EP4448155A1 - Paddelmischvorrichtung und verfahren zu ihrer reinigung - Google Patents

Paddelmischvorrichtung und verfahren zu ihrer reinigung

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EP4448155A1
EP4448155A1 EP24705694.8A EP24705694A EP4448155A1 EP 4448155 A1 EP4448155 A1 EP 4448155A1 EP 24705694 A EP24705694 A EP 24705694A EP 4448155 A1 EP4448155 A1 EP 4448155A1
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EP
European Patent Office
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unit
mixing
dwell
shaft
mixing device
Prior art date
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Application number
EP24705694.8A
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English (en)
French (fr)
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EP4448155B1 (de
Inventor
Marco Otero
Frieder Sorbas KLEIN
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Buehler AG
Original Assignee
Buehler AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Buehler AG filed Critical Buehler AG
Publication of EP4448155A1 publication Critical patent/EP4448155A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP4448155B1 publication Critical patent/EP4448155B1/de
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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F27/00—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders
    • B01F27/60—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders with stirrers rotating about a horizontal or inclined axis
    • B01F27/70—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders with stirrers rotating about a horizontal or inclined axis with paddles, blades or arms
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F33/00—Other mixers; Mixing plants; Combinations of mixers
    • B01F33/80—Mixing plants; Combinations of mixers
    • B01F33/82—Combinations of dissimilar mixers
    • B01F33/821—Combinations of dissimilar mixers with consecutive receptacles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F35/00—Accessories for mixers; Auxiliary operations or auxiliary devices; Parts or details of general application
    • B01F35/10—Maintenance of mixers
    • B01F35/145—Washing or cleaning mixers not provided for in other groups in this subclass; Inhibiting build-up of material on machine parts using other means
    • B01F35/1452—Washing or cleaning mixers not provided for in other groups in this subclass; Inhibiting build-up of material on machine parts using other means using fluids
    • B01F35/1453—Washing or cleaning mixers not provided for in other groups in this subclass; Inhibiting build-up of material on machine parts using other means using fluids by means of jets of fluid, e.g. air
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F2101/00—Mixing characterised by the nature of the mixed materials or by the application field
    • B01F2101/06—Mixing of food ingredients

Definitions

  • the present invention relates to a paddle mixing device, in particular a preconditioner, for an extruder for producing a food or animal feed.
  • Extruders are machines in which materials such as polymers, elastomers or proteinaceous mixtures can be treated under desired pressure and temperature conditions for the production of foods including cereals, snacks, pet food and alternative foods.
  • a typical extruder comprises at least one extruder screw shaft, each of the extruder screw shafts having a set of extruder screw elements mounted on a support shaft.
  • the extruder screw shafts are housed in a cylinder called a barrel.
  • An extruder typically comprises several barrels connected end to end. Several barrels are required to carry out the various processes to be performed in the extruder such as conveying, kneading, mixing, degassing, dosing and the like.
  • Preconditioners are often used in combination with extruders or other equipment and are used to prepare and mix food and feed. For example, one or more flours or a concentrate/isolate are treated with water/steam and/or other additives for subsequent extrusion. The materials to be treated are first mixed with water in the preconditioner and then treated with steam before they enter the extruder.
  • a suitable preconditioner is known, for example, from DE 197 43 470 Al.
  • This preconditioner comprises a Mixing unit and a dwell unit, with the mixing unit being arranged above the dwell unit.
  • the mixing unit is arranged above the dwell unit.
  • at least one shaft with paddles arranged on it is provided to convey material through the corresponding unit.
  • a screw conveyor may be provided to convey the material from the material outlet of the residence unit to the material inlet of the extruder.
  • the mixing unit and the dwell unit are equipped with doors on both sides that can be folded up, thus making the interior of both units accessible for cleaning purposes. This is not yet optimal.
  • the present invention relates to a paddle mixing device, in particular a preconditioner, comprising a cylindrical mixing unit with a mixing unit arranged shaft , the shaft having paddles and the mixing unit having a base , characterized in that closable openings are provided in the base for introducing a cleaning device into the mixing unit .
  • the present invention is based on the idea of providing openings in the base area of a cylindrical unit of a paddle mixing device through which a cleaning device can be introduced into the interior of the unit in order to clean it.
  • the paddle mixing device comprises a cylindrical mixing unit.
  • Such mixing units are known and comprise a material inlet through which material can be introduced into the mixing unit.
  • the material inlet is usually arranged in such a way that material can be introduced into the mixing unit with the aid of gravity.
  • a shaft is provided in the mixing unit which extends over the entire length of the mixing unit and on which paddles are arranged. With the aid of a drive such as an electric motor, the shaft can be set in a rotary motion and convey material located in the mixing unit through the mixing unit.
  • the mixing unit further comprises one or more additional inlets for introducing a liquid such as water and/or a gas such as water vapor into the mixing unit.
  • the cylindrical mixing unit further has a base surface which faces away from the side on which the drive is arranged.
  • closable openings are provided for the introduction of a cleaning device into the mixing unit. It would also be conceivable to insert a cleaning device into the base surface. on which the drive is arranged, to provide closable openings for the introduction of a cleaning device into the mixing unit.
  • This is preferably a round opening with a diameter which allows the introduction of a conventional cleaning device such as a spray lance (for example from Kärcher).
  • a conventional cleaning device such as a spray lance (for example from Kärcher).
  • the diameter of the opening is preferably in the range of 10-80 mm, preferably in the range of 10-45 mm, more preferably 15 to 30 mm.
  • the diameter of the opening is preferably selected in relation to the diameter of a spray lance used for cleaning such that the ratio r (d (opening) / d (spray lance) is in the range from 4 to >1, preferably 3 to >1, more preferably 2 to >1, and particularly preferably 1.5 to >1.
  • a lance diameter of 16 mm a bore diameter of 17 mm could be selected. In this way, too much cleaning fluid is prevented from escaping from the opening during a cleaning process.
  • this opening is preferably provided with a fastening device such as a thread in order to be able to close the opening tightly, for example with a closed screw nut.
  • the opening should be closed during operation of the mixing unit.
  • the opening can preferably be additionally closed with a plug, optionally in combination with an O-ring seal.
  • the plug and O-ring seal are preferably made of an elastic material such as rubber.
  • the elements for closing the opening(s) can be installed and removed without tools, for example by using blind plugs.
  • the base area has 2-8, preferably 2-6, more preferably 3-6 and particularly preferably 4 closable openings for introducing a cleaning device.
  • the interior of the mixing unit is divided into four segments, each of which takes up approximately a quarter of the cross-section of the cylindrical mixing unit.
  • the cleaning device is to be introduced one after the other into four openings which are assigned to the corresponding segments, with one opening opening into each of these segments.
  • the base surface is covered with a cover.
  • the closable openings arranged in the base surface are concealed from the outside and cannot, for example, be opened accidentally during operation.
  • the opening(s) have a length such that even if the opening in question is not closed, it is not possible to reach through the opening to a shaft rotating during operation (ISO 13857). Monitoring of open openings is then not necessary.
  • a cylindrical dwelling unit with a shaft arranged in the dwelling unit is additionally provided with the mixing unit, the shaft having paddles and the dwelling unit having a base area, the dwelling unit preferably being arranged below the mixing unit, closable openings being provided in the base area of the cylindrical dwelling unit for introducing a cleaning device into the dwelling unit.
  • Retention devices are known from conventional preconditioners, as described above.
  • a shaft is provided which extends the entire length of the retention unit and on which paddles are arranged.
  • a drive such as an electric motor, the shaft can be set in a rotary movement and convey material located in the retention unit through the retention unit.
  • the material is transferred to a separate holding unit after leaving the mixing unit.
  • the mixing unit and holding unit are preferably arranged one above the other, with the mixing unit above the holding unit, in order to transfer the material from the mixing unit to the holding unit with the aid of gravity.
  • the mixing unit and the dwell unit are particularly preferably connected to one another by a closed line, whereby this line is preferably arranged at the end of the mixing unit which is furthest away from the material inlet.
  • this line is preferably arranged at the end of the mixing unit which is furthest away from the material inlet.
