Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und eine Anordnung zum Bearbeiten fließfähiger Medien. Für den Transport des Mediums ist ein Rohr vorgesehen. Die Vorrichtung umfasst ein über eine Werkzeugwelle angetriebenes Werkzeug. Die Anordnung ist in einen Arbeitszustand und in einen Ruhezustand bringbar. Im Arbeitszustand ist ein Werkzeug innerhalb des Rohr angeordnet und mit einer Werkzeugwelle verbunden.
Eine Bearbeitung fließfähiger Medien erfolgt beispielsweise bei der Herstellung von Reinigungsmitteln, Mayonnaisen, Fruchtsäften und ähnlichem. Bei klassischen Bearbeitungsvorrichtungen ist das Werkzeug ummittelbar mit einem Vorratsbehälter verbunden, in dem das zu bearbeitende Medium enthalten ist. Aus dem Vorratsbehälter austretendes Medium wird mit dem Werkzeug bearbeitet. Bekannt sind auch sogenannte In-Line-Vorrichtungen, die dazu ausgelegt sind, ein Medium zu bearbeiten, während es durch ein Rohr transportiert wird. Im Arbeitszustand sind die In-Line-Vorrichtungen mit dem Rohr verbunden und in den Verlauf des Rohrs integriert. Im Ruhezustand sind die In-Line-Vorrichtungen vom Rohr getrennt, das Medium wird frei durch das Rohr transportiert. Die bekannten In-Line-Vorrichtungen haben den Nachteil, dass das Trennen und Verbinden von Vorrichtung und Rohr aufwändig ist.
Vorrichtungen zum Bearbeiten fließfähiger Medien, bei denen das Gehäuse sich gegenüberliegende Öffnungen aufweist, sind aus
Ergänzend wird noch auf den Offenbarungsgehalt der
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Vorrichtung und eine Anordnung der eingangs genannten Art vorzustellen, die mit geringem Aufwand in ein Rohrsystem integriert werden können und die vielseitig einsetzbar sind. Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche 1 und 14. Vorteilhafte Ausführungsformen finden sich in den Unteransprüchen.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung weist das Rohr eine erste und eine zweite Öffnung auf, die in der Außenwand des Rohrs koaxial zueinander angeordnet sind. Die Werkzeugwelle erstreckt sich durch die erste Öffnung hindurch und das Werkzeug ist mit einem innerhalb des Rohrs angeordneten Ende der Werkzeugwelle verbunden. In einem Zwischenabschnitt zwischen der ersten Öffnung und der zweiten Öffnung weist das Rohr eine Trennstelle auf.
Zunächst werden einige Begriffe erläutert.
Der Begriff Bearbeiten wird als Oberbegriff für Homogenisieren, Mischen, Dispergieren und vergleichbare Vorgänge verwendet.
Das Rohr definiert einen Fließweg und eine Fließrichtung für das Medium. Der Fließweg muss nicht geradlinig sein, vielmehr kann der Fließweg einmal oder mehrfach umgelenkt sein. Es ist nicht erforderlich, dass der Rohrdurchmesser entlang dem Fließweg konstant ist.
Die Öffnungen in der Außenwand des Rohrs sind verschlossen, während das Medium transportiert wird, sie sind nicht für den Durchtritt des Mediums bestimmt. Die Öffnungen sind so in der Außenwand des Rohrs angeordnet, dass das im Rohr transportierte Medium zwischen den Öffnungen hindurchfließt. Die Position der ersten und der zweiten Öffnung zueinander ist nicht mit der Fließrichtung des Mediums verknüpft. Die erste Öffnung kann auch in Fließrichtung hinter der zweiten Öffnung angeordnet sein.
Indem die Werkzeugwelle sich durch die erste Öffnung hindurch erstreckt, ist ein Ende der Werkzeugwelle außerhalb des Rohrs und ein Ende der Werkzeugwelle innerhalb des Rohrs angeordnet. Die erste Öffnung umgibt die Werkzeugwelle in einem zwischen den beiden Enden angeordneten Bereich. Das Werkzeug ist mit dem innerhalb des Rohrs angeordneten Ende der Werkzeugwelle verbunden, das Werkzeug arbeitet innerhalb des Rohrs.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung hat den Vorteil, dass das Werkzeug in ein bestehendes Rohrsystem integriert werden kann. Eine aufwändige Anpassung des Rohrs an das Werkzeug entfällt. Über die zweite, koaxial zur ersten Öffnung ausgerichtete Öffnung kann ein weiteres Arbeitsmittel in das Rohr eingebracht werden. Durch eine geeignete Kombination des zweiten Arbeitsmittels mit dem Werkzeug wird ein vielfältiger Einsatz der Vorrichtung ermöglicht.
