MISCH- UND KNETVORRICHTUNG

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Misch- und Knetvorrichtung für die insbesondere thermische Behandlung von Produkten in flüssigem, pastösem und/oder puverförmigem Zustand mit oder ohne Zu- und Abführung von Gasen und Dämpfen in einem Gehäuse, in welchem eine Welle dreht, an der Scheibensegmente od. dgl. scheibenähnliche Elemente angeordnet sind, die mit am Gehäuse festgelegten Knetgegenelementen zusammenwirken, wobei zwischen den Knetgegenelementen bzw. den Knetgegenelementen und den Scheibensegmenten ein offener Raum (Torusraum) gebildet ist, in den eine Mehrzahl von Mischarmen von der Welle her eingreifen.

[0002] Derartige Misch- und Knetvorrichtungen sind bspw. aus der DE-PS 23 49 106 oder der US-PS 3 687 422 bekannt. Die dort gezeigte Anordnung gewährleistet bereits eine sehr gute Misch- und Knetwirkung. Ferner werden Produktankrustungen an insbesondere beheizten Vorrichtungselementen, wie Welle, Gehäusewand, Scheibensegmenten und dgl. wirksam vermieden.

[0003] Bei bestimmten Produkten, insbesondere bei zähviskos pastösen Produkten, kommt es jedoch vor, dass sich in denjenigen Bereichen zwischen zwei Scheibensegmenten, in denen keine Produktebehandlung durch ein Knetgegenelement stattfindet, ein Produkttorus aufbaut, der im negativsten Fall dort stehenbleiben kann und nicht weiter geknetet wird. Um dies zu vermeiden bietet sich ein Mischerarm an, der an der Welle befestigt ist und in den Torusraum eingreift. Hierdurch wird die Bildung eines Totraumes vermieden, in welchem das Produkt keiner Behandlung unterworfen wird.

[0004] Aus der Ep-A-0 220 575 ist eine Misch- und Knetvorrichtung bekannt, bei der in einen Torusraum zwischen zwei Knetgegenelementen ein einzelner Mischarm eingreift. Aus der DE-C-36 35 877 ist dagegen ein Mischtrockner bekannt, bei dem von der Welle, die auch die Scheibensegmente trägt, eine Mehrzahl von Mischarmen unterschiedlicher Ausgestaltung in einen Torusraum zwischen zwei Scheibensegmenten eingreifen.

[0005] Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Misch- und Knetwirkung im Torusraum zusätzlich zu verbessern.

[0006] Zur Lösung dieser Aufgabe führt, dass die Mischarme aufeinanderfolgend um die Welle herum so ausgestaltet sind, dass durch sie im wesentlichen der gesamte Torusraumaxialquerschnitt bearbeitet wird.

[0007] Die unterschiedliche Ausgestaltung der Mischarme soll so erfolgen, dass mittels relativ schlanken Mischarmen der gesamte Torusraum bearbeitet wird. D.h., es werden innerhalb des Torusraumes nicht bearbeitete Räume vermieden, wodurch die Misch- und Knetwirkung wesentlich verbessert wird. Dabei kommt es zu einer gleichmässigeren Verteilung des Produktes, da mehr Elemente vorhanden sind, die das Produkt bewegen. Auch hierdurch wird die Mischwirkung verbessert. Ferner wird vermieden, dass Mischarme immer nur auf einer vorbestimmten Bahn sich bewegen, wobei es, wenn bspw. ein Torus zusammenfällt, dann zu erheblichen Kraftaufnahmespitzen für die Welle kommt. Durch die unterschiedliche Ausgestaltung der Mischarme wird das Produkt gleichmäßig in der Maschine verteilt, so dass die Kraftaufnahme der Welle vergleichmässigt ist.

[0008] Bevorzugt besteht jeder Mischarm aus einem Stamm und einem Querbalken. In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist daran gedacht, den Querbalken immer gleich auszugestalten, während der Stamm eine unterschiedliche Länge aufweist.

[0009] Bei einem anderen Ausführungsbeispiel kann dagegen der Stamm auch eine gleiche Länge aufweisen und bis etwa in die Mitte des Torusraumes einragen. Dagegen ist aber der Querbalken von Mischarmen innerhalb eines ringförmigen Torusraumes unterschiedliche ausgestaltet. Er kann schräg angestellt sein, gedreht, gekrümmt, getwistet, Z- oder S-förmig od. dgl.. Hier sind viele Ausgestaltungen denkbar, die von der Erfindung umfasst sein sollen.

[0010] Damit der Mischarm besser durch das Produkt fahren kann, sollte dieser querschnittlich pflugscharartig ausgestaltet sein. Auch hierbei gibt es verschiedene Variationen, die von dem zu bearbeitenden Produkt abhängen.