  • the dwell unit also has a material outlet. This is preferably arranged on the underside of the dwell unit so that the material can be transferred by gravity from the dwell unit into a screw conveyor unit or directly into the extruder.
  • the dwell unit and the screw conveyor unit or extruder are particularly preferably connected to one another by a closed line, with this line preferably being arranged at the end of the dwell unit which is furthest away from the connecting line with the mixing unit.
  • this line preferably being arranged at the end of the dwell unit which is furthest away from the connecting line with the mixing unit.
  • a cylindrical screw conveyor unit connected to the dwell unit is additionally provided with a shaft arranged in the screw conveyor unit, the shaft having paddles and the screw conveyor unit having a base area, the screw conveyor unit preferably being arranged below the dwell unit, the base area of the cylindrical screw conveyor unit closable openings for the introduction of a cleaning device into the screw conveyor unit.
  • Conveyor screw units are known from conventional extruders with preconditioners.
  • a shaft is provided which extends the entire length of the conveyor screw unit and on which paddles are arranged.
  • a drive such as an electric motor, the shaft can be set in a rotary motion and convey material located in the conveyor screw unit through the conveyor screw unit.
  • the screw conveyor unit also has a material outlet. This is preferably arranged on the underside of the screw conveyor unit so that the material can be transferred from the screw conveyor unit into the extruder with the aid of gravity.
  • the conveyor screw unit and the extruder are particularly preferably connected to one another by a closed line, wherein this line is preferably arranged at the end of the conveyor screw unit which is furthest away from the connecting line with the dwell unit.
  • a bypass is preferably arranged on the screw conveyor unit, which bypass is connected to a flange plate which is coaxial to the shaft provided in the screw conveyor unit, can be opened and closed.
  • a bypass is well known.
  • a bypass is used to ensure that product is not initially fed into the product stream when the device is started up, but rather is led out of the device via a bypass outlet. In this way, material that is formed when the device is started up but does not yet meet the product specifications can be removed from the device in order to avoid contamination.
  • bypass according to the present invention is arranged on the screw conveyor unit, even in the event of a malfunction of the subsequent extruder, the preconditioning of the product can still be carried out; the preconditioned product is then fed into a container through the bypass outlet.
  • bypass outlet In a conventional bypass, the bypass outlet is closed with a slide plate, which can preferably be moved back and forth horizontally, pneumatically.
  • the slide and the bypass outlet are usually arranged below the material inlet.
  • dead spaces are formed in which material can remain in large quantities. This is undesirable for reasons of product safety. Cleaning and sealing this bypass is also difficult.
  • the bypass is opened and closed by a flange plate arranged coaxially to the shaft provided in the screw conveyor unit.
  • the opening and closing of the Bypasses by moving a flange plate from a first position in the screw conveyor unit to a second position in the screw conveyor unit.
  • the flange plate In the first position, the flange plate is located between the material inlet and the bypass outlet and separates the interior of the screw conveyor unit into two separate sections, with one section containing the bypass outlet and the other section containing the material inlet and the rest of the interior of the screw conveyor unit. Product introduced through the material inlet cannot enter the bypass outlet because the flange plate separates the interior of the screw conveyor unit into two separate sections that are not fluidly connected to each other.
  • the flange plate separates the interior of the screw conveyor unit into two other separate sections, one section at least partially containing the bypass outlet and the material inlet. Product introduced through the material inlet can now enter the bypass outlet.
  • the flange plate can be moved from the first to the second position by conventional moving means.
  • the flange plate is moved by one or more pneumatic cylinders.
  • the flange plate can be provided with seals such as O-rings made of an elastic material such as rubber.
  • seals such as O-rings made of an elastic material such as rubber.
  • the bypass with flange plate according to the invention can generally be used for any paddle mixing device, in particular any preconditioner or any extruder, and is not restricted to the present device.
  • the paddle mixing device according to the invention in particular preconditioner, can be arranged on any conventional extruder.
  • the present invention thus also relates to an extruder comprising a paddle mixing device according to the invention as described above, in particular a preconditioner.
  • Extruders are well known. Reference is made, for example, to WO 2012/158023 A1 or to the extruders, in particular twin-screw extruders, from Bühler. Such extruders preferably have an L/D ratio (total length to screw diameter) in the range from 12 to 60, preferably 20 to 40. According to the invention, the extruders are preferably operated at 100 to 1000 rpm, particularly preferably at 200 to 600 rpm and very particularly preferably at 250 to 350 rpm.
  • the extruder according to the invention comprises a motor with a gear to drive the extruder screws. For this purpose, the support shaft of each extruder screw present is operatively connected to the gear. This can be done in a conventionally known manner.
  • the extruder according to the invention further comprises an extruder housing with a process zone located in the housing and an inlet and outlet.
  • the extruder housing preferably comprises 2 to 20 barrels, more preferably 2 to 15 barrels.
  • the barrels are preferably connected to one another at the end and together form the extruder housing.
  • the extruder housing (or each of the barrels forming the extruder housing) has a through hole.
  • the through hole runs axially through the extruder housing over its entire length.
  • the process zone of the extruder is located within this through hole.
  • the housing of the extruder is preferably temperature-controlled.
  • the material to be extruded is kneaded under pressure (usually 1 to 400 bar, preferably 1 to 200 bar) to form a homogeneous mixture. This generally involves an energy consumption of 10 to 150 Wh/kg, preferably 10 to 120 Wh/kg, particularly preferably 15 to 30 Wh/kg.
  • the inlet of the extruder is used to introduce raw materials into a first section of the extruder. This inlet opens into the process zone.
  • the inlet is usually and preferably located on the extruder housing so that material can enter the extruder housing, or more precisely into the process zone of the extruder, under the influence of gravity.
  • the inlet of the extruder is connected to the preconditioner described above, either to the material outlet of the residence unit or to the material outlet of the screw conveyor unit (if present).
  • the material to be extruded can be fed directly into the process zone through the inlet.
  • a metering device above the inlet, with which the material to be extruded is metered and optionally mixed before it is fed through the inlet.
  • the material to be extruded can preferably be pretreated in advance in a conventional preconditioner and fed from there to the inlet, for example by means of a conventional conveyor screw.
  • the extruder typically also has a water, an oil and possibly a steam supply line.
  • a cooling tool such as a cooling nozzle can be provided at the outlet of the extruder.
  • Cooling tools for extruders are well known.
  • a known distributor unit can preferably be arranged between the extruder and the cooling tool.
  • the present invention further relates to a method for cleaning a paddle mixing device according to the above description, comprising the steps:
  • the method can be carried out with any closable opening (and is preferably carried out with any opening) which is arranged on the unit.
  • the mixing unit, dwell unit and conveyor screw unit of the paddle mixing device according to the invention can be cleaned simultaneously or sequentially, in particular through all the openings arranged thereon.
  • a shaft in the unit to be cleaned must be moved into a position that does not impede the introduction of the cleaning device into the unit to be cleaned. If necessary, the shaft can be moved into the desired position by means of the unit's motor or manually, for example using a tool such as a screwdriver that can be inserted into a hole in the shaft.
  • a liquid which is under a pressure exceeding normal pressure is preferably fed through the cleaning device into the unit to be cleaned.
  • this is pressurized water.
  • a closable opening is opened on one of the units (mixing unit, dwell unit, conveyor screw unit).
  • the opening is provided with a closed Screw nut (nut) or knurled nut, which is loosened from a thread to open the opening (manually or with the help of known tools). If there is a plug in the opening, this must also be removed.
  • the cleaning device for example a commercially available cleaning lance, is introduced into the opening.
  • the cleaning device has a tube whose length corresponds to the axial extent of the unit to be cleaned. With such a cleaning device, the corresponding unit can be cleaned over its complete axial extent.
  • the bypass is preferably opened, which is preferably arranged on the conveyor screw unit as described above.
  • the cleaning liquid can then be led out of the paddle mixing device through the bypass outlet.
  • Fig. 1 is a schematic view of an embodiment of an extruder according to the invention with a paddle mixing device.
  • Fig. 2 is a schematic view of an embodiment of a unit according to the invention with openings in the base area.
