DE2229648A1 - Vorrichtung zum mischen und foerdern der komponenten von zweikomponentenpolyurethanen - Google Patents

Description

PATENTANWÄLTE MEISSNER & BOLTE

DIPL.-ING. HANS MEISSNER DIPL.-ING·. ERICH BOLTE

D 28 BREMEN, 8. Juni 1972 ~| Slevogtitraße 21

Bundesrepublik Deutichland

Telefon 0421-342019 Telegramme: PATMEIS BREMEN

Desma-Werke Gesellschaft mit
"beschränkter Haftung

28o7 Achim bei Bremen
Desmastraße 3/5

-J Unser Zeichen 6112

Vorrichtung zum Mischen und Fördern der Komponenten von Zweikomponenten-Polyurethanen.

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Mischen und Fördern von wenigstens zwei flüssigen Komponenten, insbesondere bei der Herstellung von Zweikomponenten-Polyurethanen, mit in einer Mischkammer drehbarer Schnecke.

Derartige Misch- und Fördervorrichtungen sind in erster Linie

.χ.

als Teil eines ÄieJaggxsgs** für die Verarbeitung von zwei- oder mshrkomponentigen Kunststoffen, insbesondere Polyurethanen gedacht. Bei diesen Kunstharzen kommt es darauf an, daß die separat zugeführten Komponenten in der Mischkammer während der Förderung gleichzeitig innig miteinander vermischt werden. In der Praxis hat es sich als schwierig herausgestellt, beide Erfordernisse, nämlich rasches Fördern und gutes Durchmischen in optimaler Weise zu erfüllen.

Bei einer zentrisch gelagerten üblichen Schnecke ist zwar eine ausreichende Förderleistung möglich, jedoch ist der Mischeffekt

- 2 * Gieß- oder Einspritzaggregats

309882/0759

Eingesandte Modelle werden nach 2 Monaten, falls nicht zurückgefordert, vernichtet. Mündliche Abreden, Insbesondere durch Fernsprecher, bedürfen schriftlicher Bestätigung. Für die Gebührenabrechnung ist die Gebührenordnung für Patentanwälte der Patentanwaltskammer maßgeblich. Die in Rechnung gestellten Kosten

sind mit Rechnungsdatum ohne Abzug fällig. Bei verspäteter Zahlung werden Bankzinsen berechnet. Gerichtsstand und Erfüllungsort Bremen. Bremer Bank, Bremen, Nr. 23100 28 -Die Sparkasse in Bremen, Nr. 1045855 ■ Norddeutsche Kreditbank AG., Nr. 000 39719 · Postscheckkonto: Hamburg 33952-24

unbefriedigend. Um hei einer derartigen Schnecke die Durchmisohung der Komponenten zu verbessern, ist bereits vorgeschlagen worden, den Abatand awiaohen den äußeren Konturen der Schnecke und der inneren Oberflache der Misohkammerwandung (Spalt) zu vergrößern, um einen Übergang deMischgutes von einem Schneckengang in den nächsten asu ermöglichen. Es hat sich jedoch herausgestellt, daß bei einem dtrartigen Mischaggregat ein Materialfilm in dem Misohspalt aufgebaut wird, der zur Folge hat, daß die Komponenten naheau unvermiioht aus dem Aggregat herausgefördert werden.

Eine ebenfalls bereits bekannte Mischvorrichtung ist an der Austrittaaeite de« Mischgut·« mit einer aich konisch verjüngenden SohneGkt und einer entsprechend gestalteten Mischkammer ausgebildet ♦ Di· Schnecke ist dabei drehbar und axial verschiebbar. Wibrend des Mi*cn·na befindet sich die Schnecke in einer von der AustrlttiMite aoxüokgeaoienen Stellung, derart, daß im konischen T*rderb«reieh ter JfiiohkaiUMr der Abstand zwischen Schnecke und keni·eher Wandung der Miachkammer vergrößert ist. In diesem ko- · niaohen Spalt der Mischkammer findet eine verstärkte Durohaiachung der Komponenten statt. Durch Axialverschiebung der Schnecke nur AMtrittaeeite wird anschließend das an der Wandung d«s konieohen J*rei«hs der Mischkammer gesammelte Mischgut abgefordert und aufgetragen.

