Patentanspruch: Mischwerkzeug mit wenigstens einem von einer rotierenden
Welle radial abstehenden Mischflügel, dessen Querschnitt über die gesamte radiale
Länge des Mischflügels im wesentlichen dreieckförmig ausgebildet ist, wobei die
Spitze des Querschnittsdreiecks in Bewegungsrichtung zeigt und die an der Spitze
endenden Schenkel des Querschnittsdreiecks mit der in der Bewegungsrichtung liegenden
Ebene jeweils einen Winkel einschließen, dessen Größe als Funktion des radialen
Abstandes des Querschnitts von der Rotationsachse der Welle derart gewählt ist,
daß die vom Mischflügel im Mischgut erzeugten, parallel zur Rotationsachse verlaufenden
Geschwindigkeitskomponenten über die gesamte radiale Länge des Mischflügels gleich
groß sind, d a d u r c h gekennzeichnet, daß die in Bewegungsrichtung gemessene
Höhe eines Querschnittsdreiecks des Mischflügels im wesentlichen umgekehrt proportional
zum Quadrat des radialen Abstandes des Querschnittsdreiecks von der Rotationsachse
der Welle ist Bei der Aufbereitung von Kunststoffen, beispielsweise bei der Bildung
von Agglomeraten aus Kunststoffpulver, beispielsweise PVC-Pulver, wird mit Hilfe
eines Mischers mit umlaufendem Mischwerkzeug durch Erzeugen von Friktion das Kunststoffpulver
erwärmt, so daß die Körper klebrig werden, erweichen und agglomerieren. Dabei bewirkt
das im Mischbehälter umlaufende Mischwerkzeug zugleich eine Durchmischung des Gutes
und damit eine Verteilung der im Gut erzeugten Wärme.
Die Anmeldung betrifft ein Mischwerkzeug der im Oberbegriff des Anspruchs
genannten Art. Ein derartiges ist bekannt (DE-OS 25 03 838> Zur Erzielung einer
guten Mischwirkung ist das bekannte Mischwerkzeug so gestaltet, daß die im Gut parallel
zur Rotationsachse erzeugte Geschwindigkeitskomponente an allen Punkten, an denen
der oder die Flügel des Mischwerkzeuges mit dem Gut in Berührung tritt, gleich groß
ist.
Bei dem bekannten Mischwerkzeug haben die Flügel eine gleichmäßige
Höhe, dh. das der Achsrichtung parallele Maß der Flügel ist über die ganze Flügellänge
gleich. Es wurde nun gefunden, daß bei diesen Mischwerkzeugen die Festigkeitsprobleme
nur schwer zu beherrschen sind Dies rührt daher, daß der Querschnitt jedes Flügels
von der Rotationsachse des Mischwerkzeugs aus nach außen stark zunimmt und große
Impulse aus dem achsfernen Bereich des Mischwerkzeugs über relativ kleine Querschnitte
auf die Achswelle übertragen werden.
Auch wurde gefunden, daß dieses Werkzeug speziell für sogenannte
Heizmischer, d. h. solche, mit welchen gewolltermaBen die eingangs erwähnte Erwärmung
des behandelten Guts hervorgerufen werden soll, nicht sonderlich geeignet ist Die
dem Gut vermittelte Wärme ist innerhalb von Anstellwinkeln von 0" bis 30° der Aufprallfläche
eines Mischflügels gegen die Radialschnittebene unabhängig vom Anstellwinkel und
allein durch die Projektionsfläche bestimmt, die der Flügel in Bewegungsrichtung
gesehen aufweist. Da die vermittelte Wärme weiterhin von der Geschwindigkeit abhängt,
mit
welcher ein Flügelflächenpunkt auf ein Gutpartikel auftrifft, wird im Flügelbereich
fern der Rotationsachse mehr Wärme erzeugt als im achsnahen Flügelbereich Es ergibt
sich im behandelten Gut bezogen auf die Raumeinheit eine ungleichförmige Wärmemengenverteilung,
die auch durch Rühren nicht beseitigt werden kann, da hierdurch ja besagte Ungleichförmigkeit
erzeugt wird.
Weiterhin ist ein Planeten-Mischer bekannt (DE-OS 24 28 153), bei
welchem durch einen besonderen Antrieb bewirkt wird, daß überall, wo Gutpartikel
auf das Mischwerkzeug treffen, die Aufprallgeschwindigkeiten gleich groß sind. Bei
diesem Mischer ist somit für eine sehr gleichmäßige Wärmeerzeugung Sorge getragen.
Es liegt jedoch auf der Hand, daß Planetenmischer in der Konstruktion
viel aufwendiger sind als diejenigen Mischer, bei denen das Mischwerkzeug keine
planetarische Bewegung ausführt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Mischwerkzeug der eingangs
genannten Art so auszugestalten, daß sich bei seinem Einsatz als friktionserzeugendes
Werkzeug in einem Heizmischer im Gut bezogen auf eine mittlere Volumeneinheit eine
gleichmäßige Wärmemengenverteilung erzielen läßt Diese Aufgabe wird durch die im
Kennzeichen des Patentanspruchs angegebenen Merkmale gelöst.
Bei dem so ausgebildeten Mischwerkzeug nimmt zwar mit dem Abstand
eines Flügelpunktes zum Drehradius die Aufprallgeschwindigkeit zu, so daß die Erwärmung
durch Friktion der Einzelpartikel mit dem Abstand zur Drehachse ebenfalls zunimmt.
Dieser Effekt ist nicht vermeidbar. jedoch nimmt die Menge der vom Flügel unmittelbar
getroffenen Partikel mit zunehmendem Abstand zur Drehachse infolge der erfindungsgemäßen
Gestaltung des Mischflügels ab. Die gegenüber den acnsnäheren Gutpartikeln höher
erwärmten Gutpartikel geben ihre Wärme an eine größere Menge nicht vom Flügel getroffener
Gutpartikel ab. Bezogen auf eine nicht zu klein bemessene Volumeneinheit wird im
achsfernen Bereich nicht mehr Wärme erzeugt als im achsnahen Bereich des Gutes,
so daß sich insgesamt gesehen eine sehr gleichmäßige Wärmeverteilung ergibt. Die
geringen, im Entstehungsstadium vorhandenen Ungleichmäßigkeiten in der Wärmeverteilung
gleichen sich schon bei geringer Gutbewegung rasch aus. Festigkeitsprobleme der
eingangs genannten Art ergeben sich bei dem anmeldungsgemäßen Mischwerkzeug nicht.
Fig. 1 zeigt einen mit zwei Wurfflächen (symmetrisch) ausgerüsteten
Mischflügel von hinten. Wie ersichtlich, nimmt seine senkrecht zur Bewegungsebene
verlaufende Höhe vom freien Ende zur den Mischflügel tragenden Welle allmählich
zu, wobei die Kanten des Mischflügels die Form von Parabeln beschreiben.
F i g. 2 zeigt den Mischflügel nach F i g. 1 von oben und einen Querschnitt
des Mischflügels. Aufgrund der im Patentanspruch gegebenen Bedingungen ist der Mischflügel
relativ schlank. Seine Anströmkante ist geradlinig ausgeführt. Der Verlauf der Hinterkante
ergibt sich aus den Lösungsbedingungen. An allen Stellen weist der Querschnitt des
Mischflügels Dreiecksform auf, wobei die Schnitte in Bewegungsrichtung, welche kreisbogenförmig
verläuft, liegen.
Die Vorderkante des Mischflügels braucht nicht geradlinig zu sein,
sie kann auch bogenförmig verlaufen.