DE3202308C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Behandlung von Stoffen, bestehend aus einem zylindrischen Behälter zur Aufnahme der zu behandelnden Stoffe mit zumindest einer be­ züglich einer zentralen Behälterwelle konzentrisch ge­ lagerten, in der Nähe der Innenwand des Behälters ange­ ordneten, über die Behälterwelle und ein Getriebe ange­ triebenen Werkzeugwelle.

Bei der Herstellung vieler Güter des industriellen und privaten Bedarfs ist es erforderlich, verschiedenartige Stoffe miteinander zu vermischen. In den verschiedenen Fällen ist dabei auch noch eine chemische Reaktion im Mischgut herbeizuführen. Der gleichmäßigen Verteilung der einzelnen Mischungsbestandteile setzen einzelne Kompo­ nenten mitunter erheblichen Widerstand entgegen. Das kann beispielsweise an den unterschiedlichen spezifischen Ge­ wichten oder Schüttgewichten an den Adhäsions- oder Ko­ häsionskräften oder an den unterschiedlichen Oberflächen­ strukturen der Partikel liegen. Insbesondere können bei Mischvorgängen unerwünschte Zusammenballungen auftreten. Derartigen Zusammenballungen muß entgegengewirkt werden. Dazu ist bekannt, im Behälter fest angeordnete Messer vor­ zusehen, die Anbackungen und Klumpenbildungen entgegenzu­ wirken sollen. Die Wirksamkeit dieser Maßnahmen läßt jedoch zu wünschen übrig.

Eine Vorrichtung dieser Art ist aus der DE-AS 22 22 100 bekannt. Bei dieser bekannten Vorrichtung sind an der Werkzeugwelle Rührelemente befestigt, die sich bis in die Nähe der Behälterwand erstrecken und mittels der Werkzeug­ welle in Drehung versetzbar sind. Die Drehbewegung wird dabei dadurch erzeugt, daß an beiden Deckelinnenseiten Zahnkränze vorgesehen sind, die mit Satellitenzahnrädern kämmen, welche fest mit der Werkzeugwelle verbunden sind. Wird somit die Werkzeugwelle über die Behälterwelle, mit der sie über Tragarme verbunden ist, in Drehung versetzt, dann wird der Werkzeugwelle eine Eigendrehung aufgrund der Abwälzung der Satellitenzahnräder auf den stirnseitigen Zahnradgrenzen erteilt. Abgesehen davon, daß diese be­ kannte Vorrichtung ungeeignet zur Behandlung solcher Materialien ist, bei denen mit Zähphasen, Anbackungen und Klumpenbildung gerechnet werden muß, ist diese Vorrichtung für viele Behandlungsvorgänge vor allem deshalb nicht brauchbar, weil das zu behandelnde Material völlig unge­ hindert in dem Bereich der Zahnkränze und Satellitenzahn­ räder gelangen kann, was dazu führt, daß das zu behandelnde Produkt in jedem Falle gequetscht wird, mechanische Abrieb sowohl an den Zahnkränzen als auch an den Satellitenzahn­ rädern entsteht, Blockierungen auftreten und darüber hinaus eventuelle Schmierstoffe oder dergleichen in das zu be­ handelnde Gut gelangen können.

Aus der DE-AS 10 62 001 ist ein Gefäß zur kontinuierlichen Aufbereitung von Kunststoffen bekannt, das eine um ihre Längsachse rotierende, als Reinigungswerkzeug dienende Schnecke aufweist, die sich entlang der inneren Mantel­ fläche des Gefäßes erstreckt und derart bewegbar ist, daß ihre Längsachse zu den Mantelflächen des Gefäßes parallele Bahnen beschreibt. Dabei sind speziell weitere Schnecken vorgesehen, deren Gänge in diejenigen der entlang der inneren Mantelfläche des Gefäßes bewegten Schnecke hinein­ greifen und als Reinigungsschnecken wirken.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung der als bekannt vorausgesetzten Art so auszubilden, daß Klumpenbildungen, Anback- und Zähphasen wirksam ent­ gegengewirkt wird und der Antrieb für die umlaufenden Werkzeuge gegenüber den jeweiligen Stoffen geschützt ist.

