Mischer
Gegenstand vorliegender Erfindung ist ein Mischer mit zwei gegenläufig drehenden, parallelen Rotoren.
Banbury-Mischer weisen in der Regel eine doppelzylindrische Kammer auf, welche zwei nebeneinander angeordnete Hohlzylinder aufweisen, deren Achsen horizontal und parallel angeordnet sind, wobei die Zylinder mit benachbarten, zwischen ihren Achsen liegenden Teilen miteinander verbunden sind. In jedem der Zylinder ist ein Rotor angeordnet. Die Rotoren sind gegenläufig drehend und mit Flügeln oder Schaufeln versehen, deren Spitzen bis dicht an die Innenwand des entsprechenden Hohlzylinders heranreichen. Jeder Rotor weist wenigstens zwei Schaufeln auf, von denen eine in axialer Richtung wesentlich weiter reicht als die andere. Die Schaufeln sind einander mit Bezug auf die Verbindungsebene diametral gegenüberliegend angeordnet, wobei die langen und die kurzen Schaufeln in entgegengesetzten Richtungen und gegenüber der Rotorachse schraubenförmig verlaufen.
Daher wird bei drehenden Rotoren das Mischgut in der Kammer durch die entsprechenden Schaufeln vor- und rückwärts, senkrecht und quer zu den Kammerwänden, sowie nach unten zwischen den Rotoren hindurch bewegt. Dieser besondere Fluss des Mischgutes in der Kammer ist für einen Banbury-Mischer kennzeichnend.
Bekannte Rotoren für Banbury-Mischer weisen eine gerade Schaufelzahl auf, wobei die Schaufeln einen gleichförmigen Querschnitt über die ganze Länge der Längsachse aufweisen. Derartige Rotoren mit nur vier Schaufeln ergeben kein homogenes Mischgut.
Zweck der vorliegenden Erfindung war die Schaffung eines Rotors insbesondere für Banbury-Mischer, welcher die genannten Nachteile bekannter Vorrichtungen beseitigt und mit dem eine bessere Homogenisierung des Mischgutes, eine erhebliche Verkürzung der Mischzeit, einen ungehemmten Materialfluss und eine Steigerung des Wirkungsgrades des Mischers erreichbar ist.
Erfindungsgemäss ist vorgesehen, dass jeder Rotor eine lange und eine kurze Schaufel aufweist, welche schraubenförmig in der Längsachse des entsprechenden Rotors verlaufen und derart angeordnet sind, dass die Schaufeln das Mischgut gegen das innenseitige Ende der Schaufeln bewegen, dass die innenseitigen Enden der langen und der kurzen Schaufeln auf einer gemeinsamen auf die Drehachse des Rotors senkrechten, jedoch je nach Rotor verschiedenen Verbindungsebene liegen, dass die langen und kurzen Schaufeln aus je zwei im Querschnitt gleichen Schaufelteilen bestehen, wobei die in Drehrichtung vorderen Seiten dieser Schaufelteile, an deren innenseitigen Enden,
neben der erwähnten Verbindungsebene eine ungefähr gleiche Querschnittskrümmung aufweisen wie die Rückseiten und dass die erwähnte Krümmung der Vorderseite der Schaufelteile vom innenseitigen Ende aus über mindestens einen Teil der Länge der Schaufeln in dem Masse stärker wird, wie die axiale Entfernung von der erwähnten Verbindungsebene zunimmt.
Anhand der beiliegenden schematischen Zeichnung wird ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen Querschnitt durch einen Mischer für Gummi oder ähnliches Material, wobei Teile weggebrochen sind,
Fig. 2 einen Längsschnitt längs der Linie II-II nach Fig. 1, wobei Teile weggebrochen sind,
Fig. 3 eine Seitenansicht zu Fig. 2,
Fig. 4 bis 7 Querschnitte durch einen Rotor längs den Schnittlinien IV-IV, V-V, VI-VI und VII-VII in Fig. 3,
Fig. 8 einen Querschnitt durch einen Rotor nach der Linie VIII-VIII in Fig. 2,
Fig. 9 eine Teilansicht eines geschnittenen, erfindungsgemässen Rotors.
