DE2625617A1

DE2625617A1 - Mischvorrichtung zum mischen wenigstens zweier medienkomponenten

Info

Publication number: DE2625617A1
Application number: DE19762625617
Authority: DE
Inventors: Ii Lewis Erwin; Christopher A Rotz; Nam P Suh
Original assignee: Massachusetts Institute of Technology
Current assignee: Massachusetts Institute of Technology
Priority date: 1975-06-09
Filing date: 1976-06-08
Publication date: 1976-12-30
Also published as: GB1555775A; JPS5238672A; IT1061892B

Description

OH -IN«. OI^L.-IN· M. SC- UIPL-^Wt. LR. DIPL.-PHY». HÖGER - STELLRECHT - GRIESSBACH - HAECKER PATENTANWÄLTE IN STUTTGART

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2. Juni 1976

Massachusetts Institute of Technology Cambridge, Massachusetts 02139, USA

Mischvorrichtung zum Mischen wenigstens zweier Medienkomponenten

Die Erfindung betrifft eine Mischvorrichtung zum Mischen wenigstens zweier Medienkomponenten mit einem äußeren Element und einem darin konzentrisch und drehbar angeordneten, inneren Element, mit Einlaßöffnungen zum Einbringen der zu vermischenden

,eine*«

Medien in den Raum zwischen den Elementen, mTE) Auslaß zum Ausbringen der fertigen Mischung aus der Vorrichtung und mit Antriebsmitteln zur Erzeugung einer relativen Drehbewegung zwischen innerem und äußerem Element.

Eine vollständige Vermischung von zwei oder mehr Komponenten ist insbesondere dann schwer auszuführen, wenn eine oder mehrere der Komponenten verhältnismäßig hochviskos und reaktiv sind. Beim Betrieb einer Ferigungsstraße, beispielsweise bei einem Form-,Gieß- oder Spritzverfahren, muß eine Mischung bestimmter Qualität mit ausreichend hoher Geschwindigkeit hergestellt werden, so daß das letzten Endes geformte Endprodukt

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wirtschaftlich herstellbar ist. Bei der Vermischung bestimmter viskoser Materialien, die chemisch miteinander reagieren
und ein Polymerisat, beispielsweise Polyurethan, bilden, muß
die Mischvorrichtung bei ihrer Anwendung in einem Formverfahren oft so ausgebildet und angeordnet werden, daß sie .eine diskrete Menge einer Produktmischung kontinuierlich oder partienweise abgibt, wobei die Qualität der Mischung ausreichend hoch sein muß, so daß die Qualität des geformten Endproduktes.nicht nachteilig beeinflußt wird.

Darüberhinaus muß die Mischgeschwindigkeit hoch genug sein, um eine gute Mischqualität zu erreichen, bevor die reaktiven Verbindungen einer merklichen Reaktion in der Mischkammer unterliegen. Es ist wesentlich, daß die gemischte Flüssigkeit bei einer ausreichend niedrigen Viskosität bleibt, bis die Form vollständig gefüllt ist. Da die letztlich angestrebten, physikalischen Eigenschaften des gemischten Werkstoffes,. beispielsweise die Tieftemperatureigenschaften, die Flexiblität und die
Modul-Kenndaten von den Molekulargewichten der reagierenden
Flüssigkeit und somit von deren Viskosität abhängen, sollte
eine wirksame Mischvorrichtung nicht auf die Viskositäts-Kenndaten der zu vermischenden Flüssigkeitkomponenten beschränkt sein.

Weiterhin muß jede Produktionsanlage derart eingerichtet sein, daß die gewünschte Produktionsgeschwindigkeit bei vernünftigen Kosten erreicht v/ird und die Größe und Komplexität der Vorrichtung so sind, daß die Kosten für die Einrichtung und Unterhaltung auf vernünftiger Höhe gehalten v/erden können.

Ein Problem, dem kontinuierlich und- partien- oder chargenweise arbeitende Mischer unterliegen besteht darin, daß sie perio-

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disch immer wieder qereinigt werden müssen, um eine zu große Ansammlung an reagiertem Material zu verhindern, welches die Arbeitsleistung der Vorrichtung beeinträchtigen könnte. Wegen der komplizierten Geometrie des Misches muß der Reinigungsvorgang häufig mühsam von Hand ausgeführt werden, wodurch die Gesamtkosten weiterhin steigen, und zwar sowohl v/egen der zusätzlich erforderlichen Arbeit als auch wegen der herabgesetzten Produktion, die eine Folge der Maschinenstillstandzeit ist.

Herkömmliche Mischvorrichtungen machen gewöhnlich Gebrauch von Rotorblättern, Spiralrippen oder Rührschaufeln, welche die eingebrachten Flüssigkeiten in schüssel- oder rohrförmigen Behältern vermischen. Diese Vorrichtungen führen jedoch nicht nur zu Mischungen schlechter Qualität bei geringen Produktionsgeschwindigkeiten sondern sind auch mit extrem schwierigen Peinigungsproblemen behaftet., durch die die Produktionskosten weiter erhöht v/erden.

Die Mischvorrichtung nach der US-PS 3 706 515 stellt einen Versuch dar, die AufSammlung reagierten Materials zu vermeiden und die Chargenquantität, d.h. die "Schuß-Kapazität" des Verfahrens zu erhöhen. Jede der zu vermischenden Flüssigkeiten wird einer Hochdruckdüse zugeführt, um aufeinander auftreffende Flüssigkeitsströme zu bilden, wodurch eine gute Vermengung der Komponenten erreicht wird und eine wirksame Primärmischung entsteht. Am linde jedes Zyklus wird das Material in der Mischkammer durch einen beweglichen Stempel ausgepreßt. Ein kräftiger Stoß mit unter hohem Druck stehender Druckluft wird dann dazu ausgenutzt, die beiden Düsen zu reinigen und eine Verstopfung zu verhindern. Obwohl diese Vorrichtung eine relativ gute Schußkapazität beim partienweisen Arbeiten besitzt, macht die erforderliche Hochdruckausrüstung

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die Vorrichtung relativ komplex und aufwendig, und zwar sowohl in der Herstellung als auch Unterhaltung. Da darüberhinaus die zuströmenden Medien unter Druck durch die Düsen hindurchgepreßt werden müssen, können mit dieser Vorrichtung Flüssigkeiten mit sehr hoher Viskosität nicht bearbeitet werden. Diese Vorrichtung ist also nur auf bestimmte Anwendungsfalle beschränkt.

