[0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Mischen und Homogenisieren wenigstens
zweier Medien, mit einem Kessel, an dessen Boden ein einen um eine Achse drehbaren
Rotor und einen Stator aufweisender Homogenisator angeordnet ist, wobei die Vorrichtung
aus einer ersten Betriebsstellung, in der das im Kessel befindliche Mischgut im Inline-Betrieb
aus dem Kessel durch den Homogenisator in den unteren Kesselabschnitt zurückzuführen
ist, wenigstens in eine zweite Betriebsstellung umzuschalten ist, in der das im Kessel
befindliche Mischgut im Umlaufbetrieb aus dem Kessel durch den Homogenisator über
eine Bypass-Leitung in den oberen Kesselabschnitt zurückzuführen bzw. zu entleeren
ist.
[0002] Um das im Kessel befindliche Mischgut dem Homogenisator auf kürzestem Wege und ohne
Drosselung zuführen zu können, . wird bei bekannten Rührmaschinen der vorstehend beschriebenen
Gattung der Homogenisator vorzugsweise mittig am Boden des als Kessel bezeichneten
Misch- bzw. Rührbehälters eingebaut, wobei der Homogenisator - also der um die Längsachse
mittels eines Antriebes drehbare Rotor sowie der relativ zur Drehachse feststehende
Stator - zum Homogenisieren des Mischgutes im Inline-Betrieb mittels einer geeigneten
Verstelleinrichtung so weit angehoben wird, daß der Homogenisator so weit nach innen
über den eigentlichen Kesselboden vorsteht, daß die Austrittsöffnungen des Stators
oberhalb des Kesselbodens frei sind.
[0003] Soll dagegen im Umlauf-Betrieb homogenisiert werden, oder soll das fertig gemischte
und homogenisierte Gut aus dem Kessel entleert werden, so wird der Homogenisator bei
' der bekannten Vorrichtung mittels der Einstelleinrichtung so weit abgesenkt, daß
seine Austrittsöffnungen - genauer gesagt die Austrittsöffnungen des Stators - so
weit unterhalb des Kesselbodens liegen, daß sie mit der Bypass-Leitung verbunden sind,
so daß das Mischgut je nach gewählter Einstellung eines in der Bypass-Leitung angeordneten
Ventils o.dgl. entweder über den Umpumpabschnitt der Bypass-Leitung in den Kessel
zurückgeführt werden oder aber aus der Vorrichtung abgelassen werden kann.
[0004] Bei dieser bekannten Vorrichtung ist es zunächst einmal nachteilig, daß die erforderliche
Konstruktion für den vorstehend beschriebenen Betrieb eine große Bauhöhe erfordert,
die in zahlreichen Fällen außerordentlich unerwünscht ist und in aller Regel nicht,unbeachtliche
Mehrkosten zur Folge hat..
[0005] Außerdem bedingt der zu treibende Aufwand für eine axiale Verstellung des gesamten
Homogenisators einschließlich der in jeder Betriebsstellung erforderlichen Dichtigkeit
etc. einen nicht unbeträchtlichen Aufwand, zumal für die Verstellung verhältnismäßig
große Verstelleinrichtungen mit entsprechenden Verstellkräften erforderlich sind,
weil sie bei einer Verstellung aus der zweiten in die erste Betriebsstellung nicht
nur die Masse des Homogenisators und des mit diesem verbundenen Antriebes, also einschließlich
des Motors, bewegen, sondern außerdem dem im Kessel vorhandenen Druck entgegenwirken
müssen, der den Homogenisator beaufschlagt. Dabei kommt hinzu, daß diese Verstellkraft
in der ersten Betriebsstellung ständig aufrecht erhalten werden muß, so daß beispielsweise
bei einer hydraulischen Betätigung das entsprechende Hydraulikaggregat während des
Betriebes in der ersten Betriebsstellung ständig eingeschaltet sein muß.
