EP4448155B1

EP4448155B1 - Paddelmischvorrichtung und verfahren zu ihrer reinigung

Info

Publication number: EP4448155B1
Application number: EP24705694.8A
Authority: EP
Inventors: Marco Otero; Frieder Sorbas KLEIN
Original assignee: Buehler AG
Current assignee: Buehler AG
Priority date: 2023-03-03
Filing date: 2024-02-21
Publication date: 2025-09-10
Anticipated expiration: 2044-02-21
Also published as: EP4448155A1; DK4448155T3; CN120712136A; WO2024184075A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Paddelmischvorrichtung, insbesondere einen Vorkonditionierer, für einen Extruder zur Herstellung eines Nahrungsmittels oder Tierfutters.
Extruder sind Maschinen, in denen Materialien wie Polymere, Elastomere oder proteinhaltige Mischungen für die Herstellung von Lebensmitteln einschliesslich Cerealien, Snacks, Tierfutter und alternativer Nahrungsmittel unter gewünschten Druck- und Temperaturbedingungen behandelt werden können. Ein typischer Extruder umfasst mindestens eine Extruderschneckenwelle, wobei jede der Extruderschneckenwellen einen Satz von Extruderschneckenelementen aufweist, die auf einer Tragwelle montiert sind. Die Extruderschneckenwellen sind in einem Zylinder untergebracht, welcher als Barrel bezeichnet wird. Ein Extruder umfasst üblicherweise mehrere Barrels, die Ende an Ende miteinander verbunden sind. Mehrere Barrels sind erforderlich, um die verschiedenen in dem Extruder durchzuführenden Prozesse wie Fördern, Kneten, Mischen, Entgasen, Dosieren und dergleichen auszuführen.
Vorkonditionierer werden häufig in Kombination mit Extrudern oder anderen Apparaten verwendet, und dienen zur Vorbereitung und Vermischung von Nahrungs- und Futtermitteln. Dafür werden beispielsweise ein oder mehrere Mehle oder ein Konzentrat/Isolat mit Wasser/Dampf und/oder sonstigen Additiven für eine anschliessende Extrusion behandelt. Die zu behandelnden Materialien werden im Vorkonditionierer beispielsweise zuerst mit dem Wasser vermischt und mit Dampf behandelt, bevor sie in den Extruder gelangen.
Ein geeigneter Vorkonditionierer ist beispielsweise aus der DE 197 43 470 A1 bekannt. Dieser Vorkonditionierer umfasst eine Mischeinheit und eine Verweileinheit, wobei die Mischeinheit oberhalb der Verweileinheit angeordnet ist. In beiden Einheiten ist je mindestens eine Welle mit daran angeordneten Paddeln bereitgestellt, um Material durch die entsprechende Einheit zu fördern. Durch die Trennung der Mischeinheit von der Verweileinheit kann einerseits ein optimales, intensives Vermischen des Materials bei hoher Drehgeschwindigkeit der Welle, aber anderseits auch ein Verweilen in der Verweileinheit unter sanften Bedingungen bei langsamer Drehgeschwindigkeit der Welle realisiert werden.
Nachdem das Material beide Einheiten durchlaufen hat, gelangt es über einen am unteren Ende der Verweileinheit angeordneten Materialauslass in einen Materialeinlass des Extruders. Es kann eine Förderschnecke bereitgestellt sein, um das Material vom Materialauslass der Verweileinheit zum Materialeinlass des Extruders zu befördern.
Bei diesem bekannten Vorkonditionierer sind die Mischeinheit und die Verweileinheit beidseitig mit Türen ausgestattet, welche hochgeklappt werden können und somit den Innenraum der beiden Einheiten für Reinigungszwecke zugänglich machen. Dies ist noch nicht optimal.
In der EP-3 656 462 A1 ist eine Dosier- und Mischvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 beschrieben. Es ist eine Schwenktür entlang der Mittelachse des Mischbehälters angeordnet, welche zu Reinigungszwecken geöffnet werden kann.
In der EP-1 990 085 A2 ist ein Mischer gezeigt, der in seiner Endfläche einen Auslass aufweist, welcher durch eine rotierbare Platte verschlossen werden kann.
Es war die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Paddelmischvorrichtung bereitzustellen, welche auf vorteilhafte Weise gereinigt werden kann.
Diese Aufgabe wird durch die vorliegende Erfindung gelöst.
Im Detail betrifft die vorliegende Erfindung eine Paddelmischvorrichtung, insbesondere einen Vorkonditionierer, umfassend eine zylinderförmige Mischeinheit mit einer in der Mischeinheit angeordneten Welle, wobei die Welle Paddel und die Mischeinheit eine Grundfläche aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass in der Grundfläche verschliessbare Öffnungen zur Einführung eines Reinigungsgeräts in die Mischeinheit bereitgestellt sind.
Die vorliegende Erfindung beruht auf der Idee, in der Grundfläche einer zylindrischen Einheit einer Paddelmischvorrichtung Öffnungen vorzusehen, durch welche eine Reinigungsvorrichtung in das Innere der Einheit eingeführt werden kann, um diese zu reinigen.