  • Fig. 3 is a schematic view of an embodiment of a unit according to the invention with a closed opening
  • Fig. 4a is a schematic view of an embodiment of a bypass according to the invention in the closed state.
  • Fig. 4b is a schematic view of an embodiment of a bypass according to the invention in the open state.
  • Fig. 1 shows a schematic view of an embodiment of an extruder 7 according to the invention with a paddle mixing device 1.
  • the product flow through the device is marked with black arrows.
  • the paddle mixing device 1 comprises a cylindrical mixing unit 2 with a material inlet arranged on the mixing unit 2.
  • the base area 2b (Fig. 2) of the mixing unit 2 is covered with a cover 2a.
  • a shaft (not shown) with paddles is arranged in the mixing unit 2, which can be set in a rotary movement by means of a drive (not shown).
  • a cylindrical dwell unit 3 is arranged below the mixing unit 2 and is connected to the mixing unit 2 via a line. This line is arranged at the end of the mixing unit 2 remote from the material inlet, so that material flows through the entire length of the mixing unit 2 before it passes through this line into the dwell unit 3 with the aid of gravity.
  • the base area 3b (Fig. 2) of the dwell unit 3 is covered with a cover 3a.
  • a shaft (not shown) with paddles is arranged, which can be set in a rotary movement by means of a drive (not shown).
  • a cylindrical screw conveyor unit 4 is arranged below the dwell unit 3 and is connected to the dwell unit 3 via a material outlet 5.
  • This material outlet 5 is arranged at the end of the dwell unit 3 which is remote from the line from the mixing unit 2, so that material flows through the entire length of the dwell unit 3 before it passes through this line into the screw conveyor unit 4 with the aid of gravity.
  • the base area 4b (Fig. 2) of the screw conveyor unit 4 is covered with a cover 4a.
  • a shaft 4f (shown in Fig. 4a and 4b) with paddles 4g is arranged in the screw conveyor unit 4 and can be set in a rotary movement by means of a drive 11 (shown in Fig. 4a and 4b).
  • a bypass 6 is arranged, which comprises a bypass outlet 6a.
  • a preferred embodiment of this bypass 6 is described below with reference to Figs. 4a and 4b.
  • the screw conveyor unit 4 is fluidically connected to an inlet of the extruder 7, so that material from the screw conveyor unit 4 can reach the process zone 9 of the extruder 7.
  • a screw conveyor 9a is arranged, which can be set in a rotary motion with the aid of the drive 8 of the extruder 7 in order to convey material through the process zone 9. Further details of the extruder 7 are known and are not shown in Fig. 1.
  • Fig. 2 shows a schematic view of an embodiment of a unit 2, 3, 4 according to the invention with openings 2c, 3c, 4c in the base area 2b, 3b, 4b.
  • the embodiments apply equally to a mixing unit 2, a dwell unit 3 and a conveyor screw unit 4.
  • each of the openings 2c, 3c, 4c is arranged in the base area 2b, 3b, 4b (i.e. the bottom surface of the cylindrical unit 2, 3, 4) such that each of the openings 2c, 3c, 4c provides access to an area of the unit 2, 3, 4.
  • This area corresponds to a quarter of the cross-sectional area of the unit 2, 3, 4. If a cleaning device (not shown) is introduced successively into each of the openings 2c, 3c, 4c, the unit 2, 3, 4 can be completely cleaned.
  • the openings 2c, 3c, 4c protrude from the base surface 2b, 3b, 4b and have a fastening element such as a thread in this protruding section.
  • a screw nut 2d, 3d, 4d can be applied to this thread, as described in Fig. 3.
  • Fig. 3 shows a schematic view of an embodiment of a unit 2, 3, 4 according to the invention with a closed opening 2c, 3c, 4c.
  • the embodiments apply equally to a mixing unit 2, a dwell unit 3 and a conveyor screw unit 4 and all openings 2c, 3c, 4c arranged thereon.
  • an opening 2c, 3c, 4c arranged on the base surface 2b, 3b, 4b of the unit 2, 3, 4 has a thread in an area protruding from the base surface 2b, 3b, 4b, to which a screw nut 2d, 3d, 4d is fastened.
  • the opening 2c, 3c, 4c there is also a plug 2e, 3e, 4e to close the opening 2c, 3c, 4c.
  • the plug 2e, 3e, 4e can be provided with an O-ring seal (not shown).
  • Fig. 4a a schematic view of an embodiment of a bypass 6 according to the invention is shown in the closed state.
  • a shaft 4f with paddles 4g located thereon is rotatably arranged in the screw conveyor unit 4.
  • the shaft 4f with paddles 4g shown in Fig. 4a corresponds analogously to the shafts with paddles arranged in the mixing unit 2 and the dwell unit 3.
  • the shaft 4 f can be set in a rotary motion by means of a drive 11 .
  • a bypass 6 is arranged between the drive 11 and the material outlet 5.
  • the bypass 6 comprises a bypass outlet 6a through which material can be discharged from the conveyor screw unit 4 if required without reaching the extruder 7.
  • the bypass 6 further comprises a flange plate 10 which is arranged coaxially to the shaft 4f in the screw conveyor unit 4 and can be moved to the left and back again according to the dashed double arrow with the aid of pneumatic cylinders (two in Fig . 4a and 4b ) .
  • the flange plate 10 is in a position in which it blocks access to the bypass outlet 6a.
  • the shaft 4f is driven forwards in the direction (shown by the dotted arrow) towards the extruder 7. Material entering the screw conveyor unit 4 through the material outlet 5 is conveyed towards the extruder 7 in accordance with the thick arrows.
  • the flange plate 10 is in a position in which it allows access to the bypass outlet 6a.
  • the flange plate 10 has been moved to the left compared to Fig. 4a by means of the pneumatic cylinders 12.
  • the shaft 4f is driven backwards in the direction (shown by the dotted arrow) towards the bypass outlet 6a. Material entering the screw conveyor unit 4 through the material outlet 5 is conveyed to the bypass outlet 6a according to the thick arrows.

Landscapes

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  • Mixers Of The Rotary Stirring Type (AREA)

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Paddelmischvorrichtung (1), insbesondere einen Vorkonditionierer, umfassend eine zylinderförmige Mischeinheit (2) mit einer in der Mischeinheit angeordneten Welle, wobei die Welle Paddel und die Mischeinheit eine Grundfläche (2b) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass in der Grundfläche (2b) verschliessbare Öffnung en(2c) zur Einführung eines Reinigungsgeräts in die Mischeinheit (2) bereitgestellt sind. Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin einen Extruder (7, umfassend eine derartige Paddelmischvorrichtung (1), und ein Verfahren zur Reinigung einer derartigen Paddelmischvorrichtung (1).

Description

Paddelmischvorrichtung und Verfahren zu ihrer Reinigung
Die vorliegende Erfindung betri f ft eine Paddelmischvorrichtung, insbesondere einen Vorkonditionierer , für einen Extruder zur Herstellung eines Nahrungsmittels oder Tierfutters .
Extruder sind Maschinen, in denen Materialien wie Polymere , Elastomere oder proteinhaltige Mischungen für die Herstellung von Lebensmitteln einschliesslich Cerealien, Snacks , Tierfutter und alternativer Nahrungsmittel unter gewünschten Druck- und Temperaturbedingungen behandelt werden können . Ein typischer Extruder umfasst mindestens eine Extruderschneckenwelle , wobei j ede der Extruderschneckenwellen einen Satz von Extruderschneckenelementen aufweist , die auf einer Tragwelle montiert sind . Die Extruderschneckenwellen sind in einem Zylinder untergebracht , welcher als Barrel bezeichnet wird . Ein Extruder umfasst üblicherweise mehrere Barrels , die Ende an Ende miteinander verbunden sind . Mehrere Barrels sind erforderlich, um die verschiedenen in dem Extruder durchzuführenden Prozesse wie Fördern, Kneten, Mischen, Entgasen, Dosieren und dergleichen aus zuführen .
