindles are usually arranged parallel to the central spindle and can extend over the entire length of the central spindle.
- the planetary roller mixer comprises at least one planetary spindle, which consists of segments arranged on a common axis.
- the planetary roller mixer comprises segments with teeth that are in operative connection with both the teeth of the central spindle and the internal teeth of the housing or the socket, the segments being arranged one behind the other in the longitudinal direction and offset from one another in the circumferential direction.
- a guide ring can be provided by means of which the segments are held in position, in particular in the longitudinal direction.
- the axial direction of the central spindle is referred to as the longitudinal direction.
- Short spindles are often easier to manufacture and therefore more cost-effective per length. If planetary spindles that are adjacent in the longitudinal direction are also offset from one another in the circumferential direction, the suspension within the planetary roller mixer is guided over longer distances and is processed more intensively.
- the product deflection can be reinforced by the built-in guide rings for positioning the planetary spindle segments offset in the circumferential direction.
- a conveying device in the form of an extrusion device comprises a stamp element and a storage container.
- the storage container of the extrusion device is emptied with as little residue as possible by means of the plunger element, which is preferably connected to a piston and which, depending on the required extrusion pressure, can be driven pneumatically, hydraulically or by a motor.
- the production system for processing a suspension comprises a conveying device, for example a screw conveyor or an extrusion device, and a planetary roller mixer, in particular as described above, as well as a metering device, which is connected downstream of the conveying device.
- a conveying device for example a screw conveyor or an extrusion device
- a planetary roller mixer in particular as described above
- a metering device which is connected downstream of the conveying device.
- the metering device can be a pump or a valve.
- the valve can be connected directly to the conveying device, for example arranged at the outlet of a screw conveyor or at the outlet of a press.
- the metering device is preferably controllable, for example as a clocked valve, so that certain delivery quantities can be metered.
- the production plant according to the invention has the advantage that, in particular, highly viscous starting materials can also be fed to the planetary roller mixer in a precisely metered manner. This enables a continuous process for such starting materials as well.
- the planetary roller mixer comprises a housing which is essentially cylindrical on the inside and is provided with internal toothing, or has at least one essentially cylindrical bushing with internal toothing.
- the planetary roller mixer comprises at least one product inlet in a first end region of the housing and at least one product outlet in a second end region of the housing.
- the planetary roller mixer also comprises at least one central spindle arranged in the housing with teeth and at least one planetary spindle arranged in the housing with teeth, the teeth of the planetary spindle being in operative connection with both the teeth of the central spindle and the internal teeth of the housing or the socket.
- the product outlet is located above or at the level of the product inlet.
- the conveying device is arranged upstream of the product inlet outside the housing and is in fluid connection with the product inlet.
- the conveying device can be fed from a premixer or a storage container.
- the conveying device can be an extrusion device.
- squeezing devices usually do not have a high metering accuracy, so they can be coupled with a downstream metering device, for example a pump, which ensures a desired, for example constant, product flow in and through the planetary roller mixer.
- a downstream metering device for example a pump
- Low-viscosity suspensions can also be sucked in from a storage container by means of a pump alone.
- the production plant comprises a pump.
- the pump is preferably designed separately from the planetary roller mixer and not integrated into the housing of the planetary roller mixer.
- the conveying device is preferably in fluid contact with the planetary roller mixer and / or the metering device with the planetary roller mixer via a line, for example a product inlet line.
- the entire suspension can preferably be fed from the conveying device into the planetary roller mixer.
- the planetary roller mixer preferably has only one product inlet which is in fluid connection with the conveying device, for example the pump or the extrusion device. In particular, the planetary roller mixer does not have a separate solids inlet.
- the production plant has at least one premixer.
- the premixer is preferably arranged upstream of the planetary roller mixer.
- the components of the suspension that is to say liquid and solid particles, can be premixed in the premixer, so that a suspension can already be introduced into the planetary roller mixer.
- the production facility can be used for a single run of suspension.
- the processed suspension can be collected and passed through the production plant again, i.e. the production plant can be used in a multi-pass operation.
- the production plant can have a product line via which the suspension can be fed from the planetary roller mixer into a premixer and another product line via which the suspension can be fed from the premixer into the conveying device, from where the suspension can be fed back into the planetary roller mixer.
- the production plant can thus be operated in the circulation process, with the suspension being able to remain in the production plant until a desired quality is achieved.
- the production plant can be equipped with a sensor that records a measured value that allows conclusions to be drawn about the quality of the suspension, for example a viscosity and / or particle size sensor.
- the object on which the invention is based is also achieved by a method for dispersing suspensions according to claim 10.
- a suspension is dispersed in a planetary roller mixer, as described above, with essentially the entire process zone of the planetary roller mixer being filled with suspension.
- the planetary roller mixer comprises a housing which is essentially cylindrical on the inside and is provided with internal teeth.
- the planetary roller mixer has at least one essentially cylindrical bush with internal teeth.
- the planetary roller mixer comprises at least one product inlet in a first end region of the housing and at least one product outlet in a second end region of the housing.
- the planetary roller mixer also comprises at least one central spindle arranged in the housing with teeth and at least one planetary spindle arranged in the housing with teeth, the teeth of the planetary spindle being in operative connection with both the teeth of the central spindle and the internal teeth of the housing or the socket.
- the product outlet is located above or at the level of the product inlet.
- the dispersion takes place in the process zone between a central spindle with teeth, at least one rotating planetary spindle with teeth and a housing with internal teeth or at least one bush with internal teeth.
- the suspension is conveyed through the process zone of the planetary roller mixer by means of a conveyor device, which is arranged upstream of the product inlet outside the housing of the planetary roller mixer, and a metering device, in particular a metering valve or a pump, which is connected downstream of the conveyor device.
- the pressure in the planetary roller mixer is greater in the vicinity of the product inlet than on the product outlet side; in particular, the greatest pressure is applied in the planetary roller mixer at the product inlet.
- the dispersion takes place preferably at a product inlet pressure between 0.2 and 10 bar.
- the suspension When exiting the planetary roller mixer, the suspension preferably has a temperature between 5 ° C and 150 ° C.
- premixed UV offset paste is processed in the planetary roller mixer, with organic pigment and fillers being dispersed in the printing ink to particle sizes below 10 micrometers. A product temperature of 60 ° C is not exceeded.
- Conventional offset printing inks can also be processed in the planetary roller mixer, in which, for example, pearled carbon black is incorporated into a binding agent and reduced to particle sizes smaller than 15 micrometers is crushed. A maximum permissible product temperature of 120 ° C is not exceeded.
- lubricating grease can be processed in which a thickener and / or additives are homogenized to particle sizes of 10 to 15 micrometers.
- suspensions with a viscosity of 0.1 to 50 Pa * s, in particular 0.7 to 6 Pa * s are fed to the planetary roller mixer.
- the viscosity can be determined with a rheometer at temperatures of 25 to 90 ° C., in particular 50-70 ° C., and a shear rate of 450 1 / s.
- a filling paste to be processed with a viscosity of 4 Pa * s at 50 ° C and 450 1 / s can be fed to a pump with an extrusion device and fed from there to the planetary roller mixer.
- a highly viscous paste with a viscosity of 50 Pa * s at 25 ° C and 450 1 / s can be fed to the planetary roller mixer via an extrusion device without an intermediate pump.
- Pre-mixed suspension is preferably processed in the planetary roller mixer in a premixer, the suspension being premixed outside of the planetary roller mixer in a premixer upstream of the planetary roller mixer and conveyed to the planetary roller mixer by means of a conveyor device via a product inlet line.
- the suspension is thus further dispersed in the planetary roller mixer, but reaches the planetary roller mixer as a premixed suspension.
- the planetary roller mixer can therefore only from a product inlet line are fed.
- the planetary roller mixer does not have to have a solids inlet.
- the suspension is advantageously pumped into the planetary roller mixer and / or the suspension is conveyed through the planetary roller mixer by means of a conveying device, in particular a pump and / or pressing device.
- the product flow between product inlet and product outlet takes place in the direction of the drive device.
- the suspension can pass through the planetary roller mixer at least twice, for example in multi-pass operation or in circulation operation.
- Figure 1 shows a schematic representation of a planetary roller mixer 1 in sectional view.
- the planetary roller mixer 1 comprises a central spindle 2 with toothing 3, a multiplicity of rotating planetary spindles 4, each of which has a toothing 5, and a housing 6 with a bush 8, which has internal toothing 7.
