DE2457546A1 - Kontinuierlich arbeitende mischeinrichtung - Google Patents

Kontinuierlich arbeitende mischeinrichtung

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DE2457546A1
DE2457546A1 DE19742457546 DE2457546A DE2457546A1 DE 2457546 A1 DE2457546 A1 DE 2457546A1 DE 19742457546 DE19742457546 DE 19742457546 DE 2457546 A DE2457546 A DE 2457546A DE 2457546 A1 DE2457546 A1 DE 2457546A1
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rotor
line
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Description

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£ΕΕ·Εΐϊ^ Dr. RUSCHKE & PARTNER
o1ifA R nuws^epl--|ns- PATENTANWÄLTE ™
Telefon: 030/ ξ»» * BERLIN - MÖNCHEN Telefon: 089/98 03 24
Telegramm-Adresse: Telegramm-Adressa: Quadratur Berlin Qudadratur München TELEX: 183786 TELEX: 522767
I 651
Intercole Automation, Inc., Low Angeles / California (V.St.v.A·) Kontinuierlich arbeitende Mischeinrichtung
Sie Erfindung betrifft eine Einrichtung mit einem stark abscherend wirkenden Eotor zum Herstellen von Mischungen und/oder Verbindungen aus Gummi, Elastomeren, Kunststoffen und dergleichen ■
Einrichtungen, bei denen das Vermischen und/oder Behandeln von Gummi und ähnliche» Material in einer geschlossenen Kammer unter der Einwirkung von parallelen und stark abscherend wirkenden oder Banbury-Botoren erfolgt, sind an sich bekannt·
Beispiele für derartige Einrichtungen sind in den US-Patentschriften Nr· 3 239 873 und 3 700 374 offenbart und beschrieben·
Die Erfindung sieht eine Einrichtung zum Behandeln von Materialien vor mit einem Gehalt an Peststoffen, die bei die Umgebungstemperatur übersteigenden Temperaturen gallertartig
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werden, wie beispielsweise Gummi, Elastomere, Kunststoffe und ähnliche Gemische* welche Einrichtung aufweist ein Gehäuse mit einer zylindrischen und rohrförmigen Materialbehandlungskamaer, die an dem einen Ende eine Austragöffnung aufweist, einen in der Kammer drehbar gelagerten Rotor, der liaterialbehandlungsschaufelteile mit konvexen Vorderseiten aufweist) die mehr in der Längserstreckung der Sotorachse als umfangsmäßig orientiert sind und nach entgegengesetzten Richtungen verdreht sind, wobei die an einander angrenzenden Enden rückläufig sind, Mittel zum Drehen des Botors, eine Materialzuführungeleitung, die an dem zur Austragöffnung entgegengesetzten Ende der Kammer mit dieser in Verbindung steht und quer zur Kammer verläuft, eine in der Zuführungsleitung drehbar gelagerte Materialförderschnecke, Mittel zum Drehen der förderschnecke, einen sich in die Zuführungsleitung öffnenden Einfüllbehälter, und Kanäle, durch die ein Wärmeaustauschmittel in den Wandungen im Umlauf gesetzt wird.
Vorzugsweise wird ein Materialbehandlungsrotor in einer zylindrischen Behandlungskammer vorgesehen, die geschlossen ist mit Ausnahme einer Materialzuführungsöffnung an dem einen Ende und einer Materialaustragöffnung am anderen Ende. Der Behandlungsrotor ist mit Banbury-Materialbehandlungsschaufelteilen versehen, denen vorzugsweise ein Materialförderschneckenabschnitt vorgelagert wird· Das Material wird in die Behandlungskammer mittels einer Förderschnecke eingetragen, deren Achse quer zur Achse des Behandlungsrotors verläuft und diese schneidet. Es ist eine Beschickungsvorrichtung mit einem Stempel vorgesehen, der das Material in die Windungen der Förderschnecke nahe am stromaufseitigen Ende hineinstopft. Aus der Mischkammer wird das Material durch die am stromaufseitigen Ende gelegene Austragöffnung und durch eine Austragleitung ausgetragen, deren Achse in bezug auf die Achse des Behandlungsrotors versetzt angeordnet ist und quer zu dieser Achse verläuft. Eine Auetragschnecke in der Austragleitung bestimmt das Ausmaß und die Geschwindigkeit der Bewegung des in der Einrichtung behandelten Materials.