Vorkonditionierer werden häufig in Kombination mit Extrudern oder anderen Apparaten verwendet , und dienen zur Vorbereitung und Vermischung von Nahrungs- und Futtermitteln . Dafür werden beispielsweise ein oder mehrere Mehle oder ein Konzentrat/ I solat mit Wasser/Dampf und/oder sonstigen Additiven für eine anschliessende Extrusion behandelt . Die zu behandelnden Materialien werden im Vorkonditionierer beispielsweise zuerst mit dem Wasser vermischt und mit Dampf behandelt , bevor sie in den Extruder gelangen .
Ein geeigneter Vorkonditionierer ist beispielsweise aus der DE 197 43 470 Al bekannt . Dieser Vorkonditionierer umfasst eine Mischeinheit und eine Verweileinheit , wobei die Mischeinheit oberhalb der Verweileinheit angeordnet ist . In beiden Einheiten ist j e mindestens eine Welle mit daran angeordneten Paddeln bereitgestellt , um Material durch die entsprechende Einheit zu fördern . Durch die Trennung der Mischeinheit von der Verweileinheit kann einerseits ein optimales , intensives Vermischen des Materials bei hoher Drehgeschwindigkeit der Welle , aber anderseits auch ein Verweilen in der Verweileinheit unter sanften Bedingungen bei langsamer Drehgeschwindigkeit der Welle realisiert werden .
Nachdem das Material beide Einheiten durchlaufen hat , gelangt es über einen am unteren Ende der Verweileinheit angeordneten Materialauslass in einen Materialeinlass des Extruders . Es kann eine Förderschnecke bereitgestellt sein, um das Material vom Materialauslass der Verweileinheit zum Materialeinlass des Extruders zu befördern .
Bei diesem bekannten Vorkonditionierer sind die Mischeinheit und die Verweileinheit beidseitig mit Türen ausgestattet , welche hochgeklappt werden können und somit den Innenraum der beiden Einheiten für Reinigungs zwecke zugänglich machen . Dies ist noch nicht optimal .
Es war die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Paddelmischvorrichtung bereitzustellen, welche auf vorteilhafte Weise gereinigt werden kann .
Diese Aufgabe wird durch die vorliegende Erfindung gelöst .
Im Detail betri f ft die vorliegende Erfindung eine Paddelmischvorrichtung, insbesondere einen Vorkonditionierer, umfassend eine zylinderförmige Mischeinheit mit einer in der Mischeinheit angeordneten Welle , wobei die Welle Paddel und die Mischeinheit eine Grundfläche aufweist , dadurch gekennzeichnet , dass in der Grundfläche verschliessbare Öf fnungen zur Einführung eines Reinigungsgeräts in die Mischeinheit bereitgestellt sind .
Die vorliegende Erfindung beruht auf der Idee , in der Grundfläche einer zylindrischen Einheit einer Paddelmischvorrichtung Öf fnungen vorzusehen, durch welche eine Reinigungsvorrichtung in das Innere der Einheit eingeführt werden kann, um diese zu reinigen .
In einer einfachsten Aus führungs form umfasst die Paddelmischvorrichtung eine zylindrische Mischeinheit . Derartige Mischeinheiten sind bekannt und umfassen einen Materialeinlass , durch welchen Material in die Mischeinheit eingeführt werden kann . Der Materialeinlass ist üblicherweise derart angeordnet , dass Material mit Hil fe der Schwerkraft in die Mischeinheit eingeführt werden kann . In der Mischeinheit ist eine Welle bereitgestellt , welche sich über die gesamte Länge der Mischeinheit erstreckt und auf welcher Paddel angeordnet sind . Mit Hil fe eines Antriebs wie eines Elektromotors kann die Welle in eine Drehbewegung versetzt werden und in der Mischeinheit befindliches Material durch die Mischeinheit fördern .
Die Mischeinheit weist weiterhin einen oder mehrere zusätzliche Einlässe auf , um eine Flüssigkeit wie Wasser und/oder ein Gas wie Wasserdampf in die Mischeinheit einzuleiten .
Die zylindrische Mischeinheit weist weiterhin eine Grundfläche auf , welche von der Seite abgewandt ist , an welcher der Antrieb angeordnet ist . In dieser Grundfläche sind verschliessbare Öf fnungen zur Einführung eines Reinigungsgeräts in die Mischeinheit bereitgestellt . Denkbar wäre auch, in die Grundfläche , an welcher der Antrieb angeordnet ist , verschliessbare Öf fnungen zur Einführung eines Reinigungsgeräts in die Mischeinheit bereitzustellen .
Es handelt sich hierbei vorzugsweise um eine runde Öf fnung mit einem Durchmesser, welcher das Einführen einer herkömmlichen Reinigungsvorrichtung wie einer Sprühlanze ( zum Beispiel von der Firma Kärcher ) ermöglicht . Derartige Reinigungsvorrichtungen sind bekannt und nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung . Vorzugsweise ist der Durchmesser der Öf fnung im Bereich von 10- 80 mm, vorzugsweise im Bereich von 10-45 mm, bevorzugter, 15 bis 30 mm .
Erfindungsgemäss bevorzugt wird der Durchmesser der Öf fnung im Verhältnis zum Durchmesser einer zur Reinigung eingesetzten Sprühlanze derart gewählt , dass das Verhältnis r ( d ( Öf f- nung) /d ( Sprühlanze ) im Bereich von 4 bis >1 , vorzugsweise 3 bis >1 , bevorzugter 2 bis >1 , und besonders bevorzugt 1 , 5 bis >1 liegt . So könnte bei einem Lanzendurchmesser von 16 mm ein Bohrungsdurchmesser von 17 mm gewählt werden . Auf diese Weise wird verhindert , dass während eines Reinigungsvorgangs zuviel Reinigungs flüssigkeit aus der Öf fnung austritt .
Erfindungsgemäss bevorzugt ist diese Öf fnung mit einer Befestigungsvorrichtung wie einem Gewinde versehen, um die Öf fnung fest verschliessen zu können, beispielsweise mit einer geschlossenen Schraubenmutter . Während des Betriebs der Mischeinheit sollte die Öf fnung verschlossen sein .
Erfindungsgemäss bevorzugt kann die Öf fnung zusätzlich mit einem Pfropfen verschlossen sein, gegebenenfalls in Kombination mit einer O-Ring-Dichtung . Vorzugsweise sind Pfropfen und O-Ring- Dichtung aus einem elastischen Material wie Gummi gefertigt . Erfindungsgemäss bevorzugt können die Elemente zum Verschliessen der Öffnung (en) werkzeugfrei eingebaut und ausgebaut werden, zum Beispiel durch den Einsatz von Blindstopfen.
Gemäss einer Aus führungs form der vorliegenden Erfindung ist es bevorzugt, dass die Grundfläche mit 2-8, vorzugsweise 2-6, noch bevorzugter 3-6 und besonders bevorzugt 4 verschliessbare Öffnungen zur Einführung eines Reinigungsgeräts aufweist. Bei einer üblichen Konstruktion einer Welle mit Paddeln ist der Innenraum der Mischeinheit in vier Segmente unterteilt, welche jeweils etwa ein Viertel des Querschnitts der zylindrischen Mischeinheit einnehmen. Um die Mischeinheit vollständig beziehungsweise optimal zu reinigen, ist das Reinigungsgerät nacheinander in vier Öffnungen einzuführen, welche den entsprechenden Segmenten zugeordnet sind, wobei sich je eine Öffnung in eines dieser Segmente öffnet .
Gemäss einer Aus führungs form der vorliegenden Erfindung ist es aus Sicherheitsgründen bevorzugt, dass die Grundfläche mit einer Abdeckung bedeckt ist. Auf diese Weise sind die in der Grundfläche angeordneten verschliessbaren Öffnungen nach aussen verdeckt und können beispielsweise nicht versehentlich während des Betriebes geöffnet werden.
