CH722142A1 - Vorrichtung zur Behandlung eines förderfähigen Materials - Google Patents

Abstract

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Herstellung oder Behandlung eines förderfähigen Materials, insbesondere eines als heterogenes Gemisch vorliegenden, fliessfähigen Materials umfassend ein Gehäuse (2), welches einen sich in Achsrichtung X erstreckenden, von einer Innenwand (4) des Gehäuses umschlossenen Innenraum (6) umfasst, einen in einem ersten Endbereich (10) des Gehäuses (2) angeordneten Materialeinlass zur Einführung des Materials oder dessen Ausgangsstoffe in den Innenraum (6) und einen in einem dem ersten Endbereich (10) axial gegenüberliegenden zweiten Endbereich (12) des Gehäuses (2) angeordneten Materialauslass (14) zur Austragung des behandelten oder hergestellten Materials aus dem Innenraum (6). Die Vorrichtung umfasst zudem mindestens eine parallel zur Achsrichtung X ausgerichtete, im Gehäuse (2) gelagerte und um ihre Achse drehend antreibbare Rotorwelle (16), die dazu bestimmt ist, das Material mittels an einem Rotorschaft (18) der Rotorwelle (16) angeordneter Rotorblätter mechanisch zu bearbeiten und auf der Innenwand (4) zu verteilen. Die Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass am Gehäuse (2) in einer Linearführung (48) bezüglich zum Umfang der Innenwand (4) radial verschiebbare und in den Innenraum (6) hineinragende Stangen (40) angeordnet sind, wobei mehrere der Stangen zur Bildung eines Stangenwehrs (42C, 42D) in einer Axialebene verlaufen und in Umfangsrichtung der Innenwand (4) voneinander beabstandet sind.

Description

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung oder Behandlung eines förderfähigen Materials, insbesondere eines als heterogenes Gemisch vorliegenden, fliessfähigen Materials. Die Erfindung betrifft zudem die Verwendung der Vorrichtung zur Herstellung oder Behandlung eines dispersen Systems, insbesondere eines gelartigen Materials, und im Speziellen des Gels eines Superabsorbers.

[0002] Bei der grosstechnischen Behandlung eines fliessfähigen Materials in einer dafür vorgesehenen Vorrichtung stellt sich jeweils das grundsätzliche Problem, dass ein zu rasches Ausfliessen des Materials aus der Vorrichtung verhindert werden soll, um die für die Behandlung erforderliche Verweilzeit zu gewährleisten.

[0003] Im Stand der Technik wurden hierzu Wehre oder Staublenden vorgeschlagen.

[0004] Beispielshalber wird auf die EP2527771A1 verwiesen, welche sich auf einen Trocknungsreaktor und auf ein Verfahren zum Trocknen von Material in einem mechanisch erzeugten Wirbelbett bezieht sowie auf die Verwendung des Trocknungsreaktors zur Trocknung von Nassgut, insbesondere von Schlamm oder Pasten. Für den kontrollierten Austrag der bei der Trocknung entstehenden Partikel aus einer Beruhigungszone des Trocknungsreaktors wird ein Wehr vorgeschlagen, welches bewirkt, dass lediglich der Überlauf in einen auf die Beruhigungszone folgenden Austragsbereich und schliesslich in den Materialaustrag gelangt. Der Durchlass des Wehrs kann dabei etwa in Form eines Spaltes ausgestaltet sein.

[0005] DE2831890A1 wiederum beschreibt ein Verfahren zum kontinuierlichen Trocknen von Schüttgut, bei dem ein Gas durch das Schüttgut hindurchgeblasen wird, sowie einen entsprechenden Behälter. Um die Verweilzeit des Mischgutes im Behälter zu verbessern, wird vorgeschlagen, vor der Auslassöffnung eine ringförmige Staublende anzuordnen, so dass das Mischgut vom durchströmenden Gasstrom nicht direkt in den Auslass geblasen werden kann.

[0006] EP0786288A1 bezieht sich auf ein Verfahren zum Granulieren von Schlämmen, wobei die Schlämme in einem kontinuierlichen Verfahren verarbeitet werden, indem sie in einer ersten Prozessstufe kontinuierlich gemischt und in einer daran anschliessenden zweiten Prozessstufe kontinuierlich granuliert werden. Vorzugsweise sei gemäss EP0786288A1 in der für das Verfahren vorgesehenen Vorrichtung knapp vor dem Austrittsstutzen ein Wehr vorgesehen, welches bevorzugt höhenverstellbar ist. Dieses Wehr trage dazu bei, dass die mittlere Verweilzeit bzw. der gewünschte Füllgrad gewährleistet bzw. eingestellt werden kann.

[0007] Weiter wird auf EP3221427A1 verwiesen, die sich auf ein Verfahren zur Aufbereitung, Rückgewinnung oder Wiederverwertung von Rückständen aus Raffinerieprozessen bezieht, welche eine Grundsubstanz wie z.B. Kerosin und Öl sowie metallische Rückstände enthalten, sowie auf eine entsprechende Anlage, welche einen Mischkneter umfasst. Vorzugsweise werde gemäss EP3221427A1 im Mischkneter, in welchem die Rückstände in eine pastöse bzw. viskose Phase übergehen, der Füllstand durch ein verstellbares Wehr reguliert, wodurch eine geeignetere Steuerung des gesamten Verfahrens erhalten werde.

[0008] Nachteilig an den bekannten Vorrichtungen mit Wehren ist insbesondere, dass das Material am Wehr kompaktiert wird, wodurch die thermische Behandlung verschlechtert wird. Dieses Problem wird dadurch verstärkt, dass der Füllstand vor dem Wehr relativ hoch bleibt und eine Oberflächenerneuerung erschwert wird. Im Übrigen führen solche Wehre oft zu einem hohen Rückstau, was zu uneinheitlichen Reaktionsbedingungen und somit uneinheitlicher Qualität des zu erhaltenden Produkts führen kann. Gerade bei längeren Betriebsstillständen oder Störungen kann eine Entleerung der Vorrichtung vor dem Materialwechsel sehr aufwändig sein, da sich im Bereich des Wehres gerade bei sehr klebrigen oder hochschmelzenden Produkten zähe Ablagerungen oder Anbackungen bilden können.

[0009] Besondere Herausforderungen stellen sich an eine Vorrichtung, die für die Herstellung bzw. Behandlung von Gelen ausgelegt ist, d.h. von dispersen Systemen, welche Makromoleküle als disperse Phase in einem als Dispersionsmedium fungierenden Lösungsmittel aufweisen. Diese Makromoleküle bilden sich im Zuge der Polymerisation kontinuierlich und resultieren in einem viskoelastischen Fluid. Solche Fluide zeigen ein trägeres Fliessverhalten als eine ideale Flüssigkeit.

[0010] Während der Herstellung und Bearbeitung durchlaufen Gele aufgrund der unterschiedlichen Ausprägung in der Makromolekülbildung daher unterschiedliche rheologische Eigenschaften und zeigen somit je nach Phase ein unterschiedliches Fliessverhalten. Dies trifft insbesondere auf die Herstellung bzw. Bearbeitung von Superabsorbern (Superabsorbent Polymers) zu.

