WO2014023738A2 - Verfahren zum behandeln von viskos-pastösen massen - Google Patents

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Definitions

  • the invention relates to a method for treating in particular viscous-pasty masses in a housing with kneading elements.
  • Such devices are also referred to as mixing kneaders. They serve very diverse purposes. First of all mention should be made of evaporation with solvent recovery, which is carried out batchwise or continuously and often under vacuum. As a result, for example, distillation residues and in particular toluene diisocyanates are treated, but also production residues with toxic or high-boiling solvents from the chemical and pharmaceutical production, Washing solutions and paint slurries, polymer solutions, elastomer solutions from solvent polymerization, adhesives and sealants.
  • the apparatuses is also a continuous or batchwise contact drying, water and / or solvent-moist products, often also under vacuum, performed.
  • the application is intended primarily for pigments, dyes, fine chemicals, additives such as salts, oxides, hydroxides, antioxidants, temperature-sensitive pharmaceutical and vitamin products, active ingredients, polymers, synthetic rubbers, polymer suspensions, latex, hydrogels, waxes, pesticides and residues from the chemical or pharmaceutical production, such as salts, catalysts, slags, waste liquors.
  • a polycondensation reaction In a mixing kneader, a polycondensation reaction, usually continuous and usually in the melt, take place and is mainly used in the treatment of polyamides, polyesters, polyacetates, polyimides, thermoplastics, elastomers, silicones, urea resins, phenolic resins, detergents and fertilizers.
  • reactions in the mixing kneader can take place in solid, liquid and multiphase reactions. This is especially true for baking reactions, in the treatment of hydrofluoric acid, stearates, cyanates, polyphosphates, cyanuric acids, cellulose derivatives, esters, ethers, polyacetal resins, sulfanilic acids, copper phthalocyanines, starch derivatives,
  • Ammonium polyphosphates sulfonates, pesticides and fertilizers.
  • reactions may take place solid / gaseous (e.g., carboxylation) or liquid / gaseous. This is used in the treatment of acetates, acids, Kolbe-Schmitt reactions, e.g. BON, Na salicylates, parahydroxibenzoates and pharmaceuticals.
  • Dissolving and / or degassing in such mixing kneaders takes place in spinning solutions for synthetic fibers, polyamides, polyesters and celluloses.
  • a so-called Flushing takes place in the treatment or production of pigments.
  • a solid state postcondensation takes place in the production or treatment of polyesters and polyamides, a continuous mashing eg in the treatment of fibers, eg cellulose fibers with solvents, a crystallization from the melt or from solutions in the treatment of salts, fine chemicals, Polyols, alcoholates, compounding, mixing (continuous and / or batchwise) with polymer blends, silicone compositions, sealants, fly ash, coagulating (especially continuously) in the treatment of polymer suspensions.
  • a mixing kneader also multifunctional processes can be combined, for example heating, drying, melting, crystallizing, mixing, degassing, reacting - all this continuously or in batches. This produces and / or treats polymers, elastomers, inorganic products, residues, pharmaceutical products, food products, printing inks.
  • vacuum sublimation / desublimation may also occur, thereby reducing chemical precursors, e.g. Anthrachinon, metal chlorides, organometallic compounds, etc. are cleaned.
  • chemical precursors e.g. Anthrachinon, metal chlorides, organometallic compounds, etc.
  • pharmaceutical intermediates can be prepared.
  • Continuous carrier gas desublimation finds e.g. for organic intermediates, e.g. Anthraquinone and fine chemicals instead.
  • a single-shaft and two-shaft mixing kneader are distinguished.
  • a single-shaft mixing kneader is described for example in EP 91 405 497.1.
  • Multi-shaft mixing and kneading machines are described in CH-A 506 322, EP 0 517 068 B, DE 199 40 521 A1 or DE 101 60 535.
  • These mixing and kneading elements clean the disks and kneading bars of the first shaft.
  • the kneading bars on both shafts in turn clean the inside of the housing.
  • the object of the present invention is to design the operation of such an inventive device safer and more trouble-free and to control the effect of the kneading, mixing, cleaning or transport elements so that they specifically adapt to the product and its requirements.
  • kneading element is monitored.
  • the term kneading element is to be understood in the present case. This includes not only the so-called Kneturgihaken, which are usually fixed in the housing, but also kneading elements that rotate with the shaft, yes even disc elements on which kneading bars are fixed. All these elements should be monitored, preferably individually, so that they can be replaced individually, if they are damaged, for example. For this they should preferably be located. It suffices if the monitored kneading element is connected via a line or also wirelessly to a monitoring device, so that the monitoring device also identifies the individual kneading element which emits a corresponding signal.
  • the monitoring refers above all to deformations of the kneading element, be it deformations which lead to deformation, be it cracks in the kneading element.
  • the kneading element breaks, in deformations, it can no longer fulfill its function, such as the cleaning of a housing inner wall, disc elements or other kneading elements in a proper manner.
  • a corresponding kneading element For the purpose of determining a cracking, a corresponding kneading element should be at least partially traversed by at least one channel, wherein a pressure medium is located in the channel. Where the channel is placed in the kneading element is of minor importance. It can also be a whole sewer system, which is under pressure. As soon as a crack forms, the pressure medium escapes through this crack and indicates that cracking has taken place.
  • the channel is with a Pressure medium source connected.
  • pressure medium is mainly a gas, and in particular nitrogen into consideration. But it can also be a liquid medium. This should also be included in the present invention.
  • Further monitoring refers to the temperature of the kneading element.
  • a temperature sensor is assigned to the kneading element. On the temperature of the kneading element can be closed to the temperature in the mass to be treated, so that a targeted temperature control can take place in the mixing kneader.
