DE2702033A1

DE2702033A1 - Vorrichtung zur verteilung von zusatzmaterial in einem grundmaterial, nebst verfahren

Info

Publication number: DE2702033A1
Application number: DE19772702033
Authority: DE
Inventors: Walter Kramer
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1976-01-22
Filing date: 1977-01-19
Publication date: 1977-07-28
Also published as: FR2338740A1; DK27277A; FR2338740B1; ES455231A1; CH613631A5; DE2702033C2; DK145285B; DK145285C; US4087079A

Description

Zum kontinuierlichen Vermischen bzw. Vereinigen von rieselfähigen Feststoffen als Hauptkomponente mit festen oder flüssigen Zusatzstoffen sind zahlreiche und ganz unterschiedliche Vorrichtungstypen bekannt, die meist für ganz bestimmte Anwendungszwecke bzw. Materialtypen geeignet sind. Solange die zu vereinigenden Komponenten relativ stabile Mischungen bilden, d. h. wenn die spezifischen Gewichte der Komponenten und deren Schüttdichten bzw. Teilchengrössen nicht allzu unterschiedlich

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sind, können homogene Mischungen auch in kontinuierlichem Betrieb mit relativ einfachen Vorrichtungen erhalten werden.

Am Beispiel eines zum überwiegenden Teil, z. B. zu 90 Gew.% oder mehr, aus relativ grossen glatten Kugeln, z. B. mit Durchmessern von 5-20 mm, und zum geringeren Teil, z. B. 10 Gew.% oder weniger, aus feinem Pulver, z. B. mit einer Teilchengrösse von unter 100 Mikrometer, bestehenden Systems ist ohne weiteres zu erkennen, dass in einem solchen Fall auch dann keine einigermassen stabilen Mischungen gebildet werden können, wenn die spezifischen Gewichte der Komponenten gleich sind. Ohne besondere Zusätze, etwa um die Pulverteilchen haftend auf den Oberflächen der Kugeln zu befestigen, bzw. ohne Verwendung einer Hilfsphase, etwa einem flüssigen Medium, kann ein solches System als "nicht-mischbar" in dem Sinne bezeichnet werden, dass sich eine allenfalls kurzzeitig erzielte homogene räumliche Verteilung der einen (Neben-) Komponente in einem die andere Komponente verteilt enthaltendem Raum ohne weiteres, etwa unter der Wirkung der Schwerkraft, dehomogenisiert, d. h. dass verschiedene Raumbereiche mit überproportional hohen Konzentrationen der einen bzw. der anderen Komponente entstehen.

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Bei solchen Systemen kann mit üblichen Anlagen vom Typ der Trommelmischer oder Schaufelmischer weder durch Verlängerung der Mischdauer noch durch Erhöhung der Mischintensität (z. B. erhöhte Drehzahl eines umlaufenden Mischbehälters oder/und Mischelementes) eine Verbesserung der Gleichmässigkeit der Verteilung der einen Komponente in der anderen erzielt werden. Praktisch ist hier eine einigermassen gleichmässige Verteilung dadurch möglich, dass man die beiden Komponenten im Verhältnis ihrer Anteile auf einer gemeinsamen Fläche verteilt, wobei die Komponente mit der grösseren Teilchengrösse als "zweidi- mensionale" Schicht (mittlere Schichtdicke = dem mittleren Durchmesser der grösseren Teilchen) angeordnet wird, z. B. mit Hilfe eines Förderbandes, auf welchem die beiden Komponenten nacheinander aufgeschüttet und dann gemeinsam in eine Ver arbeitungsanlage abgeworfen werden. Auch kontinuierliche Schneckenmischer können nach diesem Flächenverteilungsprinzip betrieben werden.

Es versteht sich, dass der Anwendung der Flächenverteilung praktische Grenzen gesetzt sind und dass Anlagen zur Durchführung dieser Methode relativ viel Raum benötigen oder konstruk tiv kompliziert und daher teuer sind.

Ein praktisch wichtiges Beispiel für Fest/Fest-Verteilungsprobleme der genannten Art ist die kontinuierliche Verteilung ge ringerer Anteile relativ feinteiliger Zusatzstoffe, wie Pig-

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mentpulver oder dergleichen, in einem Granulat, ζ. Β. aus Thermoplast. Der an sich möglichen Verteilung des Zusatzstoffes in der Masse des Grundmaterials, z. B. das Einfärben einer Thermoplastmasse im Zuge der Herstellung und nachfolgende Granulierung, stehen die Forderungen der Endverarbeiter nach einfacher Lagerhaltung, wirtschaftlichem Betrieb und rasch anpassungsfähiger Rezepturgestaltung entgegen.

