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Die Erfindung betrifft eine Mischvorrichtung zum Herstellen von Kautschukgrundmi schungen.
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Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung einer Kautschukgrundmischung mittels der Mischvorrichtung und entsprechende Verwendungen der Mischvorrichtung.
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Im Allgemeinen erfolgt die Herstellung einer Kautschukmischung in zwei Mischstufen, nämlich durch Herstellung einer Grundmischung, auch Kautschukgrundmischung genannt, und einer Fertigmischung, auch Kautschukfertigmischung genannt.
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Während der Herstellung der Grundmischung wird ein Teil der Bestandteile der Mischung, wie Kautschuke, Füllstoffe, Verarbeitungshilfsmittel, Alterungsschutzmittel, Ozonschutzmittel und weitere übliche Zusatzstoffe jedoch ohne die Vulkanisationschemikalien wie beispielsweise Schwefel und Vulkanisationsbeschleuniger miteinander unter Energieeintrag, zum Beispiel unter Drehen der Mischrotoren, in einer Mischvorrichtung vermischt.
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Nach der Fertigstellung der Grundmischung werden dann zur Herstellung der Fertigmischung die restlichen Zusatzstoffe, wie zum Beispiel Schwefel und Vulkanisationsbeschleuniger, in einen separatem Mischer mit der Kautschukgrundmischung vermischt. So entsteht üblicherweise aus der Grundmischung eine Fertigmischung.
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Im Stand der Technik sind verschiedene Mischvorrichtungen zum Mischen von Kautschukmischungen bekannt:
- Die EP 0618055 B1 beschreibt ein Verfahren zum Verarbeiten von nicht reaktive Zusatzstoffe enthaltenden Kautschukgrundmischungen zu Kautschukfertigmischungen unter Verwendung eines Stempelkneters, wobei dem Stempelkneter eine vorher hergestellte, fertige Grundmischung zum Plastizieren zugeführt wird und nach dem Plastizieren die Charge unmittelbar einem stempellosen Kneter zugeführt wird, um die Fertigmischung durch Zugabe von reaktiven Zusatzstoffen bei verringerter Temperatur im Vergleich zum Stempelkneter fertig zu mischen.
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DE 4309451 A1 betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Kautschukmischungen, bei dem in einer ersten Stufe in einem Stempelkneter aus Kautschuk und nicht reaktiven Zusatzstoffen chargenweise eine Grundmischung hergestellt und die Grundmischung ohne Zwischenlagerung in einer zweiten Stufe unter Zufügen von reaktiven Zusatzstoffen in einem stempellosen Kneter ebenfalls chargenweise bei verringerter Temperatur fertig gemischt wird.
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Eine Aufgabe, die der Erfindung zugrunde liegt, besteht darin, ein verbessertes Verfahren zur Herstellung einer Kautschukgrundmischung oder eine verbesserte Mischvorrichtung zum Herstellen von Kautschukgrundmischungen bereitzustellen.
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Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch eine Mischvorrichtung zum Herstellen von Kautschukgrundmischungen, umfassend
- - eine obere mindestens zwei erste Mischrotoren umfassende Mischkammer, welche von einem Oberkammergehäuse, einer ersten Einfüllöffnung und einer ersten Auswurföffnung begrenzt wird,
- - eine untere mindestens zwei zweite Mischrotoren umfassende Mischkammer, welche von einem Unterkammergehäuse, einer zweiten Einfüllöffnung und einer zweiten Auswurföffnung begrenzt wird,
dadurch gekennzeichnet, dass die obere und der untere Mischkammer übereinander angeordnet sind und die Vorrichtung einen ersten Stempel zum Schließen der Einfüllöffnung der oberen Mischkammer und einen zweiten Stempel zum Schließen der Einfüllöffnung der unteren Mischkammer aufweist. Bevorzugt umfasst sowohl die obere als auch die untere Mischkammer jeweils genau zwei Mischrotoren.
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Es ist eine große Leistung der vorliegenden Erfindung, herausgefunden zu haben, dass das Mischen von Kautschukgrundmischungen signifikant verbessert werden kann, wenn beide Mischkammern, insbesondere die untere Mischkammer, mit einem Stempel versehen werden. Dies führt automatisch zu einem durchschnittlichen Anstieg der Scherkräfte, welche auf die in der jeweiligen Mischkammer gemischten Kautschukgrundmischung wirken, und somit der Temperatur einer in der Mischkammer gemischten Kautschukmischung erhöhen. Insbesondere bei nicht erfindungsgemäßen Vorrichtungen, welche keinen Stempel für die untere Mischkammer aufweisen, verbringt die aus der oberen Mischkammer gefallene Vormischung einen beträchtlichen Teil der Mischzeit oberhalb der Mischrotoren der unteren Mischkammer, wo in einer erfindungsgemäßen Vorrichtung der Stempel vorgesehen wäre. Auf diese Weise ist es möglich, die in der unteren Mischkammer entstehende Kautschukgrundmischung ohne zusätzliche Heizelemente allein durch das Kneten mittels der Rotoren auf einer sehr hohen Temperatur zu halten. Solche sehr hohen Temperaturen liegen für Kautschukgrundmischungen normalerweise im Bereich von 130 bis 180 °C. Dies unterscheidet sich beträchtlich von den Temperaturen zur Herstellung einer Kautschukfertigmischung, bei der im Normalfall zur Vermeidung vorzeitiger Vulkanisation durch die Vulkanisationsmittel keine Temperaturen von über 120 °C auftreten dürfen. Hier könnte der Einsatz eines Stempels zu einer ungewollten und unkontrollierten Temperaturerhöhung von über 120 °C führen und somit zu Problemen mit dem Tandemmischer oder dem Antrieb der Rotoren aufgrund vorzeitiger Vulkanisation führen.
