CH673595A5

CH673595A5 - Rotary mixer

Info

Publication number: CH673595A5
Application number: CH3576/87A
Authority: CH
Inventors: Heinz Dipl-Ing List; Joerg Dipl-Ing List; Alfred Kunz
Original assignee: List Ag
Priority date: 1987-09-16
Filing date: 1987-09-16
Publication date: 1990-03-30

Abstract

Free-flowing solids, pastes, and/or liqs. are subjected to mechanical mixing, thermal intercharge and/or chemical reactions with or without participation of supplied gases, while being mixed and fed in a fixed horizontal or inclined cylindrical or trough-shaped housing from whose wall disc elements of segmental or annular shape project inwards at axial intervals. A central rotating shaft carries projecting cranked kneader arms scraping material from the disc surfaces. The space between the sahft and the inner edge of the kneader arms holds counter-kneading elements which detach material from the rotating shaft and also from the lateral faces of the kneader sarms to aid radial and axial exchange. The kneader arms may vary in shape and distance from the rotating shaft. Material scraped from internal surfaces subdivides into various subsequent flow directions to enhance mixing.

Description

       

  
 



   BESCHREIBUNG



   Die Erfindung betrifft einen Knetmischer zur Durchführung mechanischer, thermischer oder chemischer Verfahren gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.



   Die bisher bekannten Mischer und Knetmischer mit annähernd horizontalem Gehäuse und darin koaxial umlaufender Knetwelle, bei denen als Knetgegenelemente Scheibensegmente an der Innenwand des Gehäuses befestigt sind, haben den Mangel, dass der eigentliche Knetmischraum sich auf den äusseren ringförmigen Raum entlang der inneren Gehäusewand erstreckt, während der Raum um die eigentliche Knetwelle herum nur unzulänglich durch die Knetelemente erfasst wird. Eine gute Mischwirkung wird in solchen Apparaten praktisch nur mit rieselfähigen Produkten erzielt, bei denen die Schwerkraft das Produkt immer wieder in den   äusseren    Mischraum zurückführt. Für viskos-pastöse Produkte fehlten bisher dort die für eine gute Wirkung notwendigen Knet- und Knetgegenelemente.



   Die vorliegende Erfindung beseitigt diese Nachteile durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 genannten Massnahmen und insbesondere durch die axial ausladenden Wellenschaber entlang der Knetwelle, die an den feststehenden Scheibenelementen befestigt sind und in geeigneter Weise mit den rotierenden Knetelementen zusammenarbeiten.



   Die beigelegte Zeichnung erläutert den Erfindungsgegenstand wie folgt:
Fig. 1 Gesamtansicht des Knetmischers mit teilweisem Längsschnitt nach Schnittlinien I-I der Fig. 2.



   Fig. 2 Querschnitt des Knetmischers nach Schnittlinien II-II der Fig. 1.



   Fig. 3 Abwicklung des Knetmischers nach Fig. 1 und Fig. 2.



   Fig. 4 Querschnitt durch einen Knetmischer mit anderer Anordnung der Wellenschaber und inneren Fangblechen für Einengung des Knetraums.



   Fig. 5 Abwicklung eines Knetmischers mit   Mehrflächen-Knetele-    menten und schräggestellten Wellenschabern für axialen Transport.



   Fig. 6 Querschnitt durch einen Knetmischer mit   Mehrflächen-    Knetelementen.



   Fig. 7 Perspektivische Darstellung eines Mehrflächen-Knetelements.



   Fig. 8 Querschnitt durch einen Knetmischer mit gabelförmigen Knetelementen und entsprechenden feststehenden Knetelementen auf den Wellenschabern, sowie Ausbildung der Supporte für rotierende Knetelemente als Scheibenelemente.



   Fig. 9 Teillängsschnitt der Ausführung gemäss Querschnitt nach Schnittlinien IX-IX der Fig. 8.