- the toothing 5 of the planetary spindles 4 is in operative connection with the toothing 3 of the central spindle 2, on the one hand, and with the internal toothing 7, on the other hand.
- Temperature control channels 22 are provided in the central spindle.
- the process zone 12 is located between the spindles 2, 4 and the socket 8 and has an empty volume 11 of approximately 1-10 l.
- Figure 2 shows a schematic representation of a first example of a planetary roller mixer 1 in a side view.
- the housing 6 and the spindles 2, 4, not explicitly shown, are oriented vertically in the operating position.
- the planetary roller mixer 1 comprises a product inlet 9 in a first end region 40 of the housing 6 and a product outlet 10 in a second end region 41 of the housing 6, the product outlet 10 being arranged above the product inlet 9.
- the process zone 12 of the dispersing device 1 can essentially be completely filled during operation.
- the central spindle 2 is led out of the housing 6 in the upper region of the dispersing device 1 and can be driven by a drive device 18, here a motor.
- a seal in particular a mechanical seal, is provided between the central spindle 2 and a bearing housing 16 or a gear which is not explicitly shown.
- Figure 3 shows a schematic representation of a second example of a planetary roller mixer 1 in a side view.
- the housing 6 and the spindles 2, 4, which are not explicitly shown, are aligned horizontally in the operating position.
- the planetary roller mixer 1 comprises a product inlet 9 and a product outlet 10, the product outlet 10 having a product discharge line 13 provided which comprises an overflow 14.
- the product discharge line 13 is arranged at least partially above a product inlet line 15 provided at the product inlet 9, so that the process zone 12 of the planetary roller mixer 1, which is not explicitly shown, can be essentially completely filled with suspension.
- the drive device 18 for the central spindle 2 provides a power range of up to 90 kW.
- Figure 4 shows a schematic flow diagram of a first example of a production system 100 for processing a suspension.
- the production system 100 comprises a conveying device, here a pump 19, for example a screw conveyor, which is provided with a downstream metering valve, and a planetary roller mixer 1, in the example shown in a horizontal arrangement, with a central spindle with toothing, not explicitly shown, revolving Planetary spindle 4 with toothing 5 and a housing 6 with not explicitly shown internal toothing 7 (see Figure 1 ).
- a conveying device here a pump 19, for example a screw conveyor, which is provided with a downstream metering valve, and a planetary roller mixer 1, in the example shown in a horizontal arrangement, with a central spindle with toothing, not explicitly shown, revolving Planetary spindle 4 with toothing 5 and a housing 6 with not explicitly shown internal toothing 7 (see Figure 1 ).
- the planetary roller mixer 1 comprises a product inlet 9, which is equipped with a product inlet line 15 and a product outlet 10 with a product discharge line 13. The entire suspension can be guided into the planetary roller mixer 1 via the product inlet line 15 from the pump 19.
- the production plant 100 also includes a premixer 20. This has at least one stirring tool 24 which is driven by at least one motor 25.
- the pump 19 pumps premixed suspension from the premixer 20 into the planetary roller mixer 1.
- the pump 19 also ensures that the suspension is conveyed by the planetary roller mixer 1 in a direction 23 from the product inlet 9 to the product outlet 10.
- the motor 18 causes the spindles to rotate, but not the propulsion of the suspension in the dispersing device 1.
- Figure 5 shows a schematic flow diagram of a second example of a production plant 100 for processing a suspension.
- the production system 100 comprises a pump 19 as a conveyor device 19, for example a screw conveyor which is provided with a downstream metering valve, as well as a planetary roller mixer 1, in the example shown in a horizontal arrangement, with a central spindle with toothing, not explicitly shown, revolving planetary spindle 4 with toothing 5 and a housing 6 with not explicitly shown internal toothing 7 (see Figure 1 ).
- a pump 19 as a conveyor device 19, for example a screw conveyor which is provided with a downstream metering valve, as well as a planetary roller mixer 1, in the example shown in a horizontal arrangement, with a central spindle with toothing, not explicitly shown, revolving planetary spindle 4 with toothing 5 and a housing 6 with not explicitly shown internal toothing 7 (see Figure 1 ).
- the planetary roller mixer 1 comprises a product inlet 9, which is equipped with a product inlet line 15 and a product outlet 10. The entire suspension can be guided from the pump 19 into the planetary roller mixer 1 via the product inlet line 15.
- the production plant 100 also includes a premixer 20.
- the product outlet 10 is connected to a product line 21, via which suspension can be passed from the planetary roller mixer 1 into the premixer 20.
- the more highly homogenized and / or dispersed suspension is mixed with the less homogenized and / or dispersed suspension.
- the suspension is fed from the premixer 20 into the pump 19, from where the suspension is passed through a product inlet line 15 into the planetary roller mixer 1.
- the production plant 100 can be operated in the circulation process until the suspension has the desired quality.
- Figure 6 shows a schematic flow diagram of a third example of a production plant 100 for processing a suspension.
- the production plant 100 comprises a planetary roller mixer 1, in the example shown in a horizontal arrangement.
- a squeezing device 27 can be provided as the conveying device 19 and a pump 28 connected in series for this purpose can be provided as the metering device. Highly viscous suspension is pressed out of a storage container 31 by means of a stamp element 29 which is operated by a piston 30. The pump 28 ensures that the suspension is fed evenly to the planetary roller mixer 1 via the product inlet line 15.
- the processed suspension is collected in a collecting container 32.
- the suspension can be fed back to the conveying device 19.
- Figure 7 shows a schematic representation of a third planetary roller mixer 1 in a perspective view.
- the central spindle 2, the planetary spindle 4, the housing 6 have straight teeth 3, 5, 7. During operation, the toothing 3, 5, 7 cannot bring about any propulsion of the suspension.
- Figure 8 shows a schematic representation of part of the third example of a planetary roller mixer in a perspective view.
- the planetary roller mixer 1 comprises, as planetary spindles 4, segments 4a, 4b, 4c, 4d which are arranged one behind the other in the longitudinal direction 33 and offset from one another in the circumferential direction 34.
- the planetary spindles 4 have straight teeth 5.
- the teeth 5 run parallel to the longitudinal axis 32 of the central spindle 2 and therefore do not cause any propulsion.
- Figure 9 shows the third example of the planetary roller mixer 1 in a sectional view.
- the product discharge line 13 is designed as an overflow 35.
- the product discharge line 13 is arranged at least partially above the product inlet line 15 provided at the product inlet 9.
- the process zone 12 is sealed with a mechanical seal 37 with respect to the bearing 36 of the central spindle 2.
- the central spindle 2 can be tempered by means of a tempering lance 39.
- the product flow between product inlet 9 and product outlet 10 takes place in the direction 38 of the drive device, which is not explicitly shown.
Landscapes
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- Processing And Handling Of Plastics And Other Materials For Molding In General (AREA)
- Accessories For Mixers (AREA)
Description
- Die Erfindung betrifft eine Produktionsanlage zum Bearbeiten einer Suspension und ein Verfahren zum Dispergieren von Suspensionen.
- Suspensionen, also Flüssigkeiten mit darin fein verteilten Feststoffpartikeln, wie Druckfarben, Batterie-Slurries, Kleb- und Dichtstoffe, Schmiermittel und Kosmetika, werden bislang vorwiegend in Walzwerken und Rührwerksmühlen bearbeitet, wobei eine feine und gleichmässige Verteilung der Feststoffpartikel in der Flüssigkeit erreicht werden soll. Neben der Homogenisierung kann eine Zerkleinerung der Feststoffpartikel erreicht werden oder zumindest das Vorliegen von Verklumpungen verhindert werden. Die Walzen und Mühlen können mehrfach durchlaufen werden, wenn die gewünschte Qualität dies erfordert.
- Walzwerke mit offen drehenden Walzen und/oder offenem Walzenspalt stellen sicherheitstechnisch ein Problem dar, da es zu einer Personengefährdung kommen kann. Unter Berücksichtigung von Sicherheitsaspekten sollten bevorzugt geschlossene Systeme eingesetzt werden. Walzwerke lassen sich aufgrund der Produktführung allerdings schlecht abschliessen. Sind mehrere Walzendurchgänge nötig, so kann aufgrund der in der Regel hohen Produktviskosität von Suspensionen sehr viel Handarbeit anfallen. Dazu gehört das Entfernen des dispergierten Produkts vom Ablaufblech, das Leerfahren des Walzwerkes, bis hin zum Wechseln der Produktbehälter. Eine Automatisierung ist nur in einem begrenzten Masse möglich.