Sin Vorzug der Erfindung ist darin zu sehen, das» in einer besseren inneren oder geschlossenen Kammer «ine hoch abscherend wirkend· und kontinuierlich« Materialvermischung erfolgt, wobei
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die erfindungsgemäße Einrichtung in erster Linie für die Verwendung als Zusatzmaterialmisehgerät und/oder als Vorwärmer in einer Gummi- oder Kunststoffwarenfabrik vorgesehen ist·
Die Erfindung wird nunmehr ausführlich beschrieben· In den beiliegenden Zeichnungen ist die
Fig,1 ein Schnitt durch eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ungefähr nach der Linie 1-1 in der Pig,2, wobei gewisse Bauteile als Seitenansicht dargestellt sind,
Pig« 2 ein Schnitt durch die erfindungsgemäße Einrichtung ungefähr nach der Linie 2-2 in der Fig,1, wobei gewisse Bauteile als Seitenansicht dargestellt sind,
Fig·3 ein Ausschnitt aus einer Draufsicht unf die in den Figuren 1 und 2 dargestellte Einrichtung und die
Fig·4 ein Schnitt durch die Einrichtung ungefähr nach der Linie 4-4 in der Fig,3> wobei gewisse Bauteile als Seitenansicht dargestellt sind·
Die in den Zeichnungen als Ganzes mit A bezeichnete bevorzugte Ausführungsform dir Erfindung dient zum Behandeln oder Bearbeiten eines sich durch die Einrichtung kontinuierlich bewegenden steifen gelartigen Materials. Die Einrichtung weist einen Aufbaurahmen B auf, der einen Materialbehandlungerotor G .in einer rohrförmigen zylindrischen Behandlungskammer S trägt, eine Förderschnecke E in einer zylindrischen und rohrförmigen Beschickungsleitung F, die mit dem Beschickungsende der Behandlungskammer D in Verbindung steht, sowie eine Austragschnecke G in einer Austragleitung, die mit dem Austragende der Behandlungskammer D nahe an dem zur Beschickungsleitung F entgegengesetzten Ende in Verbindung steht» Bei der dargestellten Ausführungsform besteht die Austragschnecke G aus einer Strangpresschnecke. Der Botor G, die Beschickungsschnecke E und die Austragschnecke G werden über Untersetzungsgetriebe J, K, L angetrieben, die mit geeigneten Antriebsmotoren in Verbindung stehen. Der Rahmen B weist ferner einen Materialbeschickungsbehälter M auf, der mit dem Ende der Beschickungsleitung E nahe an dem von der Behandlungskammer D entfernt gelegenen Sud· in Verbindung steht und das zu behandelnde Material zur Beschickung«schnecke E befördert· Ss ist ferner
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ein Mittel zum Hineinpressen des in Beschickungsbehälter M befindlichen Materials in die Fördersennecke E in Form eines Stempels N vorgesehen, der hin- und herbewegbar gelagert ist in einer Bohrung P9 die in einem Ansatz B am Bahnen B vorgesehen ist, und der von einem doppeltwirkenden Motor S hin- und herbewegt wird.