[0011] Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt in

Figur 1 einen Längsschnitt durch einen Teil einer erfindungsgemässen Knet- und Mischeinrichtung;

Figur 2 einen Querschnitt durch die Knet- und Mischeinrichtung gemäss Figur 1;

Figur 3 bis 6 Draufsichten auf verschiedene Ausführungsbeispiele von Mischarmen in einem von zwei Knetgegenelementen gebildeten Torusraum;

Figuren 7 bis 9 Querschnitt durch verschiedene Ausführungsbeispiele von Mischarmen.

[0012] Von einer Misch- und Kneteinrichtung ist gemäss Figur 1 ein trommelförmiges Gehäuse 1 gezeigt, in dem eine Welle 2 dreht. An dieser Welle 2 sind voneinander beabstandet Scheibensegmente 3 angeordnet, die nahe einer Innenwand 4 des Gehäuses 1 eines Knetbalkens 5 tragen.

[0013] Beim Drehen der Welle 2 in Richtung z (siehe Figur 2) durchfahren die Knetbalken 5 Knetspalte 6, welche im Zusammenwirken mit der Innenwand 4 von Knetgegenelementen 7 gebildet sind. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Knetgegenelemente 7 C-förmig aufgebaut. Sie sind über einen Fuss 8 am Gehäuse 1 festgelegt. Im Anschluss an den Fuss 8 verläuft ein Knetarm 9 etwa parallel zu der Innenwand 4 in Richtung der Längsachse A des Gehäuses 1. Dieser Knetarm 9 bildet zusammen mit der innenwand 4 den Knetspalt 6. An den Knetarm 9 schliesst ein Schabarm 10 an, der etwa radial zur Welle 2 hin nahe dem Scheibensegment 3 verläuft. Nahe der Welle 2 geht dieser Schabarm 10 in einen Wellenarm 11 über, der wiederum etwa parallel zur Welle 2 und achsparallel zur Längsachse A entgegen dem Knetarm 9 verläuft. Schabarm 10 und Wellenarm 11 haben im wesentlichen die Aufgabe, Produktankrustungen an den Scheibensegmenten 3 und der Welle 2 zu verhindern, da diese beiden Elemente einer Knet- und Mischvorrichtung in der Regel beheizt sind. Der Knetbalken 5 hat ebenfalls diese Aufgabe gegenüber der Innenwand 4, wobei der Knetbalken 5 noch zusätzlich die Produktknetung in den Knetspalten 6 durchführt.

[0014] In der Regel sind in einem von zwei Scheibensegmenten 3 gebildeten Ringraum mehrere, jedoch mindestens zwei Knetgegenelemente 7 verteilt angeordnet. Dabei wechseln sich die Knetgegenelemente 7 in ihrer Richtung ab, wie dies in Figur 1 gestrichelt dargestellt ist. Sie bilden aber zusammen einen Torusraum 12, welcher zu weiten Teilen mit dem zu behandelnden Produkt ausgefüllt ist.

[0015] Damit das Produkt aber in diesem Torusraum 12 ebenfalls in geeigneter Weise gemischt bzw. geknetet wird, ragen in diesen Torusraum 12 Mischerarme 14 ein. In Figur 1 sind die Mischarme als T-Finger ausgebildet, wobei jeder aus einem Stamm 15 und aus einem Querbalken 16 besteht.

[0016] Erfindungsgemäss ist bei dem Ausführungsbeispiel gemäss den Figuren 1 und 2 der Querbalken 16 immer gleich ausgebildet, jedoch besitzt der Stamm 15 für verschiedene Mischarme 14.1, 14.2 und 14.3 innerhalb eines ringförmigen Torusraumes 12 eine unterschiedliche Länge l₁, l₂ und l₃. Hierdurch ist es möglich, den gesamten Torusraum 12 bei einer Umdrehung der Welle 2 zu bearbeiten, so daß es innerhalb des Torusraumes 12 zu keinen Totzonen kommt, in denen möglicherweise das Produkt liegenbleiben könnte. Hierdurch wird das Produkt ständig in Bewegung gehalten, Produktankrustungen verringert und die Knetwirkung wesentlich verbessert. Ferner erfolgt eine Verringerung von Kraftaufnahmespitzen beim Drehen der Welle 2, da das Produkt immer von zumindest zwei Mischarmen 14 bearbeitet wird. Für den nachfolgenden Mischarm besteht nicht die Möglichkeit in der gleichen Spur durch das Produkt zu fahren, die von dem vorlaufenden Mischarm geschaffen wurde.