- Rührwerkskugelmühlen stellen zwar geschlossene Systeme dar, erfordern aber einen höheren Aufwand. So müssen die Mahlkörper abgetrennt werden und es ist darauf zu achten, dass eine Verstopfung von Abtrenneinrichtungen oder Austragsöffnungen durch Mahlkörper und/oder Produktüberkorn vermieden wird. Bei einem Produktwechsel kann es zudem erforderlich sein, dass zur kompletten Reinigung der Maschine die Mahlkörper aus dem Prozessraum entfernt werden müssen. Dies bedeutet eine längere Stillstandzeit.
- Aus dem Stand der Technik sind ausserdem Planetwalzenextruder bekannt. Diese werden vorwiegend zur Kunststoffherstellung verwendet, wobei, mehrere feste oder flüssige Produktkomponenten dem Extruder zudosiert, verdichtet, gemischt, plastifiziert, dispergiert und chemisch umgewandelt werden können. Die verarbeitete Masse wird unter Druck kontinuierlich durch eine Düse, bzw. Austrittsöffnung, gepresst. Dazu kann in dem Extruder ein Druck von bis zu etwa 100 bar hergestellt werden. Der grösste Druck liegt in der Verfahrenszone in Richtung Produktausgang, bzw. am Produktausgang selbst, vor. Die Zentralspindel ist daher in der Regel auf der Seite des Produkteinlasses mit einem Antrieb verbunden.
- Dabei muss in der Regel verhindert werden, dass fertige Masse in den Einfüllbereich zurückströmt. Das Material kann aus oberhalb des Extruders angeordneten Dosierwerken in einen Einfüllzylinder des Extruders eingefüllt werden. In der Regel verfügt der Planetwalzenextruder über ein als Einschnecke ausgebildetes Einfüllteil, das entweder im Gehäuse des Planetwalzenxtruders angeordnet ist oder dem Produkteinlass unmittelbar vorgeordnet ist. Der Planetenwalzenextruder kann vertikal angeordnet sein, wobei die Masse den Extruder von oben nach unten durchläuft. In der vertikalen Anordnung strömt das Material naturgemäss von sich aus in Gravitationsrichtung, und damit weg von einem oben liegenden Einfüllbereich.
- Planetenwalzenextruder sind typischerweise in Stahl ausgeführt.
-
CN87100259 offenbart eine Produktionsanlage entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Es offenbart einen Planetengetriebemischer, der von unten nach oben durchströmt wird. In dem Gehäuse des Planetengetriebemischers befindet sich ein Schneckenförderer, der auf derselben Welle angeordnet ist, wie die zentralen Spindeln und der das Material in den Raum zwischen die Spindeln führt. - Es besteht die Aufgabe der Erfindung, die Nachteile des Bekannten zu vermeiden und eine Produktionsanlage und ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, mit welcher hochwertige Dispersionen sicherheitstechnisch akzeptabel bereitgestellt werden können.
- Die Aufgabe wird gelöst durch eine Produktionsanlage entsprechend Anspruch 1 zum Dispergieren einer Suspension mit einem Planetwalzenmischer.
- Der Planetwalzenmischer umfasst ein Gehäuse, das innen im Wesentlichen zylindrisch ist, dessen Innenraum also eine Rotationssymmetrie bezüglich einer Längsachse aufweist, und mit einer Innenverzahnung versehen ist. Alternativ oder zusätzlich kann das Gehäuse mindestens eine im Wesentlichen zylindrische Buchse mit Innenverzahnung aufweisen. Der Planetwalzenmischer umfasst mindestens einen Produkteinlass in einem ersten Endbereich des Gehäuses und mindestens einen Produktausgang in einem zweiten Endbereich des Gehäuses.
- Der Planetwalzenmischer umfasst mindestens eine in dem Gehäuse angeordnete Zentralspindel mit Verzahnung und mindestens eine in dem Gehäuse angeordnete Planetspindel mit Verzahnung, wobei die Verzahnung der Planetenspindel sowohl mit der Verzahnung der Zentralspindel als auch der Innenverzahnung des Gehäuses bzw. der Buchse in Wirkverbindung ist.
- Bevorzugt sind mehrere Planetspindeln um eine Zentralspindel herum angeordnet.
- Der Planetwalzenmischer umfasst eine Zentralspindel. Alternativ können zum Beispiel mehrere Zentralspindeln auf einer Achse in Längsrichtung hintereinander angeordnet sein.
- Die Innenverzahnung kann direkt auf dem Gehäuse angebracht sein oder sie ist auf einer Buchse angebracht, die im Gehäuse auswechselbar angeordnet sein kann.
- Das Gehäuse und gegebenenfalls die Buchse sind feststehend.
- Die Zentralspindel wird üblicherweise im Betrieb von einer ausserhalb des Gehäuses angeordneten Antriebseinrichtung in Drehung um eine Längsachse versetzt.
- Die Verzahnung der Planetspindeln steht zum einen in einer Wirkverbindung mit der Verzahnung der Zentralspindel, zum anderen mit der Innenverzahnung. Durch den Antrieb der Zentralspindel werden die Planetspindeln ebenfalls in eine Drehung versetzt.
- Das Gehäuse oder die Buchse, die Zentralspindel und die Planetenspindeln schliessen die Prozesszone des Planetwalzenmischers ein.
- Die Prozesszone, in welcher sich die Suspension aufhalten kann und in welcher sie bearbeitet wird, befindet sich zwischen den Planetspindeln und der Innenverzahnung des Gehäuses oder der Buchse, zwischen der Zentralspindel und der Innenverzahnung des Gehäuses oder der Buchse und zwischen den Planetspindeln und der Zentralspindel. Die Länge der verzahnten Spindeln ist bevorzugt grösser gleich ihrem grösster Durchmesser, insbesondere grösser gleich dem grössten Durchmesser der Innenspindel.
Der Planetwalzenmischer umfasst mindestens einen Produkteinlass, über welchen Suspension in die Prozesszone des Planetwalzenmischers eingeleitet werden kann, und mindestens einen Produktausgang, über welchen Suspension aus der Prozesszone des Planetwalzenmischers ausgeleitet werden kann. Produkteinlass und Produktausgang werden typischerweise durch Öffnungen im Gehäuse gebildet. Bevorzugt erlauben Produkteinlass und Produktausgang eine, insbesondere direkte, Fluidverbindung in und aus der Prozesszone. - Der Planetwalzenmischer umfasst insbesondere keinen gesonderten Feststoffeinlass.
- Der Planetwalzenmischer umfasst insbesondere keinen in das Gehäuse integrierten oder unmittelbar an die Prozesszone anschliessenden Schneckenförderer.
- Der Produktausgang ist bei bestimmungsgemässem Betrieb oberhalb oder auf Höhe des Produkteinlasses angeordnet.
- In der vorgesehenen Betriebsanordnung sind der Produktausgang und der Produkteinlass bevorzugt so ausgeführt, dass die Prozesszone des Planetwalzenmischers im Wesentlichen vollständig mit Suspension befüllbar ist.
- Dabei heisst im Wesentlichen vollständig befüllbar, dass die Prozesszone zu mindestens 80%, bevorzugt zu mindestens 90%, besonders bevorzugt zu mindestens 95% befüllbar ist und der Planetwalzenmischer mit einer Prozesszone, die zu mindestens 80%, bevorzugt zu mindestens 90%, besonders bevorzugt zu mindestens 95%, mit Suspension gefüllt ist, betreibbar ist.
- In dem befüllten Planetwalzenmischer können Gasmengen vorliegen, die beispielsweise als Gaseinschlüsse mit der Suspension eingetragen wurden oder die sich in Totvolumina gesammelt haben. Diese Gasmengen, zum Beispiel Lufteinschlüsse, können eine vollständige Füllung der Prozesszone verhindern.
- Das eingeschlossene Gasvolumen kann beispielsweise minimiert werden, wenn der Planetwalzenmischer mit Entgasungsöffnungen versehen wird.
- Sind mehr als ein Produkteinlass und/oder mehr als ein Produktausgang vorgesehen, so sind bei bestimmungsgemässem Betrieb bevorzugt alle Produktausgänge oberhalb der Produkteinlasse angeordnet.
- Die Planetwalzenmischer füllt sich mindestens bis zur Höhe des Produktausgangs.
- Bevorzugt ist der Produktausgang so weit oberhalb des Produkteinlasses angeordnet, dass die Prozesszone zu mindestens 80%, bevorzugt zu mindestens 90%, besonders bevorzugt zu mindestens 95%, mit Suspension befüllbar ist, ohne dass der Produktausgang verschlossen werden muss.
