HINTERGRUND DER ERFINDUNG:
Gebiet der Erfindung:
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Die Erfindung bezieht sich auf einen Innenmischer gemäß
dem Oberbegriff des Anspruchs. Ein Innenmischer dieser
Bauart ist beispielsweise aus der GB-A-2084035 bekannt.
Zugrundeliegender Stand der Technik:
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Ein herkömmlicher Innenmischer ist in den Fig. 3 und 4
gezeigt.
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Bei dem in den Fig. 3 und 4 (eine Zeichnung entlang
des Pfeils A in der Fig. 3) gezeigten Innenmischer bildet
eine Mischkammer 33 zusammen mit einem schwebenden Gewicht
31 und einer Bodenklappe 32 in Verbindung stehende
zylindrische geschlossene Räume aus, die im Querschnitt rund
sind; innerhalb dieser Mischkammer 33 liegen zwei Rotoren 38
und 39 in einem Nicht-Eingriffs-Zustand nebeneinander, die
durch eine Kupplung 37 mit zwei Ausgangswellen 35 und 36
einer Untersetzung 34 verbunden sind. Die Antriebsleistung
von einer Antriebsmaschine 40, wie z. B. ein Motor, wird
durch eine Kupplung 42 an eine Eingangswelle 41 der
Untersetzung 34 übertragen, wobei somit diese zwei Rotoren
38 und 39 in entgegengesetzten Rotationssrichtungen gedreht
werden. Die Rotoren 38 und 39 sind mit langen Blättern 38a
und 39a und mit kurzen Blättern 38b und 39b versehen, d. h.
jeder mit zwei Blättern. Diese Blätter 38a, 38b, 39a und 39b
erstrecken sich spiralförmig um die Wellen der Rotoren 38
und 39 herum; die langen Blätter 38a und 39a sind in der
entgegengesetzten Richtung der kurzen Blätter 38b und 39b
gekrümmt. Das schwebende Gewicht 31, das einen Teil des
oberen Teils der Mischkammer 33 ausbildet, ist an einem
Kolbenschaft 43 angebracht und vertikal bewegbar in einen
Trichter 44 eingeführt. Die Bodenklappe 32, die einen Teil
der unteren Seite der Mischkammer 33 ausbildet, ist derart
ausgestaltet, um geöffnet und geschlossen zu werden, so daß
ein gemischtes Compound aus der Mischkammer entnommen werden
kann. Das Bezugszeichen 45 bezieht sich auf eine
Befüllungsklappe zum Befüllen einer bestimmten Menge von zu
befüllenden Materialien zuzüglich der Additive in den
Trichter 45.
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Als nächstes wird der Betrieb des Innenmischers des
vorstehend beschriebenen Aufbaus erläutert. Ein bestimmte
Menge an Material, wie z. B. Gummi, Kunststoffe, usw., und
zahlreiche Additive werden von der Befüllungsklappe 45 in
den Trichter 44 befüllt und durch einen Stoß des schwebenden
Gewichts 31 in die Mischkammer 33 gezwängt. Anschließend
wird bei geschlossener Mischkammer 33 die Antriebsleistung
der Antriebsmaschine 40 auf die Untersetzung 34 übertragen,
um die Rotoren 38 und 39 in entgegengesetzten Richtungen zu
drehen. In der Mischkammer 33 fließen die zu mischenden
Materialien in der Richtung der Achse der Rotoren 38 und 39,
während sie bei einem kleinem Spalt zwischen den Spitzen der
Blätter der Rotoren 38 und 39 und der Innenwand der
Mischkammer 33 geschert werden, wobei somit eine sogenannte
Mikrodispersion durchgeführt wird, bei der die Additive in
den zu mischenden Materialien dispergiert werden. Da der
Rotor 38 und der andere Rotor 39 in entgegengesetzten
Richtungen rotieren, fließen die gemischten Materialien
zwischen den rechten und linken Mischkammern. Die
gemischten, als B in der Fig. 4 gezeigten Materialien
fließen allmählich, während sie innerhalb der Mischkammer im
großen und ganzen stark verwirbeln, wobei die Additive beim
Mischen zum einheitlichen Mischen in die Materialien
makrodispergiert werden. Wenn das Mischen in der Mischkammer 33
beendet ist, wird die in dem unteren Teil der Mischkammer 33
angeordnete Bodenklappe 32 geöffnet, um das gemischte
Compound aus der Maschine auszutragen, wodurch ein Zyklus
eines Mischvorgangs abgeschlossen wird.