[0011] Superabsorbent Polymers (SAPs) sind hydrophile Materialien, die bezogen auf ihr Gewicht ein Vielfaches an Flüssigkeit aufnehmen können. Sie finden Anwendung in einer Vielzahl von Produkten der Lifesciences oder Produkten des täglichen Gebrauchs wie Windeln, Damenbinden, Inkontinenzprodukten, aber auch z.B. in der Landwirtschaft. Gerade auch in der Medizin werden SAP vermehrt dort eingesetzt, wo Körperflüssigkeiten effizient zu absorbieren sind, wie etwa in Wundverbänden.

[0012] Die Herstellung von SAPs wird z.B. in EP 1546215A1 beschrieben und kann etwa durch (Co-)Polymerisation mindestens eines monoethylenisch ungesättigten Monomers in Gegenwart von mindestens einem Vernetzer, Initiator und in der Regel weiteren Additiven durchgeführt werden. Die resultierenden SAP stellen Netzwerke aus flexiblen Polymerketten dar. Vernetzte Poly(meth)acrylsäuren und teilweise oder vollständig neutralisierte Poly(meth)acrylsäuren, Poly(meth)acrylamide und teilweise oder vollständige Hydrolysate von Poly(meth)acrylamid oder Polyvinylalkohol sind einige Beispiele für effiziente SAPs. Eine weitere Möglichkeit zur Herstellung von SAPs besteht darin, mindestens ein wasserlösliches monoethylenisch ungesättigtes Monomer in Gegenwart mindestens eines wasserlöslichen, natürlichen oder synthetischen Polymers (WSP) wie Epoxidpolymere, Polysaccharide (z. B. Cellulose, Stärke, Gummi), Polyvinylalkohol und/oder deren Derivate polymerisieren zu lassen. Mögliche Mischkneter, die bei der Herstellung von SAPs zum Einsatz kommen können, werden etwa in US 2013/0296509A1 beschrieben.

[0013] Nach der Polymerisation werden die SAPs in Granulate zerkleinert.

[0014] Um ein solches Material aus der Vorrichtung auszutragen, stellen sich besondere Herausforderungen an das Austragssystem. So sollte dieses einerseits ein effizientes Ausdrücken des Materials aus der Vorrichtung gewährleisten. Andererseits sollte vermieden werden, dass das viskoelastische Fluid zu stark verpresst wird, weil damit zum einen die makromolekulare Netzwerkstruktur zerstört und die Qualität des Endprodukts beeinträchtigt werden kann. Zum anderen kann aber auch die Vorrichtung selbst, insbesondere deren Rotorwelle und deren Endlager, zu hohen Belastungen ausgesetzt werden, was ebenfalls vermieden soll.

[0015] Diesbezüglich wird etwa auf das in EP 1427762A1 beschriebene Verfahren zur Herstellung von SAPs verwiesen. Gemäss diesem Verfahren wird ein Monomer in einem Reaktorsystem mit mindestens 3 Zonen kontinuierlich polymerisiert, konkret einer Initiierungszone, einer Gelphasenzone und einer Granulierungszone ist. Dabei werden je nach Zone unterschiedliche Verweilzeiten eingestellt, wobei hierzu in EP 1427762 A1 vorgeschlagen wird, am Austragsende ein höhenverstellbares Wehr vorzusehen. Damit werde nicht nur der Füllstand erhöht, sondern gleichzeitig auch die Scherkräfte im Reaktor, was zu verminderten Partikelgrössen des behandelten Materials führe.

[0016] Nachteilig am Verfahren gemäss EP 1427762A1 ist, dass das dabei gebildete gelartige Produkt durch die Förderwirkung der Rotorwelle am Wehr stark verpresst wird, womit die Qualität des Endprodukts beeinträchtigt werden kann. Da das Material vor der Granulierung sehr klebrig ist, kann auch die Vorrichtung selbst aufgrund der hohen Belastung der Rotorwelle und des Endlagers Schaden nehmen, womit häufigere Reparatur- und Instandstellungsmassnahmen notwendig und die Betriebsintervalle dazwischen verkürzt werden.

[0017] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es somit, eine Vorrichtung zur Behandlung eines als heterogenes Gemisch vorliegenden, fliessfähigen Materials zur Verfügung zu stellen, welche es erlaubt, die Verweilzeit in der Vorrichtung für das jeweilige Material oder für die Phase in dessen Herstellung bzw. Behandlung individuell, gleichzeitig aber möglichst schonend einzustellen.

[0018] Die Erfindung wird durch die Vorrichtung gemäss Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen wiedergegeben.

[0019] Gemäss Anspruch 1 ist die Vorrichtung der Erfindung auf die Herstellung oder Behandlung eines als heterogenes Gemisch vorliegenden, fliessfähigen Materials ausgelegt.

[0020] Die Vorrichtung umfasst ein Gehäuse, welches einen sich in Achsrichtung X erstreckenden, von einer Innenwand des Gehäuses umschlossenen Innenraum umfasst. Dabei ist in einem ersten Endbereich des Gehäuses ein Materialeinlass zur Einführung des Materials oder dessen Ausgangsstoffe in den Innenraum angeordnet, während in einem dem ersten Endbereich axial gegenüberliegenden zweiten Endbereich des Gehäuses ein Materialauslass zur Austragung des behandelten oder hergestellten Materials aus dem Innenraum angeordneten ist.

[0021] Die Vorrichtung umfasst zudem mindestens eine parallel zur Achsrichtung X ausgerichtete, im Gehäuse gelagerte und um ihre Achse drehend antreibbare Rotorwelle, die dazu bestimmt ist, das Material mittels an einem Rotorschaft der Rotorwelle angeordneter Rotorblätter mechanisch zu bearbeiten und auf der Innenwand zu verteilen. Die Rotorblätter können im Übrigen die weitere Funktion übernehmen, das Material in Richtung zum Materialauslass hin zu fördern, was in den meisten Fällen bevorzugt ist.

[0022] Erfindungsgemäss ist die Vorrichtung dadurch gekennzeichnet, dass am Gehäuse in einer Linearführung bezüglich zum Umfang der Innenwand radial verschiebbare und in den Innenraum hineinragende Stangen angeordnet sind, wobei mehrere der Stangen zur Bildung eines Stangenwehrs in einer quer zur Achsrichtung verlaufenden Axialebene E ausgerichtet und in Umfangsrichtung der Innenwand voneinander beabstandet sind.

[0023] Anders als im Stand der Technik, in welchem ein Wehr in Form einer quer zur Förderrichtung ausgerichteten Platte vorliegt, wendet sich die vorliegende Erfindung von einer durchgehenden Staufläche ab. Aufgrund der rheologischen Eigenschaften des als heterogenes Gemisch vorliegenden Materials wird diesem aber nichtsdestotrotz ein Widerstand entgegengestellt, welcher die Fliessgeschwindigkeit an der entsprechenden Stelle vermindert. Die Stangen bilden somit für das besagte Material ein als „Stangenwehr“ bezeichnetes Wehr, das zwar einen Materialdurchtritt ermöglicht, den Fluss des Materials an besagter Stelle aber substanziell verlangsamt. Letztendlich wird dadurch somit eine Erhöhung der Verweilzeit in der stromaufwärts vom Stangenwehr gelegenen Zone erhalten, ein Verpressen oder Kompaktieren aber vermieden.