Eine weitere bekannte Mischvorrichtung v/ird von der USM Corporation hergestellt. Sie ist in dem Aufsatz "Liquid Injection Molding: Output Control Automation Opens Big Markets" von R.P. Titlebaum,erschienen in "Plastics Machinery & Equipment Magazine 1974 beschrieben. Weiterhin wird wegen dieser Vorrichtung auf die US-PSen 3 409 174, 3 448 967, 3 632 022 und 2 794 301 verwiesen. Diese Vorrichtung umfaßt grundsätzlich einen Mischkopf, der eine zylindrische Kammer mit Ein- und Auslaßventilen auf der einen Seite und einem beweglichen Stempel an der anderen Seite aufweist. Die Vermischung erfolgt durch ein umlaufendes Mischrad, das am Boden der Kammer angeordnet ist. Das Mischrad rotiert mit relativ hoher Geschwindigkeit, und zwar bis zu Vierten zwischen etwa 10 000 und 13 000 U/min. Der Stempel wird so lange angehoben, bis die zu vermischenden Komponenten in die Kammer im richtigen Verhältnis eingepumpt sind. Wenn der Stempel auf seine maximale Höhe angehoben ist, wird das Ausfeßventil geöffnet, so daß das vermischte Material in eine Form gespritzt werden kann. Wenn alle Eingangskomponenten in die Kammer gepumpt sind, werden die Einlaßventile geschlossen und der Stempel abgesenkt, so daß das meiste des verbleibenden Materials aus' der Kammer heraus in die Form gepreßt wird.

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Um die Frequenz, mit der die Vorrichtung gereinigt v/erden muß, zu reduzieren, wird zu Beginn des Zyklus ein Verdünnungsmittel zugegeben, um die chemische Reaktion zu verzögern. Obwohl die USM-Vorrichtung nicht auf Werkstoffe mit geringer Viskosität beschränkt ist, wie dies für die Mischvorrichtung nach der oben genannten US-PS 3 706 515 zutrifft, ist die Verweilzeit der eingebrachten Flüssigkeiten in der Mischkammer doch langer als diejenige bei der Mischvorrichtung nach der genannten Patentschrift. Die Produktionsausbeute ist daher verhältnismäßig niedrig. Selbst wenn man ein aus den beiden vorgenannten Vorrichtungen kombiniertes Mischsystem- anwenden wür-'de, wie es bereits vorgeschlagen wurde, würde eine solche Kombination die Mischvorrichtung unzulässig komplizieren und dennoch nicht diejenigen Grundprobleme lösen, die mit dem weiter untai erörterten, laminaren Vermischen verbunden sind.

Andere bekannte Vorrichtungen zur Vermischung von zwei Medien finden sich in den US-PSen 2 857 144, 2 969 960, 2 97o und 3 420 506. Diese Vorrichtungen weisen konische oder zylindrische Kammern auf mit entsprechend geformten, rotierenden Innenteilen, an deren Oberflächen Vorsprünge verschiedener Form angeordnet sind. Die zu vermischenden Komponenten v/erden in den ^c"^ali·. zwischen der Außenfläche dps Innenteils und der Innenseite der äußeren Kammer eingeführt. Dieser Spalt ist im V^Qi-<-tleich zu den radialen Abmessungen der genannten Elemente relativ schmal und es hat den Anschein, als würden diese Vorrichtungen relativ niedrige Produktionsgeschwindigkeiten haben und zu einer Vermischung führen, die für viele An'^ndungsfälle ungenügend ist. Darüberhinaus sind die konisch gestalteten Kammer- und Innenteile of-

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fensichtlich besonders schwer herzustellen, so daß die Kosten für gewiss« Λην/endungszwecke relativ hoch zu v/erden scheinen. Außerdem wird in den vorerwähnten Druckschriften die Effektivität der .Mischvorrichtungen beim Arbeiten mit verhältnismäßig viskoser Flüssigkeit nicht diskutiert; die re-

• * ■ ·. lativ schmalen Spalte der vorbekannten Mischeinrichtungen machen die Handhabuna viskoser Flüssigkeit offensichtlich . verhältnismäßig schwierig.

Die meisten der oben erwähnten, vorbekannten Mischvorrichtungen verwirklichen die Vermischung durch die sogenannte "laminare" Michtechnik. Eine laminare Vermischung findet dann statt, wenn das Medium so viskos ist, daß die Reynolds Zahl, die die Strömunq des Mediums charakterisiert, klein ist. In diesem Fall erfolgt die Vermischung der beiden Medien beispielsweise dadurch, daß man die Komponenten einer Deformation unterwirft und den Berührungsbereich der Zwischenflachen zwischen den beiden Komponenten für ein vorgegebenes Mediumvolumen vergrößert. Diese Art des laminaren Vermischens ist besonders wirksam, v/enn die Medien-Zwischenf lache senkrecht zu den Stromlinien der Medien verläuft. Da die Medien jedoch Scherkräften unterworfen sind, haben die zwischen ihnen verlaufenden Zwischenflächen die Tendenz, parallel zu den Stromlinien zu v/erden, wodurch der Wirkungsgrad des Mischens wieder abnimmt.

