DE7433808U - Mischeinrichtung - Google Patents

Description

Bag. 912

E a r m a g

Barmer Maschinenfabrik
Aktiengesellschaft

Wuppertal

Mischeinrichtung

Die Neuerung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Mischen plastifizierbarer Kunstharze und diesen zugesetzten Additiven, vorzugsweise zum Mischen und Agglomerieren heterogener, thermoplastischer Kunststrffpulvennischungen, bestehend aus einem antreibbaren zylindrischen Rotor und einem den Rotrr mit geringem radialen Spiel umschließenden Gehäuse, wobei auf den Unfangsflächen des Rotors und des Gehäuses jeweils in sich geschlossene Nuten und die Nuten in Umfangsrichtung trennende Scherstege vorgesehen sind.

Vorrichtungen zum Mischen plastifizierbarer Kunstharze und diesen zugesetzten bzw. mit diesen vorgemischten Additiven, die insbesondere als Füllstoffe, Gleitmittel, Stabilisatoren, Farbpigmente, Antistatika oder dgl. vorliegen, sind in verschiedenen Ausführungen bekannt. Die verwendeten Mischelemente sind dabei unterschiedlich ausgebildet, je nachdem, ob das dispersive Mischen (Scheren, Zerteilen) oder das distributive Mischen (Verteilen, Einmischen) im Vordergrund steht (Schiedrua, Kunststoffe Band 63, 19731 Heft 6, Seite 355/361). Ziel des Mischvorganges ist in jedem Fall die gleichmäßige Verteilung aller eventuell nur in geringen Konzentrationen zugesetzten Additive in der Grundsubstanz, wobei die fertige Mischung entweder in fester Konsistenz, beispielsweise als Agglomerat oder als homogene Schmelze vorliegen kann.

Bekannte Mischeinrichtungen, beispielsweise nach der DT-PS 902 789, DT-PS 1 197 Ό8, DT-PS 1 198 051 oder DT-AS 1 529 964 weisen an einem Rotor einer Schneckenpresse angeordnete, mitrotierende und am Rotorgehäuse angeordnete, feststehende Misch- oder Knetelemente auf, die radial ineinandergreifen. Diese Mischeinrichtungen haben den Nachteil, daß die Mischelemente oder Scheibenpakete einen einfachen Ausbau des Rotors, beispielsweise zu Reinigungszwecken, zu Inspektionen oder Reparaturen nicht ohne größeren Zeit- und Montageaufwand erlauben. Wenn die radial ineinandergreifenden Mischelemente jeweils noch am Rotor und im Gehäuse im Wechsel befestigt sind, ist ein schnelles Ausstoßen des Rotors überhaupt nicht möglich, so daß die Mischeinrichtung für die Verarbeitung von Hart-PVC nicht geeignet ist, weil dies zum Schutz der maschinellen Einrichtungen für den Fall eines Stromausfalls gefordert wird. Ein weiterer Nachteil der bekannten Mischeinrichtungen (DT-AS 1529 96¹O ist es, daß bei Anordnung mehrerer Mischelemente auf dem Rotor und im Gehäuse - zur Verbesserung der Mischwirkung definierte Spalte zwischen den umlaufenden und den stehenden Mischelementen vorliegen müssen, damit zumindest die mechanische Funktion gewährleistet ist und ein Festklemmen oder Anlaufen der sich axial gegenüberliegenden Ringflächen mit Sicherheit vermieden wird. Die axialen Spalten bewirken aber eine unterschiedliche Beanspruchung des Mischgutes in mechanischer und thermischer Hinsicht und verhindern infolge dee unkontrollierbaren und unübersichtlichen Strönungsvorganges eine optimale, reproduzierbare Mischung der behandelten Stoffe. Dabei führt beispielsweise die sehr unterschiedliche Verweilzeit des Mischgutes in der Mischeinrichtung bei ther~ misch empfindlichen Kunstharzen zur Schädigung des Mischgutes und zu einer ungleichförmigen Qualität der Produkte.