Gelöst wird diese Aufgabe nach der Erfindung dadurch, daß
der Werkzeugwelle ein im Bereich der Innenwand des Be­ hälters angeordnetes, mit der Behälterwelle verbundenes und parallel zur Behälterachse verlaufendes Umwälzorgang zugeordnet ist, und
daß das die Welle und die Werkzeugwelle verbindende Getriebe in einem Hohlraum der Tragarmelemente des Umwälzorgans ange­ ordnet ist.

Durch diese Ausgestaltung ist einerseits jegliche Beeinträchtigung des zu behandelnden Stoffes durch von den Antriebsorganen herrührende Verunreinigungen und auch das Auftreten unerwünschter Quetscheffekte vermieden und gleich­ zeitig sichergestellt, daß durch das Zusammenwirken von Um­ wälzorgan und zusammen mit diesem Umwälzorgan umlaufender, jedoch selbstständig angetriebener Werkzeugwelle die für das jeweilige Gut stets bestmöglichen Bearbeitungsbeding­ ungen geschaffen werden können, und zwar unter Vermeidung von Klumpenbildungen, Anback- und Zähphasen. Vorteilhafter­ weise grenzen die auf der Werkzeugwelle angebrachten Werk­ zeuge an das Umwälzorgan an, wobei die Werkzeuge zweck­ mäßigerweise radial innerhalb des Umwälzorgans gelegen sind, jedoch in speziellen Fällen auch in Umfangsrichtung gegen­ über dem Umwälzorgan versetzt sein können.

Bevorzugt bilden das Umwälzorgan und die Tragelemente eine rahmenförmige Anordnung, wobei insbesondere die rahmen­ förmige Anordnung als Stütz- und Tragorgan für die Werk­ zeugwelle ausgebildet ist. Auf diese Weise wird auch eine gute Zugänglichkeit der Werkzeugwelle geschaffen, so daß ggf. das jeweilige Werkzeug leicht herausgenommen und gegen ein anderes Werkzeug ausgetauscht werden kann.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß eine ebenfalls drehfest mit der Behälter­ welle verbundene und sich bezüglich der ersten rahmen­ förmigen Anordnung in diametral entgegengesetzter Richtung von der Behälterwelle weg erstreckende zweite rahmen­ förmige Anordnung vorgesehen ist, wobei die Umwälzorgane der beiden rahmenförmigen Anordnungen insbesondere radial verschieden ausgebildet sind. Dabei trägt zweckmäßigerweise nur diejenige rahmenförmige Anordnung, die das Umwälzorgan mit der kleineren radialen Abmessung aufweist, eine Werk­ zeugwelle. Die Rahmenanordnung ohne Werkzeugwelle dient in diesem Falle ausschließlich zur Umwälzung des zu be­ handelnden Gutes.

Von Vorteil ist es, wenn das Umwälzorgan der rahmenförmigen Anordnung zur Umlenkung des zu verarbeitenden Stoffes der Werkzeugwelle zugewandt wenigstens eine abgeschrägte Fläche aufweist, da dadurch eine Verbesserung der Zu­ führung des jeweiligen Stoffes zu den Werkzeugen erreicht werden kann.

Vorteilhafterweise ist für das Umwälzorgan und die Werkzeuge­ welle ein gemeinsamer Antrieb vorgesehen, wobei dieser Antrieb über ein Getriebe auf die Werkzeugwelle wirkt. Das Getriebe kann dabei ein stufenlos regelbares Getriebe sein und eine Änderung der Drehrichtung zulassen. Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist ein von einem ersten Antrieb für das Umwälzorgan unabhängiger zweiter Antrieb für die Werkzeugwelle vorgesehen. Durch den separaten zweiten Antrieb kann die Drehzahl der Werkzeuge von der Drehzahl des Umwälzorgans völlig unabhängig ge­ wählt werden, wodurch es möglich ist, die Relativgeschwind­ igkeit zwischen den auf das zu behandelnde Gut einwirkende Werkzeug und dem sich in Bewegung befindenden Gut optimal zu wählen. Da sich die Drehgeschwindigkeit und/oder die Drehrichtung der Werkzeuge stets an den sich zeitlich ändernden Zustand des zu behandelnden Gutes anpassen läßt, lassen sich in jede Behandlungsphase die bestmöglichen Bedingungen schaffen.