In einer einfachsten Ausführungsform umfasst die Paddelmischvorrichtung eine zylindrische Mischeinheit. Derartige Mischeinheiten sind bekannt und umfassen einen Materialeinlass, durch welchen Material in die Mischeinheit eingeführt werden kann. Der Materialeinlass ist üblicherweise derart angeordnet, dass Material mit Hilfe der Schwerkraft in die Mischeinheit eingeführt werden kann. In der Mischeinheit ist eine Welle bereitgestellt, welche sich über die gesamte Länge der Mischeinheit erstreckt und auf welcher Paddel angeordnet sind. Mit Hilfe eines Antriebs wie eines Elektromotors kann die Welle in eine Drehbewegung versetzt werden und in der Mischeinheit befindliches Material durch die Mischeinheit fördern.
Die Mischeinheit weist weiterhin einen oder mehrere zusätzliche Einlässe auf, um eine Flüssigkeit wie Wasser und/oder ein Gas wie Wasserdampf in die Mischeinheit einzuleiten.
Die zylindrische Mischeinheit weist weiterhin eine Grundfläche auf, welche von der Seite abgewandt ist, an welcher der Antrieb angeordnet ist. In dieser Grundfläche sind verschliessbare Öffnungen zur Einführung eines Reinigungsgeräts in die Mischeinheit bereitgestellt. Denkbar wäre auch, in die Grundfläche, an welcher der Antrieb angeordnet ist, verschliessbare Öffnungen zur Einführung eines Reinigungsgeräts in die Mischeinheit bereitzustellen.
Es handelt sich hierbei vorzugsweise um eine runde Öffnung mit einem Durchmesser, welcher das Einführen einer herkömmlichen Reinigungsvorrichtung wie einer Sprühlanze (zum Beispiel von der Firma Kärcher) ermöglicht. Derartige Reinigungsvorrichtungen sind bekannt und nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung. Vorzugsweise ist der Durchmesser der Öffnung im Bereich von 10-80 mm, vorzugsweise im Bereich von 10-45 mm, bevorzugter, 15 bis 30 mm.
Erfindungsgemäss bevorzugt wird der Durchmesser der Öffnung im Verhältnis zum Durchmesser einer zur Reinigung eingesetzten Sprühlanze derart gewählt, dass das Verhältnis r (d(Öffnung)/d(Sprühlanze) im Bereich von 4 bis >1, vorzugsweise 3 bis >1, bevorzugter 2 bis >1, und besonders bevorzugt 1,5 bis >1 liegt. So könnte bei einem Lanzendurchmesser von 16 mm ein Bohrungsdurchmesser von 17 mm gewählt werden. Auf diese Weise wird verhindert, dass während eines Reinigungsvorgangs zuviel Reinigungsflüssigkeit aus der Öffnung austritt.
Erfindungsgemäss bevorzugt ist diese Öffnung mit einer Befestigungsvorrichtung wie einem Gewinde versehen, um die Öffnung fest verschliessen zu können, beispielsweise mit einer geschlossenen Schraubenmutter. Während des Betriebs der Mischeinheit sollte die Öffnung verschlossen sein.
Erfindungsgemäss bevorzugt kann die Öffnung zusätzlich mit einem Pfropfen verschlossen sein, gegebenenfalls in Kombination mit einer O-Ring-Dichtung. Vorzugsweise sind Pfropfen und O-Ring-Dichtung aus einem elastischen Material wie Gummi gefertigt.
Erfindungsgemäss bevorzugt können die Elemente zum Verschliessen der Öffnung(en) werkzeugfrei eingebaut und ausgebaut werden, zum Beispiel durch den Einsatz von Blindstopfen.
Gemäss einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es bevorzugt, dass die Grundfläche mit 2-8, vorzugsweise 2-6, noch bevorzugter 3-6 und besonders bevorzugt 4 verschliessbare Öffnungen zur Einführung eines Reinigungsgeräts aufweist. Bei einer üblichen Konstruktion einer Welle mit Paddeln ist der Innenraum der Mischeinheit in vier Segmente unterteilt, welche jeweils etwa ein Viertel des Querschnitts der zylindrischen Mischeinheit einnehmen. Um die Mischeinheit vollständig beziehungsweise optimal zu reinigen, ist das Reinigungsgerät nacheinander in vier Öffnungen einzuführen, welche den entsprechenden Segmenten zugeordnet sind, wobei sich je eine Öffnung in eines dieser Segmente öffnet.
Gemäss einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es aus Sicherheitsgründen bevorzugt, dass die Grundfläche mit einer Abdeckung bedeckt ist. Auf diese Weise sind die in der Grundfläche angeordneten verschliessbaren Öffnungen nach aussen verdeckt und können beispielsweise nicht versehentlich während des Betriebes geöffnet werden.
Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weisen die Öffnung(en) eine derartige Länge auf, dass auch in dem Fall, dass die betreffende Öffnung nicht verschlossen ist, ein Hindurchgreifen durch die Öffnung bis zu einer sich während des Betriebs drehenden Welle nicht möglich ist (ISO 13857). Eine Überwachung geöffneter Öffnungen ist dann nicht erforderlich.
Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist zusätzlich eine mit der Mischeinheit zylinderförmige Verweileinheit mit einer in der Verweileinheit angeordneten Welle bereitgestellt, wobei die Welle Paddel und die Verweileinheit eine Grundfläche aufweist, wobei die Verweileinheit vorzugsweise unterhalb der Mischeinheit angeordnet ist, wobei in der Grundfläche der zylinderförmigen Verweileinheit verschliessbare Öffnungen zur Einführung eines Reinigungsgeräts in die Verweileinheit bereitgestellt sind.
