专利名称：用于处理散料的装置和方法
技术领域：
本发明涉及一种具有独立权利要求的前序所述特征的、对散料进行处理、尤其是混合的领域。
背景技术：
由EP 0 303 929已知一种用于准备热塑性塑料的破碎和混合装置，准备好的塑料物料被输入一个螺杆挤出器里。这种预知的装置具有一个接收容器，它具有一个围绕容器轴线旋转的破碎和混合工具。这工具设置在靠近容器底部。接收容器在其外壳上有一个孔，一个螺杆挤出器通过这孔与接收容器流动连接。孔近似切向地通入接收容器的外壳里。螺杆挤出器的螺杆至少伸到靠近接收容器的内壁上。破碎和混合工具轴向与孔有间距。但是如果希望在高的流量下只是进行混合的话，这种预先已知的、用于破碎和混合塑料物料的装置具有以下缺点从接收容器至挤出器里的物料流量常常不能满足当今的要求。此外将螺杆挤出器的螺杆移向靠近接收容器的内壁从结构设计上比较复杂。因此这种解决办法费用很大。
发明内容
因而本发明的目的是避免已知的缺点，尤其是提出一种装置和一种方法，用它们可以费用低廉地并且以高的物料流量进行散料的处理，尤其是进行混合。这里所谓物料流量按照本申请是指对物料的充分处理，尤其是混合，例如用每小时公斤或者每小时顿来表示。所谓散料的处理按照本申请例如是指一种混合、加蒸汽，尤其是水蒸汽，或者也可以是散料的热处理。这种处理可以单独或者也可以任意组合地实施。上述目的通过按照独立权利要求的特征部分所述的一种装置以及一种方法来达到。按照发明的装置包括一个在混合部位里基本为圆柱形的外壳。该外壳包含有至少一个流出通道，它在混合部位里有一个流出口，还包括有至少一个可转动设置的混合器轴，该轴具有至少一个有一个工作面的排出元件。排出元件在按照规定使用时，可以在流出口旁边经过，其中排出元件每转至少一次就有工作面在平行于流出通道轴线的方向在流出口上的投影遮盖住最小的流出通道断面至少达45%。每转一次有工作面在平行于流出通道轴线方向在流出口上的投影优选遮盖住最小的流出通道断面至少达50%，特别优选至少达55 %,最好至少达60 %。按照本申请，作为流出通道轴线是指一个对称通道的，例如具有圆形的、椭圆的或者矩形断面的，纵向轴线，垂直于横断面面积上。如果不是对称的通道，那么作为流出通道轴线是指一个这样的纵轴线，它基本上平行于在通道里流动的散料的平均流动方向。
按照本申请，作为最小流出通道断面是指流出通道沿着流出通道轴线的最小断面。
流出通道尤其是设计成内壁的变化是连续的。换句话说，流出通道的内壁没有不连续性，例如像突起或者凹下的台阶，或者尤其是也没有遮盖住入口孔。流出通道的一种这样的连续变化的优点在于在流出通道里基本避免了产生一些区域，在这些区域里散料不能可靠地运输，并因此可能使散料在流出通道里沉积下来。这还有以下优点可以取消按照已有技术局部需要的、在流出通道用于输送散料的螺旋输送机，或者说挤出器螺旋，这使装置成本更有利。作为散料，它按照本申请也包括松散的产品，例如可以是谷物粉、全谷物颗粒、谷物纤维、植物或者动物的蛋白质、纯淀粉以及糠麸。但是例如也可以是指装置里的塑料颗粒料。按照本申请，所谓排出元件的工作面是指排出元件的这样面，它在排出元件按规定运动时，在装置里通过排出元件使大部分的，也就是至少90%的冲量传输到散料上。排出元件的一种支托例如并不是工作面的一部分。可以在傍边经过，按照本申请是指排出元件在流出孔的高度设置在混合器轴上，并且因此在按照规定使用时，例如在排出元件转动时，在转动期间于流出孔傍边经过。所谓混合部位(区域)，按照本申请是指装置的部位，在这部位里混合器轴具有排出元件和/或混合元件。在这个部位里外壳基本为圆柱形的。换句话说，在这部位之外，装置例如也可以具有一个矩形断面，或者也有弯曲构造，用于使散料在混合器部位里导向。