DE2539476A1

DE2539476A1 - Mischeinrichtung

Info

Publication number: DE2539476A1
Application number: DE19752539476
Authority: DE
Inventors: John Numa Worth
Original assignee: WR Grace and Co
Current assignee: WR Grace and Co
Priority date: 1974-09-09
Filing date: 1975-09-05
Publication date: 1976-03-18
Also published as: ZA755728B; AR209453A1; AU8463775A; FR2283722B3; JPS5152556A; BR7505727A; ZA755727B; DE2539477A1; AU8463675A; FR2283733A1; IT1042366B; GB1483225A; BR7505728A; FR2283733B3; FR2283722A1; JPS5152508A

Description

DR. J.-O. FRHR. von UEXKÜLL OR. ULRICH GRAF STOLBERQ DIPL.-ING. JÜRGEN SUCHANTKE

W.R. Grace & Co. Prio: 9. September 1974

1114, Avenue of the Americas ^GB 39204/74 - 12544

New York, N.Y- 10036 / V.St.A.

Hamburg, den 4. September 1975

¹ Mischeinrichtung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Mischeinrichtung, beispielsweise zur Herstellung und Abgabe von polymeren Produkten und insbesondere zur Herstellung von.Polyurethanharzen oder —schäumen.

Ein Material, das üblicherweise als Dichtungsbeschichtung für BehälterverSchlüsse benutzt wird, ist Polyvinylchlorid (PVC) . In letzter Zeit ist es zu Diskussionen bezüglich möglicher Gesundheitsschädigungen in Zusammenhang mit der Verwendung von PVC-Stoffen bei Nahrungsmitteln gekommen. Es wird aus diesem Grund ein Ersatzmaterial gesucht, das als Dichtungsmaterial für Behälterver Schlüsse o.a. dienen kann. Es hat sich gezeigt, daß unter anderem Polyurethanschäume und insbesondere aus zwei Komponenten bestehende, kalthärtende Polyurethanschaum-Zusammensetzungen geeignet sind. Bei den Untersuchungen haben sich jedoch gewisse Schwierig-

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keiten bei der Herstellung und Abgabe genau abgemessener kleiner Mengen dieser Zusammensetzungen ergeben, wie dies für Behälterverschlüsse, insbesondere sogenannte Kronenkorken erforderlich ist.

Eine Schwierigkeit bei der Herstellung von Polyurethanharzprodukten, insbesondere von Polyurethanschaum-Produkten besteht in der Erzielung einer guten, homogenen Reaktionsmischung der Harzbestandteile und gegebenenfalls der Zellenluft für die herzustellende Schaumstruktur.

Zum Mischen von Polyurethanbestandteilen in einem Abgabekopf wurden bereits unterschiedlichste Mischkammerformen entwickelt. Diese Formen können in zwei allgemeine Klassen eingeteilt werden, nämlich statische Mischer ohne bewegliche Teile und Mischer mit angetriebenen Rotoren in einer Mischkammer. Bei den angetriebenen Systemen gibt es zwei Hauptarten, die gekehlten Rotoren und die "Tannenbaum"-Anordnungen. Die gekehlten Rotoren haben sich entlang ihrer Länge erstreckende Kehlen oder Vertiefungen mit geschlitzten Ab-' schnitten, um eine Misch- und/oder Pumpwirkung zu erzielen. Sie arbeiten mit glattwandigen Kammern und sind häufig so aufgebaut, daß sie sich selbst entleeren-. Die "Tannenbaum"-Rotoren weisen über ihre Länge Vorsprünge oder Stifte unterschiedlicher Form auf und kämmen mit Vorsprüngen oder Stiften in der Wand der Kammer, um die Mischwirkung zu erhöhen.

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Die gekehlten Rotoren haben die Neigung, die Kammer zu leeren, falls nicht die Kehlung oder Wendelung umgekehrt wird, wodurch dann ein hoher Rückdruck oder Kammerinnendruck erzeugt wird. Die glatten Kammerwände tragen wenig zum Mischvorgang bei. Die "Tannenbaum"-Anordnungen haben den Nachteil, daß sie Material, das schon reagiert hat, an "toten Stellen" um die Vorsprünge oder Zapfen aufbauen.

demgegenüber betrifft die Erfindung eine Mischeinrichtung mit einer Mischkammer und einem in dieser angeordneten, entsprechend geformten Rotor, die sich dadurch auszeichnet, daß die Kammer und der Rotor zylindrisch sind und daß die Kammerwand eine in Längsrichtung verlaufende Wendel- oder Schraubenform hat und in geringem Abstand von der in ähnlicher Weise wendel- oder schraubenförmig ausgebildeten Umfangswand des Rotors liegt. Der Stator wird somit von der Wand der Mischkammer gebildet, welche entweder einstückig mit der gesamten Kammer ausgebildet ist oder einen Einsatz darstellt.