In der Praxis wird das Werkzeug in Abhängigkeit von der Zusammensetzung des zu behandelnden Gutes sowie der Art des Bearbeitungsprozesses gewählt werden. Das Werkzeug kann beispielsweise aus mehreren Werkzeugteilen bestehen, die auf einer Tragwelle montiert und einzeln austauschbar sind. Falls erforderlich, kann auch das komplette Werk­ zeug gegen ein anderes ausgetauscht werden. Als Werkzeug wird vorzugsweise ein einer Zusammenballung des zu be­ arbeitenden Gutes entgegenwirkendes Werkzeug verwendet. Zweckmäßige Werkzeuge sind beispielsweise Mischwerkzeuge, aber auch Zerkleinerungswerkzeuge wie z.B. Schneidwerk­ zeuge und das zu behandelnde Gut zermahlende Werkzeuge. Es können ferner weitere, fest mit dem Umwälzorgan oder der Behälterwand verbundene Werkzeuge vorgesehen sein, die mit dem drehbar gelagerten Werkzeug zusammenwirken oder auch zu einer zusätzlichen Bearbeitung des zu behandelnden Gutes dienen.

Für bestimmte Anwendungsfälle, bei denen das zu behandelnde Gut während des Bearbeitungsprozesses erwärmt werden muß, ist es zweckmäßig, das Umwälzorgan beheizbar auszubilden.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbei­ spielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher be­ schrieben; in dieser zeigt:

Fig. 1 eine schematische Schnittdarstellung eines Aus­ führungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vor­ richtung zum Behandeln von Stoffen,

Fig. 2 eine Teilansicht der in Fig. 1 gezeigten Vor­ richtung, wobei das auf das zu behandelnde Gut einwirkende Werkzeug ein Zerkleinerungswerkzeug ist,

Fig. 3 eine Teilansicht der in Fig. 1 gezeigten Vor­ richtung, wobei das auf das zu behandelnde Gut einwirkende Werkzeug ein Mischwerkzeug ist, und

Fig. 4 eine Teilansicht der in Fig. 1 gezeigten Vor­ richtung, wobei das auf das zu behandelnde Gut einwirkende Werkzeug ein Mahlwerkzeug ist.

Fig. 1 zeigt in schematischer Schnittdarstellung ein Aus­ führungsbeispiel einer Vorrichtung zum Behandeln von Stoffen in Form einer Zerkleinerungs- und Mischvorrichtung. In einem zylindrischen Behälter 1 ist eine Umwälzeinheit 5 ange­ ordnet, die mit einer konzentrisch zur Behälterachse 20 mittels Lagern 2 im Behälter 1 drehbar gelagerten Behälter­ welle 3 drehfest verbunden ist.

Die Umwälzeinheit 5 ist als rahmenförmige Anordnung ausge­ bildet, die sich im wesentlichen bis zum Innenwandbereich des Behälters 1 erstreckt. Die Umwälzeinheit umfaßt ein sich parallel zur Behälterachse 20 erstreckendes Umwälz­ organ 21 sowie zwei seitliche, sich in radialer Richtung erstreckende Tragarmelemente 22.

Ein auf das zu behandelnde Gut einwirkendes Werkzeug, von dem hier lediglich die Werkzeugwelle 6 gezeigt ist, ist mittels Lagern 7 radial innerhalb des Umwälzorgans 21 dreh­ bar in den beiden seitlichen Tragarmelementen 22 gelagert. Mit dieser Werkzeugwelle können einzelne Werkzeugteile dreh­ fest verbunden werden. Das Werkzeug kann jedoch auch ein­ stückig mit dieser Werkzeugwelle 6 ausgebildet sein.

