DE2226973A1

DE2226973A1 - Verfahren und vorrichtung zum beschichten von granulat mit pulverfoermigem material

Info

Publication number: DE2226973A1
Application number: DE2226973A
Authority: DE
Inventors: Anthony Frederick Davenport
Original assignee: William Boulton Ltd
Current assignee: William Boulton Ltd
Priority date: 1971-06-03
Filing date: 1972-06-02
Publication date: 1973-01-04
Also published as: GB1397403A; FR2140180B1; NL170819C; IT969319B; NL7207310A; CH560560A5; JPS551832B1; ES403441A1; BE784354A; FR2140180A1; NL170819B

Description

Patentanwalt DIpIMng. Walter Jodcfedi *,

7 Stuttgart N, Menzelstraße 40

V/illiam Boulton Limited A 33 025 vo

a British Company of Providence

Engineering Works 2226973

Navigation Road, Burslem, Stoke-on-Trent Staffordshire, England

Verfahren und Vorrichtung zum Beschichten von Granulat mit pulverförmigem Material

Die Erfindung betrifft die Beschichtung von körnigem Material, insbesondere die Beschichtung von Granulat mit feinerverteilten Materialien, wie etwa pulverförmigen Stoffen.

Verschiedene Arten von Mischmaschinen sind zum Mischen von Granulat oder anderem körnigen Material erhältlich. Einige dieser Maschinen arbeiten mit Vibration, die auf die in der Misch- oder Bearbeitungskammer enthaltene Ladung an Material übertragen wird. V/ährend derartige Geräte zum Mischen von verschiedenen Granulaten oder verschiedenen pulverförmigen Materialien gut geeignet sind, sind die Ergebnisse beim Mischen von körnigen Partikeln mit pulverförmigem Material nicht zufriedenstellend. Auch gelingt es mittels dieser Geräte nicht/zur Bildung einer Beschichtung eine Adhäsions-' wirkung zwischen dem pulverförmigen Material und dem Granulat zu erzielen. Dies ist jedoch beispielsweise für die Be-. Schichtung von Granulaten, etwa Kunststoffgranulaten, mit pulverfürmigem Farbstoff erforderlich.

Die vorliegende Erfindung betrifft Beschichtungsvdrgänge dieser Art, und es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erzielung einer verbesserten Beschichtung zu schaffen.

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Nach der vorliegenden Erfindung gelingt dies insbesondere durch ein Verfahren zur Beschichtung von Granulat mit pulverförmigem Material, bei dem eine Schwingungsbewegung hoher Prquenz und niedriger Amplitude auf die Materialladung übertragen und die in Schwingungen versetzte Ladung auf einer Bahn bewegt wird, auf der sie in im wesentlichen vertikalen Ebenen kreisförmige Bewegungen ausführt.

Die Erfindung umfaßt weiterhin ein Verfahren zur Beschichtung von Granulaten mit pulverförmigem Material, bei dem die Materialien in eine Kammer geleitet werden, deren Wände aus elektrisch nicht oder halbleitendem Material bestehen und die elastisch montiert ist, wobei sie sich um eine im wesentlichen vertikale Achse drehenden Schwingungsbewegungen mit hoher Frequenz und niedriger Amplitude ausgesetzt ist, in der jedoch vertikale Bewegungskomponenten enthalten sind. Diese aus verschiedenen Komponenten zusammengesetzte Bewegung erzeugt statische elektrische Aufladungen im schwingenden bzw. vibrierenden Material, wodurch die kleineren Partikel von den größeren Granulaten im Mischgut angezogen werden und darauf haften, wodurch eine Beschichtung darauf gebildet wird.