Es sind schon verschiedene kontinuierlich arbeitende Aufbereitungsanlagen bekannt, die das geschilderte Problem zu lösen versuchen und dazu eine Mischzone oder Mischkammer mit umlaufendem Mischelement aufweisen. So ist es beispielsweise aus der CH-PS 554*229 bekannt, zum dosierten Zumischen eines feinpulvrigen Pigmentes zu einem demgegenüber grobkörnigen Kunststoffgranulat mit einer Dosierschnecke eine Vormischung aus Pigment und Granulat in eine Mischzone im Strom des Granulates einzuführen und dort mit Hilfe eines um eine horizontale Achse umlaufenden Nachmischelementes im Strom des Granulates zu verteilen. Der Zulauf des Granulatstromes liegt dabei über dem Mischelement, d. h. die Mischzone steht unter dem Druck einer Materialsäule aus dem Granulat, was für den Betrieb nachteilig ist, die mit gegebener Antriebsleistung erzielbare Homogenität der Verteilung begrenzt und relativ aufwendige Anlagen erfordert.

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In der Zeitschrift "Kunststoffe-Plastics", ^L, 29-31 (1974)
ist ein sogenannter Einfärbeautomat für die Kunststoffverarbeitung mit einer Mischkammer beschrieben, in die das Granulat seitlich eingeführt wird und in der ein um eine vertikale Achse umlaufendes Mischelement vorgesehen ist. Der nachteilige Einfluss des Druckes der Materialsäule auf die Mischzone wird dadurch vermindert, doch ist die Wirkung des Mischelementes an verschiedenen Orten im Querschnitt des durchlaufenden Materialstromes unterschiedlich, weil die für die Verteilung der Komponenten v/irksamen Teile des Mischelementes
entsprechend dem jeweiligen Abstand von der Achse unterschiedliche Bahngeschwindigkeiten haben.

Ziel der Erfindung ist eine Vorrichtung zur Verteilung von
Zusatzmaterial, das teilchenförmig und fest oder aber flüssig sein kann, in einem Strom aus rieselfähigem festem Grundmaterial, welche Vorrichtung die genannten Nachteile des Standes
der Technik zu vermeiden und weitere Vorteile zu erreichen gestattet. Insbesondere soll die Vorrichtung mit vergleichsweise geringem betrieblichem und apparativem Aufwand eine Verteilung des Zusatzmaterials im Strom des Grundmaterials auch dann ermöglichen, wenn die zu vereinigenden Komponenten keine stabilen Mischungen im Sinne der obigen Erläuterung bilden.

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Es wurde gefunden, dass diese Ziele mit einer Vorrichtung erreicht werden können, bei welcher der Bereich, in dem der Zusatzstoff im Grundmaterial verteilt werden soll, in einer gesonderten Kammer liegt, die in der weiter unten beschriebenen Weise mit Grundmaterial und Zusatzstoff versorgt wird und die Verwendung eines umlaufenden Verteilerelementes gestattet, das nur geringe radiale Mischkräfte ausübt und eine unterschiedliche Einwirkung auf die zugeführten Komponenten ermöglicht.

Die Vorrichtung gemäss der Erfindung ist gekennzeichnet durch eine Kammer mit einem in praktisch senkrechter Kreisbahn umlaufenden Verteilerelement, einam Zulauf für den Strom aus dem Grundmaterial, mindestens einem Zulauf für Zusatzmaterial und einem Ablauf für den Strom aus Grundmaterial mit darin verteiltem Zusatzmaterial, wobei der Zulauf für den Strom aus Grundmaterial unter der oberen horizontalen Tangente der Kreisbahn und der Zulauf für Zusatzmaterial über der oberen horizontalen Tangente der Kreisbahn liegt.