按照发明的装置的优点在于位于这装置里的散料可以高流量从装置里经过流出孔进行运输。通过排出元件的运动，尤其是也局部平行于流出通道轴线地将冲量传输到散料上，还由于作用在散料上的离心力，导致散料经过流出孔的流量加大，也就是说使散料排出。这从结构上如下来达到流出通道在混合部位基本为切向地里设置在基本为圆柱形的外壳上。基本为切向意味着流出通道轴线与混合器轴的轴线没有交点。混合器轴优选具有两个排出元件。尤其是混合器轴具有三个排出元件，特别优选四个排出元件，更加特别优选至少五个排出元件。这种具有至少两个排出元件的设计方案的优点在于改善了通过流出孔的运输，这就是说，还提高了物料通过装置的通过流量。混合器轴进一步优选地安置在两边。这有以下优点通过两边安置提高了混合器轴的稳定性，因而这轴或者可以转动更快，或者可以具有更多的排出元件和/或混合元件，用于更好地，这就是说尤其是更快地处理散料。因此实现了通过装置的物料流量的提高。进一步地，至少一个排出元件的工作面的垂直线与混合器轴的轴线的夹角优选大致为90°。所谓工作面的垂直线在这里和以下是指在工作面上的垂线。工作面相对于混合器轴的这种定向的优点在于进一步改善散料通过流出孔的运输。至少一个排出元件的工作面优选垂直于圆柱形外壳的半径，在排出元件的旋转方向上或者与之相反方向上有间距。其优点在于进一步改善散料通过流出孔的运输。 至少一个混合元件的工作面的垂直线与混合器轴的轴线的夹角尤其是优选为小于90°。垂直线与混合器轴的轴线的夹角还优选为45°至85°。混合元件的工作面相对于混合器轴的轴线的这种布置有以下优点使散料沿着混合器轴的轴线运输。通过这种布置立即对散料进行处理，尤其是混合，并且同时使之沿着混合器轴的轴线运输。混合器轴优选具有至少两个平行于混合器轴的轴线有间距的排出元件和混合元件。换句话说，混合器轴具有至少一个排出元件和至少一个混合元件，它们平行于混合器轴的轴线有间距。布置至少两个平行于混合器轴的轴线保持有间距的排出元件和混合元件的优点在于这些元件的面垂直线分别与混合器轴的轴线具有不同的定向。各个混合器元件和排出元件因而可以按此进行优化，使散料混合并沿着混合器轴的轴线运输，或者也改善散料 通过流出孔的运输。混合器轴尤其是在流出孔的上游具有至少一个混合元件。此外混合元件在流出孔的上游限制了散料顺流从流出孔向上游进行运输的可能性，也就是说，装置里的散料表现出在向流出孔的上游有流动阻力。至少一个混合元件在流出孔上游的这种布置的优点在于借助于至少一个排出元件使散料可靠地通过流出孔进行输送。因此在装置里尤其是没有散料的堆积，这种堆积是不利的。散料停留在装置里的时间尤其是不长于规定的有利时间，这就提高了混合的散料的质量。至少一个排出元件完全特别优选地具有一个工作面，这面平行于混合器轴并大于流出孔。其优点在于进一步改善散料通过流出孔的运输。在另外一种特别优选的实施形式中，挤出器布置成与流出孔相邻，并与之这样连接，使得散料可以从装置流向挤出器。所述装置相邻于挤出器这种布置的优点在于散料可以在进入挤出器之前在该装置里进行处理，尤其是进行混合。按照发明的装置因此称之为预处理。通过对散料在装置里在进入挤出器里之前的这种处理，可以为挤压准备好散料。挤出器纵轴线与混合器轴的轴线进一步完全特别优选地夹角为60°至120°。这夹角尤其是从70°至110°，特别优选地从80°至100°，完全特别优选地基本为90°。所述装置和挤出器的这种布置的优点在于一种这样的布置允许在装置和在下游的挤出器之间有很小的间距。通过这样的布置尤其是实现了 挤出器只是在所述流出孔部位里必须具有一个开孔，并因此只是在这里在稳定性方面使挤出器的外壳有削弱。