DE3301043A1

DE3301043A1 - Mischvorrichtung

Info

Publication number: DE3301043A1
Application number: DE19833301043
Authority: DE
Inventors: Erich 6128 Hoechst Kessler; Alfons 8751 Kleinwallstadt Leeb
Original assignee: Akzo GmbH
Current assignee: Akzo Patente 5600 Wuppertal De GmbH
Priority date: 1982-02-09
Filing date: 1983-01-14
Publication date: 1983-08-11
Also published as: GB2114459A; US4482254A; GB8303496D0; DE3301043C2; FR2521031A1; GB2114459B; FR2521031B1

Description

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Mischvorrichtung

A k ζ ο GmbH
Wuppertal

Die Erfindung bezieht sich auf eine Mischvorrichtung mit einer ersten Mischkammer, welche aus einem Gehäuse, in welchem Zuführungen für die zu mischenden Komponenten angeordnet sind, und einem mit Nuten versehenen, drehbaren Mischkopf, bei dem die Nuten unter einem konstanten Winkel von 10 bis 80° zur Achsrichtung des Mischkopfes schraubenförmig in die Oberfläche eingearbeitet sind, besteht, und einer daran anschließenden zweiten Mischkammer.

Aus der DE-OS 25 29 987 ist eine Vorrichtung bekannt, bei der eine erste Flüssigkeit in großer Menge in die Mischkammer gegeben und eine zweite Flüssigkeit in geringer Menge (weniger als 5% der Gesamtmenge) über Leitungen direkt an den genannten Mischkopf herangeführt wird. Soll die zweite Flüssigkeit möglichst fein verteilt dem Mischkopf zugeführt werden, weil diese beispielsweise mit der ersten Flüssigkeit

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schlecht mischbar ist, muß diese zweite Flüssigkeit in vielen einzelnen Leitungen dem Mischkopf zugeführt werden, wobei der Mischkopf selbst dann aus einzelnen, fest miteinander verbundenen, genuteten Ringelementen besteht. Diese Vorrichtung ist sehr aufwendig. Bei einer durchzuführenden Reiniguna muß diese Vorrichtung in viele Einzelteile zerlegt werden, wodurch auch die Reinigung dieser sehr aufwendigen Konstruktion kompliziert und langwierig wird. Dadurch, daß die Leitungen durch den Mischraum laufen, werden auch die Strömüngsverhältnisse im Mischraum unkontrollierbar.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, eine einfache Mischvorrichtung zur Verfügung zu stellen, bei der die aufgezeigten Mängel stark verringert sind. In der Mischvorrichtung sollen reproduzierbare Strömungsverhältnisse herrschen. Die Reinigung der Mischvorrichtung soll einfach sein. Die Mischvorrichtung soll gute Mischergebnisse liefern.

Ausgehend von der in der DE-OS 25 29 987 beschriebenen Mischvorrichtung wird die Aufgabe der Erfindung dadurch gelöst, daß auf der Innenseite des Gehäuses eine Vielzahl von Nuten eingearbeitet sind, welche mit jeweils einer Komponentenzuführung verbunden sind, daß ferner zwischen Gehäuse und Mischkopf eine mit vielen Durchlässen versehene Büchse mit ihrer äußeren Oberfläche in die genutete Gehäuseinnenseite eingesetzt ist und innerhalb der Büchseninnenseite der mit Nuten versehene Mischkopf derart angeordnet vorliegt, daß zwischen Büchse und genutetem Mischkopf ein schmaler Spalt ist.

Die Durchlässe der Büchse können durch viele, auf der Büchse gleichmäßig verteilte, radiale Bohrungen bzw. durch die

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Zwischenräume einer Sintermetallbüchse gebildet werden. Auf diese Weise werden die von den Nuten- des Gehäuses der Büchse zugeführten Komponenten gleichmäßig verteilt dem Mischkopf zugeführt. Durch die Sintermetallbüchse geschieht bereits eine Vormischung, indem sowohl die einzelnen Komponenten als auch Vermischungen in immer neue Ströme geteilt und auch zusammengeführt werden. Auf diese Weise werden die einzelnen Komponenten dem Mischkopf in fein verteilter, teilweise vorgemischter Form zugeführt. Die durchschnittliche Größe der Poren in der Sintermetallbüchse liegt günstig zwischen 5 und 200 μ.