Eine Vorrichtung mit diesen Merkmalen ermöglicht die Verwendung eines Verteilerelementes, dessen in Umlaufrichtung wirksame Stirnflächen zur Erzeugung einer höchstens geringen Turbulenz des durchlaufenden Grundmaterials ausgebildet sind, aber eine ausgeprägte Verteilungswirkung auf das Zusatzmaterial ausüben. Im Vergleich zu bekannten Vorrichtungen des Stan-

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des der Technik ermöglicht die erfindungsgemässe Vorrichtung eine grössere Homogenität der Verteilung und/oder einen höheren Durchsatz bei gegebenem Kammervolumen bzw. gegebener Antriebsleistung. Ferner kann die erfindungsgemässe Vorrichtung konstruktiv einfach und preisgünstig hergestellt werden.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 die halbschematische Darstellung einer Kammer in perspektivischer Ansicht,

Fig. 2 den Horizontalquerschnitt von Fig. 1 nach 2-2, Fig. 3 einen Vertikalquerschnitt nach 3-3 von Fig. 2, Fig. 4 die halbschematische perspektivische Darstellung der Vorrichtung mit Kammer und zugeordneten Einrichtungen für die Zuführung des Grundmaterials, die Zudosierung von Zusatzmaterial und den Antrieb des Verteilerelementes, und

Fig. 5 einen Schnitt durch die Vorrichtung gemäss Fig. 4 mit nachgeschalteter Austrageinrichtung.

Die in den Fig. 1-3 dargestellte Kammer 10 wird von den Wandungen 13, 15, 17 und 19 umschlossen. Die Wandung 13 ist in Fig. 1 zur besseren Darstellung des umlaufenden Verteilerelementes 12 teilweise aufgebrochen gezeichnet. Die praktisch horizontale Antriebsachse 14 des beispielsweise aus vier Armen 120, 121, 122 und 123 bestehenden Verteilerelementes 12 ist in

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nicht dargestellter Weise in der Wand 13 gelagert. Die Wände 13 und 15 werden im folgenden auch als Längsseitenwände bezeichnet, und zwar im Unterschied zu der mit 17 bzw. 171 bezeichneten Breitseitenwand der Kammer. In Fig. 1 ist nur ein einziger Zulauf 11 für Zusatzmaterial eingezeichnet, doch können entsprechend der Anzahl der zuzusetzenden Komponenten mehrere derartige Zuläufe vorgesehen sein. Dabei ist es nicht kritisch, ob diese Zuläufe in den Längsseitenwänden 13, 15, der Breitseitenwand 17 oder der oberen Abschlusswand 19 vorgesehen sind. In Sonderfällen, z. B. mit flüssigen oder pastenförmigen Zusatzmaterialien kann ein gesonderter Zulauf auch unter der horizontalen Tangente 4 der Kreisbahn 5 liegen. Die Wandung 19 ist nicht kritisch, da die Kammer oben offen oder mit einem abnehmbaren Deckel ausgebildet sein kann.

Der Zulauf 16 für den Strom aus dem Grundmaterial ist in der Längsseitenwand 15 vorgesehen und liegt stets unterhalb der horizontalen Tangente 4 der Kreisbahn 5. Vorzugsweise liegt der Zulauf 16 annähernd in der Mitte der Kreisbahn 5 oder etwas darunter. Annähernd am tiefsten Punkt des Bodenbereiches 171 der Breitseitenwand 17 ist der Ablauf 18 für den Strom aus Grundmaterial mit darin verteiltem Zusatzmaterial angeordnet.

Es ist zu betonen, dass die Zahl der Arme des Verteilerelementes 12, das in den Fig. 1-3 als aus vier Teilen 120, 121, 122 und 123 aufgebaut dargestellt ist, verändert v/erden kann und nur aus einem einzigen Teil 120 bestehen könnte. Aus Gründen der Laufruhe wird eine ausgewuchtete, beispielsweise eine sym-

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metrische paarige, drei-, vier- oder mehrteilige Anordnung von Armen bevorzugt. Dagegen ist es für bevorzugte Ausführungsformen der erfindungsgemässen Vorrichtung wesentlich, dass der vom umlaufenden Verteilerelement umschriebene Raum und die Form des Innenraumes der Kammer aufeinander abgestimmt sind, wie dies im folgenden eingehender erläutert wird.

Anhand der in den Fig. 1-3 dargestellten Ausführungsform lässt sich die allgemeine Geometrie der Kammer 10 im Verhältnis zum Verteilerelement 12 bzw. zu dem beim Umlauf des Verteilerelementes 12 umschriebenen Raum 20 und dessen Lage in der Kammer wie folgt erläutern: Die in Fig. 2 mit durchbrochenen Linien begrenzt und schräg schraffiert dargestellte Fläche entspricht dem Horizontalquerschnitt des vom umlaufenden Element 12 umschriebenen rotationssymmetrischen Raumes 20, der hier entsprechend der rechteckigen Querschnittsform zylindrisch ausgebildet ist. Der Querschnitt kann aber auch quadratisch, trapezförmig, sechseckig, praktisch kreisförmig usw. sein, so dass der Raum eine entsprechend modifizierte und z. B. konische oder sphärische Form hat. Die Wahl einer geeigneten Form des Innenraumes der Kammer 10 bzw. Horizontalquerschnittsfläche hängt - ebenso wie die Wahl der zweckmässigen Form der Fläche der Kammer in radialer, d. h. senkrecht zur Drehachse des Verteilerelementes liegender Vertikalebene unterhalb der Horizontalhauptebene - von der Form