Die wendeiförmigen Abschnitte haben gleiche oder in etwa gleiche Länge und der Spalt zwischen Rotor und Stator wird so gewählt, daß sich der gewünschte lüschungsgrad ergibt. Die Wendel- bzw. Gewindeform hat wegen ihres durchgehenden, glatten Verlaufes keine "toten Stellen", die zum Aufbau bzw. zur Ablagerung von Material, das bereits reagiert hat, führen könnten. Durch die Drehung des Rotors wird das Material in Abhängigkeit von der Drehrichtung und der verwendeten Wendel-

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oder Gewindeform, d.h. Linksgewinde oder Rechtsgewinde, nach oben oder unten durch die Kammer gedruckt. Diese Wirkung wird dann noch verstärkt, wenn die Wendel oder Gewinde gleiche Vorschubrichtung haben, d.h. wenn ein Rotor mit Rechtsgewinde mit einem Stator mit Linksgewinde und umgekehrt zusammenarbeitet, Entsprechend kann diese Wirkung verringert werden, wenn ein Statorgewinde mit einer Hubrichtung verwendet wird, die der des Rotorgewindes entgegengesetzt ist. Dies ist eine bevorzugte Kombination, da sie zu verringerten Arbeitsdrücken in der Mischkammer und zu einer verbesserten Mischwirksamkeit führt. Es ist auch möglich, Kombinationen von Links- und Rechtsgewinde zusammen entweder auf dem Stator oder dem Rotor vorzusehen. Mittels der Erfindung wird eine sorgfältige Mischung der in die Kammer eingebrachten Bestandteile erreicht, wobei die Verschiebung durch die Kammer durch die Zufuhr der Komponenten erfolgt.

Ist eine genaue Abmessung kleiner Abgabemengen erforderlich, wie beispielsweise bei der Herstellung von aus zwei Komponenten bestehenden, kalkhärtenden geschäumten oder ungeschäumten Polyurethansystemen für Behälterverschlußdichtungen, läßt sich die Gewichtssteuerung zwischen aufeinanderfolgenden Mischungen durch die nicht selbst entleerenden Eigenschaften der Mischeinrichtung verbessern.

Die.Erfindung wird im folgenden anhand der Ausführungsbeispiele zeigenden Figuren näher erläutert.

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Figur 1 zeigt schematisch einen Schnitt durch eine erfindungs gemäße Mischkammer für Harzbestandteile.

Figur 2 zeigt in einer Ansicht ähnlich Figur 1 eine erfindungsgemäße Mischkammer, bei der die Kammerwand Bereiche unterschiedlicher Gewindesteigungsrichtungen aufweist.

Die in Figur 1 dargestellte Mischeinrichtung hat einen durch spanabhebende Bearbeitung oder auf andere Weise aus einem
Zylinder aus geeignetem Material, etwa rostfreiem Stahl, mit den erforderlichen Abmessungen hergestellten Rotor 21. Dieser Rotor weist einen sich über die Länge des Arbeitsbereiches erstreckenden Gewindeabschnitt mit einer Anzahl von Windungen
einer Wendel bzw. eines Gewindes, etwa eines Mehrfachgewindes 23 bestimmter Form und Gewindeabmessung auf.

Der den Gewindeabschnitt des Rotors 21 umgebende Bereich des Stators 22 hat ebenfalls eine Anzahl Windungen einer Wendel
bzw. eines Gewindes, etwa eines Mehrfachgewindes 24. In diesem Fall hat das Gewinde 24 im wesentlichen die gleiche Form und die gleichen Gewindeabmessungen wie das Gewinde 23.

Der Eingang und der Ausgang jedes der Gewinde 23 und 24 verlaufen vorzugsweise glatt. Die Gewinderichtung ist in diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel für den Rotor und den Stator gleich, wodurch verhindert wird, daß die Mischung gegen ein
Ende der Kammer gedrückt wird. Durch diese Anordnung wird somit

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der Arbeitsdruck in der Mischkammer verringert. Gegebenenfalls können jedoch die Gewinderichtungen auch entgegengesetzt verlaufen.

Der Gewindeabschnitt des Stators 22 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel durch spanabhebende Bearbeitung direkt im Stator hergestellt. Stattdessen kann er jedoch auch die Form eines Einsatzes haben, der in den Statorkörper eingepaßt ist und den Rotor umgibt.