- Besonders bevorzugt ist der Produktausgang am obersten Punkt der Prozesszone angeordnet.
- Bevor Suspension aus dem Planetwalzenmischer auslaufen kann, erreicht sie die Höhe des Produktausgangs, somit kann eine im Wesentlichen vollständige Füllung der Prozesszone erfolgen. Alternativ oder zusätzlich weist der Produktausgang eine Produktaustragsleitung auf, der einen Überlauf umfasst. Dazu kann die Produktaustragsleitung zumindest teilweise oberhalb einer am Produkteinlass vorgesehene Produkteinlaufleitung angeordnet sein. Der Überlauf sorgt dafür, dass die Suspension erst abläuft, wenn eine bestimmte Füllhöhe erreicht ist, im vorliegenden Fall soll die Prozesszone bei bestimmungsgemässem Betrieb im Wesentlichen vollständig gefüllt sein.
- Die Produktausgangsleitung schliesst bevorzugt unmittelbar an eine Öffnung im Gehäuse an, die Produkteinlaufleitung ist bevorzugt einer Öffnung im Gehäuse unmittelbar vorgeordnet.
- Die Möglichkeit, die Prozesszone auch ohne eine rückstaubildende Vorrichtung am Produktausgang im Wesentlichen vollständig zu füllen, erlaubt eine kontinuierliche Bearbeitung der Suspension. Diese kann in der erfindungsgemässen Vorrichtung intensiv homogenisiert und/oder dispergiert und die Feststoffe gegebenenfalls weiter zerkleinert werden, wobei die Bearbeitung in einem geschlossenen System stattfindet, ohne dass bewegliche Teile zugänglich sind. Es besteht also während des Betriebes keine Gefahr für Bedienpersonal. Die geschlossene Vorrichtung verringert ausserdem das Risiko von Verunreinigungen durch unbeabsichtigten Eintrag von Gasen oder Schmutz aus der Umgebung und von einer Beeinträchtigung durch Lichteinfall.
- In einer vorteilhaften Ausführung des Planetwalzenmischers ist mindestens ein Teil des Planetwalzenmischers temperierbar. Insbesondere sind das Gehäuse und/oder die Zentralspindel temperierbar.
- Die Suspension kann dann unabhängig von der Umgebungstemperatur bei einer für die jeweiligen Suspensionsbestandteile günstigen Temperatur bearbeitet werden.
- Zur Temperierung weist der Planetwalzenmischer insbesondere Temperierkanäle auf, durch welche eine Temperierfluid, zum Beispiel eine Kühlflüssigkeit, leitbar ist. Die Temperierkanäle können insbesondere in der Zentralspindel und/oder im dem Gehäuse ausgebildet sein, die jeweils eine grosse Oberfläche aufweisen, welche mit der Suspension in Kontakt steht.
- Mit dem Temperierfluid kann auch Wärme abgeführt werden, die unter Umständen bei der Bearbeitung der Suspension, zum Beispiel durch Reibung, entsteht.
- Das Gehäuse und die Spindeln sind bei bestimmungsgemässem Betrieb horizontal angeordnet.
- Damit die Prozesszone sich zwanglos mit zu dispergierenden Suspension füllt, ist der Produktausgang bevorzugt oberhalb des Produkteinlasses angeordnet.
- Die Zentralspindel ist auf der Seite des Produktausgangs mit einem Antrieb verbunden und weist bevorzugt auf der Seite des Produkteinlasses keine Verbindung zu dem Aussenraum auf, der das Gehäuse umgibt.
- Insbesondere ist die Zentralspindel auf der Seite des Produkteinlasses nicht aus dem Gehäuse herausgeführt und auch nicht mit einer Welle verbunden, die aus dem Gehäuse herausführt. Das Lager der Zentralspindel muss daher auf der Seite des Produkteinlasses, wo typischerweise hohe Drücke herrschen, nicht gegenüber dem Aussenraum gedichtet werden.
- In dem Planetwalzenmischer wird die Suspension zwischen den Oberflächen der Verzahnungen bewegt. Die Suspension wird in der Regel nicht aus einer Düse herausgepresst, sodass kein grosser Druck aufgebaut werden muss. Eine Förderung der Suspension in Richtung Produktausgang durch die Drehung der Spindeln ist somit nicht notwendig.
- Die Verzahnung kann mit der Längsachse der Spindel einen Winkel einschliessen, zum Beispiel 45°. Die Spindeln sorgen dann für einen Vortrieb der Suspension.
- Vorteilhafterweise weisen die Spindeln, das Gehäuse und/oder die Buchse mindestens einen Bereich auf, in welchem die Verzahnung derart gestaltet ist, dass während des Betriebs durch die Verzahnung kein Vortrieb der Suspension in einer Richtung von dem Produkteinlass zu dem Produktausgang bewirkbar ist. Dieser Bereich kann zum Beispiel eine gerade Verzahnung, in welcher die Verzahnung parallel zur Spindelachse ausgerichtet ist, aufweisen.
- Insbesondere ist die Verzahnung entlang der gesamten Zentralspindel so ausgebildet, dass kein Vortrieb durch die Spindeln bewirkbar ist.
- Alternativ oder zusätzlich weisen die Spindeln, das Gehäuse und/oder die Buchse mindestens einen Bereich auf, in welchen die Verzahnung derart gestaltet ist, dass während des Betriebs durch die Verzahnung eine Rückwärtsförderung in Richtung des Produkteinlasses bewirkbar ist. Die Suspension muss dann durch Nachschieben von Suspension, zum Beispiel mittels eine separaten Pumpe, durch den Planetwalzenmischer gefördert werden.
- Die Suspension hält sich ohne aktiven Vortrieb durch die Spindeln relativ lange in der Prozesszone auf und erfährt eine intensive Bearbeitung.
- Bevorzugt weist der Planetwalzenmischer eine Antriebseinrichtung zum Antreiben der Zentralspindel auf, die beispielweise einen Leistungsbereich bis zu 90 kW bereitstellt. Die Antriebseinrichtung umfasst zum Beispiel einen Antriebsmotor, ein Riemengetriebe, gegebenenfalls ein zusätzlichen Getriebe und/oder einer Lagerung.
- Der Planetwalzenmischer wird vorzugsweise mit einer Drehzahl von 300 bis 3000 Umdrehungen pro Minute, bevorzugt bei 300 bis 2000 Umdrehungen pro Minute, betrieben.
- Die Zentralspindel wird typischerweise auf einer Seite aus dem Gehäuse herausgeführt und ist dort an die Antriebseinrichtung ankoppelbar.
- Da die Suspension sowohl beim Eintrag als auch beim Austrag in flüssiger Form vorliegt, spielt es insbesondere bei einer horizontalen Anordnung eine untergeordnete Rolle, ob die Zentralspindel auf der Seite des Produktauslasses oder der Seite des Produkteingangs aus dem Gehäuse herausgeführt wird. In jedem Fall ist eine Abdichtung notwendig.
- Erfindungsgemäss ist die Antriebseinrichtung näher an dem Produktausgang als an dem Produkteinlass angeordnet. Der Produktfluss zwischen Produkteinlass und Produktausgang erfolgt also in Richtung der Antriebseinrichtung.
- Da die Suspension typischerweise mit einer dem Planetwalzenmischer vorgeordneten Fördereinrichtung vorangetrieben wird, ist der Druck in dem Planetwalzenmischer in der Nähe des Produkteinlasses am grössten. Die Zentralspindel wird daher bevorzugt auf der Produktausgangseite aus dem Gehäuse geführt und an die Antriebseinrichtung gekoppelt und auf der Produktausgangseite, wo ein niedrigerer Druck anliegt, abgedichtet.
- In einer vorteilhaften Ausführungsform des Planetwalzenmischers ist zwischen der Zentralspindel und der Antriebseinrichtung eine Dichtung vorgesehen.
- Die Dichtung sorgt für Fluiddichtigkeit, und kann so ausgelegt sein, dass sie einem Druck von bis etwa 10 bar Stand hält.
- Als Dichtung kann eine Gleitringdichtung, eine Stopfbuchse oder eine Gewindespirale verwendet werden.
Der Planetwalzenmischer ist vorteilhafterweise so dimensioniert, dass die Prozesszone des Planetwalzenmischers ein Leervolumen von kleiner als 201, insbesondere von 1-10 l, umfasst. - Das Leervolumen der Prozesszone ergibt sich in der Regel aus dem Innenvolumen des Gehäuses oder der Buchse abzüglich des Volumens der Zentralspindel und der Planetenspindeln. Das Leervolumen der Prozesszone ist wegen der Spindeln wesentlich kleiner als das Innenvolumen des Gehäuses oder der Buchse.
