DE4313149C2

DE4313149C2 - Device for grinding and intensive mixing of bulk goods and / or liquids

Info

Publication number: DE4313149C2
Application number: DE4313149A
Authority: DE
Inventors: Eberhard Lipp
Original assignee: Lipp Mischtechnik GmbH
Current assignee: LIPP MISCHTECHNIK GMBH, 68309 MANNHEIM, DE
Priority date: 1993-04-22
Filing date: 1993-04-22
Publication date: 1997-11-06
Anticipated expiration: 2013-04-23
Also published as: DE4313149A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Mahlen und Intensivmischen von Schüttgütern und/oder Flüssigkeiten.The invention relates to a device for grinding and Intensive mixing of bulk goods and / or Liquids.

Bei der Herstellung von Feststoffmischungen, Dispersionen oder auch Emulsionen in der Pharmazie "Kosmetik-, Chemie-, Kunststoff- und Nahrungsmittelindustrie sowie artverwandten Bereichen" wird stets eine homogene Struktur des Mischgutes angestrebt.In the production of solid mixtures, dispersions or also emulsions in pharmacy "cosmetics, chemicals, Plastics and food industries as well related areas "is always a homogeneous structure of the mix.

Hierzu sind Mischer bekannt, die aus einer eigentlichen Mischtrommel bestehen, in denen zentrisch eine Welle angeordnet ist, auf der Mischelemente befestigt sind. Diese Welle mit den Mischelementen wird über ein Antriebssystem, meist bestehend aus Elektromotor, Keilriementrieb und Untersetzunsgetriebe, angetrieben. Durch die besondere Formgebung der Mischelemente und deren Anordnung auf der Welle wird das Mischgut intensiv durchwirbelt.For this purpose, mixers are known which are made from an actual Mixing drum consist of a shaft in the center is arranged on the mixing elements are attached. This wave with the mixing elements is over a Drive system, usually consisting of an electric motor, V-belt drive and reduction gear, driven. Due to the special shape of the mixing elements and their Arranged on the shaft, the mix becomes intense whirls.

Um nun den Grad der Homogenisierung zu verbessern, ist es bei Mischern der eingangs genannten Art bekannt, quer zu den axial verlaufenden Mischelementen Mühlen anzuordnen, denen die Mischungskomponenten durch die Mischelemente zugeführt werden. Es finden hierbei sogenannte Messermühlen oder auch Rotor-/Statormühlen Anwendung. Rotor-/Statormühlen basieren hierbei auf dem Wirkprinzip der Zwangsverkleinerung, in dem die Komponenten zerteilt, zerfasert und dispergiert werden. Die Messermühlen basieren auf dem Wirkungsprinzip der Prallzerkleinerung, wobei die Komponenten zerteilt, zerfasert, dispergiert und verdichtet werden. Now to improve the degree of homogenization, it is known in mixers of the type mentioned, across to arrange the axially running mixing elements, which the mixture components through the mixing elements be fed. There are so-called Knife mills or rotor / stator mills application. Rotor / stator mills are based on the operating principle the forced reduction in which the components are broken up, be defibrated and dispersed. The knife mills are based on the principle of impact crushing, the components being broken up, defibrated, dispersed and be compressed.

Nachteilig an diesen Verfahren ist, daß mit einer Vielzahl von Antrieben gearbeitet werden muß, was zu hohen Kosten führt, und daß bei kontinuierlich betriebenen Systemen die Verweilzeit nicht ausreicht, so daß nicht alle Partikel die Wirbelzonen der Einbau-Mühlen ausreichend durchströmen.The disadvantage of this method is that with a variety of drives must be worked, resulting in high costs leads, and that in continuously operated systems Residence time is not sufficient, so that not all particles the vortex zones of the built-in mills are sufficient flow through.