[0024] Dadurch, dass mindestens ein Teil der Stangen radial verschiebbar ist, kann die Stauwirkung je nach Material bzw. dessen rheologischen Eigenschaften individuell angepasst werden. Diese Anpassung kann auch während des laufenden Betriebs erfolgen. Aufgrund der individuell einstellbaren Stauwirkung erlaubt die erfindungsgemässe Vorrichtung insbesondere auch eine gleichmässige Drehmomentverteilung, was sowohl im Hinblick auf die Qualität des zu erhaltenden Produkts als auch auf eine Vermeidung einer zu starken Belastung der Vorrichtung von Vorteil ist.

[0025] Wie erwähnt ist die erfindungsgemässe Vorrichtung dazu ausgelegt, ein als heterogenes Gemisch vorliegendes, fliessfähiges Material herzustellen oder zu behandeln. Vorzugsweise liegt das Material als disperses System vor, also als heterogenes Gemisch aus mindestens zwei Stoffen, die sich nicht oder nur in sehr begrenztem Masse ineinander lösen oder chemisch miteinander verbinden.

[0026] Insbesondere handelt es sich beim Material, auf welches in Anspruch 1 Bezug genommen wird, um ein disperses System mit flüssigem Dispersionsmedium, konkret um eine Emulsion oder eine Suspension.

[0027] Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform weist das Material mindestens temporär während seiner Herstellung oder Behandlung eine Viskosität von 3 bis 30'000 Pa·s auf, insbesondere von 5 bis 10'000 Pa·s. Besonders bevorzugt handelt es sich um ein Material, welches mindestens temporär viskoelastische Eigenschaften aufweist, insbesondere um ein gelartiges Material und im konkreteren Fall um ein Gel eines Superabsorbers (oder SAP), wie etwa eines SAP auf Basis von Acrylsäure. Alternativ kann das Material aber auch partikelförmig vorliegen, etwa in Form eines Granulats, wie es bei der Herstellung oder Behandlung von Kautschuken, insbesondere Styrol-Butadien-Kautschuk (SBR), Ethylen-Propylen-Dien-(Monomer)-Kautschuk, Butylkautschuk oder Polybutadien, anfällt. Dabei ist keineswegs zwingend, dass die Partikelform aus einer Granulierung resultiert, mitumfasst von der Partikelform sind somit auch sog. „crumbs“, wie sie im Zuge anderer Verfahren als einer Granulierung anfallen. Solche „crumbs“ (oder Kunststoffkrümel) weisen oft eine undefinierte Partikelgrösse auf und sind aufgrund dessen, dass sie bis zu einem gewissen Grad aneinanderhaften, häufig nicht ohne weiteres rieselfähig. Zudem ist denkbar, dass das Material in Form eines einer elastischen Schmelze ähnlichen Produktstrangs, wie etwa im Falle der Bearbeitung von Silikonkautschuk oder High Consistency (Silicone) Rubber (HCR), oder in Form eines elastische Partikel umfassenden Produktstrangs, wie etwa im Falle von Filter Tow, vorliegt.

[0028] Nebst der Herstellung betrifft die vorliegende Erfindung auch die Bearbeitung der oben definierten Materialien. Die Bearbeitung schliesst dabei unter anderem das Trocknen, Entgasen, Reagieren und Mischen mit ein.

[0029] Wie oben dargelegt, stellt ein Stangenwehr im erfindungsgemässen Sinne ein Wehr dar, welches durch mehrere in einer Axialebene (oder Transversalebene) des Gehäuses verlaufende Stangen gebildet wird. Unter dem Begriff „mehrere“ wird dabei im breitesten Sinne „mindestens zwei“ verstanden. Die bevorzugte Anzahl an Stangen kann dabei je nach Material bzw. dessen rheologischen Eigenschaften variieren. Während für ein Material mit relativ tiefer Viskosität und/oder für eine angestrebte Verweilzeit von relativ langer Dauer in der Regel eine relativ hohe Anzahl an Stangen bevorzugt ist, ist die bevorzugte Anzahl für ein Material von höherer Viskosität und/oder für eine kürzere Verweilzeit tiefer. In den meisten Fällen ist bevorzugt, dass ein Stangenwehr von mehr als zwei Stangen gebildet wird. Wie weiter unten dargelegt, ist die bevorzugte Anzahl an Stangen vom Durchmesser des Innenraums abhängig und berechnete sich gemäss einer spezifischen Ausführungsform nach der Formel π·d/x wobei d den Durchmesser des Innenraums bezeichnet und x zwischen 0.1 bis 0.5 m beträgt.

[0030] Im Falle einer einwelligen Vorrichtung bzw. eines Einwellen-Kneters bezeichnet der Durchmesser d den Durchmesser des im Querschnitt kreisförmigen Innenraums. Im Falle einer einwelligen Vorrichtung bzw. eines Zweiwellen-Kneters, in welchem das Gehäuse zwei sich parallel zur Achse erstreckende Innenraumkompartimente umschliesst, die im Querschnitt jeweils die Form eines Kreissegments aufweisen und zusammen einen Innenraum mit acht-förmigem Querschnitt bilden, entspricht der Durchmesser d dem Durchmesser beider Kreissegmente abzüglich der Strecke der Überlappung.

[0031] Gemäss einer konkreten bevorzugten Ausführungsform wird ein Stangenwehr von mindestens 6, vorzugsweise von mindestens 8 Stangen, am bevorzugtesten mindestens 10 Stangen gebildet. Im Falle, dass die Vorrichtung eine zweiwellige Vorrichtung darstellt, beträgt die Mindestanzahl an Stangen eines Stangenwehrs vorzugweise 10, bevorzugter 14, am bevorzugtesten mindestens 18.

[0032] Wie erwähnt sind die zur Ausbildung eines Stangenwehrs vorliegenden Stangen der erfindungsgemässen Vorrichtung radial verschiebbar. Die Stangen sind somit in der Regel rechtwinklig zur Achsrichtung X ausgerichtet.

[0033] Weiter ist bevorzugt, dass zur Bildung von mindestens zwei Stangenwehren mehrere der Stangen jeweils in unterschiedlichen Axialebenen E1, ... angeordnet sind. Mit anderen Worten sind in dieser Ausführungsform Stangenwehre an unterschiedlichen axialen Lagen angeordnet, womit der Innenraum in unterschiedliche Zonen eingeteilt wird, in welchen der Füllgrad individuell eingestellt werden kann.

[0034] Damit wird ermöglicht, den unterschiedlichen Gegebenheiten in den einzelnen Zonen der Vorrichtung individuell Rechnung zu tragen. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn sich das Fliessverhalten des Materials in den einzelnen Zonen der Vorrichtung bzw. in den einzelnen Phasen der Herstellung oder Behandlung des Materials unterscheidet, wie dies etwa bei Polymerisationsverfahren oder Trocknungsverfahren der Fall ist. Zudem erlaubt es diese Ausführungsform, das Material in Achsrichtung gleichmässig zu verteilen und damit entlang der für die Förderung eingesetzten Rotorwelle eine Vergleichmässigung der Drehmomentverteilung zu erzielen.

[0035] Gemäss einer besonders bevorzugten Ausführungsform weist die Vorrichtung ein Austragsstangenwehr auf. Mit anderen Worten verlaufen gemäss dieser Ausführungsform mehrere der Stangen in einer Axialebene, welche unmittelbar vor dem Materialauslass liegt. Besonders vorteilhaft ist dies insbesondere für Vorrichtungen, die auf die Herstellung oder Behandlung von gelartigen Materialien ausgelegt sind, da sich für diese die weitere positive Wirkung ergibt, dass die Gelbildung optimiert wird. Konkret erlaubt es die vorliegende Erfindung, dass das gelartige Material in gelartige Partikel zerkleinert wird, dabei aber nicht gequetscht wird und somit seine Eigenschafen beibehält. Gerade bei der Herstellung von SAP kann die Granulierung somit schonend durchgeführt werden, was sich in der hohen Qualität des erhältlichen Produkts niederschlägt.

