DE2835252C2 - Mischer zum kontinuierlichen Mischen von Stoffen, insbesondere Kunststoffen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Mischer zum kontinuierlichen Mischen von Stoffen, insbesondere Kunststoffen gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Ein derartiger Mischer ist aus der DE-AS 12 57 553 bekannt. Dem Mischer werden kontinuierlich pulverförmige, körnige oder flüssige Rohprodukte, beispielsweise Granulat für die Herstellung von Kunststofferzeugnissen zugeführt, und das fertige Mischprodukt wird kontinuierlich entnommen.

Ein kontinuierlich arbeitender Mischer bietet den Vorteil, daß er unmittelbar einer Weiterverarbeitungsmaschine, wie etwa einem Extruder oder einem Kalander vorgeschaltet werden kann, so daß das Mischprodukt unmittelbar im Mischer auf die gewünschte Verarbeitungstemperatur eingestellt werden kann und keine Zwischenerwärmung zwischen Mischer und Verarbeitungsmaschine notwendig ist.

Bei dem bekannten Mischer wird nur ein Teil des am äußeren Umfang des Mischbehälters aufsteigenden Mischproduktes durch den Auslaß abgelassen, während ein anderer Teil des Mischproduktes im oberen Bereich des Behälters auf die Mischwerkzeuge zurückgeleitet und dem frisch zugeführten Mischgut zugemischt wird. Hierdurch soll eine gleichmäßige und intensive Durchmischung und insbesondere eine gleichmäßige Wärme-

verteilung innerhalb des Mischers erreicht werden, so daß sich in dem Mischprodukt keine Wärmenester ausbilden.

Bei dem herkömmlichen Mischer ist das Einfüllrohr zum Zuführen des Mischgutes mit der die Mischwerkzeuge tragenden Welle drehbar, und das Mischgut tritt durch unmittelbar oberhalb der Mischwerkzeuge in der Wand des Einfüllrohres ausgebildete Schlitze in den Mischbehälter ein. Das frische Mischgut und das bereits ίο durchmischte und zurückgeführte Mischprodukt werden somit auf getrennten Wegen auf die Mischwerkzeuge geleitet, so daß die Vermischung dieser beiden Komponenten ausschließlich an den Mischwerkzeugen erfolgt Auf diese Weise läßt sich die gewünschte is gründliche Durchmischung und gleichmäßige Wärmeverteilung oft nicht erreichen.

Zum Stand der Technik sind ferner die DE-AS 17 78 436 sowie die DE-PS 1188 264, 1193 016, 12 44 723 und 16 79 865 zu nennen, in denen kontinuierliehe Mischer mit ähnlichem grundsätzlichen Aufbau beschrieben werden. Auch mit diesen Mischern läßt sich jedoch nicht die geforderte gründliche Durchmischung und gleichmäßige Wärmeverteilung innerhalb des Mischbehälter erreichen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Mischer zu schaffen, der es ermöglicht, das neu eintretende Mischgut von Anfang an gezielt und intensiv mit bereits teilweise gemischtem Mischprodukt in Berührung zu bringen und zu vermischen.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus dem kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Erfindungsgemäß ist das Einfüllrohr derart angeordnet, daß es das obere Ende der die Mischwerkzeuge tragenden Welle innerhalb des Mischbehälters koaxial umgibt. Der das obere Ende umgebende Abschnitt des Einfüllrohrs ist seinerseits koaxial von einem Rohrabschnitt umgeben, dessen unteres Ende in geringem Abstand von den oberen Mischwerkzeugen endet. Das zurückgeführte Mischprodukt tritt am oberen Ende in den Rohrabschnitt ein und wird bereits innerhalb dieses Rohrabschnitts mit dem durch das obere Ende der Welle radial nach außen gedrängten, neu zugeführten Mischgut vermischt, da der Rohrabschnitt ein radiales Ausweichen des bereits teilweise vorgemischten Mischproduktes verhindert Beim Auf treffen auf die Mischwerkzeuge am unteren Ende des Rohrabschnitts sind die beiden Komponenten daher bereits grob vorgemischt und gleichmäßig verteilt, so daß mit Hilfe der Mischwerkzeuge die endgültige gründliche Durchmischung erfolgen kann.

Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnung näher erläutert.

Die einzige Figur zeigt einen schematischen senkrechten Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Mischer.