Bei einer derartigen Mischvorrichtung mit konischer Schnecke wird «ine verbesserte Durchmischung bei ebenfalls verbesserter Durcheatsleistung erreicht» Die Leistung eines derartigen Aggregats liegt bei etwa 9o Gramm pro Sekunder.

bei

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eineifMischvorrichtung

mit wenigstens einer Sehnecke in einer Mischkammer die Leistung bei verbesserter Durchmischung der Komponenten weiter zu erhöhen.

Zur Lösung dieser Aufgabe 1st die erfindungsgemäße Vorrichtung

_ 3 — 309882/0759

OWGlNAL INSPECTED

dadurch, gekennzeichnet, daß in einem Mischbereich der zylindrischen Mischkammer zwischen Mischkammerwandung und Schnecke bzw. Schneckengang durch Bewegen der Schnecke sich örtlich verändernde unterschiedliehe Spaltweiten gebildet sind. Die verschiedenen Spaltweiten im Mischbereich zwischen der äußeren Schneokenkontur und der Innenseite der, Mischkammer können auf verschiedene Weise erzielt werden, z.B. durch Schneckengänge mit Bereichen unterschiedlicher radialer Abmessung, durch Sohneckenkerne mit ,einem von einer Kreisfläche abweichenden Querschnitt oder durch besondere Erhöhungen und/oder Vertiefungen an bzw. auf den.Schneckengangen.

Durch die Erfindung wird erreicht, daß ständig in einem leilbereich in ITmfangsrichtung der Schnecke wie auch in Axialrichtung derselben ein vergrößerter Abstand zwischen der äußeren Schneckenkontur und der Mischkammerwandung, also eine vergrößerte Spaltweite gegeben ist, die einen verstärkten Übergang 4er Komponenten zwischen den Schneckenlücken ermöglicht und damit eine verbesserte Durchmischung. Die Bildung eines Materialfilms an der Innenseite der Mischkammerwandung wird dadurch vermieden» daß die Bereiche vergrößerter Spaltweite während der Drehung der Schnecke fortlaufend bzw. durch Axialverschiebung in Zeitabatanden sich örtlich verändern, so daß durch nachfolgende Bereiche mit geringerem Abstand zwischen Mischkammerwandung und Schnecke derartige Materialansammlungen wieder entfernt werden.

Die Erfindung kann vorteilhafter Weise in Verbindung mit einer eui Spitze konisch zulaufenden.Sohnecke zum Einsatz kommen· Bei einer derartigen Schnecke werden dann aufgrund der erfindungsgemäßen Merkmale alle Anforderungen der Praxis in optimaler Weise erfüllt, nämlich eine ausreichend leistungsfähige Förderung des Mischgutes, eine gute Durchmischung der Komponenten und eine Strahlberuhigung an der Austrittsseite der Mischkammer» so daß das Mischgut mehr oder weniger energiefrei austritt. ^v

309882/0759 " ⁴~

Nachfolgend werden weitere Einzelheiten an Ranα von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen der Erfindung näher erläutert» ^s zeigt:

l'igol Eine Vorrichtung emäß aer ^rfinaung in schematischer Seitenansicht, teilweise im Längsschnitt,

Figo2 einen querschnitt II-Il zu ü^lig_ol, in vergrößertem Maßstab,

ü'ig_o3 eine Vorrichtung gemäio äsr Erfindung mit einer anderen Ausführungsform der ochnecke, ebenfalls in Längsansicht,

J¹Igο4 einen querschnitt IV-IV zu i'ig.3, ebenfalls in vergrößerten Maßstab,

Ji¹Ig₀5 einen Teilauschnitt einer anderen jiusführungsform einer schnecke gemäß der Erfindung im Längsschnitt,

Pig.6 eine Ausführungsform einer erf indungsgems.ßen Schnecke mit Ausnehmungen in Schneckengängen, im querschnitt,

Pig ο 7 eine Ausführungsform mit aufgesetzten Erhöhungen auf Schneckengängen, ebenfalls im querschnitt„

Es geht hier um luisch- und Fördervorrichtungen für mehrere, insbesondere zwei Komponenten, die in fließfähigem Zustand miteinander vermischt und gefördert werden sollen. In erster Linie geht es um die Herstellung von Mehrkomponenten-liunststoffen, insbesondere Polyurethane uie Vorrichtung besteht aus einem feststehenden äußeren Gehäuse Io, in dem eine Schnecke 11 drehbar und vorzugsweise axial verschiebbar gelagert ist» Die Schnecke 11 befindet sich in einer durch das Gehäuse Io bzw_o durch dessen wandung 12 gebildeten löschkammer 13» Gehäuse Io und Schnecke 11 sind relativ zueinander so angeordnet, daß als Mischkammer 13 ein Spalt zwischen den£ußeren Begrenzungen der Schnecke 11 und der Innenseite der Mischkammerwandung 12 verbleibt.