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Der Innenmischer kommt in zwei Bauarten vor: eine ist die
Eingriff-Bauart, bei der die zwei Rotoren in einem
Eingriffs-Zustand nebeneinanderliegen, und die andere ist
die Nicht-Eingriff-Bauart, bei der die zwei Rotoren in einem
Nicht-Eingriffs-Zustand nebeneinanderliegen und mit
verschiedenen Drehzahlen zu dem Zweck rotieren, daß die
Mikro- und Makrodispersionswirkungen verbessert werden,
indem die Phasen der Blätter der zwei Rotoren 38 und 39
periodisch geändert werden. Jedoch kommt es bei Rotation der
zwei Rotoren 38 und 39 mit verschiedenen Drehzahlen zu einem
Unterschied in einer Mischenergie, die den in der rechten
und linken Kammer zu mischenden Materialien hinzuzufügen
ist, was einen trägen Materialstrom zwischen den rechten und
linken Mischkammern, und entsprechend eine ungenügende
Makrodispersion zur Folge hat. In diesem Fall nimmt das
gemischte Compound eine uneinheitliche Qualität an. Um diese
Art von Problem zu bewältigen, ist ein Innenmischer mit zwei
Rotoren offenbart (mit Bezug auf die Druckschrift
JP-A-2-33871), die in bestimmten Phasen angeordnet sind und
mit der gleichen Drehzahl angetrieben werden. Gemäß diesem
Innenmischer tritt kein Unterschied in der den in den
rechten und linken Mischkammern befindlichen Materialien
hinzuzufügenden Mischenergie auf, weil die zwei Rotoren mit
der gleichen Drehzahl rotieren, was einen regen
Materialstrom zwischen den rechten und linken Kammern und
eine ausreichende Makrodispersion der Additive in die
Materialien zur Folge hat.
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Bei der vorstehend beschriebenen Nicht-Eingriff-Bauart
eines Innenmischers des Stands der Technik wird bei Rotation
der zwei Rotoren mit der gleichen Drehzahl bei einem
Versuch, einen Materialstrom zwischen den rechten und linken
Mischkammern zu aktivieren, ein exzellentes Mischergebnis im
Vergleich zu einem Rotorbetrieb mit im Durchschnitt
verschiedenen Drehzahlen erreicht. Ein Rotorbetrieb mit
verschiedenen Drehzahlen ist jedoch in einigen Fällen
abhängig von den zu mischenden Materialien hinsichtlich der
Materialfließeigenschaften und der
Beschickungsgeschwindigkeit des Materials hinein in die Mischkammern
nach einem Befüllen relativ überlegen. Es ist notwendig, die
Eignung der gleichen oder der verschiedenen Drehzahlen der
zwei Rotoren für das Mischen von Materialien zu untersuchen.
Deshalb müssen die zwei Rotoren mit der gleichen Drehzahl
oder mit verschiedenen Drehzahlen entsprechend den zu
mischenden Materialien angetrieben werden, wobei
ineffizienterweise Zahnräder der Untersetzung oder die
Untersetzung selbst jedesmal geändert werden müssen, wenn
die Rotordrehzahl geändert wird.
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Es ist Praxis gewesen, zwei Bauarten von Mischern
entsprechend den zu mischenden Materialien zu gebrauchen:
eine mit zwei Rotoren, die mit der gleichen Drehzahl
angetrieben werden, und die andere mit zwei Rotoren, die mit
verschiedenen Drehzahlen angetrieben werden. Jedoch mußte
ein gemischtes Compound in kleinen Losgrößen produziert
werden, um mehrere Arten von gemischten Compounds in kleinen
Mengen zu produzieren. Zu diesem Zweck ist es gewünscht, daß
ein Mischer gewählt wird, der mit zwei Rotoren ausgestattet
ist, die sowohl mit der gleichen Drehzahl als auch mit
unterschiedlichen Drehzahlen entsprechend einem Unterschied
in der Art des zu mischenden Materials angetrieben werden
können. Um dies zu erfüllen, wird angenommen, zwei Sätze
Motoren für einen einzigen Mischer zu verwenden, wie es in
der Druckschrift US-A-2820618 gezeigt ist. Bei dem Mischer
sind zwei Rotoren dieses Mischers mit der Ausgangswelle der
Untersetzung verbunden, die mit jedem der zwei Motoren
derart gekoppelt ist, daß die zwei Rotoren des einzigen
Mischers sowohl mit der gleichen Drehzahl als auch mit
verschiedenen Drehzahlen durch Änderung der Drehzahl von
einem der Motoren betrieben werden können. In diesem Fall
hat der Mischer das folgende Problem, daß die Wahl der zwei
Motoren und der zwei Untersetzungen die Kosten erhöhen wird,
wobei es außerdem schwierig ist, die Drehzahlen der zwei
Motoren elektrisch genau aufeinander abzustimmen, was eine
Phasenverschiebung zur Folge hat.