- Da der Planetwalzenmischer im Durchlaufbetrieb benutzbar ist, reicht das eher kleine Leervolumen für die Bearbeitung aus.
- Das Gehäuse, die Buchse und/oder die Spindeln werden üblicherweise aus Stahl gefertigt.
- In einer vorteilhaften Ausführung des Planetwalzenmischers weist mindestens ein Element des Planetwalzenmischers, welches bei bestimmungsgemässem Betrieb mit der Suspension in Kontakt kommt, an der Oberfläche, die im Betrieb mit der Suspension in Berührung kommt, eine Beschichtung auf, die Keramikmaterial enthält oder aus einem Keramikmaterial besteht.
- Alternativ besteht das Element aus Keramikmaterial.
- Zu den suspensionsberührenden Elementen gehören die Zentralspindel, die Planetspindeln, das Gehäuse und/oder Buchse.
- Diese können aus Keramik gefertigt sein, eine Keramikverzahnung auf einem Kern, zum Beispiel aus Stahl, besitzen oder eine Keramikbeschichtung aufweisen.
- Als Keramikmaterial kann Siliziumkarbid oder Siliziumnitrid verwendet werden.
- Keramikmaterialien weisen häufig eine hohe mechanische und chemische Stabilität auf. Sie besitzen daher eine Lebensdauer, welche eine grosse Anzahl von Betriebsstunden ermöglicht, ohne dass die entsprechenden suspensionsberührenden Elemente ausgetauscht werden müssen.
- Die Planetspindeln sind in der Regel parallel zur der Zentralspindel angeordnet und können sich über die gesamte Länge der Zentralspindel erstrecken.
- In einer denkbaren Ausführungsvariante des Planetwalzenmischers umfasst der Planetwalzenmischer mindestens eine Planetspindel, die aus auf einer gemeinsamen Achse angeordneten Segmenten besteht. Alternativ oder zusätzlich umfasst der Planetwalzenmischer Segmente mit Verzahnung, die sowohl mit der Verzahnung der Zentralspindel als auch der Innenverzahnung des Gehäuses bzw. der Buchse in Wirkverbindung sind, wobei die Segmente in Längsrichtung hintereinander angeordnet und in Umfangsrichtung gegeneinander versetzt sind.
- Um eine Kollision der Planetspindelsegmente zu vermeiden, kann ein Führungsring vorgesehen sein, durch den die Segmente, insbesondere in Längsrichtung, in Position gehalten werden.
- Als Längsrichtung wird die Achsrichtung der Zentralspindel bezeichnet.
- Kurze Spindeln sind häufig einfacher herstellbar und daher pro Länge kostengünstiger. Werden in Längsrichtung benachbarte Planetenspindeln zudem in Umfangsrichtung zueinander versetzt, wird die Suspension innerhalb des Planetwalzenmischers auf längere Wege geleitet und erfährt eine intensivere Bearbeitung.
- Die Produktumlenkung kann durch die eingebauten Führungsringe zum Positionieren der in Umfangsrichtung versetzten Planetspindel-segmente verstärkt werden.
- Eine Fördereinrichtung in Form einer Auspressvorrichtung umfasst ein Stempelelement und einen Vorratsbehälter.
- Die möglichst restfreie Entleerung des Vorratsbehälter der Auspressvorrichtung erfolgt mittels des Stempelelements, bevorzugt mit einem Kolben verbunden ist und das je nach erforderlichem Auspressdruck pneumatisch, hydraulisch oder mit einem Motor angetrieben werden kann.
- Die Produktionsanlage zum Bearbeiten einer Suspension umfasst eine Fördereinrichtung, zum Beispiel einem Schneckenförderer oder einer Auspressvorrichtung, und einen Planetwalzenmischer, insbesondere wie oben beschrieben, sowie einer Dosiervorrichtung, die der Fördereinrichtung nachgeschaltet ist.
- Bei der Dosiervorrichtung kann es sich um eine Pumpe oder ein Ventil handeln. Das Ventil kann direkt mit der Fördereinrichtung verbunden sein, zum Beispiel am Auslass eines Schneckenförderers oder am Auslass einer Auspresse angeordnet sein. Bevorzugt ist die Dosiervorrichtung steuerbar, zum Beispiel als getaktetes Ventil, sodass sich bestimmte Fördermengen dosieren lassen.
- Die erfindungsgemässe Produktionsanlage hat den Vorteil, dass auch insbesondere hochviskose Ausgangsstoffe präzise dosiert dem Planetwalzenmischer zuführen lassen. Damit wird auch für derartige Ausgangsmaterialien ein kontinuierliches Verfahren ermöglicht.
- Der Planetwalzenmischer umfasst ein Gehäuse, das innen im Wesentlichen zylindrisch ist und mit einer Innenverzahnung versehen ist, oder mindestens eine im Wesentlichen zylindrische Buchse mit Innenverzahnung aufweist. Der Planetwalzenmischer umfasst mindestens einen Produkteinlass in einem ersten Endbereich des Gehäuses und mindestens einen Produktausgang in einem zweiten Endbereich des Gehäuses. Der Planetwalzenmischer umfasst ausserdem mindestens eine im Gehäuse angeordnete Zentralspindel mit Verzahnung und mindestens eine im Gehäuse angeordnete Planetspindel mit Verzahnung, wobei die Verzahnung der Planetenspindel sowohl mit der Verzahnung der Zentralspindel als auch der Innenverzahnung des Gehäuses bzw. der Buchse in Wirkverbindung ist. Der Produktausgang ist bei bestimmungsgemässem Betrieb oberhalb oder auf Höhe des Produkteinlasses angeordnet.
- Die Fördereinrichtung ist ausserhalb des Gehäuses dem Produkteinlass vorgeordnet und steht mit dem Produkteinlass in einer Fluidverbindung. Die Fördereinrichtung kann aus einem Vormischer oder einem Vorlagebehälter gespeist werden.
- Bei der Fördereinrichtung kann es sich um eine Auspressvorrichtung handeln.
- Mit der Auspressvorrichtung wird typischerweise hochviskose Suspension mittels des Stempelelements durch einen mit einem Ventil verschliessbaren Auslass gepresst. Die Suspension kann von dem Stempelelement in die und durch den Planetwalzenmischer gefördert werden.
- Derartige Auspressvorrichtungen weisen jedoch in der Regel keine hohe Dosiergenauigkeit auf, daher können sie mit einer nachgeschalteten Dosiervorrichtung, zum Beispiel einer Pumpe, gekoppelt werden, die für einen gewünschten, zum Beispiel konstanten, Produktfluss in und durch den Planetwalzenmischer sorgt.
- Niederviskose Suspensionen können auch mittels einer Pumpe allein aus einem Vorlegebehälter angesaugt werden.
- Insbesondere umfasst die Produktionsanlage eine Pumpe.
- Die Pumpe ist bevorzugt separat von dem Planetwalzenmischer ausgeführt und nicht in das Gehäuse des Planetwalzenmischers integriert.
- Bevorzugt stehen die Fördereinrichtung mit dem Planetwalzenmischer und/oder die Dosiervorrichtung mit dem Planetwalzenmischer über eine Leitung, zum Beispiel eine Produkteinlaufleitung, in Fluidkontakt.
Bevorzugt ist die gesamte Suspension aus der Fördereinrichtung in den Planetwalzenmischer führbar. Der Planetwalzenmischer weist bevorzugt nur einen Produkteinlass auf, der in einer Fluidverbindung mit der Fördereinrichtung, zum Beispiel der Pumpe oder der Auspressvorrichtung steht. Der Planetwalzenmischer weist insbesondere keinen gesonderten Feststoffeinlass auf. - In einer bevorzugten Ausführung der Produktionsanlage weist die Produktionsanlage mindestens einen Vormischer auf. Der Vormischer ist dem Planetwalzenmischer bevorzugt vorgeordnet. In dem Vormischer können die Bestandteile der Suspension, also Flüssigkeit und Feststoffpartikel, vorgemischt werden, so dass bereits eine Suspension in den Planetwalzenmischer eingetragen werden kann.
- Die Produktionsanlage kann zum einmaligen Durchlauf von Suspension verwendet werden. Die bearbeitete Suspension kann gesammelt und nochmals über die Produktionsanlage geleitet werden, die Produktionsanlage also in einem Mehrpassagenbetrieb verwendet werden.