Eine effektivere laminare Vermischung läßt sich dadurch begünstigen, daß man "irbelähnliche Bewegungen oder sekundäre Strömungen in den Mtedien hervorruft. Eine sorgfältige Untersuchung der Flüssigkeitsmechanik zahlreicher, oben erwähnter vorbekannter Mischvorrichtungen zeigt, daß die

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behaupteten Arbeitsvorgänge zu denjenigen durch theoretische Modelle vorausgesagten konträr sind. Weiterhin sinkt ohne Rücksicht darauf, wie die wirbelähnlichen Bev/egungen erzeugt werden, der Wirkungsgrad des Vermischens pro verbrauchter Energieeinheit mit der Mischzeit, da die Zwischenflache zwischen den .Medien die Tendenz hat, im Verlauf der Zeit sich parallel zu den Stromlinien auszurichten. Infolgedessen muß eine gute Mischvorrichtung fühig sein, Wirbelbewegungen hervorzurufen, die ein gutes laminares Vermischen bewirken und gleichzeitig muß diese Vorrichtung eine zusätzliche Medienbewegung hervorrufen, um die erwähnte Zwischenflache senkrecht zu den Stromlinien auszurichten.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Mischvorrichtung vorzuschlagen, welche eine bessere Produktionskapazität als die bisherigen Mischvorrichtungen aufweist und gleichzeitig . mechanisch relativ einfach herzustellen und zu unterhalten ist und mit der dennoch Medien über einen weiten Viskositä.tsbereich hinweg gehandhabt werden können.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß an der Oberfläche des inneren Elements Hüten, insbesondere V-förmige Nuten angeordnet sind, die wirbelähnliche Bewegungen der Medien in den von den Nuten gebildeten Teilbereichen des Raumes zwischen innerem und äußerem Element bei deren relativen Drehbewegung erzeugen.

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Weitere Merkmale und Vorteile bevorzugter Ausföhrungsformen der Erfindung bestehen in folgenden: Es werden Arbeitstechniken vorgeschlagen zur mechanischen Erzeugung wirbelähnlicher Bewegungen der Medienkomponenten, um eine gute Vermischung zu erzeugen; ferner werden Arbeitstechniken angegeben, um die Effizienz der mechanischen Vermischung durch Ausnutzung der Instabilität der Medienbewegung zu maximalisieren, wobei diese Instabilität durch Erzeugung einer geeigneten, destabilisierenden Kraft induziert wird, beispielsweise unter Verwendung eines elektrischen Feldes, wie dies im einzelnen nachstehend noch beschrieben wird. Ferner läßt sich der Erfindungsgedanke in einer Vorrichtung verkörpern, die das letztere Vorgehen in Form einer mechanisch-elektrischen Doppelvermischung vollzieht. Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung läßt sich eine wirksame Vermischung hoher Qualität eines aus mehreren Komponeten bestehenden Mediums bei relativ niedrigen Kosten ausführen, wobei das Vermischen während einer Verweil-Mischzeit ausgeführt wird, die kurzer als bei allen bekannten, kommerziellen Verfahren ist. Eine solche Vermischung hoher Qualität läßt sich mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung bei relativ hohen Produktionsgeschwindigkeiten durchführen, und zv/ar auf einer kontinuierlichen oder chargenweisen Basis, auch wenn dabei Medien verwendet v/erden, die sehr hohe Viskositäten besitzen. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfaßt die Vorrichtung ein äußeres zylindrisches Element und ein inneres zylindrisches Element, welches konzentrisch im äußeren Element gelagert ist. Die Außenfläche des inneren, zylindrischen Elements kann zum Zwecke einer leichten Reini-

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gung glatt sein oder sie kann mehrere V-förmige Nuten aufweisen.Wenn das innere, zylindrische Element glatt ist, wird eine wirbeiförmige Bev/egung dann hervorgerufen, wenn die Taylor Zahl größer als ein kritischer Wert ist, was ein an sich bekanntes Phänomen im Gebiet der Flüssigkeitsmechanik darstellt. Wenn das innere Element mit Nuten versehen ist, wird die Wirbelbewegung im wesentlichen unmittelbar erzeugt, und zwar bei viel kleineren Drehgeschwindigkeiten als diejenige^ die bei einem glatten, inneren, zylindrischen Element erforderlich sind, v/enn die zu vermischenden Medien in den Bereich zwischen den mit V-förmigen Nuten versehenen Innenzylinder und den Außenzylinder eingeführt v/erden. Zwischen diesen Flächen wird eine relative, radiale und tangentiale Bev/egung vermittelt, so daß die Nuten eine wirbeiförmige Bev/egung der Medien erzeugen, v/enn diese in diesem Bereich entlangfließen.

Bei einer bevorzugten Ausfuhrungsform der Erfindung mit V-förmigen Nuten v/urde beispielsweise gefunden, daß sich eine Produktmischung hoher Qualität bei relativ hohen Produktionsgeschwindigkeiten ergibt, wenn die mittlere Entfernung zwischen der Innenfläche des Außenzylinders und der Außenfläche des Innenzylinders etwa mit dem mittleren Radius des Innenzylinders vergleichbar ist. Weiterhin läßt sich bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung mit V-förmigen Muten die Qualität der Produktmischung in v/irksamer Weise verbessern, v/enn das Verhältnis der mittleren Entfernung zwischen der Innenfläche des ^ußenzylinders und der Oberfläche des Innenzylinders im wtsentlichen mit der axialen Breite einer Nut der Größe nach vergleichbar ist.

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Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ergab sich, daß die Mischqualität weiterhin verbessert werden kann, wenn eine geeignete Stabilisierungskraft für die Medien in einer Richtung erzeugt werden kann, die im wesentlichen senkrecht zu den Geschwindigkeits-Stromlinien der Medien verläuft. Eine solche Kraft läßt sich beispielsweise durch die Erzeugung eines elektrischen Feldes im Bereich zv/ischen den inneren und äußeren zylindrischen Elementen erhalten, wobei dieses Feld, welches kombiniert mit den wirbelähnlichen Bewegungen wirkt, einen verbesserten Gesamtmischvorgang vermittelt, und zwar selbst dann, wenn das Innere zylindrische Element eine relativ glatte, nicht genutete Oberfläche besitzt. Bei einer solchen Ausführungsform der Erfindung vermittelt die destabilisierende Kraft, welche dabei erzeugt wird, einen effektiven Wechsel in der Richtung der Medienzwischenflache, so daß sie nicht langer die Tendenz hat, eine hierzu senkrechte Orientierung anzunehmen.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich im Zusammenhang mit beiliegender Zeichnung aus nachstehender Beschreibung und den Patentansprüchen. Es zeigen:

Figur 1 eine schematische Ansicht einer Flüssigkeitszwischenfläche, die sich ergibt, wenn.zwei Flüssigkeiten in eine Mischvorrichtung eingebracht werden;

Figur 2 eine schematische Darstellung der Ausbildung von laminaren Schichten, wenn die Flüssigkeiten aus Figur 1 vermischt werden;

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Figur 3 eine Ausführungsform der Erfindung mit einm glatten, inneren zylindrischen Element;

Figur 4 eine andere Ausführungsform der Erfindung, bei der das innere, zylindrische Element Nuten aufweist;

Figur 5 eine Abwandlung der Ausführungsform gemäß Figur 4 mit einer fortlaufenden Schraubennut an dem inneren, zylindrischen Element;

"¹^u¹ _ Abwandlungen der Ausführungs formen in Figur und 5 und

Figur 8 eine grafische Darstellung der Vermischungswirksamkeit bei Verwendung verschiedener Ausführungsformen erfindungsgemäßer Mischvorrichtungen .