Der Botor O weist einen Materialbehandlungsabschnitt 10 mit zwei Paaren von Banbury-Schaufelteilen 12, 14 und 16, 18 auf, denen ein Soppelgewinde-Materialf örderschneckenabschnitt 20 mit zwei Gewindegängen 22, 24 vorangeht. Die Mischschaufelteile 12, 14 des Botors G weisen konvexe Vorderseiten auf sowie die gleiche Länge und Krümmung um den Botorkörper herum auf, wobei bei einer rechtsläufigen Wendel der Winkel vorzugsweise ungefähr 10° bis 195° umfasst oder die Anschnittwinkel ungefähr 50 - 80° betragen, d.h.· ungefähr 10 - 40° zur Botorachse betragen· Die anderen Beiden Mischschaufelteile 16, 18 weisen gleichfalle konvexe Vorderseiten und die gleiche Länge auf, sind jedoch kürzer als die Schaufelteile 12, 14· Die Schaufelteile 16, 18 verlaufen um den Botorkörper gleichfalle vorzugsweise über ungefähr 10 - 195° wendelartig herum; jedoch sind die Werte bei linksläufiger Wendel oder Anschnittwinkeln von vorzugsweise 10 - 70° kleiner als bei dem anderen Paar·
Am Anfang oder ungefähr am stromaufseitigen Ende der öffnung 28 am Austragende der Behandlungskammer D an der Schnittstelle mit der Austragleitung H erfolgt ein übergang der Mischschaufelteile 16, 18 in den zylindrischen Körperteil 30 des Botors bei einem Radius, der etwas größer ist als der Radius der Leitung H, in der die Austragschnecke Q sich dreht· Der Radius ist so groß bemessen, dass er die Tangente bildet mit der Außenseite des Rotorkörperteileβ an oder ungefähr an der Ebene der senkrechten Mittellinie der Austragschnecke· Von der Ebene der senkrechten Mittellinie der Austragschnecke avs wird der Durehmesser des zylindrischen Botorkörperteiles am genannten Radius größer bis zum Ende der Kammer D, in der er am zylindrischen Abschnitt 32 des Botors endet· Die an einander angrenzenden Enden der Paare der Schaufelteile 12, 14 und 16, 18 des Botors C werden vorzugsweise schräg versetzt angeordnet in bezug auf die Drehachse des Botors über einen Winkel von ungefähr 90°. Dies ist jedoch nicht unbedingt erforderlich, da die benachbarten Enden der angrenzenden
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Schaufeln mit einander verbunden sein könnten·
Aufgrund der winkelmäßigen Versetzung der benachbarten oder inneren Enden der betreffenden Paare von Schaufelteilen der Rotore werden Spalte gebildet, durch die das Material zum nochmaligen Mischen zurückströmen kann· Sie Spalte erstrecken sich radial nach innen bis zu einer liefe, die ungefähr dem Umfang des Körperteiles des Rotors entspricht. Der Körperteil 30 des Rotors ist allgemein zylindrisch ausgestaltet, wobei vorzugsweise eine geringe Vergrößerung des Durchmessers von der Mitte des Schaufelabschnittes zum Einspeisungsende vorgesehen ist·
Wie bereits ausgeführt, weisen die betreffenden Schaufelteile 12, 14 und 16, 18 eines jeden Paares vorzugsweise die gleiche Länge auf, sind von einander um 180° entfernt und in derselben Richtung verdreht, so dass deren rückwärtige Enden an einander angrenzen· Die angrenzenden Enden der Paare von Schaufelteilen 12, 14 und 16, 18 des Rotors C werden vorzugsweise in bezug auf einander und zur Drehachse des Rotors um ungefähr 90° versetzt angeordnet· Dies ist jedoch nicht unbedingt erforderlich, da die benachbarten Enden angrenzender Schaufeln mit einander verbunden sein könnten«