与之相t匕，在已有技术中则必须平行于挤出器方向修改挤出器的外壳并因此使之削弱，以便使装置和挤出器之间实现小的间距，因为在已有技术中应用了一种平行的布置方式。每转至少一次就有挤出器轴的侧面在垂直于挤出器轴方向距排出元件的径向最外点的最小间距为不大于20mm。该最小间距优选地不大于10mm，特别优选地这个最小间距不大于5mm,进一步尤其优选地至少为1_。混合器轴的侧面按照本申请是指其在所述装置所在部位(区域)里的外部半径。这种小间距的优点在于在位于装置的流出孔和挤出器入口孔之间的部位里只能聚集少量体积的散料。这种体积量是所谓的产品桥，它应该尽可能小，以便避免结块和/或堵塞，但这在已有技术中几乎不可能达到。完全特别优选地这样设计装置，使得外壳的内部可以加上蒸汽。外壳的内部尤其是可以加上水蒸汽。这有以下优点可以使散料在装置里除了混合和运输之外，针对随后的挤压最佳地进行预处理。备选或者附加地(例如)也可以使外壳的内部加上油或者另外的液体，或者也可以是这种液体的蒸汽。在另外一种特别优选的实施形式中，所述装置具有一个温度控制装置。该装置尤其是具有一个加热装置。其优点在于就以后的挤压步骤而言，可以通过温度控制装置将散料调整到一个 最佳的温度，用于处理装置里的散料。发明的另一个方面是指用一种装置，尤其是如上所述装置，对散料进行混合的方法。在第一个步骤中将散料输入装置里。装置具有一个在混合部位里基本为圆柱形的外壳，这外壳包含有至少一个流出通道，它在混合部位里有一个流出口。装置还具有至少一个可转动设置的混合器轴，这轴具有至少一个有一个工作面的排出元件。排出元件在按照规定使用时，可以在流出口旁边经过，其中排出元件每转至少一次就有工作面在平行于流出通道轴线的方向、在流出口上的投影遮盖住最小的流出通道断面至少达45%。每转一次就有工作在面平行于流出通道轴线的方向、在流出口上的投影遮盖住最小的流出通道断面优选地至少达50 %，特别优选地至少达55 %，最优选地至少达60 %。接着在所述装置里进行散料的混合以及使混合过的散料向着流出孔运输。然后借助于排出元件使混合过的散料从装置里排出。这种方法优选用上面所述的装置来实施，并且具有所有上面所述的装置的优点。优选使得从上述装置里排出的混合散料运输至挤出器里。 发明的另外一个方面是指已有的用于处理原材料，尤其是散料的设备的升级或者改造，这设备优先是一种挤压设备，它具有一种上面所述的装置。这种方法的优点在于已在运行中的设备可以达到最新的技术状态，就是说可以使以前不具有按照发明的装置的设备用一个相应的装置升级。此外可以对已经具有按照已有技术的装置的设备用本发明的装置进行改造。发明的一个附带的方面是指上面所述装置的应用，作为挤压设备的调整处理装置。这种应用作为挤压设备的调整处理装置的优点在于在挤压设备里待处理的散料可以在调整处理装置里进行预处理，从而准备好散料用于达到最佳挤压结果。以下根据示例性的实施例对于发明进行详细说明，以便更好地理解本发明，而发明并不局限于这些示例性的实施例。
图I :一个按照发明装置的剖视图；图2 : —个按照发明装置的立体；图3 :具有两个排出元件的一个混合器轴的简图4 :具有一个后置挤出器的按照发明装置的简图；图5 :具有后置挤出器的一个按照发明装置的俯视简图；图6 :具有一个后置挤出器轴的按照发明装置的简图；图7 :按照发明混合器轴的立体图。