[0006] Es kommt weiterhin hinzu, daß in der ersten Betriebsstellung, d.h. also bei nach
oben bzw. in den Kessel ausgefahrenem Homogenisator benachbart zu dessen Stator gewisse
Toträume entstehen, die für den Misch- und Homogenisierbetrieb nachteilig sind, wobei
im übrigen ersichtlich ist, daß ein üblicherweise im Inneren des Kessels angebrachter
Abstreifer, der das Mischgut ständig von der Wandung und vom Boden abstreift und in
den Rührbereich zurückführt, bei der bekannten Vorrichtung nur so weit zur Mitte geführt
werden kann, daß er bei ausgefahrenem Homogenisator nicht mit diesem kollidiert.
[0007] Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bekannte Vorrichtung der
eingangs beschriebenen Gattung unter Vermeidung ihrer Nachteile so zu verbessern,
daß unter gleichzeitiger Verminderung der Bauhöhe der für die Verstellung von der
ersten in die zweite Betriebsstellung zu treibende Aufwand aufgrund kleinerer zu verstellender
Massen und insbesondere kleinerer Gegendruckkräfte bzw. aufgrund von die Abdichtung
jeweils unterstützenden Druckkräften zu vermindern ist, wobei zugleich Toträume innerhalb
des Kessels vermieden werden sollen.
[0008] Als Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß radial auswärts zum
Homogenisator ein mittels eines Einstellmittels relativ zum Homogenisator axial einstellbarer,
in der Art eines Schiebers ausgebildeter Steuerring angeordnet ist, der in einer ersten
Betriebsstellung zwischen einer ersten ringförmigen Steuerfläche und einer hierzu
parallelen ersten Gehäusefläche einen vom Homogenisator in den Kessel führenden ersten
Kanal freigibt, während er mit einer zweiten ringförmigen Steuerfläche an einer zu
dieser parallelen zweiten Gehäusefläche dichtend anliegt, und der in einer zweiten
Betriebsstellung mit seiner ersten Steuerfläche an der ersten Gehäusefläche dichtend
anliegt und zwischen seiner zweiten Steuerfläche und der zweiten Gehäusefläche einen
zweiten Kanal bildet, in welchen die Bypass-Leitung mündet.
[0009] Dabei ist der Homogenisator vorzugsweise in Axialrichtung stationär angeordnet, und
zwar unterhalb des Kesselbodens, welcher dementsprechend mit einer in den Rotor des
Homogenisators mündenden zentrischen Einzugsöffnung versehen ist.
[0010] Der mit einem Einstellhebel, einem kleinen Hydraulikzylinder o.dgl. verstellbare
Steuerring ist bevorzugt an seiner radialen Außenseite zylindrisch ausgebildet und
in einem zylindrischen Abschnitt des Gehäuses geführt, wobei die Steuerflächen des
Steuerrings bevorzugt schräg zur Vertikalen verlaufen, nämlich die erste Steuerfläche
zweckmäßigerweise von einem mittleren Abschnitt seiner Innenseite aus nach außen bzw.
zu seiner Oberseite, und die zweite Steuerfläche hierzu entgegengesetzt.
[0011] Um auch mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung sämtliche Betriebsarten fahren zu können,
die bei Bedarf gewünscht werden, ist bevorzugt vorgesehen,daß der Steuerring zwischen
der ersten Betriebsstellung und der zweiten Betriebsstellung in einer dritten Betriebsstellung
lösbar zu arretieren ist.
[0012] Bevorzugte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sind in den Unteransprüchen
beschrieben.
[0013] Die Erfindung ist nachstehend an einem Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf eine
Zeichnung weiter erläutert.
[0014] Es zeigt:
Fig. 1 einen Teil-Vertikalschnitt durch eine vereinfachte dargestellte erfindungsgemäße
Rührvorrichtung in der ersten Betriebsstellung;
Fig. 2 einen Ausschnitt der Darstellung gemäß Fig. 1, wobei sich die Vorrichtung in
der zweiten Betriebsstellung befindet; und
Fig. 3 eine Fig. 2 entsprechende Darstellung in der dritten Betriebsstellung.