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Ein Innenmischer, der die Merkmale des Oberbegriffs des
Anspruchs aufweist, ist aus der Druckschrift GB-A-2084935
bekannt. Die Untersetzung dieses bekannten Innenmischers
weist eine stufenlos regelbare Übertragung und die zwei auf
den zwei Ausgangswellen angeordneten Zahnräder auf. Wenn die
zwei miteinander in Eingriff befindlichen Zahnräder die
gleiche Anzahl Zähne haben, werden die zwei Rotoren mit der
gleichen Drehzahl angetrieben. Die Druckschrift GB-A-2084935
offenbart außerdem, daß ein Antreiben der Rotoren mit
verschiedenen Drehzahlen geeignet sein kann. Wenn eine
Änderung des Betriebszustands zwischen der gleichen Drehzahl
der zwei Rotoren und verschiedenen Drehzahlen der zwei
Rotoren gewünscht ist, müssen die zwei Zahnräder derart
geändert werden, daß sie die erforderliche Anzahl Zähne
haben, nämlich die gleiche Anzahl Zähne oder eine
verschiedene Anzahl Zähne.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Angesichts der vorstehend beschriebenen zahlreichen
Probleme bei den bislang bekannten Techniken besteht eine
Aufgabe der Erfindung darin, einen Innenmischer einer
einfachen Konstruktion zu schaffen, der sowohl bei der
gleichen als auch bei verschiedenen Rotationsdrehzahlen der
zwei Rotoren anwendbar ist.
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Diese Aufgabe wird durch den Innenmischer gemäß dem
einzigen Anspruch gelöst.
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Die zwei Ausgangswellen der Untersetzung können mit der
gleichen oder verschiedenen Drehzahlen durch Übertragung
eines Drehmoments von einer Ausgangswelle auf die andere
Ausgangswelle unter Verwendung von einem Satz der Zahnräder
angetrieben werden.
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Die vorstehende Aufgabe der Erfindung als auch die
aktuelle Konstruktion und der Betrieb des erfindungsgemäßen
Innenmischers werden aus ihrer folgenden ausführlichen
Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen
offensichtlicher und verständlicher.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Fig. 1 ist eine Zeichnung, die eine Untersetzung eines
erfindungsgemäßen Innenmischers zeigt;
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Fig. 2 ist eine Zeichnung, die eine weitere Untersetzung
zeigt;
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Fig. 3 ist eine Schnittansicht eines herkömmlichen
Innenmischers;
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Fig. 4 ist eine Ansicht entlang des Pfeils A in Fig. 3.
BESCHREIBUNG DES BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELS
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Im folgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel
eines erfindungsgemäßen Innenmischers unter Bezugnahme auf
die beigefügten Zeichnungen erläutert. Fig. 1 ist eine
Zeichnung, die eine Untersetzung des Innenmischers der
Erfindung zeigt. Der Gesamtaufbau und Betrieb des
Innenmischers sind ähnlich zu denen, die in den Fig. 3
und 4 erläutert sind. Im folgenden wird deshalb die
Untersetzung des Innenmischers der Erfindung erläutert; die
gleichen Elemente in Fig. 1 wie die in den Fig. 3 und 4
sind durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet und werden
nicht erläutert.