具体实施例方式图I表示了按照发明装置I的一个混合部位的剖视图。装置I具有一个断面基本为圆形的外壳2，有一个混合器轴4。在这混合器轴4上 设置有两个具有工作面8的排出元件3。工作面8具有一个面垂直线9。外壳9还具有一个流出通道轴线为10的流出通道15和一个流出通道断面为17的流出孔6。当工作面8在平行于流出通道轴线10的方向投影在流出孔6上，并当面垂直线9和流出通道轴线10相互平行时，排出元件3的工作面8这里遮盖住了最小的流出通道横断面17的50%，也就是说这里是流出孔6的断面。图2表示了按照发明装置I的一个局部的立体图。在这所示的混合部位7里，夕卜壳2设计成基本为圆柱形。具有基本为正方形断面的流出通道15具有一个流出孔6。混合器轴4在流出孔6的部位里具有两个有工作面8的排出元件3。图3简略表示了具有两个排出元件3的一个混合器轴4。这些排出元件分别具有曲状的工作面3，该工作面有垂直线9。图4简略表示了具有后置挤出器20的一个装置I。装置I具有一个断面基本为圆形的外壳，有一个混合器轴4。该混合器轴4上具有两个排出元件3。装置I还具有一个有一个流出孔6的流出通道15。这流出孔6与挤出器连接，使得散料30可以从装置I运输到挤出器20里。散料30在装置I里在第一个步骤里进行混合，并在装置I中设置有流出通道15的部位里进行运输。接着使散料基本通过排出元件3输入流出通道15里。结果通过流出孔6使散料30输入挤出器20里。在挤出器20里借助于挤出器轴24使散料30沿着挤出器轴24的纵轴线输送至挤型模23，并在那里挤出。挤出器的纵向轴线和混合器轴4的轴线形成的角大致为90°。图5表示了具有按照发明的装置I和后置挤出器20的一个设备40的俯视图。该装置I具有一个混合器轴4。具有纵向轴线22的挤出器20在混合器轴4轴线和挤出器20的纵向轴线22之间形成的夹角a为95°。装置I的流出孔和挤出器20的入口孔在这里没有示出。图6简略表示了一个按照发明的装置I和后置的挤出器轴24。图6中如同图I中所用那样，相同的标号表示了相同的构件。挤出器轴24的一个侧面，也就是说在所述装置的部位(区域)里的外半径，在垂直于挤出器轴24的方向，每转至少一次有距排出元件3的径向最外点的间距d不大于IOmm0图7用立体图表示了在混合部位7里的一个混合器轴4。混合器轴4是这里没有示出的具有所述一个流出孔的装置的一部分，混合器轴4具有混合元件16，用于混合和输送在这里未示出的散料。此外，混合器轴4具有一个排出元件3，用于改善散料从所述装置经过流出孔的运输。返回运输元件18适合于，将流出孔旁边运输经过的散料返回运输至流出孔部 位里。
权利要求
1.用于处理，尤其是混合散料(30)的装置(I)，包括一个在混合部位(7)里基本为圆柱形的外壳(2)，该外壳包含有至少一个流出通道(15)，它在混合部位(7)里有一个流出口(6)，该装置还包括有至少一个可转动设置的混合器轴(4)，该轴具有至少一个有一个工作面(8)的排出元件(3)，其特征在于，排出元件(3)在按照规定使用时，可以在流出口(6)旁边经过，其中排出元件(3)每转至少一次就有工作面(8)在平行于流出通道轴线的方向在流出口(6)上的投影遮盖住最小的流出通道断面至少达45%，优选地至少达50%，特别优选地至少达55 %，最好至少达60 %。
2.按权利要求I所述的装置(I)，其特征在于，混合器轴(4)具有两个排出元件(3)，优选有三个排出元件(3)，特别优选有四个排出元件(3)，最好有至少五个排出元件(3)。
3.按权利要求I至2中之一所述的装置(I)，其特征在于，至少一个排出元件(3)的工作面(8)的垂直线(9)与混合器轴(4)的轴线的夹角大致为90°。
4.按权利要求I至3中之一所述的装置(I)，其特征在于，混合器轴(4)具有至少一个混合元件，并且至少一个混合元件的工作面(8)的垂直线(9)与混合器轴(4)的夹角小于90°，优选为45°至85°。
5.按权利要求I至4中之一所述的装置(I)，其特征在于，至少一个排出元件(3)具有工作面(8)，该工作面平行于混合器轴(4)并大于流出孔(6)。