  • At least one strain gauge should be assigned to the kneading element or a corresponding kneading. It is also conceivable that a torque sensor is provided which determines which forces act on the kneading element.
  • the present invention relates not only to a corresponding method for monitoring the kneading elements, but also to a device which operates with such kneading elements. These are above all the so-called mixing kneaders. However, the invention also relates to the kneading element itself, which is designed accordingly.
  • the elements determine whether a product is ever transported from an inlet to an outlet and / or possibly remixed. They determine the residence time of the product in the Mixing kneader. They determine the heat input into the product and determine how intensively a product is mixed and / or sheared. This results in numerous interactions between the individual interacting elements, which in total have an impressive effect on the quality of the product.
  • the marginal edge is tapered, meaning that it cuts into the product, but at the same time it is easier to scrape off product intakes.
  • the marginal edges are formed with a slope in a certain direction, which in any case causes the product to be guided along the slope, ie it is subject to a transport effect.
  • the peripheral edge is wedge-shaped, so that it divides the product into two partial streams.
  • the transport effect in an isosceles wedge is relatively neutral.
  • the geometric shape of the peripheral edge can be formed so that the product transport can optionally be influenced axially to the left, to the right or promoting neutral.
  • the marginal edge itself can be sharp-edged or blunt if necessary.
  • the blunt form then serves to increase the torque in processes where increased demand for mechanical kneading energy or for the division of product agglomerates or product tubers is required.
  • a Stromstörwinkel when hitting rotating elements on a fixed element or even when hitting rotating elements to each other can be either positive or negative. Positive means that the angle opens to create a clearance angle, negative means that the angle closes and a clamping angle is created.
  • the respective cooperating marginal edges may also be conceivable for the respective cooperating marginal edges to be arranged on both sides of the elements, so that it is possible to reverse the direction of rotation of the shaft without impairing the effect of the interacting elements.
  • Figure 1 is a schematic plan view of an inventive device for the treatment of viscous-pasty masses
  • FIG. 2 shows a perspective view of a kneading element according to the invention with monitoring elements;
  • FIG. 3 shows a perspective view of a kneading counter hook according to the invention
  • FIG. 4 shows a diagrammatically illustrated front view of a disk element on a shaft with kneading bars arranged on the disk element;
  • Figure 5 is a schematic representation of the interaction of kneading with hooks;
  • Figure 6 is a schematic representation of another embodiment of a Knetumblehakens in cooperation with Knetbarren;
  • FIG. 7 is a schematic representation of the interaction of two kneading bars;
  • Figures 8 and 9 show two further embodiments of kneading bars in cooperation with each other.
  • a mixing kneader M as shown more clearly in, for example, DE 43 03 852 A1
  • a housing 1 is shown in FIG.
  • 1 are kneading elements 2, which are C-shaped.
  • the kneading elements 2 cooperate with further disk-shaped kneading elements 3, which are arranged on a shaft 4.
  • This shaft 4 is assigned a drive 5.
  • a valve block 6 is further indicated in each case, which is connected via a line 7 to a monitoring device 8.
  • This monitoring device 8 can, as indicated by the arrow 9, in turn be connected to a central control device.
  • the kneading element 2 consists essentially of a kneading body 10, which is seated on a housing flange 11. It is further connected to a torque sensor 12, which is assigned a clamping device 13.
  • At least one channel 14 which is after the clamping device 13 with the valve block 6 in operative connection.
  • This channel 14 can be acted upon by means of a pressure medium from a gas cylinder 15 with a pressure medium.
  • the pressure in the channel 14 is monitored by a pressure gauge 16, in particular a manometer.
  • the housing 1 is preferably a plurality of kneading elements 2, as shown in Figure 2.
  • the kneading body 10 itself protrudes into the interior of the housing and is connected through the housing by means of the housing flange 1 1 with the outside of the housing torque sensor 12, the clamping device 13, the valve block 6 and the gas cylinder or manometer.
  • About the gas cylinder 15 is in Channel 14 maintained a pressure.
  • the pressure gauge 16 which emits a signal to the monitoring device 8.
  • a certain limit can be set, under which only the pressure switch responds.
  • the volume to be monitored should be as small as possible to ensure fast, sensitive monitoring.
  • the kneading element 2 which may have a damage.
  • the damaged kneading element can now be removed and deflated while the system continues to operate.
  • the mixing kneader will continue to run normally without stopping.
  • a temperature sensor is also connected to the kneading body, the temperature can be determined in particular in the mass to be treated. This temperature then serves a purposeful control of the temperature control of the treatment.
  • the deformation is determined via suitable strain gauges or also the torque sensor 12 and if necessary faulty kneading elements are exchanged.
  • FIG. 3 shows a further kneading counter hook 20 as a kneading element in a perspective view, as described, for example, in DE 23 49 106 C2.
  • This kneading counter hook 20 has a hook foot 21, which rises from a base plate 22 which rests on a mounting plate 23.
  • This attachment plate 23 is fixed in a housing wall of a mixing kneader, wherein the kneading counter hook projects into the interior of the mixing kneader in the direction of the kneader shaft.
  • the kneading counter hook 20 has a parallel to a housing inner wall not shown in detail in the housing longitudinal direction extending part 24 which forms a kneading gap together with the housing wall through which at least one part of a kneading blade 25 shown in FIG. Furthermore, the kneading counter hook 20 has at least its part 26, which is arranged at a small distance from the kneader shaft 27 extending in the longitudinal direction thereof. Both parts 24 and 26 are connected by a in the housing to the kneader shaft 27 toward extending cutting member 28 with each other, so that a C-shaped hook is formed.