Da in einer erfindungsmäßen Vorrichtung konstant die höchstmöglichen Rotordrehzahlen und somit die Temperaturen in den vor- und nachstehend beschriebenen Bereichen in der unteren Mischkammer erreicht werden können, werden auch die Scherkräfte für eine schnelle Durchmischung erreicht, wodurch die Mischzeit zur Herstellung einer Kautschukgrundmischung um bis zu 20 % verkürzt werden kann.
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Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kein ein erster Mischer insbesondere ein „Obermischer“ oder ein „oberer Mischer“ sein, wobei die Ausdrücke „Obermischer“, und „oberer Mischer“ synonym verwendet werden. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann eine erste Mischkammer insbesondere eine obere Mischkammer sein. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kein ein zweiter Mischer insbesondere ein „Untermischer“ oder ein „unterer Mischer“ sein, wobei die Ausdrücke „Untermischer“, und „unterer Mischer“ synonym verwendet werden. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann eine zweite Mischkammer insbesondere eine untere Mischkammer sein. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung werden die Ausdrücke „Mischvorrichtung“ und „Vorrichtung“ synonym verwendet, wobei die erfindungsgemäße Vorrichtung bevorzugt ein Tandemmischer mit einem Obermischer und einem Untermischer ist. Es ist natürlich auch möglich, dass die erste und die zweite Mischkammer nebeneinander angeordnet sind und die aus der ersten Mischkammer ausgeworfene Kautschukmischung mittels Fördermitteln wie Förderbändern unmittelbar in die zweite Mischkammer befördert wird, wie dies bei einem erfindungsgemäßen Verfahren vorgesehen ist.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung werden die Ausdrücke „Mischrotoren“ und „Rotoren“ synonym verwendet.
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Bevorzugt ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung wie vorstehend beschrieben oder wie vorstehend als bevorzugt beschrieben, wobei die Vorrichtung eine Regelungseinheit umfasst und in der unteren Mischkammer Temperaurmesseinheiten zum Messen der Temperatur einer Kautschukmischung in der unteren Mischkammer umfasst, wobei der Abstand zwischen den Flügelspitzen der Rotoren in der unteren Mischkammer und der Außenfläche der Unterseite des zweiten Stempels mittels der Regelungseinheit in Abhängigkeit der mittels der Temperaurmesseinheiten gemessenen Temperatur der Kautschukmischung in der unteren Mischkammer eingestellt werden kann.
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Ein Vorteil des vorstehend beschriebenen Aspekts der vorliegenden Erfindung ist, dass mithilfe der vorstehend beschriebene Regelungseinheit der Stempel genau derart weit heruntergefahren werden kann, dass ein optimales Ausmaß an Scherkräfte auf die Kautschukmischung in der unteren Mischkammer erreicht wird, ohne dass die besagte Kautschukmischung in der unteren Mischkammer dabei nicht zu stark erwärmt. Auf diese Weise kann für verschiedene Kautschukmischungen mit sehr unterschiedlichen Rezepturen jeweils das optimale Niveau an Scherkräfte bestimmt werden, um jeweils die Mischzeit optimal anzupassen. Dies gilt insbesondere dann, wenn die in der unteren Mischkammer zu mischenden Kautschukmischung die nachstehend beschriebenen Anteile an Ruß und einem natürlichen Kautschuk umfasst oder die nachstehend beschriebenen Mooney-Viskositäten aufweist und somit die durch die Scherkräfte bewirkte starke Temperaturentwicklung a priori schwer vorherzusagen ist.
Zudem bewirkt der zweite Stempel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, dass die Kautschukmischung in der unteren Mischkammer häufiger auf einen Temperaturfühler der Temperaturmesseinheiten trifft und somit die Temperatur der Kautschukmischung häufiger und zuverlässiger gemessen werden kann. Erst dies verursacht einen zuverlässigen Einsatz der vorstehend beschriebenen Regelungseinheit.
Ein weiterer Vorteil ist, dass durch den Einsatz einer vorstehend beschriebenen Regelungseinheit und entsprechenden Temperaurmesseinheiten wie vorstehend beschrieben in der unteren Mischkammer auch zur Herstellung von Kautschukfertigmischungen verwendet werden kann, da bei einer ungewollten Erhöhung der Temperatur der zweite Stempel einer vorstehend beschriebene erfindungsgemäßen Vorrichtung vorteilhafter weise nach oben gezogen werden kann und somit die Scherkräfte und daher auch die Temperaturen verringert werden können.
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Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann die vorstehend beschriebene oder eine der nachstehend beschriebenen Regelungseinheiten insbesondere ein Computer sein, welcher so an die nachstehend beschriebenen Führungselemente und Antriebseinheit angeschlossen ist, dass mithilfe des Computers die genaue Position des zweiten Stempels im Zwischenschacht und in der unteren Mischkammer eine erfindungsgemäße Vorrichtung geregelt und eingestellt werden können. Die genaue Position umfasst dabei insbesondere das Einstellen des vorstehend beschriebenen Abstandes. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird dieser Abstand zwischen den Flügelspitzen der Rotoren in der unteren Mischkammer und der Innenwand des zweiten Stempels bestimmt, indem der Rotorflügel mit der entsprechenden Flügelspitze in Richtung des zweiten Stempels ausgerichtet wird, um anschließend den Abstand zwischen der Flügelspitze und dem zweiten Stempels messen. Der besagte Abstand entspricht somit dem minimalen Abstand, welcher die Flügelspitze des Rotorflügels des entsprechenden zweiten Rotors zum zweiten Stempel aufweist, wenn der entsprechende zweite Rotor einmal um seine Drehachse gedreht wird.
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Bevorzugt ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung wie vorstehend beschrieben oder wie vorstehend als bevorzugt beschrieben, wobei die Regelungseinheit dazu eingerichtet ist, die Drehzahl der Rotoren in der unteren Mischkammer in Abhängigkeit der Temperatur und/oder des Abstands zwischen den Flügelspitzen der Rotoren in der unteren Mischkammer und der Außenfläche der Unterseite des zweiten Stempels zu regeln.