Neben einem ersten Antrieb 4 für die Umwälzeinheit 5 ist ein vom ersten Antrieb unabhängiger zweiter Antrieb 12 für die Werkzeugwelle 6 vorgesehen. Die abtreibende Welle 11 des zweiten Antriebs 12 ist in der Behälterwelle 1 für die Umwälzeinheit 5 mittels Lagern 14 drehbar gelagert, und über ein Getriebe 8, 9, 10 mit der Werkzeugwelle 6 ver­ bunden. Das Getriebe umfaßt eine mit der Werkzeugwelle 6 drehfest verbundenen Rolle 9, eine mit der Abtriebswelle 11 des zweiten Antriebs 12 drehfest verbundene Rolle 10 sowie einen die Antriebskraft von der abtreibenden Welle 11 auf die Werkzeugwelle 6 übertragenden Riemen 9. Das Getriebe ist in einem Hohlraum 13 des rechten seitlichen Tragarmelementes 22 der Umwälzeinheit 5 untergebracht. Der Hohlraum 13 ist derart abgedichtet, daß einerseits ein Eindringen des zu be­ handelnden Gutes in den Hohlraum und andererseits ein Aus­ treten von Schmierstoffen aus dem Hohlraum verhindert wird.

Wird nun die rahmenförmige Umwälzeinheit 5 durch den ersten Antrieb 4 in Rotation versetzt, so wird das zu behandelnde Gut in bekannter Weise umgewälzt. Dem zu bearbeitenden Gut wird insbesondere im Umfangsbereich, nämlich im Bereich des Umwälzorgans 21 eine vorbestimmte Geschwindigkeit er­ teilt. Eine optimale Festlegung der Relativgeschwindigkeit zwischen dem zu behandelnden Gut und dem auf das Gut ein­ wirkenden Werkzeug wird über den zweiten Antrieb 12 er­ reicht. Im allgemeinen wird die Werkzeugwelle 6 mit einer wesentlich höheren Drehzahl als das Umwälzorgan 21 ange­ trieben. Beispielsweise ist für das Umwälzorgan 21 eine Drehzahl von 2 Umdrehungen pro Minute und für die Werkzeug­ welle eine Drehzahl von etwa 1500 Umdrehungen pro Minute denkbar.

Von praktischer Bedeutung ist, daß aufgrund des separaten zweiten Antriebs 12 die Drehzahl der Werkzeugwelle 6 bzw. der Werkzeuge 15, 16, 18 in Abhängigkeit vom jeweiligen Zu­ stand des zu behandelnden Gutes auch bei gleichbleibender Drehzahl des Umwälzorgans 21 während eines bestimmten Be­ handlungschrittes verändert werden kann. Somit können stets diejenigen Bedingungen geschaffen werden, bei denen eine Klumpenbildung des zu behandelnden Gutes wirksam vermieden wird.

Gemäß der Fig. 2 gezeigten Ausführungsform ist das Werk­ zeug ein Zerkleinerungswerkzeug mit auf einer Werkzeug­ welle 6 angeordneten Schnittmessern 15. Diese Schnitt­ messer wirken einer Zusammenballung des zu behandelnden Gutes entgegen. Um Anbackungen an der Innenwand des zylindrischen Behälters zu verhindern, weist das Umwälz­ organ 21 einen Abstreifer 19 auf.

Gemäß der Ausführung ist das Werkzeug ein Mischwerkzeug mit einer auf einer Werkzeugwelle 6 angeordneten Mischschnecke 16. Gemäß der Ausführung nach Fig. 4 wird als Werkzeug ein das zu behandelnde Gut zermahlendes Werkzeug verwendet, wo­ bei eine Werkzeugwelle 6 Mahlstifte 18 aufweist, die mit am wandseitigen Teil 21 des Umwälzorgans 5 angeordneten Mahl­ stiften 17 zusammenwirken.