[0036] Alternativ oder zusätzlich dazu ist im Übrigen denkbar, mindestens ein Stangenwehr in Förderrichtung betrachtet weiter stromaufwärts anzuordnen, insbesondere etwa im Bereich der Hälfte der axialen Erstreckung. Damit kann der Füllgrad bzw. die Verweilzeit in einer Prozesszone der Vorrichtung angeordnet werden, d.h. in einer Zone, in welcher die Herstellung bzw. Behandlung des Materials noch nicht abgeschlossen ist. Dies trägt weiter dazu bei, den für die Behandlung zur Verfügung stehenden Innenraum optimal auszunutzen.

[0037] Wie im Rahmen der Figurenbeschreibung ausgeführt wird, ist im Übrigen denkbar, zwei Stangenwehre in Achsrichtung unmittelbar aufeinanderfolgend anzuordnen. Dabei können die Stangen eines Stangenwehrs in Umfangsrichtung versetzt zu den Stangen des anderen Stangenwehr angeordnet sein, womit eine mindestens annähernd „blickdichte“ Blendwirkung erzielt werden kann.

[0038] Vorzugsweise wird ein Stangenwehr von jeweils mindestens 6, vorzugsweise mindestens 8, und bevorzugter mindestens 10 Stangen gebildet, wie oben ausgeführt wird. Im Falle, dass die Vorrichtung eine zweiwellige Vorrichtung darstellt, liegt die bevorzugte Mindestanzahl an Stangen eines Stangenwehrs bei ca. 10. Diese Stangen können über den gesamten Umfang des Gehäuses verteilt sein, oder aber nur in einem unteren Teil, was bei teilgefüllten Vorrichtungen zur Behandlung eines Materials mit relativ tiefer Viskosität bevorzugt sein kann.

[0039] Um beim Durchtritt des Materials durch ein Stangenwehr unabhängig vom Füllgrad eine im Wesentlichen gleichmässige Behandlung gewährleisten zu können, kann es bevorzugt sein, dass die in einem Stangenwehr vorliegenden Stangen im Wesentlichen gleichmässig über den Umfang der Innenwand angeordnet sind.

[0040] Gemäss einer besonderen Ausführungsform sind mindestens einige der Stangen eines Stangenwehrs in Umfangsrichtung um einen Winkel von 10 bis 40°, vorzugweise 15 bis 35°, am bevorzugtesten 20 bis 30° voneinander beabstandet.

[0041] Gemäss einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Umfang der Vorrichtung in einem Bereich von 2 bis 5 m vorzugweise 2,5 bis 3 m, am bevorzugtesten bis 3 bis 3,5 m liegt. Der Abstand der Stangen im Bereich der Innenwand ist dabei von der Anzahl an Stangen abhängig und liegt in der Regel von 6 bis 15, vorzugweise 9 bis 12 cm. Bei vollständig ausgefahrenen Stangen kann der Abstand zwischen den vorlaufenden Enden zweier in Umfangrichtung benachbarter Stangen weniger als 4 cm, vorzugsweise weniger als 2 cm betragen.

[0042] Gemäss einer spezifischen, rein beispielhaften Ausführungsform einer zweiwelligen Vorrichtung beträgt der Abstand zwischen dem Mittelpunkt des Querschnitts der einen Rotorwelle zum Mittelpunkt des Querschnitts der anderen Rotorwelle zwischen 400 und 500 nm, vorzugweise ca. 450 mm. Zudem weist der Rotorschaft der Rotorwelle vorzugsweise einen Querschnittsdurchmesser im Bereich von 250 bis 300 mm auf, bevorzugter von ca. 290 mm. Der Querschnittsdurchmesser des Innenraums liegt in vertikaler Ausdehnung vorzugsweise in einem Bereich von 500 bis 700 nm, bevorzugter bei ca. 600 nm.

[0043] Die Stangen weisen vorzugsweise einen Durchmesser bzw. eine Dicke von 20 bis 40 mm auf, bevorzugter von ca. 30 mm. Um zu gewährleisten, dass die Stangen möglichst weit in den Innenraum des Gehäuses ragen, sind gemäss dieser spezifischen Ausführungsform die in die zwischen den Rotorschäften vorliegende Zone ragenden Stangen länger ausgebildet. Konkret weisen sie eine Länge von ca. 300 mm auf, gegenüber einer Länge der übrigen Stangen im Bereich von 150 bis 180 mm, vorzugweise ca. 165 mm.

[0044] Im Falle, dass die Stangen während des Betriebs individuell radial verschiebbar sind, erlaubt es die erfindungsgemässe Vorrichtung, auf Änderungen in der Materialbeschaffenheit, insbesondere dessen Fliessverhalten, in situ zu reagieren.

[0045] Die radiale Verschiebung der Stangen kann pneumatisch, hydraulisch oder elektrisch erfolgen. Denkbar ist im Übrigen, dass die Stangen teleskopartig ausfahrbar sind, wobei sie an ihrem Umfang abgedichtet sind. Diesbezüglich ist ferner denkbar, dass die radiale Verschiebung über eine entsprechende Fernsteuerung erfolgen kann, womit auf eine Manipulation von aussen vermieden werden kann, was gerade für beheizte und/oder mit Gefahrenstoff gefüllte Vorrichtung von besonderem Vorteil ist.

[0046] Um den Füllstand während des Betriebs zu überwachen und gegebenenfalls mit einer radialen Verschiebung einzelner Stangen darauf zu reagieren, kann es bevorzugt sein, Füllstandssensoren im Innenraum anzuordnen. Gemäss einer besonders bevorzugten Ausführungsform sind diese Füllstandssensoren an den Stangen selbst angebracht, da dann für die Messung ein grosser Bereich des Innenraums abgedeckt werden kann, indem die Füllstandssensoren relativ weit in den Innenraum ausgefahren werden können. Denkbar ist hierzu etwa, dass mindestens einem Teil der Stangen Dehnungsmessstreifen zugeordnet sind.

[0047] Des Weiteren kann bevorzugt sein, im Innenraum des Gehäuses Temperatursensoren anzuordnen, um dadurch den Füllstand zu ermitteln und/oder um Rückschlüsse zu erhalten, wie weit die Herstellung bzw. Behandlung in der jeweiligen Zone fortgeschritten ist, und basierend auf der dadurch erhaltenen Information die Verweilzeit in der jeweiligen Zone mittels des entsprechenden Stangenwehrs einzustellen. Auch diesbezüglich kann es bevorzugt sein, mindestens einen Teil der Temperatursensoren direkt an den Stangen anzuordnen.