Verweileinrichtungen sind aus herkömmlichen Vorkonditionierern bekannt, wie vorstehend beschrieben wurde. In der Verweileinheit ist eine Welle bereitgestellt, welche sich die die gesamte Länge der Verweileinheit erstreckt und auf welcher Paddel angeordnet sind. Mit Hilfe eines Antriebs wie eines Elektromotors kann die Welle in eine Drehbewegung versetzt werden und in der Verweileinheit befindliches Material durch die Verweileinheit fördern.
Bei einem vorstehend beschriebenen Vorkonditionierer wird das Material nach Verlassen der Mischeinheit in eine separate Verweileinheit überführt. Erfindungsgemäss bevorzugt sind hierbei Mischeinheit und Verweileinheit übereinander angeordnet, mit der Mischeinheit oberhalb der Verweileinheit, um das Material mit Hilfe der Schwerkraft von der Mischeinheit in die Verweileinheit zu überführen.
Erfindungsgemäss besonders bevorzugt sind Mischeinheit und Verweileinheit durch eine geschlossene Leitung miteinander verbunden, wobei diese Leitung vorzugsweise an dem Ende der Mischeinheit angeordnet ist, welche von dem Materialeinlass am weitesten entfernt ist. Auf diese Weise wird das Material zunächst durch die gesamte Länge der Mischeinheit gefördert und dabei verarbeitet, bevor es durch die Leitung in die Verweileinheit überführt wird.
Die vorstehenden Ausführungen zu den Öffnungen der Mischeinheit treffen analog auch auf die Verweileinheit zu, d.h. die Angaben zur Anzahl und Position der Öffnungen, deren Durchmesser, Verschliessbarkeit und Verstopfbarkeit, sowie die Bedeckung der Öffnungen mit einer Abdeckung gelten analog.
Die Verweileinheit weist weiterhin einen Materialauslass auf. Dieser ist vorzugsweise auf der Unterseite der Verweileinheit angeordnet, damit das Material mit Hilfe der Schwerkraft von der Verweileinheit in eine Förderschneckeneinheit oder direkt in den Extruder überführt werden kann.
Erfindungsgemäss besonders bevorzugt sind Verweileinheit und Förderschneckeneinheit oder Extruder durch eine geschlossene Leitung miteinander verbunden, wobei diese Leitung vorzugsweise an dem Ende der Verweileinheit angeordnet ist, welche von der Verbindungsleitung mit der Mischeinheit am weitesten entfernt ist. Auf diese Weise wird das Material zunächst durch die gesamte Länge der Verweileinheit gefördert und dabei verarbeitet, bevor es durch die Leitung in die Förderschneckeneinheit oder den Extruder überführt wird.
Erfindungsgemäss ist zusätzlich eine mit der Verweileinheit verbundene zylinderförmige Förderschneckeneinheit mit einer in der Förderschneckeneinheit angeordneten Welle bereitgestellt, wobei die Welle Paddel und die Förderschneckeneinheit eine Grundfläche aufweist, wobei die Förderschneckeneinheit vorzugsweise unterhalb der Verweileinheit angeordnet ist, wobei in der Grundfläche der zylinderförmigen Förderschneckeneinheit verschliessbare Öffnungen zur Einführung eines Reinigungsgeräts in die Förderschneckeneinheit sind.
Förderschneckeneinheiten sind aus herkömmlichen Extrudern mit Vorkonditionierern bekannt. In der Förderschneckeneinheit ist eine Welle bereitgestellt, welche sich die die gesamte Länge der Förderschneckeneinheit erstreckt und auf welcher Paddel angeordnet sind. Mit Hilfe eines Antriebs wie eines Elektromotors kann die Welle in eine Drehbewegung versetzt werden und in der Förderschneckeneinheit befindliches Material durch die Förderschneckeneinheit fördern.
Die vorstehenden Ausführungen zu den Öffnungen der Mischeinheit treffen analog auch auf die Förderschneckeneinheit zu, d.h. die Angaben zur Anzahl und Position der Öffnungen, deren Verschliessbarkeit und Verstopfbarkeit, sowie die Bedeckung der Öffnungen mit einer Abdeckung gelten analog.
Die Förderschneckeneinheit weist weiterhin einen Materialauslass auf. Dieser ist vorzugsweise auf der Unterseite der Förderschneckeneinheit angeordnet, damit das Material mit Hilfe der Schwerkraft von der Förderschneckeneinheit in den Extruder überführt werden kann.
Erfindungsgemäss besonders bevorzugt sind Förderschneckeneinheit und Extruder durch eine geschlossene Leitung miteinander verbunden, wobei diese Leitung vorzugsweise an dem Ende der Förderschneckeneinheit angeordnet ist, welche von der Verbindungsleitung mit der Verweileinheit am weitesten entfernt ist.
Erfindungsgemäss bevorzugt an der Förderschneckeneinheit ein Bypass angeordnet, welcher mit einer Flanschplatte, die koaxial zur in der Förderschneckeneinheit bereitgestellten Welle angeordnet ist, geöffnet und geschlossen werden kann.