[0015] Fig. 1 zeigt in vereinfachter Teildarstellung einen mittigen Vertikalschnitt durch
eine erfindungsgemäße Rührvorrichtung 1, also eine Vorrichtung zum Mischen und Homogenisieren
wenigstens zweier Medien, die einen Kessel 2 aufweist, von dem in Fig. 1 nur der untere
Abschnitt dargestellt ist und der an seiner-Oberseite mit einem nicht dargestellten
Deckel versehen ist, an dem diverse Aggregate, wie das Rührwerk etc., angeordnet sind.
Unterhalb des Kesselbodens 3 befindet sich ein im ganzen mit 4 bezeichneter Homogenisator,
der einen um die Vertikalachse 6 mittels eines nicht dargestellten Antriebes drehbaren
Rotor 7 sowie einen drehfest angeordneten Stator 8 aufweist. Der Homogenisator ist
in Axialrichtung, d.h. also in Richtung der Vertikalachse 6, ortsfest angeordnet.
[0016] Radial auswärts zum Homogenisator 4 bzw. 7, 8 ist ein mittels eines nicht dargestellten
Einstellmittels wie beispielsweise eines kleinen Hydraulikzylinders relativ zum Homogenisator
4 in Richtung des Doppelpfeils 9 (Fig. 3) axial einstellbarer Steuerring 11 (Fig.
2/3) angeordnet, der in der Art eines Schiebers ausgebildet ist. Der Steuerring 11
ist an seiner radialen Außenseite 12 zylindrisch ausgebildet und in einem Gehäuseabschnitt
13 mit zylindrischer Innenseite axial geführt.
[0017] Die radial innenliegende Seite des Steuerrings 11 besitzt einen etwa mittig liegenden,
zylindrischen Abschnitt 14, von dem aus sich eine erste Steuerfläche 16 schräg zur
Vertikalen zu seiner Oberseite 17 hin erstreckt.
[0018] Eine zweite Steuerfläche 18 des Steuerrings 11 verläuft von dessen zylindrischem,
mittigem Abschnitt 14 in entgegengesetzter Richtung wie die erste Steuerfläche 16,
d.h. also schräg zur Vertikalen nach unten zu einem zylindrischen unteren Abschnitt
14' des Steuerrings hin.
[0019] Der Kesselboden 3 weist in seiner Mitte eine öffnung 19 auf, deren Durchmesser an
der'dem Rotor 7 zugekehrten Seite dem lichten Durchmesser des Rotors 7 entspricht,
und die sich an der dem Kessel 2 zugekehrten Seite konisch erweitert, um einen möglichst
nicht gedrosselten Einzugsbereich für das zu homogenisierende Gut in den Homogenisator
4 zu schaffen.
[0020] An seinem äußeren Rand besitzt der Kesselboden 3 eine vor- und nachstehend als erste
Gehäusefläche bezeichnete schräge Ringfläche 21, die parallel zu der ersten Steuerfläche
16 des Steuerrings 11 verläuft.
[0021] Eine der zweiten Steuerfläche 18 des Steuerrings 11 zugeordnete, entsprechende zweite
Gehäusefläche 22 ist am oberen Rand eines blockartig dargestellten Gehäuseteils 23
angeordnet und verläuft mithin parallel zu der zweiten Steuerfläche 18.
[0022] Die Außenseite des oberen Abschnittes des Gehäuseteils 23 steht im Abstand a zur
Innenseite 14' des unteren Abschnittes des Steuerrings 11 und schafft mithin einen
Ringkanal 24, in den eine Bypass-Leitung 26 mündet, die in Fig. 1 nur mit ihrem Mündungsabschnitt
dargestellt ist und von dort an der Außenseite des Kessels vorbei in den oberen Kesselabschnitt
führt.