Ein Mischer für Gummi oder ähnliches Material, welches unter dem Namen Banbury-Mischer bekannt ist, weist einen Rahmen oder ein Gehäuse 10 mit einer doppelzylindrischen Mischkammer 11, sowie eine untere Ausgabeöffnung 12 und eine Chargierrinne oder Rutsche 13 auf. In jedem Zylinder der Mischkammer 11 ist entsprechend ein Rotor 14 und 15 gelagert, welche gegenläufig drehen. Bei einer Draufsicht drehen die Rotoren, entsprechend den Pfeilen in Fig. 2, gegeneinander. Die Entfernung zwischen den Drehzentren der Rotoren ist etwas grösser als der grösste Durchmesser der Rotoren, so dass zwischen ihren Schaufeln ein angemessener Zwischenraum besteht. Der Rotor 14 ist gleich gebaut wie der Rotor 15, mit der Ausnahme, dass der Rotor 14 rechtwirkend (righthanded) und der Rotor 15 linswirkend (lefthanded) bzw. rechts und links drehend ist.
Die kurzen Schaufeln 16 der Rotoren verlaufen schraubenförmig, um das Mischgut von der Aussenseite oder dem axial aussenseitigen Ende 18 gegen das innenseitge Ende 19 der kurzen Schaufeln zu bewegen. In ähnlicher, schraubenförmiger Weise verlaufen die langen Schaufeln 17 der Rotoren, um das Mischgut von der Aussenseite oder dem axial aussenseitigen Ende 20 gegen die Innenseite oder das axial innenseitige Ende 21 der langen Schaufeln zu bewegen., d.h., dass jede der kurzen Rotorschaufeln das Mischgut gegen die langen Schaufeln des gleichen Rotors bewegt und umgekehrt. Die kurzen Schaufeln 16 des Rotors 14 liegen neben den langen Schaufeln 17 des anderen Rotors 15 und umgekehrt, so dass die langen Schaufeln der Rotoren sich in der Fläche 22 überschneiden.
Fig. 4 der Zeichnung zeigt die Querschnittform des Rotors 14 längs der Linie 4-4 nach Fig. 3. Die Rotorkanten 23 und 24 sind gleich abgeflacht, wobei der Durchmesser von der Kante 23 zur Kante 24, wie vorangehend erwähnt, etwas kleiner als der Durchmesser der Zylinderkammer 11 ist. Die Achse AB verbindet die Kanten 23 und 24 und führt durch das Drehzentrum 25 des Rotors und wird als Hauptachse des Rotorquerschnitts bezeichnet. Die kleine Querschnittsachse CD verläuft rechtwinklig zur Hauptachse AB und schneidet diese im Drehzentrum des Rotors. Die Entfernung vom Schnittpunkt 26 zum Schnittpunkt 27 längs der kleinen Achse CD ist der Schnittpunktdurchmesser (root diameter). Die Hauptachse und die kleine Achse teilen den Rotorquerschnitt in die vier Quadranten E, F, G und H.
Die Rotorquerschnittsfläche im Quadrant E, welche durch die Punkte 24, 25 und 26 definiert ist, ist gleich der Querschnittfläche im Quadrant G, welche durch die Punkte 23, 25 und 27 definiert ist. Die Flächen E und F einerseits und die Flächen H und G andererseits bilden die Querschnitte von zwei gleichen Schaufelteilen. Die äusseren Peripherien der Quadranten G und E werden durch die Rückseiten 28 der Schaufelteile der Schaufel 17 gebildet. Ähnlich verhält es sich mit den Querschnittflächen der Quadranten F und H, die untereinander gleich sind und die Vorderseiten 29 der Schaufeln umfassen. Die Vorderseiten 29 der Schaufelteile der Schaufel 16 weist beim Schnitt nach der Linie IV-IV in Fig. 4 eine wesentlich kleinere Krümmung als die Rückseite 28' der Schaufel auf.