  • a kneading blade 25 cooperating with this kneading hook 20 is shown in FIG. He sits on a disc member 29, which in turn rises from a shaft 20. This shaft passes through a housing, as shown for example in DE 23 49 106 C2.
  • both the disk element 29 and the kneading blade 25 have a peripheral edge 31 .1 and 31 .2 designed as a cutting edge.
  • the kneading counter hook 20 has a peripheral edge 31 .3 designed as a cutting edge, this peripheral edge extending along the part 26, the cutting part 28, the part 24 and the hook foot 21.
  • this marginal edge 31 .3 of the kneading counter hook 20 is also shown.
  • This marginal edge 31 .3 is tapered and has a slope 32 on. The remaining part lies in one plane with the rest of the kneading hook 20.
  • This kneading counter hook 20 cooperates with two kneading blades 25.1 and 25.2, wherein its peripheral edge 31 .2.1 and 31 .2.2 are also formed tapering with a corresponding slope. They run approximately parallel to a surface 33 of the counter-hook along. They can clean this area. However, the product is also sheared in the gap 34 between the surface 33 and the peripheral edge 31 .2.2.
  • the bevel 32 ensures that the product is conveyed substantially in the direction of the arrow 35.
  • the corresponding elements of this arrangement not only work as mixing and cleaning elements, but also as transport elements for the product.
  • Dashed lines indicate that the marginal edge 31. 3 can of course also be arranged in mirror image and interacts with the kneading blade 25. 1. Furthermore, corresponding marginal edges can also be provided opposite one another, whereby the effect of the mixing kneader is guaranteed even when the rotational direction of the shaft 30 is reversed. In this case, the marginal edges of the kneading wings 25.1 and 25.2, as indicated by dashed lines, arranged in reverse.
  • FIG. 6 shows a further kneading counter hook 20.1, on which a wedge-shaped edge 31 .4 is seated. This is formed as an almost isosceles triangle, so that the product flow is not further transported or divided into two streams 35.1 and 35.2.
  • the arrows in the kneading blades 25.1 and 25.2 each indicate the direction of rotation or that the kneading blades 25.1 and 25.2 are rotating elements.
  • the marginal edge 31 .4 is not pointed but blunt with an end face 36, so that this shape the marginal edge is used to increase torque in processes where an increased demand for mechanical kneading energy or for the division of product agglomerates or product tubers is required.
  • two kneading blades now cooperate with each other, which are each arranged on a shaft, as described in the two-shaft mixing kneaders mentioned in the prior art.
  • the kneading blades 25.2 and 25.3 or 25.4 and 25.5 can each move in opposite directions or in the same direction as the kneading blades 25.6 and 25.7 in FIG.
  • the kneading blades 25.2 and 25.3 according to FIG. 7 form a clamping angle 37, ie, an angle which closes when the kneading blades 25.2 and 25.3 move, while in the kneading blades 25.6 and 25.7 running at different speeds according to FIG both kneading wings increases, so that a clearance angle 38 is formed.
  • a clamping angle 37 ie, an angle which closes when the kneading blades 25.2 and 25.3 move, while in the kneading blades 25.6 and 25.7 running at different speeds according to FIG both kneading wings increases, so that a clearance angle 38 is formed.

Abstract

Bei einem Verfahren zum Behandeln von insbesondere viskos-pastösen Massen in einem Gehäuse (1) mit Knetelementen (2, 3) soll zumindest ein Knetelement (2, 3) überwacht werden.

Description

Verfahren zum Behandeln von viskos-pastösen Massen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Behandeln von insbesondere viskos- pastösen Massen in einem Gehäuse mit Knetelementen.
Stand der Technik Derartige Vorrichtungen werden auch als Mischkneter bezeichnet. Sie dienen sehr vielfältigen Zwecken. Als erstes ist das Eindampfen mit Lösungsmittelrückgewinnung zu erwähnen, welches chargenweise oder kontinuierlich und oft auch unter Vakuum erfolgt. Hierdurch werden beispielsweise Destillationsrückstände und insbesondere Toluoldiisocyanate behandelt, aber auch Produktionsrückstände mit toxischen oder hochsiedenden Lösungsmitteln aus der Chemie und Pharmaproduktion, Waschlösungen und Lack-Schlämme, Polymerlösungen, Elastomerlösungen aus der Lösemittelpolymerisation, Klebstoffe und Dichtmassen.
Mit den Apparaten wird ferner eine kontinuierliche oder chargenweise Kontakttrocknung, Wasser- und/oder lösemittelfeuchter Produkte, oftmals ebenfalls unter Vakuum, durchgeführt. Die Anwendung ist vor allem gedacht für Pigmente, Farbstoffe, Feinchemikalien, Additive, wie Salze, Oxyde, Hydroxyde, Antioxydantien, temperaturempfindliche Pharma- und Vitaminprodukte, Wirkstoffe, Polymere, synthetische Kautschuke, Polymersuspensionen, Latex, Hydrogele, Wachse, Pestizide und Rückstände aus der chemischen oder pharmazeutischen Produktion, wie Salze, Katalysatoren, Schlacken, Ablaugen gedacht. Anwendung finden diese Verfahren auch in der Lebensmittelproduktion, beispielsweise bei der Herstellung und/oder Behandlung von Blockmilch, Zuckeraustauschstoffen, Stärkederivaten, Alginaten, zur Behandlung von Industrieschlämmen, Ölschlämmen, Bioschlämmen, Papierschlämmen, Lackschlämmen und allgemein zur Behandlung von klebrigen, krustenden zähpastösen Produkte, Abfallprodukten und Zellulosederivaten. In Mischknetern kann ein Entgasen und/oder Devolatilisieren stattfinden. Angewendet wird dies auf Polymerschmelzen, nach Kondensation von Polyester oder Polyamidschmelzen, auf Spinnlösungen für synthetische Fasern und auf Polymer- oder Elastomergranulate bzw. -pulver im festen Zustand. In einem Mischkneter kann eine Polykondensationsreaktion, meist kontinuierlich und meist in der Schmelze, stattfinden und wird vor allem verwendet bei der Behandlung von Polyamiden, Polyester, Polyacetaten, Polyimide, Thermoplaste, Elastomere, Silikone, Harnstoffharze, Phenolharze, Detergentien und Düngemittel.