[0017] Eine derartige Anordnung von unterschiedlich weit in den Torusraum einragenden, relativ schlanken Elementen, bietet sich vor allem bei Misch- und Knetvorrichtungen an, deren Innenraumdimensionen in einem bestimmten Verhältnis zueinander stehen. Die hierfür wichtigen Parameter sind der Abstand a der Welle 2 von der Innenwand 4 des Gehäuses 1, der sich aus der Hälfte eines Durchmessers d der Welle 2 und eines Innendurchmessers D des Gehäuses 1 bildet. Dieser Abstand a sollte grösser sein als 5S, wobei S die Breite des Fusses 8, des Stammes 15, des Qrnerbalkens 16, des Knetbalkens 5 od. dgl. sein kann. Erst wenn der Abstand a über diesem Mass von 5S liegt, lohnt sich in der Regel die Anordnung von unterschiedlichen Mischarmen.

[0018] In den Figuren 1 und 2 ist nur ein Ausführungsbeispiel von derartigen unterschiedlichen Mischarmen gezeigt. Weitere Ausführungsbeispiele finden sich in den Figuren 3 bis 6, wobei auch hierauf die Erfindung nicht beschränkt sein soll. Der Einfachheit halber wird dort ein Torusraum 12 immer von zwei zueinander angeordneten Knetgegenelementen 7.1 und 7.2 gebildet, obwohl dies in der Praxis nur versetzt zueinander vorkommt.

[0019] Gemäss den Figuren 3 bis 5 besitzt der Stamm 15 immer die gleiche Länge, so dass er etwa in der Mitte des Torusraumes 12 endet. In Figur 3 ist angedeutet, dass der Querbalken 16 nicht, wie in Figur 1 dargestellt, achsparallel verlaufen muss, sondern geneigt zu der Längsachse A angeordnet sein kann. Innerhalb eines ringförmigen Torusraumes können dann unterschiedliche gezeigte Querbalken sich mit auch achsparallel verlaufenden Querbalken abwechseln.

[0020] Die Querbalken können aber auch, wie in Figur 4 und 5 gezeigt, wellenförmig oder S-förmig gebogen sein. Denkbar sind auch C-förmige Querbalken oder solche die im Zickzack verlaufen. Dies richtet sich je nach dem zu behandelnden Produkt.

[0021] In Figur 6 ist der Torusraum 12 nur gestrichelt angedeutet. In ihn greift ein fingerförmiger Mischarm 14.7 ein, dessen Querfinger 17 mal nach links und mal nach rechts zeigt und dessen Stamm 15.7 eine unterschiedliche Länge besitzt.

[0022] Bei der Behandlung des gesamten Produktes im Torusraum 12 erscheint auch der Querschnitt der Element wichtig, die durch das Produkt fahren. Hierzu gehört vor allem der Mischarm 14 aber auch der Knetbalken 5, eine Randkante des Scheibensegmentes 3 und das Knetgegenelement 7. Bevorzugt ist der Querschnitt pflugscharartig ausgebildet, wobei dies ein einfacher dreieckiger Querschnitt gemäss Figur 8 sein kann.

[0023] Zur besseren Bildung einer Ableitfläche ist jedoch der Querschnitt pultartig gemäss Figur 7 ausgebildet, wobei eine Seite noch eine gestrichelt angedeutete Auskehlung haben kann. Hierdurch wird eine Ableitung des Produktes verbessert.

[0024] Bei stark krustenden Produkten wird ein Querschnitt gemäss Figur 9 bevorzugt, der eine hohe Verdrängungsleistung und damit eine grosse Produktbewegung bewirkt.

Ansprüche

1. Misch- und Knetvorrichtung für die insbesondere thermische Behandlung von Produkten in flüssigem, pastösem und/oder puverförmigem Zustand mit oder ohne Zu- und Abführung von Gasen und Dämpfen in einem Gehäuse (1), in welchem eine Welle (2) dreht, an der Scheibensegmente (3) od. dgl. scheibenähnliche Elemente angeordnet sind, die mit am Gehäuse festgelegten Knetgegenelementen (7) zusammenwirken, wobei zwischen den Knetgegenelementen (7) bzw. den Knetgegenelementen und den Scheibensegmenten (3) ein offener Raum (12) (Torusraum) gebildet ist, in den eine Mehrzahl von Mischarmen (14 - 14.7) von der Welle (2) her eingreifen,
dadurch gekennzeichnet,
dass die an der Welle (2) angeordneten Mischarme (14 - 14.7) in Umlaufrichtung der Welle (2) unterschiedlich und so ausgestaltet sind, dass die Summe der Umlaufbahnen dieser Mischarme (14 - 14.7) den von den Umlaufbahnen der Knetgegenelemente (7) nicht erfassten Raum zwischen zwei Scheibensegmentanordnungen im wesentlichen ausfüllen.

