DE2632335A1 - Mischeinrichtung - Google Patents

Mischeinrichtung

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DE2632335A1 DE19762632335 DE2632335A DE2632335A1 DE 2632335 A1 DE2632335 A1 DE 2632335A1 DE 19762632335 DE19762632335 DE 19762632335 DE 2632335 A DE2632335 A DE 2632335A DE 2632335 A1 DE2632335 A1 DE 2632335A1
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Description

FRIED. KRUPP GESELLSCHAFT MIT BESCHRANKTER HAFTUNG in Essen
Mischeinrichtung
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum insbesondere kontinuierlichen Mischen von hochviskosen Massen mit einer Fördervorrichtung.
Bei den Mischvorgängen in einer hochviskosen zähplastischen Phase handelt es sich wegen der sehr kleinen Reynolds-Zahlen ausschließlich um laminare Strömungen im Sinne der Hydromechanik. Der allgemeine Oberbegriff "Mischen" kann unterteilt werden in Mischen und Dispergieren im Sinne von Verteilen und Zerteilen einer aus Teilchen verschiedener Größe und Komponenten bestehenden Mischung. Eine Verteilung wird erreicht durch Verformen der im einfachsten Falle zwei in einer bestimmten Ausgangskonfiguration angeordneten Komponenten und die dadurch sich bildende neue Oberfläche. Das Verformen besteht meist aus Scherung und/oder Dehnung. Da das Verarbeitungsgut sich in der Praxis im Bereich hoher Viskosität und daher im Bereich der laminaren Strömung befindet, wird das Zerteilen hauptsächlich durch den Anteil an Scherströmung mit linearem Geschwindigkeitsprofil der jeweiligen Strömung bewirkt. Weiterhin steigt die Beanspruchung der Teilchen bei höherem Druck, und die Zerkleinerung setzt erst nach überschreiten einer bestimmten Schubspannung ein. Damit können die Haft- und Bindungskräfte, die die Teilchen zusammenhalten, nur durch Scherkräfte überwunden werden, die die umgebende Flüssigkeit überträgt. Es wird zwar bereits beim Plastifizieren von Kunststoff mittels einer Einrichtung der eingangs genannten Art eine Temperatürführung beim
709884/01OiS
durch die von der Fördereinrichtung getrennt erfolgende Erzeugung von Scherwarme angestrebt. Eine ausreichend unabhängige Beeinflussung der Schervrirkung im Sinne des Mischens ist damit aber noch nicht möglich. Um diese zu erreichen, wird daher nach der vorliegenden Erfindung vorgeschlagen, daß im Verarbeitungsgut eine Anzahl von frei beweglichen rotationssymmetrischen Körpern angeordnet ist. Zweck dieser Mischelemente ist es, die hochviskose Schmelze mit niedrigen Reynolds—Zahlen in ihrer laminaren Strömung beliebig zu stören. Damit wird über die in hochviskosen Massen nur unvollkommene hydrodynamische Vermischung mittels der bekannten Einrichtungen hinaus die Mischwirkung wesentlich verbessert und steuerbar. Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile beruhen insbesondere darauf, daß die zweckmäßig als Kugeln ausgebildeten Mischelemente in der Scherströmung rotieren.
An der Oberfläche der Kugeln greift eine Schubspannung an, die nicht auf der ganzen Kugeloberfläche den gleichen Wert hat, sondern Maxima und Minima aufweist. Da dementsprechend auch der hydraulische Druck an der Kugeloberfläche nicht konstant ist und deshalb örtlich ein Unterdruck entsteht, wird die Verbesserung des la— minaren Mischvorganges durch die so bedingte Umlagerung der Stromfäden bewirkt. Anfangs weiter voneinander entfernte Massepartikel kommen einander näher. Es findet ein Platzwechsel über größere Wegstrecken statt. Da Anzahl und Größe der Mischelemente nur im Hinblick auf die Mischwirkung bestimmt werden müssen, ist also die intensität des Mischens weitgehend unabhängig vom Durchsatz.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Mischeinrichtung dargestellt, und zwar in
— 2 —
709884/0099
Fig. 1 im Schnitt durch das vordere Ende
eines Schneckenextruders,
Fig. 2 im Schnitt nach der Linie II-II in Fig. 1,
Fig. 3 in schematischer Wiedergabe der Geschwindigkeitsverhältnisse im Bereich eines
Mischelements.
Die vom Extruder 1 aufbereitete Masse wird von der Extruderschnecke 2 in den ringförmigen Mischraum 3 zwischen einem rotierenden Dorn 4 und dem Mantel 5 gedrückt. Im Mantel 5 sind ringförmige Nuten 6 vorgesehen. In jeder Nut 6 befindet sich zwischen der feststehenden Außenwand und dem rotierenden Dorn 4 ein Kranz von Kugeln 7.
Die Kvigeln 7 schweben frei in der Masse und die Kugelkränze rotieren mit der Masse. Durch die Schubspannung zwischen der Kugeloberflache und der Masse rotieren die Kugeln 7 zusätzlich um die eigene Achse und bewirken, daß ein Platzwechsel der von den Kxigeln 7 mitgenommenen Mas— separtikel stattfindet. Mit dem Variieren der Dorndrehzahl ist der Mischeffekt durchsatzunabhängig einstellbar.
Die Dorn- und Manteltemperatur ist mit Temp er leitvorrichtungen 8 und 9 beeinflußbar. Damit ist die Temperatur des Verarbeitungsgutes auch unabhängig von der Dorndreh— zahl regelbar, um eine frühzeitig® Erwärmung und damit Viskositätsänderung bei scherempfindlichen Materialien zu unterbinden. Für die Dorndrehzahl und damit die Geschwindigkeit der Mischelemente steht so ein größerer Regelbereich zur Verfügung. Zusätzlich ist vorgesehen, daß eine oder mehrere Komponenten in einem Zulauf 11
mit einer Zumischschnecke 10 zum Hauptmassenstrom zudosiert werden. In einer oder mehreren Zuführungsöffnungen 12 werden reaktionsfähige Additive unter Druck
7 09884/G (B9-8
zugeführt, die dann ebenfalls mit dem Hauptstrom vermischt werden.
Ansprüche:
70988A/0099