Gemäss einer bevorzugten Aus führungs form der vorliegenden Erfindung weisen die Öffnung (en) eine derartige Länge auf, dass auch in dem Fall, dass die betreffende Öffnung nicht verschlossen ist, ein Hindurchgreifen durch die Öffnung bis zu einer sich während des Betriebs drehenden Welle nicht möglich ist (ISO 13857) . Eine Überwachung geöffneter Öffnungen ist dann nicht erforderlich . Gemäss einer bevorzugten Aus führungs form der vorliegenden Erfindung ist zusätzlich eine mit der Mischeinheit zylinderförmige Verweileinheit mit einer in der Verweileinheit angeordneten Welle bereitgestellt , wobei die Welle Paddel und die Verweileinheit eine Grundfläche aufweist , wobei die Verweileinheit vorzugsweise unterhalb der Mischeinheit angeordnet ist , wobei in der Grundfläche der zylinderförmigen Verweileinheit verschliessbare Öf fnungen zur Einführung eines Reinigungsgeräts in die Verweileinheit bereitgestellt sind .
Verweileinrichtungen sind aus herkömmlichen Vorkonditionierern bekannt , wie vorstehend beschrieben wurde . In der Verweileinheit ist eine Welle bereitgestellt , welche sich die die gesamte Länge der Verweileinheit erstreckt und auf welcher Paddel angeordnet sind . Mit Hil fe eines Antriebs wie eines Elektromotors kann die Welle in eine Drehbewegung versetzt werden und in der Verweileinheit befindliches Material durch die Verweileinheit fördern .
Bei einem vorstehend beschriebenen Vorkonditionierer wird das Material nach Verlassen der Mischeinheit in eine separate Verweileinheit überführt . Erfindungsgemäss bevorzugt sind hierbei Mischeinheit und Verweileinheit übereinander angeordnet , mit der Mischeinheit oberhalb der Verweileinheit , um das Material mit Hil fe der Schwerkraft von der Mischeinheit in die Verweileinheit zu überführen .
Erfindungsgemäss besonders bevorzugt sind Mischeinheit und Verweileinheit durch eine geschlossene Leitung miteinander verbunden, wobei diese Leitung vorzugsweise an dem Ende der Mischeinheit angeordnet ist , welche von dem Materialeinlass am weitesten entfernt ist . Auf diese Weise wird das Material zunächst durch die gesamte Länge der Mischeinheit gefördert und dabei verarbeitet , bevor es durch die Leitung in die Verweileinheit überführt wird .
Die vorstehenden Aus führungen zu den Öf fnungen der Mischeinheit tref fen analog auch auf die Verweileinheit zu, d . h . die Angaben zur Anzahl und Position der Öf fnungen, deren Durchmesser, Ver- schliessbarkeit und Verstopfbarkeit , sowie die Bedeckung der Öf fnungen mit einer Abdeckung gelten analog .
Die Verweileinheit weist weiterhin einen Materialauslass auf . Dieser ist vorzugsweise auf der Unterseite der Verweileinheit angeordnet , damit das Material mit Hil fe der Schwerkraft von der Verweileinheit in eine Förderschneckeneinheit oder direkt in den Extruder überführt werden kann .
Erfindungsgemäss besonders bevorzugt sind Verweileinheit und Förderschneckeneinheit oder Extruder durch eine geschlossene Leitung miteinander verbunden, wobei diese Leitung vorzugsweise an dem Ende der Verweileinheit angeordnet ist , welche von der Verbindungsleitung mit der Mischeinheit am weitesten entfernt ist . Auf diese Weise wird das Material zunächst durch die gesamte Länge der Verweileinheit gefördert und dabei verarbeitet , bevor es durch die Leitung in die Förderschneckeneinheit oder den Extruder überführt wird .
Erfindungsgemäss ist zusätzlich eine mit der Verweileinheit verbundene zylinderförmige Förderschneckeneinheit mit einer in der Förderschneckeneinheit angeordneten Welle bereitgestellt , wobei die Welle Paddel und die Förderschneckeneinheit eine Grundfläche aufweist , wobei die Förderschneckeneinheit vorzugsweise unterhalb der Verweileinheit angeordnet ist , wobei in der Grundfläche der zylinderförmigen Förderschneckeneinheit verschliessbare Öf fnungen zur Einführung eines Reinigungsgeräts in die Förderschneckeneinheit sind .
Förderschneckeneinheiten sind aus herkömmlichen Extrudern mit Vorkonditionierern bekannt . In der Förderschneckeneinheit ist eine Welle bereitgestellt , welche sich die die gesamte Länge der Förderschneckeneinheit erstreckt und auf welcher Paddel angeordnet sind . Mit Hil fe eines Antriebs wie eines Elektromotors kann die Welle in eine Drehbewegung versetzt werden und in der Förderschneckeneinheit befindliches Material durch die Förderschneckeneinheit fördern .
Die vorstehenden Aus führungen zu den Öf fnungen der Mischeinheit tref fen analog auch auf die Förderschneckeneinheit zu, d . h . die Angaben zur Anzahl und Position der Öf fnungen, deren Ver- schliessbarkeit und Verstopfbarkeit , sowie die Bedeckung der Öf fnungen mit einer Abdeckung gelten analog .
Die Förderschneckeneinheit weist weiterhin einen Materialauslass auf . Dieser ist vorzugsweise auf der Unterseite der Förderschneckeneinheit angeordnet , damit das Material mit Hil fe der Schwerkraft von der Förderschneckeneinheit in den Extruder überführt werden kann .
Erfindungsgemäss besonders bevorzugt sind Förderschneckeneinheit und Extruder durch eine geschlossene Leitung miteinander verbunden, wobei diese Leitung vorzugsweise an dem Ende der Förderschneckeneinheit angeordnet ist , welche von der Verbindungsleitung mit der Verweileinheit am weitesten entfernt ist .
Erfindungsgemäss bevorzugt an der Förderschneckeneinheit ein Bypass angeordnet , welcher mit einer Flanschplatte , die koaxial zur in der Förderschneckeneinheit bereitgestellten Welle angeordnet ist , geöf fnet und geschlossen werden kann .
Ein Bypass ist bekannt . Ein Bypass dient dazu, beim Anfahren der Vorrichtung zunächst Produkt nicht in den Produktstrom zu fördern, sondern aus einem Bypass-Auslass aus der Vorrichtung heraus zuleiten . Auf diese Weise kann Material , das beim Anfahren der Vorrichtung gebildet wird, aber noch nicht die Produktspezi- fikationen erfüllt , aus der Vorrichtung entfernt werden, um Kontaminationen zu vermeiden .
I st der Bypass gemäss der vorliegenden Erfindung an der Förderschneckeneinheit angeordnet , kann selbst im Fall einer Störung des nachfolgenden Extruders die Vorkonditionierung des Produkts weiterhin durchgeführt werden; das vorkonditionierte Produkt wird dann durch den Bypass-Auslass in einen Behälter geleitet .
Bei einem herkömmlichen Bypass ist der Bypass-Auslass mit einer Schieberplatte verschlossen, der vorzugsweise pneumatisch horizontal hin und her bewegt werden kann . Der Schieber und der Bypass-Auslass sind hierbei üblicherweise unterhalb des Materialeinlasses angeordnet . Es werden aber aufgrund der zylindrischen Form der Förderschneckeneinheit und daher notwendigerweise ebenfalls gekrümmten Form der Schieberplatte Toträume ausgebildet , in welchen Material in grösseren Mengen verweilen kann . Dies ist aus Gründen der Produktsicherheit unerwünscht . Auch ist die Reinigung und Abdichtung dieses Bypasses schwierig .
Gemäss einer bevorzugten Aus führungs form der vorliegenden Erfindung wird der Bypass mit einer Flanschplatte , die koaxial zur in der Förderschneckeneinheit bereitgestellten Welle angeordnet ist , geöf fnet und geschlossen . Mit anderen Worten erfolgt bei dieser bevorzugten Aus führungs form das Öf fnen und Schliessen des Bypasses dadurch, dass eine Flanschplatte von einer ersten Position in der Förderschneckeneinheit in eine zweite Position in der Förderschneckeneinheit bewegt wird .
In der ersten Position befindet sich die Flanschpatte zwischen dem Materialeinlass und dem Bypass-auslass und trennt den Innenraum der Förderschneckeneinheit in zwei separate Abschnitte , wobei sich in dem einen Abschnitt der Bypass-Auslass und in dem anderen Abschnitt der Materialeinlass und der restliche Innenraum der Förderschneckeneinheit befindet . Durch den Materialeinlass eingeführtes Produkt kann nicht in den Bypass-Auslass gelangen, da die Flanschplatte den Innenraum der Förderschneckeneinheit in zwei separate Abschnitte trennt , die nicht fluidisch miteinander verbunden sind .