Die Spaltbreite zwischen Büchse und Mischkopf liegt zwischen 0,2 und 5 mm. Bei sehr geringer Spaltbreite ist der Anteil an Scherwirkung bei größerer Spaltbreite der Anteil an Rückmischung größer.

Die Scherwirkung beruht darauf, daß zwischen Büchse und Mischkopf die aus der Büchse austretenden Ströme abgeschert werden und auf diese Weise bei sehneHäufendem Mischkopf eine feine Verteilung und gute Vermischung dieser Ströme erfolgt. Deshalb lassen sich mit der erfindungsgemäßen Mischvorrichtung in alle die Stoffe weitere Komponenten einmischen, auf welche Stoffe eine Scherwirkung ausgelöst werden kann. Solche Stoffe sind beispielsweise Polymerschmelzen, Fette, Wachse, Pasten, aber auch andere Flüssigkeiten und Gase.

Die Rückmischung kann einmal dadurch geschehen, daß der Mischkopf in Flußrichtung wesentlich mehr fördert, als durch den Mischerausgang abfließt, so daß ein Teil des Gemisches zurückströmt, zum anderen dadurch, daß, wie auch in der

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DE-OS 25 29 987 beschrieben, der Mischkopf gegen der Flußrichtung fördert.

Günstig es es, wenn die auf der Innenseite des Gehäuses eingearbeiteten Nuten in Achsialrichtung angeordnet sind. Beispielsweise wird bei zwei zu mischenden Komponenten immer abwechselnd eine Nut mit der einen und die nächste Nut- mit der anderen Komponentenzuführung verbunden, so daß die Komponenten nach einer Verteilung durch die Büchse dem Mischkopf über den Umfang gleichmäßig verteilt zugeführt werden. Die auf der Innenseite des Gehäuses eingearbeiteten Nuten können auch in Umfangsrichtung angeordnet sein.

Die übergabe der zu.mischenden Medien von den Nuten in die Hohlräume der Büchse gelingt vorzüglich, wenn die Büchse durch Pressitz in das Gehäuse eingedrückt ist."

Mit einer Mischvorrichtung nach dieser Erfindung ist es insbesondere möglich, dem Hauptstrom einer Flüssigkeit sehr geringe Mengen einer anderen Flüssigkeit zuzumischen, z.B. im Verhältnis von 100:1. In diesem Falle ist bevorzugt vorgesehen, daß der Hauptstrom nicht radial durch die Durchlässe der Büchse, sondern axial in das Innere der Büchse gefördert wird.

Es zeigen:

Figur 1 einen Längsschnitt einer erfindurigsgemäßen Vorrichtung Figur 2 den Schnitt AA der Vorrichtung gemäß Figur. 1 Figur 3 den Schnitt BB der Vorrichtung gemäß Figur 1. Figur 4 eine Explosionszeichnung von Mischkopf, Büchse und

Gehäuse
Figur 5 einen Längsschnitt eines anderen Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen. Vorrichtung

In Figur 1 ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung dargestellt, bei der der genutete Mischkopf 1 auf der Welle 2 in Drauf-