Die Achse der Austragschnecke G- ist in einer zur Achse des Rotors C senkrechten Ebene gelegen und versetzt unter dem Rotor C angeordnet, so dass das Gewinde 40 der Austragschnecke vom zylindrischen Körperteil 30 des Rotors nur einen sehr geringen Abstand aufweist» Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung beträgt die Höhe der Mischrotorschaufeln oder der radiale Vorstand vom Körperteil 30 des Rotors aus ungefähr ein Fünftel des größten Durchmessers der mit den Schaufeln ausgestatteten Teile des Rotors in der Mischkammer mit der Folge, dass ein Teil des Gewindes 40 am stromaufseitigen Ende der Schnecke Gr sich in den unteren Teil der zylindrischen Behandlungskammer hineinerstreckt, so dass, das zu behandelnde Material vom Austragende der Behandlungskammer C aus direkt zum stromaufseitigen Ende der Austragleitung H und zum stromaufseitigen Ende der Beschickungsschnecke S befördert wird· Ist das Material so sähe, dass es nicht ohne weiteres in die Beschickungsschneke einströmt, so kann das Material von einem
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Kolben Ii in die Schnecke hineingepresst «erden. Diese Schnecke befördert das Material zum Eintragabschnitt des Rotors C1 der ebenso wie die Förderschnecke £ mit einer geeigneten Drehzahl von einem Motor angetrieben wird, dessen Drehzahl verändert werden kann» Die Gewinde schaufeln 22, 24 am Rotor G befördern das Material zum Mischabschnitt des Rotors· Wie bereits ausgeführt, kann der Eintragschneckenabschnitt 20 des Rotors weggelassen und das Material direkt zum stromaufseitigen Ende des Behandlungsabschnittes der Kammer D geleitet werden, beispielsweise durch. Bewegen der Schnecke E in der.Stromabrichtung und/oder durch Verlängern der stromauf seitigen Mischschaufelteile nach, links, wie in den Zeichnungen dargestellt· Bei der Bewegung des Materials in die und durch die Behandlungskammer bearbeiten die Schaufeln -des Mischabschnittes des Rotors das in der Mischkammer befindliche Material allgemein im Vorwärts- und Rückwärtssinne als Folg· der nach entgegengesetzten Richtungen verdrehten Schaufelteile am Rotor. Außerdem verteilen die Schaufelteile des Rotors aufgrund deren hoher Wendel oder Anschnittwinkel das Material in der Mischkammer, pressen das Material gegen die Innenseite der Kammer und bewirken eine Abscherung des Materials zwischen den Schaufelteilen und der Mischkammerwandung· Es erfolgt ferner eine Abscherung des Materials zwischen den Rotorschaufelteilen· Die umfangemäßig· Versetzung der inneren Enden der Schaufelteile des Rotors bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung lässt eine begrenzte Strömung des Materials durch die Spalte zwischen den inneren oder angrenzenden Enden der Schaufelteile zu, so dass das Material zum Teil über einen gewundenen Mischpfad strömt, wenn es von den Schaufelteilen des Rotors bearbeitet wird«
Das progressiv behandelte Material wird zu einer steifen homogenisierten gelartigen Masse, deren Viskosität in Richtung zum Austragende der Einrichtung absinkt. Die Bewegung des Materials durch die Behandlungskammer C wird zum !Teil bewirkt durch die Misehschaufeln am stromauf seitigen Ende der Kammer D, wobei ein Druck ausgeübt wird über das stärker viskose Material am Eintragende der Mischkammer 0 und durch den von der Austragschneck· ausgeübten Zug. Da die Mischschaufeln am Eintragende der Mischkammer langer bemessen sind als am Austragende, so wird, so wird die
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Strömung gefördert durch den auf das zu behandelnde Material von den Mischschaufeln des Rotors ausgeübten Brück· In der Kammer R kann das Material noch weiter bearbeitet werden von der Förderschnecke Je nach deren Ausgestaltung.