309882/0759

miteinander zu mischenden Komponenten, bei dem dargestellten iiusführungsbeispiel zwe4/Konryonenten, weraen in einem vom Austragende (in -e'igol rechts) entfernt liegenden .Bereich über entsprechende iLomponenteneinlässe 14 und 15 in die i'-Iischkammer 13 eingeführt.

Vorzugsweise ist, wie bei dem Ausführun-jvsbeispiel aer !t'ig.l, die bchneeke 11 mit einem dem austragende zugekehrten konischen Teil 16 ausgestattete Die Mischkammer 13 ist in diesem Bereich ebenfalls konisch zulaufend durch entsprechende Gestaltung der Wandung 12 ausgebildete Mit einer derartigen Schnecke wird so verfahren, daß bei der Aufbereitung, nämlich Mischung und förderung des Gutes die Schnecke in einer vor der Austragseite zurückgezogenen Stellung (nicht gezeigt) arbeitet. !Dadurch ergibt sich im Bereich des konischen Teils 16 eine größere Spaltbreite der Mischkammer 13, mit der i'Olge, daß das in diesem Bereich geförderte Mischgut weitgehend energiefrei ist und so ausgetragen v/erden kann (Strahlberuhigung) „

Die Schnecke 11 ist in besonderer V.'eise ausgebildet₀ An die Komponenteneinlässe 14 una 15 schließt zunächst ein Förderbereich an, der zur überwiegenden oder ausschließlichen Förderung der Komponenten bei lediglich geringem I'iischeffekt dient _o Der iTörderbereich 17 hat etwa die Länge einer Ganghöhe.

Auf den iPörderbereich 17 folgt ein Hischbereich 18, der sich bei der iiusxührungsform gemäü i-'ig.l· zumindest teilweise bis in den .Bereich des konischen Teils 16 erstreckt» Dieser Kischbereich 18 gewährleistet eine verbesserte Durchmischung der Komponenten ohne v/esentliche -Beeinträchtigung der Förderwirkung_o Zu diesem Zweck ist aie Schnecke 11 in diesem Mischbereich 18 besonders gestaltet.

Im Prinzip geht es darum, daß im Mischbereich 18 eine oder,

- 6 309882/0759

mehrere Bereiche größeren Abstanu.es der Schneckenkontur von aer Innenseite der Mischkammerv/anaung 12 (Sps.ltweite) gegeben ist_p Dieser Bereich bzw» diese Bereiche größerer Spaltweite verändern sich dabei örtlich durch Bewegung der bchnecke Io, una 2 ν/er entweder durch deren Drehung oaer durch Axialverschiebung derselben, so oxxli im Bereich dieser größeren Spaltweite eich momentan bildende lluterialansammlun^en anschließend wieder beseitigt werden. Die größere Spaltweite gewährleistet eine intensive Durehmisehung der komponenten_o

Bei der Ausführungsform gem. ü'igol und 2 hat der Schneckeng an/,' 19 (bsw.die Schneckengänge bei mehrgängiger iiusiührungsf orm) in !Teilbereichen des Umfangs eine geringer radiale abmessung durch Abtrag von Material des Schneckengangs. Wie besonders aus ^'ig.2 ersichtlich, sind hier zwei einanaer gegenüber liegende "Anflachungen"2o und 21 des Schneckengangs I9 gebilaet. Diese Anflachungen 2o und 21 liegen einanaer gegenüber. In Umfangsrichtung sind diese Anflachungen 2o una 21 so gestaltet, daß ein symmetrisch zu einer LangsnittGlebene lio^c-ncis-r krfcisbogiiix'ör.:iiger Abschnitt 22 nach den Seiten mit geradlinigen Anschlüssen 23 und 24 ausläuft« Jn Axialrichtung erstreckt sich der so ausgebildete Bereich uer Schnecke 11, also der Lischbereich IS, bis in den konischen 'ieil 16, und zwar dadurch, daß die Anf lachungen 2o und 21 in Längsrichtung der Schnecke geradlinig bzw. parallel zur Schneckenachse bis zum Auslaufen im konischen 'Ieil 16 geführt sind»

