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Maschine zum Mischen und Agglomerieren pulverförmiger thermoplastischer Kunststoffe
Die Erfindung betrifft eine Maschine zum Mischen und Agglomerieren pulverförmiger thermoplastischer Kunststoffe, denen z. B. Weichmacher zugesetzt werden, bestehend aus einem zylindrischen Behälter mit einem ebenen, in seinem Randteil gerundeten Boden, einem mittels einer senkrechten. Welle dicht über dem Behälterboden drehbar gelagerten Rührwerk und einem verschliessbaren Entleerstutzen.
Der Zweck der Erfindung ist, Maschinen der in Rede stehenden Art zu verbessern, sie insbesondere leistungsfähiger als bisher zu gestalten, mit andern Worten, einen besseren Wirkungsgrad als bisher herbeizuführen. Bekannt ist hiezu bereits eine besondere Massnahme, nämlich dem Rührwerk feststehende (am Behälter feststehende) Stifte nebenzuordnen. Diese Massnahme brachte jedoch insoferne auch Nachteile mit sich, als die nötige Förderhöhe und Umlaufgeschwindigkeit der Masse nur bei relativ grossem Kraftaufwand zum Antrieb der Maschine erreicht werden konnte, jedenfalls jedoch einen Strömungswiderstand im Umlauf der Massen ergab und dabei, bedingt durch die feste Anordnung der Stifte am Behälter, auch unnötigerweise wärmeabführend wirkte, wodurch die Agglomeration verzögert wird.
Diese Nachteile können jedoch vermieden werden, wenn erfindungsgemäss das Rührwerk aus einem Schaufel-
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be konzentrisch angeordneten Ring sowie mehrere, zur Nabe ebenfalls radial gerichtete, jedoch nur von der Innenkante des Ringes bis zur Bodenkrempe und in ihrer Höhe bis zur Ringebene reichende Schaufeln besitzt, wobei die von der Nabe ausgehenden Schaufeln in ihrer Drehrichtung unter einem Anstellwinkel von 1 bis 900 geneigt sind und sich in ihrer Längsrichtung von der Nabe bis dicht an die Bodenkrempe und in ihrer Höhe im Bereich ausserhalb des Ringes bis nahe an den Übergang der Bodenkrempe in den zylindrischen Teil des Behälters erstrecken, in ihrer Höhe im Bereich innerhalb des Ringes jedoch niedriger, höchstens nur etwa halb so hoch wie im Bereich ausserhalb des Ringes ausgebildet sind.
Die Verbesserung der Maschinenleistung, insbesondere ihres thermischen Wirkungsgrades, wird somit durch eine besondere Gestaltung des Rührwerkes erreicht. Hiedurch wird die zum Agglomerieren pulveri- ger thermoplastischer Kunststoffe erforderliche Wärmeerzeugung im Gut zuverlässig, schnell und durchweg gleichmässig herbeigeführt. Ausser dem Schaufelrad, das die nötige Förderhöhe bei relativ kleinem Leistungsbedarf erzielt, sind weitere Werkzeuge (Gegenwerkzeuge) nicht mehr erforderlich.
Die Förderhöhe hält eine genügend grosse Umlaufgeschwindigkeit der Masse aufwärts entlang der Behälterinnenwand und zentral abwärts zurück zum Schaufelrad auch bei Temperaturen über 800 C aufrecht, wodurch einerseits innerhalb der Masse durch die Reibung an der Behälterwand ein möglichst grosses Geschwindigkeits- gefälle in radialer und tangentialer Richtung entsteht und anderseits die Häufigkeitder Durchstiömungen des Schaufelrades möglichst gross wird, so dass der Masse nur eine kurze Zeitspanne zur Verfügung steht,
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ihre hauptsächlich am Schaufelrad aufgenommene Reibungswärme während des Umlaufes an die Behäl- terwand und die zwischen Masse und Deckel befindliche Luft abzuführen.
Durch geeignete Wahl des Geschwindigkeitsgefälles und der Häufigkeit des Vorbeiströmens am Schaufelrad können somit einerseits kurze Mischzeiten erhalten, anderseits grosse Reibkräfte innerhalb der gesamten Masse bei kleinem Leistungsbedarf erzielt und damit eine schnelle Erwärmung erreicht werden.
Zahlreiche Versuche haben erwiesen, dass mit einem erfindungsgemäss ausgebildeten Mischer die an- geführten Vorteile erzielt werden können. Es w-urden z. B, 30 kg Suspensions-PVC mit 15 kg Weichmacher bei kalter Maschine in acht Minuten von 20 auf 1500 C geliert, u. zw. dies ganz ohne jede Knollenbildung.
Sobald die gewünschte Agglomeration erreicht ist, wird die Maschine möglichst schnell entleert, damit die jeweils gewünschte Korngrösse, bis zu welcher die thermoplastische Masse agglomeriert worden ist, erhalten bleibt bzw. die einzelnen Körner nicht unerwünscht zusammenbacken. Der Entleerungsstutzen kann hiebei bei der erfindungsgemässen Maschine ungefähr waagrecht und mit seiner Längsmittelachse zum Behältermantel oder zu einem zwischen diesem Mantel und dem Ring konzentrisch gedachten Kreis tangential angeordnet sein. Die Auslassöffnung kann hiebei seitlich angeordnet und von einem Schieber gesteuert sein. An der Öffnung kann weiters ein Auslassstutzen angesetzt sein. In dieser Anordnung liegt die Achse des Entleerstutzens mehr in Strömungsrichtung als bei radialer Anordnung.