Bei vielen Prozessen, in denen eine Vermischung mehrerer Komponenten erforderlich ist, beispielsweise bei Polymerisierungsverfahren, findet die Technik des dispersiven Mischens Anwendung, wobei sowohl eine Veränderung in der räumlichen Verteilung der Komponenten als auch eine Veränderung in der Form und Gestalt der Komponenten auftritt. Bei der Polymerisatvermischung kann ein solches disp&rsives Vermischen einen Zusammenbruch der Größe der polymeren Partikel involvieren (sogenanntes "intensives" Mischen) oder auch die Einführung einer Scherdeformation und das Ansteigen des Bereichs der

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Zwischenflachen zwischen den Komponenten (sogenanntes "extensives" Mischen). Die letztere Technik wird oft beim Vermischen zwaer Flüssigkeiten angewandt, die verhältnismäßig hohe Viskositäten besitzen, beispielsweise bei der Behandlung von Polymerisaten, wobei das Scheren der Flüssigkeitskomponenten, wodurch das Oberflächen-Volumen-Verhältnis so groß als möglich gemacht v/erden soll, eine laminare Vermischung hervorruft.

Wenn, wie in Figur 1 dargestellt, zwei bestimmte Komponenten "A" und "B" in den Bereich zwischen einem inneren Zylinder und einem Zylinder 11 eingeführt werden, bildet sich zunächst ein Zwischenflächen-Kontaktbereich "C". VJenn der innere Zylinder in Richtung des Pfeiles 12 in Umlauf versetzt wird, tritt eine scherende Verformung der Flüssigkeiten ein und es' entstehen aus den Flüssigkeiten mehrere laminare Schichten, deren Zahl mit fortgesetzter Umlaufbewegung zunimmt. Eine solche Bewegung erhöht den Kontaktflächenbereich zwischen den Flüssigkeiten und vermittelt einen befriedigenden Mischvorgang.

Um die Wirksamkeit der Vermischung so groß als möglich zu machen, sollte die Zwischenfläche zwischen den Medienkompon^Qnten möglichst senkrecht zu den Stromlinien der Medienbewegung sein. Die Art der Medienbewegung ist jedoch derart, daß mit zunehmender Bewogüna die Zwischenflache immer mehr parallel zu den Stromlinien wird. Um die Vermischungswirksamkeit 7.U erhöhen. v/erden geeignete Mittel vorgeschlagen,, un eine passende Destahilisierungskraft zu liefern, welche die Richtung der Zwischenfläche relativ zu den Geschwindigkeitsstromi-i nir?n der Medien ändert, so daß diese Richtung

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näher an eine Richtung herangebracht wird, die senkrecht zu den Stromlinien verläuft.

In dem hier benutzten Sinn bedeutet der Ausdruck"destabilieren de Kraft" eine Kraft, die durch Deformationen der Mediensubstanz hervorgerufen ist, welche ihrerseits bestrebt ist, v/eitere Deformationen der Medien hervorzurufen, so daß im Endend f
?) ■'"irrer zunehmende Ausbildung von Deformationen stattfindet. Eine solche do«tabilisierende Kraft läßt sich durch Anwendung eines äußeren Mittels erzeugen, das mit einer bestimmten Eiaenschaft des betreffenden Mediums in Wechselwirkung tritt; so lange die Größe dieser Eigenschaft für jede der betreffenden Mediensubstanzen verschieden ist, läßt sich eine destabilisierende Kraft erzeugen. Wenn daher die ausgewählt^ F.i aenschaf t, boispi eisweise die elektrische Leitfähigkeit der zu vermischenden Medienmaterialien ist und die Leitfähigkeifci/der einzelnen Medien voneinander verschieden sind, kann ein in der entsprechenden Richtung an die Medien angelegtes, elektrisches· Feld die Erzeugung der erforderlichen destabilisierenden Kraft hervorrufen, die hierauf die Gesamtmischgüte in der gewünschten Weise verbessert.

Bei der in Figur 3 dargestellten Ausführungsform der Erfindung ist ein innerer Zvlinder 21 konzentrisch in einem außen gelegenen Hohlzylinder 20 angeordnet. Der Zylinder 21 ist mit einer drehbaren Welle 22 verbunden, so daß er mit Hilfe eines (nicht dargestellten) Motors mit einer bestimmten Drehgeschwindigkeit in Umlauf versetzt v/erden kann.

Durch die Wand des äußeren Zylinders 20 verläuft an dessen einer Seite eine erste, rohrförmige Einlaßleitung 23, die mit

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einer ersten f'ediumsguelle 24 über eine Pumpe 25 und ein Ventil 26 in Verbindung steht. Eine zweite, rohrförmige Einlaßleitung 27 verläuft an derselben Seite des Zylinders 20 durch dessen Wand und steht mit einer zweiten Mediumquelle 2 8 über eine Pumpe 29 und ein Ventil 30 in Verbindung. Dementsprechend wird ein Medium aus diesen Quellen in den Bereich 31 zwischen der Innenwand des äußeren Zylinders 20 und der äußeren Oberfläche des inneren Zylinders 21 eingeführt.