Wie aus Fig. 7 hervorgeht, ist die Querschnittsform des kurzen Schaufelteiles des Rotors gleich derjenigen des langen Schaufelteiles mit der Ausnahme, dass bedingt durch den schraubenförmigen Verlauf der Schaufeln, die Hauptachse und die kleine Achse versetzt sind. Die innenseitigen Enden 19 und 21 der Schaufeln enden in der neben einer auf die Drehachse des Rotors senkrecht stehenden Verbindungsebene. Sowohl die langen als auch die kurzen Schaufeln weisen vom innenseitigen gegen das aussenseitige Ende einen unterschiedlichen, veränderlichen Querschnitt und Umriss auf, der einen Bruchteil der axialen Länge der Schaufel beträgt. Der Querschnitt und der Umriss ändern sich, ausgehend vom innenseitigen Ende 19 der kurzen Schaufel 16 um ungefähr einen Drittel der Länge der kurzen Schaufel und um ungefähr einen Sechstel der Länge der langen Schaufel 17.
Der Querschnittumriss und die Querschnittsfläche des Restes der kurzen und der langen Schaufeln ist im wesentlichen gleich und konstant, wir die Fig. 4 und 7 zeigen.
Fig. 5 der Zeichnung zeigt die Querschnittsform des Rotors neben der Verbindungsebene oder dem innenseitigen Ende 21 der langen Schaufeln. Figur 6 der Zeichnungen zeigt die Querschnittsform am innenseitigen Ende der kurzen Schaufeln. Die Vorderseiten 29' der Schaufelteile weist, wie die Fig. 5 und 6 zeigen, eine ungefähr gleiche Krümmung, wie die Rückseiten 28 der Schaufelteile auf und ist nach den Fig. 4 und 7 wesentlich schwächer als die Krümmung der Vorderseiten 29. Daher ist die Fläche der Quadranten F und H, welche die Vorderseite 29' umfassen, wesentlich geringer als die Flächen der Sektoren F und H in Fig. 4, welche die Vorderseite 29 umfassen. Fig. 8 ist eine Ansicht eines zusammengesetzten Querschnittes der langen und der kurzen Schaufeln am innenseitigen Ende, neben der Verbindungsebene der kurzen und der langen Schaufeln.
Die Fig. 9 der Zeichnung zeigt eine Draufsicht auf Querschnittumfangteile der Rotor-Schaufel. Die Vorderseite 29 ist gemäss der Fig. 4 dargestellt. Die Vorderseite 29' ist gemäss Fig. 6 dargestellt. Die Vorderseite 29" ist gemäss einem Axialschnitt zwischen den Rotorschnitten nach den Fig. 4 und 6 dargestellt. Aus dieser Darstellung ergibt sich, dass die Krümmungsradien der Vorderseite 29 der Querschnitte der Sektoren F und H in dem Masse abnimmt, wie die Entfernung vom innenseitigen Ende gegen das aussenseitige Ende des Rotors zunimmt. So wie das Mischgut durch die Schaufeln 16 und 17 gegen deren innenseitges Ende bewegt wird, nimmt die Querschnittsfläche des Rotors und der Schaufeln, wenn sich das Mischgut der Verbindungsebene nähert, ab.
Beginnt man daher ungefähr bei einem Drittel der Länge der kurzen Schaufeln von deren innenseitigem Ende weg und ungefähr bei einem Sechstel der Länge der langen Schaufeln von deren innenseitigem Ende weg, so hat das Mischgut ein zunehmend grösseres Volumen oder eine zunehmend grössere Leerfläche auszufüllen. Entsprechend wird die Bewegung des Mischgutes durch die Verbindungsebene nicht gehemmt, so dass das Mischgut homogen gemischt und die Mischzeit für eine gegebene Einsatzmenge gesenkt, sowie der Mischungswirkungsgrad zwischen 25 und 50% verbessert wird.
