DE3543190A1 - Vorrichtung zum kontinuierlichen dispergieren und feinmahlen von feststoffen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Dis­ pergieren und Feinmahlen von Mahlgut aus Feststoffen in einem pumpbaren Medium, mit einem Schneckenapparat, über den das Mahl­ gut einer Feinmahlvorrichtung zuführbar ist.

Derlei Vorrichtungen sind nun schon verschiedentlich vorgeschla­ gen worden (vgl. z.B. die DE-PS 12 27 767 oder die DE-OSen 23 40 726 und 24 32 860), wobei als Feinmahlvorrichtung stets eine Rührwerksmühle in Betracht gezogen wurde. Nach der Literatur handelt es sich dabei stets um eine einzige Rührwerksmühle, der eine (oder zwei) Förderschnecke zur Zuführung des gesamten Mahl­ gutes oder eines Teiles davon vorgeschaltet war. Dieser Förder­ schnecke konnte im Bereiche des Einlasstrichters eine kurze Schnecke zum Vormischen beigegeben sein. In der Praxis jedoch nahmen diese Vorrichtungen eine Gestalt an, wie sie aus Fig. 1 ersichtlich ist, d.h. es musste der Rührwerksmühle R der aus der Literatur bekannten Einheit E - meist über eine Pumpe P - minde­ stens eine weitere Rührwerksmühle R′ nachgeschaltet werden, weil einfach die Dispergier- und Mahlleistung einer einzigen Mühle R nicht ausreichte. Dennoch war zusätzlich noch der Aufwand für den Antrieb des Schneckenapparates S und für diesen selbst zu trei­ ben. Es ist ebenfalls bekannt, dass Rührwerksmühlen für ähnliche Zwecke durch Reibwalzwerke ersetzt werden können, wobei dann allerdings in der Anordnung nach Fig. 1 entweder die Mühle R′, gegebenenfalls aber auch beide Mühlen R, R′ durch ein Dreiwalz­ werk, seltener ein Vier- oder gar Fünfwalzwerk, ersetzt werden. Auch hiebei handelt es sich um ein Feinwalzwerk, das in der Lage ist, ein Produkt mit einer Korngrösse unter 100 Mikron zu erzeu­ gen.

Zwar wurde bereits zur Verbesserung der Dispergierleistung an einer einzigen Rührwerksmühle in der DE-OS 21 63 699 der Vor­ schlag gemacht, deren Rührwerk an der Unterseite mit einem Dis­ pergierwerkzeug in einem Vorbehandlungsraum zu verbinden, doch konnte dieses deshalb nicht zum gewünschten Erfolg führen, weil ein solches Werkzeug an sich eine wesentlich höhere Tourenzahl erfordern würde, als der Rührwerksrotor normalerweise hat.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art in ihrer Dispergierleistung zu verbessern, so dass gegebenenfalls auf eine zusätzliche Rührwerksmühle R′ verzichtet werden kann. Erfindungsgemäss gelingt dies dadurch, dass der Schneckenapparat wenigstens eine Dispergierzone mit Dispergierwerkzeugen aufweist. Aus dem Stande der Technik sind derlei Dispergierwerkzeuge in verschiedensten Ausführungen be­ kannt geworden, und es wird auf diese Weise der an sich schon vorhandene Schneckenapparat dazu herangezogen, zusätzlich auch zur Dispergierleistung beizutragen.

Im Rahmen der Erfindung ist es von besonderem Vorteil, wenn dann der Schneckenapparat nicht etwa von einer blossen Förderschnecke gebildet ist, wie dies nach den bekannten Vorschlägen der Fall war, sondern wenn der die Dispergierzone aufweisende Schnecken­ apparat von einem einen Druck aufbauenden Extruder gebildet ist. Dadurch, dass auf diese Weise der als Extruder ausgebildete Schneckenapparat einen Druck aufbaut, kann auf die nach dem Stande der Technik erforderliche Pumpe P in aller Regel verzich­ tet werden, weil dann genügend Druck erzeugt wird, um das Mahl­ gut durch die Rührwerksmühle zu pumpen. Der besondere Vorteil liegt aber darin, dass nun auch schwer bzw. kaum pumpbares Mate­ rial unmittelbar auf die Feinmahlvorrichtung gebracht bzw. verarbeitet werden kann. Dieser Vorteil wird ganz allgemein durch die Kombination einer Feinmahlvorrichtung, und insbesondere einer Rührwerksmühle, mit einem Extruder erzielt, unabhängig davon, ob dieser mit einer Dispergierzone ausgerüstet ist oder nicht, ob­ wohl dies für die meisten Anwendungsgebiete der Fall sein wird bzw. zusätzliche Vorteile bringt.

Die Misch- und Dispergierleistung des Schneckenapparates kann weiter verbessert werden, indem als Extruder ein Doppelwellen- Extruder verwendet wird. Dabei ist es für den gleichen Zweck be­ sonders günstig, wenn die beiden Wellen des Doppelwellen-Extru­ ders gleichsinnig antreibbar sind.

Da mit Rührwerksmühlen und ganz allgemein mit Feinmahlvorrichtun­ gen häufig ein Mahlgut verarbeitet wird, das aufgrund hoher Vis­ kosität zum Verkleben neigt, ergibt sich für den Extruder eine Selbstreinigungswirkung, wenn die beiden Wellen des Doppel­ wellen-Extruders ineinandergreifende Schneckengänge besitzen.