Wenn die zu vermischenden Komponenten durch die Einlaßleitungen 2 3 und 27 eingegeben werden, vollzieht sich die Vermischung durch Drehung des inneren Kerns bei passender Drehgeschwindigkeit. Der Radius des inneren Zylinders ist in Figur 3 mit r bezeichnet. Der Abstand zwischen der Innenseite des äußeren Zylinders 20 bis zum Mantel des inneren Zylinders 21 ist mit a bezeichnet. Wenn man annimmt, daß die kinematischen Viskositäten V und V„ der eintretenden Komponenten im wesentlichen

¹ ^A als

gleich sind und infolgedessen "V" dargestellt v/erden können, so hängt der physikalische Vorgang, nachdem die Vermischung abläuft, von der Drehgeschwindigkeit {\J ab, und zwar im Zusammenhang mit den obigen Parametern in Übereinstimmung mit dem Wert der Taylor Zahl, wie sie nachstehend angegeben ist:

Taylor Zahl =

Die Mischung vollzieht sich im allgemeinen durch scherende Verformung jeder der Medienkomponenten, was im wesentlichen zur Ausbildung einer vielschichtigen, spiraligen sandwichformation der Komponenten führt, wie sie schematisch in Figur

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wiedergegeben ist. Wenn die Rotationsgeschwindigkeit auf einen relativ hohen Wert anwächst, werden die einzelnen Schichten verhältnismäßig dünn, so daß eine Diffusion der Komponenten PLoiiZ- greift und die Vermischung stattfindet.

Bei relativ niedrigen Geschwindigkeiten zeigt die Scherwirkung eine Tendenz, ungleichmäßig zu v/erden, was bedeutet, daß die Scherwirkung in der Nähe des umlaufenden, inneren Zylinders die Neigung hat besser zu werden als die Scherwirkung in der Nähe der Fläche des äußeren Zylinders.' Um eine gleichförmigere Scherwirkung zu erzielen,und damit eine gleichförmigere Vermischung im Bereich des gesamten Gebiets zwischen den Zylindern, ist es erwünscht, eine Bewegung der Medien derart hervorzurufen, daß diese sich zwischen den erwähnten Flächen in einer wirbelähnlichen Form bewegen, wie dies durch die Pfeile in Figur 3 dargestellt ist. Eine solche Bewegung wird tatsächlich hervorgerufen, wenn die Geschwindigkeit auf einen solchen Wert gesteigert wird, daß die Taylor Zahl einen kritischen Wert übersteigt .

Obwohl jedoch eine Verbesserung der Gleichförmigkeit der Vermischung durch Arbeiten bei Rotationsgeschwindigkeiten oberhalb einer kritischen Taylor Zahl erreichbar ist,testeht bei höheren Geschwindigkeiten die Tendenz, eine Mediumzwischenfläche zu erzeugen, die mit der Zeit mehr und mehr parallel zu den Geschwindigkeitsstromlinien der Fedienbewegung wird. Um den Mischvorgang in Übereinstimmung mit der Erfindung zu verbessern, v/ird eine geeignete destabilisierende Kraft vorgeschlagen, um eine Bewegung der Zwischenflache derart hervorzurufen, daß sie sich in eine Richtung verschiebt, die immer mehr senkrecht zu den Stromlinien v/ird. Bei einer solchen Kraft kann

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es sich um eine Kraft handeln, die als Oberflächenkraft oder als Volumenkraft auf die betreffenden Medien einwirkt. So kann beispielsweise ein elektrisches Feld in einer im wesentlichen senkrechten Richtung zu den Geschwindigkeits-Stromlinien der Medien angelegt und eine derartige Oberflächenkraft liefern, wenn die elektrischen Leitfähigkeiten der betreffenden Medien verschieden sind. Auch andere Mittel lassen sich verwenden, um solche Kräfte ins Spiel zu bringen. Bei geeigneten Medien kann beispielsweise auch ein magnetisches Feld in der entsprechenden Richtung senkrecht zu den Stromlinien angelegt v/erden, um auf die magnetischen Kenndaten der Medien einzuwirken und eine effektive Volumenkraft auf sie auszuüben. Dies ist beispielsweise möglich, wenn die Permeabilitäten der Medien verschieden sind.

Bei der in Figur 3 dargestellten Ausführungsform der Erfindung wird eine solche Kraft durch Anlegen eines elektrischen Feldes zwischen dem inneren und äußeren Zylinder der Vorrichtung erzeugt. Obwohl die Anwendung elektrischer Felder zur Unterstützung eines statischen Mischvorgangs bereits vorgeschlagen wurde, hat bisher noch niemand die Anwendung eines solchen Feldes in einer Vorrichtung nahegelegt, die wirbelähnliche Bewegungen der zu vermischenden Medien in einer Weise hervorruft ι daß eine relativ große Anzahl dünner Schichten der zu vermischenden Medienkomponenten geschaffen würde, falls diese Medien verschiedene Leitfähigkeiten haben, so daß die Anwendung des elektrischen Feldes eine destabilisierende Kraft, wie oben definiert, erzeugt Um eine solche Verbesserung der Vermischung durch Anwendung eines elektrischen Feldes zu. schaffen, ist die Vorrichtung gemäß Figur 3 an eine elektrische Spannungsquelle 34 angeschlossen, die einen Spannungs-

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unterschied zwischen dem äußeren Zylinder 20 und dem inneren Zylinder 21 hervorruft. Das elektrische Feld kann ein von einer Gleichstromquelle geschaffenes, Gleichstromfeld sein oder inForm eines Wechselstromfeldes vorliegen, das von einer geeigneten Wechselspannungsquelle erzeugt wird. Wenn es sich bei dem ausgenutzten Parameterunterschied um die elektrische Leitfähigkeit handelt, erfordert die erfolgreiche Anwendung einer Wechselspannungsauelle, daß die Beziehung gilt:

2. Π τ \E /GO <C ^ ' ^w°k^ei f die Frequenz der Wechselspannung und das Verhältnis ( S / ^ ) die kürzere elektrische Relaxationszeit der beiden Medien ist ( wobei ζ diei?f<?lektrizitätskonstante und G? die Leitfähigkeit der Medien ist). In jedem Fall ergibt sich eine Markante Verbesserung der Mischwirksamkeit der erzeugten Produktmischung, wenn konzentrisch zueinander angeordnete, innere und äußere Zylinder in Kombination mit der Anwendung des elektrischen Feldes, wie in Figur 3 dargestellt, verwendet werden. Die Höhe der anlegbaren Spannung ist im wesentlichen durch die dielektrischen Festigkeiten der Medien beschränkt und sollte auf einem Wert unterhalb demjenigen gehalten werden, bei dem ein elektrischer Durchschlag erfolgt.

