用于混和化合物的装置和方法与流程

另外，本发明涉及上面所述的类型的装置的使用。

此外，装置涉及用于在具有混合单元的容器(特别地是大容积的容器)中借助于混合单元的运动来混和料团(例如分散体)的方法，所述混合单元被布置在容器上。

料团的混和可以涉及不均匀料团的均匀化或循环以及例如已经均匀的料团的搅拌二者。除了其他方面，典型的混和过程在日用品的生产中被使用。例如，混配或混和过程在各种各样的化妆品的生产中或者在食品生产中(例如，在捣烂物的处理中)是必要的。

各种用于混和料团的装置和方法从现有技术中是已知的。在普通的装置中，一个或更多个螺旋辊被布置在容器中，其中要被混和的料团也位于容器中。借助于螺旋辊的高转速，来尝试进行料团的混和。在具有相当大的料团的大容积容器中，螺旋辊(一个)是不够用的；为了保证完全的混和，多个螺旋辊的阵列是必要的。为了允许螺旋辊以足够高的转速来操作，需要相当大的能量消耗。另外，到料团被完全混和为止的时间消耗也不应被低估。在不均匀的料团(其中固相占主导或者其为非常粘性的)的情况下，使用螺旋辊混和有时是不可能的。在料团中或者在这种类型的高粘性介质中，螺旋辊迟早会停下来，或者它们会损坏并且不能再使用。甚至对于具有相当大的容积的大容积容器中的料团而言，完全混和是不可能的。料团由此仅被局部地混和，或者仅被螺旋辊移动而没有混和发生。

另外，从现有技术中，用于在一般大容积容器中均衡料团的温度的装置是已知的。料团或其部分由此在反复发生或持续的基础上被循环。这个过程在技术上是复杂的且成本高的。

另一个从现有技术中已知的用于混和料团的装置包括网格，所述网格可以被插入到容器中并且相对于容器壁被竖直地布置。这种类型的网格首先在红酒的生产中被使用。各个网格节之间的距离由此是相对大的，以使大面积的孔被创建。利用这种类型的装置，不均匀的料团的混和或者大的料团的循环不可能到满意的程度。因此，这种类型的装置仅可以被用于红酒生产而不可以被普遍地使用。

其他不同的具有活塞筒单元的混合装置从现有技术中是已知的，所述装置将各种类型的浸没系统浸到具有要被混和的料团的容器中。由此所使用的浸没部件可以具有多种不同的形式。这些浸没部件的一种类型以类似于螺旋辊的方式被设计并且因此具有上面所讨论 的缺点。其他浸没部件具有相对小的设计并且被布置为靠近活塞。这些浸没部件具有这样的缺点因此难以完全地混和容器中的料团。

多种类型的用于混和料团的装置每个针对具体类型的料团实现它们的目的。然而，从现有技术中，没有这样的装置是已知的，所述装置可以混和最大可能数量的不均匀的以及均匀的料团或者使它们处于具体的温度，后者与料团内的温度均衡有关，结果是大致同样的满意度。

从而，本发明的目标是具体说明开始所述的类型的装置，利用所述装置，料团的简单且有效的混和是可能的，并且所述装置可以尽可能地被普遍地使用。

本发明的进一步目标是具体说明这种类型的装置的使用。

另外，具体说明开始所述的类型的方法也是本发明的目标，利用所述方法，料团被容易地且有效地混和，并且所述方法可以被用于混和不同类型的料团。

根据本发明，第一目标在以下方面被达成：针对开始所述的类型的装置，混合单元包括至少一个活塞并且具有至少一个混合部件，所述至少一个活塞被安置在容器中并且可以线性移动，其中混合部件围绕活塞以平面的方式延伸以用于混和料团的目的。

本发明所获得的一个优势特别地可以看出在于：利用活塞的线性移动，电力或能量消耗少于螺旋辊等的旋转运动。由于活塞与混合部件的线性移动，要被混和的料团以局部变化的流率移动。结果是，吸入效应恢复了力的平衡，并且料团因此被混和。平面混合部件因此实现了料团的完全混和以及快速混和二者。由此，取决于哪种类型的料团要被混和，线性移动的速度由此可以按需要进行设置。借助于混合部件围绕活塞的平面延伸部，来确保大的循环以及因此快速的混和。甚至在例如粘性料团的情况下，也没有混合部件快速劣化的问题，因为没有平面混合部件一直陷入料团中的风险。另外，根据本发明的装置允许具有不同粘性的料团的混和，因为所有粘性的料团都存在吸入效应。此外，装置允许针对均匀料团设置具体的温度。不同的局部流率不仅导致压力不同，而且导致温度不同，这也补偿了吸入效应的力。温度不同的均衡还抵消的料团的分层，其频繁地发生在特别是大容积的容器中。根据本发明的装置特别地适合于混和自由流动的料团。