Neben den beschriebenen Mischeinrichtungen ist aber auch eine Mischeinrichtung bekannt (DT-PS 1 057 698), bei der auf einem antreiböaren, zylindrischen Rotor und einem den Rotor mit geringem,

radialen Spiel umschließenden Gehäuse Systeme von sich in axialer Richtung erstreckenden Nuten oder Rillen gegenüberliegen. Diese sind in Umfangsrichtung durch Scherstege getrennt, die nicht miteinander im Eingriff stehen. Dem konstruktiv bedingten Vorteil der leichteren Ausbaubarkeit durch axiales Ausstoßen des Rotors steht jedoch der verfahrenstechnische Nachteil entgegen, daß die Scherung und Mischung der Kunststoffe mit den ihnen zugesetzten Additiven unkontrollierbar erfolgt, und daß nur größere Agglomerate zwischen den Scherstegen zerrieben werden. Der durch die Mischvorrichtung gepreßte Materialstrang wird im wesentlichen nur einmal in Längsrichtung geschert und auf die Nuten im Rotor bzw. im Gehäuse verteilt. Es bleibt dabei dem Zufall überlassen, ob die Materialteilchen auf dem weiteren Weg durch die Vorrichtung noch einmal einer diskreten Scherbeanspruchung unterworfen werden, da eine gezielte, radiale Strömung aus dt:. Nuten des Rotors in die Nuten des Gehäuses und umgekehrt nicht erzwungen wird und mit den vorgeschlagenen Mitteln auch nicht erzielbar ist. Nachteilig ist ferner, daß die Nutensystems nicht selbstreinigend sind, so daß auftretende Verstopfungen, beispielsweise durch niGht genügend aufgeschmolzene Agglomerate oder dgl. zum Nachteil der Homogenität der Mischung und der Produktqualität nicht zwangsläufig beseitigt werden.

Die genannten Nachteile lassen sich durch eine Anordnung der Nutensysteme gemäß der GB - PS 930 339 weitgehend beseitigen. Hierbei sind jeweils mehrere Nutensysteme im Rotor und Gehäuse axial hintereinander und gegeneinander verschoben angeordnet. Durch die axiale Unterbrechung der Nuten wird auf einfache Weise eine zwangsläufige Strömung des Materials vom Nutensystem des Rotors zum Nutensystem des Gehäuses und von dort zurück zum Nutensystem des Rotors erreicht.

Nachteilig bei dieser Konzeption ist jedoch, daß die Herstellung der Nutensysteme im Rotor und im Gehäuse relativ aufwendig i&t.

Dies gilt insbesondere für das Nutensystem im Gehäuse, das bei kleinem Innendurchmesser mechanisch nur schwer bearbeitbar ist.

Aufgabe der Neuerung ist es, eine Mischeinrichtung der im Gattungsbegriff angegebenen Art mit in axialer Richtung auf einfache Weise ausbaubarem Rotor bereitzustellen, welche die verfahrenstechnischen Vorteile einer kontrollierbaren Scherung und Vermischung der unterschiedlichen Stoffströme aufweist und die konstruktiv derart ausgebildet ist, daß sie fertigungstechnisch einfach herstellbar und bezüglich ihrer Wirksamkeit und Misschgüte unterschiedlichen Anforderungen anpaßbar ist.

Zur Lösung der Aufgabe wird eine nach dem Baukastenprinzip in ihrer Länge beliebig erweiterbare Mischeinrichtung entsprechend dem Kennzeichen des ersten Anspruchs vorgeschlagen. Eine bevorzugte Ausführungsform der Profilringe ist im Kennzeichen des Anspruchs zwei angegeben. Diese können nach der vorgeschlagenen Lösung sehr vorteilhaft hergestellt werden. Es ist dabei gleichgültig, ob die in den Nutenringen vorgesehenen Nutensysteme gemä."i Anspruch drei eine Geradverzahnung oder gemäß Anspruch vier eine Schrägverzahnung aufweisen sollen. Bevorzugt wird jedoch die Schrägverzahnung, da die Nutenringe dann der Materialströmung eine J'.omponente in Förderrichtung aufzwingen und S2?bst förderwirksara sind. Bei einer Anordnung der Nutenringe und der Distanzringe entsprechend dem Merkmal des Anspruchs fünf ergibt sich die bevorzugte Verschiebung zwischen den Nutensystemen des Rotors gegenüber den Nutensystemen im Gehäuse, bei der eine Materialströmung vom umlaufenden System zum stillstehenden System und von dort zurück erzwungen wird. Dies lsrt der Fall, weil die jeweiligen Nutensysteme in axialer Richtung nur eine begrenzte Länge aufweisen und die Nuten die Materialströme am Auslauf radial umlenken.