Stattfinden kann auch eine Polymerisationsreaktion, ebenfalls meist kontinuierlich. Dies wird angewendet auf Polyakrylate, Hydrogele, Polyole, thermoplastische Polymere, Elastomere, syndiotaktisches Polysterol und Polyacrylamide.
Ganz allgemein können im Mischkneter Reaktionen fest, flüssig und mehrphasige Reaktionen stattfinden. Dies gilt vor allem für Backreaktionen, bei der Behandlung von Flusssäure, Stearaten, Zyanaten, Polyphosphaten, Cyanursäuren, Zellulosederivaten, -ester, -äther, Polyacetal harzen, Sulfanilsäuren, Cu-Phthalocyaninen, Stärkederivaten,
Ammoniumpolyphosphaten, Sulfonaten, Pestiziden und Düngemittel.
Des weiteren können Reaktionen fest-/gasförmig (z.B. Karboxylierung) oder flüssig-/gasförmig stattfinden. Angewendet wird dies bei der Behandlung von Acetaten, Aciden, Kolbe-Schmitt-Reaktionen, z.B. BON, Na-Salicylaten, Parahydroxibenzoaten und Pharmaprodukten.
Reaktionen flüssig/flüssig erfolgen bei Neutralisationsreaktionen und Umesterungsreaktionen.
Ein Lösen und/oder Entgasen in derartigen Mischknetern findet bei Spinnlösungen für synthetische Fasern, Polyamiden, Polyester und Zellulosen statt.
Ein sogenanntes Flushen findet bei der Behandlung bzw. Herstellung von Pigmenten statt. Eine Solid-State-Nachkondensation findet bei der Herstellung bzw. Behandlung von Polyester und Polyamiden statt, ein kontinuierliches Anmaischen z.B. bei der Behandlung von Fasern, z.B. Zellulosefasern mit Lösungsmitteln, eine Kristallisation aus der Schmelze oder aus Lösungen bei der Behandlung von Salzen, Feinchemikalien, Polyolen, Alkoholaten, ein Compoundieren, Mischen (kontinuierlich und/oder chargenweise) bei Polymeren-Mischungen, Silikonmassen, Dichtmassen, Flugasche, ein Coagulieren (insbesondere kontinuierlich) bei der Behandlung von Polymersuspensionen. In einem Mischkneter können auch multifunktionale Prozesse kombiniert werden, beispielsweise Erhitzen, Trocknen, Schmelzen, Kristallisieren, Mischen, Entgasen, Reagieren - dies alles kontinuierlich oder chargenweise. Hergestellt bzw. behandelt werden dadurch Polymere, Elastomere, anorganische Produkte, Rückstände, Pharmaprodukte, Lebensmittelprodukte, Druckfarben.
In Mischknetern kann auch eine Vakuumsublimation/ Desublimation stattfinden, wodurch chemische Vorprodukte, z.B. Anthrachinon, Metallchloride, metallorganische Verbindungen usw. gereinigt werden. Ferner können pharmazeutische Zwischenprodukte hergestellt werden.
Eine kontinuierliche Trägergas-Desublimation findet z.B. bei organischen Zwischenprodukten, z.B. Anthrachinon und Feinchemikalien statt.
Im wesentlichen werden einwellige und zweiwellige Mischkneter unterschieden. Ein einwelliger Mischkneter wird beispielsweise in der EP 91 405 497.1 beschrieben. Mehrwellige Misch- und Knetmaschinen werden in der CH-A 506 322, der EP 0 517 068 B, der DE 199 40 521 A1 oder der DE 101 60 535 beschrieben ist. Dort befinden sich auf einer Welle radiale Scheibenelemente und zwischen den Scheiben angeordnete axial ausgerichtete Knetbarren. Zwischen diese Scheiben greifen von der anderen Welle rahmenartig geformte Misch- und Knetelemente ein. Diese Misch- und Knetelemente reinigen die Scheiben und Knetbarren der ersten Welle. Die Knetbarren auf beiden Wellen reinigen wiederum die Gehäuseinnenwand.
Aufgabe
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, den Betrieb einer derartigen erfindungsgemässen Vorrichtung sicherer und störungsfreier auszugestalten und die Wirkung der Knet-, Misch-, Putz- bzw. Transportelemente so zu steuern, dass sie sich spezifisch dem Produkt und dessen Anforderungen anpassen. Lösung der Aufgabe
Zur Lösung der Aufgabe führt zum einen, dass zumindest ein Knetelement überwacht wird. Der Begriff Knetelement ist im vorliegenden Fall weit zu verstehen. Dazu gehören nicht nur die sogenannten Knetgegenhaken, die meist im Gehäuse festliegen, sondern auch Knetelemente, die mit der Welle mitdrehen, ja sogar Scheibenelemente, auf denen Knetbarren festgelegt sind. All diese Elemente sollen überwacht werden, und zwar bevorzugt einzeln, so dass sie auch einzeln, sofern sie beispielsweise beschädigt sind, ausgetauscht werden können. Hierzu sollen sie bevorzugt lokalisiert werden. Es genügt, wenn das überwachte Knetelement über eine Leitung oder auch drahtlos mit einer Überwachungseinrichtung verbunden ist, so dass die Überwachungseinrichtung auch das einzelne Knetelement identifiziert, welches ein entsprechendes Signal abgibt.
