DE2650742A1

DE2650742A1 - Mischer

Info

Publication number: DE2650742A1
Application number: DE19762650742
Authority: DE
Inventors: David B Todd
Original assignee: Baker Perkins Inc
Current assignee: APV Chemical Machinery Inc
Priority date: 1975-11-28
Filing date: 1976-11-05
Publication date: 1977-06-08
Also published as: CA1073170A; US4136968A; CH602306A5; JPS5267868A; JPS5739175B2; AU1920876A; FR2332796A1; GB1559019A; FR2332796B1; DE2650742C2; IT1063878B

Description

LM 3748

Baker Perkins Inc.,' Saginaw, Michigan / USA

Mischer

Die Erfindung betrifft einen Mischer, insbesondere einen kontinuierlich arbeitenden Mischer der Zwillings-Schneckenbauart mit einem in Form der Zahl 8 ausgebildeten Mischergehäuse, das auf eine Materialverarbeitungstemperatur erhitzt wird, wobei zwischen der Materialeinlaßöffnung und der Materialauslaßöffnung des Mischers verschiedene Verarbeitungszonen vorgesehen sind. Derartige Mischer werden vor allem für die Verarbeitung von Kunstharzen verwendet, wobei das Kunstharz zunächst in eine Schnecken-Förderzone eintritt und dann in eine Intensiv- · Mischzone gedrückt wird, in der es zugleich zum Schmelzen gebracht wird. Eine Anwendung eines derartigen Mischers besteht beispielsweise darin, gehäckselte Glasfasern dem geschmolzenen Kunststoff zuzusetzen und die Glasfasern gleichförmig in den geschmolzenen Kunststoff einzuschlagen bzw. einzumischen, ehe das glasfaserverstärkte Kunstharz dann einer weiteren Verarbeitungsstufe zugeführt wird.· Diese weitere Verarbeitungsstufe enthält beispielsweise einen Kreuzkopf-Extruder, eine Heißschneid-Pelletisiereinrichtung,ein Pellet-Abkühlbad und einen Pellet-Trockner. Mit einer Einrichtung, bei der zwischen der Intensiv-Mischzone und der Glasfaser-Chargierzone eine gesteuerte Drosselung vorgesehen ist, konnten Glasfaserkonzentrationen bis zu 60% erfolgreich homogen eingemischt werden; das auf diese Weise mit einem hohen Glasfaserzusatz versehene Kunstharz ließ sich dann mit hervorragendem Ergebnis zu

709823/0894

einer Vielzahl von Produkten weiterverarbeiten.

Die Erfindung betrifft nun im einzelnen einen verbesserten Mischer, der im Mischergehäuse eine Zonenverengung ermöglicht, ohne daß unnötige Druckbeanspruchungen ausgeübt werden oder eine Axialbewegung des Mischers relativ zu dem Mischerwellen erforderlich ist. Die Konstruktion des erfindungsgemäßen Mischers eignet sich daher besonders für große und schwere Maschinen von beträchtlicher Leistung. Die Materialfüllmenge des Mischers in den einzelnen Verarbeitungszonen läßt sich von außen steuern; ebenso kann die auf das Material in den einzelnen Zonen übertragene mechanische Energie von außen eingestellt werden. Zwischen .den einzelnen Mischerzonen kann eine Schmelzdichtung vorgesehen werden, so daß in diesen Zonen auf einfache Weise die gewünschten Vakuum- oder Druckbedingungen eingestellt werden können. Die Einrichtungen zur Drosselung bzw. Einstellung des Materialstromes sind ferner so ausgestaltet, daß sich das Material in diesen Einrichtungen nicht festsetzen kann und daß keine Toträume innerhalb des Mischers vorhanden sind.

Die Erfindung geht aus von einem Mischer der im Oberbegriff des Hauptanspruches genannten Art. Die Erfindung besteht im wesentlichen in den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1.

Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung veranschaulicht. Es zeigen

Fig. 1 einen teilweise abgebrochener Längsschnitt durch

einen erfindungsgeinäßen Mischer (Schnitt längs der Linie 1-1 der Fig. 2), wobei die Sattelteile in einer Stellung stehen, in der ein Durchfluß möglich ist;

9823/0 894

Fig. 1A eine Perspektivansicht eines der Sattelteile; Fig. 2 einen Querschnitt längs der Linie 2-2 der Fig.1;

Fig. 3 einen Schnitt entsprechend Fig. 2, wobei jedoch die Sattelteile so eingestellt sind, daß der Materialstrom unterbrochen ist;

Fig. 4 eine Teilaufsicht längs der Schnittlinie 4-4 der Fig. 3;

Fig. 5 eine Teilaufsicht entsprechend Fig. 4, wobei jedoch der Sattelteil in eine Stellung gedreht wird, in der ein voller Materialfluß möglich ist.

Der in der Zeichnung veranschaulichte Mischer entspricht in seiner allgemeinen Bauart den Mischern gemäß US-PS 3 195 868, 3 719 350 und 3 630 689. Wie schon bei diesen Patentschriften, ist in dem nach Art der Ziff. 8 geformten Mischergehäuse B am rechten Ende der Maschine eine Materialeinlaßöffnung 0 vorgesehen, während die übliche Materialauslaßöffnung D am linken, abflußseitigen Ende des Mischergehäuses B angeordnet ist (vgl. Fig. 1).

Die in Zwillingsbauweise angeordneten, gemeinsam im Mischkasten B drehbaren Misch-Schnecken 10, 11 enthalten Schneckenhülsen 10a, 11a mit linsenförmigem Querschnitt, die auf Wellen 12 bzw. 13 sitzen. Die Wellen 12 und 13 sind vorzugsweise in gleicher Drehrichtung drehbar und werden, wie in den obengenannten Patentschriften angegeben, mit gleicher Drehgeschwindigkeit angetrieben. Die Hülsen 10a, 11a besitzen zusammenwirkende Konturen (vgl. insbesondere Fig. 5), die auch die gesamte Umfangsflache des nach Art der Ziff. 8 ge-

709823/0894

stalteten Gehäuses B bestreichen. Die Hülsen 10a, 11a sind in geeigneter Weise mit den Wellen 12, 13 drehfest verbunden, beispielsweise verkeilt. Statt dessen können die Schnecken 10, 11 auch in der in der US-PS 3 900 187 beschriebenen Art ausgebildet sein oder sie können schraubenförmig angeordnete Flügel von linsenförmiger Gestalt tragen, die um 90° gegeneinander versetzt sind, axial aneinanderstoßen und paarweise zusammenwirken oder ineinandergreifen.

Wie besonders aus Fig. 1 hervorgeht, besteht das Gehäuse B aus zwei vertikal trennbaren Gehäuseteilen 14 und 15, die etwa V-förmige Sattelteile 14a, 15a besitzen (vgl. US-PS 3 195 868). Die beiden Gehäuseteile 14, 15 sind mit je einer Ummantelung 16 bzw. 17 versehen, wodurch Räume 18 gebildet werden, durch die ein Heizmittel strömen kann. Hierdurch wird das Mischergehäuse B auf eine Temperatur gebracht, bei der das in den Mischer eingebrachte Material, beispielsweise Kunstharz, schmilzt. Bei manchen Anwendungsfällen kann es auch zweckmäßig sein, durch die Räume 18 ein Kühlmittel zirkulieren zu lassen.