Die KiScheinrichtung kann entsprechend Anspruch sechs am Ausstoßende einer Schneckenstrangpresse angeschlossen sein, doch kann sie selbstverständlich auch als unabhängige Arbeitsmaschine aufgestellt werden, die einen separaten Antrieb aufweist. In Verbindung mit einer Schneckenstrangpresse ist es ferner vorteilhaft, den Durchmesser des Rotors der Mischeinrichtung größer auszubilden als den Durchmesser der Preßschnecke, da hierbei einerseits eine größere &ahl von Nuten auf dem Umfang der Profilringe vorgesehen werden kann und andererseits die für die Mischwirkung wesentliche Radialgeschwindigkeit erhöht wird. Dazu ist es günstig, beispielsweise Wachse oder flüssige Additive wie Antistatika bei der Chemiefaserherstellung am Eingang der Mischeinrichtung gemäß Anspruch sieben durch einen mit einem radialen Kanal versehenen Distanzring im Gehäuse unter erhöhtem Druck einzuspeisen. Die eingespeiste Materialkomponente wird hierbei gleichmäßig auf das Nutensystem des dem Distanzring radial gegenüberliegenden Nutenrings verteilt.

Die wesentlichen Merkmale und die Vorteile des Gegenstandes der Neuerung sind an Hand der nur ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1: Die Mischeinrichtung i.i Verbindung mit dem Ausstoßende einer Schneckenstrangpresse im Längsschnitt;

Fig. 2: einen Nutenring für den Rotor in Ansicht und Querschnitt;

Fig. 3'· einen Distanzring für den Rotor in Ansicht und Querschnitt;

Fig. k: einen Nutenring für das Gehäuse in Ansicht und Querschnitt;

Fig. 5ί einen Distanzring für das Gehäuse in Ansicht und Querschnitt;

Fig. 6: axial ineinandergreifende Nuten- und Distanzringe des Rotors und des Gehäuses in perspektivischer Darstellung;

Fig. 7: zwei radial zusammenwirkende Nutenringe mit ungleicher Nutenteilung im Querschnitt;

Fig. 8: einen Distanzring mit Ringnut und Radialbohrungen zur Einspeisung von Additiven in Ansicht und Querschnitt.

In Fig. 1 ist die Mischeinrichtung 1 unmittelbar anschließend an das Ausstoßende einer Schneckenstrangpresse 2 dargestellt. Dabei sind der Zylinder der Schneckenstrangpresse mit 3 und die den wendeiförmigen Schneckensteg k aufweisende Preßschnecke mit 5 bezeichnet. An das Ausstoßende der Preßschnecke 5 ist der Rotor der neuerungsgemäßen Mischeinrichtung 1 mittels des Gewindebolzens 7 angeschlossen, der in ein Gewinde am Kopf der Preßschnecke eingeschraubt ist. Das den Rotor 6 konzentrisch umschließende Gehäuse 8 der Mischeinrichtung ist an dem Zylinder 3 der Schneckenstrangpresse durch Flansche 9, 10 angeschlossen, die durch übliche Klammern ¹1 fest verbunden sind. Das Gehäuse 8 der Mischeinrichtung kann ggf. auch aus einem Stück mit dem Zylinder 3 der Schneckenstrangpresse gefertigt sein. Die geflanschte Ausführung ist jedoch bevorzugt, da hierdurch die Flexibilität der Extrusionsvorrichtung erhöht wird, und die Mischeinrichtung durch Verwendung eines verlängerten Gehäuses und einer erhöhten Anzahl von Mischelementen mit wenig Aufwand in ihrer Wirksamkeit veränderten Gegebenheiten angepaßt werden kann.

Auf dem Rotor 6 sind gemäß der Neaerung hintereinander und durch Paßfedern 12, 13 gegen Verdrehung gesichert mehrere Profilringe 1U, 15 axial fomschlüssig ineinandergreifend im Wechsel

angeordnet. Die Profilringe, von denen der Profilring 14 in der weiteren Beschreibung mit innerem Nutenring und der Profilring 15 mit innerem Distanzring bezeichnet wird, sind in den Figuren 2 und 3 "«-tn Detail dargestellt und werden an Hand dieser Zeichnungen an anderer Stelle noch näher erläutert. Die Profilringe 14, 15 sind auf dem Hotor 6 durch die mi^:.'eis Gewindebolzen 16 aufgeschraubte Schneckenspitze ¹? axial gesichert.