Der Schneckenapparat wird normalerweise über einen Einlasstrich­ ter beschickt. Es ist nun eine bekannte Erscheinung, dass in die­ sem Trichter die pulverförmigen Feststoffe bei gleichzeitiger Zugabe der Dispersionsflüssigkeit zum Anbacken bzw. zur Klumpen­ bildung neigen. Gemäss der DE-OS 28 27 865 wurde daher bereits der Vorschlag gemacht, die Flüssigkeit in Form eines Flüssig­ keitsringes rund um das zugeführte Feststoffmaterial einzugeben. Gerade, wenn es sich aber um stark staubende Pulver handelt, die sich unter Umständen an der Ringdüse selbst festsetzen, kann die Klumpenbildung so nicht völlig verhindert werden. Für solche Fälle wird vorgeschlagen, dass der Extruder in an sich bekannter Weise einen direkt zu seiner Welle bzw. seinen Wellen führenden Zulauf für wenigstens ein fliessfähiges Medium besitzt, so dass die Zugabe der einzelnen Komponenten in den Extruder getrennt erfolgt und etwa die Feststoffe über den Einlasstrichter, die Flüssigkeit über den erwähnten Zulauf in den Extruder eingeführt wird. Zwar ist ein gesonderter Zulauf für eine Förderschnecke be­ reits in der DE-OS 24 32 860 vorgeschlagen worden, doch wurde dieser nur zur Zugabe einer zusätzlichen Flüssigkeit verwendet, während über den Einlasstrichter weiterhin sowohl Feststoffe als auch Flüssigkeit zugeführt wurden. Somit konnte bei dieser be­ kannten Ausführung das Bilden von Verklumpungen nicht verhindert werden.

Eine vorteilhafte Ausführung der erfindungsgemässen Vorrichtung ist so ausgebildet, dass der Extruder eine Einzugszone, am gegen­ überliegenden Ende eine Druckaufbauzone und dazwischen mindestens eine Dispergierzone aufweist. Darüber hinaus kann, gewünschten­ falls, auch eine Mischzone vorgesehen sein. Dadurch aber, dass die Dispergierzone im mittleren Bereich zwischen Einzugszone und Druckaufbauzone liegt, sind die Funktionen dieser beiden zuletzt genannten Zonen optimal gesichert, und es wird vor allem ein re­ lativ beständiger Druck aufgebaut, der frei von allfälligen Schwankungen ist.

Die mit einer Rührwerksmühle zu verarbeitenden Materialien haben meist sehr unterschiedliche Eigenschaften, die eine sehr anpas­ sungsfähige Apparatur erfordern. Es ist deshalb von besonderem Vorteil, wenn die Schneckenwelle des Schneckenapparates aus ein­ zelnen, insbesonderen scheibenförmigen Stücken zusammengesetzt ist, die auf einer Trägerwelle aufgereiht sind. Dadurch ist es möglich, bei Wechsel des Mahlgutes, den Schneckenapparat leicht an die entsprechenden Erfordernisse anzupassen. Dabei ergibt sich eine bessere Misch- und Dispergierwirkung, wenn wenigstens ein Teil Scheiben als exzentrische Knetscheiben ausgebildet sind.

Die Erfindung bezieht sich aber auch auf eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Dispergieren und Feinmahlen von Feststoffen in einem pumpbaren Medium, mit einem Mahlbehälter zur Aufnahme des aus Feststoffen und pumpbarem Medium bestehenden Mahl­ gutes, in welchem Mahlbehälter ein Rotor mit Hilfe eines ersten Antriebes zu einer Drehung angreifbar ist, und welchen Mahlbe­ hälter wenigstens ein Teil des Mahlgutes über eine Speiseein­ heit zuführbar ist, die eine mit Hilfe eines zweiten Antriebes antreibbaren Schneckenapparat sowie eine wenigstens einen Teil des Mahlgutes dem Schneckenapparat einspeisende Dosiervorrich­ tung enthält.

Unabhängig von der Anordnung einer Dispergierzone am Schnecken­ apparat, jedoch besonders im Zusammenhang damit taucht ein Pro­ blem auf, das im Zusammenhang mit Vorrichtungen dieser Art bisher noch kaum beachtet wurde: Die Einspeisgeschwindigkeit der bekann­ ten Schneckenapparate wurde ein- für allemal unveränderbar einge­ stellt, so dass in Anpassung an die so gegebene Zufuhrgeschwindig­ keit eine Verstellung der Betriebsparameter der Rührwerksmühle nur schwer möglich war. Zwar wurde dieser Nachteil schon vor lan­ ger Zeit erkannt, und deshalb in der DE-PS 12 27 767 der Vor­ schlag gemacht, die Welle des Schneckenapparates über einen Va­ riatortrieb anzutreiben, der jeweils von Hand aus eingestellt werden konnte. Damit war wohl eine Anpassung der Grundeinstel­ lung je nach dem zu bearbeitenden Mahlgut möglich, nicht jedoch eine Optimierung während des Betriebes. Uebrigens enthält auch diese Literaturstelle den Vorschlag, im Anschluss an den Mahl­ raum einen Vorbehandlungsraum mit Dispergierwerkzeugen vorzu­ sehen.

Nun sind zur Optimierung des Betriebes von Rührwerksmühlen be­ reits sehr ausgeklügelte Regeleinrichtungen vorgeschlagen worden. Beispiele hierfür finden sich in der DE-OS 29 32 783 oder in der CH-Patentanmeldung 3 110/85, in der ein Regelverfahren unter Be­ stimmung der Produktfeinheit des Ausgangsproduktes der Rührwerks­ mühle und Regelung eines die spezifische Mahlleistung bestimmen­ de Parameter, wie Veränderung der Stellung des Druckkolbens oder der Rührwerksgeschwindigkeit, gegebenenfalls aber auch der Pro­ duktzufuhr, vorgeschlagen wird.