Auch für die Überwachung soll keine Grenze gesetzt sein. Im vorliegenden Fall bezieht sich die Überwachung vor allem auf Deformationen des Knetelements, sei es Deformationen, die zu einer Verformung führen, seien es Risse in dem Knetelement. Bei Rissbildung kann angenommen werden, dass in naher Zukunft das Knetelement bricht, bei Verformungen kann es nicht mehr seine Funktion, wie beispielsweise die Abreinigung einer Gehäuseinnenwand, von Scheibenelementen oder von anderen Knetelementen in ordnungsgemässer Weise erfüllen.
Zum Zwecke der Ermittlung einer Rissbildung soll ein entsprechendes Knetelement von zumindest einem Kanal zumindest teilweise durchzogen sein, wobei sich in dem Kanal ein Druckmittel befindet. Wo der Kanal in dem Knetelement angeordnet wird, ist von untergeordneter Bedeutung. Es kann sich auch um ein ganzes Kanalnetz handeln, welches unter Druck steht. Sobald sich ein Riss bildet, entweicht durch diesen Riss das Druckmittel und zeigt an, dass eine Rissbildung stattgefunden hat. Zu diesem Zweck ist der Kanal mit einer Druckmittelquelle verbunden. Als Druckmittel kommt vor allem ein Gas, und hier insbesondere Stickstoff in Betracht. Es kann sich aber auch um ein flüssiges Mittel handeln. Auch dies soll von der vorliegenden Erfindung umfasst sein.
Eine weitere Überwachung bezieht sich auf die Temperatur des Knetelements. Zu diesem Zweck ist dem Knetelement ein Temperatursensor zugeordnet. Über die Temperatur des Knetelements kann auf die Temperatur in der zu behandelnden Masse geschlossen werden, so dass eine gezielte Temperaturführung in dem Mischkneter stattfinden kann.
Um auch eine Verformung des Knetelementes zu ermitteln, soll dem Knetelement oder einem entsprechenden Knetkörper zumindest ein Dehnmessstreifen zugeordnet sein. Denkbar ist auch, dass ein Drehmomentsensor vorgesehen wird, der ermittelt, welche Kräfte auf das Knetelement einwirken.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich nicht nur auf ein entsprechendes Verfahren zum Überwachen der Knetelemente, sondern auch auf eine Vorrichtung, die mit derartigen Knetelementen arbeitet. Dies sind vor allem die sogenannten Mischkneter. Die Erfindung bezieht sich aber auch auf das Knetelement selbst, welches entsprechend ausgestaltet ist.
Zur Lösung dieser Aufgabe führt des weiteren, dass zumindest ein Teil der Element mit einer auf das Produkt abgestimmten Randkante versehen ist.
Es hat sich herausgestellt, dass sich mit dieser Randkante, der Ausgestaltung der Randkante und dem Zusammenwirken von Randkanten zweier Elemente die Tätigkeit eines Mischkneters und die Auswirkung auf das Produkt ganz wesentlich bestimmen lassen. Grundsätzlich bestimmen die Elemente, ob ein Produkt von einem Einlass zu einem Auslass überhaupt transportiert und/oder ggf. rückgemischt wird. Sie bestimmen die Verweilzeit des Produktes in dem Mischkneter. Sie bestimmen den Wärmeeintrag in das Produkt und sie bestimmen, wie intensiv ein Produkt gemischt und/oder geschert wird. Hierbei kommt es zu zahlreichen Wechselwirkungen zwischen den einzelnen zusammenwirkenden Elemente, die in der Summe sich eindrücklich auf die Qualität des Produktes auswirken.
Sie bestimmen ferner auch die Abreinigung der übrigen Teile des Mischkneters, insbesondere der Welle und der Gehäuseinnenwand, aber auch der Scheibenelemente und der Elemente selbst. Hierdurch wiederum werden Produktankrustungen vermieden, welche sich wiederum negativ auf die Qualität des Produktes auswirken können.
Je nach der Ausgestaltung der Randkante werden auch Produktanhäufungen und demzufolge erhöhte lokale Lastspitzen vermieden. Sie tragen zur Vermeidung von Produkt-Rückstau und demzufolge zur Vermeidung der Gefahr des Hochstossens von Produkten in vorhandene Stutzen (Dosierstutzen, Brüdenaustritt, Schauglasstutzen oder Stutzen generell) bei. Ebenfalls tragen sie zur Verbesserung des„Produkt-Durchziehens" an statischen Elementen bei. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Randkante spitz zulaufend ausgebildet. Das bedeutet, dass sie sich in das Produkt einschneidet, dass sie aber gleichzeitig auch Produktankrustungen leichter abschaben kann. Hier ist denkbar, dass die Randkanten mit einer Schräge in eine bestimmte Richtung ausgebildet ist. Diese Schräge bewirkt in jedem Fall, dass das Produkt entlang der Schräge geführt wird, d.h., es ist einer Transportwirkung unterworfen.
In einem anderen Ausführungsbeispiel ist die Randkante keilförmig ausgebildet, so dass sie das Produkt in zwei Teilströme unterteilt. In diesem Fall ist die Transportwirkung bei einem gleichschenkligen Keil relativ neutral.
Somit kann die geometrische Form der Randkante so ausgebildet werden, dass der Produkttransport wahlweise axial nach links, nach rechts oder förderneutral beeinflusst werden kann.