[0023] In Fig. 1 befindet sich der Steuerring 11 in der ersten Betriebsstellung, in der
mithin seine erste Steuerfläche 16 und die hierzu parallele erste Gehäusefläche 21
einen vom Homogenisator 4 bzw. dessen Stator 8 in den Kessel 2 führenden, ringförmigen
ersten Kanal 27 freigibt bzw. bildet, während der Steuerring 1.1 mit seiner zweiten
Steuerfläche 18 dichtend.an der zweiten Gehäusefläche 22 anliegt. Dabei wirkt der
auf die Oberseite 17 und die schräg verlaufende erste Steuerfläche 16 des Steuerringes
11 ausgeübte Druck bezüglich der aneinander anliegenden Flächen 18 und 22 dichtend
und trägt mithin dazu bei, die Bypass-Leitung 26 zu schließen, so daß die Vorrichtung
in der ersten Betriebsstellung gemäß Fig. 1 im Inline-Betrieb arbeitet, wobei das
Mischgut mithin gemäß den Pfeilen 28 aus dem Kessel 2 durch den Homogenisator 4 zurück
in den Kessel 2 umläuft.
[0024] Fig. 2 zeigt die Rührvorrichtung 1 in der zweiten Betriebsstellung, wobei gegenüber
der Darstellung gemäß Fig. 1 ein hierfür ausreichender, kleinerer Ausschnitt gewählt
worden ist. In der zweiten Betriebsstellung liegen mithin die erste Steuerfläche 16
des Steuerrings 11 und die erste Gehäusefläche 21 des Kesselsbodens 3 aneinander an,
während die zweite Steuerfläche 18 des Steuerrings 11 und die zweite Gehäusefläche
22 unter Schaffung eines zweiten ringförmigen Kanals 29 mit Abstand zueinander stehen,
wobei die Bypass-Leitung 26 in den zweiten Kanal 29 mündet, so daß das Mischgut in
Richtung der Pfeile 30 aus dem Kessel durch den Rotor 7 und den Stator 8 des Homogenisators
in den zweiten Kanal 29 eintritt und von dort in die Bypass-Leitung 26 gelangt, mittels
welcher das Mischgut entweder im sog. Umlaufbetrieb in den oberen Abschnitt des Kessels
zurückgeführt werden oder aber bei entsprechender Umschaltung eines in der Bypass-Leitung
angeordneten, nicht dargestellten Ventils, Hahns o.dgl. aus der Vorrichtung 1 abgelassen
werden kann.
[0025] Fig. 3 der Zeichnung zeigt eine Darstellung gemäß Fig. 2, in welcher sich der Steuerring
11 in einer zwischen der ersten Betriebsstellung (Fig. 1) und der zweiten Betriebsstellung
(Fig. 2) liegenden, mittleren dritten Betriebsstellung befindet, so daß das Mischgut
aus dem Kessel durch den Homogenisator 4'sowohl im gedrosselten Inline-Betrieb gemäß
den Pfeilen 28 in den Kessel 2 zurückgelangen kann als auch, infolge des herrschenden
Unterdruckes im Kessel 2, Zusatzprodukte gemäß den Pfeilen 30, Fig. 3, eingesaugt
werden können.
[0026] Es sei noch darauf verwiesen, daß sich auch in der zweiten und dritten Betriebsstellung
der im Kessel 2 üblicherweise vorhandene Überdruck günstig auf den jeweiligen Betrieb
auswirkt. Denn in der zweiten Betriebsstellung (Fig. 2) ist die von dem Druck beaufschlagte
Fläche des Steuerrings 11, also seine zweite Steuerfläche 18 und seine Unterseite
25, größer als seine Oberseite 17, so daß sich auch in dieser Betriebsstellung ein
resultierender Druck im Dichtsinne ergibt.
[0027] In der dritten Betriebsstellung (Fig. 3) gleichen sich auf die Oberseite 17 und die
erste Steuerfläche 16 einerseits bzw. die Unterseite 25 und die zweite Steuerfläche
18 wirkenden Drücke gegenseitig aus, so daß sich der Steuerring 11 in der dritten
Betriebsstellung insoweit in einem drucklosen Zustand befindet.
[0028] Über die bereits geschilderten und sich ohne weiteres aus der Konstruktion und Betriebsweise
der erfindungsgemäßen Rührvorrichtung ergebenen Vorteile hinaus ergibt sich mithin
ersichtlich weiterhin die Möglichkeit einer - verglichen mit bekannten Vorrichtungen
ähnlicher Art - beachtlich niedrigeren Bauhöhe, da es einer aufwendigen und großbauenden
Verstelleinrichtung, die zur Verstellung des Homogenisators einschließlich des Antriebes
und dessen Motor an der Unterseite der Vorrichtung anzubringen ist, nicht bedarf.