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Ein Vorteil des vorstehend beschriebenen Aspekts der vorliegenden Erfindung ist, dass auch durch das Einstellen der Drehzahl der Rotoren in Abhängigkeit des besagten Abstandes die Scherkräfte wie gewünscht eingestellt werden können.
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Bevorzugt ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung wie vorstehend beschrieben oder wie vorstehend als bevorzugt beschrieben, wobei zwischen der oberen Mischkammer und der unteren Mischkammer ein Zwischenschacht so angeordnet ist, dass eine aus der Auswurföffnung der oberen Mischkammer fallende Kautschukmischung durch die Einfüllöffnung des unteren Mischkammer in die untere Mischkammer fallen kann.
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Ein Vorteil des vorstehend beschriebenen Aspekts der vorliegenden Erfindung ist, dass ein vorstehend beschriebener Zwischenschacht ein reibungsloses Herunterfallen der in der oberen Mischkammer angemischten Vormischung aus der oberen Mischkammer in die untere Mischkammer garantiert.
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Bevorzugt ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung wie vorstehend beschrieben oder wie vorstehend als bevorzugt beschrieben, wobei der zweite Stempel mittels Führungselementen und einer Antriebseinheit so in der Mischvorrichtung bewegt werden kann, dass der zweite Stempel aus einer ersten Position im Zwischenschacht in eine zweite Position bewegt werden kann, in der der zweite Stempel die Einfüllöffnung der unteren Mischkammer verschließt, und vice versa bewegt werden kann, wobei der zweite Stempel bevorzugt in eine erste und eine zweite Seite unterteilt ist und die beiden Seiten spiegelsymmetrisch zueinander ausgebildet sind, wobei der zweite Stempel eine zur Spiegelebene senkrecht verlaufende Haupterstreckungsrichtung aufweist.
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Ein Vorteil des vorstehend beschriebenen Aspekts der vorliegenden Erfindung ist, dass durch die Anwesenheit des Zwischenschachtes genügend Platz zwischen der oberen und der unteren Mischkammer fanden ist, um den zweiten Stempel wie vorstehend beschrieben in eine erste Position zu Verfahren und so zu garantieren, dass eine aus der Auswurföffnung des oberen Mischers fallende Kautschukmischung durch die Einfüllöffnung des unteren Mischers in die Mischkammer des unteren Mischers fallen kann, ohne dass der zweite Stempel dabei diesen Vorgang das Herunterfallen der Kautschukmischung verhindert. Der zweite Stempel mit der zur Spiegelebene senkrecht verlaufende Haupterstreckungsrichtung wird daher in der ersten Position bevorzugt so gedreht, dass die Spiegelebene des zweiten Stempels in der Horizontalen verläuft.
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Bevorzugt ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung wie vorstehend beschrieben oder wie vorstehend als bevorzugt beschrieben, wobei die Führungselemente Rotationselemente zur rotatorischen Bewegung des zweiten Stempels und Translationselemente zur Auf- und Abbewegung des zweiten Stempels umfassen, wobei der zweite Stempel bevorzugt in eine erste und eine zweite Seite unterteilt ist und die beiden Seiten spiegelsymmetrisch zueinander ausgebildet sind, wobei der zweite Stempel eine zur Spiegelebene senkrecht verlaufende Haupterstreckungsrichtung aufweist und Führungselemente dazu eingerichtet mittels der Regelungseinheit den besagten Abstand des zweiten Stempels zu den Flügelspitzen der zweiten Rotoren einzustellen.
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Ein Vorteil des vorstehend beschriebenen Aspekts der vorliegenden Erfindung ist, dass durch die vorstehend beschriebenen Rotationselemente der Stempel nicht nur auf und ab gefahren werden kann, sondern bei der vorstehend beschriebenen länglichen Ausführung, wobei der zweite Stempel eine zur Spiegelebene senkrecht verlaufende Haupterstreckungsrichtung aufweist, zudem so gedreht werden kann, dass der Stempel in der ersten Position im Zwischenschacht möglichst platzsparend angeordnet werden kann, sodass er die aus der oberen Mischkammer herunterfallende Vormischung beim Überführen in die untere Mischkammer nicht behindert. Der zweite Stempel mit der zur Spiegelebene senkrecht verlaufende Haupterstreckungsrichtung wird daher in der ersten Position bevorzugt so gedreht, dass die Spiegelebene des zweiten Stempels in der Horizontalen verläuft.
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Im Rahmen der vorliegenden Erfindung verläuft die Haupterstreckungsrichtung des zweiten Stempels senkrecht zu den Rotationsachsen der Rotoren in der unteren Mischkammer und
- - falls die besagte Spiegelsymmetrie nicht vorliegt, entlang der Richtung, entlang welcher der zweite Stempel seine längste Erstreckung aufweist,
oder
- - falls eine vorstehend beschriebene Spiegelsymmetrie vorliegt, senkrecht zur Spiegelebene der beiden spiegelsymmetrischen Seiten des zweiten Stempels.
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Bevorzugt ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung wie vorstehend beschrieben oder wie vorstehend als bevorzugt beschrieben, wobei der zweite Stempel in der ersten Position im Zwischenschacht so angeordnet ist, dass eine aus der Auswurföffnung des oberen Mischers fallende Kautschukmischung durch die Einfüllöffnung des unteren Mischers in die Mischkammer des unteren Mischers fallen kann.
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Ein Vorteil des vorstehend beschriebenen Aspekts der vorliegenden Erfindung ist, dass somit ein problemloses Herunterfallen der Vormischung aus der oberen Mischkammer in die untere Mischkammer gewährleistet werden kann.
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Bevorzugt ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung wie vorstehend beschrieben oder wie vorstehend als bevorzugt beschrieben, wobei der zweite Stempel in einer ersten Position im Zwischenschacht so angeordnet werden kann, dass die Außenfläche der Unterseite des zweiten Stempels mit einer oder mehrerer der inneren Seitenwänden des Zwischenschachtes bündig abschließt.