Um nun auch eine Vorrichtung der oben genannten Art mit der einen Schneckenappparat aufweisenden Speiseeinheit im Betrieb optimie­ ren zu können, wird erfindungsgemäss vorgeschlagen, dass eine Regeleinrichtung vorgesehen ist, die in an sich bekannter Weise wenigstens einen Messfühler für die Stromaufnahme des Rührwerks­ motors, für die Ausgangstemperatur des Mahlgutes am Ausgange der Rührwerksmühle und/oder für die Temperatur eines Kühlmediums für die Rührwerksmühle aufweist, und dass über diese Regeleinrichtung die den Schneckenapparat sowie die Dosiervorrichtung aufweisende Zuführeinheit zur Veränderung der Zufuhr wenigstens eines Teiles des eingespeisten Mahlgutes regelbar ist. Dadurch wird auch die den Schneckenapparat aufweisende Speiseeinheit in die Regelung mit einbezogen.

Weitere Einzelheiten ergeben sich anhand der nachfolgenden Be­ schreibung von in der Zeichnung schematisch dargestellten Aus­ führungsbeispielen. Es zeigen:

Fig. 1 eine Vorrichtung nach dem Stande der Technik, wie sie oben bereits beschrieben ist;

Fig. 2 eine Ausführung mit einem von einem Einwellen-Extruder gebildeten Schneckenapparat mit Dispergierzone,

Fig. 2A eine Variante hiezu, mit einem Drei-Walzwerk als Fein­ mahlvorrichtung;

Fig. 3 einen Längsschnitt durch das Gehäuse eines bevorzugt anstelle des in den Fig. 2 und 2A dargestellten Ein­ wellen-Extruders anzuordneten Doppelwellen-Extruders; und

Fig. 4 einen Regelkreis für eine aus einer Rührwerksmühle mit einer vorgeschalteten Speiseeinheit aus Dosiervor­ richtung und Schneckenapparat bestehende Vorrichtung.

Gemäss Fig. 2 ist eine Rührwerksmühle 1 herkömmlicher Bauart mit einem Mahlbehälter 2 und einem darin drehbar gelagerten Rotor 3 vorgesehen, der über ein Keilriemenrad 4 antreibbar ist. Der Ro­ tor 3 trägt an seinem Umfange stiftförmige Mahlwerkzeuge 5, die jeweils im Zwischenraum zwischen von der Innenwand des Mahlbe­ hälters 2 abstehenden Statorwerkzeugen 6 angeordnet sind. Durch die Rotorwerkzeuge 5 werden im Mahlbehälter vorgesehene Mahlkör­ per 7 in Bewegung gesetzt und zerreiben das zugeführte Mahlgut.

An der Unterseite des Mahlbehälters 2 ist ein an sich bekanntes Druckaggregat 8 vorgesehen, durch das die Dichte der Mahlkörper 7 im Inneren des Mahlbehälters veränderbar ist. Alle bisher be­ schriebenen Teile entsprechen dem Stande der Technik.

Zur Einspeisung des Mahlgutes ist ein Schneckenapparat 9 vorge­ sehen. Dieser Schneckenapparat 9 zeichnet sich vor allem dadurch aus, dass seine Schnecke 10 eine Dispergierzone D aufweist. Be­ vorzugt und gemäss der Darstellung sind in dieser Dispergierzone D paddelartige Schneckenabschnitte 11, 12 vorgesehen, die jeweils zueinander entgegengesetzte Förderrichtung besitzen. Ueberdies ist ersichtlich, dass die Paddel bezüglich der Schneckenachse je­ weils um einen vorbestimmten Winkel versetzt sind, wobei der Ver­ setzungswinkel in diesem Falle so gewählt ist, dass die sich ra­ dial zur Längsachse der Schnecke 10 erstreckenden Achse der Pad­ del 11, 12 entlang einer Schneckenlinie angeordnet sind.

Die Schnecke 10 weist eine Trägerwelle 13 auf, die von einem Motor 14, gegebenenfalls mit eingebautem Untersetzungsgetriebe, antreibbar ist. Auf dieser Welle 13 ist die Schnecke 10 in Form einzelner Stücke aufgefädelt, die beispielsweise durch ein aufge­ schraubtes Endstück 15 zusammengehalten werden. So ist im An­ schluss an einen Einfülltrichter 16, in den flüssiges und festes Material entweder getrennt oder bereits vorgemischt eingefüllt wird, ein erster Schneckenabschnitt 17 vorgesehen, der einer Einzugszone Ez entspricht. Diese Einzugszone sichert eine bestan­ dige Zufuhr von Material zu der Dispersionszone D. Zwar wäre es denkbar, die Dispersionszone gleich im Anschluss an den Einfüll­ trichter 16 anstelle des Schneckenabschnittes 17 anzuordnen, doch ist es verständlich, dass die dargestellte Anordnung gün­ stiger ist.

In der Dispersionszone D sind die Schneckenpaddel 11, 12 an ein­ zelnen, an der Trägerwelle 13 aufgereihten Scheiben 18, 19 be­ festigt, wobei die Anordnung und Anzahl solcher Scheiben bzw. die Länge der einzelnen Zonen durch Austausch einzelner Teile 17 bis 19 verändert werden kann. Ebenso ist im Anschluss an die Dis­ persionszone D ein Schneckenabschnitt auf die Trägerwelle 13 auf­ gesteckt und dort gleichfalls austauschbar. Dieser Schneckenab­ schnitt 20 wirkt mit einem sich verengenden Endabschnitt des Schneckengehäuses 21 zusammen, so dass in diesem Abschnitt Dz ein Druck aufgebaut wird. Somit stellt der Schneckenapparat 9 - wie es einer bevorzugten Ausführungform entspricht - einen druck­ aufbauenden Extruder dar, der das vordispergierte Material über eine Extrusionsöffnung 22 am unteren Ende des Mahlbehälters 2 in diesen einspeist, so dass das Material dort weiterhin disper­ giert und feingemahlen wird und nach dem Durchlauf durch den Mahlbehälter 2 in üblicher Weise die Rührwerksmühle über eine Auslasstrenneinrichtung 23 am oberen Ende durch ein Auslassrohr 24 verlässt.