   Der gesamte Knetmischer in einer Anordnung für kontinuierlichen Betrieb ist in Fig. 1 in einer Seitenansicht und im Querschnitt der Fig. 2 dargestellt, wobei ein teilweiser Längsschnitt der Fig. 1 die Anordnung der Knet- und Knetgegenelemente zeigt. Der eigentliche Arbeitsraum mit Gehäuse 1, das mit dem Heizmantel 2 umgeben ist, ist dreiteilig ausgeführt. Die einzelnen Gehäuseteile sind mit den Flanschverbindungen 3, miteinander verbunden. Mit ähnlichen lösbaren Flanschverbindungen sind an das Arbeitsgehäuse das Aus   laufgehäuse    4, die Lagerlaterne 5 und die Antriebslaterne 6 angeschraubt.  



   Auf dem Gehäuse sind der Füllstutzen 7, der Auslaufstutzen 8, der Brüdenstutzen 9 und der Reinigungs- und Beobachtungsstutzen 10 angeordnet. Die Stutzen 11, 12 und 13 dienen als Entleerungsstutzen. An den beiden Enden des Produktraums sind in der gezeichneten Ausführung die Stirnwände 14 und 15 in die Flanschverbindung eingeklemmt, während 16 und 17 Blechringe sind, an denen Scheibenelemente 19 und 20 als Knetgegenelemente befestigt sind.



  An der Flanschverbindung zwischen Knetgehäuse und Auslaufgehäuse ist die Niveauplatte 21 befestigt, welche die Produkthöhe in dem Knetmischer reguliert. Die Scheibenelemente 16 und 17 sind entweder durch die Flanschverbindungen 3 gehalten oder als Scheibenelemente 19 und 20 direkt in das Gehäuse 1 eingeschweisst oder angeschraubt. Jedes Scheibenelement ist entlang der Knetwelle mit den axial ausladenden Wellenschabern 23 und 24 versehen, zwischen denen jeweils eine Lücke 25 angeordnet ist, um den Durchgang der auf der Knetwelle befestigten Knetarme zu ermöglichen.



   Der Knetrührer besteht aus der Knetwelle 30, auf der mittels der Knetarme 31 die eigentlichen Knetteile 32 als Knetelemente 29 und die Transportelemente 33 befestigt sind.



   An den Enden der Knetwelle sind die Antriebs- und Lagerwellen 34 und 35 eingesetzt. Die Stopfbüchsen 36 und 37 dichten den Wellendurchgang gegen den Produktionsraum. Die gesamte Knetwelle ist in den Lagern 38 und 39 abgestützt und mittels des Getriebes 40 von einem Elektromotor angetrieben. Der Vor- und Rücklauf des Heizmittels für die Beheizung der Knetwelle erfolgt über den Gleitringdichtungskopf 41.



   Im vorliegenden Fall ist jedes Knetteil 32 mit einer Schabkante 42 und einer Knetspaltfläche 43 (Fig. 3) sowie einer Schabkante 44 versehen. Bei dem Vorbeigehen der Knetteile 32 gegen die   Scheiben-    elemente 19 und 20 als Knetgegenelemente wird das abgeschabte Produkt in bekannter Weise einer starken Knetwirkung unterworfen und die Innenwand des Gehäuses 1 durch die Schabkante 44 abgereinigt.



   Das in dem Stutzen 7 aufgegebene Produkt wird von den Knetteilen 32 erfasst und wechselweise zwischen den gegenüberliegenden Scheibenflächen einer starken Knetwirkung unterworfen. Sobald das Produktniveau die Knetwelle erreicht hat, wird es von den   Wellen-    schabern 23 und 24 erfasst. Diese Schabermesser sind im vorliegenden Fall (hier jedoch nicht gezeigt) schräggestellt. Durch diese Schrägstellung erfolgt der axiale Transport des Materials durch die einzelnen Kneträume zwischen den Scheibenflächen der Maschine.



  Sobald das Produktniveau in der ganzen Maschine erreicht ist, fällt das Produkt über die obere Kante der Niveauplatte 21 in das Austraggehäuse 4 und wird dort durch einen rahmenförmigen Rührbalken 45 dem Auslaufstutzen 8 zugeführt. 33 sind Transportelemente, die dafür Sorge tragen, dass das von den Knetteilen 32 zwischen den gegenüberliegenden Scheibenflächen   hin-    und hergedrückte Produkt sich wieder   gleichmässig    auf die beiden Scheibenflächen als Knetgegenelemente verteilt. Die hier gezeigten Transportelemente 33 können auch als in eine Richtung schräggestellte Flächen ausgeführt sein, die dann als zusätzliche, axial wirkende Transportelemente für das Produkt durch die Maschine wirken. Es ist auch eine Rückführung des Materials durch solche Transportelemente in der Maschine möglich.