Die Randkante selbst kann scharf schneidend oder bei Bedarf stumpf ausgebildet sein. Die stumpfe Form dient dann zur Drehmomenterhöhung bei Prozessen, wo erhöhter Bedarf an mechanischer Knetenergie oder zur Teilung von Produkt-Agglomeraten oder Produkt-Knollen gefordert ist.
Ein Stromstörwinkel beim Auftreffen von rotierenden Elementen auf ein feststehendes Element oder auch beim Auftreffen von rotierenden Elementen aufeinander können wahlweise positiv oder negativ ausgebildet sein. Positiv bedeutet, dass sich der Winkel öffnet und so ein Freiwinkel entsteht, negativ bedeutet, dass sich der Winkel schliesst und so ein Klemmwinkel entsteht. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel kann auch denkbar sein, dass die jeweiligen zusammenwirkenden Randkanten beidseits der Elemente angeordnet sind, so dass die Möglichkeit besteht, die Drehrichtung der Welle/n umzukehren, ohne dass die Wirkung der miteinander zusammenwirkenden Elemente beeinträchtigt wird.
Figurenbeschreibung
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt in
Figur 1 eine schematisch dargestellte Draufsicht auf eine erfindungsgemässe Vorrichtung zum Behandeln von viskos-pastösen Massen; Figur 2 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemässen Knetelements mit Überwachungselementen;
Figur 3 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemässen Knetgegenhakens;
Figur 4 eine schematisch dargestellte Frontansicht eines Scheibenelements auf einer Welle mit auf dem Scheibenelement angeordnetem Knetbarren; Figur 5 eine schematische Darstellung des Zusammenwirkens von Knetbarren mit Gegenhaken;
Figur 6 eine schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Knetgegenhakens im Zusammenwirken mit Knetbarren;
Figur 7 eine schematische Darstellung des Zusammenwirkens von zwei Knetbarren; Figur 8 und 9 zwei weitere Ausführungsbeispiele von Knetbarren im Zusammenwirken miteinander. Von einem Mischkneter M, wie er deutlicher in beispielsweise der DE 43 03 852 A1 gezeigt ist, ist in Figur 1 ein Gehäuse 1 dargestellt. In diesem Gehäuse 1 befinden sich Knetelemente 2, die C-förmig ausgebildet sind. Die Knetelemente 2 wirken mit weiteren scheibenförmigen Knetelementen 3 zusammen, die auf einer Welle 4 angeordnet sind. Dieser Welle 4 ist ein Antrieb 5 zugeordnet.
Für eine Reihe von Knetelementen 2 ist ferner jeweils ein Ventilblock 6 angedeutet, der über eine Leitung 7 mit einer Überwachungseinrichtung 8 verbunden ist. Diese Überwachungseinrichtung 8 kann, wie durch den Pfeil 9 angedeutet, wiederum mit einer zentralen Kontrolleinrichtung verbunden sein.
Das Knetelement 2 besteht gemäss Figur 2 im wesentlichen aus einem Knetkörper 10, der auf einem Gehäuseflansch 1 1 aufsitzt. Er ist ferner mit einem Drehmomentsensor 12 verbunden, dem eine Spanneinrichtung 13 zugeordnet ist.
In dem Knetkörper 10 befindet sich, gestrichelt angedeutet, zumindest ein Kanal 14, der nach der Spanneinrichtung 13 mit dem Ventilblock 6 in Wirkverbindung steht. Dieser Kanal 14 kann mittels einem Druckmedium aus einem Gaszylinder 15 mit einem Druckmittel beaufschlagt werden. Der Druck in dem Kanal 14 wird über ein Druckmessgerät 16, insbesondere ein Manometer, überwacht. Die Funktionsweise der vorliegenden Erfindung ist folgende:
In dem Gehäuse 1 befindet sich bevorzugt eine Mehrzahl von Knetelementen 2, wie sie in Figur 2 dargestellt sind. Der Knetkörper 10 selbst ragt in das Innere des Gehäuses ein und ist durch das Gehäuse hindurch mittels dem Gehäuseflansch 1 1 mit dem ausserhalb des Gehäuses liegenden Drehmomentsensor 12, der Spanneinrichtung 13, dem Ventilblock 6 und dem Gaszylinder bzw. Manometer verbunden. Über den Gaszylinder 15 wird im Kanal 14 ein Druck aufrechterhalten. Im Falle einer Beschädigung des Knetkörpers 10 entweicht durch einen möglichen Riss hindurch das Druckgas in das Innere des Gehäuses, so dass sich der Druck in dem Kanal 14 reduziert. Dies wird durch das Manometer 16 ermittelt, welches an die Überwachungseinrichtung 8 ein Signal abgibt. Natürlich kann hier auch eine bestimmte Grenze festgelegt werden, unter der erst der Druckschalter anspricht. Im übrigen soll das Volumen, welches überwacht wird, möglichst klein gewählt werden, um ein schnelles sensibles Überwachen sicherzustellen. Nunmehr kann über die entsprechende Leitung 7 das Knetelement 2 identifiziert werden, welches möglicherweise einen Schaden aufweist. Das beschädigte Knetelement kann nun entfernt und geblindet werden, während die Anlage weiter in Betrieb ist. Der Mischkneter wird ganz normal weitergefahren und zwar ohne Stillstand.
Ist mit dem Knetkörper auch ein Temperatursensor verbunden, so kann die Temperatur insbesondere in der zu behandelnden Masse ermittelt werden. Diese Temperatur dient dann einer gezielten Steuerung der Temperaturführung der Behandlung.