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Ein Vorteil des vorstehend beschriebenen Aspekts der vorliegenden Erfindung ist, dass die Vormischung beim Herunterfallen aus der oberen Mischkammer nicht im Zwischenschacht hängen bleiben kann.
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Bevorzugt ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung wie vorstehend beschrieben oder wie vorstehend als bevorzugt beschrieben, wobei der Zwischenschacht eine Aussparung zur Aufnahme des zweiten Stempels umfasst, wobei die Aussparung bevorzugt so ausgebildet ist, dass der zweite Stempel so in der Aussparung aufgenommen werden kann, dass die Außenfläche der Unterseite des zweiten sich in der ersten Position befindlichen Stempels mit einer oder mehrerer der inneren Seitenwänden des Zwischenschachtes eine ebene Fläche ausbildet.
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Ein Vorteil des vorstehend beschriebenen Aspekts der vorliegenden Erfindung ist, dass die Vormischung beim Herunterfallen aus der oberen Mischkammer nicht im Zwischenschacht hängen bleiben kann.
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Bevorzugt ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung wie vorstehend beschrieben oder wie vorstehend als bevorzugt beschrieben, wobei die Vorrichtung einen ersten Sattel zum Schließen der ersten Auswurföffnung und/oder einen zweiten Sattel zum Schließen der zweiten Auswurföffnung aufweist.
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Ein Vorteil des vorstehend beschriebenen Aspekts der vorliegenden Erfindung ist, dass durch den Einsatz eines Sattels die beim Mischen gebildeten Scherkräfte der oberen und/oder unteren Mischkammer noch länger während einer Rotorumdrehung konstant gehalten werden können.
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Bevorzugt ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung wie vorstehend beschrieben oder wie vorstehend als bevorzugt beschrieben, wobei der zweite Stempel in eine erste und eine zweite Seite unterteilt ist und die beiden Seiten spiegelsymmetrisch zueinander ausgebildet sind, wobei der zweite Stempel in einer zweiten Position so angeordnet werden kann, sodass die besagte zwischen den beiden Seiten des zweiten Stempels verlaufende Spiegelebene in der Mittelebene der Rotationsachsen der Rotoren der unteren Mischkammer liegt und/oder sodass der Abstand zwischen
- - der Außenfläche der Unterseite der ersten oder zweiten Seite des sich in der zweiten Position befindlichen zweiten Stempels
und
- - einer in Richtung des zweiten sich in der zweiten Position befindlichen Stempels ausgerichteten Flügelspitze eines entsprechenden Rotors in der unteren Mischkammer
im Bereich von 1 mm bis 100 cm liegt, bevorzugt im Bereich von 3 mm bis 100 mm, besonders bevorzugt im Bereich von 5 mm bis 15 mm.
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Ein Vorteil des vorstehend beschriebenen Aspekts der vorliegenden Erfindung ist, dass insbesondere in den vorstehend beschriebenen Abstandsbereichen besonders hohe Scherkräfte ausgebildet werden können und somit eine Kautschukgrundmischung besonders schnell hergestellt werden kann, ohne dass zu hohe Temperaturen erreicht werden. Bevorzugt ist es hierbei natürlich, wenn die vorstehend beschriebenen Abstandsbereiche nicht nur zwischen den Flügelspitzen und der Außenfläche der Unterseite des sich in der zweiten Position befindlichen zweiten Stempels erreicht werden, sondern die Flügelspitzen diesen Abstand auch zu der entsprechenden Innenwand der jeweiligen Mischkammer und des jeweiligen Sattels aufweisen. Auf diese Weise kann gewährleistet werden, dass die gewünschten Scherkräfte konstant während der gesamten Umdrehung der Kautschukmischung um den jeweiligen Rotor erreicht werden, wobei die besagte Kautschukmischung zwischen den beiden Rotoren noch einmal eine besonders starke Scherung erfährt.
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In besonders hohem Maße bevorzugt ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung wie vorstehend beschrieben, umfassend
- - eine obere zwei erste Mischrotoren umfassende Mischkammer, welche von einem Oberkammergehäuse, einer ersten Einfüllöffnung und einer ersten Auswurföffnung begrenzt wird,
- - eine untere zwei zweite Mischrotoren umfassende Mischkammer, welche von einem Unterkammergehäuse, einer zweiten Einfüllöffnung und einer zweiten Auswurföffnung begrenzt wird,
dadurch gekennzeichnet, dass die obere und der untere Mischkammer übereinander angeordnet sind und die Vorrichtung einen ersten Stempel zum Schließen der Einfüllöffnung der ersten Mischkammer und einen zweiten Stempel zum Schließen der Einfüllöffnung der unteren Mischkammer aufweist,
wobei
- - die Vorrichtung eine Regelungseinheit umfasst und in der unteren Mischkammer Temperaurmesseinheiten zum Messen der Temperatur einer Kautschukmischung in der unteren Mischkammer umfasst, wobei der Abstand zwischen den Flügelspitzen der Rotoren in der unteren Mischkammer und der Innenwand des zweiten Stempels mittels der Regelungseinheit in Abhängigkeit der mittels der Temperaurmesseinheiten gemessenen Temperatur der Kautschukmischung in der unteren Mischkammer eingestellt werden kann,
- - zwischen der oberen Mischkammer und der unteren Mischkammer ein Zwischenschacht so angeordnet ist, dass eine aus der Auswurföffnung des oberen Mischers fallende Kautschukmischung durch die Einfüllöffnung des unteren Mischers in die Mischkammer des unteren Mischers fallen kann,
- - der zweite Stempel mittels Führungselementen und einer Antriebseinheit so in der Mischvorrichtung bewegt werden kann, dass der zweite Stempel aus einer ersten Position im Zwischenschacht in eine zweite Position, in der der zweite Stempel die Einfüllöffnung der unteren Mischkammer verschließt,