[0029] Aufgrund des Umstandes, daß zur Einstellung der verschiedenen Betriebsstellungen
lediglich der.verglichen mit dem Homogenisator massenmäßig verhältnismäßig kleine
Steuerring 11 zu bewegen ist, der zudem verglichen mit dem vorbekannten Stand der
Technik noch druckentlastet bzw. mit einem Druck im Dichtsinne beaufschlagt ist, bedarf
es für die Verstelleinrichtung ersichtlich eines erheblich geringeren Aufwandes.
[0030] Außerdem ergibt sich aufgrund der stationären Anordnung des Homogenisators unterhalb
des Kesselbodens der Vorteil, daß am Kesselboden in keiner Betriebsstellung irgendwelche
Toträume entstehen, so daß auch der üblicherweise vorhandene Abstreifer bis zur Mitte
geführt werden kann, was den Rühr-, Misch- und Homogenisierbetrieb mithin noch weiter
verbessert.
1. Vorrichtung zum Mischen und Homogenisieren wenigstens zweier Medien, mit einem
Kessel, an dessen Boden ein einen um eine Achse drehbaren Rotor und einen Stator aufweisender
Homogenisator angeordnet ist, wobei die Vorrichtung aus einer ersten Betriebsstellung,
in der das im Kessel befindliche Mischgut im Inline-Betrieb aus dem Kessel durch den
Homogenisator in den unteren Kesselabschnitt zurückzuführen ist, wenigstens in eine
zweite Betriebsstellung umzuschalten ist, in der das im Kessel befindliche Mischgut
im Umlaufbetrieb aus dem Kessel durch den Homogenisator über eine Bypass-Leitung in
den oberen Kesselabschnitt zurückzuführen bzw. zu entleeren ist, dadurch gekennzeichnet,
daß radial auswärts zum Homogenisator (4 = 7, 8) ein mittels eines Einstellmittels
relativ zum Homogenisator (4) axial einstellbarer Steuerring (11) angeordnet ist,
der in einer ersten Betriebsstellung (Fig. 1) zwischen einer ersten ringförmigen Steuerfläche
(16) und einer hierzu parallelen ersten Gehäusefläche (21) einen vom Homogenisator
(4) in den Kessel (2) führenden ersten Kanal (27) freigibt,während er mit einer zweiten
ringförmigen Steuerfläche (18) an einer zu dieser parallelen zweiten Gehäusefläche
(22) dichtend anliegt, und der in einer zweiten Betriebsstellung (Fig. 2) mit seiner
ersten Steuerfläche (16) an der ersten Gehäusefläche (21) dichtend anliegt und zwischen
seiner zweiten Steuerfläche (18) und der zweiten Gehäusefläche (22) einen zweiten
Kanal (29) bildet, in welchem die Bypass-Leitung `(26) mündet.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Homogenisator (4)
in Axialrichtung (6) stationär angeordnet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Homogenisator
(4) unterhalb des Kesselbodens (3) angeordnet ist,und daß der Kesselboden (3) mit
einer in den Rotor (7) des Homogenisators (4) mündenden zentrischen Öffnung (19) versehen
ist.
4. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß der Steuerring (11) zwischen der ersten Betriebsstellung (Fig. 1) und der zweiten
Betriebsstellung (Fig. 2) in einer dritten Betriebsstellung (Fig. 3) lösbar zu arretieren
ist.
5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß der Steuerring (11) an seiner radialen Außenseite (12) zylindrisch ausgebildet
ist und in einem zylindrischen Abschnitt (13) des Gehäuses geführt ist.
6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß die erste Steuerfläche (16) des Steuerrings (11) schräg zur Vertikalen (6) zur
Oberseite (17) des Steuerrings (11) hin nach außen verläuft.
7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere
nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Steuerfläche (18) des Steuerrings
(11) schräg zur Vertikalen (6) zur Unterseite (25) des Steuerrings (11) hin nach außen
verläuft.