In der zweiten Position trennt die Flanschpatte den Innenraum der Förderschneckeneinheit in zwei andere separate Abschnitte , wobei sich in dem einen Abschnitt zumindest teilweise der Bypass-Auslass und der Materialeinlass befinden . Durch den Materialeinlass eingeführtes Produkt kann nun in den Bypass-Auslass gelangen .
Die Flanschplatte kann durch übliche Bewegungsmittel von der ersten in die zweite Position bewegt werden . Vorzugsweise wird die Flanschplatte mit einem oder mehreren pneumatischen Zylindern bewegt .
Mit diese koaxial zur Förderschneckenwelle angeordneten Flanschplatte werden Toträume vermieden .
Vorzugsweise kann die Flanschplatte mit Dichtungen wie O-Ringen aus einem elastischen Material wie Gummi versehen sein . Beim Anfahren der Vorrichtung wird die Flanschplatte axial vom Materialeinlass weg in die vorstehend beschriebene zweite Position verschoben . Die Förderschnecke wird rückwärts betrieben und eingeleitetes Material in den zugänglichen Bypass-Auslass gefördert . Sobald die gewünschten Produktspezi fikationen erreicht sind, wird die Flanschplatte zurück in die erste Position bewegt und trennt den Materialeinlass vom Bypass-auslass . Die Förderschnecke wird vorwärts betrieben und Material in den Extruder gefördert .
Der erfindungsgemässe Bypass mit Flanschplatte ist allgemein für j ede Paddelmischvorrichtung, insbesondere j eden Vorkonditionie- rer, beziehungsweise j eden Extruder einsetzbar und nicht auf die vorliegende Vorrichtung eingeschränkt .
Die erfindungsgemässe Paddelmischvorrichtung, insbesondere Vor- konditionierer , kann an j edem herkömmlichen Extruder angeordnet werden .
Die vorliegende Erfindung betri f ft somit auch einen Extruder, umfassend eine vorstehend beschriebene erfindungsgemässen Paddelmischvorrichtung, insbesondere Vorkonditionierer .
Extruder sind hinlänglich bekannt . Es wird z . B . auf die WO 2012 / 158023 Al oder auf die Extruder, insbesondere Doppelschneckenextruder, von Bühler verwiesen . Solche Extruder haben vorzugsweise ein L/D-Verhältnis ( Gesamtlänge zu Schneckendurchmesser ) im Bereich von 12 - 60 , vorzugsweise 20 bis 40 . Erfindungsgemäß werden die Extruder vorzugsweise mit 100 bis 1000 U/min, besonders bevorzugt mit 200 bis 600 U/min und ganz besonders bevorzugt mit 250 bis 350 U/min betrieben . Der erfindungsgemässe Extruder umfasst einen Motor mit einem Getriebe , um die Extruderschnecken anzutreiben . Zu diesem Zweck ist die Tragwelle j eder vorhandenen Extruderschnecke operativ mit dem Getriebe verbunden . Dies kann auf herkömmlich bekannte Art erfolgen .
Der erfindungsgemässe Extruder umfasst weiterhin ein Extrudergehäuse mit einer im Gehäuse befindlichen Prozess zone und einem Einlass und Auslass . Das Extrudergehäuse umfasst vorzugsweise 2 bis 20 Barrel , bevorzugter 2 bis 15 Barrels . Die Barrel sind vorzugsweise stirnseitig miteinander verbunden und bilden zusammen das Extrudergehäuse .
Das Extrudergehäuse (beziehungsweise j edes der das Extrudergehäuse bildenden Barrels ) weist eine Durchgangsbohrung auf . Die Durchgangsbohrung durchläuft das Extrudergehäuse axial durch dessen gesamte Länge . Innerhalb dieser Durchgangsbohrung befindet sich die Prozess zone des Extruders .
Das Gehäuse des Extruders ist vorzugsweise temperaturgesteuert . Das zu extrudierende Material wird unter Druck (üblicherweise 1 bis 400 bar, vorzugsweise 1 bis 200 bar ) geknetet , um eine homogene Mischung zu bilden . Dabei wird in der Regel ein Energieaufwand von 10 bis 150 Wh/ kg, vorzugsweise 10 bis 120 Wh/ kg, besonders bevorzugt 15 bis 30 Wh/ kg betrieben .
Der Einlass des Extruders dient zum Einbringen von Rohstof fen in einen ersten Abschnitt des Extruders . Dieser Einlass mündet in die Prozess zone . Der Einlass befindet sich üblicherweise und bevorzugt auf dem Extrudergehäuse , so dass Material unter Einwirkung der Schwerkraft in das Extrudergehäuse , genauer in der Prozess zone des Extruders , gelangen kann . Erfindungsgemäss ist der Einlass des Extruders mit dem vorstehend beschriebenen Vorkonditionierer verbunden, entweder mit dem Materialauslass der Verweileinheit oder mit dem Materialauslass der Förderschneckeneinheit (wenn vorhanden) .
Das zu extrudierende Material kann direkt durch den Einlass in die Prozess zone gegeben werden . Vorzugsweise befindet sich oberhalb des Einlasses eine Dosiervorrichtung, mit welcher das zu extrudierende Material dosiert und gegebenenfalls vermischt wird, bevor es durch den Einlass geführt wird . Erfindungsgemäss bevorzugt kann das zu extrudierende Material vorgängig in einem herkömmlichen Vorkonditionierer vorbehandelt und von diesem, beispielsweise mittels einer herkömmlichen Förderschnecke , dem Einlass zugeführt werden .
Am dem zum Einlass entfernten Ende der Prozess zone befindet sich ein Auslass , durch welchen das extrudierte Material den Extruder verlässt . Der Auslass ist mit der Prozess zone verbunden .
Der Extruder verfügt typischerweise auch über eine Wasser- , eine Öl- und gegebenenfalls eine Dampf zufuhrleitung .
Gemäß einer bevorzugten Aus führungs form der vorliegenden Erfindung kann am Ausgang des Extruders ein Kühlwerkzeug wie eine Kühldüse vorgesehen sein . Kühlwerkzeuge für Extruder sind hinreichend bekannt . Zwischen Extruder und Kühlwerkzeug kann vorzugsweise eine bekannte Verteilereinheit angeordnet sein .
Die vorliegende Erfindung betri f ft weiterhin ein Verfahren zur Reinigung einer Paddelmischvorrichtung gemäss der vorstehenden Beschreibung, umfassend die Schritte :
Öf fnen einer verschliessbaren Öf fnung in einer Grundfläche mindestens einer Einheit ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus der Mischeinheit, der Verweileinheit und der Förderschneckeneinheit;
Einführen eines Reinigungsgeräts in die geöffnete Öffnung (2c, 3c, 4c) ;
Reinigung der mindestens einen Einheit (2, 3, 4) mit dem eingeführten Reinigungsgerät.
Das Verfahren ist mit jeder verschliessbaren Öffnung durchführbar (und wird vorzugsweise mit jeder Öffnung durchgeführt) , welche an der Einheit angeordnet ist. Beispielsweise können Mischeinheit, Verweileinheit und Förderschneckeneinheit der erfindungsgemässen Paddelmischvorrichtung gleichzeitig oder sequentiell gereinigt werden, insbesondere durch sämtlich daran angeordneten Öffnungen.
Gegebenenfalls muss vor Einführung eines Reinigungsgeräts in eine der Öffnungen eine in der zu reinigenden Einheit befindliche Welle in eine Position gebracht werden, in welcher es nicht zu einer Behinderung der Einführung des Reinigungsgeräts in die zu reinigenden Einheit kommt. Im Bedarfsfall kann die Welle mittels des Motors der Einheit oder auch manuell, beispielsweise mit Hilfe eines in eine Bohrung der Welle einführbaren Werkzeugs wie einem Schraubendreher, in die gewünschte Position gebracht werden .