i vorbekannten Mischvorrichtungen konzentrische konische oder zylindrische Elemente bevorzugt mit relativ kleinem Spalt zwischen den inneren und äußeren Elementen Verwendung fanden - vgl. beispielsweise die eingangs erwähnten Druckschriften - , wird erfindungsqemäß dieser Spalt größer als bisher ausgebildet. Wenn daher die Spaltgröße in Abhängigkeit Vor? dem Verhältnis a/r bei der Ausführungsform gemäß Figur bestimmt wird, ergibt.sich, daß eine gute Mischqualität dann erreichbar ist, v/enn dieses Verhältnis etwa 0,5 beträgt. All-

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gemein lassen sich befriedigende Ergebnisse erzielen, wenn dieses Verhältnis zwischen etwa 0,2 und O8 liegt.Bei einer solchen Anordnung, wobei die Medien kinematische Viskositäten von beispielsweise zwischen etwa 50 und 6 000 Centistokes haben und Drehgeschwindigkeiten im Bereich zwischen etwa 1O 0OO bis 15 000 U/min Verwendung finden, liefert die entstehende wirbelähnliche Bewegung der Medienkomponenten eine effektive Vermischung der Medien von hoher Qualität.

Obwohl sich eine hohe Güte der Mischwirksam-keit unter Verwendung eines eine glatte Oberfläche aufweisenden, inneren Zylinders zusammen mit einem angelegten elektrischen Feld, wie in Figur 3 dargestellt, erzielen läßt, sind doch die Drehgeschwindigkeiten, die zur Erzielung der erwünschten wirbelähnlichen Bewegung der Medien zum Zwecke einer gleichförmigen Vermischung im Bereich 31 erforderlich sind, verhältnismäßig hoch. Eine solche Bewegung läßt sich nicht erreichen, wenn die kritische Taylor Zahl, wie oben erwähnt, -nicht überschritten wird. Es wurde beispielsweise gefunden, daß die wirbelähnliche Bewegung erreichbar ist, wenn bei einer Anordnung gemäß Figur 3 die Taylor Zahl oberhalb etwa 41,7 liegt.

Figur 4 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform der Erfindung, bei der die Vorteile der wirbelähnlichen Medienbewegung im wesentlichen unabhängig vom Wert der Taylorzahl· erreicht werden können. Die Anordnung gemäß Figur 4 weist einen äußeren Zylinder 40 und ein drehbares, innengelegenes Element 41 auf. Das letztere Element ist im wesentlichen zylindrisch, wobei seine Oberfläche eine Mehrzahl von V-förmigen Nuten 42 aufweist, die sich im wesentlichen über die ganze Länge des Elements erstrecken. Eine erste Einlaßleituncr 43 ist mit einer ersten

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Mediumquelle 44 über eine Pumpe 45 und ein Ventil 46 verbunden. Eine zweite Einlaßleitung 47 ist an eine zweite Mediumquelle 48 über eine Pumpe 49 und ein Ventil 50 angeschlossen. Eine Auslaßleitung 51 ermöglicht das Auslassen der erzeugten Produktmischung.

Wenn die Ausgangskomponenten in den Bereich 52 zwischen innerem und äußerem Element eingeführt werden, erfolgt die Vermischung durch Rotation des innen gelegenen Gliedes 41. Es wurde gefunden, daß die Anwesenheit der V-förmigen Nuten eine wirh^lMhnlic!he P.eweauno rl er Medien bei viel geringeren Umlaufgeschwindigkeiten hervorruft, als sie erforderlich wären, um eine solche Bewegung"? der glatten Fläche des inneren Zylinders gemäß Figur 3 t zu erzeugen. Die wirbelähnHche Bewequng, v/piche schematisch durch die Wirbel 53 in Figur 4 dargestellt ist, scheint im wesentlichen unmittelbar aufzutreten, sobald das innen gelegene Glied 41 seine Rotation aufnimmt und zwar selbst unmittelbar "^/-h dem Start, wenn di*=» Rotationsgeschwindigkeiten gerade über Null liegen.

Um die v/irksamste Formation dieser Wirbel ähnlichen Bewegung im Bereich der Nuten hervorzurufen, können der mittlere Radius (r )des innen gelegenen Gliedes 41 die mittlere Spaltbreite (a )

und die axiale Nutenbreite L, wie in Figur 4 dargestellt, entsprechend ausgewählt werden. VJi e nben bereits im Zusammenhang mit dem glatten Zylinder erläutert, sollte das Verhältnis a /r vorzugsweise im Bereich zv/ischen etwa 0,4 und 0,6, insbesondere bei etwa 0,5 liegen. Außerdem wurde allgemein gefunden, daß bei der in Figur 4 dargestellten Konfiguration ein Verhältnis der Soalt^reite zur Mutenbreite von etwa 0,3 bis etwa 0,7 v/irksam ist, wobei der bevorzugte Wert bei etwa

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0,5 liegt. Bei diesen Werten ergibt sich eine wirksame, wirbelähnliche Medienbewegung.

Die nischwirk«;amkeit der Anordnung gemäß Figur 4 wird weiterhin durch die Anwendung eines elektrischen Feldes verbessert, wodurch eine destabilisierende Kraft für die Medien erzeuqt wird, welche. wie nben im Zusammenhang mit Figur 3 diskutiert, unterschiedliche elektrische Leitfähigkeiten haben. Daher vermittelt eine elektrische Spannungsauelie 54 einen Spannungsunterschied zwischen dem äußeren Element 40 und dem innen gelegenen Element 41, wobei es sich wiederum sowohl um eine deich- als auch eine Wechselspannung handeln kann. In diesem Falle erqiht sich eine Ausgangsmischung von effektiv hoher Güte auch bei Anwendung relativ niedriger Umlaufgeschwindigkeiten bei Medien, welche Viskositäten im Eereich bis zu etv/a 10 poise haben.

Eine Abwandlung der V-förmigen Konstruktion ist in Figur 5 dargestellt, wobei eine V-förmige Nut 62 des innengelegenen Elements 61 als durchgehende, schraubenförmig verlaufende Mut ausgebildet ist, die sich im wesentlichen von der einen Stirnseite bis zur anderen des Elements 61 erstreckt, das seinerseits drehbar in einem äußeren Element 60 gelagert ist. Die Ganghöhe der Nut kann im Eereich zwischen etwa 0,3 bis 0,7 lisgen, wobei eine Ganghöhe von etwa 0,5 besonders wirksam ist.