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In Fig. 1 weist eine Untersetzung 18 auf: Ausgangswellen
1 und 2, die die zwei Rotoren 38 und 39 durch die Kupplung
37 verbinden, eine durch die Kupplung 42 mit der
Antriebsmaschine 40 verbundene Eingangswelle 3, eine
rutschfähige Kupplung 4, die entlang einer Gleitfeder 5 des
Getriebes auf der Ausgangswelle 1 gleitet, gestufte
Zahnräder 6 und 7, die auf der Ausgangswelle 1 leer laufen,
und fest auf der Ausgangswelle 2 angebrachte Zahnräder 8 und
9. Die gestuften Zahnräder 6 und 7 bestehen jeweils aus
Zahnrädern 6a und 6b und den Zahnrädern 7a und 7b, wobei
jedes Zahnrad einstückig ausgebildet ist. Das Zahnrad 6a und
ein mit dem Zahnrad 6a in Eingriff befindliches Zahnrad 8
haben die gleiche Anzahl Zähne. Ein in Eingriff mit dem
Zahnrad 7a befindliches Zahnrad 9 hat eine von dem Zahnrad
7a verschiedene Anzahl Zähne (die Anzahl Zähne der Zahnräder
7a und 9 ist in Übereinstimmung mit dem erforderlichen
Drehzahlverhältnis der zwei Rotoren 38 und 39 bestimmt; hier
ist das Zähnezahlverhältnis der Zahnräder 7a und 9 auf
1 : 1,15 festgesetzt, so daß ein Drehzahlverhältnis von 1,15 : 1
zwischen den Rotoren 38 und 39 gewährleistet ist). Die
Kupplung 4 hat an beiden Enden Innenverzahnungen 4a und 4b,
die mit den Zahnrädern 6b und 7b in Eingriff kommen können.
Die Kupplung 4 wird in der Richtung A oder B bewegt, um die
Zahnräder 4a und 4b mit den Zahnrädern 6b und 7b in Eingriff
zu bewegen. Anschließend wird die Rotation der Ausgangswelle
1 von den Zahnrädern 6a und 7a über die Zahnräder 8 und 9 an
die Ausgangswelle 2 übertragen. Wenn die Kupplung 4 in der
neutralen Position ist, wie es in Fig. 1 gezeigt ist, wird
die Rotation der Ausgangswelle 1 nicht an die Ausgangswelle
2 übertragen, und deshalb kann die Ausgangswelle 1 allein
drehen. Ein Zahnrad 10 ist auf der Eingangswelle 3
befestigt; Zahnräder 12 und 13 auf der Welle 11; und ein
Zahnrad 14 auf der Ausgangswelle 1. Diese Zahnräder 10, 12,
13 und 14 kommen in Eingriff, so daß die Antriebsleistung
der Antriebsmaschine an die Ausgangswelle 1 übertragen wird,
während sie untersetzt wird.
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Als nächstes wird der Betrieb der vorstehend
beschriebenen Untersetzung unter Bezugnahme auf Fig. 1
erläutert. Wo beim Mischen von Materialien eine
Makrodispersion in großer Menge hergestellt wird, wird die
Kupplung 4 zunächst in neutraler Stellung angeordnet, so daß
nur die Ausgangswelle 1 allein drehen kann. Anschließend
rotiert die Ausgangswelle 1 durch einen Druckabfangbetrieb
zum Schaffen einer Steuerung, so daß ein Phasenunterschied
der zwei Rotoren 38 und 39 einen bestimmten Wert annehmen
wird, beispielsweise 0º. Nachfolgend wird die Kupplung 4 in
der Richtung A bewegt, um das Zahnrad 4a in Eingriff mit dem
Zahnrad 6b zu bewegen. In diesem Zustand wird die
Antriebsleistung der Antriebsmaschine 40 an die
Ausgangswelle 1 übertragen, die Rotation der Ausgangswelle 1
wird an das Zahnrad 6a und weiter an die Ausgangswelle 2
durch das Zahnrad 8 übertragen, das in Eingriff mit dem
Zahnrad 6a ist. Da das Zahnrad 6a die gleiche Anzahl Zähne
hat wie das Zahnrad 8, drehen zu diesem Zeitpunkt die
Ausgangswellen 1 und 2 mit der gleichen Drehzahl, und
entsprechend drehen die zwei Rotoren 38 und 39 ebenfalls mit
der gleichen Drehzahl. In der Zwischenzeit, wenn eine
Mikrodispersion beim Mischen von Materialien wichtig ist,
wird die Kupplung 4 in der Richtung B bewegt, um das Zahnrad
4b mit dem Zahnrad 7b in Eingriff zu bringen. In diesem
Zustand wird beim Übertragen der Antriebsleistung der
Antriebsmaschine 40 an die Ausgangswelle 1 die Rotation der
Ausgangswelle 1 an das Zahnrad 7a, und weiter an die
Ausgangswelle 2 über das Zahnrad 9 geleitet, das in Eingriff
mit dem Zahnrad 7a ist. Weil das Zähnezahlverhältnis der
Zahnräder 7a und 9 1 : 1,15 beträgt, beträgt zu diesem
Zeitpunkt das Drehzahlverhältnis der Ausgangswellen 1 und 2
1,15 : 1. Das Drehzahlverhältnis der zwei Rotoren 38 und 39
wird deshalb wie gewünscht 1,15 : 1. Zwischen den zwei
Ausgangswellen dieser Untersetzung ist ein Satz Zahnräder
mit der gleichen Anzahl Zähne und ein Satz Zahnräder mit
einer verschiedenen Anzahl Zähne angeordnet, wie es zuvor
festgestellt wurde. Die Rotation von einer Ausgangswelle
wird an die andere Ausgangswelle unter Verwendung eines
dieser Sätze Zahnräder übertragen, wodurch die zwei
Ausgangswellen der Untersetzung entweder mit der gleichen
Drehzahl oder mit verschiedenen Drehzahlen drehen können.