   Der Querschnitt Fig. 4 zeigt noch eine andere Anordnung der Wellenschaber 23 und 24, wobei durch diese Stellung des   Wellen-    schabers 23, mit der das Produkt in den Raum zwischen zwei Scheibenflächen gepresst wird, sich eine erhöhte Knetwirkung ergibt.



  Diese Knetwirkung kann noch dadurch erhöht werden, dass einzelne Bereiche der Scheibenelemente 19 und 20 durch axiale ausladende   Fangbleche    28 das Ausweichen des Produkts nach innen verhindern (siehe auch Fig. 3). Dies ergibt eine Einengung des Querschnitts beim Durchgang der Knetelemente und eine erhöhte Knetwirkung.



   In der Abwicklung Fig. 5, dem dazugehörigen Querschnitt Fig. 6 und der perspektivischen Darstellung Fig. 7 sind die Wellenschaber 23 und 24 schräg angeordnet, um den axialen Transport des Produkts durch die Maschine zu gewährleisten. Die Knetelemente 50 sind bei dieser Ausführung als   Mehrflächen-Knetelemente    ausgeführt, wobei das Material zunächst durch die Schabkante 51 die   In-    nenwand des Gehäuses abreinigt und mit Schabkante 52 den äusseren, an die Innenwand anschliessenden Teil der Scheibenelemente abschabt.



   Die zu diesen Schabkanten gehörenden Ableitflächen für das Produkt leiten das abgeschabte Produkt direkt in den Knetspalt 53 gegen die gegenüberliegende Scheibenelementfläche. Der innere Teil der Scheibenelemente wird von der Schabkante 54 gereinigt.



   Das Produkt wird durch die dazugehörige Scheibenfläche mehr nach innen gegen die Knetwelle gelenkt und dort von den entsprechenden Wellenschabern 23, 24 als Knetgegenelement erfasst.



  Hierbei werden die Wellenschaber 23, 24 oft so geformt, dass sie als Knetgegenelement für die Schabkante 54 dienen. Das Prinzip des Mehrflächenschabers kann auch in anderer Form verwirklicht werden. Das Prinzip ist gekennzeichnet durch das Teilen des Produkts in verschiedene Produktströme, die von den nachfolgenden Knetelementen wieder gemischt werden.



   Der Querschnitt Fig. 8 und der Teillängsschnitt Fig. 9 zeigen eine Ausführung mit einem gabelförmigen Knetelement 61 und einem entsprechend geformten Knetgegenelement, das insbesondere durch die auf den Wellenschabern 23, 24 aufgesetzten radialen Teile 60 gekennzeichnet ist. Die Knetelemente sind über als Scheibenelemente 65 ausgebildete Supporte mit der Knetwelle 30 verbunden und bestehen aus den zum Teil scheibenförmigen radialen Knetarmen 62 mit den axialen Armen 63 entlang der Innenwand des   Ge-    häuses 1, an denen wiederum entlang den feststehenden Scheibenelementen die radialen Knetbarren 64 befestigt sind. Bei dem Durchgang der Knetelemente, die gabelförmig in die Knetgegenelemente (Scheiben 19, 20 und Arme 60) eingreifen, ergeben sich gute Mischund Kneteffekte und eine gute Abreinigung der Knetgegenelemente.



  Für die Vergrösserung der Wärmeübertragungsfläche sind im vorliegenden Fall die Knetarme 62 im Bereich der Knetwelle ebenfalls als wärmeübertragende, scheibenförmige Ringsegmente ausgebildet, die laufend durch die feststehenden radialen Knetgegenelemente 60 abgereinigt werden. Diese Knetelemente können auch einseitig ausgeführt sein, wobei dann zwischen den Scheibenflächen das eine Knetelement die eine feststehende Scheibenfläche abreinigt, während ein zweites Knetelement diese Arbeit für die gegenüberliegende Scheibenfläche übernimmt.