. Das Verfahren wird vorteilhafterweise in einer im Grundriß ringförmigen Kammer mit inneren und äußeren zylindrischen Wänden ausgeführt, wobei die Kammer mit einer aufvulkanisierten dicken Gummischicht ausgekleidet ist. Diese elektrisch nicht leitende Auskleidung erlaubt einer polarisierenden statischen Elelrtrizität auf den Oberflächen der verschieden großen Mischgutteilehen, wodurch die pulverförmigen Teilchen an die körnigen Teilchen angezogen werden und an ihnen haften.
+die Ausbildung

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Daher hat die. Erfindung weiterhin ein Verfahren zur Beschichtung von Granulaten mit pulverförmiger)! Material zum Inhalt, bei dem eine Mischgutladung in einem elektrisch isolierten Behälter in Schwingungen bzw* Vibration versetzt wird, wodurch die einzelnen Teilchen elektrisch statisch aufgeladen werden, und bei der durch fortgesetzte Sehwingungsbewegungen ein Anhaften der Teilchen aneinander derart erzielt wird, daß das pulverförmige Material eine Beschichtung auf dem Granulat bildet.

Die Erfindung umfaßt außerdem eine Beschichtungsvorrichtung mit einer elastisch montierten, im Grundriß ringförmigen Kammer mit zylindrischen Innen- und Außenwänden,mit Mitteln zur Übertragung von Schwingungen mit hoher Frequenz in Drehrichtung um eine vertikale Achse, wobei die Schwingung vertikale Bewegungskomponenten enthält, und mit einer Auskleidung der Wände der Kammer, die elektrisch leitend oder halbleitend ist. Die Vorrichtung weist vorteilhaft Mittel zur Zuführung der Beschichtungsmaterialien und der zu beschichtenden Materialien in die Kammer ebenso wie Mittel zur Ableitung der beschichteten Materialien aus der Kammer auf.

Die ringförmige Kammer weist vorzugsweise einen im Querschnitt halbkreisförmigen Boden auf.

Der Decl el oder die Abdeckung der Kammer der Vorrichtung ist vorzugsweise abnehmbar und kann Mittel zum Verändern eiror oder mehrerer EinfltiBgrößen in der Kammer, wie Temperatur, Feuchtigkeitsgehalt und Druck, enthalten.

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Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung.

Fig. 1 zeigt' in schematischer Darstellung einen Schnitt durch eine Ausführungsform der Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens;

Fig. 2 und 5 zeigen in ähnlicher Darstellung abgeänderte Ausführungsformen der Vorrichtung.

Die in Fig. 1 gezeigte Vorrichtung weist einen im wesentlichen zylindrisch ausgebildeten Sockel 2 mit einem an seinem oberen Ende umlaufenden horizontalen Flansch 2 auf, auf dem eine Reihe von vertikalen Spiralfedern 4 ringförmig verteilt angeordnet sind. Die oberen Enden der Federn sind mit einer ringförmigen horizontalen Platte 5 verbunden, an der eine mittig angeordnete zylindrische Buchse 6 befestigt ist. Auf der Innenseite der Buchse 6 sind oben und unten Stützarme oder -ringe 7* 8 angebracht, die einen elektrischen Motor 9 tragen, wobei die Motorwelle 10 in vertikaler Richtung und in der vertikalen Mittellinie der Maschine liegt. Auf der Welle 10 sind unabhängig voneinander winkelverstellbare obere und untere Gewichte 11, 12 exzentrisch gelagert, so daß sie zur Erzeugung oder Veränderung der Vibrationsbewegung der Platte 5 und des von ihr gehaltenen " Aufbaus der auf den Federn 4 ruht, aus dem Gleichgewicht gebracht werden können. Die Gewichte 11, 12, die sich drehende exzentrisch gelagerte Massen zur Erzeugung einer Unwucht bilden, rufen eine rotierende Vibrationsbewegung mit einer vertikalen Bewegungskomponente und hoher Frequenz sowie niedriger Amplitude hervor.