In ähnlicher Weise wie im Zusammenhang mit den V-förmigen Nuten gemäß Figur 4 beschrieben, vermittelt auch die schraubenförmige V-Nut entsprechend Figur 5 eine v/irksame Vermischung. Bei Anwendung voneinander unabhängig ausgebildeter V-förmiger Nuten gemäß Figur 4 kann die Strömungsgeschwindigkeit der ausfließenden Froduktmischung Unabhängig von

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der Rotationsgeschv/indigkeit des innengelegenen Gliedes eingestellt werden. Im Gegensatz hierzu ist bei der schrauben- . förmigen Nutkonfiguration gemäß Figur 5 die Strömungsgeschwindigkeit abhängig von der Drehgeschwindigkeit und läßt sich nicht unabhängig hiervon einstellen. Diese Tatsache kann dazu ausgenutzt v/erden, um die Strömungsgeschwindigkeit durch Änderung der Rotationsgeschv/indigkeit zu regulieren.

Die. Verwendung V-förmiger Nuten eltsprechend Figur 4 und 5 kann sowohl für einen kontinuierlichen als auch partienweisen Abzug der hergestellten Mischung angev/andt v/erden. Im Falle eines partien- oder chargenweisen Abzuges v/erden bestimmte, diskrete Mengen der Eingangskomponenten in die Mischvorrichtung während vorbestimmter Zeit eingespeist. Dementsprechend fällt jeweils eine bestimmte, diskrete Menge der hergestellten Produktmischung an der Auslaßleitung in diskontinuierlicher Weise an. Beim diskontinuierlichen Verfahren erfolgt die Einführung der zu vermischenden Komponenten fortlaufend. Die Zuflußgeschwindigkeit der eingeführten Medienkomponenten und die sich ergebende Abzugsgeschw-indigkeit der Produktmischung wird entsprechend eingestellt, und zwar in Abhängigkeit von der Anwendung beispielsv/eise in einer Fertigungsstraße. Eine Anordnung gemäß Figur 4 läßt sich beispielsv/eise auf viskose Medien wie Polyol und Isozyanat als Eingangskomponenten anwenden,

»Ti »vj ι

wobei r etwa 17,5 mm, a etwa 8,75 mm, L etv/a 17,5 fund die

Höhe h des Zylinders etwa 87, 5 mm sind. Eine solche Vorrichtung kann eine Ausgangsproduktmischung mit einer Geschwindigkeit von etwa 50 bis 60 kg pro Sekunde liefern.

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L ι

Bei Verwendung deri V-Nuten wie auch der kontinuierlichen Schraubennut kann die Anordnung, wie in Figur 6 und 7 dargestellt, etwas modifiziert werden. Eine Mehrzahl von Stegen 65 v/erden an den Außenkanten jeder Nut angeordnet. In bestimmten Anwendungsfällen hat die Anwesenheit dieser Stege die Tendenz, den Mischvorgang weiterhin zu verbessern.

Beispiele für die Wirksamkeit der Anwendung eines elektrischen Feldes mit und ohne Nuten an dem innengelegenen Element, wie auch für die Wirksamkeit -genuteter, innengelegener Elemente mit oder ohne Anlegung eines elektrischen Feldes sind grafisch in Figur 8 dargestellt. Die Normalabweichung "S" der relativen Konzentrationen der beiden Flüssigkeiten, bestimmt aus zehn getrennten Proben von 1,0 Milliliter, die am Ausgang der Mischvorrichtung entommen wurden, ist in logarithnnL'schen Koordinaten gegen das Verhältnis CO /Q der Drehgeschwindigkeit 03 in Padiant/sec aufgetragen. Die durchschnittliche Volumen-Strömungsgeschwindigkeit Q der zu vermischenden Flüssigkeiten

3 λ
ist in cm/sec ausgedrückt. Bei einer vollkommenen Mischung sollte die Normal- oder Ständardabweichung S Null sein. Je kleiner daher der Ordinatenwert ist, um so besser ist die hierdurch dargestellte Vermischung.

In allen Fällen waren die beiden vermischten Flüssigkeiten reines Glyzerin und gefärbtes Glyzerin; die durchschnittlichen Viskositäten dieser Flüssigkeiten betrugen etwa 400 Centipoise. Die Umlaufgeschwindigkeit wurde in jedem Fall bei etwa 130 Radiant pro Sekunde gehalten. In denjenigen Fällen, in denen ein elektrisches Feld Anwendung fand und die Leitfähigkeiten der Medien verschieden v/aren, ist das Verhältnis der elektrischen Leitfähigkeiten der Flüssigkeiten an den Kurven

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und 7 3, die diese Anwendungsfälle wiedergeben, mit "C_R" angegeben.

Wie aus Figur 8 hervorgeht, ist bei einer Mischvorrichtung mit einem glatten, inneren Zylinder der in Figur 3 gezeigten Art ohne Anlegung eines elektrischen Feldes (d.h. die Spannung V=O) die Normalabweichungskurve mit 70 bezeichnet. Wenn eine Spannung V von 1,7 kV an die Vorrichtung gemäß Figur 3 angelegt Wird, wobei die Flüssigkeiten ein Leitfähigkeitsverhältnis

von C =8 haben, verbessert sich, die Mischqualität erheblich κ

über den ausgenutzten Bereich von Cd /Q, was durch die Kurve 71 wiedergegeben ist.

Eine Mischvorrichtung mit einem genuteten Innenzylinder der in Figur 4 dargestellten Art, liefert die Kurve 72, wenn, kein elektrisches Feld angelegt ist (V=O). Eine solche Anordnung liefert jedoch eine erhebliche Verbesserung gegenüber der Vorrichtung mit glattem Innenzylinder, wie sich aus einem Vergleich mit der Kurve 70 ergibt. Darüberhinaus führt die Anlegung eines elektrischen Feldes mit einer Spannung von etwa 1,7 kV zu einer erheblichen Verbesserung gegenüber derjenigen Mischung, wie sie ohne ein solches Feld entsteht. Weiterhin ergibt sich eine noch erheblichere Verbesserung gegenüber einer Vorrichtung mit glattem Innenzylinder, und zwar sowohl mit oder ohne angelegtem elektrischem Feld. Die Kurve 7 3 spiegelt den letztgenannten Fall v/ieder (genuteter Innenzylinder; elektrisches Feld mit V=1,7 kV). In diesem Fall lag das Verhältnis der Leitfähigkeiten C_R bei 40.