Die Werkzeugwelle 6 der in Fig. 2 bis 4 gezeigten Werkzeuge ist in gleicher Weise in den seitlichen Tragarmelementen der Umwälzeinheit 5 gelagert, wie dies im ersten, anhand von Fig. 1 erläuterten Ausführungsbeispiel beschrieben wurde.

Claims (18)

1. Vorrichtung zum Behandeln von Stoffen, bestehend aus einem zylindrischen Behälter zur Aufnahme der zu behan­ delnden Stoffe mit zumindest einer bezüglich einer zen­ tralen Behälterwelle konzentrisch gelagerten, in der Nähe der Innenwand des Behälters angeordneten, über die Behälterwelle und ein Getriebe angetriebenen Werkzeug­ welle, dadurch gekennzeichnet,
daß der Werkzeugwelle (6) ein im Bereich des Innenwand des Behälters angeordnetes, mit der Behälterwelle (3) verbundenes und parallel zur Behälterachse (20) verlaufendes Umwälzorgan (21) zugeordnet ist,
daß die Behälterwelle (3) als Hohlwelle ausgebildet und an dieser Hohlwelle eine weitere Welle (11) vorgesehen ist, und
daß das die Welle (11) und die Werkzeugwelle (6) verbin­ dende Getriebe in einem Hohlraum (13) der Tragarmelemen­ te (22) des Umwälzorgans (21) angeordnet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Werkzeugwelle (6) zumindest im wesentlichen über die gleiche axiale Länge wie das Umwälzorgan (21) erstreckt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die auf der Werkzeugwelle (6) angebrachten Werkzeuge (15, 16, 18) an das Umwälzorgan (21) angrenzen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkzeugwelle (6) radial innerhalb des Umwälzor­ gans (21) gelegen ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkzeugwelle (6) im Umfangsrichtung gegenüber dem Wälzorgan (21) versetzt ist.

6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Umwälzorgan (21) und die Tragelemente (22) eine rahmenförmige Anordnung bilden.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die rahmenförmige Anordnung als Stütz- und Tragorgan für die Werkzeugwelle (6) ausgebildet ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkzeugwelle (6) in den sich in Radialrichtung erstreckenden Tragelementen (22) gelagert ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine ebenfalls drehfest mit der Behälterwelle (3) verbundene und sich bezüglich der ersten rahmenförmigen Anordnung in diametral entgegengesetzter Richtung von der Behälterwelle wegerstreckende zweite rahmenförmige Anordnung vorgesehen ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Umwälzorgane (21) der beiden rahmenförmigen An­ ordnungen radial verschieden ausgebildet sind.

11. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß nur die diejenige rahmenförmige Anordnung, die das Umwälzorgan (21) mit der kleineren radialen Abmessung aufweist, eine Werkzeugwelle (6) trägt.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Umwälzorgan (21) der rahmenförmigen Anordnung zur Umlenkung des zu verarbeitenden Stoffes der Werkzeug­ welle (6) zugewandt wenigstens eine abgeschrägte Fläche aufweist.

13. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß für das Umwälzorgan (21) und die Werkzeugwelle (6) ein gemeinsamer Antrieb vorgesehen ist und daß dieser Antrieb über das Getriebe auf die Werkzeugwelle (6) wirkt.

14. Vorrichtung nach einem oder mehreren der der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß ein von einem ersten Antrieb (4) für das Umwälzorgan unabhängiger zweiter Antrieb (12) für die Werkzeugwelle (6) vorgesehen ist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Antrieb (12) ein Motor mit stufenlos re­ gelbarer Drehzahl ist.

16. Vorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Antrieb (12) ein Motor mit veränderbarer Drehrichtung ist.

17. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Umwälzorgan (21) beheizbar ist.

18. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die auf der Werkzeugwelle (6) angebrachten Werk­ zeuge aus Mahlstiften (18) bestehen, die mit am Um­ wälzorgan (21) angeordneten Mahlstiften (17) zu­ sammenwirken.