Das Werkzeug kann zusammen mit dem Ende der Werkzeugwelle durch die erste Öffnung in das Rohr eingebracht werden. Dies setzt voraus, dass der Durchmesser des Werkzeugs kleiner ist als der Durchmesser der Öffnung. Für eine effektive Bearbeitung des Mediums ist es jedoch häufig zweckmäßig, wenn der Durchmesser des Werkzeugs größer ist als der Durchmesser der ersten Öffnung. Um dennoch ein Einbringen des Werkzeugs in das Rohr zu ermöglichen, kann das Rohr eine zwischen der ersten und der zweiten Öffnung angeordnete Trennstelle aufweisen. An der Trennstelle kann eine Flanschverbindung zwischen zwei Rohrteilen bestehen. Zum Schließen der Flanschverbindung kann ein Spannring, eine Verschraubung oder ein vergleichbares Befestigungsmittel vorgesehen sein.
Beim Bearbeiten fließfähiger Medien wirkt das Werkzeug meist mit einem Gegenwerkzeug zusammen. Das Werkzeug und das Gegenwerkzeug können beispielsweise sein der Rotor und der Stator eines Homogenisators oder der Rotor und der Stator eines Mischers. Das Gegenwerkzeug kann über die zweite Öffnung mit dem Rohr verbunden sein. Zu diesem Zweck kann das Gegenwerkzeug beispielsweise mit einem Flansch ausgestattet sein, der mit einem Flansch der Öffnung verbindbar ist. Die koaxiale Ausrichtung zwischen der ersten und der zweiten Öffnung ermöglicht eine passende Positionierung des Gegenwerkzeugs relativ zum Werkzeug. Alternativ kann das Gegenwerkzeug auch über die Trennstelle mit dem Rohr verbunden sein. Vorzugsweise ist die Trennstelle zu diesem Zweck ebenfalls koaxial zu der ersten und der zweiten Öffnung angeordnet.
Das Gegenwerkzeug kann fest mit dem Rohr verbunden sein. Ebenfalls möglich ist es jedoch, dass das Gegenwerkzeug über eine Gegenwerkzeugwelle angetrieben ist, die sich vorzugsweise durch die zweite Öffnung hindurch erstreckt. Genau wie das Werkzeug arbeitet das Gegenwerkzeug dann innerhalb des Rohrs. Für ein schonendes Bearbeiten des Mediums können das Werkzeug und das Gegenwerkzeug gleichläufig betrieben werden. Eine besonders intensive Bearbeitung des Mediums wird erreicht, wenn das Werkzeug und das Gegenwerkzeug gegenläufig betrieben werden. Vorzugsweise können der Drehsinn und die Drehgeschwindigkeit der Werkzeugwelle und der Gegenwerkzeugwelle unabhängig voneiander variiert werden.
Zur Abdichtung der Gegenwerkzeugwelle kann ebenso wie zur Abdichtung der Werkzeugwelle eine Gleitringdichtung vorgesehen sein. Die Gleitringdichtung kann mit oder ohne Sperrflüssigkeit ausgeführt sein. Bei Gleitringdichtungen ohne Sperrflüssigkeit ist das im Rohr transportierte Medium für das Kühlen und Schmieren zuständig.
An Stelle des Gegenwerkzeugs oder zusätzlich zum Gegenwerkzeug kann eine Zuführleitung als mit dem Werkzeug zusammenwirkendes Arbeitsmittel vorgesehen sein. Durch die Zuführleitung kann dem durch das Rohr transportierten Medium ein weiterer Stoff beigemengt werden. Um den Zufluss des weiteren Stoffs zu kontrollieren, kann die Zuführleitung mit einem Ventil ausgestattet sein.
Die Zuführleitung ist zweckmäßigerweise über die zweite Öffnung mit dem Rohr verbunden und dadurch koaxial zum Werkzeug ausgerichtet. Indem der weitere Stoff dem Medium direkt im Zentrum des Werkzeugs zugeführt wird, kann eine besonders wirksame Durchmischung von dem Medium und dem weiteren Stoff erreicht werden. In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird die zentrale Zuführung des weiteren Stoffs dadurch sichergestellt, dass die Zuführleitung zusammen mit dem Gegenwerkzeug einstückig ausgebildet ist.
Die Verbindung an der zweiten Öffnung kann ebenso wie die Verbindung an der ersten Öffnung über einen Spannring, über eine Verschraubung oder über ein vergleichbares Befestigungsmittel hergestellt werden.