Im Falle einer Mischvorrichtung mit glattem Innenzylinder, dessen Ergebnisse durch die Kurven 70 und 71 dargestellt sind,

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betrug das Verhältnis a/r der Spaltbreite "a" zwischen Innen- und Außenzylinder zum Radius "r" des Innenzylinders 0,23. Im Falle der Mischvorrichtung mit genutetem Innenzylinder, dessen Ergebnisse durch die Kurven 72 und 73 dargestellt sind, betrug das Verhältnis a /r der mittleren Spaltbreite "a^ zum mittleren Radius r (vgl. Figur 4) 0,47. Das Verhältnis am/L der mittleren Spaltbreite a zur Nutbreite L betrug

0,40. Das Verhältnis D/L der Nutentiefe D zur Nutenbreite L betrug 0,42. Das Verhältnis h/L der Gesamthöhe h des innengelegenen Zylinders zur axialen Nutenbreite L war auf 5,0 eingestellt. ■

Obwohl die Erfindung bei der Vermischung reaktiver, flüssiger Kunststoffkomponenten, beispielsweise Polyol und Isozyanat besonders nützlich ist, ist die Anwendung der erfindungsgemässen Vorrichtung hierauf nicht beschränkt. Auch andere Medienkomponenten lassen sich gemäß der Erfindung erfolgreich vermischen. Obwohl weiterhin die hier beschriebenen, zueinander konzentrisch angeordneten Glieder zylindrische Gestalt haben, werden erfindungsgemäß auch andere Formen in Betracht gezogen, beispielsweise sphärische oder konische, konzentrisch zueinander angeordnete Elemente. Darüberhinaus läßt sich die wirbelähnliehe Bewegung der Medien auch durch die Anwendung mechanischer Konfigurationen erzeugen, die anders ausgebildet sind, als die hier beschriebenen mit den konzentrisch zueinander angeordneten Elementen.

Wie aus Figur 3 hervorgeht, ist dem äußeren Zylinder 20 ein Hohlstempel 35 zugeordnet, der in Pfeilrichtung im Zylinder zwischen dessen Innenwand und dem inneren Zylinder 21 in Richtung des Doppelpfeiles auf- und abbewegbar ist und - falls erforderlich - für das Ausdrücken der Mischung aus dem Auslaß

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verwendet werden kann. Ein. solcher Ilohlstempel 35 kann auch im Zusammenhang mit den Anordnungen gemäß Figur 4.bis 7 falls erforderlich und erwünscht - Verwendung finden.

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Claims

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Patentansprüche :

rl) Mischvorrichtung zum Mischen wenigstens zweier Medienkomponenten mit einem äußeren Element und einem darin konzentrisch und drehbar angeordneten, inneren Element, mit Einlaßöffnungen zum Einbringen der zu vermischenden Medien in den Raum zwischen den Elementen, mit Auslaß zum Ausbringen der fertigen Mischung aus der Vorrichtung und mit Antriebsmitteln zur Erzeugung einer relativen Drehbewegung zwischen innerem und äußerem Element,
dadurch gekennzeichnet, daß an der Oberfläche des inneren Elements {41, 61) Nuten, insbesondere V-förmige Nuten {42} 62) angeordnet sind, die wirbelähnliche Bewegungen der Medien in den von den Nuten gebildeten Teilbereichen des Raumes (52) zwischen innerem und äußerem Element (40, 41; 60, 61) bei deren relativen Drehbewegung erzeugen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das innere und äußere Element im wesentlichen, zylindrisch sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zu vermischenden Medien Flüssigkeiten sind.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeiten Viskositäten im Bereich bis zu etwa 10 poise besitzen.

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5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeiten flüssige Kunststoffe oder Kunststoffkomponenten sind.
6. Vorrichtung nach Anspruch 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die miteinander zu vermischenden Kunststoffkomponenten Polyol und Isozyanat sind.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten eine Mehrzahl vorveinander unabhängiger, d.h. nicht miteinander verbundener V-förmiger Nuten (42) umfassen.
8. Vorrichtung nach einem dervoranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis a /r im Bereich zwischen etwa 0,4 und etwa 0,6 liegt, wobei a die mittlere Spaltbreite zwischen dem inneren und äußeren Element (40, 41; 60,61) ui
61) ist.

60,61) und r der mittlere Radius des inneren Elements (41,
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis a /r etwa 0,5 beträgt.
10. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis D/L zwischen etwa 0,3 und 0,7 liegt, wobei D die radiale Tiefe und L die axiale Breite jeder V-förmigen Nut (42, 62) ist.
11. Vorrichtung.nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis D/L etwa 0,4 beträgt.

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12. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das
zwischen etwa 0,3 und 0,7 liegt.

dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis a_m/L im Bereich
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis a /L etwa 0,4 beträgt.
14. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei entgegengesetzt gerichtete, wirbelähnliche Bewegungen der Medien in dem von jeder Nut (42, 62) gebildeten Teilbereich des Raumes (52) zwischen innerem und äußerem.Element (40, 41; 60, 61) erzeugbar sind.
15. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennaichnet, daß an den äußeren Kanten der insbesondere V-förmigen Nuten (42, 62) Stege (65) ausgebildet sind.
16. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die insbesondere V-förmige Nut als kontinuierliche Schraubennut (62) ausgebildet ist, die sich im wesentlichen über die gesamte Länge des inneren, zylinderförmigen Elements (61) erstreckt.
17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Ganghöhe der schraubenförmigen Nut (62) im Bereich, zwischen etwa 0,3 und etwa 0,7 liegt.
18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Ganghöhe etwa 0,5 beträgt.

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19. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis a /r im Bereich zv/ischen etwa 0,4 und etwa 0,6, vorzugsweise bei etwa 0,5 liegt, wobei a die mittlere Spaltbreite zwischen innerem und äußerem zylindrischen Element (40, 41; 60, 61) und r der mittlere Durchmesser der schraubenförmxgen Nut (62) ist.

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