 

   Die hier gezeigten Verwirklichungen des Erfindungsgegenstandes können in mannigfaltiger Weise miteinander variiert werden. Z. B.



  können in einer Maschine mehrere Arten von Knetelementen angeordnet sein. Die Knetelemente können, soweit das gegenseitige Ineinanderarbeiten von Knetelement und Knetgegenelement dies erlaubt, in abgebogenen Formen und verwunden ausgeführt werden.



   Für den Chargenbetrieb eines Knetmischers werden die gleichen Prinzipien angewendet. Die Transportelemente werden in diesem Fall jedoch so gewählt, dass in der Maschine das Produkt in zwei Kreisen zirkuliert, wobei zuerst ein Transport axial von der Mitte nach aussen und dann wieder zurück in bekannter Weise stattfindet. 



  
 



   DESCRIPTION



   The invention relates to a kneading mixer for carrying out mechanical, thermal or chemical processes according to the preamble of patent claim 1.



   The previously known mixers and kneading mixers with an approximately horizontal housing and coaxially rotating kneading shaft therein, in which disc segments are attached to the inner wall of the housing as kneading counter-elements, have the defect that the actual kneading mixing space extends to the outer annular space along the inner housing wall, while the space around the actual kneading shaft is insufficiently captured by the kneading elements. In such apparatuses, a good mixing effect is practically only achieved with free-flowing products in which the force of gravity always returns the product to the outer mixing area. For viscous-pasty products, the kneading and kneading counter elements necessary for a good effect were previously lacking there.



   The present invention eliminates these disadvantages by the measures mentioned in the characterizing part of patent claim 1 and in particular by the axially protruding shaft scrapers along the kneading shaft, which are fastened to the fixed disk elements and cooperate in a suitable manner with the rotating kneading elements.



   The accompanying drawing explains the subject matter of the invention as follows:
1 general view of the kneading mixer with partial longitudinal section along section lines I-I of FIG. 2nd



   2 cross section of the kneading mixer according to section lines II-II of FIG. 1st



   3 development of the kneading mixer according to FIGS. 1 and 2.



   Fig. 4 cross section through a kneading mixer with a different arrangement of the shaft scraper and inner catch plates for narrowing the kneading space.



   Fig. 5 Development of a kneading mixer with multi-surface kneading elements and inclined shaft scrapers for axial transport.



   Fig. 6 cross section through a kneading mixer with multi-surface kneading elements.



   Fig. 7 perspective view of a multi-surface kneading element.



   Fig. 8 cross section through a kneading mixer with fork-shaped kneading elements and corresponding fixed kneading elements on the shaft scraper, and training of the supports for rotating kneading elements as disc elements.



   9 partial longitudinal section of the design according to the cross section along section lines IX-IX of FIG. 8.



   The entire kneading mixer in an arrangement for continuous operation is shown in FIG. 1 in a side view and in the cross section of FIG. 2, a partial longitudinal section of FIG. 1 showing the arrangement of the kneading and kneading counter elements. The actual work area with housing 1, which is surrounded by heating jacket 2, is made in three parts. The individual housing parts are connected to one another with the flange connections 3. With similar detachable flange connections, the running housing 4, the bearing lantern 5 and the drive lantern 6 are screwed onto the working housing.



   The filler neck 7, the outlet neck 8, the vapor neck 9 and the cleaning and observation neck 10 are arranged on the housing. The sockets 11, 12 and 13 serve as emptying sockets. In the illustrated embodiment, the end walls 14 and 15 are clamped into the flange connection at the two ends of the product space, while 16 and 17 are sheet metal rings to which disk elements 19 and 20 are attached as kneading counter elements.



  The level plate 21, which regulates the product height in the kneading mixer, is fastened to the flange connection between the kneading housing and the outlet housing. The disk elements 16 and 17 are either held by the flange connections 3 or welded or screwed directly into the housing 1 as disk elements 19 and 20. Each disc element is provided along the kneading shaft with the axially projecting shaft scrapers 23 and 24, between which a gap 25 is arranged in each case, in order to allow the passage of the kneading arms fastened on the kneading shaft.



   The kneading stirrer consists of the kneading shaft 30, on which the actual kneading parts 32 as kneading elements 29 and the transport elements 33 are fastened by means of the kneading arms 31.