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des rotationssymmetrischen Raumes 20 ab: vorzugsweise ist die untere Hälfte dieses Raumes den angrenzenden Teilen der Kanuner geometrisch ähnlich ausgebildet und füllt den unter der axialen Horizontalebene liegenden Teil 31 des Innenraumes der Kammer praktisch aus. Ist die Querschnittsfläche des Innenraumes in der axialen Horizontalebene gemäss Darstellung in den Fig. 1 und 2 rechteckig ausgebildet, so besitzt das Verteilerelement 12 mindestens einen Arm 120, dessen Länge in radialer Richtung im wesentlichen ebenso gross ist, wie die halbe Länge der Querschnittsfläche des Innenraumes in axialer Horizontalebene. Die axiale Länge des Verteilerelementes entspricht vorzugsweise annähernd der Breite des Innenraumes der Kammer, also hier dem Abstand zwischen den Längsseitenwänden 13 und 15. Wenn der in axialer Richtung sich erstreckende Endabschnitt 120a des Armes 120 praktisch parallel zur Achsenrichtung abgekröpft ist, umschreibt das umlaufende Verteilerelement den erwähnten zylindrischen Raum 20, dessen der Kreisbahn 5 in Fig. 3 entsprechende Mantelfläche nahe der halbzylindrisch ausgebildeten Breitseitenwand 171 liegt und dessen beide Kreisflächen parallel und nahe den Längsseitenwänden 13, 15 liegen. Die Endabschnitte 120a, 121a, 122a, 123a und die Verbindungsstücke 120, 121, 122, 123 werden zweckmässig so ausgebildet, dass sie eine relativ geringe Scherwirkung auf das durchgesetzte Material ausUben, z. B. mit bandartigem Querschnitt. Die Form der Verbindungsstücke zwischen der Achse und dem jeweiligen Endabschnitt kann modifiziert werden und beispielsweise wie in den Fig. 1, 2 und 4 dargestellt ausgebildet sein, um eine mit der Drehzahl steuerbare Stauwir-

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kung auszuüben.

Der Zulauf 11 für das Zusatzmaterial 111 liegt allgemein über der oberen horizontalen Tangente 4 der Kreisbahn 5 und erfindungsgemäss jedenfalls oberhalb der Zulauföffnung 16, welche die Kammer 10 mit dem Einfülltrichter oder Vorratsbehälter 30 verbindet. Die Grosse der Oeffnung 16 und damit der Querschnitt des in die Kammer 10 eintretenden Stromes der Teilchen 33 des im Behälter 30 vorliegenden Grundmaterials kann durch eine in Fig. 3 nicht dargestellte Einrichtung, z. B. einen Schieber, verändert werden.

Die Gründe für die überraschend vorteilhafte Leistung einer solchen konstruktiv und betrieblich einfachen, kompakten Vorrichtung in bezug auf Homogenität des Mischgutes aus Komponenten der hier in Betracht stehenden Art bei ausserordentlich geringem Energiebedarf - meist nur Bruchteile, z. B. 20 %, der zum Betrieb bekannter Vormischer erforderlichen Energie - beruhen wahrscheinlich auf einem Mischmechanismus, der sich von den bekannten Anlagen erheblich unterscheidet. Eine mögliche Erklärung dieses Mechanismus lässt sich anhand von Fig. 3 erläutern: Bei Drehung des Mischelementes in Richtung des eingezeichneten Pfeiles kommt es zu einem Materialstau in der linken Mischkammerhälfte, d. h. zwischen den Linien bzw. Ebenen 2 und 4 links von der durch die Oeffnungen 11, 16 gedachten I₄InIe. Das aus dem Vorratsbehälter 30 durch die Oeffnung 16 hindurchgehende Gut aus den Teilchen 33 wird durch die Drehung des Mischelementes zu einer Be-