Die Breite des Spaltes oder der Öffnung 25 zwischen der Wendel oder dem Gewinde 23 und der Wendel oder dein Gewinde 24 ist so gewählt, daß sich der gewünschte Bearbeitungsgrad bzw. die gewünschte Mischwirkung ergibt.

Gegebenenfalls können sich entweder axial oder in Umfangsrichtung durch die Gewindeabschnitte von Rotor und/oder Stator erstreckende Kanäle oder Schlitze vorgesehen sein, um die Mischwirkung noch weiter zu verbessern. Außerdem ist es möglich, Bereiche mit Gewinden unterschiedlicher Steigungsrichtung zusammen auf dem Stator und/oder dem Rotor vorzusehen.

Im Betrieb werden die zu mischenden Bestandteile, beispielsweise die Bestandteile einer aus zwei Komponenten bestehenden Polyurethanharz-Zusammensetzung und gegebenenfalls Luft für die Schaumzellenbildung in den Raum 25 zwischen Rotor und Stator eingebracht, und der Rotor wird von einem nicht darge-

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stellten Antrieb mit der gewünschten Geschwindigkeit in einer Richtung oder gegebenenfalls abwechselnd in beiden Richtungen gedreht. Dadurch erhält man eine sehr gründliche Durchmischung, und infolge der Übereinstimmung der Gewindesteigungen von Rotor und Stator wird das Material nur bei Zufuhr weiterer Bestandteile zur Einlaßöffnung 27 durch den Mischabschnitt zur Auslaßöffnung 26 verschoben.

Bei dem in Figur 2 dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung weist der Rotor 21' ein sich durchgehend über seine Länge erstreckendes Linksgewinde 23* und der Stator 22', d.h. die Kammerwand einen oberen Abschnitt A mit einem Rechtsgewinde 24a und einen unteren Abschnitt B mit einem Linksgewinde 24b auf. Die Gewinde 23', 24a und 24b können entweder mehrgängige oder eingängige Gewinde sein.

Die Größenverhältnisse der Abschnitte A und B und ihre jeweilige axiale Länge können entsprechend dem bestimmten, erwünschten Arbeitsdruck im Mischer gewählt werden.

In diesem Ausführungsbeispiel wird der Stator von einem Einsatz 22' im Kammerkörper 28 gebildet. Das Gewinde 23' des Rotors hat eine wesentlich größere Steigung als die Gewinde 24a und 24b des Stators, und der obere Teil des Stators oberhalb des Abschnittes A hat eine glatte Wand 29,.deren Durchmesser nur geringfügig geringer, und zwar in diesem Fall 2 mm, als der der Gewindeabschnitte A und B ist.

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Der erfindungsgemäße Mischer ermöglicht eine sehr wirksame Mischung, da sowohl die Wand des Stators als auch die Wand des Rotors zum Grad der Durchmischung beiträgt, ohne daß "tote Stellen" oder ein hoher Rückdruck oder eine Selbstentleerung entstehen, wie dies bei den bisherigen gekehlten oder den "Tannenbaum"-Rotoren der Fall war.

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Claims

Ansprüche

y Mischeinrichtung mit einer Mischkammer und einen in dieser angeordneten, entsprechend geformten Rotor, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer und der Rotor (21; 21') zylindrisch sind und daß die Kammerwand eine in Längsrichtung verlaufende Wendel- oder Schraubenform (24; 24a, 24b) hat und in geringem Abstand von der in ähnlicher Weise wendel- oder schraubenförmig ausgebildeten ümfangswand (23; 23") des Rotors liegt.
2. Mischeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wendel- oder Gewindeformen von Rotor und Stator die gleiche oder im wesentlichen die gleiche axiale Länge haben.
3. Mischeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die wendel- oder gewindeförmige Kammerwand aus einem in den Kammerkörper (28) eingepaßten Einsatz besteht.
4. Mischeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die im Rotor (21) und Stator (22) vorgesehenen Wendel oder Gewinde die gleiche Steigungsrichtung haben.

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5. Mischvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Stator und/oder im Rotor sowohl Links- als auch Rechtsgewinde vorgesehen sind.
6. Mischeinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewinde des Stators Abschnitte (A, B) mit Gewinden (24a, 24b) mit entgegengesetzter Steigungsrichtung hat und daß im Rotor ein einziger Abschnitt mit einem Gewinde (23¹) einer Steigungsrichtung vorgesehen ist, dessen Länge der gesamten axialen Länge der Abschnitte (A, B) des Statorgewindes entspricht.

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