Aus dieser Beschreibung ist ersichtlich, dass durch die Ausbil­ dung des Schneckenapparates 9 mit einer Dispergierzone D eine so intensiver Dispergiereffekt erhalten wird, dass im allgemei­ nen im Gegensatz zum Stande der Technik gemäss Fig. 1 eine ein­ zige Rührwerksmühle 1 ausreichend ist und das fertig bearbeitete Mahlgut in einen Behälter 25 abgefüllt werden kann. Durch die Ausbildung des Schneckenapparates 9 als Extruder, werden aber zwei zusätzliche Vorteile erzielt, nämlich dass einerseits die­ ser Schneckenapparat 9 die Pumpen P, P′ nach dem Stande der Technik (Fig. 1) ersetzt, und dass zusätzlich aufgrund des er­ höhten Druckes im Bereiche der Öffnung 22 auf eine gesondere Einlasstrennvorrichtung gegebenenfalls verzichtet werden kann. Es ist allerdings darauf hinzuweisen, dass es dennoch erwünscht sein mag, eine Einlasstrennvorrichtung zwischen den Schnecken­ apparat 9 und die Rührwerksmühle 1 zu schalten, beispielsweise in Form einer Schwanenhals-Trenneinrichtung, weil es ja beim Ab­ schalten des Extruderantriebes möglich ist, dass Mahlkörper 7 in sein Gehäuse 21 gelangen, von wo sie dann wegen der unter Um­ ständen sehr stark verengten Öffnung 22 nur schwer zu entfernen sind. Eine Schwanenhals-Trennvorrichtung, etwa entsprechend der DE-OS 33 18 312, erfordert dagegen kaum einen Aufwand. Ein wei­ terer Grund, der für das Zwischenschalten einer Verbindungslei­ tung spricht, liegt darin, dass dadurch auf platzmässige betrieb­ liche Gegebenheiten Rücksicht genommen werden und der Schnecken­ apparat 9 prinzipiell an jedem beliebigen Ort aufgestellt werden kann, obwohl dieser natürlich so gewählt werden wird, dass die Zwischenleitung möglichst kurz ausfällt. Eine Schwanenhals- Trenneinrichtung erfüllt also hier einen doppelten Zweck.

Fig. 2A zeigt eine Variante, bei der an Stelle der Rührwerksmühle 1 ein Drei-Walzwerk 70 vorgesehen ist. Hier wird das aus dem Ex­ truder 9 (der nicht unbedingt eine Dispergierzone D zu enthalten braucht, sondern auch zur Förderung nur schwer pumpbaren Mate­ rials vorteilhaft ist) austretende Mahlgut einem Einfüllkasten oder Trog 72 zugeführt. Zweckmässig ist eine an sich bekannte Niveauüberwachung, z.B. mit Hilfe eines Ultraschall-Entfernungs­ messers 71, vorgesehen. Es ist dann günstig, in Abhängigkeit vom über den Entfernungsmesser 71 festgestellten Niveau die Zufuhr­ menge einer den Extruder 9 beschickenden Dosiereinrichtung 31 durch Verändern der Drehzahl ihres Motors 64 zu regeln. Dabei kann die zugehörige Regeleinrichtung beispielsweise als ein­ facher Zwei- oder Drei-Punkt-Regler ausgebildet sein, doch ist eine kontinuierliche Regelung bevorzugt. An sich wäre es zwar auch denkbar die Drehzahl der Extruderschnecke 10 zu verändern, doch ist die dargestellte Regelung einfacher. In Fig. 2A ist lediglich eine einzige Dosiervorrichtung 31 dargestellt, die gegebenenfalls das Mahlgut bereits vorgemischt enthält, doch versteht es sich, dass dem Extruder 9 im allgemeinen wenigstens zwei Dosiervorrichtungen vorgeschaltet sein werden, wie dies spater an Hand der Fig. 4 noch gezeigt werden wird. In diesem Falle werden dann alle vorgeschalteten Dosiervorrichtungen in Abhängigkeit vom Signal des Niveaufühlers 71 geregelt.

Während bei der Ausführung nach den Fig. 2 und 2A der Schnecken­ apparat 9 von einem Einwellen-Extruder gebildet ist, ist es zweckmässig, zur Verbesserung der Dispergierleistung einen Zwei­ wellen-Extruder anzuordnen. Zwar war bereits in der Vorrichtung nach dem Stande der Technik (Fig. 1) neben einer ersten Schnek­ kenwelle W 1 im Bereiche des Einzugsabschnittes eine zweite Schneckenwelle W 2 vorgesehen, doch war diese nur zum Mischen im Eingangsbereich vorgesehen, wo Feststoffe und Flüssigkeit ge­ trennt zugegeben wurden. Wie aus Fig. 1 ersichtlich war daher die Welle W 2 relativ kurz und erstreckte sich im wesentlichen nur über den Einzugsbereich, wo ja die Gefahr von Klumpenbildung der Feststoffe und der ungenügenden Benetzung derselben durch die Flüssigkeit gegeben war. Bei der Ausführung nach Fig. 3, in der Teile gleicher Funktion die selben Bezugszeichen wie in Fig. 2 besitzen, allenfalls mit einer Hunderterziffer versehen, ist eine zweite Schneckenwelle 113 zu einem anderen Zwecke vorgesehen und ist deshalb auch anders ausgebildet.