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wegung nach aufwärts, etwa bis zur Horizontalebene durch die Tangente 4, gebracht bzw. gestaut und kann dann, hauptsächlich unter der Wirkung der Schwerkraft, gegen die rechte Seite abrollen, wobei ein typischer Verlauf der Obergrenze der Materialteilchen 33 in diesem Abrollbereich durch die strichpunktierte schräge Linie angedeutet ist. Das Mischgut aus den Teilchen 33 und dem zudosierten Zusatzmaterial, hier in Form von Teilchen oder Tropfen 111 angedeutet, wird ähnlich wie in einem Fassmischer durch die Ueberrollwirkung von Materialschichten praktisch drucklos (d. h. im wesentlichen frei vom hydrostatischen Druck einer überstehenden Mischgutsäule) gemischt. Dementsprechend wäre die erfindungsgemässe Vorrichtung in der Wirkung einem Fassmischer ähnlich, aber mit den Vorteilen eins kontinuierlichen Durchsatzes und einer einfachen und kompakten Anlagebauweise.

Eine andere, möglicherweise ergänzende Erklärung für die vorteilhafte Arbeitsweise der erfindungsgemässen Vorrichtung beruht auf der Tatsache, dass das Verteilerelement gemäss den Fig. 1-5 im Gegensatz zu bekannten "paddeiförmigen" Mischelementen in Umlaufrichtung eine relativ kleine Stirnfläche aufweist, daher eine vergleichsweise geringere Antriebsleistung benötigt, und im Bereich des von den Endabschnitten 120a, 121a, 122a und 123a umschriebenen Zylindermantels eine maximale Wirkung dort entfalten kann, wo die Ströme aus Grundmaterial und Zusatzmaterial diesen Zylindermantel bzw. die entsprechende Mantelfläche eines anders ausgebildeten Raumes 20 durchschneiden. Daraus liesse sich

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eine unterschiedlich starke Einwirkung auf die beiden Material-Ströme (33 bzw. 111) in dem Sinne ableiten, dass die Wirkung
des Mischelementes im Effekt auf den Strom des Zusatzmaterials
111 verhältnismässig grosser ist, als auf den Strom der Teilchen 33.

Die Querschnittsfläche des Innenraumes der Kammer 10 in der
axialen Horizontalebene ist gemäss den Fig. 1 und 2 vorzugsweise annähernd rechteckig ausgebildet, weil dies einen konstruktiv besonders einfachen Aufbau der Kammer und Verteilerelemente ermöglicht. Wie erwähnt, kann diese Querschnittsfläche aber auch quadratisch, trapezförmig, polygonal bzw. kreisförmig ausgebildet sein, wenn die Arme des umlaufenden Verteilerelementes zur
Bildung des jeweils geometrisch ähnlichen Raumes 20 ausgebildet sind.

Allgemein können für die erfindungsgemässe Vorrichtung mit Vorteil Verteilerelemente verwendet werden, die eine verhältnismässig nur sehr geringe radiale Kraft auf das Gut ausüben und
das oben erläuterte Materialabrollen ermöglichen. Durch entsprechende Wahl der in Umlaufrichtung wirksamen Stirnflächen, z. B. wenn die Arme bzw. Endstücke geringe Dicken aufweisen, lässt
sich die Abroll- bzw. Ablenkungswirkung auf das Mischgut in Abhängigkeit von den Teilchendurchmessern variieren, so dass ein
zudosierter Strom aus Tröpfchen oder Teilchen 111 (z. B. mit Teilchengrössen unter 500 Mikrometer) homogen in dem Strom aus Grundmaterialteilchen 33 (z. B. mit Teilchengrössen über 1,5 mm) ver-

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teilt wird, und zwar mit sehr guter Kurzzeitgenauigkeit. Diese Wirkung kann durch entsprechende Regelung der Drehzahl (z. B. 10-150 U/min) und der radialen Länge der Arme des Verteilerelementes (z. B. 50-250 mm) vorteilhaft beeinflusst v/erden.

Allgemein ist es zweckmässig, dass der im tiefsten Teil des Bodens 171 der Kammer 10 liegende Ablauf 18 von der auf der Kreisbahn 5 liegenden flantelflache des rotationssyiranetrischen Raumes 20 überdeckt wird, so dass der Gesamtstrom aus Grundmaterial und Zusatzstoff durch diese Mantelflache hindurchtreten muss.