   The drive and bearing shafts 34 and 35 are inserted at the ends of the kneading shaft. The glands 36 and 37 seal the shaft passage against the production room. The entire kneading shaft is supported in the bearings 38 and 39 and driven by an electric motor by means of the gear 40. The heating medium for heating the kneading shaft is fed in and out via the mechanical seal head 41.



   In the present case, each kneading part 32 is provided with a scraping edge 42 and a kneading gap surface 43 (FIG. 3) and a scraping edge 44. When the kneading parts 32 pass against the disk elements 19 and 20 as kneading counter-elements, the scraped product is subjected to a strong kneading effect in a known manner and the inner wall of the housing 1 is cleaned by the scraping edge 44.



   The product fed into the nozzle 7 is gripped by the kneading parts 32 and alternately subjected to a strong kneading effect between the opposite disc surfaces. As soon as the product level has reached the kneading shaft, it is gripped by the shaft scrapers 23 and 24. In the present case (but not shown here), these doctor blades are inclined. This inclination means that the material is transported axially through the individual knee spaces between the disc surfaces of the machine.



  As soon as the product level is reached in the whole machine, the product falls over the upper edge of the level plate 21 into the discharge housing 4 and is fed there to the outlet nozzle 8 by a frame-shaped stirring bar 45. 33 are transport elements which ensure that the product which is pushed back and forth by the kneading parts 32 between the opposing disc surfaces is again distributed evenly over the two disc surfaces as kneading counter elements. The transport elements 33 shown here can also be designed as surfaces inclined in one direction, which then act as additional, axially acting transport elements for the product through the machine. It is also possible for the material to be returned in the machine by means of such transport elements.



   The cross-section in FIG. 4 shows yet another arrangement of the shaft scraper 23 and 24, whereby this position of the shaft scraper 23, with which the product is pressed into the space between two disc surfaces, results in an increased kneading effect.



  This kneading effect can be further increased by the fact that individual areas of the disk elements 19 and 20 prevent the product from escaping inwards by axially protruding catch plates 28 (see also FIG. 3). This results in a narrowing of the cross section when the kneading elements pass through and an increased kneading effect.



   In the development in FIG. 5, the associated cross section FIG. 6 and the perspective illustration in FIG. 7, the shaft scrapers 23 and 24 are arranged obliquely in order to ensure the axial transport of the product through the machine. In this embodiment, the kneading elements 50 are designed as multi-surface kneading elements, with the material first cleaning the inner wall of the housing through the scraping edge 51 and scraping off the outer part of the disk elements adjoining the inner wall with the scraping edge 52.



   The discharge surfaces for the product belonging to these scraping edges guide the scraped product directly into the kneading gap 53 against the opposite disc element surface. The inner part of the disc elements is cleaned from the scraping edge 54.



   The product is directed more inwards against the kneading shaft by the associated disk surface and is detected there by the corresponding shaft scrapers 23, 24 as a kneading counter element.



  Here, the shaft scrapers 23, 24 are often shaped such that they serve as a kneading counter element for the scraping edge 54. The principle of the multi-surface scraper can also be implemented in another form. The principle is characterized by dividing the product into different product streams, which are mixed again by the subsequent kneading elements.



   The cross section in FIG. 8 and the partial longitudinal section in FIG. 9 show an embodiment with a fork-shaped kneading element 61 and a correspondingly shaped kneading counter element, which is characterized in particular by the radial parts 60 placed on the shaft scrapers 23, 24. The kneading elements are connected to the kneading shaft 30 via supports designed as disk elements 65 and consist of the partially disk-shaped radial kneading arms 62 with the axial arms 63 along the inner wall of the housing 1, to which the radial kneading bars 64 are in turn fastened along the fixed disk elements are. The passage of the kneading elements, which engage in a fork-shaped manner in the kneading counter elements (disks 19, 20 and arms 60), results in good mixing and kneading effects and good cleaning of the kneading counter elements.



  In the present case, the kneading arms 62 in the region of the kneading shaft are also designed as heat-transmitting, disk-shaped ring segments for increasing the heat transfer area, which are continuously cleaned by the fixed radial kneading counter elements 60. These kneading elements can also be designed on one side, in which case one kneading element between the disc surfaces cleans the one fixed disc surface, while a second kneading element takes over this work for the opposite disc surface.

 

   The realizations of the subject matter of the invention shown here can be varied with one another in manifold ways. E.g.