Aus der DE 40 28 108 C1 ist eine Vorrichtung zum Mahlen und Intensivmischen von Schüttgütern und/oder Flüssigkeiten bekannt, bei der zum Zwecke der Erreichung von homogenen Mischgütern die Mischkomponenten innerhalb eines Behälters mittels Mischwerkzeugen und Mahlelementen gemischt werden und die Mischkomponenten einer Zwangsdurchpressung unterzogen werden, indem diese eine Mühle aus mindestens zwei konzentrischen, gegeneinander frei beweglichen Mahlelementen durchlaufen und mindestens ein Mahlelement die Produktbewegung in axiale und radiale Richtung verursacht, während mindestens ein weiteres Mahlelement nur axial durchströmbar ist. Diese Mühle wird mit ihrer Rotationsachse etwa senkrecht zur Antriebswellenachse in das Gehäuse einragend eingebracht. Das innere Mahlelement dieser Mühle bewegt dann das Mischgut in axialer und radialer Richtung, während das äußere Mahlelement das Mischgut in axialer Richtung lenkt. Hierbei arbeiten beide Mühlenteile, das innere und das äußere als Rotor-Stator- Elemente zusammen, die kämmend ineinander eingreifen, derart, daß das Mischgut einen, zwischen der Rotor- und Statorverzahnung gebildeten Spalt durchströmt. Mit einer solchen, annähernd rechtwinklig zur Antriebsachse der Antriebswelle angeordneten Rotor-Stator-Mühle wurden bereits hervorragende Homogenisierungsgrade erzielt. From DE 40 28 108 C1 a device for grinding and intensive mixing of Bulk goods and / or liquids are known, for the Purposes of achieving homogeneous mixed goods Mixing components within a container by means of Mixing tools and grinding elements are mixed and the Mixed components are subjected to forced pressing be by making this a grinder from at least two concentric, freely movable against each other Pass through grinding elements and at least one grinding element the product movement in the axial and radial direction caused while at least one additional grinding element can only flow axially. This mill will be with her Rotation axis approximately perpendicular to the drive shaft axis in the housing introduced protruding. The inner grinding element this mill then moves the mix in axial and radial direction, while the outer grinding element Mix material directs in the axial direction. Both work here Mill parts, the inner and the outer as rotor-stator Elements that mesh with each other, such that the mix one, between the rotor and Flows through the stator toothing formed. With a such, approximately at right angles to the drive axis of the Drive shaft rotor-stator mill were arranged excellent degrees of homogenization have already been achieved.

Die DE 37 17 058 C2 offenbart eine Vorrichtung zum Mahlen und Intensivmischen von Schüttgütern und/oder Flüssigkeiten mit einem Behälter, der eine Produktaufga bezone in einem vorderen Bereich und einen Austritt in einem hin teren Bereich aufweist, mit einem Rotor in dem Behälter, der eine Antriebswelle und mindestens ein auf dieser befestigtes Mischwerk zeug aufweist, und mit einem Stator, der aus einer Vielzahl von Statorteilen besteht, die ringförmig an der Innenwand des Behäl ters angeordnet sind, wobei das Mischwerkzeug kämmend mit den Statorteilen ineinandergreift .DE 37 17 058 C2 discloses one Device for grinding and intensive mixing of bulk materials and / or liquids with a container that contains a product zone in a front area and an exit in a back tere area, with a rotor in the container, the one Drive shaft and at least one mixer attached to it Stuff has, and with a stator, which consists of a variety of Stator parts exist, which are ring-shaped on the inner wall of the container Ters are arranged, the mixing tool meshing with the Interlocking stator parts.