Wie in Fig. 4 dargestellt, kann die Kammer 40 aus einem Vorratsbehälter 42 über den mit einem Sperrschieber 48 versehenen Zulauf 41 mit dem Strom aus Grundmaterial gespeist werden, wobei der Durchsatz dieses Stromes durch eine in Fig. 5 dargestellte Austragvorrichtung 50 am unteren Ende des Ablaufes 4 3 bestimmt wird. Anstelle der als Schnecke 51 - z. B. als Teil eines Extruders - dargestellten Austragvorrichtung 50 können auch andere bekannte Förder- bzw. Durchlaufregelungseinrichtungen verwendet werden. Die Verwendung der erfindungsgemässen Vorrichtung anstelle des üblichen Maschinentrichters einer üblichen Strangpresse mit mindestens einer rotierenden Förderbzw. Plastifizierschnecke stellt eine bevorzugte Ausführungsform dar. Man kann aber auch mit diskontinuierlicher Entnahme - unter entsprechender Regelung der Dosierung des Zusatzmaterials - arbeiten und die erfindungsgemässe Vorrichtung dementsprechend auch für den Betrieb von Spritzgussanlagen verwenden.

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In Fig. 4 wird die eine Längsseitenwand 4 4 der Kammer 40 von der Aussenwand des Vorratsbehälters 4 2 gebildet, während die gegenüberliegende Längsseitenv/and 45 Teil eines gesamthaft abnehmbaren bzw. abschwenkbaren Aggregates 400 ist, das die Antriebsvorrichtungen 410,420 für das Verteilerelement 46 bzw. die Dosiereinrichtung 47 umfasst. Auf der Oberseite der Einheit 400 ist ein Vorratsbehälter 4 30 für das Zusatzmaterial vorgesehen. Wie erwähnt, kann die Vorrichtung für die Verarbeitung von Grundmaterial mit mehr als einem Zusatzmaterial ausgebildet sein, in welchem Fall die Zahl der Vorratsbehälter bzw. Dosiereinrichtungen für das Zusatzmaterial entsprechend zu vergrössern ist.

Fig. 5 zeigt den halbschematischen Querschnitt der Vorrichtung gemäss Fig. 4 auf einer durchbrochen gezeichneten Austrageinrichtung 50, deren Schnecke 51 vom Antrieb 52 betätigt v/ird. Der Strom des Grundmaterials, d. h. dessen Durchsatz durch die Vorrichtung, ist von der Förderleistung der Austrageinrichtung 50 und der Menge des Zusatzmaterials abhängig. Es ist zweckmässig, die TVbgabeleistungen der Dosiereinrichtung (en) 47 mit der Austragleistung der Einrichtung 50 zu koppeln, z. B. mechanisch oder elektrisch.

Die Verwendung der erfindungsgemässen Vorrichtung zur kontinuierlichen Vereinigung von relativ grobteiligem Grundmaterial mit relativ feinteiligen oder flüssigen Zusätzen wird bevorzugt, stellt aber keine beschränkende Bestimmung dar. Wesentlich ist

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lediglich, dass das Grundmaterial rieselfähig ist. Es versteht sich, dass der in den Fig. 4 und 5 dargestellte bevorzugte Aufbau mit sehr guter Zugänglichkeit der Kammer nicht nur Pflege und Unterhalt, sondern auch eine einfache Anpassung, etwa durch Auswechseln des Verteilerelementes, gestattet.

Die erfindungsgemässe Vorrichtung kann allgemein für die kontinuierliche Verarbeitung auf den Gebieten der Kunststoffverarbeitung, der Nahrungsmittel- und Futtermitteltechnologie, der Kosmetik und ganz allgemein der Verfahrenstechnik eingesetzt werden. Beispielsweise können Granulate bzw. Regenerate aus Thermoplasten, wie Polypropylen, Polyäthylen, Polystyrol, ABS-Harz, Polyamid, Polyvinylchlorid, Polyacrylnitril, PoIycarbonat und dergleichen, kontinuierlich im Zuge ihrer Verarbeitung, z. B. durch Strangpressen, mit Füllstoffen, Pigmenten, Farbmassen, Farblösungen, Stabilisatoren, Weichmacher und dergleichen vereinigt werden. Es können aber auch Füllstoffe als Grundmaterial mit Bindemitteln als Zusatzmaterial vereinigt oder Duroplastvorstufen in Form von Pulvern oder Granulaten mit Katalysatoren, Cokatalysatoren, Farben bzw. Pigmenten, Treibmitteln und dergleichen vereinigt werden. Auch die Verarbeitung von geschnittenem Fiberglas als Grundmaterial mit thermoplastischen oder duroplastischen Bindemitteln bzw. die Vormischung von Fiberglas mit anderen Füllstoffen kann vorteilhaft mit der erfindungsgemässen Vorrichtung durchgeführt werden. In der Lebensmittel- bzw. Futter-