- Die Produktionsanlage kann eine Produktleitung aufweisen, über welche Suspension aus dem Planetwalzenmischer in einen Vormischer führbar ist und eine weitere Produktleitung, über welche die Suspension vom Vormischer in die Fördereinrichtung führbar ist, von wo die Suspension wieder in den Planetwalzenmischer führbar ist.
- Die Produktionsanlage kann somit im Kreislaufverfahren betrieben werden, wobei die Suspension solange in der Produktionsanlage verbleiben kann, bis eine gewünschte Qualität erreicht ist. Die Produktionsanlage kann dazu mit einem Sensor ausgestattet sein, der einen Messerwert erfasst, welcher Rückschluss auf die Qualität der Suspension erlaubt, beispielsweise einen Viskositäts- und/oder Partikelgrössensensor.
- Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird ausserdem gelöst durch ein Verfahren zum Dispergieren von Suspensionen entsprechend Anspruch 10.
- Es erfolgt ein Dispergieren einer Suspension in einem Planetwalzenmischer, wie oben beschrieben, wobei im Wesentlichen die gesamte Prozesszone des Planetwalzenmischers mit Suspension gefüllt ist.
- Der Planetwalzenmischer umfasst ein Gehäuse, das innen im Wesentlichen zylindrisch ist und mit einer Innenverzahnung versehen ist. Alternativ oder zusätzlich weist der Planetwalzenmischer mindestens eine im Wesentlichen zylindrische Buchse mit Innenverzahnung auf. Der Planetwalzenmischer umfasst mindestens einen Produkteinlass in einem ersten Endbereich des Gehäuses und mindestens einen Produktausgang in einem zweiten Endbereich des Gehäuses. Der Planetwalzenmischer umfasst ausserdem mindestens eine im Gehäuse angeordnete Zentralspindel mit Verzahnung und mindestens eine im Gehäuse angeordnete Planetspindel mit Verzahnung, wobei die Verzahnung der Planetenspindel sowohl mit der Verzahnung der Zentralspindel als auch der Innenverzahnung des Gehäuses bzw. der Buchse in Wirkverbindung ist. Der Produktausgang ist bei bestimmungsgemässem Betrieb oberhalb oder auf Höhe des Produkteinlasses angeordnet.
- Das Dispergieren erfolgt in der Prozesszone zwischen einer Zentralspindel mit Verzahnung, mindestens einer umlaufenden Planetspindel mit Verzahnung und einem Gehäuse mit Innenverzahnung oder mindestens einer Buchse mit Innenverzahnung.
- Dabei wird die Suspension mittels einer Fördereinrichtung, die ausserhalb des Gehäuses des Planetwalzenmischers dem Produkteinlass vorgeordnet ist, und einer Dosiervorrichtung, insbesondere einem Dosierventil oder einer Pumpe, die der Fördereinrichtung nachgeschaltet ist, durch die Prozesszone des Planetwalzenmischers gefördert.
- Der Druck in dem Planetwalzenmischer ist in der Nähe des Produkteinlasses grösser als auf der Produktausgangseite, insbesondere liegt in dem Planetwalzenmischer beim Produkteinlass der grösste Druck an.
- Das Dispergieren geschieht bevorzugt bei einem Produkteintrittsdruck zwischen 0.2 und 10 bar.
- Beim Austritt aus dem Planetwalzenmischer hat die Suspension bevorzugt eine Temperatur zwischen 5°C und 150 °C.
- Beispielweise wird in dem Planetwalzenmischer vorgemischte UV-Offsetpaste bearbeitet, wobei organisches Pigment und Füllstoffe in der Druckfarbe auf Partikelgrössen unter 10 Mikrometer dispergiert werden. Dabei wird eine Produkttemperatur von 60°C nicht überschritten.
- Es kann auch konventionelle Offsetdruckfarbe in dem Planetwalzenmischer bearbeitet werden, bei welcher zum Beispiel geperlter Russ in ein Bindemittel eingearbeitet und auf Partikelgrössen kleiner 15 Mikrometer zerkleinert wird. Dabei wird eine maximal zulässige Produkttemperatur von 120°C nicht überschritten.
- In dem Planetwalzenmischer kann Schmierfett verarbeitet werden, bei welchem ein Verdicker und/oder Additive zu Partikelgrössen von 10 bis 15 Mikrometer homogenisiert werden.
- In einer vorteilhaften Ausführung des Verfahrens werden dem Planetwalzenmischer Suspensionen mit einer Viskosität von 0.1 bis 50 Pa*s, insbesondere 0.7 bis 6 Pa*s, zugeführt.
- Die Viskosität kann mit einem Rheometer bei Temperaturen von 25 bis 90°C, insbesondere 50-70°C, und einer Scherrate von 450 1/s, ermittelt werden.
- Eine zu bearbeitenden Füllpaste mit einer Viskosität von 4 Pa*s bei 50°C und 450 1/s kann mit einer Auspressvorrichtung einer Pumpe zugeführt werden und von dort dem Planetwalzenmischer zugeführt werden.
- Eine hochviskose Paste mit einer Viskosität von 50 Pa*s bei 25°C und 450 1/s, kann über eine Auspressvorrichtung, ohne zwischengeschaltete Pumpe, dem Planetwalzenmischer zugeführt werden.
- Bevorzugt wird in einem Vormischer vorgemischte Suspension in dem Planetwalzenmischer bearbeitet, wobei die Suspension ausserhalb des Planetwalzenmischers in einem dem Planetwalzenmischer vorgeordneten Vormischer vorgemischt wird und mittels einer Fördereinrichtung über einen Produkteinlaufleitung zu dem Planetwalzenmischer geleitet wird.
- In dem Planetwalzenmischer wird die Suspension also weiter dispergiert, gelangt aber schon als vorgemischte Suspension in den Planetwalzenmischer. Der Planetwalzenmischer kann daher aus nur einer Produkteinlaufleitung gespeist werden. Der Planetwalzenmischer muss keinen Feststoffeinlass aufweisen.
- Vorteilhafterweise wird die Suspension in den Planetwalzenmischer gepumpt und/oder die Suspension mittels einer Fördereinrichtung, insbesondere einer Pumpe und/oder Auspressvorrichtung, durch den Planetwalzenmischer befördert.
- Der Produktfluss zwischen Produkteinlass und Produktausgang erfolgt in Richtung der Antriebseinrichtung.
- Die Suspension kann den Planetwalzenmischer mindestens zweimal durchlaufen, zum Beispiel im Mehrpassagenbetrieb oder im Kreislaufbetrieb.
- Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der nachfolgenden Beschreibung anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Dabei sind entsprechende Elemente mit übereinstimmenden Bezugszeichen versehen.
- Es zeigen
- Figur 1
- eine schematische Darstellung eines Planetwalzenmischers in Schnittansicht;
- Figur 2
- eine schematische Darstellung eines ersten Beispiels für einen Planetwalzenmischer in seitlicher Ansicht;
- Figur 3
- eine schematische Darstellung eines zweiten Beispiels für einen Planetwalzenmischer in seitlicher Ansicht;
- Figur 4
- eine schematische Ablaufdarstellung eines ersten Beispiels für eine nicht erfindungsgemässe Produktionsanlage;
- Figur 5
- eine schematische Ablaufdarstellung eines zweiten Beispiels für eine nicht erfindungsgemässe Produktionsanlage;
- Figur 6
- eine schematische Ablaufdarstellung eines dritten Beispiels für eine Produktionsanlage;
- Figur 7
- eine schematische Darstellung des dritten Beispiels eines Planetwalzenmischers in perspektivischer Ansicht;
- Figur 8
- eine schematische Darstellung eines Teils des dritten Beispiels für einen Planetwalzenmischer in einer weiteren perspektivischen Ansicht;
- Figur 9
- das dritte Beispiel für einen Planetwalzenmischer in Schnittansicht.
-
Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Planetwalzenmischer 1 in Schnittansicht. - Der Planetwalzenmischer 1 umfasst eine Zentralspindel 2 mit Verzahnung 3, eine Vielzahl von umlaufenden Planetspindeln 4, die jeweils eine Verzahnung 5 aufweisen, und ein Gehäuse 6 mit einer Buchse 8, die eine Innenverzahnung 7 aufweist.
- Die Verzahnung 5 der Planetspindeln 4 steht zum einen in Wirkverbindung mit Verzahnung 3 der Zentralspindel 2, zum anderen mit der Innenverzahnung 7.