Ein Bypass ist bekannt. Ein Bypass dient dazu, beim Anfahren der Vorrichtung zunächst Produkt nicht in den Produktstrom zu fördern, sondern aus einem Bypass-Auslass aus der Vorrichtung herauszuleiten. Auf diese Weise kann Material, das beim Anfahren der Vorrichtung gebildet wird, aber noch nicht die Produktspezifikationen erfüllt, aus der Vorrichtung entfernt werden, um Kontaminationen zu vermeiden.
Ist der Bypass gemäss der vorliegenden Erfindung an der Förderschneckeneinheit angeordnet, kann selbst im Fall einer Störung des nachfolgenden Extruders die Vorkonditionierung des Produkts weiterhin durchgeführt werden; das vorkonditionierte Produkt wird dann durch den Bypass-Auslass in einen Behälter geleitet.
Bei einem herkömmlichen Bypass ist der Bypass-Auslass mit einer Schieberplatte verschlossen, der vorzugsweise pneumatisch horizontal hin und her bewegt werden kann. Der Schieber und der Bypass-Auslass sind hierbei üblicherweise unterhalb des Materialeinlasses angeordnet. Es werden aber aufgrund der zylindrischen Form der Förderschneckeneinheit und daher notwendigerweise ebenfalls gekrümmten Form der Schieberplatte Toträume ausgebildet, in welchen Material in grösseren Mengen verweilen kann. Dies ist aus Gründen der Produktsicherheit unerwünscht. Auch ist die Reinigung und Abdichtung dieses Bypasses schwierig.
Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird der Bypass mit einer Flanschplatte, die koaxial zur in der Förderschneckeneinheit bereitgestellten Welle angeordnet ist, geöffnet und geschlossen. Mit anderen Worten erfolgt bei dieser bevorzugten Ausführungsform das Öffnen und Schliessen des Bypasses dadurch, dass eine Flanschplatte von einer ersten Position in der Förderschneckeneinheit in eine zweite Position in der Förderschneckeneinheit bewegt wird.
In der ersten Position befindet sich die Flanschpatte zwischen dem Materialeinlass und dem Bypass-auslass und trennt den Innenraum der Förderschneckeneinheit in zwei separate Abschnitte, wobei sich in dem einen Abschnitt der Bypass-Auslass und in dem anderen Abschnitt der Materialeinlass und der restliche Innenraum der Förderschneckeneinheit befindet. Durch den Materialeinlass eingeführtes Produkt kann nicht in den Bypass-Auslass gelangen, da die Flanschplatte den Innenraum der Förderschneckeneinheit in zwei separate Abschnitte trennt, die nicht fluidisch miteinander verbunden sind.
In der zweiten Position trennt die Flanschpatte den Innenraum der Förderschneckeneinheit in zwei andere separate Abschnitte, wobei sich in dem einen Abschnitt zumindest teilweise der Bypass-Auslass und der Materialeinlass befinden. Durch den Materialeinlass eingeführtes Produkt kann nun in den Bypass-Auslass gelangen.
Die Flanschplatte kann durch übliche Bewegungsmittel von der ersten in die zweite Position bewegt werden. Vorzugsweise wird die Flanschplatte mit einem oder mehreren pneumatischen Zylindern bewegt.
Mit diese koaxial zur Förderschneckenwelle angeordneten Flanschplatte werden Toträume vermieden.
Vorzugsweise kann die Flanschplatte mit Dichtungen wie O-Ringen aus einem elastischen Material wie Gummi versehen sein.
Beim Anfahren der Vorrichtung wird die Flanschplatte axial vom Materialeinlass weg in die vorstehend beschriebene zweite Position verschoben. Die Förderschnecke wird rückwärts betrieben und eingeleitetes Material in den zugänglichen Bypass-Auslass gefördert. Sobald die gewünschten Produktspezifikationen erreicht sind, wird die Flanschplatte zurück in die erste Position bewegt und trennt den Materialeinlass vom Bypass-auslass. Die Förderschnecke wird vorwärts betrieben und Material in den Extruder gefördert.
Der erfindungsgemässe Bypass mit Flanschplatte ist allgemein für jede Paddelmischvorrichtung, insbesondere jeden Vorkonditionierer, beziehungsweise jeden Extruder einsetzbar und nicht auf die vorliegende Vorrichtung eingeschränkt.
Die erfindungsgemässe Paddelmischvorrichtung, insbesondere Vorkonditionierer, kann an jedem herkömmlichen Extruder angeordnet werden.
Die vorliegende Erfindung betrifft somit auch einen Extruder, umfassend eine vorstehend beschriebene erfindungsgemässen Paddelmischvorrichtung, insbesondere Vorkonditionierer.
Extruder sind hinlänglich bekannt. Es wird z.B. auf die WO 2012/158023 A1 oder auf die Extruder, insbesondere Doppelschneckenextruder, von Bühler verwiesen. Solche Extruder haben vorzugsweise ein L/D-Verhältnis (Gesamtlänge zu Schneckendurchmesser) im Bereich von 12 -60, vorzugsweise 20 bis 40. Erfindungsgemäß werden die Extruder vorzugsweise mit 100 bis 1000 U/min, besonders bevorzugt mit 200 bis 600 U/min und ganz besonders bevorzugt mit 250 bis 350 U/min betrieben.