Im Vergleich zu Fig. 2 ist in Fig. 3 das Gehäuse 121 des Extru­ ders 109 in einer Horizontalebene geschnitten und in Draufsicht dargestellt, so dass der Einlasstrichter 16 (vgl. Fig. 2) nicht sichtbar ist. Wie ersichtlich, besitzt jede der beiden darge­ stellten Schnecken 10, 110 einen Schneckenabschnitt 17 bzw. 117, der der Einzugszone Ez in Fig. 2 entspricht. Durch das Zusammen­ wirken der beiden, vorzugsweise ineinandergreifenden Abschnitte 17, 117 wird zusätzlich zu den später noch hervorgehenden Vor­ teilen auch jener Vorteil aufrecht erhalten, der durch die bei­ den Wellen W 1, W 2 gemäss Fig. 2 beim Stande der Technik erhal­ ten wurde und oben bereits beschrieben ist. Dabei entfalten die ineinandergreifenden Schneckengänge über die gesamte Länge der Schnecken 10, 110 eine Selbstreinigungswirkung.

Im Anschluss an die Abschnitte 17, 117 der Einzugszone ist bei der Ausführung nach Fig. 3 eine erste Dispergierzone D 1 vorge­ sehen. Auch hier wiederum sind als Dispergierwerkzeuge versetzte Schneckenpaddel 111, 112 entgegengesetzter Förderrichtung vorge­ sehen. Die Anordnung ist jedoch so getroffen, dass die jeweiligen Achsen der Paddel 111 bzw. 112 etwa auf einer zur Schneckenachse parallelen Linie liegen. Jedes Paddel 111, 112 ist zweckmässig wiederum auf einer auf der Schneckenwelle 13 aufgereihten Scheibe 118 bzw. 119 angeordnet, um eine Anpassung des Extruders bei Wechsel des Mahlgutes leicht vornehmen zu können. Es sei erwähnt, dass dabei die axiale Dicke der Scheiben 118, 119 durchaus nicht gleichmässig sein muss, sondern dass es erwünscht sein kann, Scheiben unterschiedlicher Dicke vorzusehen, um durch entspre­ chende Ungleichmässigkeiten den Dispergiereffekt zu verstärken. Eine weitere Verstärkung ergibt sich selbstverständlich nicht nur durch die Verdoppelung der Schnecken, 10, 110 an sich, sondern auch durch das Zusammenwirken der beiden im Bereiche des Ineinan­ dergreifens der paddelförmigen Werkzeuge 111, 112. Dabei hat es sich als besonders zweckmässig herausgestellt, wenn gemäss einem für Extruder an sich bekannten Vorschlag an den Endkanten wenig­ stens eines Teiles der Paddel 111, 112 in Umfangsrichtung verlau­ fende Messer 26 vorgesehen sind. Es sei erwähnt, dass es gerade im Anschluss an die Einzugszone mit den Abschnitten 17, 117 von Vorteil sein mag, dass die Scheiben 118, 119 leicht exzentrisch auf ihrer Trägerwelle 13, 113 sitzen, so dass im Abschnitt D 1 nicht nur eine Dispergierwirkung, sondern auch eine Knetwirkung erreicht wird, um das eingezogene Mahlgut intensiv zu vermengen, zu durchfeuchten und zu durchmischen. Diese Messer 26 erweisen sich von besonderem Vorteil, wenn etwa Kakaobohnen bzw. Kakaonibs verarbeitet werden sollen, die also den pumpbaren Bestandteil, d.h. das Kakaofett, bereits in sich tragen. Dabei entfalten die Messer 26 zusätzlich eine Zerkleinerungswirkung, die ein Vorzer­ kleinern und damit eine gesondert vorgeschaltete Mahleinrichtung entbehrlich macht. Eine solche Zerkleinerungswirkung ergibt sich aber auch ganz allgemein durch die Werkzeuge der Dispergierzone.

Eine Knetwirkung ist besonders dann zweckmässig, wenn zur Vermei­ dung der Klumpenbildung im Einfülltrichter 16 (vgl. Fig. 2) in­ folge getrennter Zugabe der Feststoffe und der Flüssigkeit, die Anordnung so getroffen wird, dass über den Einfülltrichter ledig­ lich die Feststoffe zugeführt werden, wogegen für die Flüssigkeit im Bereiche der Einzugszone mit den Abschnitten 17, 117 eine Zu­ führleitung 27 vorgesehen wird. Hier mag es zweckmässig sein, einen Blick darauf zu werfen, was der Stand der Technik lehrte (Fig. 1). Auch beim herkömmlichen Schneckenapparat S war bereits eine getrennte Zuleitung Z vorgesehen, jedoch nicht im Bereiche der Welle W 2. Der Vorteil einer solchen getrennten Zuführung Z wurde jedoch nicht erkannt, denn wie symbolisch angedeutet ist, wurden über den Einfülltrichter weiterhin sowohl Flüssigkeit, als auch Feststoffe zugeführt. Die Zuleitung Z diente lediglich zur Zuführung einer zusätzlichen Flüssigkeit.

Auf die erste Dispergierzone D 1 folgt eine kurze Förderzone F, die gegebenenfalls durch eine Knet- und/oder Mischzone ersetzt werden mag. Anschliessend ist eine zweite Dispergierzone D 2 vor­ gesehen, die sogar etwas länger als die Vordispergierzone D 1 ist, und es ist ersichtlich, dass in dieser Dispergierzone D 2 Schei­ ben unterschiedlicher axialer Dicke angeordnet sind. Dement­ sprechend sind auch die darauf befestigten Schneckenpaddel von unterschiedlicher axialer Länge.

Die Druckaufbauzone der beiden Schnecken 10, 110 ist hier ver­ hältnismässig kurz. Es ist übrigens anhand von Pfeilen 28 er­ sichtlich, dass die Schnecken 10, 110 von ihrem Motor 114 über eine Kupplung 30 und einen Getriebekasten 29 im gleichen Dreh­ sinne angetrieben sind, wie dies einer besonders zweckmässigen Ausführung entspricht. Die Extruderöffnung 122 ist dann - wie im Beispiel 2 die Öffnung 22 - entweder direkt oder bevorzugt über die erwähnte Schwanenhals-Trenneinrichtung an die Eintrittsöff­ nung der Rührwerksmühle angeschlossen.