Das im Rohr transportierte Medium wird zum Werkzeug herangeführt, passiert das Werkzeug und wird vom Werkzeug weggeführt. Der an die erste oder zweite Öffnung angrenzende Teil des Rohrs, durch den das Medium zum Werkzeug herangeführt wird, wird als Zuflussabschnitt des Rohrs bezeichnet. Der an die erste oder zweite Öffnung angrenzende Teil des Rohrs, durch den das Medium vom Werkzeug weggeführt wird, wird als Abflussabschnitt des Rohrs bezeichnet. Vorzugsweise sind der Zuflussabschnitt und der Abflussabschnitt in zu den Öffnungen parallelen Ebenen angeordnet, wobei der Abstand zwischen der Zentralebene des Zuflussabschnitts und der Zentralebene des Abflussabschnitts vorzugsweise zwischen 3 cm und 20 cm, weiter vorzugsweise zwischen 4 cm und 10 cm liegt. Eine bestimmte Länge des Zuflussabschnitts oder des Abflussabschnitts ist nicht gefordert. Bereits nach einem sehr kurzen Rohrabschnitt kann sich beispielsweise ein Vorratsbehälter des zu bearbeitenden Mediums anschließen.
Die erste und die zweite Öffnung sind nur wenig außerhalb der Zentralebenen des Zuflussabschnitts und des Abflussabschnitts angeordnet. Vorzugsweise liegt der Abstand zwischen der Zentralebene des Zuflussabschnitts bzw. Abflussabschnitts und der Ebene der ersten bzw. der zweiten Öffnung zwischen 1 cm und 10 cm, weiter vorzugsweise zwischen 2 cm und 4 cm. Die Nennweite des Rohrs liegt vorzugsweise zwischen 1,5 cm und 15 cm, weiter vorzugsweise zwischen 3 cm und 5 cm.
Ist eine zwischen der ersten und der zweiten Öffnung liegende Trennstelle vorhanden, können die Flansche der miteinander verbundenen Rohrteile derart ausgebildet sein, dass ein Verdrehen der Flansche relativ zueinander möglich ist. Zusammen mit den Rohrteilen werden auch der Zuflussabschnitt und der Abflussabschnitt relativ zueinander verdreht. Über die Flanschverbindung an der Trennstelle kann also die Ausrichtung von dem Zuflussabschnitt und dem Abflussabschnitt relativ zueinander verändert werden.
Bei der erfindungsgemäßen Anordnung weist das Rohr in der Außenwand eine erste Öffnung sowie eine koaxial zu der ersten Öffnung angeordnete zweite Öffnung auf. In einem Zwischenabschnitt zwischen der ersten Öffnung und der zweiten Öffnung ist das Rohr einer Trennstelle versehen. Die Werkzeugwelle erstreckt sich im Arbeitszustand durch die erste Öffnung hindurch, wobei mit einem innerhalb des Rohrs angeordneten Ende der Werkzeugwelle das Werkzeug verbunden ist. Im Ruhezustand ist die erste Öffnung mit einem Deckel verschlossen ist. Im Ruhezustand entsteht ein Rohrabschnitt, den das im Rohr transportierte Medium frei passieren kann.
Eine zweite Öffnung in der Außenwand des Rohrs ist nicht zwingend erforderlich. Ein möglicherweise mit dem Werkzeug zusammenwirkendes Gegenwerkzeug kann über die erste Öffnung oder über eine Trennstelle in das Rohr eingebracht werden.
Die erfindungsgemäße Anordnung bietet die Möglichkeit, Bearbeitungswerkzeuge ohne großen Aufwand in ein bestehendes Rohrsystem zu integrieren. Die Bearbeitungswerkzeuge können untereinander ausgetauscht werden. Soll keine Bearbeitung erfolgen, kann die Öffnung mit dem Deckel verschlossen werden und es entsteht ein frei durchgängiger Rohrabschnitt.
Vorzugsweise umfasst die Anordnung eine koaxial zur ersten Öffnung ausgerichtete zweite Öffnung und einen zweiten Deckel zum Verschließen der zweiten Öffnung. Über die zweite Öffnung wird die Möglichkeit zu allen Kombinationen von Werkzeugen und Arbeitsmitteln geboten, die oben für die erfindungsgemäße Vorrichtung beschrieben sind.