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Die Buchse 6 stützt eine Bearbeitungskammer 13* deren Innenwand 13a einen zentralen Hohlraum 14 bildete Die oberen Teile der inneren Wand 13a und einer äußeren Wand 13b der Kammer verlaufen in vertikaler Richtung, während die Wände 13a und 13b im bodenseitigen Bereich leicht 'gekrümmt ausgebildet sind und eine halbkreisförmige Bodenfläche 13c bilden. Innen ist die Kammer mit einer aufvulkanisierten Auskleidung I30 aus synthetischem Kunststoff versehen, um die Misehgutladung in der Kammer gegen die Erde elektrisch zu isolieren«. Im Trichter 15 ist ein Vorrat des zu beschichtenden Granulats enthalten« Dieses Material fällt unter der Wirkung der Schwerkraft in einen Meßbehälter 15A, der eine Menge des Materials nach Volumen oder Gewicht abmißt und es durch eine Fallrinne I5B in die Kammer 13 leitet» Ein gesonderter Behälter 16 mit einer zugeordneten Zuführungsvorrichtung 17 leitet eine nach Volumen oder Gewicht gesteuerte Menge des pulverförmigen Materials in die Kammer 13- Nach Abschluß des Beschichtungsvorganges wird das Material durch eine Ablaßöffnung 18 abgeleitet. Ferner ist ein mit I9 bezeichnetes Steuersystem mit Zeitgebern, Ventilen* Schaltern, Relais oder anderen Einrichtungen zur Einstellung des Arbeitszyklus der Vorrichtung entsprechend der unterschiedlichen verarbeitbaren Mischgut-Komponenten, der Beschichtungszeiträume oder anderer Variabler und gum automatischen Zu- und Ableiten der Materialien vorgesehen.

Im Betrieb werden also die-gewünschten Mengen an Granulat und pulverförmiger)! Material in die Bearbeitungskammer geleitet und die Kammer in Schwingungen versetzt. Die Beschichtung des Granulats erfolgt in drei recht deutlich zu unterscheidenden Phasen, aämlieh

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a) anfängliche Mischung durch die allgemeine Vibration der Masse;

b) kleinere Partikel der Mischung werden von den größeren Granulaten angezogen und haften an deren Oberflächen an; unterstützt wird dieser Vorgang durch die durch die Bewegung erzeugten statischen elektrischen Aufladungen;

c) die derart an die Oberflächen der größeren Granulate angezogenen und sie bedeckenden Partikel sind fest in diesen Oberflächen durch die auf sie einwirkenden Vibrationen mit hoher Frequenz und niedriger Amplitude eingebettetΛBei Betrieb des Gerätes wird die Ladung in der Kammer über deren Länge entlanggeführt und führt auch in im wesentlichen vertikalen Ebenen kreisförmige Bewegungen aus« Die elektrische Isolierung des Mischgutes ermöglicht einen Aufbau elektrischer statischer Ladungen auf den Mischgutteilchen bereits zu Anfang des Verfahrens, wodurch das Pulver von den körnigen Partikel!*angezogen wird. Danach v;erden die Pulverpartikel durch die zwischen den pulverbeschichteten Granulatpartikeln in Mischgut stattfinden^ Relativbewegung, dis durch die Art der übertragenen Vibrationobewegung bedingt wird, fest mit den Granulatteilchen verbunden. Es besteht ein Unterschied zwisehen dieser Bewegung und vordem sum Mischen von Materialien übertragenen Vibrationsbewegungen. Eine wirksame Beschichtung wird erst durch die Art dieser Bewegung in Zusammenwirken mit der elektrischen Isolierung der Ladung erzielt. So bewirkt die Bewegung einen anfänglichen Mischvorgang, gefolgt von einem EesehichtungsVorgang und einem Hämmer- oder Sinbettungsvorgang, die alle automatisch nacheinander aufgrund eier Konstruktion dor

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Vorrichtung und der Vibrationsbewegung erfolgen, in die die Masse versetzt worden ist. Die Frequenz und die Amplitude der Vibrationsbewegung können entsprechend den unterschiedlichen Anforderungen verändert werden, jedoch dürften Frequenzen in der Größenordnung von 15OO U/min und Amplituden von ungefähr 5 mm geeignet sein.

Wenn die Bearbeitung über einen ausreichenden Zeitraum erfolgt ist, der von den verwendeten Materialien und dem Ausmaß der gewünschten Beschichtung abhängt und der durch entsprechende Einstellung des Steuersystems I9 bestimmt wird, wird die Ablaßöffnung l8 geöffnet, wobei der Motor weiterläuft, und die beschichteten Partikel werden dann automatisch unter der Wirkung der Vibrationsoder Rüttelbewegung abgeleitet. Das Gerät ist dann für die Bearbeitung der nächsten Ladung bereit.