Mit der erfindungsgemässen Maschine können auch Pulver gemischt und agglomeriert werden. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist i ; : den Zeichnungen dargestellt. Fig. 1 zeigt die Maschine in einem senkrechten Schnitt und Fig. 2 in einem horizontalen Querschnitt nachder Linie II-II in Fig. 1, gesehen in Richtung der an die Schnittlinie gesetzten Pfeile.
1 ist der zylindrische Behälter, 2 ist der Behälterboden, z. B. ein Boden mit Krempe 2'. Das Rührwerk, dessen Einzelheiten weiter unten noch des näheren angegeben werden, sitzt auf der senkrechten Welle 3. Ist die Welle im Ausführungsbeispiel von unten her durch den Boden 2 in die Maschine eingeführt, so schliesst das selbstverständlich nicht aus, die Welle 3 von oben her einzuführen. 4 ist der Entleerstutzen.
Das Rührwerk besteht aus einem Schaufelrad, welches, wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, dicht über dem Behälterboden 2 drehbar angeordnet ist. 5 ist dieNabe des Schaufelrades, 6 ist ein zur Nabe konzentrisch vorgesehener Ring, 7 und 8 sind die Schaufeln. Die Schaufeln 7, die an der Nabe 5 befestigt, z. B. angeschweisst sind, tragen und halten den Ring 6 zur Nabe 5 konzentrisch.
Die Schaufeln 8 sind nur am Ring 6 angebracht, also nicht an die Nabe 5 heranreichen, so dass innerhalb des Ringes genügend freier Raum bleibt, um die pulverige thermoplastische Kunststoffmasse im Behälter 1 in einen in Fig. 1 mit den beiden Pfeillinien 9, 9'angedeuteten Umlauf zu bringen, sobald das Schaufelrad gedreht wird. Der Schaufelwinkel ss ist vorzugsweise in der Grösse von 900 vorgesehen. Der Anstellwinkel a kann in den Grenzen zwischen 1-900 gehalten sein. Die Schaufeln 7 sind in jedem Falle so angestellt, dass sie in ihrer Höhe h (s. Fig. 1) im Bereich ausserhalb des Ringes 6 bis nahe an die mit 10 bezeichnete Stelle heranreichen, an welche die Bodenkrempe 2' In den zylindrischen Teil des Behälters l übergeht.
Zwischen Nabe 5 und Ring 6 sind die Schau fein 7 in ihrer Höhe h* niedriger und im allgemeinen etwa halb so gross, wie ausserhalb des Rin- ges 6. Die nur vom Ring 6 getragenen Schaufeln 8 sind, wie aus Fig. 1 ersichtlich, von der Ringinnenkante bis an die Bodenkrempe heranreichend. Die Höhe der Schaufeln 8 ist gegenüber jener der Schaufeln 7 relativ niedrig bemessen.
Der Entleerstutzen 4 ist, wie aus Fig. 1 ersichtlich, etwa waagrecht angeordnet und dabei dem Behälter 1 so angesetzt, dass er mit seiner Längsmittelachse einen im Raum zwischen dem Mantel des Behälters 1 und dem Ring 6 konzentrisch um den Drehungsmittelpunkt des Schaufelrades gezogen zu denkenden Kreis 11 tangiert, dessen Grösse in den zwischen Ring 6 und Behältermantel 1 gesetzten Grenzen beliebig wählbar ist. Der Schieber im Entleerstutzen 4 ist im vorliegenden Beispiel als Kolbenschieber ausgebildet, was jedoch nicht ausschliesst, dass auch eine andere Schieberartyotge- sehen werden kann. Die Stirnfläche des Schiebers schliesst in der Verschlussstellung des Schiebers die Krempenöffnung ab. Solange der Schieber sich in der Verschlussstellung befindet, gibt es auf der Innenfläche der Krempe keinerlei Unebenheiten.
Die Auslassöffnung für das Gut ist im Stutzen 4 seitlich angebracht und vorzugsweise mit einem Auslassstutzen 13 versehen, so dass das Entleeren in der Pich- tung des in Fig. 2 eingezeichneten Pfeiles 12 sehr schnell und praktisch nahezu widerstandslos vor sich geht. Es muss dazu selbstverständlich der Schieber aus der in Fig. 2 gestrichelt eingezeichneten Verschlussstellung 4'vollständig bis in die strichpunktiert eingezeichnete Offenstellung 4" zurückge- zogen sein. Zum Betätigen des Schiebers ist ein Hebel vorgesehen. Das schliesst allerdings nicht aus, die
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Betätigung des Schiebers mit noch andern Mitteln zu bewirken, z. B. mit pneumatischen oder elektromagnetischen Antriebsmitteln.