Ein rotierendes Mischwerkzeug gemäß dem Stand der Technik ist nicht als Mischflügel ausgebildet, der das Mischgut in axiale Richtung lenkt. Die Statorteile ragen nicht nach innen und kämmen nicht mit den radial äußeren Enden des Mischflügels.On rotating mixing tool according to the prior art is not designed as a mixing wing, which in the mix directs axial direction. The stator parts do not protrude inwards and do not mesh with the radially outer ends of the mixing blade.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, bei der die Mischkomponenten garantiert durch Zwangsführung ausreichende Scherzonen durchlaufen müssen, die durch Spalte zwischen Rotor- und Statorelementen gebildet werden, in denen hohe Schergefälle erzeugt werden.The present invention is based on the object to create a device in which the Mixed components guaranteed by forced guidance must have sufficient shear zones to pass through Gaps formed between the rotor and stator elements in which high shear gradients are generated.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung nach Anspruch 1 gelöst.This object is achieved according to the invention by a device Claim 1 solved.

Der vorliegenden Erfindung liegt hierbei die Erkenntnis zugrunde, daß nicht alle zu mischenden Partikel die Rotor- /Statormühle, die in der Wandung des Behälters eingebracht ist, durchlaufen. Es erfolgt somit kein gleichmäßiger Aufschluß aller Partikel, es sei denn die Verweilzeit würde auf ein nicht unerhebliches Maß erhöht werden. Erst wenn das gesamte Mischgut einer Zwangsdurchpressung unterzogen wird, erfolgt ein zeitlich begrenztes, vorbestimmtes Mischergebnis.The present invention is based on this finding based on the fact that not all particles to be mixed / Stator mill, which is placed in the wall of the container is going through. There is therefore no uniform Digestion of all particles, except the dwell time would be increased to a not inconsiderable level. First if the entire mix is subjected to forced pressing is subjected to a temporary, predetermined mixing result.

Erfindungsgemäß soll nun die Größe des Behälters dazu ausgenutzt werden, den Homogenisierungsdurchsatz ohne den Einbau von einer Vielzahl von Einzelmühlen zu gewährleisten, indem die Fläche der Behälterinnenwand als Statorring ausgebildet wird, so daß von der Umfangsfläche her gesehen die Wirkung einer Vielzahl von Einzelmühlen erreicht wird, was sonst sehr kostenintensiv wäre.According to the invention, the size of the container should now be added be exploited, the homogenization throughput without the Installation of a variety of individual grinders too ensure by the area of the inner wall of the container as Stator ring is formed so that from the peripheral surface seen the effect of a variety of individual mills is achieved, which would otherwise be very expensive.

Dadurch wird ein homogenes Mischgut erzeugt.This creates a homogeneous mix.

Selbstverständlich liegt es auch im Sinne der Erfindung, das Gehäuse mit Rotor-Stator-Segmenten zu versehen und das Gehäuse einer Rotation zu unterziehen, während die Mischflügel als Stator fungieren. Of course, it is also within the meaning of the invention to provide the housing with rotor-stator segments and that To rotate the housing while the Mixing blades act as a stator.

Besondere Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.Special developments of the invention are in the Subclaims marked.

Anhand den beigefügten Zeichnungen, die besonders bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung zeigen, wird diese nun näher beschrieben.Using the attached drawings, the particular show preferred embodiments of the invention these are now described in more detail.

Dabei zeigen:Show:

Fig. 1 einen geöffneten Mischer. Fig. 1 shows an open mixer.

Fig. 2 einen Querschnitt durch den Mischer entlang der in Fig. 1 angedeuteten Schnittlinie A-A. Fig. 2 shows a cross section through the mixer along the section line AA indicated in Fig. 1.

Fig. 3 einen Querschnitt durch den Mischer entlang der in Fig. 1 angedeuteten Linie B-B. Fig. 3 shows a cross section through the mixer along the line BB indicated in Fig. 1.

Fig. 4 einen Querschnitt durch den Mischer entlang der in Fig. 1 angedeuteten Linie C-C. Fig. 4 shows a cross section through the mixer along the line CC indicated in Fig. 1.

Fig. 5 eine Vergrößerung des in Fig. 1 angedeuteten Details D. Fig. 5 is an enlargement of the part indicated in Fig. 1 Details D.