In das Mischergehäuse eingefügt (und damit das Mischergehäuse in mehrere Abschnitte unterteilend) ist eine Verengungszone, die einen Gehäusekörper H bildet, der Stirnwände 19, 20 und obere und untere Wände 21 und 22 aufweist. Wie Fig. 3 erkennen läßt, besitzen die Wände 21, 22 Flansche 21a, 22a, die lösbar miteinander verbunden, beispielsweise verschraubt sind; statt dessen kann auch an einer Seite ein Gelenk vorgesehen werden, so daß beispielsweise die Wand 21 mit dem Gehäuseteil 14 einfach nach oben geklappt werden kann, um einen Zugang zum Innenraum des Mischergehäuses und zu den Schnecken 10, 11 zu ermöglichen. Die Wände 21, 22 sind ebenfalls mit Sattelteilen 21b, 22b versehen, die den V-förmigen Sattelteilen 14a, 15a entsprechen; ähnliche V-förmige Sattelteile 19a, 19b und 20a,

709823/0894

20b sind an den oberen und unteren Enden der Gehäusestirnwände 19, 20 vorgesehen. Die Wände 19, 20 und 21, 22 vervollständigen damit das Mischergehäuse B und besitzen dieselben nach Art der Zahl 8 geformten Bohrungen (miteinander verbundene Zylinder) wie das Mischergehäuse B.

Die Wände 21, 22 sind so ausgeschnitten, daß Ausnehmungen R zur Aufnahme drehbarer Sattelteile S gebildet werden; dabei sind die Sattelteile 21b, 22b ringförmig ausgeschnitten, wie bei 23 zu erkennen ist. Die Wände 21, 22 sind ferner mit einer ringförmigen Ausnehmung 24 versehen, die zur Aufnahme eines Lagerringes 25 aus geeignetem Lagermaterial dient. Die in den Wänden 21, 22 vorgesehenen Ausnehmungen R sind ferner mit Ringzonen 26, 27 versehen, die zur Aufnahme des glockenförmigen Kopfteiles 28 der drehbaren Sattelteile S dienen. Ein Zapfen 29 greift durch eine öffnung 27 hindurch. Jeder Sattelteil S enthält einen ringförmigen Flansch 30, der sich in der Ausnehmung 27 befindet und am Lagerring 25 anliegt. Ein Verschlußorgan 31 verschließt eine öffnung, durch die ein Schmiermittel der Ringzone 26 zugeführt werden kann.

Das obere Ende 32 des Zapfens 29 ist mit Gewinde versehen und kann auf diese Weise in jeder beliebigen Drehstellung festgelegt werden. Wie besonders Fig. 3 erkennen läßt, ist mit jedem der beiden Zapfen 29 ein Handgriff 34 verbunden (beispielsweise durch einen Keil 35)/hierdurch kann der Sattelteil S in jede gewünschte Drehstellung eingestellt werden. Mittels einer Mutter 33 wird der Handgriff 34 in der gewünschten Stellung festgelegt.

Wie Fig. 1 erkennen läßt, weist der glockenförmige Kopfteil 28 jedes Sattelteiles S eine Vertiefung 36 auf. Fig. 1A läßt erkennen, daß diese im übrigen symmetrische,

709823/0894

-Sf-

kalottenförmige Vertiefung durch einen zentralen Flügel V unterbrochen wird, der .die Vertiefung in zwei Hälften unterteilt. Dieser Flügel V besitzt, wie man besonders aus Fig. 1 erkennt, eine V- bzw. sattelförmige Gestalt; er besitzt radial konvergierende Flächen 37, 37a, die zu einer Kegelstumpf-Oberfläche 38 führen. Die Flächen 37, 37a sind der Zylinderform der beiden sich schneidenden Zylinder des Mischergehäuses angepaßt. Die Seitenwandflächen 39 des Flügels V konvergieren ferner leicht in Richtung zur Kegelstumpf-Oberfläche 38 hin.