[0048] Die Stangen können mindestens bereichsweise einen kreisrunden Querschnitt aufweisen. Alternativ dazu kann bevorzugt sein, dass die Stangen über einen nicht-rotationssymmetrischen Querschnitt verfügen. Mit anderen Worten weist gemäss dieser Ausführungsform mindestens ein Teil der Stangen wenigstens bereichsweise einen Durchmesser mit einer Breite B und einer sich rechtwinklig zur Breitenrichtung erstreckende Tiefe T auf, wobei die Breite B grösser ist als Tiefe T. Diese Stangen sind um ihre Längsachse drehbar im Gehäuse gelagert, wodurch ein Jalousieeffekt erhalten wird, indem durch Rotation die vom Material angeströmte Fläche vergrössert oder verkleinert bzw. der lichte Abstand zwischen zwei in Umfangrichtung benachbarte Stangen verkleinert oder vergrössert werden kann. Denkbar ist diesbezüglich, dass die Stangen wenigstens bereichsweise die Form einer Platte mit rechteckigem Querschnitt aufweisen. In einer ersten Position ist dabei die lange Seite im Wesentlichen parallel zur Achsrichtung X ausgerichtet. Durch Rotation um ihre Längsachse um 90° kann die Stange in eine zweite Position gebracht werden, in welcher die kurze Seite parallel zur Achsrichtung X und die lange Seite somit quer zur Achsrichtung ausgerichtet ist. In dieser zweiten Position ist die Anströmfläche somit grösser, der lichte Abstand zwischen zwei benachbarten Stangen hingegen kleiner als in der ersten Position.

[0049] Im Zusammenhang mit der oben beschriebenen Ausführungsform, in welcher die Stangen über einen nicht-rotationssymmetrischen Querschnitt verfügen, kann es weiter bevorzugt sein, dass die Stangen über einen spindelförmigen Querschnitt verfügen oder über eine andere Querschnittsform mit relativ scharfen Kanten. Dies erlaubt es, beim Durchtritt des Materials durch das Stangenwehr hindurch einen Schneideffekt zu erzielen, was gerade im Hinblick auf eine möglichst schonende Granulation des Materials erwünscht ist, da diese ohne ein Verpressen bzw. Quetschen erfolgen kann.

[0050] Hinsichtlich der Anordnung bzw. Montage des Stangenwehrs ist weiter bevorzugt, dass das Gehäuse mindestens zwei sich axial erstreckende Gehäusesegmente mit jeweils einem Verbindungsflansch aufweist und die Stangen eines Stangenwehrs in einem zwischen den Verbindungsflanschen eingefassten Zwischenflansch angeordnet sind. Diese Zwischenflansch dient somit als Stangenführungssegment.

[0051] In der Regel sind die Stangen im Gehäuse bzw. der Linearführung abgedichtet.

[0052] Um eine Anhaftung des Materials an den Stangen zu minimieren, können letztere mit einer Antihaftbeschichtung versehen sein und insbesondere eine Teflon®- oder Nickelschicht aufweisen. Des Weiteren ist denkbar, dass die Stangen mit einer Verschleiss-Schicht, etwa einer Stellit- oder Woframcarbidschicht, zu versehen.

[0053] Was die Ausgestaltung des Gehäuses und der Rotorwelle betrifft, so können diese wie dargelegt in einer von herkömmlichen Knetern bekannten Form vorliegen. Insbesondere kann es sich bei der Vorrichtung um einen Einwellen-Kneter oder einen Zweiwellen-Kneter (bzw. einen Doppelwellen-Kneter) handeln, wie oben ausgeführt wurde.

[0054] Wie erwähnt ist in der Regel erwünscht, dass die Rotorblätter die weitere Funktion übernehmen, das Material in Richtung zum Materialauslass hin zu fördern. Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform weist somit mindestens ein Teil der Rotorblätter eine schräg zu einer Querschnittsebene des Gehäuses verlaufende Förderfläche auf, um während der Rotation der Rotorwelle dem Material eine Förderkomponente in Richtung zum Materialauslass hin zu verleihen.

[0055] Insbesondere können gemäss einer weiteren bevorzugten Ausführungsform die Rotorblätter jeweils einen sich in Achsrichtung X entlang der Innenwand erstreckenden Rotorbarren aufweisen, der über einen radialen Steg mit dem Rotorschaft verbunden ist. In der Regel weisen diese Rotorbarren jeweils eine radiale Aussenfläche auf, die parallel zur Wölbung der Innenwand ausgebildet ist. Um einen störungsfreien Betrieb der Vorrichtung zu gewährleisten, sind die Stangen mindestens teilweise derart angeordnet, dass sie in einem ausgefahrenen Zustand durch einen zwischen zwei in Achsrichtung aufeinanderfolgenden Rotorbarren ausgebildeten Spalt hindurchragen.

[0056] Gemäss einer weiteren bevorzugten Ausführungsform, welche sich auf eine zweiwellige Vorrichtung bezieht, sind in dem in Förderrichtung betrachtet endständigen Bereich des Gehäuses an den Rotorwellen vom jeweiligen Rotorschaft abragende Messer angeordnet. Dabei durchläuft während des Betriebs bzw. während der Rotation der Rotorwellen jeweils ein Messer der einen Rotorwelle alternierend zu jeweils einem Messer der anderen Rotorwelle die Zone zwischen den Rotorschäften, wobei das durch diese Zone geförderte Material fortwährend geschnitten bzw. zerstückelt wird.

[0057] Durch das Vorliegen dieser Messer kann gewährleistet werden, dass unmittelbar vor dem Materialauslass die Partikelgrösse der geförderten Partikel nochmals zerkleinert bzw. das gelartige Material einer Scherung unterworfen wird. Um die Einstellung der Messer bzw. deren Wartung ohne allzu grossen Aufwand zu ermöglichen, ist die in Förderrichtung betrachtet stirnseitige Wand des Gehäuses vorzugsweise derart ausgestaltet, dass der Innenraum einfach zugänglich ist. Dies kann etwa dadurch bewerkstelligt werden, dass die Wand ausgefahren bzw. nach aussen geschwenkt werden kann. Vorzugsweise ist die Wand daher mit dem endständigen Gehäusesegment über eine Flanschverbindung verschraubt und z.B. auf einer Schiene gelagert, um ein einfaches Ausfahren zu ermöglichen.

[0058] Wie erwähnt ist die erfindungsgemässe Vorrichtung insbesondere für die Bearbeitung oder Herstellung eines dispersen Systems, und im Speziellen eines gelartigen Materials geeignet. Gemäss einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung somit auch die Verwendung der oben beschriebenen Vorrichtung zur Herstellung oder Behandlung eines dispersen Systems, bevorzugt eines gelartigen Materials, und bevorzugter des Gels eines Superabsorbers.

[0059] Die Erfindung wird anhand der beiliegenden Figuren illustriert, welche sich auf eine beispielhafte Ausführungsform beziehen. Von diesen zeigt:

Fig. 1

den auf die Förderrichtung bezogen endständigen Teil einer erfindungsgemässen Vorrichtung im vertikalen Längsschnitt durch einen der Rotoren;

Fig. 2

den in Fig. 1 gezeigten Teil der erfindungsgemässen Vorrichtung im horizontalen Längsmittelschnitt;

Fig. 3

die erfindungsgemässe Vorrichtung der Fig. 1 und 2 im Querschnitt durch die Schnittebene A-A von vorne;

Fig. 4

die erfindungsgemässe Vorrichtung der Fig. 1 und 2 im Querschnitt durch die Schnittebene B-B von vorne;

Fig. 5

eine Ausführungsform eines für die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung ausgelegten Aggregats umfassend eine Linearführung und eine darin verschiebbare Stange in der Seitenansicht;

Fig. 6

das in Fig. 5 gezeigte Aggregat im Längsschnitt durch die in Fig. 5 angegebene Schnittebene A-A;

Fig. 7

ein Stangenführungssegment einer Vorrichtung gemäss der vorliegenden Erfindung umfassend u.a. Aggregate wie in Fig. 5 und 6 gezeigt in Achsrichtung X des Gehäuses betrachtet;

Fig. 8

das in Fig. 7 gezeigte Stangenführungssegment in seitlicher Ansicht;

Fig. 9

die durch einen horizontalen Längsschnitt erhaltene Innenansicht des auf die Förderrichtung bezogen endständigen Teils einer erfindungsgemässen Vorrichtung mit an den Rotorwellen angeordneten Messern; und

Fig. 10

einen Querschnitt durch die in Fig. 9 gezeigten Rotorwellen im Bereich der daran angeordneten Messer.