Die Fig. 1 zeigt einen zeichnerisch aufgebrochenen Mischer 14. Innerhalb eines Behälters 9 ist eine Antriebswelle 1 eingebracht, die von hier nicht näher angedeuteten Antriebsaggregaten in Bewegung gesetzt wird. Fig. 1 shows a drawing broken mixer 14. A drive shaft 1 is introduced within a container 9 and is set in motion by drive units (not shown here).

In der vorderen Produktaufgabezone 13 ist eine Einzugsvorrichtung in Form einer Schnecke 12 oder eines Propellers vorgesehen, die allen Produktfluß in axiale Richtung lenkt.In the front product feed zone 13 , a feed device in the form of a screw 12 or a propeller is provided, which directs all product flow in the axial direction.

In diesem Ausführungsbeispiel trägt die Antriebswelle 1, eine Rotorenanordnung, welche mit entsprechenden, an der Gehäuseinnenwand 5 angeordneten Statorsegmenten zusammenarbeitet. Es ist hier also der äußere Kranz als Stator 3 ausgebildet, während die inneren Mischwerkzeuge als Rotoren 4 vorliegen. Die auf der Antriebswelle 1 angeordneten Mischflügel 2 (Rotoren 4) arbeiten also mit dem Stator 3 zusammen, wobei die Statorteile radial an der Gehäuseinnenwand 5 angeordnet sind und mit den Mischflügeln 2 der (des) Rotor(en) 4 kämmend und einen vom Mischgut durchströmbaren Mahlspalt 6 bildend, ineinandergreifen.In this exemplary embodiment, the drive shaft 1 carries a rotor arrangement which cooperates with corresponding stator segments arranged on the inner wall 5 of the housing. The outer ring is thus designed as a stator 3 , while the inner mixing tools are in the form of rotors 4 . The mixing blades 2 (rotors 4 ) arranged on the drive shaft 1 thus work together with the stator 3 , the stator parts being arranged radially on the housing inner wall 5 and meshing with the mixing blades 2 of the rotor (s) 4 and one through which the mixture can flow Forming grinding gap 6 , intermesh.

Am Ende der Antriebswelle ist eine Auswurfschaufel 19 vorgesehen, die das Mischgut dem Mischgutaustrittsstutzen 20 zuarbeitet.At the end of the drive shaft, an ejection blade 19 is provided, which works the mix to the mix outlet 20 .

Der vorgenannte Spalt 6 wird durch die Rotorverzahnung 8 und die Statorverzahnung 7 gebildet, die kämmend ineinandergreifen und das Mischgut den zwischen Rotor 4 und Stator 3 gebildeten Spalt 6 durchströmt.The aforementioned gap 6 is formed by the rotor toothing 8 and the stator toothing 7 , which mesh with one another and the mixture flows through the gap 6 formed between the rotor 4 and the stator 3 .

Die Fig. 2 zeigt einen Schnitt entlang der in Fig. 1 angedeuteten Schnittlinie A-A. Hier ist deutlich eine Aussparung 21 des Stators 3 zu erkennen, welcher in der Produktaufgabezone 13 angeordnet ist. Ferner ist der Rotor 4 angedeutet, der in diesem Ausführungsbeispiel aus vier Mischflügeln 2 besteht. In diesem vorderen Bereich des Produktaufgabestutzens 18, in der sogenannten Produktaufgabezone 13 erfolgt noch kein kämmendes Ineinandergreifen zwischen Rotor 4 und Stator 3. Dies erfolgt erst in dem Bereich, welcher in Fig. 3 dargestellt ist. Hier ist auch die Statorverzahnung 7 zu erkennen. Die Fig. 4 zeigt den Sektor im Bereich des Mischgutaustrittsstutzens 20. Hier trägt die Antriebswelle 1 entsprechende Auswurfschaufeln 19, wobei im unteren Trommelbereich 11 wiederum eine Aussparung 22 vorgesehen ist. FIG. 2 shows a section along the section line AA indicated in FIG. 1. A recess 21 of the stator 3 , which is arranged in the product application zone 13 , can be clearly seen here. Furthermore, the rotor 4 is indicated, which in this embodiment consists of four mixing blades 2 . In this front area of the product feed nozzle 18 , in the so-called product feed zone 13, there is still no meshing engagement between the rotor 4 and the stator 3 . This takes place only in the area which is shown in FIG. 3. The stator toothing 7 can also be seen here. FIG. 4 shows the sector in the area of Mischgutaustrittsstutzens 20th Here, the drive shaft 1 carries corresponding ejection blades 19 , a cutout 22 again being provided in the lower drum region 11 .