6.按权利要求I至5中之一所述的装置(I)，其特征在于，挤出器(20)布置成与流出孔(6)相邻，并与之这样连接，使得散料(30)可以从装置⑴流向挤出器(20)。
7.按权利要求6所述的装置(I)，其特征在于，挤出器(20)的纵轴线(22)与混合器轴(4)轴线的夹角为60°至120°，优选为70°至110°，特别优选地为80°至100°，最好大致为90°。
8.按权利要求6或者7所述的装置(I)，其特征在于，每转至少一次就有挤出器轴(24)的侧面在垂直于挤出器轴(24)的方向距排出元件(3)径向最外点的最小间距不大于20mm，优选地不大于IOmm,特别优选地不大于5mm,进一步尤其优选地至少为1mm。
9.按权利要求I至8中之一所述的装置(I)，其特征在于，这样设计装置(I)，使得外壳(2)的内部可以加上蒸汽，尤其是可以加上水蒸汽。
10.按权利要求I至9中之一所述的装置(I)，其特征在于，装置(I)具有一个温度控制装置(13)，尤其是一个加热装置(14)。
11.用一种装置(I)，尤其是按照权利要求I至10中之一所述的装置，对散料(30)进行处理，尤其是进行混合的方法，其特征在于有以下步骤 a)将散料(30)输入装置(I)里，该装置具有以下特征一个在混合部位(7)里基本为圆柱形的外壳(2)，该外壳包含有至少一个流出通道(15)，它在混合部位(7)里有一个流出口(6)，所述装置还具有至少一个可转动设置的混合器轴(4)，该轴具有至少一个有一个工作面(8)的排出元件(3)，其中排出元件(3)在按照规定使用时，可以在流出口(6)旁边经过，排出元件每转至少一次就有工作面(8)在平行于流出通道轴线(15)的方向在流出口(6)上的投影遮盖住最小的流出通道断面(17)至少达45%，优选至少达50%，特别优选至少达55 %,最好至少达60 %。
b)在装置(I)里进行散料(30)的处理，尤其是混合。
c)使混合过的散料(30)向着流出孔(6)运输。d)借助于排出元件(3)使混合过的散料(30)从装置(I)里排出。
12.按权利要求11所述的方法，其特征在于，在装置(I)里进行混合期间对散料(30)加上蒸汽，和/或进行温度的调整。
13.按权利要求11或者12所述的方法，其特征在于，由装置(I)里流出的混合过的散料(30)输送到一个挤出器里。
14.对一种用于处理原材料，尤其是散料(30)的设备(40)，优先是一种挤压设备进行升级或者改造的方法，其特征在于，设备(40)用一种按照权利要求I至10中之一所述的装置进行升级或者改造。
15.按照权利要求I至10中之一所述的装置(I)的应用，尤其是用于实施一种按权利要求11至13中之一所述的方法，所述装置作为挤压设备的调整处理装置。
全文摘要
装置具有一个在混合部位(7)里基本为圆柱形的外壳(2)。该外壳包含有至少一个流出通道(15)，它在混合部位(7)里有一个流出口(6)；还包含有至少一个可转动设置的混合器轴(4)，该轴具有至少一个有一个工作面的排出元件(3)。排出元件(3)在按照规定使用时，可以在流出口(6)旁边经过，其中排出元件(3)每转至少一次就有工作面(8)在平行于流出通道轴线的方向在流出口(6)上的投影遮盖住最小的流出通道断面至少达45％，优选至少达50％，特别优选至少达55％，最好至少达60％。进一步地，排出元件(3)每转一次就有工作面(8)在平行于流出通道轴线的方向在流出口(6)上的投影遮盖住最小的流出通道断面，优选地至少达50％，特别优选地至少达55％，最好至少达60％。
文档编号B01F7/04GK102711971SQ201080048434
公开日2012年10月3日 申请日期2010年10月21日 优先权日2009年10月29日
发明者F·克莱因, K·帕拉兹 申请人:布勒股份公司