  Several types of kneading elements can be arranged in one machine. The kneading elements can, insofar as the mutual interaction of the kneading element and the kneading counter-element permits, be carried out in bent forms and twisted.



   The same principles are used for batch operation of a kneading mixer. In this case, however, the transport elements are selected so that the product circulates in two circles in the machine, first being transported axially from the center outwards and then back again in a known manner.

Claims

PATENT CLAIMS 1. Kneading mixer for carrying out mechanical, thermal or chemical processes with products in a liquid, viscous or free-flowing solid state, with or without supply and discharge of gases, consisting of a horizontal or inclined, cylindrical or trough-shaped housing (1) on the inner wall thereof In planes perpendicular to the axis of the kneading shaft, disk elements (19, 20) are fastened as kneading counter-elements, and a kneading shaft (30) rotating coaxially in the housing (1) with kneading elements (29, 50, 61) fastened thereon, the majority of the Inner surfaces can be heinz or cooled, characterized in that the disc elements in the space between the rotating kneading shaft (30) and the inner circle of motion of the rotating kneading elements (29, 50, 61) with axially protruding shaft scrapers (23,

24) are provided, which are arranged for cleaning the kneading shaft (30) and for radial and axial product transport along the kneading shaft (30), and that the radial lateral edges of adjacent shaft scrapers (23, 24) form a gap (25) through which rotating kneading arms (31, 62), via which the kneading elements (29, 61) are attached to the kneading shaft (30), pass through, cleaning the side surfaces of these kneading arms (31, 62).

2. Kneading mixer according to claim 1, characterized in that the fixed shaft scrapers (23, 24) along the shaft (30) with respect to the surface lines of this shaft are designed to be inclined for axial transport.

3. Kneading mixer according to one of the claims 1 or 2, characterized in that the axially protruding, on the inside of the disc elements (19, 20) attached shaft scraper (23, 24) for the radial transport of the product are provided with surfaces that are opposite to the the center of the kneading shaft radii are inclined.

4. Kneading mixer according to one of claims 1 to 3, characterized in that to increase the kneading action, the disc elements (19, 20) on the inner movement circle of the kneading elements (29, 50, 61) are provided with axially protruding catch plates (28), so that the kneading space through which the kneading elements pass is also narrowed inwards.

5. Kneading mixer according to one of claims 1 to 4, characterized in that the rotating, with the kneading arms (31) on the kneading shaft (30) attached kneading elements (29) are designed so that they are at the outer end to the inner wall of the housing (1 ), on a kneading part (32) scraping edges (44) for cleaning the inner wall of the housing (1), radial scraping edges (42) for cleaning the fixed disk elements (19, 20) and having a radial surface (43) with which the product, which is scraped from the inner wall of the housing (1) and the disc element (19, 20), is directed against the opposite disc element into a radial kneading gap.

6. Kneading mixer according to one of the claims 1 to 4, characterized in that the kneading elements (50) have at least three scraping edges (51, 52, 54), one scraping edge (54) the inner wall of the housing and the two other scraping edges (51, 52) scrape off the disc elements (19, 20) separately from one another and the deflecting surfaces for the product belonging to the different scraping edges (51, 52, 54) are arranged in such a way that the scraped product streams are divided into different directions and in turn mixed together, at least one of the discharge surfaces with the fixed disk elements or the housing inner wall forms a kneading gap (53).

7. Kneading mixer according to one of claims 1 to 4, characterized in that each kneading element (61) from a radial kneading arm (62), an axial arm (63) along the housing inner surface and attached to it, extending from the outside inward radial kneading bars (64) for cleaning the disc elements (19, 20) and radial parts (60) are attached to the shaft scrapers (23, 24), which engage between the kneading arm (62) and kneading bar (64) of the kneading element (61).

8. Kneading mixer according to one of the claims 1 to 7, characterized in that between the kneading arm (62) and kneading shaft (30) a disc element (65) is arranged for increasing the heat transfer area.

9. Kneading mixer according to one of the claims 1 to 8, characterized in that on the kneading shaft (30) in addition to the kneading elements (29) transport elements (33) are arranged which on the one hand clean the housing inner wall and on the other hand have transport surfaces which are opposite to the axial surface lines of the housing (1) are inclined.