Gewöhnlich umläuft die Ladung vor der Entladung die Kammer mehrere Male, jedoch kann in manchen Fällen eine zufriedenstellende Beschichtung auch dann erzielt werden, wenn nur ein Umlauf in der Kammer erfolgt ist. In diesen Fällen kann die Kaniner in der Einlaßzone geschlossen und Vorkehrungen getroffen werden, daß die Ableitungszone geöffnet bleibt, so daß kein erneuter Umlauf, sondern vielmehr eine fortlaufende Bearbeitung der Ladung stattfindet. Die Geschwindigkeit, mit der die Ladung in der Kammer herumbewegt wird, kann durch die Einstellung der Gewichte 11, 12 gesteuert w,erden.

Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung ist derart ausgelegt, daß alle Vorgänge wie Beladung, Beschichtung und Entladung automatisch entsprechend den Einstellungen

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des Steuersystems 19 erfolgen. Die Beladung kann jedoch ggf. auch manuell erfolgen, und die Meß- und Beladungseinrichtung 15-17 kann durch weniger komplizierte Maschinen ersetzt werden.

Fig. 2 zeigt eine veränderte Ausführungsform der Vorrichtung, in der die Kammer 20 im wesentlichen zylindrisch ausgebildet ist. Der Boden 21 ist konisch oder konvex, und ein spiral- oder wendeiförmiger Kanal 22 verläuft nach oben entlang den Wänden der Kammer. Das zu beschichtende körnige Material und das BeSchichtungspulver werden in die Kammer durch die Mitte der Spirale von den Vorratssystemen 2J> und 24 aus zugeführt. Die Kammer ist auf Federn 25 montiert und wird durch einen Motor in Schwingungen versetzt, auf dessen Welle exzentrische Gewichte wie im Zusammenhang mit Fig. 1 beschrieben gelagert sind. Die Kammer 20 und/oder der Kanal 22 sind mit Gummi oder anderem elektrisch isolierendem Material wie bei der in Fig. 1 dargestellten Maschine ausgekleidet.

In Betrieb wird die Ladung durch die Schwinguifsbewegung und den konischen Boden nach außen zu der Kammerwand hin und nach oben und durch den Kanal 22 bewegt, wobei sie gleichzeitig eine kreisbahnförmige Bewegung in im wesentlichen vertikalen Ebenen ausführt«. Statische elektrische Ladungen werden auf den Materialien aufgebaut, und das körnige Material wird mit dem pulverförmigen Material in gleicher Weise wie im Zusammenhang mit Fig. beschrieben beschichte;. Der wendeiförmige Kanal kann jede beliebige Anzahl an Windungen aufweisen, und bei

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Erreichen des oberen Endes ist der Beschichtungsvorgang abgeschlossen und das beschichtete Material wird durch eine Auslaßöffnung 2β abgeleitet. Die Bewegungsrichtungen der Materialien durch die Vorrichtung werden durch .die Pfeile angezeigt.

Fig. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform, bei der eine der in Fig. 1 gezeigten Kammer ähnliche Kammer 30 mit einem wendeiförmigen Boden Jl verwendet wird. Die Materialien werden von den Vorratssystemen 32 und 33 aus durch eine Fallrinne 3^ zum unteren Spiralende geleitet, und das beschichtete Material wird durch einen Auslaß 35 am oberen Ende der Spirale abgeleitet. Ansonsten ist die Vorrichtung wie das in Fig. 1 dargestellte Ausführungsbeispiel konstruiert und arbeitet entsprechend.

Die beschriebenen Vorrichtungen ermöglichen ein schnelles und wirkungsvolles Beschichten und können leicht gesäubert werden; letzteres trifft besonders auf das in Fig. 1 dargestellte Ausführungsbeispiel zu. Einfaches Reinigen ist dann wesentlich, wenn das Beschichtungsmaterlal Farbstoff ist, da bei Farbwechsel die Kammer gründlich gesäubert werden muß. Durch die Erfindung wird auch ein lokales Verquetschen des Farbstoffes vermindert, wodurch eine Uneinheitlichkeit der Farbe der Beschichtung hervorgerufen würde.