Der erfindungsgemässe Extruder umfasst einen Motor mit einem Getriebe, um die Extruderschnecken anzutreiben. Zu diesem Zweck ist die Tragwelle jeder vorhandenen Extruderschnecke operativ mit dem Getriebe verbunden. Dies kann auf herkömmlich bekannte Art erfolgen.
Der erfindungsgemässe Extruder umfasst weiterhin ein Extrudergehäuse mit einer im Gehäuse befindlichen Prozesszone und einem Einlass und Auslass. Das Extrudergehäuse umfasst vorzugsweise 2 bis 20 Barrel, bevorzugter 2 bis 15 Barrels. Die Barrel sind vorzugsweise stirnseitig miteinander verbunden und bilden zusammen das Extrudergehäuse.
Das Extrudergehäuse (beziehungsweise jedes der das Extrudergehäuse bildenden Barrels) weist eine Durchgangsbohrung auf. Die Durchgangsbohrung durchläuft das Extrudergehäuse axial durch dessen gesamte Länge. Innerhalb dieser Durchgangsbohrung befindet sich die Prozesszone des Extruders.
Das Gehäuse des Extruders ist vorzugsweise temperaturgesteuert. Das zu extrudierende Material wird unter Druck (üblicherweise 1 bis 400 bar, vorzugsweise 1 bis 200 bar) geknetet, um eine homogene Mischung zu bilden. Dabei wird in der Regel ein Energieaufwand von 10 bis 150 Wh/kg, vorzugsweise 10 bis 120 Wh/kg, besonders bevorzugt 15 bis 30 Wh/kg betrieben.
Der Einlass des Extruders dient zum Einbringen von Rohstoffen in einen ersten Abschnitt des Extruders. Dieser Einlass mündet in die Prozesszone. Der Einlass befindet sich üblicherweise und bevorzugt auf dem Extrudergehäuse, so dass Material unter Einwirkung der Schwerkraft in das Extrudergehäuse, genauer in der Prozesszone des Extruders, gelangen kann.
Erfindungsgemäss ist der Einlass des Extruders mit dem vorstehend beschriebenen Vorkonditionierer verbunden, entweder mit dem Materialauslass der Verweileinheit oder mit dem Materialauslass der Förderschneckeneinheit (wenn vorhanden).
Das zu extrudierende Material kann direkt durch den Einlass in die Prozesszone gegeben werden. Vorzugsweise befindet sich oberhalb des Einlasses eine Dosiervorrichtung, mit welcher das zu extrudierende Material dosiert und gegebenenfalls vermischt wird, bevor es durch den Einlass geführt wird. Erfindungsgemäss bevorzugt kann das zu extrudierende Material vorgängig in einem herkömmlichen Vorkonditionierer vorbehandelt und von diesem, beispielsweise mittels einer herkömmlichen Förderschnecke, dem Einlass zugeführt werden.
Am dem zum Einlass entfernten Ende der Prozesszone befindet sich ein Auslass, durch welchen das extrudierte Material den Extruder verlässt. Der Auslass ist mit der Prozesszone verbunden.
Der Extruder verfügt typischerweise auch über eine Wasser-, eine Öl- und gegebenenfalls eine Dampfzufuhrleitung.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann am Ausgang des Extruders ein Kühlwerkzeug wie eine Kühldüse vorgesehen sein. Kühlwerkzeuge für Extruder sind hinreichend bekannt. Zwischen Extruder und Kühlwerkzeug kann vorzugsweise eine bekannte Verteilereinheit angeordnet sein.
Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Reinigung einer Paddelmischvorrichtung gemäss der vorstehenden Beschreibung, umfassend die Schritte:

Öffnen einer verschliessbaren Öffnung in einer Grundfläche mindestens einer Einheit ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus der Mischeinheit, der Verweileinheit und der Förderschneckeneinheit;
Einführen eines Reinigungsgeräts in die geöffnete Öffnung (2c, 3c, 4c);
Reinigung der mindestens einen Einheit (2, 3, 4) mit dem eingeführten Reinigungsgerät.

Das Verfahren ist mit jeder verschliessbaren Öffnung durchführbar (und wird vorzugsweise mit jeder Öffnung durchgeführt), welche an der Einheit angeordnet ist. Beispielsweise können Mischeinheit, Verweileinheit und Förderschneckeneinheit der erfindungsgemässen Paddelmischvorrichtung gleichzeitig oder sequentiell gereinigt werden, insbesondere durch sämtlich daran angeordneten Öffnungen.
Gegebenenfalls muss vor Einführung eines Reinigungsgeräts in eine der Öffnungen eine in der zu reinigenden Einheit befindliche Welle in eine Position gebracht werden, in welcher es nicht zu einer Behinderung der Einführung des Reinigungsgeräts in die zu reinigenden Einheit kommt. Im Bedarfsfall kann die Welle mittels des Motors der Einheit oder auch manuell, beispielsweise mit Hilfe eines in eine Bohrung der Welle einführbaren Werkzeugs wie einem Schraubendreher, in die gewünschte Position gebracht werden.
Erfindungsgemäss bevorzugt wird durch das Reinigungsgerät eine Flüssigkeit in die zu reinigende Einheit geleitet, welche unter einem Normaldruck übersteigenden Druck steht. Vorzugsweise handelt es sich um unter Druck befindliches Wasser.