Durch die Anflachungen 2o und 21 werden in diesem Bereich größere Spaltweiten zwischen dem Schneckengang 19 und der Mschkammerwandung 12 gebildet. Diese vergrößerten "Mischräume" wandern in Umfangsrichtung in der Mischkammer 15 entsprechend der Umdrehung der Schnecke 11, so daß bleibende Ilaterialansammlungen nicht entstehen können, sondern das Material wir α rtiinaig _mrch die nachfolgenden Bereiche des Schneckengangs I9 mit unveränüeter

- 7 309882/0759

BAD

radialer Höhe abgetragen.

Bei der Ausfuhrimgsform gemäß Ji¹Ig.3 und 4 wird im Mischbereich der I-iaterialaustausch über die Schneckengänge Iy hinweg auf andereweise erzielt, nämlich durch mehrere - hier drei - im querschnitt über den Umfang verteilten muldenartigen Vertiefungen 2;?,26,27ο Diese Vertiefungen 25,26,27 können leidglich im Bereich der bchneckengänge 19 verlaufen oder, wie' bei dem dargestellten Ausführungsbaispiel, bis in den Bereich des Schneckenkerns 2-8_o Lie Vertiefungen 25,26,27, die hier ebenfalls im konischen Teil 16 der Schnecke 11 auslaufen, sind bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel schraubenförmig gewunden, jedoch mit größerer Ganghöhe als die Schneckengänge 19 ο

Bei dieser Ausführung ε form gem«, i'igo^ und 4 ergeben sich ebenfalls in ümfangsrichtung umlaufende Bereiche mit größerer und geringerer Spaltweite zwischen Schnecke 11 und Mischkammerwandung 12. Ein Materialübergang .und damit eine gute Durchmischung wird dadurch ermöglicht, langzeitige Materialansammlungen werden hingegen vermiedene

Bei der Ä us führ ungs form gemäß '$ig,5 ist ein vorzugsweise ringsherum laufender Einstich 3o in der Schnecke 11 angebracht. Bei dem dargestellten A-usführungsbeispiel erstreckt sich dieser Einstich 3o bis auf die Oberfläche des Schneckenkerns 28. Auch dieser Einstich 3o ermöglicht durch Materialübergang über die Schneckengänge 19 hinweg eine gute Durchmischung der Komponenten. Eine währenc der Drehung der Schnecke 11 sich bildende Materialansammlung 31 im Bereich des Einstichs 3o wird bei anschließender Axialverschiebung der entsprechend ausgebildeten Schnecke 11 wieder beseitigte Mehrere derartiger Einstiche 31 können im Mischbereich der Schnecke vorgesehen sein,,

Bei der Ausführungsform gemäß Pig«6 sind Ausnehmungen 32 im Schneckengang 19 angebracht_o Diese Ausnehmungen 32 können je

309882/0759 , - 8 -

SAD

nach aem angestrebten effekt gröier oder kleiner dimensioniert sein, aer Hohe na ca nur einen l'eil dec Schneckengangcs Iy cri&e;.en oaer bis auf aen Schneckenkern 28 reichen, as können auch Unterbrechungen des Schneckenganges 19 vorgesehen sein« 2-ei dieser ^usführungsforic vanaert der bereich größerer- Spaltweite während der urehun^ der schnecke 11 in üriifangsrichtung aer Mischkammer 13»

Pig ο 7 zeigt schließlich eine Variante, bei aer außen auf dem dehneckengan^ 19 Mitnehmer 'yj und 34 in Gaetalt von Stegen angebracht sind„ Jjiese Mitnehmer 35 und 34, die gegebenenfalls schraubenförmig verlaufen können, mit einer gegenüber dem Schnecke! gang 19 größeren Ganghöhe, haben einen geringfügigen Abstand von der Innenseite der löschkammerwandung 12, lassen also nur einen geringen Spalt frei. Außerhalb des Bereichs der Mitnehmer 33 und 34 ergibt sich hingegen eine größere Spaltbreite, die die erwünschte Vermischung der .Komponenten durch Übertritt über den Schneckengang 19 hinweg ermöglicht.