Abweichungen und Abwandlungen von den oben beschriebenen Beispielen sind möglich, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. So können zwar die Bearbeitungskammern oben offen konstruiert sein, jedoch sind sie vorzugsweise mit

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einem abnehmbaren Deckel verschlossen, in dem ein oder mehrere Beobachtungsfenster eingelassen sind. Der Deckel kann für Reinigungs- oder Reparaturzwecke abgenommen werden; im geschlossenen Zustand kann über ihn die Temperatur, der Druck oder der Feuchtigkeitsgehalt der Luft in der Kammer gesteuert werden. Zwar ist dargelegt worden, wie die Vibration durch Verwendung eines mit exzentrischen Gewichten versehenen Elektromotors erzeugt wird, jedoch kann die erforderliche Bewegung auch auf andere Arten erzielt werden, beispielsweise durch Verwendung von elektromagnetischen oder piezoelektrischen Vibratoren oder durch Verwendung eines Luft- oder Hydraulikmotors, auf den Gewichte montiert sind. Die WinkelStellungen der Gewichte können bei Betrieb oder bei Umkehrung der Drehrichtung des Motors über Fernsteuerung einstellbar sein, um beispielsweise die Art der Schwingungen in verschiedenen Stadien des Verfahrens zu ändern oder die Entladung des Mischguts dadurch zu ermöglichen, daß es über eine eingebaute Sperre oder ein Wjehrartiges Hindernis in eine höher gelegene Ent la dungszone gelangt. Die Kammer könnte auch auf Luftfedern anstelle der beschriebenen Spiralfedern montiert oder in irgendeiner anderen Weise elastisch gestützt werden. Wenn die Entladung durch einen Auslaß, ähnlich dem in Fig. 1 gezeigten erfolgt, sollte die Klappe vorzugsweise eine elektrisch betriebene, sich schnell öffnende Klappe sein, die ggf. auch manuell betätigt werden kann. Obwohl die vorliegende Erfindung an erster Stelle die Beschichtung von Kunststoffgranulaten mit pulverförmiger!! Farbstoff betrifft, kann sie auch zum Beschichten irgendeines Granulates oder ähnlichem körnigem Material mit feinerverteiltem oder pulverförmlgen Material

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Anwendung finden. In einem weiteren Ausführungsbeispiel kann der Vibratormotor oder eine andere Vibratoreinheit in dem Hohlraum 14 untergebracht werden oder vertikal auf der Mittelachse der Maschine bewegbar-sein. Bei dem in Fig. J5 gezeigten Ausführungsbeispiel könnten die Materialien in die Maschine am oberen Ende des Kanals eingeführt und das beschichtete Granulat am unteren Ende abgeleitet werden.

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Claims

A. 33 025 vo

Patentansprüche

1. Verfahren zum Beschichten von Granulat mit pulverförmigem Material, dadurch gekennzeichnet, daß eine Ladung der Materialien einer Vibrationsbewegung mit hoher Frequenz und kleiner Amplitude ausgesetzt wird und die so in Schwingungen versetzte Ladung auf einer Bahn bewegt wird, auf der sie in im wesentlichen vertikalen Ebenen kreisförmige Bewegungen ausführt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingungsbewegung aus mehreren Komponenten zusammengesetzt ist, nämlich aus einer sich um eine im wesentlichen vertikale Achse drehenden Schwingung mit einer vertikalen Bewegungskomponente.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ladung elektrisch von der Vorrichtung isoliert ist, in der sie in Schwingungen versetzt wird.

I. Verfahren zum Beschichten von Granulat mit pulverförmigem Material, dadurch gekennzeichnet, daß die Materialien in eine Kammer (13) geleitet werden, deren Wände (13d) aus elektrisch nicht oder halbleitendem Material bestehen und die elastisch montiert ist, wobei sie Schwingungsbewegungen mit hoher Frequenz und niedriger Amplitude ausgesetzt ist, die eine Drehbewegung um eine im wesentlichen vertikale Achse bewirken, in der vertikale Bewegungskomponenten enthalten sind.