Zum Reinigen wird eine verschliessbare Öffnung an einer der Einheiten (Mischeinheit, Verweileinheit, Förderschneckeneinheit) geöffnet. Im Fall einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Öffnung mit einer geschlossenen Schraubenmutter (Nuss) oder Rändelmutter verschlossen, welche zum Öffnen der Öffnung von einem Gewinde gelöst wird (manuell oder mit Hilfe bekannter Werkzeuge). Sollte sich in der Öffnung ein Pfropfen befinden, muss dieser ebenfalls entfernt werden.
Das Reinigungsgerät, beispielsweise eine kommerzielle erhältliche Reinigungslanze, wird in die Öffnung eingeführt. Es ist erfindungsgemäss bevorzugt, dass das Reinigungsgerät ein Rohr aufweist, dessen Länge der axialen Ausdehnung der zu reinigenden Einheit entspricht. Mit einem derartigen Reinigungsgerät kann die entsprechende Einheit über ihre vollständige axiale Ausdehnung gereinigt werden.
Ist das Reinigungsgerät eingeführt, erfolgt eine an sich bekannte Reinigung durch Einleiten von Reinigungsflüssigkeit.
Der Vorgang wird bei Bedarf mit jeder gewünschten Öffnung wiederholt.
Um die in die zu reinigende Einheit geleitete Reinigungsflüssigkeit aus der erfindungsgemässen Paddelmischvorrichtung herauszuführen, wird vorzugsweise der Bypass geöffnet, welcher wie vorstehend beschrieben vorzugsweise an der Förderschneckeneinheit angeordnet ist. Die Reinigungsflüssigkeit kann dann durch den Bypass-Auslass aus der Paddelmischvorrichtung herausgeleitet werden.
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand von nicht einschränkenden Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf Figuren näher beschrieben. In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente. Es zeigen:

Fig. 1: eine schematische Ansicht einer Ausführungsform eines erfindungsgemässen Extruders mit Paddelmischvorrichtung
Fig. 2: eine schematische Ansicht einer Ausführungsform einer erfindungsgemässen Einheit mit in der Grundfläche befindlichen Öffnungen
Fig. 3: eine schematische Ansicht einer Ausführungsform einer erfindungsgemässen Einheit mit einer verschlossenen Öffnung
Fig. 4a: eine schematische Ansicht einer Ausführungsform eines erfindungsgemässen Bypasses im geschlossenen Zustand
Fig. 4b: eine schematische Ansicht einer Ausführungsform eines erfindungsgemässen Bypasses im geöffneten Zustand

In Fig. 1 ist eine schematische Ansicht einer Ausführungsform eines erfindungsgemässen Extruders 7 mit Paddelmischvorrichtung 1 gezeigt. Der Produktfluss durch die Vorrichtung ist mit schwarzen Pfeilen gekennzeichnet.
Die Paddelmischvorrichtung 1 umfasst eine zylindrische Mischeinheit 2 mit einem auf der Mischeinheit 2 angeordneten Materialeinlass. Die Grundfläche 2b (Fig. 2) der Mischeinheit 2 ist mit einer Abdeckung 2a bedeckt. In der Mischeinheit 2 ist eine (nicht gezeigte) Welle mit Paddeln angeordnet, welche mittels eines (nicht gezeigten) Antriebs in eine Drehbewegung versetzt werden kann.
Unterhalb der Mischeinheit 2 ist eine zylindrische Verweileinheit 3 angeordnet, welche über eine Leitung mit der Mischeinheit 2 verbunden ist. Diese Leitung ist an dem vom Materialeinlass entfernten Ende der Mischeinheit 2 angeordnet, so dass Material die gesamte Länge der Mischeinheit 2 durchströmt, bevor es durch diese Leitung mit Hilfe der Schwerkraft in die Verweileinheit 3 gelangt. Die Grundfläche 3b (Fig. 2) der Verweileinheit 3 ist mit einer Abdeckung 3a bedeckt. In der Verweileinheit 3 ist eine (nicht gezeigte) Welle mit Paddeln angeordnet, welche mittels eines (nicht gezeigten) Antriebs in eine Drehbewegung versetzt werden kann.
Unterhalb der Verweileinheit 3 ist eine zylindrische Förderschneckeneinheit 4 angeordnet, welche über einen Materialauslass 5 mit der Verweileinheit 3 verbunden ist. Dieser Materialauslass 5 ist an dem von der Leitung von der Mischeinheit 2 entfernten Ende der Verweileinheit 3 angeordnet, so dass Material die gesamte Länge der Verweileinheit 3 durchströmt, bevor es durch diese Leitung mit Hilfe der Schwerkraft in die Förderschneckeneinheit 4 gelangt. Die Grundfläche 4b (Fig. 2) der Förderschneckeneinheit 4 ist mit einer Abdeckung 4a bedeckt. In der Förderschneckeneinheit 4 ist eine (in Fig. 4a und 4b gezeigte) Welle 4f mit Paddeln 4g angeordnet, welche mittels eines (in Fig. 4a und 4b gezeigten) Antriebs 11 in eine Drehbewegung versetzt werden kann.