Im Gehäuse 8 der Mischeinrichtung sind in analoger Weise die äußeren Profilringe 18, 19 axial formschlüssig ineinandergreifend und durch Paßfedern 20, 21 gegen Verdrehung gesichert angeordnet. In der weiteren Beschreibung ist der Profilring 18 mit äußerem Nutenring und der Profilring 19 mit äußerem Distanzring bezeichnet. Sie sind in den Figuren k und 5 im Detail dargestellt und werden an Hand der Zeichnung an anderer Stelle noch näher erläutert. Die äußeren Profiiringe 18, 19 sind durch einen mit Schrauben 22 befestigten Einsatzring 23 axial gesichert. Au dem Flansch 2k des Gehäuses der Mischeinrichtung kann in an sich bekannter Weise ein nicht näher darfistelltes Strangpreßwerkzeug angeschlossen sein, das mit Schrauben oder Klammern mit dem Gehäuse der Mischeinrichtung verbunden ist.

In den Figuren 2 bis 5 sind die inneren und äußeren Profilringe der Mischeinrichtung im Querschnitt und in der Ansicht dargestellt. Die Nutenringe 1*+ bzw. 18 weisen jeweils stirnseitige 'uiphiisungen 25, 26 bzw. 27. 2.8 auf, in welche entsprechende Anphasungen 29, 30 bzw. 31, 32 der Distanzringe 15 bzw. 19 in axialer Richtung formschlüssig eingreifen, ^ies ist in Fig. 6 in einer perspektivischen Darstellung beispielsweise veranschaulicht. Die Nutenringe Λ^ bzw. weisen am äußeren bzw. am inneren Umfang umfangsverteilte achsparallele Länganuten 33 bzw. 35 mit abgerundetem Nutengrund und trapezförmigem Axialprofil auf, die in Umfangsrichtung darch die

den Außen- bzw. Innendurchmesser der Ringe definierenden Scherstege 3*+ bzw. 36 getrennt sind. Die Längsnuten 33i 35 sind in Längsrichtung durch die Anphasunger. der die Nutenringe einschließenden Distanzringe 15 bzw. 19 geschlossen, so daß ein überströmen des Mischgutes innerhalb eines Nutensystems verhindert wird bzw. nur unter Scherung über die Scherstege 3^ bzw-, erfolgen könnte. Zur Befestigung auf dem Rotor bzw. im Gehäuse der Mischeinrichtung weisen sämtliche Profilringe innere bzw. äußere Längsnuten 371 38 bzw. 39, ^O auf, in welche di- bereits erwähnten Paßfedern 12, 13 bzw. 20, 21 eingreifen.

Sämtliche inneren Profilringe 1^, I5 haben den gleichen Außendurchmesser. Dieser ist nur um das geringe radiale Spiel des Rotors kleiner als der Innendurchmesser der äußeren Profilringp 18, 19 für das Gehäuse. Die Breite der Profilringe ist bevorzugt in der Weise vorgesehen, daß im Gehäuse und am Rotor ein Distanzring und ein Nutenring immer die gleiche Gesamtbreite aufweisen. Die Länge des Scherbereiches ist abhängig von der gewählten Länge der Nuteneinlauf- bzw. Nutenauslaufzone und ergibt sich aus dem Anphasungswirkel der Profilringe.

In Fig. 6 sind die inneren und äußeren Nuten- und Distanaringe für den Rotor und das Gehäuse in perspektivischer Darstellung gezeigt. Es ist zu erkennen, wie die Frofilringe axial formschlüssig ineinandergreifen und wie das in dem Nutenring 1^ bzw. 18 vorgesehene Nutensystera axiax von dem Distanzring 15 bzw. 19 begrenzt ist. Das rac ale Zusammenwirken der inneren und äußeren Prof^;lringe verdeutlicht Fig. 7· Die Nutenringe 1^U bzw. 18 weisen eine ungleiche Nutenteilung auf, so daß bei jeder Winkelstellung des Rotors zum Gehäuse mindestens zwischen einigen der sich radial gegenüberliegenden Nuten eine Durchflußverbindung für Jen Materialstrom vorliegt, Dies kann aber auch durch eine geringe Uberdeckung der Nuten in Umfangsrichtung erreicht werden, beispielsweise durch eine unterschiedliche Nutenbreite in den Nutenringen von Rotor und Gehäuse bei bleicher Nutenzahl.

Die Profilringe sind im Gehäuse und auf dem Rotor in einer solchen Reihenfolge angeordnet (vgl. Fig. i), daß cine.T. Nutenring auf dem Jtotor ein Distanzring im Gehäuse und einem Distanzring auf dem Rotor ein Nutenring im Gehäuse radial gegenüberliegen. Hierdurch und infolge der axialen Begrenzung der Nutensysteme wird erreicht, daß die Materialströmung aus dem Nutensystem des Rotors ständig in das Nutensystem des Gehäuses und aus dem Nutensystem des Gehäuses in das Nutensystem des Rotors umgelenkt wird, ohne daß eine KurziBchlußströmung zwischen hintereinanderliegenden Nutensystemen möglich wäre. Eine dem Kunstharz zugesetzte Substanz wird dabei sehr gleichmäßig in dem Kunstharz dispergiert.