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sieht dargestellt ist. Wie aus Figur 2 zu ersehen ist, ist der Mischkopf 1 über eine Paßfeder 16 mit der Welle 2 formschlüssig verbunden. Die Nuten des Mischkopfes 1 verlaufen auf seiner Oberfläche wendelartig unter -einem Winkel von 45°. Die Welle 2 ist im Gehäusedeckel 5 und im Gehäuse 3 (Lagerung nicht dargestellt) gelagert. Mit 4 ist das Gehäuse für den Mischkopf 1 bezeichnet. Im Gehäuse 4 sind auf der Innenseite Nuten 6 und 7 eingearbeitet, welche in axialer Richtung verlaufen. Durch das Gehäuse 4 und den Gehäusedeckel 5 laufen die Zuleitungen der Komponenten X und Y, wobei die Nuten 6 über die Ringnut 8 mit der Zuleitung 10 der Komponente X und die Nuten 7 über die Ringnut 9 mit der Zuleitung 11 der Komponente Y verbunden sind. In das Gehäuse 4 ist eine Sintermetallbüchse 12 eingepreßt. Ber Spalt zwischen Sintermetallbüchse 12 und Mischkopf 1 ist mit S bezeichnet, über Gewindestangen 13 und Muttern (im Längsschnitt versetzt gezeichnet) sind die Gehäuse 3 und 4 und Gehäusedeckel 5 dicht miteinander verbunden. Die Welle 2 ist im Gehäusedeckel 5 ebenfalls abgedichtet. Dem Gehäuse 4 ist im Gehäuse 3 als zweite Mischkammer ein an sich bekannter Stiftmischer nachgeschaltet, dessen Innenraum über Bohrungen 15 mit dem Innenraum der ersten Mischvorrichtung verbunden ist. Die Elemente des Stiftmischers sind an sich bekannt und werden deshalb nicht näher beschrieben.

In Figur 4 ist der genutete Mischkopf 1, die mit einer Vielzahl von gleichmäßig verteilten, radialen Bohrungen versehene Büchse 12 und die mit Nuten (6, 7) versehene untere Hälfte des Gehäuses 4 in der Art nach Explosionszeichnungen auseinandergezogen dargestellt. In dieser Zeichnung sind die Leitungen (10, 11), die Verteilung über die Ringnuten (8, 9) zu den Nuten (6, 7) besonders gut

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zu erkennen, über die Bohrungen 17 der Büchse 12 werden die Komponenten (X, Y) dem Mischkopf 1 zugeführt.

Bei Betrieb wird beispielsweise als Komponente X Polypropylen mit einer Viskosität von 7 000 Pas, einer Temperatur von 235⁰C und einer Förderleistung von 12 g/min, und als Komponente Y ein Fettamin mit einer Viskosität von 0,03 Pas# einer Temperatur von 180°C und einer Förderleistung von 4 g/min durch Zwangsförderung, beispielsweise mit Hilfe von Zahnradpumpen, dem Mischer zugeführt. Das Polypropylen gelangt über die Zuleitung 10, die Ringnut 8 und die Nuten 6 zur Sintermetallbüchse 12, während das Fettamin über die Zuleitung 11, die Ringnut 9 und die Nuten 7 zur Sintermetallbüchse geführt wird.

Beim Eintritt in die Sintermetallbüchse werden die einzelnen Ströme der Komponenten in noch kleinere Einzelströme zerteilt, wobei beim Durchlauf durch die Sintermetallbüchse diese Einzelströme sich untereinander berühren, sich teilweise vermischen und wieder auseinanderlaufen. Die aus der Sintermetallbüchse austretenden Einzelströme sind sehr unterschiedlicher Zusammensetzung. Deshalb wird im folgenden die im Mischraum zwischen Mischkopf 1 und Sintermetallbüchse 12 befindliche Flüssigkeit mit Medium bezeichnet. Auf der Innenseite der Sintermetallbüchse 12 ist der genutete Mischkopf, auf dessen Oberfläche die Nuten unter einem Winkel von 45° verlaufen, und dessen Oberfläche mit der Innenseite der Sintermetallbüchse einen Spalt von 500^ bildet, in der Weise angetrieben, daß das im Gehäuse 4 innerhalb der Sinterbüchse 12 austretende Medium abgeschert und mit einer größeren Geschwindigkeit in Richtung der

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Bohrungen 15 gefördert wird, als dort abfließt/ so daß zwangsweise ein Teil des Mediums wieder zurückfließt. Aufgrund der Scherwirkung und der durch den rückfließenden Teil des Mediums erzeugten Rückmischung wird das Medium sehr gut vermischt. Dieser Mischeffekt wird durch den nachgeschalteten Mischer in der zweiten Mischkammer (Gehäuse 3) verstärkt. Dabei kann es sich um einen an sich bekannten Stiftmischer/ aber auch um andere Mischeinrichtungen handeln.