An dem von der Grundfläche 4b abgewandten Ende der Förderschneckeneinheit 4 ist ein Bypass 6 angeordnet, welcher einen Bypass-Auslass 6a umfasst. Eine bevorzugte Ausführungsform dieses Bypasses 6 wird nachfolgend unter Bezugnahme auf Fig. 4a und 4b beschrieben.
Die Förderschneckeneinheit 4 ist fluidisch mit einem Einlass des Extruders 7 verbunden, so dass Material aus der Förderschneckeneinheit 4 in die Prozesszone 9 des Extruders 7 gelangen kann. In der (gestrichelt und durchsichtig dargestellten) Prozesszone 9 des Extruders 7 ist eine Förderschnecke 9a angeordnet, welche mit Hilfe des Antriebs 8 des Extruders 7 in eine Drehbewegung versetzt werden kann, um Material durch die Prozesszone 9 zu fördern. Weitere Details des Extruders 7 sind bekannt und in Fig. 1 nicht dargestellt.
In Fig. 2 ist eine schematische Ansicht einer Ausführungsform einer erfindungsgemässen Einheit 2, 3, 4 mit in der Grundfläche 2b, 3b, 4b befindlichen Öffnungen 2c, 3c, 4c gezeigt. Die Ausführungen treffen gleichermassen auf eine Mischeinheit 2, eine Verweileinheit 3 und eine Förderschneckeneinheit 4 zu.
In der Grundfläche 2b, 3b, 4b (d.h. der Bodenfläche der zylindrischen Einheit 2, 3, 4) sind in der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform vier Öffnungen 2c, 3c, 4c derart angeordnet, dass jede der Öffnungen 2c, 3c, 4c jeweils einen Zugang zu einem Bereich der Einheit 2, 3, 4 gewährt. Dieser Bereich entspricht einem Viertel der Querschnittsfläche der Einheit 2, 3, 4. Wird ein (nicht dargestelltes) Reinigungsgerät nacheinander in jeder der Öffnungen 2c, 3c, 4c eingeführt, kann die Einheit 2, 3, 4 vollständig gereinigt werden.
Gemäss der in Fig. 2 gezeigten bevorzugten Ausführungsform ragen die Öffnungen 2c, 3c, 4c aus der Grundfläche 2b, 3b, 4b heraus und weisen in diesem hervorstehenden Abschnitt ein Befestigungselement wie beispielsweise ein Gewinde auf. Auf dieses Gewinde kann beispielsweise eine Schraubenmutter 2d, 3d, 4d aufgebracht werden, wie in Fig. 3 beschrieben.
In Fig. 3 ist eine schematische Ansicht einer Ausführungsform einer erfindungsgemässen Einheit 2, 3, 4 mit einer verschlossenen Öffnung 2c, 3c, 4c dargestellt. Die Ausführungen treffen gleichermassen auf eine Mischeinheit 2, eine Verweileinheit 3 und eine Förderschneckeneinheit 4 und sämtliche daran angeordneten Öffnungen 2c, 3c, 4c zu.
In der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform weist eine auf der Grundfläche 2b, 3b, 4b der Einheit 2, 3, 4 angeordnete Öffnung 2c, 3c, 4c in einem von der Grundfläche 2b, 3b, 4b hervorstehenden Bereich ein Gewinde auf, auf welches eine Schraubenmutter 2d, 3d, 4d befestigt ist. In der Öffnung 2c, 3c, 4c ist zudem ein Pfropfen 2e, 3e, 4e vorhanden, um die Öffnung 2c, 3c, 4c zu verschliessen. Der Pfropfen 2e, 3e, 4e kann mit einer (nicht dargestellten) O-Ring-Dichtung versehen sein.
In Fig. 4a ist eine schematische Ansicht einer Ausführungsform eines erfindungsgemässen Bypasses 6 im geschlossenen Zustand gezeigt.
Durch den Materialauslass 5 gelangt Material in die Förderschneckeneinheit 4. In der Förderschneckeneinheit 4 ist eine Welle 4f mit darauf befindlichen Paddeln 4g drehbar angeordnet. Die in Fig. 4a gezeigte Welle 4f mit Paddeln 4g entspricht analog den in der Mischeinheit 2 und der Verweileinheit 3 angeordneten Wellen mit Paddeln.
Die Welle 4f kann mittels eines Antriebs 11 in eine Drehbewegung versetzt werden.
Zwischen dem Antrieb 11 und dem Materialauslass 5 ist ein Bypass 6 angeordnet. Der Bypass 6 umfasst einen Bypass-Auslass 6a, durch welchen Material bei Bedarf aus der Förderschneckeneinheit 4 ausgetragen werden kann, ohne zum Extruder 7 zu gelangen.
Der Bypass 6 umfasst weiterhin eine Flanschplatte 10, welche koaxial zur Welle 4f in der Förderschneckeneinheit 4 angeordnet ist und mit Hilfe von (in Fig. 4a und 4b zwei) pneumatischen Zylindern gemäss dem gestrichelten Doppelpfeil nach links und wieder zurückbewegt werden kann.
In Fig. 4a befindet sich die Flanschplatte 10 in einer Position, in welcher sie den Zugang zum Bypass-Auslass 6a versperrt. Die Welle 4f wird vorwärts in die (durch den gepunkteten Pfeil dargestellte) Richtung zum Extruder 7 hin betrieben. Durch den Materialauslass 5 in die Förderschneckeneinheit 4 gelangendes Material wird entsprechend den dicken Pfeilen zum Extruder 7 hin befördert.