Obwohl vorangehend nur eine einzelne, repräsentative Ausführungsform mit Einzelheiten dargestellt und erläutert wurde, ist es für den Fachmann auf der Hand liegend, dass verschiedene Änderungen des Erfindungsgedankens möglich sind.
mixer
The subject of the present invention is a mixer with two counter-rotating, parallel rotors.
Banbury mixers generally have a double-cylindrical chamber which has two hollow cylinders arranged next to one another, the axes of which are arranged horizontally and parallel, the cylinders being connected to one another with adjacent parts lying between their axes. A rotor is arranged in each of the cylinders. The rotors rotate in opposite directions and are provided with vanes or blades, the tips of which reach right up to the inner wall of the corresponding hollow cylinder. Each rotor has at least two blades, one of which extends substantially further in the axial direction than the other. The blades are arranged diametrically opposite one another with respect to the connecting plane, the long and short blades extending helically in opposite directions and with respect to the rotor axis.
Therefore, when the rotors are rotating, the material to be mixed in the chamber is moved forwards and backwards by the corresponding blades, perpendicularly and transversely to the chamber walls, as well as downwards between the rotors. This particular flow of the mix in the chamber is characteristic of a Banbury mixer.
Known rotors for Banbury mixers have an even number of blades, the blades having a uniform cross section over the entire length of the longitudinal axis. Such rotors with only four blades do not produce a homogeneous mix.
The purpose of the present invention was to create a rotor, especially for Banbury mixers, which eliminates the aforementioned disadvantages of known devices and with which a better homogenization of the material to be mixed, a considerable reduction in the mixing time, an uninhibited material flow and an increase in the efficiency of the mixer can be achieved.
According to the invention, it is provided that each rotor has a long and a short blade, which run helically in the longitudinal axis of the corresponding rotor and are arranged such that the blades move the mix against the inside end of the blades, that the inside ends of the long and the short blades lie on a common connecting plane that is perpendicular to the axis of rotation of the rotor, but different depending on the rotor, so that the long and short blades each consist of two blade parts with the same cross-section, the front sides of these blade parts in the direction of rotation, at their inner ends,
in addition to the mentioned connection plane have approximately the same cross-sectional curvature as the rear sides and that the mentioned curvature of the front side of the blade parts from the inside end over at least part of the length of the blades becomes stronger as the axial distance from the mentioned connection plane increases.
An exemplary embodiment of the subject matter of the invention is explained with the aid of the accompanying schematic drawing. Show it:
1 shows a cross section through a mixer for rubber or similar material, with parts broken away,
FIG. 2 shows a longitudinal section along the line II-II according to FIG. 1, with parts broken away,
FIG. 3 shows a side view of FIG. 2,
4 to 7 cross sections through a rotor along the section lines IV-IV, V-V, VI-VI and VII-VII in FIG. 3,
8 shows a cross section through a rotor along the line VIII-VIII in FIG. 2,
9 shows a partial view of a sectioned rotor according to the invention.
A mixer for rubber or similar material, which is known under the name Banbury mixer, has a frame or a housing 10 with a double-cylindrical mixing chamber 11, as well as a lower discharge opening 12 and a charging chute or chute 13. Correspondingly, a rotor 14 and 15, which rotate in opposite directions, is mounted in each cylinder of the mixing chamber 11. When viewed from above, the rotors rotate relative to one another according to the arrows in FIG. 2. The distance between the centers of rotation of the rotors is slightly larger than the largest diameter of the rotors, so that there is an adequate gap between their blades. The rotor 14 is constructed in the same way as the rotor 15, with the exception that the rotor 14 is right-handed and the rotor 15 is lens-acting (left-handed) or rotates right and left.
The short blades 16 of the rotors are helical in order to move the mix from the outside or the axially outside end 18 against the inside end 19 of the short blades. The long blades 17 of the rotors run in a similar, helical manner in order to move the mix from the outside or the axially outside end 20 towards the inside or the axially inside end 21 of the long blades, that is, each of the short rotor blades move the mix moved against the long blades of the same rotor and vice versa. The short blades 16 of the rotor 14 lie next to the long blades 17 of the other rotor 15 and vice versa, so that the long blades of the rotors intersect in the surface 22.