- 9 -309882/0759

BAD

Claims (1)

1. Ansprüche

   Vorrichtung zum Mischen und Fördern von wenigstens zwei flüssigen Komponenten, insbesondere bei der Herstellung von Zweikomponenten-Polyurethanen, mit in einer Mischkammer drehbarer Schnecke, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Kischbereich (18) der zylindrischen Mischkammer (13) zv/ischen Mischkammer wandung (12) und der Schnecke (11) bzw«, Schneckengang (19) durch Bewegen der Schnecke (11) sich örtlich verändernde unterschiedliche Spaltweiten gebildet sind«,

   2. Torrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die unterschiedlichen Spaltweiten durch von der regelmäßigen Gestalt der zylindrischen Schnecke (11) abweichende Erhöhungen und/oder Vertiefungen an bzw.„ auf der Schnecke (11) gebildet sind,,

   3« Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, daß im Mischbereich (16) die Schnecke (11) einen von der Kreisform abweichenden Querschnitt hat.

   4-O Vorrichtung nach einem der Anspräche 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, aaß aer Schneckenkern (26) bei gleichförmiger Tiefe dee Schneckenganges (19) eine von der Kreisform abweichende Querschnittsform hat, z„B. abgeflacht, elliptisch oder dergleichen ausgebildet ist_o

   ο Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4 dadurch ge- ■ kennzeichnet, daß insbesondere bei im Querschnitt kreisförmigen Schneckenkern (28) der Schneckengang (19) bzw. die Schneckengänge in Teilbereichen eine geringere Tiefe haben als außerhalb des Teilbereichs.

   309882/0759

   BAD

   6. Vorrichtung nach Anspruch 5 dadurch gekennzeichnet, daß die Sehneckengänge(ig) im Mischbereich (18) durch wenigstens eine in Axialrichtung sich über den Mischbereich und in Umfangsrichtung über einen Teilumfang der Schnecke (ll) sich in erstreckende Anflachung (2o, 21) aufweisen,,

   7ο Vorrichtung nach Anspruch 6 gekennzeichnet durch zwei einander gegenüber-liegenae Anflachungen (2o, 21) der Schneckengänge (19) im Mischbereich (18).

   8. Vorrichtung nach Anspruch 6 und/oder 7 dadurch gekennzeichnet, daß die Anflachungen (2o, 21) über einen Abschnitt (22) des Sehneckenumfanges kreisbogenförmig, insbesondere konzentrisch zur Schneckenachse, und von aen ünden dieses Abschnitts (22) bis zum Auslaufen geradlinige bzw. ebene Anschlüsse (23, 24) aufweisen.

   ο Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, daß bei Schnecken (11) mit konischem Teil (16) die Aiiflachungen (2o, 21) in Längsrichtung der Schnecke (ll) geradlinig bis in den konischen Teil (16) geführt sind_o

   ο Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9 dadurch gekennzeichnet, daß in den Schneckengängen (19) einzelne Vertiefungen, z„B. Einkerbungen, Unterbrechungen der Schneckengänge (19), Ausnehmungen (32) oder dergleichen angeora.net sind.

   Ho Vorrichtung nach-, einem der Ansprüche 1 bis Io dadurch gekennzeichnet, daß/Schnecken (H) mit Axialbewegung wenigstens ein ringsherum laufender Einstich (3o) in den Schneckengängen (19) und gegebenenfalls im Schneckenkern (2ö) angeordnet ist ο

   - 11 309882/0759

   12c Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11 gekennzeichnet durch wenigstens eine, vorzugsweise aber mehrere längs des Umfangs der Schnecke (11) verteilte muldenförmige Vertiefungen ( 25,26,27 ) in den Schneckengängen (19) und gegebenenfalls im Schneckenkern, die schraubenförmig gewunden und mit- größerer Ganghöhe als die Schneckengänge (19) sich über den Mischbereich (18) erstrecken.

   ο Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12 dadurch gekennzeichnet, dais außen auf die Schneckengänge (ig) Mitnehmer ( 33,34), vorzugsweise in schraubenförmiger Anordnung, angebracht sind.

   14c Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12 dadurch gekennzeichnet, αε,β dem Kischbereich (18) ein i?örderbereich (17) vorzugsweise in der Abmessung einer Ganghöhe vorgeordnet ist.

   I¹IIr die Anmelder in: Meissner & Bolte Patentanwälte

   Bremen, den S₀ Juni 1972

   6112

   Anmelder:

   jJesma-;.erke Geseilschaft mit
   beschränkter Haftung

   28o7 Achim bei Bremen
   Desmastraße 3/5

   . . BAD ORIGINAL

   309882/0759