Bei dem Mischen des Materials wird Hitze erzeugt, wobei die Temperatur in den verschiedenen Bauteilen der Einrichtung reguliert werden kann dadurch, dass durch verschiedene Kanäle im Rahmenaufbau nahe an den Innenwandungen der Behandlungekammer, der Zu- und Abführungsleitungen usw. ein Wärmeableitungsmittel in Umlauf gesetzt wird, wie bereits ausgeführt· Die unabhängige Regulierung der Zu- und Abführung des Wärmeübertragungsmittels ermöglicht die wirksamste Temperaturregelung, so dass an den verschiedenen Stellen der Einrichtung die erforderliche Temperatur erzeugt werden kann. Der Umstand, dasa das behandelte Material vom Rotor C aus direkt zur Austragschnecke Gr befördert wird ohne eine zwischenrohrleitung zwischen der Behandlungskammer und der Austragrohrleitung ermöglicht eine günstigste Temperaturregelung bei dem zu behandelnden Material und fördert die Bewegung des Materials durch die Einrichtung·
Wie oben beschrieben, wurde mit der Erfindung eine Einrichtung geschaffen, die einen Materialbearbeitungsrotor und eine Austragschnecke aufweist, wobei das Material gründlich bearbeitet wird von einer Schnecke in der Austragrohrleitung, die mit der Materialbearbeitungskammer direkt in Verbindung steht. Besteht die Austrag oder Kontrollschnecke aus einer Strangpresschnecke, so kann diese so ausgestaltet werden, dass sie das Material zusätzlich zu den Schaufeln des Rotors G mischt oder weiterbearbeitet. Der Aufbau des Rahmens B und der verschiedenen Unterbauteile, wie die Lagerung des Rotors usw. wurden nicht ausführlich beschrieben, da diese keinen Teil der Erfindung bilden·
Patentansprüche
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Claims (1)

  1. Patentansprüche
    1· Einrichtung zum Bearbeiten von Feststoffe enthaltende Materialien, die bei über der Umgebungstemperatur liegenden !Temperaturen gelartig werden, wie Gummi, Elastomere, Kunst-.stoffe und dergleichen, welche Einrichtung aufweist ein Gehäuse mit einer zylindrischen und rohrförmigen Materialbearbeitungsjcammer, die an dem einen Ende mit einer Austragöffnung versehen ist, ein in der genannten Kammer drehbar gelagerten Eotor mit Materialbearbeitungsschaufelteilen, die konvexe Vorderseiten aufweisen und mehr in der Längs erstreckung der Rotorachse orientiert sind als umfangsmäßig, und die nach entgegengesetzten Sichtungen verdrillt sind, so dass deren benachbarte Enden einander nachlaufen, Mittel zum Drehen des Rotors, und Kanäle, durch düe in den Wandungen ein Wärmeaustauschmittel in Umlauf gesetzt werden kann, gekennzeichnet durch eine Materialzuführungsleitung, die mit der genannten Kammer an dem zur Austragöffnung entgegengesetzten Ende in Verbindung steht und sich quer zur Kammer erstreckt, durch eine Materialzurühfungsschnecke, die in der Zuführungsleitung drehbar gelagert ist, durch Mittel zum Drehen der genannten Schnecke und durch einen sich in die Zuführungsleitung öffnenden Materialbeschickungsbehälter·
    2· Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Materialaustragleitung, die mit der genannten Kammer an dem zur Zuführungsleitung entfernt gelegenen Ende in Verbindung steht und sich quer zur genannten Kammer erstreckt, durch eine in der Austragleitung drehbar gelagerte Materialaustragschnecke, durch Mittel zum Drehen der Austragschnecke, und dadurch gekennzeichnet) dass die Kanäle, durch die ein Wärmeaustauschmittel in Umlauf gesetzt wird, nahe an den Innen-^ wandungen der genannten Kammer und der Leitungen angeordnet sind.
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    3· Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der genannte Botor einen Materialförderschneckenabschnitt aufweist sowie einen auf diesen folgenden Materialisearbeitungsabschnitt mit zwei axial angeordneten Schaufelteilen, die ■$' komvexe Vorderseiten aufweist und die mehr in der Längserstreckung der Rotorachse orientiert sind als umfangsmäßig, und dass jedes Paar nach entgegengesetzten Eichtungen verdrillt verläuft, so dass deren benachbarte Enden einander j ·ν. nachfolgen.
    4· Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialaustragleitung den unteren Teil der genannten Kammer an den zur Zuführungsleitung entfernt gelegenen Ende anschneidet und sich quer zur genannten Kammer erstreckt, dass die Materialaustragschnecke so angeordnet ist, dass deren Achse unter der Achse des Botors versetzt so verläuft) dass ein !Dell des Gewindes sich in die genannte Kammer hineinerstreckt .
    5· Einrichtung nach Anspruch i, 2, 3 oder 4, gekennzeichnet durch einen Stempel, der im genannten Beschickungsbehälter angeordnet ist und das zu bearbeitende Material in die !Förderschnecke presst, und durch Mittel zum Hin- und Herbewegen des genannten Stempels·
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