[0060] Wie etwa in Fig. 1 gezeigt, umfasst die erfindungsgemässe Vorrichtung ein Gehäuse 2, deren Innenwand 4 einen sich in Achsrichtung X erstreckenden Innenraum 6 umschliesst. In der konkret gezeigten Ausführungsform liegt die Vorrichtung 1 in Form eines Zweiwellen-Kneters 100 vor, wie insbesondere aus den Fig. 2 bis 4 ersichtlich ist. Das Gehäuse umschliesst somit zwei sich parallel zur Achse erstreckende Innenraumkompartimente 8a, 8b, welche im Querschnitt jeweils die Form eines Kreissegments aufweisen und die sich überlappenden Kreissegmente zusammen einen Innenraum mit acht-förmigem Querschnitt bilden.

[0061] Das Gehäuse umfasst in einem ersten Endbereich 10 einen Materialeinlass (nicht gezeigt) zur Einführung des Materials oder dessen Ausgangsstoffe in den Innenraum 6. In einem dem ersten Endbereich axial gegenüberliegenden zweiten Endbereich 12 umfasst des Gehäuses zudem einen Materialauslass 14 zur Austragung des behandelten bzw. hergestellten Materials aus dem Innenraum 6. Dieser Materialauslass 14 ist in der gezeigten Ausführungsform als ein vom Innenraum nach unten wegführender Kanal 140 ausgebildet. Denkbar ist diesbezüglich, dass der Kanal eine rechteckige Querschnittsform aufweist. Alternativ kann der Kanal aber auch eine runde, insbesondere eine kreisrunde Querschnittsform aufweisen, wobei in diesem Fall vorzuweise eine Schnecke im Kanal vorliegt, um das Material aktiv aus der Vorrichtung zu fördern.

[0062] Die Vorrichtung umfasst des Weiteren eine in Achsrichtung X ausgerichtete, im Gehäuse gelagerte und um ihre Achse drehend antreibbare Rotorwelle 16. Diese weist an einem Rotorschaft 18 der Rotorwelle 16 angeordnete Rotorblätter 20 auf, mittels welcher das Material mechanisch bearbeitet und auf der Innenwand 4 verteilt wird. Dabei sind mehrere Rotorblätter 20 in jeweils einer Rotorblattreihe 21a, 21b, etc. angeordnet, wobei in axialer Richtung mehrere gleichmässig voneinander beabstandete Rotorblattreihen aufeinanderfolgen.

[0063] In der konkret gezeigten Ausführungsform weisen die Rotorblätter jeweils einen sich in Achsrichtung X entlang der Innenwand erstreckenden Rotorbarren 22 auf, der über einen radialen Steg 24 mit dem Rotorschaft 18 verbunden ist. Denkbar ist diesbezüglich, dass die Rotorblätter 20 bzw. Rotorbarren 22 über eine schräg zu einer Querschnittsebene des Gehäuses verlaufende Förderfläche verfügen, welche während der Rotation der Rotorwelle dem Material eine Förderkomponente in Richtung zum Materialauslass hin verleihen.

[0064] Da in der gezeigten Ausführungsform zwei Rotorwellen 16a, 16b vorliegen, sind die Rotorblattreihen 21a, 21a' etc. einer Rotorwelle 16a bezogen auf die Rotorblattreihen 21b, 21b' der anderen Rotorwelle 16b in Achsrichtung versetzt zueinander angeordnet. Der axiale Abstand dieser versetzten Anordnung ist dabei derart, dass der radiale Steg 24 eines Rotorblattes 20a der einen Rotorwelle 16a beim Durchlaufen des Innenraumzentrums 26 durch einen zwischen zwei in Achsrichtung X aufeinanderfolgenden Rotorbarren 22 der anderen Rotorwelle 16b ausgebildeten Spalt 28 hindurchragt.

[0065] In dem in Förderrichtung betrachtet endständigen Bereich 12 des Gehäuses wird eine Austragszone 30 ausgebildet. In dieser Austragszone weist die Rotorwelle statt der Rotorblätter im stromaufwärts liegenden Bereich Schabelemente 32 auf, mittels welcher das auszutragende Material von der Innenwand geschabt und zum Materialauslass hin geschoben wird. Zudem ist denkbar, dass in diesem Bereich an der Rotorwelle vom Rotorschaft abragende Messer angebracht sind (siehe Fig. 9).

[0066] Das Lager 34 der Rotorwelle ist in einem Abschlussteil 36 des Gehäuses eingefasst, in welchem zudem ein Dichtungssystem 38 vorliegt, das die Rotorwelle 16 gegenüber einem Materialdurchfluss abdichtet.

[0067] Erfindungsgemäss sind am Gehäuse sich radial erstreckende und in den Innenraum hineinragende Stangen 40 angeordnet. Diese sind in mehreren Axialebenen 41A, 41B, 41C und 41D angeordnet, wobei die Stangen unterschiedlicher Axialebenen unterschiedliche Stangenwehre 42A, 42B, 42C und 42D bilden. In der gezeigten Ausführungsform verläuft ein Teil der Stangen 40 in zwei nahe benachbarten Axialebenen 41C und 41D, die in Bezug zur Förderrichtung kurz vor dem Materialauslass 14 angeordnet sind. Ein weiterer Teil der Stangen 40 ist zwei weiteren Axialebenen 41A, 41B in einem stromaufwärts liegenden Bereich angeordnet, welcher eine Prozesszone 44 des Gehäuses bildet.

[0068] Die Stangen sind jeweils in einer entsprechenden, durch den Gehäusemantel 46 hindurch verlaufenden Linearführung 48 in Bezug zum Umfang der Innenwand radial (also zum Zentrum hin und vom Zentrum weg) verschiebbar, was etwa in Fig. 3 durch entsprechende Pfeile dargestellt ist. Die radiale Verschiebung kann dabei von einer ersten zurückgezogenen Position, in welcher das vorlaufende Ende 50 der Stange im Wesentlichen bündig mit der Innenwand 4 verläuft, bis zu einer ausgefahrenen Position erfolgen, in welcher das vorlaufende Ende bis in unmittelbarer Nähe zum Rotorschaft 18 hin reicht. Die erste, zurückgezogene Position ist in Fig. 3 dabei für die Stange 40.1 gezeigt, während die zweite, ausgefahrene Position für die Stange 40.2 gezeigt ist.