Wird dem Kunstharz ein flüssiges, wachs- oder pastenförmiges Additiv zugemischt, so ist es vorteilhaft, hierfür einen speziellen Listanzring 41 , der in Fig. 8 im Detail dargestellt ist, zu verwenden und am Beginn der Mischeinrichtung im Gehäuse δ anzuordnen. Der Distanzring 41 besitzt die Breite und die übrigen Abmessungen der anderen Distanzrin^e 19 im Gehäuse, hat aber am äußeren Umfang noch einen Ringkanal 42, von dem aus eine oder mehrere radiale Bohrungen 43 zum inneren Umfang führen. Der Ringkanal 4? im Distanzring 4i ist an eine Bohrung 44 im Gehäuse der Mischeinrichtung angeschlossen, durch welche die Additive, beispielswe'.se Farbpigraente, Stabilisatoren oder Antistatika oder dgl., mittels einer geeigneten, nicht näher dargestellten Dosierpumpe 45 zugespeist werden, uci in das vcn der Preßschnecke 5 geförderte Kunstharz gemischt zu werden.

- 10 -

Claims (1)

1. Schutzansprüche

   1. Vorrichtung zum Mischen plas-cifizierbarer Kunstharze und diesen zugesetzten Additiven, vorzugsweise zum Mischen und Agglomerieren heterogener, thermoplastischer KunstfctoffpulVermischungen, bestehend aus einem antreibbaren, zylindrischen Rotor und einem den Rotor mit geringem radialen Spiel umschließenden Gehäuse, wobei auf den Umfangsflächen des Rotors und des Gehäuses jeweils in sich geschlossene Nuten und die Nuten in Umfangsrichtung trennende Scherctege vorgesehen sind,

   dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Rotor (6) und/oder in dem Gehäuse (8) eine Anzahl innerer und äußerer Profilringe (1^, 15 bzrf. 18, 19) drehfest und axial formschlüssig ineinandergreifend in der Reihenfolge angeordnet ist, daß radial gegenüberliegende Systeme von umfangsverteilten Nuten (33, 35) definierter Länge gebildet werden, die in axialer Richtung verschoben vorliegen und eine teilweise Uberdeckung aufweisen.

   2. Vorrichtung nach Anspruch 1,

   dadurch gekennzeichnet, daß die Profilringe als Nutenringe (1*+, 18) und als Distanzringe (I3, 19) ausgebildet sind, wobei das in den Nutenringen (1*+, 18) eingearbeitete Nutensystem (33i 35) in Längsrichtung von den Seitenflächen (29> 30 bzw. 31, 52.) der im Wechsel angeordneten Distanzringe begrenzt ist.

   - 11 -

   743380813.2.75

   3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Natensysteme (33, 35) in den Nutenringen (1^, 18) als Geradverzahnung vorliegen, wobei der Nutengrund von der kurzen Grundlinie und der Nuteneinlauf bzw. Nutenauslauf von den Seitenlinien (25, 26 bzw. 27,28) eines vorzugsweise gleichschenkligen Trapezes gebildet ist,

   k. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2,

   dadurch gekennzeichnet, daß die Nutensydteme (331 ^5)

   in den Nutenringen (1^, 18) als förderwirksame S'..hr?gverzahnung vorliegen.

   5. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis s.

   dadurch gekennzeichnet, daß die Nuteinlaufzonen im Nutensyste-m (33) des Rotors (6) den Nutauslaufzonen in Nutensystem (35) des Gehäuses (8) und in analoger Weise umgekehrt die Nutauslaufzonen im Nutensysten (33) des

   Rotors (6) den Nuteinlaufzonen im Nutensystem (3Γ ) des |

   Gehäuses (8) gegenüberliegen.

   6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5i

   dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (6) und das Gehäuse (8) L Ausstoßende einer Schneckenstrangpresse (2) angeschlossen und der Rotor durch die Preßschnecke (5) antreibbar angeordnet ist.

   7- Vorrichtung nach Hen Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein im Gehäuse (8) dor Mischeinrichtung vorgesehener Distanzring C+1) mindostens eine Radialbohrung (^3) aufweist, die mit einer an die Mischvorrichtung angeschlossenen Dosiervorrichtung kommunizierend verbunden ist.