Auf den Wellen 12 und 13 sind miteinander in Eingriff stehende Bohrungs-VerSchlußelemente 40, 40a vorgesehen, die mit den Wellen 12, 13 beispielsweise durch Keile 41 fest verbunden sind (vgl. Fig. 2). Die Elemente 40, 40a besitzen Rührscheiben 42, 42a von größerem Durchmesser und mit etwa kreisförmiger Gestalt, ferner Rührscheiben 43, 43a von kleinerem Durchmesser. Der Durchmesser der Rührscheiben 42, 42a ist so gewählt, daß sie die zylindrischen Abschnitte der Wände 21, 22, in denen sie rotieren, bestreichen und abschließen; die Rührscheiben 43, 43a von kleinerem Durchmesser wirken mit den Rührscheiben 42, 42a zusammen und bilden gemeinsam Paare von zusammenwirkenden Flächen, die je das Mischergehäuse abschließen. Schraubenförmige Nuten g zur Materialförderung können am Umfang der Scheiben 42, 42a vorgesehen sein.

Im Betrieb wird das zu verarbeitende Material durch die Einlaßöffnung 0 in das Innere des Mischergehäuses B eingeführt. Wird es durch die gemeinsam rotierenden und zusammenwirkenden Schnecken 10 und 11 in Richtung a (Fig. 1) vorwärts bewegt, so erhöht sich die Materialtemperatur auf Schmelztemperatur. Sind die Flügel V in der Stellung gemäß den Fig. 2 und 5,so kann das im Mischergehäuse B befindliche Material durch öffnungen ρ und p¹ (Fig. 2) auf beiden

709823/0894

' 40-

Seiten der Flügel V aus der Zone χ (vgl. Fig. 1) in die Zone y übertreten. Zweckmäßig sind die öffnungen ρ und p¹ an den oberen und unteren Enden des Mischers zusammen so bemessen, daß der Materialstrom im wesentlichen ungestört ist, wenn sich die Flügel V in der Lage gemäß den Fig. 2 und 5 befinden. Werden die Flügel V leicht um einen Winkel kleiner als 90° gedreht, so daß die Flächen 37, 37a mit dem Umfang der größeren Scheiben 42, 42a in Eingriff kommen, so wird der Materialstrom unterbrochen (vgl. Fig. 3 und 4).

Aus verschiedenen Gründen kann es erwünscht Drehstellung des Flügels V an der Oberseite oder Unterseite der Maschine oder an beiden Seiten anders einzustellen, indem der Sattelteil S aus der Stellung gemäß den Fig. 2 und 5 in eine etwas andere Stellung gebracht wird. Dies erfolgt einfach durch Betätigung des zugehörigen Handgriffes 34. Auf diese Weise läßt sich eine Feineinstellung des von der Zone χ in die Zone y übertretenden Materialstromes sehr leicht und wirksam durchführen. Man kann dadurch ferner unterschiedliche Drücke oder Unterdrücke in den Zonen χ und y oberhalb bzw. unterhalb des Sattelteiles S einstellen, um gewünschte Verfahrensbedingungen einzuhalten.

ORIGINAL IMSPECTEQ

709823/0894

Claims

a _

Patentansprüche

Mischer mit einem Mischergehäuse, das eine Materialeinlaßöffnung sowie eine Materialauslaßöffnung aufweist, eine sich in axialer Richtung erstreckende Gestalt aufweist und wenigstens zwei in Zwillingsbauweise angeordnete Zylinderräume aufweist, wobei der Abstand zwischen den Achsen der beiden Zylinder gleich oder kleiner als der doppelte Zylinderradius ist, wobei ferner das Gehäuse an den Verbindungsstellen der Zylinder Sattelteile mit etwa V-förmigem Querschnitt aufweist, ferner mit wenigstens zwei parallel angeordneten, drehbaren Wellen, die radial vorstehende, miteinander in Eingriff befindliche Teile aufweisen, die die Zylinderräume einschließlich der Sattelteile bestreichen, d adurch gekennzeichnet, daß auf den Wellen (12, 13) abströmseitig der Materialeinlaßöffnung (O) radial benachbarte Paare (43, 42a und 42, 43a) von zusammenwirkenden Elementen vorgesehen sind, wobei die zusammenwirkenden Elemente jedes Paares sich in unterschiedlichen Zylinderräumen (14, 15) befinden, daß ein Element (42 bzw. 42a) jedes Paares eine Größe und gleichförmige Gestalt besitzt, die den Materialstrom durch einen der Zylinderräume absperrt, indem zwischen diesem Element und der Zylinderwand nur ein Gleitbewegungsspalt vorhanden ist, während das andere Element (43, 43a) jedes Paares verringerte Abmessungen aufweist und einen Materialstrom durch den Zylinderraum, in dem es angeordnet ist, nahe seinem Umfang gestattet, daß das erste Element (42) eines Paares axial versetzt gegenüber dem ersten Element (42a) des anderen Paares und axial versetzt dagegen auf einer anderen Welle ange-