Der erfindungsgemäße Mischer umfaßt einen im wesentlichen kreiszylindrischen, senkrecht stehenden Mischbehälter 10, der durch einen unteren Behälterboden 12 und einen oberen Deckel 14 abgeschlossen ist. Die zylindrischen Wände des Mischerbehälters 10 sind als Kühl- oder Heizmantel 16 ausgebildet, da der Mischer sowohl für eine kontinuierliche Heiß- als auch Kaltaufbereitung von Mischungen aus wenigstens zwei Komponenten verwendet werden kann.

In der Zylinderachse ist in den Behälterboden 12 eine mit einem Flansch versehene Hülse 18 eingesetzt, die

zur Aufnahme geeigneter Dichtelemente 20 für die dynamische Abdichtung des Wellendurchbruches dient. Die Welle 22 ist unterhalb des Mischbehälters 10 mit einem drehzahlregelbaren Antrieb, z. B. Antriebsmotor verbunden, auf den später noch einmal eingegangen werden soll.

Der Deckel 14, der mit dem Mantel des Mischbehälters über eine Dichtung 24 und geeignete, nicht gezeigte Verbindungseinrichtungen verbunden ist, weist eine koaxial zu der Zylinderachse liegende kreisförmige Öffnung auf, deren Rand einen senkrecht aufragenden, hülsenförmigen Ansatz 26 aufweist In den Ansatz 26 ist ein mit einem Flansch versehener kreisförmiger Ring 28 eingesetzt, in dessen kreisförmiger Mittelöffnung sich ein Einfüllrohr 30 zum Einfüllen der mit A und B bezeichneten Rohrprodukte befindet

Das Einfüllrohr 32 läuft innerhalb des Mischbehälters in .,einem unteren Endbereich 32 kegelstumpfförmig nach unten zusammen und liegt mit seine./i Ende im wesentlichen in Höhe des oberen Endes der Welle 22.

Die Welle 22 trägt in drei übereinanderliegenden Ebenen Mischwerkzeuge 34, 36, 38, von denen jeweils wenigstens zwei in gleichmäßiger Winkelverteilung in den einzelnen Ebenen angesetzt sind. Die Mischwerkzeuge 34, 36, 38 sind im übrigen in ihrer Winkelanordnung gegenüber den Mischwerkzeugen anderer Ebenen um beispielsweise 90° versetzt. Die unteren Mischwerkzeuge 34 weisen eine untere Kontur auf, die der Kontur des Behälterbodens 12 im wesentlichen entspricht, so daß sie das Produkt vom Behälterboden abschaben. Die oberen Mischwerkzeuge 38 liegen in ihren radial-äußeren Endbereichen im wesentlichen in der Drehebene oder senkrecht zur Zeichenebene, sind jedoch in den radial-inneren Bereichen in Drehrichtung schräg nach oben angestellt. Dadurch üben sie in den radial-inneren Bereichen einen Sog auf das Material nach unten aus, während sie in den äußeren Bereichen sowohl nach oben als auch nach unten drücken.

Im Übergangsbereich zwischen dem unteren Ende des Einfüllrohrs 30 und dem oberen Ende der Welle 22 ⁴" befindet sich ein nach unten kegelstumpfförmig zusammenlaufender Trichter 40, der einen nicht gezeigten Mechanismus zur senkrechten Verstellung aufweist. Der Trichter 40 umgibt sowohl das Einfüllrohr 30 als auch das obere Ende der Welle 22 mit einem ^v' gewissen Abstand und endet in einem geringen Abstand oberhalb der Bahn der oberen Mischwerkzeuge 38. Die Mischwerkzeuge 34, 36, 38 sind insgesamt so geformt und angeordnet, daß das Produkt im Bereich unterhalb des oberen Mischwerkzeugs 38 vollständig vermischt '" wird. Nach vollständiger Durchmischung wird ein Teil des Mischproduktes durch die oberen Mischwerkzeuge 38 außen nach oben gedrückt, die nichi näher bezeichneten Pfeile in der Zeichnung andeuten.