根据本发明的装置可以在所有领域中被使用，其中料团在具有较大容积(特别地大于五升)的容器中相对于各个成分和/或均衡温度要被均匀化。根据本发明的装置已经证明首先对于啤酒生产中的捣烂物的循环是特别有效的，尤其是高浓度啤酒，其要求极其厚的或粘性的捣烂物作为基础。另外，根据本发明的装置已经证明适合于均匀化具有不同pH值的料团的目的，例如，用于酸化。

优选提供的是，混合部件被安置在活塞的第一端。以这种方式实现的是，混合部件可 以从容器的一个端被移动到相对端。活塞的第一端由此位于容器中，而活塞的第二端在整个制程期间一般保持在容器之外并且被连接至驱动装置。如果在混和过程期间混合部件时时保持在充满水平之下以维持尽可能低的空气引入，则是进一步有优势的。

如果活塞被这样安置以使它可以围绕纵轴旋转以确保料团的甚至更快的或更有效的混和，则是有优势的。另外，活塞与混合部件的移动的该第二种可能性创建了甚至更宽范围的应用。特别地，这使得能够极其个别的适用于不同类型的料团，和/或相同的装置可以用于不同类型的料团，其中混和过程可以通过在一制程期间启动同时的旋转运动来最佳化。附加地，由于旋转运动，活塞与混合部件的稳定性在线性移动期间被提高。

如果活塞大致在混合部件的几何中心被连接至所述部件，则是有优势的，其中混和部件大致在围绕活塞的平面上延伸。混合部件的中心布置提供料团的完全且平稳的混和。

方便提供的是，混合部件包括凹口。结合活塞和混合部件的线性移动，凹口实现了料团的甚至更有效且更快的混和。吸入效应由此可以在活塞线性移动期间的两个方向上出现。然而，当活塞与混合部件被拉出时，混和过程中的显性效应出现。由于混合部件中的凹口，更多的且更细微分开的局部流率出现在移动期间。以这种方式，因此确保的是，整个料团被完全混和或者在混和过程之后被使得处于相同温度。凹口的几何结构及其数量由此可以自由选择，但取决于混和部件的厚度或高度。混合部件设计得越薄或越平，可提供的凹口越少或越小。另外，混合部件的尺寸取决于要被混合的料团或者取决于料团的粘性和温度，以及取决于活塞线性移动的速度。此外，料团的移动或混和依据不同的参数发生，参数也彼此之间相互影响。

还可以提供的是，混合部件在平面侧上包括锥形的和/或柱状的延伸部。锥形的延伸部便利活塞线性移动期间的混和。柱状的延伸部(其逆着活塞的旋转方向从混合部件开始延伸)产生活塞的轻微旋转以更好地处理容器中的湍流。可以提供的是，延伸部被布置在具有凹口的混合部件上。锥形的延伸部由此可以以柔性的或可弯曲的方式被体现，以使它们可以根据活塞移动的方向改变它们的位置。

还可以优选提供的是，混合部件以弯曲的方式被体现。混合部件的弯曲由此可以在活塞的两个不同的线性移动方向上根据混和过程的类型被体现。根据哪种类型的料团要被混和，混合部件或以平坦的方式或以弯曲的方式被体现。还可能的是，混合部件以柔性的方式被体现，并且因此根据活塞的移动方向，在针对一个移动方向的一个方向上以及在针对相反移动方向的相反方向上弯曲。

活塞可以被安置在容器上的任何期望的位置。可能的是，活塞可以水平地移动或位移。然而，典型地，活塞在容器中以竖直可移动的方式被安置。在这种情况下，要被混和的料团没有与活塞的轴承接触，从而不需要提供专门的措施来密封容器。

另外，出于相同的原因，如果混合部件被固定至容器的上端，则是有优势的。在这种布置中，容器没有必要相对于混合部件被完全密封。然而，还可以提供的是，容器可以或者是以密闭的方式被关闭。