- - die Führungselemente Rotationselemente zur rotatorischen Bewegung des zweiten Stempels und Translationselemente zur Auf- und Abbewegung des zweiten Stempels umfassen,
- - der zweite Stempel in der ersten Position im Zwischenschacht so angeordnet ist, dass eine aus der Auswurföffnung des oberen Mischers fallende Kautschukmischung durch die Einfüllöffnung des unteren Mischers in die Mischkammer des unteren Mischers fallen kann,
- - der zweite Stempel in der ersten Position im Zwischenschacht so angeordnet ist, dass die Außenfläche der Unterseite des zweiten Stempels mit einer der inneren Seitenwänden des Zwischenschachtes bündig abschließt,
- - der Zwischenschacht eine Aussparung zur Aufnahme des zweiten Stempels umfasst, wobei die Aussparung so ausgebildet ist, dass der zweite Stempel so in der Aussparung aufgenommen werden kann, dass die Außenfläche der Unterseite des zweiten sich in der ersten Position befindlichen Stempels mit der inneren Seitenwand des Zwischenschachtes eine ebene Fläche ausbildet,
- - die Vorrichtung einen ersten Sattel zum Schließen der ersten Auswurföffnung und einen zweiten Sattel zum Schließen der zweiten Auswurföffnung aufweist
und
- - der zweite Stempel in eine erste und eine zweite Seite unterteilt ist und die beiden Seiten spiegelsymmetrisch zueinander ausgebildet sind, wobei der zweite Stempel in einer zweiten Position so angeordnet werden kann, sodass die besagte zwischen den beiden Seiten des zweiten Stempels verlaufende Spiegelebene in der Mittelebene der Rotationsachsen der Rotoren der unteren Mischkammer liegt und sodass der Abstand zwischen
- - der Außenfläche der Unterseite der ersten oder zweiten Seite des sich in der zweiten Position befindlichen zweiten Stempels
und
- - einer in Richtung des zweiten sich in der zweiten Position befindlichen Stempels ausgerichteten Flügelspitzen eines entsprechenden Rotors in der unteren Mischkammer
im Bereich von 3 mm bis 100 mm liegt, wobei die Spiegelebene des Sattels in der ersten Position in der Horizontalen verläuft.
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Die vorstehend beschriebenen vorteilhaften Aspekte einer erfindungsgemäßen Mischvorrichtung zum Herstellen von Kautschukgrundmischungen gelten auch für sämtliche Aspekte eines nachstehend beschriebenen Verfahrens und die nachstehend diskutierten vorteilhaften Aspekte erfindungsgemäßer Verfahren gelten entsprechend für sämtliche Aspekte einer erfindungsgemäßen Mischvorrichtung zum Herstellen von Kautschukgrundmi schungen.
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Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung einer Kautschukgrundmischung mittels einer Mischvorrichtung umfassend eine erste und eine zweite Mischkammern, bevorzugt einer Mischvorrichtung wie vorstehend beschrieben oder wie vorstehend als bevorzugt beschrieben, wobei das Verfahren wenigstens die folgenden Verfahrensschritte umfasst:
- A) Mischen von Kautschukmischungsbestandteilen in der ersten Mischkammer, sodass eine Vormischung entsteht,
- B) Öffnen der Auswurfsöffnung der ersten Mischkammer und Befördern der Vormischung in die zweite Mischkammer,
- C) Schließen der Einfüllöffnung der zweiten Mischkammer durch Bewegen den zweiten Stempel in eine zweite Position, bevorzugt sodass der Abstand zwischen den Flügelspitzen der Rotoren in der zweiten Mischkammer und der Außenfläche der Unterseite des zweiten Stempels im Bereich von 1 mm bis 100 cm liegt, bevorzugt im Bereich von 3 mm bis 100 mm, besonders bevorzugt im Bereich von 5 mm bis 15 mm liegt,
- D) Mischen der Vormischung in der zweiten mittels des zweiten Stempels geschlossenen Mischkammer, sodass eine Kautschukgrundmischung entsteht.
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Im Rahmen der vorliegenden Erfindung bezeichnet der Ausdruck „Flügelspitzen der Rotoren“ insbesondere die radial außenliegenden Kanten oder die radial außenliegenden Flächen der Rotorflügel der ersten der zweiten Rotoren.
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Bevorzugt ist ein erfindungsgemäßes Verfahren wie vorstehend beschrieben oder wie vorstehend als bevorzugt beschrieben, wobei die Kautschukmischungsbestandteile zumindest Ruß und/oder natürlichen Kautschuk umfassen und die in Schritt A) entstehende Vormischung bevorzugt Ruß im Bereich von 20 bis 150 phr und natürlichen Kautschuk im Bereich von 50 bis 100 phr sowie optional weiteren Kautschuk umfasst.
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Ein Vorteil des vorstehend beschriebenen Aspekts der vorliegenden Erfindung ist, dass insbesondere bei den vorstehend beschriebenen Kautschukmischungen hohe Scherkräfte erreicht werden müssen, um eine ausreichend homogene Vermischung des natürlichen Kautschuks mit dem Ruß zu erreichen, wobei sehr hohe Temperaturen erreicht werden können. Insbesondere wenn verschiedene Mengen an dem natürlichen Kautschuk oder dem Ruß eingesetzt werden, ist es daher insbesondere vorteilhaft, wenn eine vorstehend beschriebene Regelungseinheit zum vorstehend beschriebenen Einstellen des Abstandes zwischen dem zweiten Stempel und der Flügelspitze und somit zum Einstellen der Stärke der Scherkräfte verwendet wird.
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Bevorzugt ist ein erfindungsgemäßes Verfahren wie vorstehend beschrieben oder wie vorstehend als bevorzugt beschrieben, wobei zeitlich vor dem Schritt B) der zweite Stempel in die erste Position gefahren wird und während Schritt C) in die zweite Position bewegt wird, wobei das Bewegen in die zweite Position in Schritt C) bevorzugt mittels der Antriebseinheit entlang der Führungsrichtung der Rotationselemente und anschließend entlang der Führungsrichtung der Translationselemente durchgeführt wird.