In der oberen linken Ecke des in der Zeichnung dargestellten Mischers befindet sich ein Auslaß 42 für das Material, dem ein Leitorgan 44, beispielsweise ein in seiner Winkelstellung verstellbares Leitblech vorgeschaltet ist, durch den ein beliebig wählbarer Anteil des vor dem Auslaß 42 eintreffenden Mischproduktes durch diesen entnommen bzw. von oben in det Trichter 40 zurückgeführt werden kann. Dieser zurückgeführte Anteil des fertiggestellten Mischproduktes trifft unterhalb des unteren Endes des Einfüllrohres 32 unmittelbar mit den frisch eintretenden Rohprodukten zusammen und wird mit diesen vermischt.

In der in der Zeichnung rechten Wand des Mischbehälters 10 befindet sich ein Temperaturfühler 46, der Steuersignale für den drehzahlregelbaren Antriebsmotor liefert und dessen Drehzahl so einstellt daß die Temperatur innerhalb des Mischers, die von der Drehzahl abhängig ist auf einem vorgegebenen Wert mit sehr hoher Genauigkeit festgehalten werden kann.

Angrenzend an den Auslaß 42 befindet sich ein senkrechtes Austrittsrohr 48, das im wesentlichen zylindrisch ausgebildet ist und als oberen Abschluß einen durchsichtigen Deckel 50 aufweist der zur Überwachung dient und zur Reinigung gelöst werden kann. Das Austrittsrohr 48 tritt an seinem unteren Ende radial in einen Zylinder 52 ein, in dem ein Schließkolben 54 auf einer waagerecht liegenden Kolbenstange 56 geführt ist Der Schließkolben 54 umfaßt eine am Ende der Kolbenstange 56 angebrachte Trägerplatte 58, die über eine Dichtung 60, etwa einen O-Ring, eine Schließplatte 62 trägt die in eine entsprechende Öffnung in der Wand des Mischbehälters eingepaßt ist und durch die Kolbenstange 56 zur vollständigen Entleerung des Mischbehälters tO zurückgezogen werden kann.

An dem in der Zeichnung linken Ende des Zylinders 52 ist über eine Dichtung 64 ein kreisförmiger Deckel 66 befestigt, auf dessen Außenseite ein Axialantrieb 68, etwa ein pneumatischer oder hydraulischer Zylinder angebracht ist, der zur Bewegung der Kolbenstange 56 dient. Wenn die Kolbenstange 56 zurückgezogen wird, so gelangt sie im wesentlichen bis vor die Platte 66, so daß das restliche Näaterial aus dem Mischbehälter 10 durch einen von dem Zylinder 32 schräg nach links und unten verlaufende Auslaßstutzen 70 austreten kann. Der Auslaßstutzen ist mit einem Flansch 72 an seinem freien Ende zur Verbindung mit einer nachgeschalteten Station versehen. Er steht über eine Dichtung 74 und geeignete, nicht näher gezeigte Befestigungseinrichtungen mit der Platte 66 einerseits und einem Zwischenstück 76 in Verbindung, das seinerseits mit dem Behälterboden 12 verbunden ist.

Ein derartiger Mischer arbeitet folgendermaßen. Über geeignete, kontinuierlich arbeitende, gravimetrische oder volumetrische Dosiereinrichtungen, die in der Zeichnung nicht gezeigt sind, werden zwei oder mehrere Komponenten in bestimmtem Verhältnis durch das Einfüllrohr 30 in den Mischbehälter 10 bei laufenden Mischwerkzeugen 34, 36, 38 eingebracht. Das eingebrachte, unvermischte Material gelangt durch einen Ringspalt, der zwischen dem unteren Ende des Einfüllrohres 30 und dem Wellenkopf am oberen Ende der Welle 22 gebildet wird, in einen Vormischraum innerhalb des Trichters 40. Hier trifft das neu eingespeiste Material mit dem schon fertig aufbereiteten Material zusammen. Voraussetzung hierfür ist der bereits geschilderte Materialumlauf in dem Mischbehälter 10 sowie eine Füllhöhe, die über dem oberen Rand des Trichters liegt.

Ein Teil des zum Auslaß 42 gelangenden fertig aufbereiteten Materials bewegt sich entlang dem unteren Endbereich 32 des Einfüllrohres 30 abwärts und tritt wiederum in den Vormischraum innerhalb des Trichters 40 ein. Da das neu eindosierte Material nahezu senkrecht aus dem Einfüllrohr 30 nach unten austritt, das bereits gemischte Material innerhalb des Trichters 40 jedoch eine Drehbewegung ausführt, findet bereits hier eine relativ intensive Vermischung und Verteilung der beiden Produktströme statt. Die Mischwerkzeuge 34, 36,38 ziehen das vorgemischte Material in der Nähe der Welle 22 nach unten in den unteren Bereich des Mischers, der als Hauptmischraum bezeichnet werden

kann. Hier erfolgt eine intensive Umschichtung des Materials in senkrechter und waagerechter Richtung.