Es kann auch vorkommen, dass es zu einer nicht gewünschten Verformung des Knetelements ohne Rissbildung kommt. Erfindungsgemäss ist hier vorgesehen, dass über entsprechende Dehnmessstreifen bzw. auch den Drehmomentsensor 12 die Verformung ermittelt und ggf. schadhafte Knetelement ausgetauscht werden.
Ein weiterer Gedanke der Erfindung, für den auch selbständig Schutz begehrt wird, bezieht sich darauf, dass über diese so ausgestalteten Knetelemente Mittel, die zur Behandlung der viskos-pastösen Masse verwendet werden sollen, in das Gehäuse 1 eingespeist werden. In Figur 3 ist ein weiterer Knetgegenhaken 20 als Knetelement in perspektivischer Ansicht gezeigt, wie er beispielsweise in der DE 23 49 106 C2 beschrieben ist. Dieser Knetgegenhaken 20 weist einen Hakenfuss 21 auf, der von einer Grundplatte 22 aufragt, die einer Befestigungsplatte 23 aufsitzt. Diese Befestigungsplatte 23 ist in einer Gehäusewand eines Mischkneters festgelegt, wobei der Knetgegenhaken in das Innere des Mischkneters in Richtung zur Kneterwelle hin einragt.
Der Knetgegenhaken 20 weist einen parallel zu einer nicht näher gezeigten Gehäuseinnenwand in Gehäuselängsrichtung verlaufenden Teil 24 auf, der zusammen mit der Gehäusewand einen Knetspalt bildet, durch den sich mindestens jeweils ein Teil eines in Figur 4 gezeigten Knetflügels 25 hindurchbewegt. Ferner weist der Knetgegenhaken 20 mindesten seinen Teil 26 auf, der sich in geringem Abstand von der Kneterwelle 27 in deren Längsrichtung erstreckend angeordnet ist. Beide Teile 24 und 26 sind durch ein sich in das Gehäuse bis zur Kneterwelle 27 hin erstreckendes Schneidteil 28 miteinander verbunden, so dass ein C-förmiger Haken entsteht.
Ein mit diesem Knetgegenhaken 20 zusammenwirkender Knetflügel 25 ist in Figur 4 gezeigt. Er sitzt auf einem Scheibenelement 29 auf, das wiederum von einer Welle 20 aufragt. Diese Welle durchzieht ein Gehäuse, wie dies beispielsweise in der DE 23 49 106 C2 gezeigt ist. Im gezeigten Ausführungsbeispiel hat sowohl das Scheibenelement 29 als auch der Knetflügel 25 eine als Schneide ausgebildete Randkante 31 .1 und 31 .2.
Ebenfalls besitzt der Knetgegenhaken 20 eine als Schneide ausgebildete Randkante 31 .3, wobei sich diese Randkante entlang dem Teil 26, dem Schneidteil 28, dem Teil 24 und dem Hakenfuss 21 erstreckt. In Figur 5 ist diese Randkante 31 .3 des Knetgegenhakens 20 ebenfalls gezeigt. Diese Randkante 31 .3 ist spitz zulaufend ausgebildet und weist eine Schräge 32 auf. Der übrige Teil liegt in einer Ebene mit dem Rest des Knetgegenhakens 20.
Dieser Knetgegenhaken 20 wirkt mit zwei Knetflügeln 25.1 und 25.2 zusammen, wobei dessen Randkante 31 .2.1 und 31 .2.2 ebenfalls spitz zulaufend mit einer entsprechenden Schräge ausgebildet sind. Sie verlaufen in etwa parallel an einer Fläche 33 des Gegenhakens entlang. Dabei können sie diese Fläche abreinigen. Das Produkt wird jedoch auch im Spalt 34 zwischen der Fläche 33 und der Randkante 31 .2.2 geschert.
Bei dieser Ausgestaltung gewährleistet jedoch die Schräge 32, dass das Produkt im wesentlichen in Richtung des Pfeils 35 weiterbefördert wird. Somit wirken die entsprechenden Elemente dieser Anordnung nicht nur als Misch- und Putzelemente, sondern auch als Transportelemente für das Produkt.
Gestrichelt ist angedeutet, dass die Randkante 31 .3 natürlich auch spiegelbildlich angeordnet sein kann und mit dem Knetflügel 25.1 zusammenwirkt. Ferner können auch entsprechende Randkanten gegenüberliegend vorgesehen sein, wodurch die Wirkung des Mischkneters auch bei umgedrehter Drehrichtung der Welle 30 gewährleistet ist. In diesem Fall sind auch die Randkanten der Knetflügel 25.1 und 25.2, wie gestrichelt angedeutet, umgekehrt angeordnet.
In Figur 6 ist ein weiterer Knetgegenhaken 20.1 gezeigt, auf dem eine keilförmige Randkante 31 .4 aufsitzt. Diese ist quasi als gleichschenkliges Dreieck ausgebildet, so dass der Produktstrom nicht weitertransportiert bzw. lediglich in zwei Teilströmen 35.1 und 35.2 aufgeteilt wird. Die Pfeile in den Knetflügeln 25.1 und 25.2 deuten jeweils die Drehrichtung an bzw. dass es sich bei den Knetflügeln 25.1 und 25.2 um rotierende Elemente handelt.