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mittelverarbeitung können beispielsweise Cerealien bzw. ver arbeitete Kohlehydratprodukte, Proteine oder dergleichen als Grundmaterial mit speziellen Nährstoffen, Vitaminen, Geschmackszusätzen und dergleichen vereinigt werden, und zwar vorzugsweise im Zuge der weiteren Verarbeitung, beispielsweise durch Strangpressen und Zerschneiden des stranggepressten Materials zu Granulat. Auch für die Herstellung kosmetischer Zubereitungen, z. B. durch Verarbeitung von Talkum oder Reisstärke als Grundmaterial mit Zusätzen von Borsäure, antibakteriell wirksamen Stoffen, Geruchszusätzen und dergleichen, kann die erfindungsgemässe Vorrichtung verwendet werden.

Als Beispiel für Betrieb und Leistung einer erfindungsgemäs- sen Vorrichtung entsprechend den Fig. 4 und 5 ist die Verar beitung eines Granulates (Teilchengrösse über 1,5 mm) als Hauptkomponente mit feinteiligem Pigment (Teilchengrösse ca. 500 Mikrometer) zu nennen: bei einem Kanunervolumen von etwa 1,7 Liter wurde ein Durchsatz von ca. 300 kg/Std. mit guter Verteilungshomogenität (Verteilung im Ablaufquerschnitt) er zielt, indem das Verteilerelement mit etwa 60 U/min betrieben wurde. Im Vergleich dazu ist bei Verwendung einer konventio nellen Anlage vergleichbaren Aufbaus, deren Verteilerelement um eine Vertikalachse rotiert und bei der das Grundmaterial von oben in die Umlaufzone des Verteilerelementes eingeführt wird, bei sonst gleichen Bedingungen nur etwa 20 % des Durch satzes der erfindungsgemässen Vorrichtung erzielbar. Allge-

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mein liegt die zweckmässige Rotationsgeschwindigkeit eines Verteilerelementes der in Fig. 4 gezeigten Art zwischen ca. 20 und 100 U/min, wobei die grösseren Umlaufgeschwindigkeiten des Verteilerelementes meist für vergleichsweise feinteiligere Grundmaterialien zweckmässig sind. Ferner ist es für den Betrieb erfindungsgemässer Vorrichtungen zweckmässig, die Höhe des in der Kammer vorhandenen Gutes nicht erheblich über die in Fig. 3 dargestellte Tangente 4 ansteigen zu lassen, d. h. in praktisch "drucklosem" Betrieb zu arbeiten.

Als weiteres Beispiel für Anwendung und Betrieb einer erfindungs gemässen Vorrichtung ist deren Kombination mit einer konventionellen Spritzgiessmaschine (Schussgewicht 60 g): Die Mischkammer der Vorrichtung hat einen Inhalt von 1200 g Thermoplastgranulat/ von dem pro Schuss 60 g abgenommen werden. Bei einem Additivanteil (Pigmentpulver) von 1 % sollten theoretisch 59,4 g Granulat aus dem Einfülltrichter und 0,6 g Additiv in die Mischkammer nachfliessen. Nimmt man einen extrem hohen Kurzzeitfehler von 50 % (0,3g) der Additivdosierung an, etwa durch Materialaufbau und Abbrechen von Agglomeraten am Auslauf der Dosieranlage, so ergibt sich nach einem Schuss in der Kammer der Mischvorrichtung folgende Situation:

Bereits in der Trommel: 1140 g Gemisch mit 1 % Additive

(1128,6 g Granulat und 11,4 g Additive)

Hinzu kommen: 59,7 g Granulat und 0,3 g Additive

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Die Gesamtmischung hat also nach diesem Schuss von 60 g folgende Komponentenanteile:

Granulat: 1128,6 g + 59,7 g = 1188,3 g Additive: 11,4 g + 0,3 g = 11,7 g

Gemisch: 1200 g mit 0,975 % Additive

Ein Kurzzeitfehler der Dosierung von 50 %, der bei einem Direkteinfärbegerät direkt am Schneckeneintritt vorhanden wäre, kann also durch die erfindungsgemässe Vorrichtung auf 2,5 % reduziert werden.