ORIGlNAL INSPECTED 709823/0894

ordnet ist und daß jedes Element radial gegenüber dem zweiten Element (43, 43a) auf der anderen Welle in einer hiermit zusammenwirkenden Lage vorgesehen ist, daß das zweite Element (43) eines Paares ferner axial versetzt gegenüber dem zweiten Element (43a) des anderen Paares ist, daß ferner ein zur Steuerung des Materialstromes dienender, beweglicher Teil (S) etwa axial zentral gegenüber den genannten Paaren der Elemente (43, 42a und 42, 43a) sowie zentral zwischen den Achsen der Wellen (12, 13) so angeordnet ist, daß der in einer ersten Stellung gegenüber diesen Elementen den Materialstrom durch die beiden Elementenpaare absperrt, während er bei einer Bewegung aus dieser ersten Stellung heraus in eine andere Stellung einen mehr oder weniger gedrosselten Materialstrom zuläßt.
2. Mischer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der den Materialstrom steuernde Teil (S) drehbar ist.
3. Mischer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß

der den Materialstrom steuernde Teil (S) auf einer Welle

sich
(32) angeordnet ist, die durch einen eine Verengung bildenden Gehäusekörper (H) hindurcherstreckt und einen Handgriff (34) trägt, der eine manuelle Verstellung der Welle (32) gestattet.
4. Mischer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der den Materialstrom steuernde Teil (S) eine sattelförmige Gestalt aufweist und einen Flügel (V) trägt, der in einer ersten, quer zur Achse verlaufenden Stellung die axial gegeneinander versetzten ümfangsflachen der ersten Elemente (42, 42a) überbrückt und mit ihnen in Eingriff steht, wodurch der Materialstrom unterbrochen wird, während er bei einer Bewegung aus dieser ersten Stellung in eine zur Achse mehr parallele Lage einen

709823/0894

• ι-

weniger gedrosselten Materialstrom gestattet.
5. Mischer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der sattelförmige Steuerteil (S) derart drehbeweglich ist, daß der Flügel (V) um eine Achse drehbar ist, die im wesentlichen senkrecht zur Achse der Wellen (12, 13) liegt.
6. Mischer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der sattelförmige Steuerteil (S) eine Ausnehmung aufweist, die einen By-pass auf beiden Seiten des Flügels

(V) bildet.
7. Mischer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse einen By-pass-Raum mit einer Drehlager-Ausnehmung (R) aufweist und daß der Sattelteil (S) auf beiden Seiten des Flügels (V) einen By-pass (36) bildet.
8. Mischer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Sattelteil einen im wesentlichen glockenförmigen Teil (28) aufweist, der mit einer napfartigen Vertiefung

(36) versehen ist, durch die der Flügel (V) diametral hindurchläuft, daß der Flügel (V) eine Spitze (38) besitzt, die durch radiale Seitenwände (39) begrenzt wird, die im wesentlichen der Form der Zylinder-Sattelteile und der genannten ersten Elemente angepaßt ist und daß die Seitenwände (37, 37a) des Flügels zu der Spitze (38) hin konvergieren.
9. Mischer nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß

der glockenförmige Teil (28) einen am Umfang vorstehenden Flansch (3O) aufweist und daß ein Lagerring (25) zwischen einer Lagerfläche und diesem Flansch (30) vorgesehen ist.

709823/0894