Die äußeren Enden des oberen Mischwerkzeugs 38 fördern die Fertigmischung nach oben, so daß sie teilweise austreten und teilweise in den Trichter 40 zurückgeführt werden kann.

Während des gesamten Mischvorganges wird die Temperatur durch Drehzahlregelung des Antriebsmotors konstant gehalten. Reicht dies zur Steuerung nicht aus, so kann in den Kühlmantel 16 ein Heiz- oder Kühlmedium eingespeist werden.

Sollen Mischungen heiß aufbereitet werden, so wird zum Erwärmen des Systems der Mischbehälter 10 nur so weit gefüllt, daß noch kein Austritt von ungenügend aufbereitetem Material erfolgen kann. Die Eindosierung des frischen Materials wird so lange unterbrochen, bis das im Mischbehälter befindliche Material eine bestimmte vorgegebene Temperatur erreicht hat. Anschließend kann auf kontinuierliches Mischen umgeschaltet werden.

Sollen Flüssigkomponenten in Feststoffe eingespeist werden, so empfiehlt sich die Zugabe der Flüssigkomponenten in der Nähe des unteren Endes des Trichters 40.

Bei Heißmischungen ist hier das Mischgut schon vorgewärmt und kann so die Flüssigkomponente leichter aufnehmen.
Da verschiedene Materialien verschiedene Fließeigenschaften aufweisen, kann es zweckmäßig sein, daß Einfüllrohr 30 in senkrechter Richtung verschiebbar in den Deckel 14 einzubauen. Das gleiche gilt für den Trichter 40, wie bereits erwähnt wurde. Dadurch lassen sich die Spaltweiten der jeweiligen Ringspalte variieren.

ίο Der Kegelwinkel des Einfüllrohres 30 und des Trichters 40 in der Zeichnung sind als Beispiel zu verstehen. Die jeweiligen Kegelwinkel können größer, jedoch auch kleiner gewählt werden, und sowohl das Einfüllrohr als auch der Trichter können im Extremfall zylindrisch ausgebildet sein.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren und den erfindungsgemäßen Mischer ist sichergestellt, daß das Rohmaterial in keinem Falle weitgehend unverändert in den Auslaß gelangen kann, da es bereits in dem Trichter einer ersten Vormischung unterworfen und in dem Hauptmischraum einer weiteren intensiven Durchmischung ausgesetzt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Mischer zum kontinuierlichen Mischen von Stoffen, insbesondere Kunststoffen, mit einem im wesentlichen zylindrischen, senkrechten Behälter, mit einer senkrecht durch den Behälterboden eintretenden Welle, mit an der Welle befestigten Mischwerkzeugen, die im inneren Bereich des Behälters eine abwärts gerichtete und die im äußeren Bereich des Behälters eine aufwärts gerichtete Strömung erzeugen, mit einem Einfüllrohr zum kontinuierlichen Einfüllen der Stoffe und mit einem Auslaß für das fertige Mischprodukt im oberen äußeren Bereich des Behälters, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (22) im Behälter (10) endet, daß das Einfüllrohr (30) koaxial zur Welle angeordnet ist und deren oberes Ende umgibt, daß ein Rohrabschnitt (40) koaxial zur Welle angeordnet ist und das Einfüllrohr im Bereich des oberen Endes der Welle umgibt und daß das untere Ende des Rohrabschnitts in geringem Abstand von den oberen Mischwerkzeugen (38) endet.

2. Mischer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohrabschnitt als nach unten zusammenlaufenden Trichter (40) ausgebildet ist.

3. Mischer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der untere Endbereich des Einfüllrohres (30) kegelstumpfförmig zusammenläuft.

4. Mischer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Trichter (40) und/oder das Einfüllrohr (30) in senkrechter Richtung verstellbar sind.

5. Mischer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß am Auslaß (42) ein verstellbares Leitorgan (44) derart angebracht ist, daß der gemischte Materialstrom teilweise austritt und teilweise von oben in den Trichter (40) zurückgeführt wird.