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Die Vorteile des vorstehend beschriebenen Aspekts der vorliegenden Erfindung sind vorstehend in Bezug auf die erfindungsmäßen Vorrichtung beschrieben.
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Bevorzugt ist ein erfindungsgemäßes Verfahren wie vorstehend beschrieben oder wie vorstehend als bevorzugt beschrieben, wobei die in Schritt C) gemischte Vormischung eine Temperatur im Bereich von 130 °C bis 180 °C aufweist, wobei während Schritt C) die Temperatur der Kautschukmischung bevorzugt nicht durch Kühl- oder Heizelemente in oder an der zweiten Mischkammer gekühlt oder erhitzt wird.
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Ein Vorteil des vorstehend beschriebenen Aspekts der vorliegenden Erfindung ist, dass insbesondere bei den vorstehend beschriebenen Temperaturbereichen aufgrund der Vermischung durch die Rotoren ausreichend hohe Scherkräfte erreicht werden.
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Bevorzugt ist ein erfindungsgemäßes Verfahren wie vorstehend beschrieben oder wie vorstehend als bevorzugt beschrieben, wobei die in Schritt A) entstehende Vormischung eine Mooney-Viskosität (ML 1+4, 100°C) im Bereich von 70 MU bis 150 MU umfasst.
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Ein Vorteil des vorstehend beschriebenen Aspekts der vorliegenden Erfindung ist, dass insbesondere bei den vorstehend beschriebenen Mooney-Viskositäten hohe Scherkräfte erreicht werden müssen, um eine ausreichend homogene Vermischung der Kautschukmischung zu erreichen. Insbesondere wenn nacheinander Kautschukmischungen mit verschiedenen Mooney-Viskositäten eingesetzt werden, ist es daher vorteilhaft, wenn eine vorstehend beschriebene Regelungseinheit zum vorstehend beschriebenen Einstellen des Abstandes zwischen dem zweiten Stempel und der Flügelspitze und somit zum Einstellen der Stärke der Scherkräfte verwendet wird.
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Die vorstehend beschriebenen vorteilhaften Aspekte einer erfindungsgemäßen Mischvorrichtung zum Herstellen von Kautschukgrundmischungen und eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung einer Kautschukgrundmischung mittels einer erfindungsgemäßen Mischvorrichtung gelten auch für sämtliche Aspekte einer nachstehend beschriebenen Verwendung und die nachstehend diskutierten vorteilhaften Aspekte erfindungsgemäßer Verwendungen gelten entsprechend für sämtliche Aspekte einer erfindungsgemäßen Mischvorrichtung zum Herstellen von Kautschukgrundmischungen und eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung einer Kautschukgrundmischung mittels einer erfindungsgemäßen Mischvorrichtung.
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Die Erfindung betrifft auch eine Verwendung einer vorstehend beschriebenen oder vorstehend als bevorzugt beschriebenen oder vorstehend als besonders bevorzugt beschriebenen Mischvorrichtung zum Herstellen von Kautschukgrundmischungen.
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Die Erfindung betrifft auch eine Verwendung
- - einer Temperaurmesseinheiten zum Messen der Temperatur einer Kautschukmischung in einer unteren Mischkammer einer vorstehend beschriebenen oder vorstehend als bevorzugt beschriebenen oder vorstehend als besonders bevorzugt beschriebenen Mischvorrichtung und
- - einer Regelungseinheit zum Regeln des Abstandes zwischen den Flügelspitzen der Rotoren in der unteren Mischkammer und der Außenseite der Unterseite des zweiten Stempels in Abhängigkeit der mittels der Temperaurmesseinheiten gemessenen Temperatur der Kautschukmischung in der unteren Mischkammer in einer vorstehend beschriebenen oder vorstehend als bevorzugt beschriebenen oder vorstehend als besonders bevorzugt beschriebenen Mischvorrichtung
zum Verkürzen der Mischzeit einer in einer Mischkammer gemischten Kautschukmischung.
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Figurenliste
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Es zeigt:
- 1: Eine Querschnittsansicht einer erfindungsgemäßen Mischvorrichtung, wobei sich der zweite Stempel in der ersten Position befindet;
- 2: Eine Querschnittsansicht einer erfindungsgemäßen Mischvorrichtung, wobei sich der zweite Stempel in einer Bewegung von der ersten Position in die zweite Position befindet;
- 3: Eine Querschnittsansicht eines unteren Mischers einer erfindungsgemäßen Mischvorrichtung, wobei sich der zweite Stempel in der ersten Position befindet.
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1 zeigt eine schematische Darstellung einer Mischvorrichtung 1 zum Herstellen von Kautschukgrundmischungen, umfassend
- - einen Obermischer 34 mit einer oberen mindestens zwei erste Mischrotoren 7, 8 umfassenden Mischkammer 3, welche von einem Oberkammergehäuse 37, einer ersten Einfüllöffnung und einer ersten Auswurföffnung 4 begrenzt wird,
- - einen Untermischer 35 mit einer unteren mindestens zwei zweite Mischrotoren 15, 16 umfassenden Mischkammer 12, welche von einem Unterkammergehäuse 38, einer zweiten Einfüllöffnung 36 und einer zweiten Auswurföffnung 13 begrenzt wird,
dadurch gekennzeichnet, dass die obere und der untere Mischkammer 3, 12 übereinander angeordnet sind und die Vorrichtung 1 einen ersten Stempel 5 zum Schließen der Einfüllöffnung der oberen Mischkammer 3 und einen zweiten Stempel 6 zum Schließen der Einfüllöffnung 36 der unteren Mischkammer 12 aufweist. Die erste Auswurföffnung 4 wurde wie in 1 dargestellt mittels des Rotationselements 20 des ersten Sattels 25 verschlossen, sodass in der ersten Mischkammer 3 mittels der Mischrotoren 7, 8 eine Kautschukmischung gemischt werden könnte. Das besagte Rotationselement 20 könnte hierbei beispielsweise ein Gelenk sein, um welches der Sattel 25 beispielsweise mit einer nicht dargestellten Antriebseinheit umfassend Führungselemente geschlossen und geöffnet werden kann. Wie in 1 zudem dargestellt ist, befindet sich der zweite Stempel 6a in der ersten Position innerhalb des Zwischenschachtes 2, wobei der Stempel 6a in der ersten Position bündig mit der inneren Seitenwand 24 des Zwischenschachtes 2 abschließt und die Einfüllöffnung 6 der unteren Mischkammer 12 beim Herunterfallen der aus der oberen Mischkammer 3 kommenden Vormischung nicht behindert.