Besondere Aufgaben für die Regelung ergeben sich, wenn an eine Rührwerksmühle 101 (Fig. 4) eine Speiseeinheit angeschlossen ist, die einen Schneckenapparat 209 und Vorrichtungen 31, 32 zum Dosieren der einzelnen Bestandteile des Mahlgutes aufweist, insbesondere wenn der Schneckenapparat 209, wie dargestellt, als Extruder ausgebildet ist und daher eine Pumpwirkung entfaltet.

Die Rührwerksmühle 101 weist zweckmässig einen kühlbaren Mantel 33 für ihren Mahlbehälter 102 sowie gegebenenfalls eine Drehein­ führung 34 für Kühlmedium in das lnnere des Rotors 103 auf. Die Ausgangstemperatur des Kühlmediums kann durch einen Messfühler jeweils festgestellt werden, wie dies anhand-eines Messfühlers 35 für die Temperatur des Kühlmediums aus dem Kühlmantel 33 angedeu­ tet ist. Das Ausgangssignal des Messfühlers 35 gelangt an eine Klemme T 3. Ebenso gelangt das Ausgangssignal eines Messfühlers 36 im Bereiche des Auslasses 24 des Mahlbehälters 102 an eine Klemme T 1. Auch der Extruder 209 kann mit einem temperierbaren Mantel 37 versehen sein, wobei am Ausgange (gegebenenfalls jeweils auch am Eingange) ein Messfühler 38 mit einer Klemme T 2 verbunden sein mag. Die Klemmen T 1 bis T 3 sind an eine Regeleinrichtung 39 ange­ schlossen, die vorzugsweise von einem Mikroprozessor gebildet ist. Weitere Eingangssignale dieser Regeleinrichtung 39 kommen von einem Messfühler 40 für die Stromaufnahme eines Antriebs­ motors 41 für das Antriebsrad 4, gegebenenfalls von Messfühlern 42, 43 für den Druck bzw. die Temperatur am Ausgange des Extru­ ders 209. Ein weiteres Eingangssignal kann über eine Eingangs­ leitung 44 in die Regeleinrichtung 39 eingegeben werden und stellt ein Positionssignal der Druckeinrichtung 8 dar, die an ihrem unteren Ende beispielsweise mit einem Tauchkörper 45 ver­ bunden ist, der in eine Messspule 46 eintaucht. Zweckmässig ist an den Ausgang der Messspule 46 ein Messumformer 47 geschaltet, der beispielsweise als Analog-Digital-Wandler ausgebildet ist.

Der Extruder 209 ist mit einer geteilten Schnecke ausgebildet, wovon ein Einzugsschneckenteil 217 mit einer Hohlwelle 213 ver­ bunden ist und über ein Zahnrad 48 von einem Motor 214 antreib­ bar ist. Der Einzugsschneckenteil 217 ist relativ lang ausge­ bildet, da er im Falle des Extruder 209 auch den Druckaufbau übernehmen muss. In der Endzone der Schnecke 210 ist nämlich ein Schneckenabschnitt 49 mit einer Gegenschnecke vorgesehen, der die Dispergierwirkung eines dazwischen angeordneten Dis­ pergierabschnittes 218 insoferne unterstützt, als er das Ma­ terial unter Durchmischung immer wieder in den Bereich des Dis­ pergierabschnittes 218 zurückfördert.

Wie ersichtlich, sind im Dispergierabschnitt 218 in Draufsicht schmal-rautenförmige Paddelwerkzeuge 211 vorgesehen, die ent­ lang einer Schraubenlinie, jeweils voneinander winkelversetzt, angeordnet sind. Dazwischen sind von der Innenfläche des Extru­ dergehäuses 221 abstehende Statorwerkzeuge 50 angeordnet, die zusammen mit den sich vorbeibewegenden, rautenförmigen Rotor­ werkzeugen eine Scher- und Dispergierwirkung ergeben. Die Ab­ schnitte 218 und 49 der Schnecke 210 sind mit einer die Hohlwelle 213 durchsetzenden Welle 313 verbunden, die über ein Antriebsrad 51 von einem Motor 314 antreibbar ist. Gewünschtenfalls können jedoch die beiden Antriebsräder 48, 51 über eine Kupplung 52 miteinander verbunden und von nur einem der beiden Motoren 214, 314, z.B. vom Motor 214 angetrieben werden.

Aus dieser Anordnung ergibt sich, dass vorzugsweise mindestens ein weiterer Eingang vom Ausgang eines Messfühlers 53 für die Stromaufnahme zumindest eines der Extrudermotore 214, 314, vor­ zugsweise desjenigen Extrudermotors 214 gebildet wird, der den Schneckenabschnitt 217 für den Druckaufbau antreibt. Weitere Eingangsgrössen können entsprechend den aus der DE-OS 29 32 783 oder der CH-Patentanmeldung 3 110/85 bzw. der dort beschriebenen Regelkreise vorgesehen sein.

Die Regeleinrichtung 39 besitzt dementsprechend zahlreiche Aus­ gänge, von denen nur ein Teil dargestellt ist, wogegen die übrigen entsprechend den zuletzt genannten Schutzrechten ausge­ bildet sein können. So führt ein Ausgang der Regeleinrichtung 39 zu einer Geschwindigkeitsverstelleinrichtung 54 für das Antriebs­ rad 4. An sich kann es sich dabei um ein Variatorgetriebe handeln, das zwischen den Motor 41 und das Antriebsrad 4 geschaltet ist, es kann ein Frequenzumformer für einen mit frequenzabhängiger Ge­ schwindigkeit laufenden Motor 41 sein.

Ein weiterer Ausgang 55 führt zu einem elektro-hydraulischen Wandler 56, der in Abhängigkeit von dem ihm zugeführten elektri­ schen Signal die Zufuhr von hydraulischen (oder pneumatischen) Medium zum Druckaggregat 8 steuert.