Claims (6)

1. Einrichtung zum insbesondere kontinuierlichen Mischen von hochviskosen Massen mit einer Fördervorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß im Verarbeitungsgut eine Anzahl von frei beweglichen rotationssymmetrischen Körpern C7) angeordnet ist.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die rotationssymmetrischen Körper Kugeln (7) sind.
3· Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, in einem Schnek— kenextruder mit einem unabhängig davon in einem Gehäuse mit regelbarer Drehzahl rotierenden Dorn, dadurch gekennzeichnet, daß die rotationssymmetrischen Körper (7) in nutförmigen, den Dorn (4) umgebenden Vertiefungen (6) im Gehäuse (5) geführt sind.
4. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, in einem Schnekkenextruder mit einem unabhängig davon in einem Gehäuse mit regelbarer Drehzahl rotierenden Dorn, dadurch gekennzeichnet, daß die rotationssymmetrischen Körper (7) in ring- oder nutförmigen Vertiefungen (6) auf dem Dorn (4) geführt sind.
5. Einrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der rotierende Dorn (4) quer vor dem vorderen Ende der Extruderschnecke (2) angeordnet und auf einem in den Massestrom des Verarbeitungagutes einmündenden Teil seiner Länge als Zumischschnekke (lO) ausgebildet ist.
EV IIS/75 - 1 -
Hs/Dö
709884/009 9
6. Einrichtung nach Anspruch 3, k oder 5» dadurch gekennzeichnet, daß an sich bekannte Temperiervorrichtungen im Gehäuse (5) und/oder im Dorn vorgesehen sind.
709884/0099
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