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Claims

Patentansprüche

l) Vorrichtung zur kontinuierlichen Verteilung von Zusatzmaterial in einem Strom aus rieselfähigem festem Grundmaterial, gekennzeichnet durch eine Kammer (10) mit einem in praktisch senkrechten Kreisbahnen um eine horizontale Achse (14) umlaufenden Verteilerelement (12), einem Zulauf (16) für den Strom aus dem Grundmaterial, mindestens einem Zulauf (11) für Zusatzmaterial und einem Ablauf (18) für den Strom aus Grundmaterial mit darin verteiltem Zusatzmaterial, wobei der Zulauf (16) für den Strom aus Grundmaterial unter der oberen horizontalen Tangente (4) der Kreisbahn (5) und der Zulauf (11) für Zusatzmaterial über der oberen horizontalen Tangente (4) der Kreisbahn (5) liegt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine dem Ablauf (18) nachgeschaltete Austrageinrichtung (50) , mit welcher der Strom aus Grundmaterial gesteuert werden kann.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch mindestens eine dem Zulauf (11) für Zusatzmaterial vorgeschaltete Dosiervorrichtung (47).
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-3, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur Steuerung der Dosiervorrichtung (47) in Abhängigkeit vom Betrieb der Austrageinrichtung (50).

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5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenraum der Kammer (10) unterhalb der durch die horizontale Achse (14) des Verteilerelementes (12) verlaufenden Horizontalebene (2) von der unteren Hälfte des vom umlaufenden Verteilerelementes (12) umschriebenen Raumes (20) praktisch ausgefüllt ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, dass die horizontale Querschnittsfläche (2) des Innenraumes der Kammer (10) praktisch rechteckig, die vertikale Querschnittsfläche in radialer Ebene (3) praktisch U-förmig ist, und dass der vom umlaufenden Verteilerelement (12) umschriebene Raum (20) annähernd die Form eines Zylinders hat, dessen radialer Durchmesser nahezu ebenso gross ist, wie die längere Seite der horizontalen Querschnittsfläche des Innenraumes der Kammer (10) , wobei die Höhe des Zylinders mindestens so gross ist, dass der Zylindermantel den im Bereich des Bodens (171) der Kammer (10) angeordneten Ablauf (18) überdeckt.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Zulauf (16) für den Strom aus Grundmaterial in der Längsseitenwand (15) der Kammer (10) angeordnet ist, welche der von der Achse (14) des Verteilerelementes (12) durchbrochenen Längsseitenwand (13) der Kammer gegenüberliegt.

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8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Zulauf (16) für den Strom aus Grundmaterial praktisch im Bereich der Mitte des vom umlaufenden Verteilerelement (12) umschriebenen zylindrischen Raumes (20) liegt.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, dass das Verteilerelement (12) aus mindestens zwei in radialer und axialer Richtung sich erstreckenden Armen (121, 121a; 123, 123a) besteht.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Verteilerelement (12) zur Vermeidung von Turbulenz im Strom des Grundmaterials ausgebildet ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine der Längsseitenwände (45) abnehmbar bzw. abschwenkbar an der Kammer (40) angeordnet ist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch mindestens einen Vorratsbehälter (42) für Grundmaterial, der an der mit dem Zulauf (41) für Grundmaterial versehenen Längsseitenwand (44) der Kammer (40) befestigt ist.
13. Vorrichtung nach den Ansprüchen 4, 11 und 12, gekennzeichnet durch mindestens einen Vorratsbehälter (430) für Zusatzmaterial, der abnehmbar auf einem abschwenkbaren Aggregat (400)

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befestigt ist, das den Antrieb (410) für das Verteilerelement (46) und den Antrieb (420) für die Dosiervorrichtung (4 7) umfasst.
14. Verfahren zum Betrieb der Vorrichtung gemäss einem der Ansprüche 1-13 für die dosierte kontinuierliche Verteilung eines Stromes aus feinteilig festem oder flüssigem Zusatzmaterial in einem Strom eines rieselfähigen Grundmaterials, dadurch gekennzeichnet, dass die Kammer (10) während des Betriebes höchstens bis zur oberen horizontalen Tangente (4) der Kreisbahn (5) mit Mischgut gefüllt ist.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe der in der Kammer (10) vorhandenen Materialmenge auf der im Bereich der nach oben laufenden Verteilerelemente grosser ist, als im Bereich der nach unten laufenden Verteilerelemente, um eine Materialdurchmischung durch Ueberrollen von Materialschichten zu bewirken.

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