In der Zentralspindel sind Temperierkanäle 22 vorgesehen. - Zwischen den Spindeln 2, 4 und der Buchse 8 befindet sich die Prozesszone 12, die ein Leervolumen 11 von etwa 1-10 l besitzt.
-
Figur 2 zeigt eine schematische Darstellung eines ersten Beispiels für einen Planetwalzenmischer 1 in seitlicher Ansicht. Das Gehäuse 6 und die nicht explizit dargestellten Spindeln 2, 4 sind in der Betriebsstellung vertikal ausgerichtet. - Der Planetwalzenmischer 1 umfasst in einem ersten Endbereich 40 des Gehäuses 6 einen Produkteinlass 9 und in einem zweiten Endbereich 41 des Gehäuses 6einen Produktausgang 10, wobei der Produktausgang 10 oberhalb des Produkteinlasses 9 angeordnet ist.
- Die Prozesszone 12 der Dispergiervorrichtung 1 ist im Betrieb im Wesentlichen vollständig befüllbar.
- Die Zentralspindel 2 ist im oberen Bereich der Dispergiervorrichtung 1 aus dem Gehäuse 6 herausgeführt und von einer Antriebseinrichtung 18, hier einem Motor, antreibbar.
- Zwischen der Zentralspindel 2 und einem Lagergehäuse 16 oder einem nicht explizit dargestellten Getriebe ist eine nicht explizit dargestellte Dichtung vorgesehen, insbesondere eine Gleitringdichtung.
-
Figur 3 zeigt eine schematische Darstellung eines zweiten Beispiels für einen Planetwalzenmischer 1 in seitlicher Ansicht. Das Gehäuse 6 und die nicht explizit dargestellten Spindeln 2, 4 sind in der Betriebsstellung horizontal ausgerichtet. - Der Planetwalzenmischer 1 umfasst einen Produkteinlass 9 und einen Produktausgang 10, wobei der Produktausgang 10 eine vorgesehene Produktaustragsleitung 13 aufweist, die einen Überlauf 14 umfasst. Die Produktaustragsleitung 13 ist zumindest teilweise oberhalb einer am Produkteinlass 9 vorgesehenen Produkteinlaufleitung 15 angeordnet, so dass die nicht explizit dargestellte Prozesszone 12 des Planetwalzenmischers 1 im Wesentlichen vollständig mit Suspension befüllbar ist.
- Die Antriebseinrichtung 18 für die Zentralspindel 2 stellt, einen Leistungsbereich bis zu 90 kW bereit.
-
Figur 4 zeigt eine schematische Ablaufdarstellung eines ersten Beispiels für eine Produktionsanlage 100 zum Bearbeiten einer Suspension. - Die Produktionsanlage 100 umfasst eine Fördereinrichtung, hier eine Pumpe 19, zum Beispiel einen Schneckenförderer, der mit einem nachgeschalteten Dosierventil versehen ist, und einen Planetwalzenmischer 1, im gezeigten Beispiel in horizontaler Anordnung, mit einer nicht explizit dargestellten Zentralspindel mit Verzahnung, nicht explizit dargestellten umlaufenden Planetspindel 4 mit Verzahnung 5 und einem Gehäuse 6 mit nicht explizit dargestellter Innenverzahnung 7 (siehe
Figur 1 ). - Der Planetwalzenmischer 1 umfasst einen Produkteinlass 9, der mit einer Produkteinlaufleitung 15 ausgestattet ist und einen Produktausgang 10 mit einer Produktaustragsleitung 13. Die gesamte Suspension ist über die Produkteinlaufleitung 15 aus der Pumpe 19 in der Planetwalzenmischer 1 führbar.
- Die Produktionsanlage 100 umfasst ausserdem einen Vormischer 20. Dieser weist mindestens ein Rührwerkzeug 24 auf, das von mindestens einem Motor 25 angetrieben wird. Die Pumpe 19 pumpt vorgemischt Suspension aus dem Vormischer 20 in der Planetwalzenmischer 1.
- Die Pumpe 19 sorgt ausserdem dafür, dass die Suspension durch der Planetwalzenmischer 1 in einer Richtung 23 von dem Produkteinlass 9 zu dem Produktausgang 10 gefördert wird. Der Motor 18 bewirkt zwar eine Drehung der Spindeln, nicht aber den Vortrieb der Suspension in der Dispergiervorrichtung 1.
-
Figur 5 zeigt eine schematische Ablaufdarstellung eines zweiten Beispiels für eine Produktionsanlage 100 zum Bearbeiten einer Suspension. - Ähnlich wie in das Beispiel aus
Figur 4 umfasst die Produktionsanlage 100 als Fördereinrichtung 19 eine Pumpe 19, zum Beispiel einen Schneckenförderer, der mit einem nachgeschalteten Dosierventil versehen ist, sowie einen Planetwalzenmischer 1, im gezeigten Beispiel in horizontaler Anordnung, mit einer nicht explizit dargestellten Zentralspindel mit Verzahnung, nicht explizit dargestellten umlaufenden Planetspindel 4 mit Verzahnung 5 und einem Gehäuse 6 mit nicht explizit dargestellter Innenverzahnung 7 (sieheFigur 1 ). - Der Planetwalzenmischer 1 umfasst einen Produkteinlass 9, der mit einer Produkteinlaufleitung 15 ausgestattet ist und einen Produktausgang 10. Die gesamte Suspension ist über die Produkteinlaufleitung 15 aus der Pumpe 19 in den Planetwalzenmischer 1 führbar.
- Die Produktionsanlage 100 umfasst ausserdem einen Vormischer 20.
- Der Produktausgang 10 ist mit einer Produktleitung 21 verbunden, über welche Suspension aus dem Planetwalzenmischer 1 in den Vormischer 20 führbar ist.
- In dem Vormischer 20 wird die stärker homogenisierte und/oder dispergierte Suspension mit weniger homogenisierter und/oder dispergierter Suspension vermischt.
- Über eine weitere Produktleitung 26, wird die Suspension vom Vormischer 20 in die Pumpe 19 geführt, von wo die Suspension durch eine Produkteinlaufleitung 15 in den Planetwalzenmischer 1 geleitet wird.
- Die Produktionsanlage 100 kann solange im Kreislaufverfahren betrieben werden, bis die Suspension die gewünschte Qualität aufweist.
-
Figur 6 zeigt eine schematische Ablaufdarstellung eines dritten Beispiels für eine Produktionsanlage 100 zum Bearbeiten einer Suspension. - Wie in den vorherigen Beispielen umfasst die Produktionsanlage 100 einen Planetwalzenmischer 1, im gezeigten Beispiel in horizontaler Anordnung.
- Als Fördereinrichtung 19 kann eine Auspressvorrichtung 27 und als Dosiervorrichtung kann eine dazu in Reihe geschaltete Pumpe 28 vorgesehen sein. Hochviskose Suspension wird mittels eines Stempelelements 29, der von einem Kolben 30 betrieben wird, aus einem Vorratsbehälter 31 ausgepresst. Die Pumpe 28 sorgt dafür, dass die Suspension gleichmässig dem Planetwalzenmischer 1 über die Produkteinlaufleitung 15 zugeführt wird.
- Die bearbeitete Suspension wird in einem Sammelbehälter 32 gesammelt. Alternativ kann die Suspension wieder der Fördereinrichtung 19 zugeführt werden.
-
Figur 7 zeigt eine schematische Darstellung eines dritten Planetwalzenmischers 1 in perspektivischer Ansicht. Die Zentralspindel 2, die Planetenspindel 4, das Gehäuse 6 weisen eine gerade Verzahnung 3, 5, 7 auf. Während des Betriebs ist durch die Verzahnung 3, 5, 7 kein Vortrieb der Suspension bewirkbar. -
Figur 8 zeigt eine schematische Darstellung eines Teils des dritten Beispiels für einen Planetwalzenmischer in perspektivischer Ansicht. - Der Planetwalzenmischer 1 umfasst als Planetspindeln 4 Segmente 4a, 4b, 4c, 4d, die in Längsrichtung 33 hintereinander angeordnet und in Umfangsrichtung 34 gegeneinander versetzt sind.
- Die Planetspindeln 4 besitzen eine gerade Verzahnung 5. Die Verzahnung 5 verläuft parallel zur Längsachsachse 32 der Zentralspindel 2 und bewirkt daher keinen Vortrieb.