[0069] In der gezeigten Ausführungsform, in welcher die Rotorblätter sich in Achsrichtung X entlang der Innenwand erstreckende Rotorbarren aufweisen, ragen die Stangen (bei einer entsprechend grossen radialen Verschiebung) jeweils durch den Spalt 28 hindurch, welcher zwischen zwei in Achsrichtung aufeinanderfolgenden Rotorbarren ausgebildet ist. Dies ist in Fig. 2 etwa für die Stangen in der Axialebene 41A und 41B gezeigt. Die Rotation der Rotorwelle wird somit unabhängig vom Grad der Verschiebung der Stangen nicht behindert.

[0070] Wie in den Fig. 1 und 2 gezeigt, weist das Gehäuse der gezeigten Ausführungsform mindestens zwei sich axial erstreckende Gehäusesegmente 52a, 52b mit jeweils endständigen Verbindungsflanschen 54 auf. Dabei können die Stangen 40 eines Stangenwehrs 42 in einem Zwischenflansch 56 angeordnet bzw. geführt sein, der zwischen den Verbindungsflanschen 54 eines ersten Gehäusesegment 52a und eines zweiten Gehäusesegments 52b eingefasst ist, wie es etwa für die Stangen des durch die Stangenwehre 42C und 42D (in den Axialebenen 41C und 41D) gebildeten Austragsstangenwehr der Fall ist.

[0071] Alternativ ist auch denkbar, dass die Stangen 40 durch eines der Gehäusesegmente 52a, 52b hindurchgeführt werden, wie es in der gezeigten Vorrichtung für die Stangen des in den Axialebenen 41A und 41B verlaufenden Stangenwehrs 42 der Fall ist.

[0072] Gemäss Fig. 3 werden die Stangenwehre 42 in der Prozesszone 44 durch insgesamt 12 über den gesamten Umfang des Gehäuses bzw. des Innenraums verteilte Stangen gebildet. Für jeden dieser Stangen kann der Grad der radialen Verschiebung individuell eingestellt werden. Damit kann nicht nur der Füllstand insgesamt, sondern auch die radiale Produktverteilung individuell angepasst werden.

[0073] In den beiden Stangenwehren 42 in der Austragszone 30 sind in der gezeigten Ausführungsform jeweils 12 über den gesamten Umfang verteilte Stangen angeordnet. Die Stangen 40 des ersten Austragsstangenwehr 42C sind dabei bezüglich der Stangen 40 des zweiten Austragsstangenwehr 42D versetzt angeordnet, sodass beide Wehre ein Gitter mit insgesamt 24 Stangen bilden. Dies ist insbesondere aus Fig. 4 ersichtlich.

[0074] Fig. 5 und 6 wiederum zeigen ein spezifisches für die vorliegende Erfindung ausgelegtes Aggregat 58 umfassend eine Linearführung 60 und eine darin verschiebbare Stange 40. Konkret liegt die Linearführung in Form einer hohlzylindrischen und mittels O-Ringen 62 abgedichteten Buchse 600 vor, in welcher die Stange 40 gleitend verschiebbar ist. In der gezeigten Darstellung sind die O-Ringe 62 in dem in der Verwendung dem Innenraum zugewandten distalen Endbereich 64 der Linearführung angeordnet. In ihrem dem distalen Endbereich entgegengesetzten proximalen Endbereich 66 weist die Linearführung 60 einen Flansch 68 auf, an welchem der Flansch 72 einer Laterne 70 montiert ist. An ihrem dem Flansch 72 gegenüberliegenden Ende ist die Laterne 70 abgeschlossen, wobei der Abschluss 74 eine Öffnung 76 aufweist, durch die eine Spindel 78 hindurchragt, welche ihrerseits in einer Spindelmutter 80 drehbar geführt ist und an deren proximalem Ende 82 ein Handrad 84 zugeordnet ist. Um die mittels des Handrads 84 bewirkte Rotation der Spindel 78 in eine Axialbewegung zu übersetzen, weist die Spindel zudem an ihrem distalen Ende 86 ein Gewinde 88 auf, welches mit dem Gewinde 92 einer Spannhülse 90 zusammenwirkt. Hierzu ist die Spannhülse über eine Wellenmutter 94 mit einer in der Laterne eingefassten Verdrehsicherung 96 verbunden. Wie insbesondere aus Fig. 5 ersichtlich ist, ist das in den Innenraum des Gehäuses ragende Ende 98 der Stange 40 an die Krümmung des Rotorschaftsquerschnitts angepasst, womit gewährleistet werden kann, dass die Stange 40 möglichst weit in den Innenraum 6 bzw. möglichst nahe an den Rotorschaft 18 verschoben werden kann. Zudem ist auch das Ende 99 der Linearführung 60 bzw. der Buchse 600 an die Krümmung bzw. Wölbung des Innenraums 6 angepasst, sodass dieses bündig mit der Innenwand 4 des Gehäuses 2 verläuft.

[0075] Ein Stangenführungssegment 102, welches mehrere der in Fig. 5 und 6 gezeigten Aggregate 58 umfasst, ist in Fig. 7 gezeigt. Dieses kann als Zwischenflansch zwischen den Verbindungsflanschen zweier Gehäusesegmente wie in den Fig. 1 und 2 gezeigt eingefasst sein. Gemäss der in Fig. 7 gezeigten Ausführungsform wird das Stangenwehr 42 durch insgesamt 22 Stangen 40 gebildet, von welchem in Fig. 7 fünf in eingefahrener Position vorliegen und somit nur 17 in den Innenraum 6 ragen. Diese werden nach der Art ihrer Ausrichtung zur Rotorwelle hin bzw. nach der Ausgestaltung des endständigen Bereichs in drei Typen 40a, 40b und 40c unterteilt: einen ersten Typ 40a, welcher zur Rotorwellenachse hin ausgerichtet ist und in welchem der endständigen Bereich eine symmetrische Innenwölbung aufweist, einen zweiten Typ 40b, welcher zu einem peripheren Bereich der Rotorwelle hin ausgerichtet ist und in welchem der endständige Bereich eine asymmetrische Innenwölbung aufweist, und einen dritten Typ 40c, welcher zur Zone zwischen den Rotorwellen bzw. den Rotorwellenschäften hin ausgerichtet ist und in welchem der endständigen Bereich spitz zuläuft.

[0076] Wie insbesondere aus Fig. 8 ersichtlich ist, sind im Stangenführungssegment 102 jeweils zwei in Umfangsrichtung aufeinanderfolgende Aggregate 58 in Achsrichtung leicht versetzt zueinander angeordnet. Damit wird gewährleistet, dass die Stangen 40 möglichst weit in den Innenraum 6 verschiebbar sind, ohne dass die Verschiebbarkeit durch eine benachbarte Stange behindert oder eingeschränkt würde.

[0077] Gemäss dem in Fig. 9 gezeigten Ausschnitt einer weiteren erfindungsgemässen Vorrichtung sind im auslassseitigen Endbereich 12 des Gehäuses an den Rotorwellen 16 vom jeweiligen Rotorschaft 18 abragende Messer 104a, 104b angeordnet. Diese sind in der konkret gezeigten Ausführungsform zwischen zwei in Achsrichtung versetzt zueinander angeordneten Stangen 40 bzw. zwischen zwei Axialebenen der Stangen angeordnet. Dabei durchläuft während des Betriebs bzw. während der Rotation der Rotorwellen 16a, 16b jeweils ein Messer 104a der einen Rotorwelle 16a alternierend zu jeweils einem Messer 104b der anderen Rotorwelle 16b die Zone 106 zwischen den Rotorschäften 18a, 18b, wobei das durch diese Zone geförderte Material fortwährend geschnitten bzw. zerstückelt wird. Eine mögliche Anordnung der Messer 104a, 104b in Blickrichtung vom auslassseitigen Ende her ist in Fig. 10 gezeigt.