Die erfindungsgemäße Anordnung kann mehrere erfindungsgemä-ße Vorrichtungen in Reihe hintereinander umfassen. Dies eröffnet die Möglichkeit in einem bestehenden Rohrsystem verschiedenste Fertigungsschritte miteinander zu kombinieren.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnung anhand einer vorteilhaften Ausführungsform beispielhaft beschrieben. Es zeigen:
Ein Rohr in
Eine erste Öffnung 3 und eine zweite Öffnung 4 in der Au-ßenwand des Rohrs 1a, 1b, 1c sind koaxial zueinander angeordnet, so dass sie den Zwischenabschnitt 1b des Rohrs zwischen sich einschließen.
Über die erste Öffnung 3 ist die Werkzeugwelle 5 eines hier als Rotor 6 eines Homogenisators ausgebildeten Werkzeugs mit dem Rohr 1a, 1b, 1c verbunden. Das mit dem Rotor 6 verbundene Ende der Werkzeugwelle 5 ragt in den Zwischenabschnitt 1b des Rohrs hinein, das gegenüberliegende, mit einem Motor 7 verbundene Ende der Werkzeugwelle 5 liegt au-ßerhalb des Rohrs 1a, 1b, 1c.
Der Rotor 6 des Homogenisators wirkt zusammen mit einem Stator 8 als Gegenwerkzeug. Der Stator 8 ist über die zweite Öffnung 4 mit dem Rohr 1a, 1b, 1c verbunden. Der Rotor 6 und der Stator 8 arbeiten innerhalb des Zwischenabschnitts 1b des Rohrs, so dass das durch den Zwischenabschnitt 1b transportierte Medium beim Durchtritt durch den Rotor 6 und den Stator 7 homogenisiert wird.
Das Rohr 1a, 1b, 1c ist mit einer Trennstelle 9 zwischen der ersten Öffnung 3 und der zweiten Öffnung 4 versehen. Die Trennstelle 9 kann geöffnet werden, um den Rotor 6 und den Stator 8, deren Durchmesser größer sind als die Durchmesser der ersten Öffnung 3 und der zweiten Öffnung 4, in das Rohr 1a, 1b, 1c einzubringen. Durch Verdrehen der an der Trennstelle 9 aneinanderliegenden Rohrteile kann die Ausrichtung des Zuflussabschnitts 1a relativ zum Abflussabschnitt 1c verändert werden.
Um an der Trennstelle 9 eine feste Verbindung zwischen den Rohrteilen herzustellen, ist ein Spannring 10 vorgesehen. Über vergleichbare Spannringe 11 und 12 wird die Verbindung zwischen der Werkzeugwelle 5 und dem Rohr 1a, 1b, 1c sowie zwischen dem Stator 8 und dem Rohr 1a, 1b, 1c hergestellt.
In
Über die zweite Öffnung 4 ist eine Zuführleitung 13 mit dem Rohr 1a, 1b, 1c verbunden. Ein aus der Zuführleitung 13 austretender weiterer Stoff wird dem im Rohr 1a, 1b, 1c transportierten Medium unmittelbar vor dem Mischer zugeführt. Beim Durchtritt durch den Mischer wird der weitere Stoff gleichmäßig innerhalb des Mediums verteilt.
In der rechts dargestellten Vorrichtung, zu der das aus dem Mischer austretende Medium weitergeleitet wird, wird ein Rotor 61 mittels eines Motors 7 und einer Werkzeugwelle 5 angetrieben. Das mit dem Rotor 61 zusammenwirkende Gegenwerkzeug ist als Gegenrotor 81 ausgebildet. Der Gegenrotor 81 wird von einem Motor 71 über eine sich durch die Öffnung 4 hindurch erstreckende Welle 51 angetrieben.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann mit geringem Aufwand in bestehende Rohrsysteme integriert werden. Es kann also ein universell einsetzbares Rohrsystem installiert werden, ohne dass zuvor bekannt sein muss, welches Produkt hergestellt wird und welche Bearbeitungsschritte in welcher Reihenfolge aufeinanderfolgen. Das Rohrsystem weist in Abständen Öffnungen auf. Durch diese Öffnungen können bei Bedarf Bearbeitungswerkzeuge in das Rohrsystem eingeführt werden oder es können dem im Rohr transportierten Medium weitere Stoffe zugeführt werden. Sind mehr Öffnungen vorhanden als für die Bearbeitungsschritte erforderlich sind, werden die nicht genutzten Öffnungen mit in den Zeichnungen nicht dargestellten Deckeln verschlossen. Bei mit Deckeln verschlossenen Öffnungen entstehen Rohrabschnitte, die vom Medium frei passiert werden können.
Durch geeignete Kombination der Bearbeitungswerkzeuge können an einem fest installierten Rohrsystem beliebige Fertigungsabläufe realisiert werden.
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