Erfindungsgemäss bevorzugt wird durch das Reinigungsgerät eine Flüssigkeit in die zu reinigende Einheit geleitet, welche unter einem Normaldruck übersteigenden Druck steht. Vorzugsweise handelt es sich um unter Druck befindliches Wasser.
Zum Reinigen wird eine verschliessbare Öffnung an einer der Einheiten (Mischeinheit, Verweileinheit, Förderschneckeneinheit) geöffnet. Im Fall einer bevorzugten Aus führungs form der vorliegenden Erfindung ist die Öffnung mit einer geschlossenen Schraubenmutter (Nuss) oder Rändelmutter verschlossen, welche zum Öffnen der Öffnung von einem Gewinde gelöst wird (manuell oder mit Hilfe bekannter Werkzeuge) . Sollte sich in der Öffnung ein Pfropfen befinden, muss dieser ebenfalls entfernt werden.
Das Reinigungsgerät, beispielsweise eine kommerzielle erhältliche Reinigungslanze, wird in die Öffnung eingeführt. Es ist erfindungsgemäss bevorzugt, dass das Reinigungsgerät ein Rohr aufweist, dessen Länge der axialen Ausdehnung der zu reinigenden Einheit entspricht. Mit einem derartigen Reinigungsgerät kann die entsprechende Einheit über ihre vollständige axiale Ausdehnung gereinigt werden.
Ist das Reinigungsgerät eingeführt, erfolgt eine an sich bekannte Reinigung durch Einleiten von Reinigungsflüssigkeit.
Der Vorgang wird bei Bedarf mit jeder gewünschten Öffnung wiederholt .
Um die in die zu reinigende Einheit geleitete Reinigungsflüssigkeit aus der erfindungsgemässen Paddelmischvorrichtung herauszuführen, wird vorzugsweise der Bypass geöffnet, welcher wie vorstehend beschrieben vorzugsweise an der Förderschneckeneinheit angeordnet ist. Die Reinigungsflüssigkeit kann dann durch den Bypass-Auslass aus der Paddelmischvorrichtung herausgeleitet werden .
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand von nicht einschränkenden Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf Figuren näher beschrieben. In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente. Es zeigen: Fig . 1 eine schematische Ansicht einer Aus führungs form eines erfindungsgemässen Extruders mit Paddelmischvorrichtung Fig . 2 eine schematische Ansicht einer Aus führungs form einer erfindungsgemässen Einheit mit in der Grundfläche befindlichen Öf fnungen
Fig . 3 eine schematische Ansicht einer Aus führungs form einer erfindungsgemässen Einheit mit einer verschlossenen Öf fnung
Fig . 4a eine schematische Ansicht einer Aus führungs form eines erfindungsgemässen Bypasses im geschlossenen Zustand Fig . 4b eine schematische Ansicht einer Aus führungs form eines erfindungsgemässen Bypasses im geöf fneten Zustand
In Fig . 1 ist eine schematische Ansicht einer Aus führungs form eines erfindungsgemässen Extruders 7 mit Paddelmischvorrichtung 1 gezeigt . Der Produktfluss durch die Vorrichtung ist mit schwarzen Pfeilen gekennzeichnet .
Die Paddelmischvorrichtung 1 umfasst eine zylindrische Mischeinheit 2 mit einem auf der Mischeinheit 2 angeordneten Materialeinlass . Die Grundfläche 2b ( Fig . 2 ) der Mischeinheit 2 ist mit einer Abdeckung 2a bedeckt . In der Mischeinheit 2 ist eine (nicht gezeigte ) Welle mit Paddeln angeordnet , welche mittels eines (nicht gezeigten) Antriebs in eine Drehbewegung versetzt werden kann .
Unterhalb der Mischeinheit 2 ist eine zylindrische Verweileinheit 3 angeordnet , welche über eine Leitung mit der Mischeinheit 2 verbunden ist . Diese Leitung ist an dem vom Materialeinlass entfernten Ende der Mischeinheit 2 angeordnet , so dass Material die gesamte Länge der Mischeinheit 2 durchströmt , bevor es durch diese Leitung mit Hil fe der Schwerkraft in die Verweileinheit 3 gelangt . Die Grundfläche 3b ( Fig . 2 ) der Verweileinheit 3 ist mit einer Abdeckung 3a bedeckt . In der Verweileinheit 3 ist eine (nicht gezeigte ) Welle mit Paddeln angeordnet , welche mittels eines (nicht gezeigten) Antriebs in eine Drehbewegung versetzt werden kann .
Unterhalb der Verweileinheit 3 ist eine zylindrische Förderschneckeneinheit 4 angeordnet , welche über einen Materialauslass 5 mit der Verweileinheit 3 verbunden ist . Dieser Materialauslass 5 ist an dem von der Leitung von der Mischeinheit 2 entfernten Ende der Verweileinheit 3 angeordnet , so dass Material die gesamte Länge der Verweileinheit 3 durchströmt , bevor es durch diese Leitung mit Hil fe der Schwerkraft in die Förderschneckeneinheit 4 gelangt . Die Grundfläche 4b ( Fig . 2 ) der Förderschneckeneinheit 4 ist mit einer Abdeckung 4a bedeckt . In der Förderschneckeneinheit 4 ist eine ( in Fig . 4a und 4b gezeigte ) Welle 4 f mit Paddeln 4g angeordnet , welche mittels eines ( in Fig . 4a und 4b gezeigten) Antriebs 11 in eine Drehbewegung versetzt werden kann .
An dem von der Grundfläche 4b abgewandten Ende der Förderschneckeneinheit 4 ist ein Bypass 6 angeordnet , welcher einen Bypass- Auslass 6a umfasst . Eine bevorzugte Aus führungs form dieses Bypasses 6 wird nachfolgend unter Bezugnahme auf Fig . 4a und 4b beschrieben .
Die Förderschneckeneinheit 4 ist fluidisch mit einem Einlass des Extruders 7 verbunden, so dass Material aus der Förderschneckeneinheit 4 in die Prozess zone 9 des Extruders 7 gelangen kann . In der ( gestrichelt und durchsichtig dargestellten) Prozess zone 9 des Extruders 7 ist eine Förderschnecke 9a angeordnet , welche mit Hil fe des Antriebs 8 des Extruders 7 in eine Drehbewegung versetzt werden kann, um Material durch die Prozess zone 9 zu fördern. Weitere Details des Extruders 7 sind bekannt und in Fig. 1 nicht dargestellt.
In Fig. 2 ist eine schematische Ansicht einer Aus führungs form einer erfindungsgemässen Einheit 2, 3, 4 mit in der Grundfläche 2b, 3b, 4b befindlichen Öffnungen 2c, 3c, 4c gezeigt. Die Ausführungen treffen gleichermassen auf eine Mischeinheit 2, eine Verweileinheit 3 und eine Förderschneckeneinheit 4 zu.
In der Grundfläche 2b, 3b, 4b (d.h. der Bodenfläche der zylindrischen Einheit 2, 3, 4) sind in der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform vier Öffnungen 2c, 3c, 4c derart angeordnet, dass jede der Öffnungen 2c, 3c, 4c jeweils einen Zugang zu einem Bereich der Einheit 2, 3, 4 gewährt. Dieser Bereich entspricht einem Viertel der Querschnittsfläche der Einheit 2, 3, 4. Wird ein (nicht dargestelltes) Reinigungsgerät nacheinander in jeder der Öffnungen 2c, 3c, 4c eingeführt, kann die Einheit 2, 3, 4 vollständig gereinigt werden.
Gemäss der in Fig. 2 gezeigten bevorzugten Aus führungs form ragen die Öffnungen 2c, 3c, 4c aus der Grundfläche 2b, 3b, 4b heraus und weisen in diesem hervorstehenden Abschnitt ein Befestigungselement wie beispielsweise ein Gewinde auf. Auf dieses Gewinde kann beispielsweise eine Schraubenmutter 2d, 3d, 4d aufgebracht werden, wie in Fig. 3 beschrieben.