Schliesslich ist noch ein Ausgang 57 dargestellt, der zu einer von Hand aus über einen Betätigungsschalter 58 umsteuerbaren Schalteinrichtung 59 führt. Je nach der Schaltstellung der Schalteinrichtung 59 werden entweder über einen Ausgang 60 Steu­ erstufen 61, 62 für Antriebsmotore 63, 64 der Dosiereinrichtungen 31, 32 angesteuert, oder eine Steuerstufe 65 zur Aufbereitung eines Regelsignales für wenigstens eine Motorsteuerstufe 66 und/oder 67 der Extrudermotoren 214, 314. Dabei sei darauf hinge­ wiesen, dass der Motor 63 die Dosierpumpe 32 für eine der Zufuhr­ leitung 27 gemäss Fig. 3 entsprechende Zufuhrleitung 127 an­ treibt.

Da nun in dem gesamten Regelkreis die Regelung des Extruders 209 ebenso einen Unterkreis darstellt, wie die Regelung der Motoren 63, 64, kann das Regelprogramm - zunächst je nach den konstruk­ tiven Gegebenheiten, aber auch je nach dem zu verarbeitenden Material - verschieden ausgelegt sein. So kann es zweckmässig sein, die Drehzahl wenigstens eines der Motoren 214 und/oder 314 konstant zu halten, gleichzeitig aber in Abhängigkeit von der Stromaufnahme (Messfühler 40) des Rührwerksmotors 41 die Dosier­ motore 63, 64 zu regeln. In diesem Falle kann gegebenenfalls auf die Umschalteinrichtung 59 samt Reglerstufe 65, allenfalls auch auf den Messfühler 53 völlig verzichtet werden.

Es ist aber zweckmässig, wenigstens einen der Extrudermotore 214, 314 (falls überhaupt mehrere Extrudermotore vorgesehen sind) der­ art zu regeln, dass sich ein konstantes Drucksignal am Ausgange des Druckfühler 42 ergibt. Die Einstellung der Temperatur am Aus­ gange 24 der Rührwerksmühle 101, die über den Messfühler 36 abge­ füllt wird, kann einerseits über die Kühlmediumzufuhr in den Mantel 33 geregelt werden - und falls dies nicht ausreicht - durch Veränderung des Soll-Wertes, der in der Regeleinrichtung 39 dem Ausgangssignal des Temperaturfühlers 43 gegenübergestellt wird. Dabei kann hier wiederum die Regelung zunächst durch Ver­ änderung der Zufuhr des Kühlmediums in den Kühlmantel 37 erfol­ gen, in zweiter Linie durch Veränderung der Drehzahl des Extru­ dermotors bzw. der Extrudermotore 214, 314, obwohl eine Drehzahl­ änderung am Extruder seltener erwünscht sein wird. Erst in letz­ ter Linie mag dann die Zufuhr über die Dosiereinrichtungen 31, 32 durch Veränderung der Drehzahl ihrer Motore geregelt werden, so dass sich insgesamt eine Regelsequenz ergibt und die Regelstufe 39 somit als Sequenzregler ausgebildet ist, wobei nicht unbedingt sämtliche der oben angesprochenen Sequenzen umfasst sein müssen. Wie schon erwähnt, können zusätzlich aber auch aus dem Stande der Technik, insbesondere aus den oben bereits mehrfach erwähnten beiden Schutzrechten der Anmelderin zusätzliche Massnahmen in den Regelkreis übernommen werden.

Es versteht sich, dass im Rahmen der Erfindung zahlreiche Kom­ binationen der beschriebenen Merkmale untereinander sowie mit Merkmalen des Standes der Technik möglich sind, wie auch der Erfindungsgedanke nicht auf die Ausbildung des Schneckenappa­ rates auf Extruder beschränkt ist, wenn auch diese Ausbildung wegen ihrer Vorteile bevorzugt ist. Ferner ist aus Fig. 3 an­ hand eines Dispergierwerkzeuges 212 ersichtlich, dass es nicht unbedingt erforderlich ist, die Dispergierwerkzeuge gegeneinander um einen Winkelbetrag zu versetzen. So schliesst das Werkzeug 212 am vorausgehenden Werkzeug 111′ derart an, dass beide zusammen etwa eine Pfeilform in Umdrehungsrichtung (vgl. die Pfeile 28) bilden. eine solche Ausbildung ist besonders gegen die Druckauf­ bauzone Dz zweckmässig. Wenn jedoch eine Winkelversetzung vorge­ sehen ist, so muss diese auch nicht unbedingt um jeweils einen vorbestimmten Winkelbetrag erfolgen, vielmehr kann die Versetzung um jeweils unterschiedliche Winkelbeträge erfolgen. Wenn auch an Hand der Fig. 3 Schneckenpaddeln unterschiedlicher axialer Länge im Abschnitt D 2 dargestellt wurden, so ist es besonders im Falle der Werkzeuge 211, auch denkbar Werkzeuge unterschiedlicher radialer Länge zu verwenden.

Claims (22)

1. Vorrichtung zum kontinuierlichen Dispergieren und Feinmahlen von Mahlgut aus Feststoffen in einem pumpbaren Medium, mit einem Schneckenapparat, über den das Mahlgut einer Feinmahl­ vorrichtung zuführbar ist, dadurch gekennzeich­ net, dass der Schneckenapparat (9; 109; 209) wenigstens eine Dispergierzone (D; D 1, D 2) mit Dispergierwerkzeugen (11, 12; 111, 112, 111′, 212; 211, 50) aufweist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der die Dispergierzone (D; D 1, D 2) aufweisende Schneckenappa­ rat (9; 109; 209) von einem einen Druck aufbauenden Extruder ge­ bildet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Extruder ein Doppelwellen-Extruder (109) ist (Fig. 3).