[0078] Durch das Vorliegen von Messern wie in Fig. 9 und 10 gezeigt, kann gewährleistet werden, dass unmittelbar vor dem Materialauslass die Partikelgrösse der geförderten Partikel nochmals zerkleinert bzw. das gelartige Material einer Scherung unterworfen wird. Um die Einstellung der Messer bzw. deren Wartung ohne allzu grossen Aufwand zu ermöglichen, ist im auslassseitigen Endbereich 12 die stirnseitige Wand des Gehäuses vorzugsweise derart ausgestaltet, dass der Innenraum 6 einfach zugänglich ist. Dies kann etwa dadurch bewerkstelligt werden, dass die Wand ausgefahren bzw. nach aussen geschwenkt werden kann. Vorzugsweise ist die Wand daher mit dem endständigen Gehäusesegment 52 über eine Flanschverbindung verschraubt und z.B. auf einer Schiene gelagert, um ein einfaches Ausfahren zu ermöglichen.

Bezugszeichenliste

[0079] 1, 100 Vorrichtung, Zweiwellen-Kneter 2 Gehäuse 4 Innenwand 6 Innenraum 8a, b Innenraumkompartimente 10 erster, einlassseitiger Endbereich 12 zweiter, auslassseitiger Endbereich 14, 140 Materialauslass, nach unten wegführender Kanal 16 Rotorwelle 18 Rotorschaft 20 Rotorblätter 21a, b Rotorblattreihen 22 Rotorbarren 24 Steg 26 Innenraumzentrum 28 Spalt zwischen Rotorbarren 30 Austragszone 32 Schabelement 34 Lager 36 Abschlussteil 38 Dichtungssystem 40 Stangen 40a-b Stangentypen 41A-D Axialebenen 42A-D Stangenwehre 44 Prozesszone 46 Gehäusemantel 48 Linearführung 50 vorlaufendes Ende der Stange 52a, 52b Gehäusesegmente 54 Verbindungsflansch 56 Zwischenflansch 58 Aggregat 60, 600 Linearführung, Buchse 62 O-Ringe 64 distaler Endbereich der Linearführung 66 proximaler Endbereich der Linearführung 68 Flansch der Linearführung 70 Laterne 72 Flansch der Laterne 74 Abschluss der Laterne 76 Öffnung des Abschlusses 78 Spindel 80 Spindelmutter 82 proximales Ende der Spindel 84 Handrad 86 distales Ende der Spindel 88 Gewinde der Spindel 90 Spannhülse 92 Gewinde der Spannhülse 94 Wellenmutter 96 Verdrehsicherung 98 Ende der Stange 99 Ende der Buchse 102 Stangenführungssegment 104a,b Messer 106 Zone zwischen Rotorschäften

Claims (15)

1. Vorrichtung zur Herstellung oder Behandlung eines förderfähigen Materials, insbesondere eines als heterogenes Gemisch vorliegenden, fliessfähigen Materials umfassend ein Gehäuse (2), welches einen sich in Achsrichtung X erstreckenden, von einer Innenwand (4) des Gehäuses umschlossenen Innenraum (6) umfasst, einen in einem ersten Endbereich (10) des Gehäuses (2) angeordneten Materialeinlass zur Einführung des Materials oder dessen Ausgangsstoffe in den Innenraum (4) und einen in einem dem ersten Endbereich (10) axial gegenüberliegenden zweiten Endbereich (12) des Gehäuses (2) angeordneten Materialauslass (14) zur Austragung des behandelten oder hergestellten Materials aus dem Innenraum, wobei die Vorrichtung zudem mindestens eine parallel zur Achsrichtung X ausgerichtete, im Gehäuse (2) gelagerte und um ihre Achse drehend antreibbare Rotorwelle (16) umfasst, die dazu bestimmt ist, das Material mittels an einem Rotorschaft (18) der Rotorwelle (16) angeordneter Rotorblätter (20) mechanisch zu bearbeiten und auf der Innenwand (4) zu verteilen,dadurch gekennzeichnet,dassam Gehäuse (2) in einer Linearführung (48) bezüglich zum Umfang der Innenwand (4) radial verschiebbare und in den Innenraum (6) hineinragende Stangen (40) angeordnet sind, wobei mehrere der Stangen zur Bildung eines Stangenwehrs (42) in einer Axialebene E verlaufen und in Umfangsrichtung der Innenwand (4) voneinander beabstandet sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stangen (40) rechtwinklig zur Achsrichtung X ausgerichtet sind.

3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bildung von mindestens zwei Stangenwehren (42) mehrere der Stangen (40) jeweils in unterschiedlichen Axialebenen E1, ... angeordnet sind.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere der Stangen (40) zur Bildung eines Austragsstangenwehrs in einer Axialebene verlaufen, welche unmittelbar vor dem Materialauslass (14) liegt.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Stangenwehr (42) von jeweils mindestens 6, vorzugsweise mindestens 8, bevorzugter mindestens 10 Stangen (40) gebildet wird.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die in einem Stangenwehr (42) vorliegenden Stangen (40) im Wesentlichen gleichmässig über den Umfang der Innenwand (4) angeordnet sind.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2) mindestens zwei sich axial erstreckende Gehäusesegmente (52a, 52b) mit jeweils einem Verbindungsflansch (54) aufweist und die Stangen (40) eines Stangenwehrs (42) in einem zwischen den Verbindungsflanschen eingefassten Zwischenflansch (56) angeordnet sind.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Teil der Stangen (40) wenigstens bereichsweise einen Durchmesser mit einer Breite B und einer sich rechtwinklig zur Breitenrichtung erstreckende Tiefe T aufweist, wobei die Breite B grösser ist als Tiefe T, und diese Stangen um ihre Längsachse drehbar im Gehäuse (2) gelagert sind.

9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Teil der Rotorblätter (20) eine schräg zu einer Querschnittsebene des Gehäuses verlaufende Förderfläche aufweist, um während der Rotation der Rotorwelle (16) dem Material eine Förderkomponente in Richtung zum Materialauslass (14) hin zu verleihen.

10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotorblätter (20) jeweils einen sich in Achsrichtung X entlang der Innenwand (4) erstreckenden Rotorbarren (22) aufweisen, der über einen radialen Steg (24) mit dem Rotorschaft (18) verbunden ist, und die Stangen (40) mindestens teilweise derart angeordnet sind, dass sie in einem ausgefahrenen Zustand durch einen zwischen zwei in Achsrichtung aufeinanderfolgenden Rotorbarren ausgebildeten Spalt (28) hindurchragen.

11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einem Teil der Stangen (40) jeweils ein Füllstandssensor zugeordnet ist.

12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Material während seiner Herstellung oder Behandlung mindestens temporär als gelartiges Material vorliegt.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Material ein Gel eines Superabsorbers ist.

14. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie ein Einwellen-Kneter oder ein Zweiwellen-Kneter (100) ist.

15. Verwendung der Vorrichtung gemäss einem der Ansprüche 1 bis 14 zur Herstellung oder Behandlung eines dispersen Systems, bevorzugt eines gelartigen Materials, und bevorzugter des Gels eines Superabsorbers.