Der Stempel 6a weist dabei zwei Seiten 9, 10 auf, welche über die Spiegelebene 31 zueinander spiegelsymmetrisch ausgestaltet sind. An der Unterseite 22 weist Stempels 6a eine Außenfläche 23 auf. Der Stempel 6a wird unter anderem mittels der Rotationselemente 20 in der ersten Position gehalten. Dies kann jedoch auch über weitere Führungselemente wie beispielsweise einem in 1 nicht dargestellten Translationselement ermöglicht werden. Translationselemente sind dabei solche Elemente, welche eine translatorische Bewegung des zweiten Stempels 6 in die Richtungen x, y, z ermöglichen. Diese Translationselemente sowie eine Antriebseinheit und eine vorstehend beschriebene Regelungseinheit sind in 1 aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht eingezeichnet.
In der unteren Mischkammer 12 befinden sich wie in 1 dargestellt die zwei zweiten Mischrotoren 15, 16 mit ihren jeweiligen Rotationsachsen 17, 18 und mit ihren Rotorspitzen 27 umfassenden Rotorflügeln. Die Rotationsachsen 17, 18 in der unteren Mischkammer 12 weisen dabei eine Mittelebene 19 auf, welche in Lotrichtung, d.h. in 1 in y-Richtung, verläuft und den gleichen Abstand zur Rotationsachse 17 wie zur Rotationsachse 18 aufweist. In 1 sind zudem Temperaturmesseinheiten 29 zum Messen der Temperatur einer Kautschukmischung in der unteren Mischkammer 12 und der zweite Sattel 26 im geöffneten Zustand dargestellt.
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2 zeigt eine schematische Darstellung einer Mischvorrichtung 1 zum Herstellen von Kautschukgrundmischungen, umfassend
- - einen Obermischer 34 mit einer oberen mindestens zwei erste Mischrotoren 7, 8 umfassenden Mischkammer 3, welche von einem Oberkammergehäuse 37, einer ersten Einfüllöffnung und einer ersten Auswurföffnung 4 begrenzt wird,
- - einen Untermischer 35 mit einer unteren mindestens zwei zweite Mischrotoren 15, 16 umfassenden Mischkammer 12, welche von einem Unterkammergehäuse 38, einer zweiten Einfüllöffnung und einer zweiten Auswurföffnung begrenzt wird,
dadurch gekennzeichnet, dass die obere und der untere Mischkammer 3, 12 übereinander angeordnet sind und die Vorrichtung 1 einen ersten Stempel 5 zum Schließen der Einfüllöffnung der oberen Mischkammer 3 und einen zweiten Stempel 6 zum Schließen der Einfüllöffnung 36 der unteren Mischkammer 12 aufweist. Die erste Auswurföffnung 4 wurde wie in 2 dargestellt mittels des Rotationselements 20 des ersten Sattels 25 geöffnet, sodass die in der ersten Mischkammer 3 mittels der Mischrotoren 7, 8 angemischte Vormischung erst in den Zwischenschacht 2 und dann in die zweite Mischkammer 12 fallen könnte. Wie in 2 zudem dargestellt ist, befindet sich der zweite Stempel 6 innerhalb des Zwischenschachtes 2im Übergang von der ersten Position zu zweiten Position, wobei der Stempel 6 bereits mittels der Rotationselemente 20 so gedreht wurde, dass die Unterseite 22 nach unten zeigt, und mithilfe der Translationselemente 20 senkrecht über die Einfüllöffnung der unteren Mischkammer 12 geführt wurde. Der Stempel 6 weist dabei zwei Seiten 9, 10 auf, welche über die Spiegelebene 31 zueinander spiegelsymmetrisch ausgestaltet sind. An der Unterseite 22 weist Stempels 6a eine Außenfläche 23 auf. Die Spiegelebene 31 des zweiten Stempels 6 liegt genau auf der Mittelebene 19 der beiden Rotationsachsen 17, 18, sodass die erste Seite 9 des Stempels 6 in Richtung des Rotors 15 auf der ersten Seite der unteren Mischkammer 12 zeigt sowie die zweite Seite 10 des Stempels 6 in Richtung des Rotors 16 auf der zweiten Seite der unteren Mischkammer 12 zeigt.
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Die besagten Translationselemente 20 können dabei beispielsweise eine mittels der Antriebseinheit 11 bewegbare Pleuelstange mit verschiebbaren Gelenken sein. Es sind jedoch auch andere Ausführungsformen der vorstehend besagten Translationselemente und Rotationselemente denkbar. Die in 2 gezeigten Translationselemente 21 und Rotationselemente 20 können vorteilhafterweise mittels der Antriebseinheit 11 und mittels der Regelungseinheit 30 unabhängig voneinander angetrieben werden, so dass der in 2 dargestellte Stempel 6 senkrecht entlang der Mittelebene 19 nach unten geschoben werden kann und somit ein gewünschter Abstand zwischen der Außenfläche 23 der Unterseite 22 des zweiten Stempels 6 und den Flügelspitzen 27 der zweiten Rotoren 15, 16 eingestellt werden kann. Die Regelungseinheit 30 ist dabei bevorzugt mit der Temperaturmesseinheit 29 verbunden, wobei letztere Temperaturfühler aufweisen, welche in die zweite Mischkammer 12 ragen und die Kautschukmischung in der unteren Mischkammer 12 messen können.