如果容器与混合部件的直径比为至少1.2:1，则是有利的。优选地，提供的是，混合部件被布置在离容器壁一距离处。混合部件的直径优选地在容器基底的直径的10％和90％之间，特别地在20％和70％之间，并且理想地在25％和40％之间。因此确保的是，被施加用于混和的力是尽可能小的，但混和的成功是尽可能保证的。假设在混合部件向上移动期间，料团在基底的方向上流动通过混合部件中的凹口。产生的压力差可以被平衡，其中料团在混合部件和容器的壁之间向上流动，并且料团因此被混和。根据本发明，可以提供的是，在俯视图中，混合部件的几何结构对应于(横向于活塞的移动轴的)容器的截面。例如，在具有圆形截面的容器的情况下，在俯视图中为圆形的混合部件被有利地提供。在混合部件的移动期间容器中的料团的准确流向和湍流又取决于不同的参数，例如取决于混合部件的厚度和直径、混合部件中的凹口的大小和布置、料团的粘性和温度，以及混合部件的移动的速度和类型。

可以提供的是，远离活塞的至少一个附加的搅拌器被提供。这样的搅拌器可以是例如从现有技术中已知的螺旋辊。该螺旋辊帮助混合部件混和那些难以混和的料团。螺旋辊(其典型地被布置在容器的基底上)由此将料团从基底提离，并且混合部件执行剩下的混和。

针对特别大容积的容器，可以提供的是，至少一个附加的混合部件被布置，其中附加的混合部件被固定在离第一混合部件一距离处。借助于附加的混合部件，活塞的竖直移动的路径被减少，结果是，料团的混和过程的持续时间和能量消耗被降低，这最终也导致成本的降低。

如所图示说明的，根据本发明的装置的使用特别地适合于生产捣烂物。

根据本发明，与方法相关的目标在以下方面被达成：针对开始所述的类型的方法，混合单元包括至少一个活塞和至少一个混合部件，其中混合部件围绕活塞以平面的方式被安置并且活塞被线性移动以用于混和料团的目的。

根据本发明的方法的优势特别地可以看出在于，借助于平面混合部件及线性移动，非常大量的料团可以一次被混和，结果是，混合时间和要消耗的能量的量因此被减少。通过活塞与混合部件的线性移动，变化的局部流率以及因此不同的压力和温度可以在料团中被设定。力的不均衡由吸入效应补偿，并且料团被混和或者被带至整个料团的相等的温度。另外，由于线性移动，可以损坏料团的剪切力被保持至最小值。相对于借助一个或更多个螺旋辊的混和，料团可以使用较少数量的移动步骤被混和。优选地，可以提供的是，混合单元被连接至容器的边界表面，并且混合部件永久地被可移动地安置在容器中。通过这种措施，整个装置与外界隔离，并且方法可以被执行而没有料团的损失(例如，由于晃动)。 由于容器中混合部件的永久安置，混合部件难以与周围空气接触并且因此被保护防止腐蚀等。特别优选地，提供的是，混合部件永久地由要被混和的料团覆盖，以将空气的引入保持在最小值。

如果混合单元包括凹口并且料团在流动通过凹口的同时被循环，则对于有效循环是有优势的。特别地，对于酒精生产中的料团(其中固态物被沉积在容积基底上)，这已经证明是有优势的变型。通过活塞的上升与活塞的竖直安置，固态物也上升离开基底，并且随后必须通过凹口向下漏出，这产生湍流并且因此促进期望的混和。

可以提供的是，活塞与混合部件围绕活塞的纵轴旋转并且活塞的线性移动因此被便利。混和时间因此随之被减少，或者混和过程的效率被进一步提高。活塞和混合部件的稳定性也因此被获得。