2. Misch- und Knetvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Mischarm (14) aus einem Stamm (15) und einem Querbalken (16, 17) besteht, wobei innerhalb eines ringförmigen Torusraumes (12) der Stamm (15.1, 15.2, 15.3) eine unterschiedliche Länge (l₁, l₂, l₃) und/oder der Querbalken (16.1, 16.2, 16.3, 17) eine unterschiedliche Ausgestaltung aufweist.

3. Misch- und Knetvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Querbalken (16) von Mischarmen (14) innerhalb eines Torusraumes (12) im Verhältnis zu einer Längsachse (A) des Gehäuses (1) schräg angestellt, gedreht, gekrümmt, getwistet od. dgl. sind.

4. Misch- und Knetvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Stamm (15) und/oder der Querbalken (16, 17) querschnittlich pflugscharartig ausgebildet ist.

Claims

1. Mixing and kneading apparatus for the processing, more especially the thermal processing, of products in a liquid, pasty and/or pulverulent state with or without a supply and discharge of gases and vapours in a housing (1), in which a shaft (2) rotates, on which shaft disc segments (3) or similar disc-like elements are disposed which co-operate with opposing kneading elements (7) secured to the housing (1), an open space (12) (toroidal space) being formed between the opposing kneading elements (7) or respectively the opposing kneading elements and the disc segments (3), into which space a plurality of mixing arms (14 - 14.7) project from the shaft (2), characterised in that the mixing arms (14 - 14.7), which are disposed on the shaft (2), are variable when viewed with respect to the circulatory direction of the shaft (2) and are configured in such a manner that the sum of the circulatory paths of these mixing arms (14 - 14.7) substantially fill the space between two disc segment arrangements not occupied by the circulatory paths of the opposing kneading elements (7).

2. Mixing and kneading apparatus according to claim 1, characterised in that each mixing arm (14) comprises a stem (15) and a cross-piece member (16, 17), the stem (15.1, 15.2, 15.3) having a variable length (l₁, l₂, l₃) and/or the cross-piece member (16.1, 16.2, 16.3, 17) having a variable configuration inside an annular toroidal space (12).

3. Mixing and kneading apparatus according to claim 2, characterised in that the cross-piece members (16) of mixing arms (14) are inclinedly orientated, rotated, curved, twisted or the like inside a toroidal space (12) relative to a longitudinal axis (A) of the housing (1).

4. Mixing and kneading apparatus according to claim 2 or 3, characterised in that the stem (15) and/or the cross-piece member (16, 17) have/has a ploughshare-like cross-section.

Revendications

1. Dispositif de mélange et de malaxage pour le traitement thermique notamment de produits à l'état liquide, pâteux et/ou pulvérulent avec ou sans arrivée et soutirage de gaz et de vapeurs dans une enveloppe (1) où tourne un arbre (2) sur lequel sont disposés des segments de disque (3) ou en analogie des éléments semblables à des disques qui coopèrent avec des contre-éléments de malaxage (7) fixés sur l'enveloppe où est formé entre les contre-éléments de malaxage (7) ou entre les contre-éléments de malaxage et les segments de disque (3) un espace libre (12) (espace torique), où pénètrent une pluralité de bras de mélange (14, 14.7) qui s'étendent depuis l'arbre (2),
caractérisé en ce que
les bras de mélange (14, 14.7) disposés sur l'arbre (2) dans le sens de rotation de l'arbre (2) sont différents et sont constitués de telle sorte que la somme des trajectoires périphériques de ces bras de mélange (14, 14.7) remplissent essentiellement le volume non appréhendé par les trajectoires périphériques des contre-éléments de malaxage (7) entre deux implantations de segments de disque.

2. Dispositif de mélange et de malaxage selon la revendication 1,
caractérisé en ce que
chaque bras de mélange (14) est constitué d'une tige (15) et d'un barreau transversal (16, 17), où à l'intérieur d'un espace torique annulaire (12) la tige (15.1, 15.2, 15.3) a des longueurs différentes (l₁, l₂, l₃) et/ou le barreau transversal (16.1, 16.2, 16.3, 17) a des configurations différentes.

3. Dispositif de mélange et de malaxage selon la revendication 2,
caractérisé en ce que
les barreaux transversaux (16) des bras de mélange (14) dans un espace torique (12) par rapport à un axe longitudinal (A) de l'enveloppe (1) sont inclinés, tordus, incurvés, torsadés ou analogue.

4. Dispositif de mélange et de malaxage selon les revendications 2 ou 3,
caractérisé en ce que
la tige (15) et/ou le barreau transversal (16, 17) ont une section en forme de charrue

Zeichnung