Die Fig. 5 zeigt das in Fig. 1 mit D gekennzeichnete Detail in einer Vergrößerung. Die Enden 10 der Mischflügel 2 tragen hierbei wiederum die sogenannte Rotorverzahnung 8, welche die Statorverzahnung 7 kämmend hinterschneidet, so daß der Scherspalt 6 gebildet ist. FIG. 5 shows the detail marked D in FIG. 1 in an enlargement. The ends 10 of the mixing blades 2 in turn bear the so-called rotor toothing 8 , which undercuts the stator toothing 7 so that the shear gap 6 is formed.

Es ist nun eine Eigenart der vorliegenden Erfindung, daß der Stator in Zusammenspiel mit dem Rotor die ungehinderte axiale Durchströmung des Mischgutes zunichte macht. Der Stator übernimmt quasi eine Labyrinthfunktion. Bei einer Ausführungsform des Stators mit verzahnten Scherelementen ist darauf zu achten, daß das Verhältnis des Innendurchmessers auf den Zahnfuß gegenüber dem Zahnkopf des Stators größer als 1,1 beträgt.It is now a peculiarity of the present invention that the stator in interaction with the rotor the unimpeded axial flow through the mix nullifies. Of the Stator practically takes on a labyrinth function. At a Embodiment of the stator with toothed shear elements care must be taken that the ratio of the Inner diameter on the tooth base opposite the tooth head of the stator is greater than 1.1.

Mit der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung geschaffen, mittels welcher das Mahlen und Intensivmischen von Schüttgütern und/oder Flüssigkeiten ermöglicht wird, bei dem die Mischkomponenten in einen Behälter durch Misch- und Transportwerkzeuge dem Rotor zugeführt werden, welcher im Zusammenwirken mit einem Stator mit ringförmig angeordneten Scherelementen das Mischgut einer Zwangsdurchpressung unterzieht und dabei das Mischgut, an der Behälterinnenwand radial angeordneten, ringförmigen Statorscherelementen zuführt und einer Zwangsdurchpressung unterzieht, indem die auf der Antriebswelle angeordneten Mischflügel als Rotor ausgebildet sind und mit dem Stator einen Spalt bilden, durch den das Mischgut axial zur Antriebswelle gelenkt wird, derart, daß eine homogene Vermischung der Einzelkomponenten stattfindet und gleichzeitig entsprechend der Spaltgestaltung eine Zerkleinerungs wirkung auftritt.With the present invention a Device created by means of which the grinding and Intensive mixing of bulk goods and / or liquids is made possible in which the mixing components in one Container through mixing and transport tools the rotor are supplied, which in cooperation with a Stator with ring-shaped shear elements Mixed material is subjected to forced pressing and thereby the mix, arranged radially on the inside wall of the container, supplies annular stator shear elements and one Undergoes forced pressing by the on the Drive shaft arranged mixing blades as a rotor are formed and form a gap with the stator, through which the mix is directed axially to the drive shaft is such that a homogeneous mixing of the Individual components takes place and at the same time a shredding according to the gap design effect occurs.