本发明附加的特征、优势和效果由下面所述的示例性实施方案说明。由此参照的附图示出：

图1示出根据本发明的装置；

图2示出在俯视图中根据本发明的装置的变型的一部分；

图3示出自图2在基于图2中的线III-III的截面中的根据本发明的装置的该变型的该部分；

图4示出根据本发明的装置的进一步变型的一部分；

图5示出根据本发明的装置的进一步变型的一部分；

图6示出根据本发明的装置的进一步变型的一部分；

图7示出根据本发明的装置的进一步变型的一部分；

图8示出根据本发明的方法。

图1示出根据本发明的用于混和料团的装置1。装置1包括容器2和混合单元3。混合单元3由此被布置在容器2上并且包括具有混合部件5的至少一个活塞4。优选地，如在图1中，混合单元3被布置在容器2的上侧；然而，根据本发明还可以提供的是，混合单元被布置在容器2的侧壁或基底上。另外，提供的是，具有混合部件5的活塞4被安置在容器2中。具有混合单元3的容器2可以被这样体现以使它由或可以由盖体或另一个盖关闭，以防止料团的漏出。还可以提供的是，容器2可以以密闭的方式被关闭。另外，提供的是，活塞4可以在两个相反的方向上线性移动。结果是，被布置在活塞4上的混合部件5还可以线性移动。线性移动由此可以以任何期望的方式被驱动。例如，通过线缆操作的机械的、液压的、电气的或者手动的驱动是可想到的。弹簧可以成为用于驱动线性移动的另一种可能方式。如果具有混合部件5的活塞4被布置在容器2的上侧，可以提供的是，活塞被布置在弹簧上，弹簧在活塞4向下移动时被拉紧并且在活塞4的向上移动时被释放。移动的速度可以针对要被混和的料团来调节并且典型地范围在0.01m/s和10m/s之间。

混合部件5围绕活塞4以平面的方式延伸并且可以被布置在活塞4的任何期望的位置。然而，优选提供的是，混合部件5被安置在活塞4的一端并且活塞4被大致固定在混合部件5的中心以用于最佳化稳定性的目的。混合部件5因此可以从容器2的第一端线性移动至容器2的第二端以完全混和料团。可以提供的是，混合部件5被可拆卸地安置在活塞4上。混合部件5因此可以按照需要被更换。除了线性移动之外，根据本发明可以提供的是，具有混合部件5的活塞4被这样安置以围绕活塞4的纵轴是可旋转的。利用移动活塞4和混合部件5的这两种可能方式，料团的有效且时间节约的混和被确保。同时，具有混合部件5的活塞4的稳定性被提高。混合部件5的平面延伸对于料团的完全混和也是关键的。在这种情况下，平面要被理解为基本上是二维的，或者混合部件5基本上相比于其高度或厚度而言是更宽的，其中宽度侧被布置为大致垂直于活塞4。另一方面，混合部件5的几何形状可以按照期望选择，但该形状也取决于哪种料团要被混和。然而，如果在俯视图中混合部件5的几何结构对应于(横向于活塞的移动轴的)容器的截面，则是有优势的。例如，在具有圆形截面的容器的情况下，在俯视图中为圆形的混合部件被有利地提供。本发明所公开的混合部件5的其他形状可以例如是方形的、多边形的或波状的。由此有优势的是，混合部件5被布置在离容器2的壁一距离处。

图2示出根据本发明的变型的混合部件5。在该变型中，混合部件5大致以圆形的方式被体现并且包括多个凹口6。凹口6可以具有任何期望的几何形状和大小。在图2中，凹口6被体现为大致圆形的凹口6。另外，任何期望数量的凹口6可以被提供，取决于哪种类型的料团要被混和或者料团的粘性有多高。为此的一个要求是，混合部件5由此时时保持稳定并且是耐用的。已经示出的是，混合部件5应该具有某一最小厚度，如果不均匀的料团要被有效地混和的话。图3示出自图2在基于图2中的线III-III的截面中的混合部件5。

图4示出根据本发明的装置1的进一步变型。这里，混合部件5在一侧上包括锥形的和柱状弯曲的延伸部7。在图4中，柱状弯曲的延伸部7被布置在外侧。弯曲的延伸部7逆着活塞4的旋转方向围绕活塞4的纵轴延伸，并且提供混合部件5的简单旋转。根据本发明，延伸部7可以被布置在混合部件5的任何期望的位置。进一步参照图4的中央，三个锥形的延伸部7被布置在混合部件5上。锥形的延伸部7便利活塞4与混合部件5的线性移动并且在远离混合部件5的方向上逐渐变窄。锥形的延伸部7还可以以柔性的或可折叠的方式被体现。根据本发明，可以提供的是，两种类型的延伸部7被布置在一起，如图4所图示说明的，或者仅一种类型的延伸部7的每个被布置在混合部件5上。根据本发明还可以提供的是，延伸部7被焊接到混合部件5上。然而，其他生产的可能方式也是可想到的，例如，借助于金属片材的冲压和弯曲的单个件生产。

图5和图6示出根据本发明的装置1的两种进一步变型。在这些情况下，混合部件5不是以平坦的方式而是以弯曲的方式体现。弯曲由此可以在活塞4的线性移动的两个方向上体现。如果混合部件5被布置在活塞4的下端，弯曲可以被体现为远离活塞4，或者如图6所示，朝向活塞4。任何期望的弯曲角度可以被选择。另外，可以提供的是，取决于 混合部件的移动，混合部件5由柔韧材料形成并且混合部件5的弯曲在混和过程期间变化。还可以提供的是混合部件5的弯曲没有均匀地行进，而是包括附加的弯曲。