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Wellen (13, 113) des Doppelwellen-Extruders (109) gleichsinnig antreibbar sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die beiden Wellen (13, 113) des Doppelwellen-Extru­ ders (109) ineinandergreifende Schneckengänge besitzen.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, dass der Extruder (109; 209) in an sich be­ kannter Weise einen direkt zu seiner Schnecke (210) bzw. seinen Schnecken (10, 110) führenden (27; 127) Zulauf für wenigstens ein pumpbares Medium besitzt.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, da­ durch gekennzeichnet, dass der Extruder (9; 109) eine Einzugszone (Ez) am gegenüberliegenden Ende eine Druckaufbauzone (Dz) und da­ zwischen mindestens eine Dispergierzone (D; D 1, D 2) aufweist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Einzugszone (Ez) und Druckaufbauzone (Dz) mindestens zwei durch eine Misch- bzw. Förderzone (F) getrennte Dispergierzo­ nen (D 1, D 2) vorgesehen sind.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, da­ durch gekennzeichnet, dass die Dispergierwerkzeuge (11, 12; 111, 112, 111′, 212; 211, 50) Schneckenpaddeln (11, 12; 111, 112, 111′, 212; 211), insbesondere unterschiedlicher Förderrichtung (vgl. 11, 12; 111, 112, 111′, 212), besitzen.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneckenpaddeln (11, 12; 111, 112; 212) bezüglich ihrer Drehachse jeweils winkelversetzt sind, vorzugsweise um je einen vorbestimmten Winkelbetrag.

11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekenn­ zeichnet, dass Paddeln (111. 111′, 112) unterschiedlicher radia­ ler und/oder axialer Länge vorgesehen sind (Fig. 3).

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, da­ durch gekennzeichnet, dass die Dispergierwerkzeuge (111, 111′, 112) etwa in Drehrichtung verlaufende Messer (26) besitzen (Fig. 3).

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, da­ durch gekennzeichnet, dass die Schnecken (10; 10, 110) des Schneckenapparates (9; 109) aus einzelnen, insbesondere scheiben­ förmigen, Stücken (17-19; 117-119) zusammengesetzt ist, die auf einer Trägerwelle (13, 113) aufgereiht sind.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 13, da­ durch gekennzeichnet, dass der Extruder (109) wenigstens eine Knetzone aufweist.

15. Vorrichtung nach den Ansprüchen 13 und 14, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Teil der Scheiben (118, 119) als exzentrische Knetscheiben ausgebildet sind.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, da­ durch gekennzeichnet, dass der eine Dispergierzone aufweisende Schneckenapparat, vorzugsweise ein Extruder, einer Rührwerksmühle als Feinmahlvorrichtung vorgeschaltet ist.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeich­ net, dass zwischen Schneckenapparat und Rührwerksmühle eine Schwanenhals-Trenneinrichtung vorgesehen ist.

18. Vorrichtung zum kontinuierlichen Dispergieren und Feinmahlen von Feststoffen in einem pumpbaren Medium, mit einem Mahlbehälter zur Aufnahme des aus Feststoffen und pumpbarem Me­ dium bestehenden Mahlgutes, in welchem Mahlbehälter ein Rotor mit Hilfe eines ersten Antriebes zu einer Drehung antreibbar ist und welchem Mahlbehälter wenigstens ein Teil des Mahlgutes über eine Speiseeinheit zuführbar ist, die einen mit Hilfe eines zweiten Antriebes antreibbaren Schneckenapparat sowie eine wenigstens einen Teil des Mahlgutes dem Schneckenapparat einspei­ sende Dosiervorrichtung enthält, dadurch gekenn­ zeichnet, dass eine Regeleinrichtung (39) vorgesehen ist, die in an sich bekannter Weise wenigstens einen Messfühler (35, 36, 40) für die Stromaufnahme (40) des Rührwerksmotors, für die Ausgangstemperatur (36) des Mahlgutes am Ausgange (24) der Rühr­ werksmühle (101) und/oder für die Temperatur (35) eines Kühlme­ diums für die Rührwerksmühle (101) aufweist, und dass über diese Regeleinrichtung (39) die den Schneckenapparat (209) sowie die Dosiervorrichtung (31, 32) aufweisende Zuführeinheit (31, 32, 209) zur Veränderung der Zufuhr wenigstens eines Teiles des eingespeisten Mahlgutes regelbar ist.

19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeich­ net, dass wenigstens ein weiterer Messfühler (42, 43) am Ausgang des Schneckenapparates (209) vorgesehen ist, durch den ein für den Druck und/oder die Temperatur des Mahlgutes repräsentatives Ausgangssignal an die Regeleinrichtung (39) abgebbar ist.

20. Vorrichtung nach Anspruch 18 oder 19, dadurch ge­ kennzeichnet, dass über das Ausgangssignal des bzw. der Mess­ fühler(s) die Zufuhrmenge der Dosiervorrichtung (31, 32) regelbar ist, wogegen vorzugsweise die Drehzahl des Schneckenapparates (209) unveränderbar ist.

21. Vorrichtung nach Anspruch 18, 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, dass über das Ausgangssignal des bzw. der Mess­ fühler(s) (35, 36, 40, 42, 43, 53) die Drehzahl für wenigstens einen Teil des Schneckenapparates (209) regelbar ist.

22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 18 bis 21, da­ durch gekennzeichnet, dass der Schneckenapparat (209) mit einem an sich bekannten temperierbaren Gehäuse (221) versehen ist, und dass die Zufuhr von Temperiermittel zu diesem Gehäuse (221) über das Ausgangssignal des die Temperatur des Mahlgutes am Ausgange (24) der Rührwerksmühle (101) bestimmenden Messfühlers (36) zur Konstanthaltung dieser Temperatur regelbar ist.