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Wie in 2 dargestellt umfasst der Untermischer 35 die untere Mischkammer 12 und die zwei zweiten Mischrotoren 15, 16 mit ihren jeweiligen Rotationsachsen 17, 18 und mit ihren Rotorspitzen 27 umfassenden Rotorflügeln.
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3 zeigt er schematische Darstellung eines Untermischers 35 einer erfindungsgemäßen Mischvorrichtung, wobei sich der zweite Stempel 6b in der zweiten Position befindet und der zweite Stempel 6b so angeordnet ist, dass die Spiegelebene 31 der beiden Seiten 9, 10 mit der Mittelebene 19 der Rotationsachsen 17, 18 der zweiten Rotoren 15, 16 überlappen. Gezeigt ist zudem, dass die Rotoren 15, 16 jeweils Rotorflügel mit Flügelspitzen 27 aufweisen, welche jeweils einen Abstand zur Außenfläche 23 der Unterseite 22 des zweiten Stempels 6b oder einen Abstand 33 zur Innenwand der unteren Mischkammer 12 aufweisen. Wie vorstehend beschrieben sind diese Abstände zum Einstellen der auf einer in der zweiten Mischung, 12 gemischten Kautschukgrundmischung wirkenden Scherkräfte sehr wichtig, so dass ebenfalls vorteilhafterweise eine entsprechender Abstand zwischen den Flügelspitzen 27 und der innerhalb der Mischkammer 12 liegenden Innenfläche des zweiten Sattels 26 eingestellt werden sollte. Der in 3 dargestellt Untermischer weist zudem zwei Temperaturmesseinheiten 29 auf, welche mit der Regelungseinheit 30 verbunden sind, sodass die Regelungseinheit 30 den Abstand 23 mittels der Antriebseinheit 11 und den Translationselemente 21 und Rotationselemente 20 so verändern kann, dass die in der unteren Mischkammer 12 gemischte Kautschukmischung eine gewünschte Temperaturänderung aufgrund des geänderten Abstands erfährt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Mischvorrichtung; erfindungsgemäße Vorrichtung; Tandemmischer mit 2 Stempeln
- 2
- Zwischenschacht
- 3
- obere Mischkammer; erster Mischkammer
- 4
- erste Auswurföffnung
- 5
- erster Stempel
- 6
- zweiter Stempel
- 6a
- zweiter Stempel in erster Position
- 6b
- zweiter Stempel in zweiter Position
- 7
- erster Mischrotor auf erster Seite der ersten Mischkammer
- 8
- erster Mischrotor auf zweiter Seite der ersten Mischkammer
- 9
- erste Seite des zweiten Stempels
- 10
- zweite Seite des zweiten Stempels
- 11
- Antriebseinheit zur Bewegung des zweiten Stempels
- 12
- untere Mischkammer, zweite Mischkammer
- 13
- zweite Auswurföffnung
- 14
- Innenwand der unteren Mischkammer
- 15
- zweiter Mischrotor auf erster Seite der unteren Mischkammer;
- 16
- zweiter Mischrotor auf zweiter Seite der unteren Mischkammer
- 17
- Rotationsachse des zweiten Mischrotors auf erster Seite der unteren Mischkammer
- 18
- Rotationsachse des zweiten Mischrotors auf zweiter Seite der unteren Mischkammer
- 19
- Mittelebene der Rotationsachsen der zwei zweiten Mischrotoren in der unteren Mischkammer
- 20
- Rotationselemente der Führungselemente
- 21
- Translationselemente der Führungselemente
- 22
- Unterseite des zweiten Sattels
- 23
- Außenfläche der Unterseite des zweiten Stempels, Innenwand des zweiten Stempels
- 24
- innere Seitenwänden des Zwischenschachtes
- 25
- erster Sattel zum Schließen der ersten Auswurföffnung
- 26
- zweiter Sattel zum Schließen der zweiten Auswurföffnung
- 27
- Flügelspitze eines Rotors
- 28
- in Richtung des zweiten Stempels ausgerichtete Flügelspitze eines Rotors
- 29
- Temperaurmesseinheiten zum Messen der Temperatur einer Kautschukmischung
- 30
- Regelungseinheit zum Einstellen des Abstandes zwischen den Flügelspitzen der Rotoren in der unteren Mischkammer und der Innenwand des zweiten Stempels in Abhängigkeit der mittels der Temperaurmesseinheiten gemessenen Temperatur der Kautschukmischung in der unteren Mischkammer
- 31
- Spiegelebene des zweiten Stempels
- 32
- Abstand zwischen der Flügelspitzen eines Rotors in der unteren Mischkammer und der Innenwand des zweiten Stempels; Abstand zwischen der Außenfläche der Unterseite der ersten oder zweiten Seite des sich in der zweiten Position befindlichen zweiten Stempels und einer in Richtung des zweiten sich in der zweiten Position befindlichen Stempels ausgerichteten Flügelspitzen eines entsprechenden Rotors in der unteren Mischkammer
- 33
- Abstand zwischen der Flügelspitzen eines Rotors in der unteren Mischkammer und der Innenwand der unteren Mischkammer
- 34
- erster Mischer; oberer Mischer; Obermischer
- 35
- zweiter Mischer; unterer Mischer; Untermischer
- 36
- Einfüllöffnung der unteren Mischkammer
- 37
- Oberkammergehäuse der oberen Mischkammer
- 38
- Unterkammergehäuse der unteren Mischkammer
- 39
- Haupterstreckungsrichtung des zweiten Stempels
- x, y, z
- kartesische Koordinaten
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 0618055 B1 [0006]
- DE 4309451 A1 [0007]