Fig. 4 of the drawing shows the cross-sectional shape of the rotor 14 along the line 4-4 of FIG. 3. The rotor edges 23 and 24 are equally flattened, the diameter from the edge 23 to the edge 24, as mentioned above, slightly smaller than that Diameter of the cylinder chamber 11 is. The axis AB connects the edges 23 and 24 and passes through the center of rotation 25 of the rotor and is referred to as the main axis of the rotor cross section. The small cross-sectional axis CD runs at right angles to the main axis AB and intersects it in the center of rotation of the rotor. The distance from the intersection point 26 to the intersection point 27 along the minor axis CD is the intersection point diameter (root diameter). The main axis and the minor axis divide the rotor cross-section into the four quadrants E, F, G and H.
The rotor cross-sectional area in quadrant E, which is defined by points 24, 25 and 26, is equal to the cross-sectional area in quadrant G, which is defined by points 23, 25 and 27. The surfaces E and F on the one hand and the surfaces H and G on the other hand form the cross-sections of two identical blade parts. The outer peripheries of the quadrants G and E are formed by the rear sides 28 of the blade parts of the blade 17. The situation is similar with the cross-sectional areas of the quadrants F and H, which are identical to one another and include the front sides 29 of the blades. The front sides 29 of the blade parts of the blade 16, when sectioned along the line IV-IV in FIG. 4, have a significantly smaller curvature than the rear side 28 'of the blade.
As can be seen from FIG. 7, the cross-sectional shape of the short blade part of the rotor is the same as that of the long blade part with the exception that, due to the helical shape of the blades, the main axis and the minor axis are offset. The inside ends 19 and 21 of the blades end in the connecting plane next to a connecting plane perpendicular to the axis of rotation of the rotor. Both the long and the short blades have a different, variable cross-section and contour from the inside to the outside end, which is a fraction of the axial length of the blade. Starting from the inside end 19 of the short blade 16, the cross-section and the outline change by approximately one third of the length of the short blade and by approximately one sixth of the length of the long blade 17.
The cross-sectional outline and cross-sectional area of the remainder of the short and long blades are substantially the same and constant as shown in FIGS.
Fig. 5 of the drawing shows the cross-sectional shape of the rotor next to the connecting plane or the inside end 21 of the long blades. Figure 6 of the drawings shows the cross-sectional shape at the inside end of the short blades. The front sides 29 'of the blade parts has, as FIGS. 5 and 6 show, approximately the same curvature as the rear sides 28 of the blade parts and, according to FIGS. 4 and 7, is considerably weaker than the curvature of the front sides 29. Therefore, the The area of the quadrants F and H, which comprise the front side 29 ′, is considerably smaller than the areas of the sectors F and H in FIG. 4, which include the front side 29. Fig. 8 is an assembled cross-sectional view of the long and short blades at the inboard end, adjacent the junction plane of the short and long blades.
FIG. 9 of the drawing shows a plan view of cross-sectional circumferential parts of the rotor blade. The front side 29 is shown according to FIG. The front side 29 'is shown according to FIG. The front side 29 ″ is shown according to an axial section between the rotor sections according to FIGS. 4 and 6. From this illustration it is evident that the radii of curvature of the front side 29 of the cross sections of the sectors F and H decrease as the distance from the inside end As the mix is moved by the blades 16 and 17 towards their inside end, the cross-sectional area of the rotor and the blades decreases as the mix approaches the connecting plane.
Therefore, if you start at about a third of the length of the short blades away from their inner end and about a sixth of the length of the long blades away from their inner end, the mix has to fill an increasingly larger volume or an increasingly larger empty area. Correspondingly, the movement of the material to be mixed is not inhibited by the connection level, so that the material to be mixed is mixed homogeneously and the mixing time for a given quantity is reduced, and the mixing efficiency is improved by between 25 and 50%.
Although only a single, representative embodiment has been shown and explained in detail above, it is obvious to a person skilled in the art that various changes to the concept of the invention are possible.