Claims

1. Device for grinding and intensive mixing of bulk materials and / or liquids with a container having a product zone in a front region and an outlet in a rear region, with a rotor in the container having a drive shaft and at least one on it attached mixer work, and with a stator consisting of a plurality of stator parts, which are arranged in a ring on the inner wall of the container, the mixing tool meshing with the stator parts, characterized in that the mixing tool ( 2 , 4 ) as Mixing vane is formed, which directs the material to be mixed in the axial direction and that the stator parts ( 3 ) protrude radially inwards and mesh with the radially outer end of the mixing vane to form grinding gaps ( 6 ).

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the mixture is steered by the mixing tool in the axial and radial direction and that in operation a rotor and a stator toothing ( 7 , 8 ) intermesh and the mixture, between the rotor ( 4th ) and stator ( 3 ) formed gap ( 6 ), flows through.

3. Device according to at least one of the preceding claims, characterized in that a container ( 9 ) is provided which is provided with a drive shaft ( 1 ) which is preferably arranged concentrically in the container ( 9 ), from the radial mixing tools ( 2 , 4 ) protrude, which are designed so that they impose an axial and radial movement component on the material to be mixed and are toothed at the ends ( 10 ) so that they mesh in a stator ( 3 ), which is also toothed, and that between the rotor teeth ( 8 ) and the stator toothing ( 7 ) a gap ( 6 ) through which the mixture can flow is formed.

4. The device according to at least one of the preceding claims, characterized in that the teeth ( 7 , 8 ) have a trapezoidal shape.

5. The device according to at least one of the preceding claims, characterized in that the stator ( 3 ) consists of segments which are detachably attached to the container ( 9 ).

6. The device according to at least one of the preceding claims, characterized in that the stator consists of segments which are non-detachably arranged on the container ( 9 ).

7. The device according to at least one of the preceding claims, characterized in that the stator segments in the lower container region ( 11 ) are interrupted.

8. Device according to at least one of the preceding Expectations, characterized, that a device opens or closes conically is trained.

9. Device according to at least one of the preceding Expectations, characterized, that the device is horizontal or vertical is arranged.

10. Device according to at least one of the preceding Expectations, characterized, that the device is arranged inclined.

11. The device according to at least one of the preceding claims, characterized in that the mixing tools ( 2 ) are arranged at least in pairs 180 ° opposite.

12. The device according to at least one of the preceding claims, characterized in that the drive shaft ( 1 ) is mounted on one or both sides.

13. The device according to at least one of the preceding claims, characterized in that a screw ( 12 ) is arranged in a product application zone ( 13 ) on the drive shaft ( 1 ) instead of toothed mixing elements.

14. The apparatus according to claim 13, characterized in that no teeth or shear elements are arranged in the product application zone ( 13 ).

15. The device according to at least one of the preceding claims, characterized in that a product feed port ( 18 ) opens tangentially into the mixing container, such that the inlet direction of the mixed material points in the direction of rotation of the drive shaft ( 1 ).

16. The device according to at least one of the preceding claims, characterized in that a mixture outlet port ( 20 ) is arranged opposite the product feed port ( 18 ) in the axial direction.

17. The device according to at least one of the preceding claims, characterized in that the material outlet stub ( 20 ) opens tangentially into the mixing container and that the outlet direction of the material to be mixed points in the direction of rotation of the drive shaft ( 1 ).

18. The device according to at least one of the preceding claims, characterized in that when the mixer ( 14 ) is arranged vertically, the product is supplied via the nozzle ( 18 ) or also exclusively via an axial nozzle.

19. The device according to at least one of the preceding claims, characterized in that a screen ( 23 ) is arranged in front of the product outlet connection ( 20 ) transversely to the conveying direction or to the mixer shaft.

20. Device according to at least one of the preceding Expectations, characterized, that several rotor / stator elements in a row can be arranged.

21. The device according to at least one of the preceding claims, characterized in that the axial grinding gap ( 6 ) is arranged in each case between the end faces ( 15/16 ) of the rotor / stator teeth ( 8/7 ).

22. Device according to at least one of the preceding Expectations, characterized, that in the pull-out zone and in the feed zone all around there is no interlocking.