Außerdem weist diese Untersetzung eine derart einfache
Konstruktion auf, daß zwei Sätze Zahnräder zwischen den
Ausgangswellen angeordnet sind. Deshalb ermöglicht die
Untersetzung die Verwendung eines einzigen Innenmischers mit
zwei Rotoren, die sowohl mit verschiedenen Drehzahlen als
auch mit der gleichen Drehzahl rotieren. Diese Bauart eines
Innenmischers ist auf das Mischen einer beliebigen
Materialart anwendbar, ohne dabei die Kosten zu erhöhen.
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Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wurde die
Kupplung 4 mit den Innenverzahnungen 4a und 4b an beiden
Enden erläutert. Es ist auch möglich, ein gestuftes Zahnrad
21 zu verwenden, das einstückig aus zwei Zahnrädern 21a und
21b besteht, wie es in Fig. 2 gezeigt ist. Dieses gestufte
Zahnrad 21 ist so gestaltet, daß es auf der Ausgangswelle 1
entlang einer Gleitfeder gleitet. Das Zahnrad 21a und das
Zahnrad 23, das mit diesem Zahnrad 21a in Eingriff kommen
kann, haben die gleiche Anzahl Zähne, während das Zahnrad
21b und das Zahnrad 24, das mit diesem Zahnrad 21b in
Eingriff kommen kann, eine verschiedene Anzahl Zähne haben.
In diesem Fall ist es ebenfalls möglich, die Rotation der
Ausgangswelle 1 an die Ausgangswelle 2 zu übertragen, indem
das gestufte Zahnrad 21 in der Richtung A oder B bewegt
wird, so daß eines der Zahnräder 21a und 21b in Eingriff mit
dem Zahnrad 23 oder mit dem Zahnrad 24 kommen wird.
Weiterhin, wenn das gestufte Zahnrad 21 in der wie in der
Fig. 2 gezeigten neutralen Position ist, wird die Rotation
der Ausgangswelle 1 nicht an die Ausgangswelle 2 übertragen,
und deshalb kann die Ausgangswelle 1 allein drehen, wobei
eine ähnliche Wirkung wie bei dem vorstehend beschriebenen
Ausführungsbeispiel erreicht wird.
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Bei dem Innenmischer der Erfindung sind ein Satz
Zahnräder mit der gleichen Anzahl Zähne und ein weiterer
Satz Zahnräder mit einer verschiedenen Anzahl Zähne zwischen
den zwei Ausgangswellen der Untersetzung angeordnet. Die
zwei Ausgangswellen der Untersetzung können mit der gleichen
Drehzahl oder mit verschiedenen Drehzahlen durch Übertragung
der Rotation von einer Ausgangswelle auf die andere
Ausgangswelle durch Verwendung eines der beiden Sätze
Zahnräder gedreht werden. Außerdem weist diese Untersetzung
eine derart einfache Konstruktion auf, daß zwei Sätze
Zahnräder zwischen den Ausgangswellen angeordnet sind.
Deshalb kann die Verwendung dieser Untersetzung die zwei
Rotoren eines einzelnen Innenmischers mit der gleichen
Drehzahl oder mit verschiedener Drehzahl betreiben, wobei
somit eine beliebige Materialart ohne Erhöhung der
Produktionskosten gemischt wird.
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Die Erfindung ist ausführlich unter besonderer Bezugnahme
auf ihr bevorzugtes Ausführungsbeispiel beschrieben worden,
aber es ist verständlich, daß Veränderungen und Abwandlungen
innerhalb des in dem Anspruch dargelegten Schutzbereichs der
Erfindung ausgeführt werden können.