-
Figur 9 zeigt das dritte Beispiel für den Planetwalzenmischer 1 in Schnittansicht. - Die Produktaustragsleitung 13 ist als Überlauf 35 ausgebildet. Dazu ist die Produktaustragsleitung 13 zumindest teilweise oberhalb der am Produkteinlass 9 vorgesehenen Produkteinlaufleitung 15 angeordnet.
- Die Prozesszone 12 ist mit einer Gleitringdichtung 37 gegenüber dem Lager 36 der Zentralspindel 2 abgedichtet. Die Zentralspindel 2 kann mittels einer Temperierlanze 39 temperiert werden.
- Der Produktfluss zwischen Produkteinlass 9 und Produktausgang 10 erfolgt in Richtung 38 der nicht explizit gezeigten Antriebseinrichtung.
Claims (14)
- Produktionsanlage (100) zum Bearbeiten einer Suspension mit einem Planetwalzenmischer (1) umfassend- ein Gehäuse (6),∘ das innen im Wesentlichen zylindrisch ist und mit einer Innenverzahnung (7) versehen ist, oder∘ aufweisend mindestens eine im Wesentlichen zylindrische Buchse (8) mit Innenverzahnung (7);- mindestens einen Produkteinlass (9) in einem ersten Endbereich (40) des Gehäuses (6); und- mindestens einen Produktausgang (10) in einem zweiten Endbereich (41) des Gehäuses (6) ;- eine in dem Gehäuse (6) angeordnete Zentralspindel (2) mit Verzahnung (3);- mindestens eine in dem Gehäuse (6) angeordnete Planetspindel (4) mit Verzahnung (5);wobei die Verzahnung (5) der Planetenspindel (4) sowohl mit der Verzahnung (3) der Zentralspindel (2) als auch der Innenverzahnung (7) des Gehäuses (6) bzw. der Buchse (8) in Wirkverbindung ist;
wobei der Produktausgang (10) bei bestimmungsgemässem Betrieb oberhalb oder auf Höhe des Produkteinlasses (9) angeordnet ist; und
wobei die Produktionsanlage (100) eine Fördereinrichtung (19) aufweist, die ausserhalb des Gehäuses (6) dem Produkteinlass (9) vorgeordnet ist und mit dem Produkteinlass (9) in einer Fluidverbindung steht, und die Produktionsanlage eine Dosiervorrichtung, insbesondere eine Pumpe (28) oder ein Dosierventil, aufweist, die der Fördereinrichtung (19) nachgeschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, dass bei bestimmungsgemässem Betrieb das Gehäuse (6) und die Spindeln des Planetwalzenmischers (1) horizontal angeordnet sind und dass der Planetwalzenmischer (1) eine Antriebseinrichtung (18) zum Antreiben der Zentralspindel (2) aufweist, die näher an dem Produktausgang (10) als an dem Produkteinlass (9) angeordnet ist. - Produktionsanlage gemäss Anspruch 1, wobei die Fördereinrichtung (19) eine Auspressvorrichtung (27) mit einem Stempelelement (29) und einem Vorratsbehälter (31) ist.
- Produktionsanlage gemäss Anspruch 2, wobei die Auspressvorrichtung (27) ein mit einem Ventil verschliessbaren Auslass aufweist.
- Produktionsanlage gemäss einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Produktausgang (10) oberhalb des Produkteinlasses (9) angeordnet ist.
- Produktionsanlage gemäss einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Zentralspindel (2) auf der Seite des Produktausgangs (10) mit einer Antriebseinrichtung (18) verbunden ist und- bevorzugt die Zentralspindel (2) auf der Seite des Produkteinlasses (9) keine Verbindung zu dem Aussenraum aufweist, der das Gehäuse (6) umgibt.
- Produktionsanlage gemäss einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zwischen der Zentralspindel (2) und einem Lagergehäuse (16) oder einem Getriebe eine Gleitringdichtung (37) vorgesehen ist.
- Produktionsanlage gemäss einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Produktionsanlage (100) einen Vormischer (20) umfasst.
- Produktionsanlage gemäss einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Zentralspindel (2), die Planetenspindel (4), das Gehäuse (6) und/oder die Buchse (8) mindestens einen Bereich aufweisen, in welchem die Verzahnung (3, 5, 7) derart gestaltet ist, dass während des Betriebs durch die Verzahnung (3, 5, 7) kein Vortrieb der Suspension bewirkbar ist, wobei dieser Bereich insbesondere eine gerade Verzahnung aufweist.
- Produktionsanlage gemäss einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Planetwalzenmischer (1) mindestens eine Planetspindel (4) umfasst, die aus auf einer gemeinsamen Achse angeordneten Segmenten (4a, 4b, 4c, 4d) besteht; und/oder Segmente (4a, 4b, 4c, 4d) mit Verzahnung (5) umfasst, die sowohl mit der Verzahnung (3) der Zentralspindel (2) als auch der Innenverzahnung (7) des Gehäuses (6) bzw. der Buchse (8) in Wirkverbindung sind, und wobei die Segmente (4a, 4b, 4c, 4d) in Umfangsrichtung (34) gegeneinander versetzt und in Längsrichtung (33) hintereinander angeordnet sind.
- Verfahren zum Dispergieren von Suspensionen umfassend mindestens den folgenden Schritt:Dispergieren einer Suspension in einer Produktionsanlage mit einem Planetwalzenmischer (1) und einer Fördereinrichtung (27) und einer Dosiervorrichtung, gemäss einem der Ansprüche 1-9, umfassend- ein Gehäuse (6)∘ das innen im Wesentlichen zylindrisch ist und mit einer Innenverzahnung (7) versehen ist, oder∘ aufweisend mindestens eine im Wesentlichen zylindrische Buchse (8) mit Innenverzahnung (7);- mindestens einen Produkteinlass (9) in einem ersten Endbereich (40) des Gehäuses (6); und- mindestens einen Produktausgang (10) in einem zweiten Endbereich (41) des Gehäuses (6);- eine in dem Gehäuse (6) angeordnete Zentralspindel (2) mit Verzahnung (3);- mindestens eine in dem Gehäuse angeordnete Planetspindel (4) mit Verzahnung (5);wobei die Verzahnung (5) der Planetenspindel (4) sowohl mit der Verzahnung (3) der Zentralspindel (2) als auch der Innenverzahnung (7) des Gehäuses (6) bzw. der Buchse (8) in Wirkverbindung ist;wobei der Produktausgang (10) bei bestimmungsgemässem Betrieb oberhalb oder auf Höhe des Produkteinlasses (9) angeordnet ist;mit einer Prozesszone (12), wobei im Wesentlichen die gesamte Prozesszone (12) der Dispergiervorrichtung (1) mit Suspension gefüllt ist, wobei die Suspension mittels einer Fördereinrichtung (19), die ausserhalb des Gehäuses des Planetwalzenmischers (1) dem Produkteinlass (9) vorgeordnet ist, und einer Dosiervorrichtung, insbesondere einem Dosierventil oder einer Pumpe, die der Fördereinrichtung (19) nachgeschaltet ist, durch die Prozesszone (12) des Planetwalzenmischers (1) gefördert wird, und wobei der Planetwalzenmischer (1) auf einer Seite der Zentralspindel (2) eine Antriebseinrichtung (18) zum Antreiben der Zentralspindel (2) aufweist, und der Produktfluss zwischen Produkteinlass (9) und Produktausgang (10) in Richtung (38) der Antriebseinrichtung (18) erfolgt.
- Verfahren gemäss Anspruch 10
, wobei die Suspension mittels einer Fördereinrichtung (19), nämlich einer Auspressvorrichtung (27) mit einem Stempelelement (29) und einem Vorratsbehälter (31), die ausserhalb des Gehäuses des Planetwalzenmischers (1) dem Produkteinlass (9) vorgeordnet ist, durch die Prozesszone (12) des Planetwalzenmischers (1) gefördert wird. - Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, wobei der Druck in dem Planetwalzenmischer in der Nähe des Produkteinlasses grösser ist als auf der Produktausgangseite, und wobei die Suspension insbesondere bei einem Produkteintrittsdruck zwischen 0.2 und 10 bar dispergiert wird.
- Verfahren nach Anspruch 10 bis 12, wobei in einem Vormischer (20) vorgemischte Suspension in dem Planetwalzenmischer (1) bearbeitet wird.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, wobei die Suspension in den Planetwalzenmischer (1) gepumpt wird und/oder die Suspension mittels einer Pumpe, die ausserhalb des Gehäuses des Planetwalzenmischers (1) dem Produkteinlass (9) vorgeordnet ist, durch die Prozesszone (12) des Planetwalzenmischers (1) gefördert wird.
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