图7示出根据本发明的具有附加的混合部件5的装置1。附加的混合部件5在离第一混合部件5的以竖直距离处被布置在活塞4上，并且具有与第一混合部件5相同的形状。

活塞4与布置于其上的两个或更多个混合部件5一起被用于高容器2中的料团的混和。任何期望数量的混合部件5可以被布置在活塞4上，并且这些混合部件可以分别具有不同的形状。有利的是在各个混合部件5之间维持某一距离以防止料团部分沉积于其上。另外，混合部件5应该包括凹口6以确保料团的完全混和。

容器2例如可以是仓、罐或者熔融器皿。该容器由此可以体现为具有传热表面以加速料团的热交换。即使所指出的类型的容器2都具有相对大的容量，根据本发明的装置1已经可以用于具有大约五升或更多的容量的容器2。混合单元3，特别地是混合部件5和活塞4，可以由各种不同的材料生产，例如由钢、不锈钢、金属，或者由混凝土、塑料、木材、陶瓷或玻璃生产。所使用的材料选择必须匹配于要被混和的料团的要求。如果需要的话，混合部件5可以以防火的方式体现，例如，针对金属生产工业中的应用。生产容器2的材料从现有技术中是已知的。可选地，取决于混合单元3布置于容器2上的位置，可以在容器2和混合单元3之间提供密封。例如，密封可以是静态的、平移的或动态的密封。装置可以被手动地、电气地或机械地(例如通过弹簧)控制，并且是单独可适用的。

目前，料团在容器2中被混和的准确方式还没有最终解决。图8图示说明根据本发明的用于混和料团(特别是自由流动的料团，例如细粒状粉末或分散体)的方法的动作的当前假设的机制。在图8中，活塞4被向上移动，即，离开装置1，并且同时绕纵轴旋转。混和料团的作用主要发生在活塞4与混合部件5被拉出时。如图8所示，如果混合部件5包括多个凹口6，料团以特别有效的方式被混和。在活塞4与混合部件5的向上移动期间，料团被向下推通过混合部件5的凹口6。为了均衡产生的压差，料团在混合部件5和容器2的壁之间向上流动。湍流或者变化的流动出现，并且料团被混和。混和过程和料团的移动方向通过箭头在图8中被图示说明。如果混合部件5时时由料团完全覆盖以保持尽可能低的空气引入，则是有优势的。还可以提供的是，螺旋辊被布置在容器2的基底上以用于帮助混合部件5的目的。通过活塞4的线性移动以及活塞4和布置于活塞4上的混合部件5的可能的附加旋转，料团可以以相对简单、时间节约且能量节约的方式被混和。料团可以被使得处于均匀或稳定储存PH或温度。进一步有优势的是，混和过程期间的剪切力通过根据本发明的装置1被保持至最小值。结果是，装置1也可以结合储存容器被使用。

用于混和料团的装置1可以被普遍地使用；具有范围从1mPas直至500Pas的粘度的料团可以被混和。因此，例如，分散体、悬浮体、捣烂物、泥状物、废水、液态物质混合物和熔融物可以使用装置1被混和和/或加热和/或冷却和/或PH均匀化。混合装置5的实施方案由此必须适用于要被混和的料团的粘度和温度。根据本发明的装置1也可以在发酵 罐中被使用。特别地在大容积的发酵罐中，料团的分层经常由于温差而出现。这种不合期望的过程可以被装置1抵消。这导致在宽范围的不同领域中的适用性，例如在食品工业中、在化学过程中、在材料工程中、在化妆品生产中、在制药生产中、在生物技术中、在酿造过程中、在蒸馏过程中、在铸造过程中或者在罐物流中。尤其对于铸造过程中的应用，混合部件5应该以防火的方式被体现。混合单元3可以与任何类型的容器2一起使用，如果必要的话，单元还可以在之后及时被布置容器2上。另外，混合单元还可以，例如，结合从现有技术中已知的螺旋辊，被用作支撑作用。可以提供的是，混合单元5被可拆卸地布置在活塞4上以使它可以针对不同的料团被更换。出于该目的，连接器可以在混合部件5的上端被提供，活塞4可以插入或者附接于该连接器。可替换地，连接器还可以被布置在活塞4上以被连接于混合部件5。