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5· Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren in einer im Grundriß ringförmigen Kammer (13) ausgeführt wird, deren innere und äußere zylindrische Wände (1^a, Ij3b) sich in vertikaler Richtung erstrecken, wobei die Kammer mit aufvulkanisiertem Gummi (IJd) ausgekleidet ist.

6. Verfahren zum Beschichten von Granulat mit pulverförmiger?. Material, dadurch gekennzeichnet, daß eine Ladung der Materialien in einem elektrisch isolierten Behälter (IJ) in Schwingungen versetzt wird, wodurch das Mischgut elektrisch statisch aufgeladen wird, und bei der durch forgesetzte Schwingungsbewegungen ein Anhaften der Teilchen aneinander derart erzielt v/ird, daß das pulverförmige Material eine Beschichtung auf dein Granulat bildet.

7· Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Vibrationsbewegung aus mehreren Komponenten zusammengesetzt ist, nämlich aus.einer sich um eine im wesentlichen vertikale Achse drehenden Schwingung mit einer vertikalen Bewegungskomponente.

8. Verfahren nach Anspruch 7 j dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter eine im Grundriß ringförmige Kammer aufweist, deren innere und äußere zylindrische Wände (13a, IJb) sich in vertikaler Richtung erstrecken, wobei die Kammer mit aufvulkanisiertem Gumni (IJd) ausgekleidet ist.

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9. Verfahren nach Anspruch 5 oder Anspruch C, dadurch gekennzeichnet, daß die Kamrer (13) einen im Querschnitt hr.lbkreisförnigen Boden (IJc) aufweist.

iO. Verfahren nach den Ansprüchen 5, 8 oder 9j dadurch gekennzeichnet, daß die Materialladung ^v or ihrer Ableitung in ier Ka:.ar.er mehr als einmal die Kanuer umläuft.

Hl. Verfahren nach da;.·. Ansprächen 5, ⁽- oder 9* dadurch gekennzeichr-it, Cv.B der Boden der Ka:.:Mer spiral- oder wendelförmig ausgebildet ist, und die-Ladung entlang de... wendel for. :i£,"-n Boden aufv/ärts zu einer oooren Auslaßöffrur-2 bewegt vrird.

12. "Re sohl chtungs vorrichtun.3 mit "einer elastisch non ti er'.; or, IiV. Grundriß rincfönvi^en Kammer ::lt zylindrischen Inner,- und Außenwänden, und rnlt Mitteln zur übertr"£im^; _vor_ Gchv:indungen n;lt hoher Freouens in Drehrich-.ung an rLno vertikale Achse, wobei die Schwingung verti' r.l^ Bev;e3ungsl:oi-pone:iten enth!-'It, gelrennzeichnet -u.rch eine elektrisch nicht leitende oder halbleitend'- Au ski ei clung (l^d) der Wände (15a, l^b, IJc) der Ka.viner (13)·

13· Beschichtungsvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (13) einen i:. Quersclüiitl; halbkreisförmigen Boden (13c) aufweist.

1^. Beschichtungsvorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer einen wendelförinigen Kanal (22) aufweist, der in eineu Gehäuse (2(·)

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angeordnet ist, das einen konischen oder konvexen Boden (21) aufweist., zu dem die Materialien durch das Innere der Wendel oder Spirale hindurch zugeführt werden können.

15. Beschichtungsvorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden (Jl) der Kammer (30) wendelförmig ausgebildet ist und eine Zuführungsöffnung (3^) am unteren Ende des Bodens und eine Ablaßöffnung (35) am oberen Ende aufweist.

Ιό. Beschickungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 15j dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Übertragung von Schwingungen auf die Kammer einen Motor (9) mit einer vertikal in der Mittelachse der Kammer (13) angeordneten Hauptwelle (10) aufweisen, auf der winkelveretellbare exzentrische Gewichte (11, 12) gelagert sind.

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