Das aus dem dargestellten Stiftmischer fließende Medium hat eine Viskosität von 40 Pas/ eine Temperatur von 200°C. Die Mischung ist weitgehend homogen und verhält sich wie eine Schmelze. Auch wenn der Polypropylenanteil der fertigen Mischung nur noch 20% beträgt/ ergibt sich eine weitgehend homogene Mischung/ deren Verhalten immer noch das einer Schmelze ist.

In dem Ausführungsbeispiel nach Figur 5/ das im wesentlichen dem Ausführungsbeispiel nach Figur 1 entspricht/ ist dargestellt/ daß eine Hauptkomponente Z über Kanal 20 und Ringkanal 21 axial in den zylindrischen Ringspalt S zwischen der Büchse 12 und dem Mischkopf 1 eingespeist wird. Die weiteren Komponenten X und Y werden radial durch Durchlässe der Büchse 12 in den Spalt eingespeist. Es wird hierdurch möglich, in einen Hauptstrom einer Flüssigkeit/ z.B. Schmelze eines Polymers/ geringe Mengen einer oder mehrerer zuzumischender Flüssigkeitskomponenten einzumischen.

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Leerseite

Claims

A3GW32OO5-i Patentansprüche .

1. Mischvorrichtung mit einer ersten Mischkammer, welche aus einem Gehäuse/ in welchem Zuführungen für die zu mischenden Komponenten angeordnet sind, und einem mit Nuten versehenen drehbaren Mischkopf, bei dem die Nuten unter einem Winkel von 10 bis 80° zur Achsrichtung, des Mischkopfes schraubenförmig in die Oberfläche eingearbeitet sind, besteht, und einer daran anschließenden zweiten Mischkammer, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Innenseite des Gehäuses (4) eine Vielzahl von Nuten (6, 7) eingearbeitet sind, welche mit jeweils einer Komponentenzuführung (10, 11) verbunden sind, daß ferner zwischen Gehäuse (4) und Misch-Kopf (1) eine mit vielen Durchlässen versehene Büchse (12) mit ihrer äußeren Oberfläche in die genutete Gehäuseinnenseite eingesetzt ist und innerhalb der Büchseninnenseite der mit Nuten versehene Mischkopf (1) derart angeordnet vorliegt, daß zwischen Büchse (12) und Mischkopf

(1) ein schmaler Spalt (s) ist.

2. Mischvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchlässe der Büchse (12) eine Vielzahl von gleichmäßig verteilten, radialen Bohrungen sind.

3. Mischvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Büchse (12) aus porösem Sintermetall besteht.

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4. Mischvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die durchschnittliche Größe der Poren der Sintermetall-Büchse (12) zwischen 5 und 200 μ liegt.

5. Mischvorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Spalt (5) zwischen Büchse (12) und Mischkopf (1) 0,2 bis 5 mm breit ist.

6. Mischvorrichtung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die auf der Innenseite des Gehäuses (4) eingearbeiteten Nuten in Axialrichtung angeordnet sind.

7. Mischvorrichtung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die auf der Innenseite des Gehäuses (4) eingearbeiteten Nuten in ümfangsrichtung angeordnet sind.

8. Mischvorrichtung nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die mit vielen Durchlässen versehene Büchse (12) in dem Gehäuse (4) durch Pressitz festgehalten wird.

' 9. Mischvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Büchse einen axialen Einlaß für eine Flüssigkeitskomponente aufweist.

10. Mischvorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die den einzelnen Nuten zugeordneten Durchlässe der Büchse von Nute zu Nute unterschiedliche Größe haben.

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