In Fig. 3 ist eine schematische Ansicht einer Aus führungs form einer erfindungsgemässen Einheit 2, 3, 4 mit einer verschlossenen Öffnung 2c, 3c, 4c dargestellt. Die Ausführungen treffen gleichermassen auf eine Mischeinheit 2, eine Verweileinheit 3 und eine Förderschneckeneinheit 4 und sämtliche daran angeordneten Öffnungen 2c, 3c, 4c zu. In der in Fig . 3 gezeigten Aus führungs form weist eine auf der Grundfläche 2b, 3b, 4b der Einheit 2 , 3 , 4 angeordnete Öf fnung 2c, 3c, 4c in einem von der Grundfläche 2b, 3b, 4b hervorstehenden Bereich ein Gewinde auf , auf welches eine Schraubenmutter 2d, 3d, 4d befestigt ist . In der Öf fnung 2c, 3c, 4c ist zudem ein Pfropfen 2e , 3e , 4e vorhanden, um die Öf fnung 2c, 3c, 4c zu verschliessen . Der Pfropfen 2e , 3e , 4e kann mit einer (nicht dargestellten) O-Ring-Dichtung versehen sein .
In Fig . 4a ist eine schematische Ansicht einer Aus führungs form eines erfindungsgemässen Bypasses 6 im geschlossenen Zustand gezeigt .
Durch den Materialauslass 5 gelangt Material in die Förderschneckeneinheit 4 . In der Förderschneckeneinheit 4 ist eine Welle 4 f mit darauf befindlichen Paddeln 4g drehbar angeordnet . Die in Fig . 4a gezeigte Welle 4 f mit Paddeln 4g entspricht analog den in der Mischeinheit 2 und der Verweileinheit 3 angeordneten Wellen mit Paddeln .
Die Welle 4 f kann mittels eines Antriebs 11 in eine Drehbewegung versetzt werden .
Zwischen dem Antrieb 11 und dem Materialauslass 5 ist ein Bypass 6 angeordnet . Der Bypass 6 umfasst einen Bypass-Auslass 6a, durch welchen Material bei Bedarf aus der Förderschneckeneinheit 4 ausgetragen werden kann, ohne zum Extruder 7 zu gelangen .
Der Bypass 6 umfasst weiterhin eine Flanschplatte 10 , welche koaxial zur Welle 4 f in der Förderschneckeneinheit 4 angeordnet ist und mit Hil fe von ( in Fig . 4a und 4b zwei ) pneumatischen Zylindern gemäss dem gestrichelten Doppelpfeil nach links und wieder zurückbewegt werden kann . In Fig . 4a befindet sich die Flanschplatte 10 in einer Position, in welcher sie den Zugang zum Bypass-Auslass 6a versperrt . Die Welle 4 f wird vorwärts in die ( durch den gepunkteten Pfeil dar- gestellte ) Richtung zum Extruder 7 hin betrieben . Durch den Materialauslass 5 in die Förderschneckeneinheit 4 gelangendes Material wird entsprechend den dicken Pfeilen zum Extruder 7 hin befördert . In Fig . 4b befindet sich die Flanschplatte 10 in einer Position, in welcher sie den Zugang zum Bypass-Auslass 6a ermöglicht . Die Flanschplatte 10 wurde gegenüber Fig . 4a mit Hil fe der pneumatischen Zylinder 12 nach links bewegt . Die Welle 4 f wird rückwärts in die ( durch den gepunkteten Pfeil dargestellte ) Richtung zum Bypass-Auslass 6a hin betrieben . Durch den Materialauslass 5 in die Förderschneckeneinheit 4 gelangendes Material wird entsprechend den dicken Pfeilen zum Bypass-Auslass 6a hin befördert .

Claims

Patentansprüche
1. Paddelmischvorrichtung (1) , insbesondere Vorkonditionierer , umfassend eine zylinderförmige Mischeinheit (2) mit einer in der Mischeinheit angeordneten Welle, wobei die Welle Paddel und die Mischeinheit eine Grundfläche (2b) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass in der Grundfläche (2b) verschliessbare Öffnungen (2c) zur Einführung eines Reinigungsgeräts in die Mischeinheit (2) bereitgestellt sind.
2. Paddelmischvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich eine mit der Mischeinheit (2) verbundene zylinderförmige Verweileinheit (3) mit einer in der Verweileinheit angeordneten Welle bereitgestellt ist, wobei die Welle Paddel und die Verweileinheit (3) eine Grundfläche (3c) aufweist, wobei die Verweileinheit (3) vorzugsweise unterhalb der Mischeinheit (2) angeordnet ist, wobei in der Grundfläche (3b) der zylinderförmigen Verweileinheit (3) verschliessbare Öffnungen (3c) zur Einführung eines Reinigungsgeräts in die Verweileinheit (3) bereitgestellt ist.
3. Paddelmischvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich eine mit der Verweileinheit (3) verbundene zylinderförmige Förderschneckeneinheit (4) mit einer in der Förderschneckeneinheit (4) angeordneten Welle (4f) bereitgestellt ist, wobei die Welle (4f) Paddel (4g) und die Förderschneckeneinheit (4) eine Grundfläche (4b) aufweist, wobei die Förderschneckeneinheit (4) vorzugsweise unterhalb der Verweileinheit (3) angeordnet ist, wobei in der Grundfläche (4b) der zylinderförmigen Förderschneckeneinheit (4) verschliessbare Öffnungen (4c) zur Einführung eines Reinigungsgeräts in die Förderschneckeneinheit (4) bereitgestellt ist.
4. Paddelmischvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass an mindestens einer Einheit ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus der Mischeinheit (2) , der Verweileinheit (3) und der Förderschneckeneinheit (4) , eine Grundfläche (2b, 3b, 4b) mit 2-8, vorzugsweise 2- 6, noch bevorzugter 3-6 und besonders bevorzugt 4 verschliessbare Öffnungen (2c, 3c, 4c) zur Einführung eines Reinigungsgeräts bereitgestellt sind.
5. Paddelmischvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die verschliessbaren Öffnungen (2c, 3c, 4c) mit einer Schraubenmutter (2d, 3d, 4d) verschlossen sind.
6. Paddelmischvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass in den verschliessbaren Öffnungen (2c, 3c, 4c) ein Stopfen (2e, 3e, 4e) angeordnet ist .
7. Paddelmischvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass über den verschliessbaren Öffnungen eine Abdeckung (2a, 3a, 4a) angeordnet ist.
8. Paddelmischvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass an der Förderschneckeneinheit (4) ein Bypass (6) angeordnet ist, welcher mit einer Flanschplatte (10) , die koaxial zur in der Förderschneckeneinheit (4) bereitgestellten Welle (4f) angeordnet ist, geöffnet und geschlossen werden kann.
9. Extruder (7, umfassend eine Paddelmischvorrichtung (1) gemäss einem der Ansprüche 1 bis 8.
10. Verfahren zur Reinigung einer Paddelmischvorrichtung (1) gemäss einem der Ansprüche 1 bis 8, umfassend die Schritte:
- Öffnen einer verschliessbaren Öffnung (2c, 3c, 4c) in einer Grundfläche (2b, 3b, 4b) mindestens einer Einheit ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus der Mischeinheit (2) , der Verweileinheit (3) und der Förderschneckeneinheit ( 4 ) ;
- Einführen eines Reinigungsgeräts in die geöffnete Öffnung (2c, 3c, 4c) ;
- Reinigung der mindestens einen Einheit (2, 3, 4) mit dem eingeführten Reinigungsgerät.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren mit jeder verschliessbaren Öffnung (2c, 3c, 4c) durchführbar ist, welche an der Einheit (2, 3, 4) angeordnet ist.
12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass durch das Reinigungsgerät eine Flüssigkeit in die zu reinigende Einheit (2, 3, 4) geleitet wird, welche unter einem Normaldruck übersteigenden Druck steht.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Reinigungsgerät ein Rohr aufweist, dessen Länge der axialen Ausdehnung der zu reinigenden Einheit (2, 3, 4) entspricht.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Bypass (6) geöffnet wird, um die in die zu reinigende Einheit (2, 3, 4) geleitete Flüssigkeit aus der Paddelmischvorrichtung (1) herauszuführen.
EP24705694.8A 2023-03-03 2024-02-21 Paddelmischvorrichtung und verfahren zu ihrer reinigung Active EP4448155B1 (de)

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