In Fig. 4b befindet sich die Flanschplatte 10 in einer Position, in welcher sie den Zugang zum Bypass-Auslass 6a ermöglicht. Die Flanschplatte 10 wurde gegenüber Fig. 4a mit Hilfe der pneumatischen Zylinder 12 nach links bewegt. Die Welle 4f wird rückwärts in die (durch den gepunkteten Pfeil dargestellte) Richtung zum Bypass-Auslass 6a hin betrieben. Durch den Materialauslass 5 in die Förderschneckeneinheit 4 gelangendes Material wird entsprechend den dicken Pfeilen zum Bypass-Auslass 6a hin befördert.

Claims

Paddelmischvorrichtung (1), insbesondere Vorkonditionierer, umfassend eine zylinderförmige Mischeinheit (2) mit einer in der Mischeinheit angeordneten Welle, wobei die Welle Paddel und die Mischeinheit eine Grundfläche (2b) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass in der Grundfläche (2b) verschliessbare Öffnungen (2c) zur Einführung eines Reinigungsgeräts in die Mischeinheit (2) bereitgestellt sind.
Paddelmischvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich eine mit der Mischeinheit (2) verbundene zylinderförmige Verweileinheit (3) mit einer in der Verweileinheit angeordneten Welle bereitgestellt ist, wobei die Welle Paddel und die Verweileinheit (3) eine Grundfläche (3c) aufweist, wobei die Verweileinheit (3) vorzugsweise unterhalb der Mischeinheit (2) angeordnet ist, wobei in der Grundfläche (3b) der zylinderförmigen Verweileinheit (3) verschliessbare Öffnungen (3c) zur Einführung eines Reinigungsgeräts in die Verweileinheit (3) bereitgestellt ist.
Paddelmischvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich eine mit der Verweileinheit (3) verbundene zylinderförmige Förderschneckeneinheit (4) mit einer in der Förderschneckeneinheit (4) angeordneten Welle (4f) bereitgestellt ist, wobei die Welle (4f) Paddel (4g) und die Förderschneckeneinheit (4) eine Grundfläche (4b) aufweist, wobei die Förderschneckeneinheit (4) vorzugsweise unterhalb der Verweileinheit (3) angeordnet ist, wobei in der Grundfläche (4b) der zylinderförmigen Förderschneckeneinheit (4) verschliessbare Öffnungen (4c) zur Einführung eines Reinigungsgeräts in die Förderschneckeneinheit (4) bereitgestellt ist.
Paddelmischvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass an mindestens einer Einheit ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus der Mischeinheit (2), der Verweileinheit (3) und der Förderschneckeneinheit (4), eine Grundfläche (2b, 3b, 4b) mit 2-8, vorzugsweise 2-6, noch bevorzugter 3-6 und besonders bevorzugt 4 verschliessbare Öffnungen (2c, 3c, 4c) zur Einführung eines Reinigungsgeräts bereitgestellt sind.
Paddelmischvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die verschliessbaren Öffnungen (2c, 3c, 4c) mit einer Schraubenmutter (2d, 3d, 4d) verschlossen sind.
Paddelmischvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass in den verschliessbaren Öffnungen (2c, 3c, 4c) ein Stopfen (2e, 3e, 4e) angeordnet ist.
Paddelmischvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass über den verschliessbaren Öffnungen eine Abdeckung (2a, 3a, 4a) angeordnet ist.
Paddelmischvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass an der Förderschneckeneinheit (4) ein Bypass (6) angeordnet ist, welcher mit einer Flanschplatte (10), die koaxial zur in der Förderschneckeneinheit (4) bereitgestellten Welle (4f) angeordnet ist, geöffnet und geschlossen werden kann.
Extruder (7), umfassend eine Paddelmischvorrichtung (1) gemäss einem der Ansprüche 1 bis 8.
Verfahren zur Reinigung einer Paddelmischvorrichtung (1) gemäss einem der Ansprüche 1 bis 8, umfassend die Schritte:
- Öffnen einer verschliessbaren Öffnung (2c, 3c, 4c) in einer Grundfläche (2b, 3b, 4b) mindestens einer Einheit ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus der Mischeinheit (2), der Verweileinheit (3) und der Förderschneckeneinheit (4);

- Einführen eines Reinigungsgeräts in die geöffnete Öffnung (2c, 3c, 4c);

- Reinigung der mindestens einen Einheit (2, 3, 4) mit dem eingeführten Reinigungsgerät.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren mit jeder verschliessbaren Öffnung (2c, 3c, 4c) durchführbar ist, welche an der Einheit (2, 3, 4) angeordnet ist.
Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass durch das Reinigungsgerät eine Flüssigkeit in die zu reinigende Einheit (2, 3, 4) geleitet wird, welche unter einem Normaldruck übersteigenden Druck steht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Reinigungsgerät ein Rohr aufweist, dessen Länge der axialen Ausdehnung der zu reinigenden Einheit (2, 3, 4) entspricht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass ein an der Förderschneckeneinheit angeordnete Bypass (6) geöffnet wird, um die in die zu reinigende Einheit (2, 3, 4) geleitete Flüssigkeit aus der Paddelmischvorrichtung (1) herauszuführen.