Des weiteren ist erkennbar, dass die Randkante 31 .4 nicht spitz sondern stumpf mit einer Stirnfläche 36 versehen ausgebildet ist, so dass diese Form der Randkante zur Drehmomenterhöhung bei Prozessen dient, bei denen ein erhöhter Bedarf an mechanischer Knetenergie oder zur Teilung von Produkt- Agglomeraten oder Produkt-Knollen gefordert ist. In den Figuren 7 bis 9 wirken nun zwei Knetflügel miteinander zusammen, die auf jeweils einer Welle angeordnet sind, wie dies bei den zweiwelligen Mischknetern, die im Stand der Technik genannt sind, beschrieben wird. Dabei können sich die Knetflügel 25.2 und 25.3 bzw. 25.4 und 25.5 jeweils gegensinnig oder aber wie die Knetflügel 25.6 und 25.7 in Figur 9 gleichsinnig bewegen. Die Knetflügel 25.2 und 25.3 gemäss Figur 7 bilden dabei einen Klemmwinkel 37 aus, d.h., ein Winkel der sich bei der Bewegung der Knetflügel 25.2 und 25.3 schliesst, während sich bei den mit unterschiedlicher Geschwindigkeit laufenden Knetflügeln 25.6 und 25.7 gemäss Figur 9 der Abstand zwischen den beiden Knetflügeln erhöht, so dass sich ein Freiwinkel 38 ausbildet.
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Claims

Patentansprüche
1 . Verfahren zum Behandeln von insbesondere viskos-pastösen Massen in einem Gehäuse (1 ) mit Knetelementen (2, 3), dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Knetelement (2, 3) überwacht wird.
2. Verfahren zum Behandeln von insbesondere viskos-pastösen Massen in einem Gehäuse (1 ) mit Knetelementen (2, 3), dadurch gekennzeichnet, dass über zumindest ein Knetelement (2, 3) der Masse in dem Gehäuse (1 ) ein Mittel zugeführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Knetelement (2, 3) in Bezug auf seine Verformung überwacht wird. 3. Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Knetelement (2, 3) in Bezug auf seine Temperatur überwacht wird.
4. Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem Knetelement (2, 3) ein Druckmittel zugeführt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckmittel überwacht wird.
6. Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das überwachte Knetelement (2, 3) identifiziert wird.
7. Vorrichtung zum Behandeln von insbesondere viskos-pastösen Massen in einem Gehäuse (1 ) mit Knetelementen (2, 3), dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Knetelement (2, 3) mit einer Überwachungseinrichtung (8) verbunden ist.
8. Vorrichtung zum Behandeln von insbesondere viskos-pastösen Massen in einem Gehäuse (1 ) mit Knetelementen (2, 3), dadurch gekennzeichnet, dass über zumindest ein Knetelement (2, 3) ein Mittel der Masse zuführbar ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Knetelement (2) zumindest teilweise von zumindest einem Kanal (14) durchzogen ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Kanal (14) mit einer Druckmittelquelle (15) in Verbindung steht.
1 1 . Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Kanal (14) mit einer Gaspatrone (15) in Verbindung steht.
12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Kanal (14) über einen Ventilblock (6) mit der Druckmittelquelle (15) in Verbindung steht, wobei dem Ventilblock (6) auch ein Drucksensor (16) zugeordnet ist.
13. Vorrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem Knetelement (2, 3) ein Verformungssensor (12) zugeordnet ist.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Verformungssensor ein Dehnmessstreifen ist.
15. Vorrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem Knetelement (2, 3) ein Temperatursensor zugeordnet ist.
16. Knetelement zum Behandeln von insbesondere viskos-pastösen Massen in einem Gehäuse (1 ) mit einem Knetkörper (10), dadurch gekennzeichnet, dass der Knetkörper (10) eine Verbindung zu einer Überwachungseinrichtung (8) aufweist.
17. Knetelement nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Knetkörper (10) zumindest ein Kanal (14) vorgesehen ist.
18. Knetelement nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass dem Knetkörper (10) ein Verformungssensor (12) zugeordnet ist.
19. Knetelement nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Verformungssensor ein Drehmomentsensor ist.
20. Knetelement nach wenigstens einem der Ansprüche 16-19, dadurch gekennzeichnet, dass dem Knetkörper ein Temperatursensor zugeordnet ist.
21 . Vorrichtung zur Durchführung von mechanischen, chemischen und/oder thermischen Prozessen in einem Produkt, das sich in einem Gehäuse (1 ) mit Misch-, Knet-, Putz- bzw. Transportelementen (2, 3, 20) an zumindest einer Welle (1 1 , 30) befindet, die auf das Produkt einwirken, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der Elemente (2, 3, 20) mit einer auf das Produkt abgestimmten Randkante (31 ) versehen ist.
22. Vorrichtung nach Anspruch 21 , dadurch gekennzeichnet, dass die Randkante (31 .1 - 31 .3) spitz zulaufend ausgebildet ist.
23. Vorrichtung nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Randkante (31 .4) abgestumpft ist.
24. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 21 bis 23, dadurch gekennzeichnet, die Randkante (31 .1 bis 31 .3) einseitig eine Schräge (32) aufweist.
25. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 21 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Randkante (31 .4) im Querschnitt als gleichschenkliges Dreieck ausgebildet ist.
26. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 21 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass das Element (20, 20.1 ) im Gehäuse feststehend ist.
27. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 21 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass das Element (25 bis 25.7) rotierend mit der Welle (30) angeordnet ist.
28. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 21 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Elemente (25.2 bis 25.7) auf zumindest zwei Wellen angeordnet sind und miteinander kämmen.
29. Vorrichtung nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Wellen gegensinnig drehen.
30. Vorrichtung nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Wellen gleichsinnig drehen.
31 . Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 21 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei Elemente (25.2 bis 25.7) zusammenwirken.
32. Vorrichtung nach Anspruch 31 , dadurch gekennzeichnet, dass die Randkanten der zusammenwirkenden Elemente einen Freiwinkel (38) oder einen Klemmwinkel (37) ausbilden.
33. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 21 bis 32, dadurch gekennzeichnet, dass das Element mit zwei gleich ausgebildeten, sich gegenüberliegenden Randkante versehen ist.
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