DE813154C

DE813154C - Mixing and kneading device

Info

Publication number: DE813154C
Application number: DEP56283A
Authority: DE
Inventors: Rudolf Dipl-Ing Erdmenger
Original assignee: Bayer AG
Current assignee: Bayer AG
Priority date: 1949-09-29
Filing date: 1949-09-29
Publication date: 1951-09-06

Description

Misch- und Knetvorrichtung Zum kontinuierlichen Mischen bzw. Kneten von flüssigen, zähflüssigen, plastischen, pulverförmigen oder körnigen Stoffen werden vorzugsweise Vorrichtungen benutzt, die aus zwei oder mehreren sich in einem passenden Gehäuse in gleichsinniger oder entgegengesetzter Umlaufrichtung drehenden schnekken- oder schraubenförmigen Körpern bestehen. Soweit es sich bei Apparaten dieser Art um schraubenförmig auf einer Welle angeordnete Mischschaufeln handelt, haben diese den bekannten Nachteil, daß sie nicht selbstreinigend wirken. Bei den üblichen selbstreinigenden Ausführungsformen mit durchlaufenden Schneckenwindungen verändern die Nutzräume während der Drehung, je Längeneinheit betrachtet, ihre Gestalt bzw. ihren Inhalt meist überhaupt nicht oder nur unwesentlich. Die Mischwirkung hängt also fast ausschließlich vom Reibungskoeffizienten zwischen Material und Wandung ab und ist in vielen rmEen keineswegs ausreichend. Außerdem ist die Verweilzeit in starkem Maße abhängig von Drehzahl und Anzahl der Schraubenwindungen, in denen das Mischgut kontinuierlich vorwäitsgeschoben wird. Eine rückläufige Bewegung entgegen der Foderrichtung des Mischgutes findet im allgemeinen nicht statt.Mixing and kneading device For continuous mixing or kneading of liquid, viscous, plastic, powdery or granular substances Preferably devices are used which consist of two or more in one matching Housing rotating in the same direction or in the opposite direction of rotation or helical bodies. As far as apparatus of this type is concerned If mixing blades are arranged in a helical manner on a shaft, they have them the known disadvantage that they are not self-cleaning. With the usual self-cleaning Embodiments with continuous screw windings change the usable spaces during the rotation, viewed per unit of length, their shape or their content mostly not at all or only insignificantly. The mixing effect depends almost exclusively depends on the coefficient of friction between material and wall and is in many countries by no means sufficient. In addition, the residence time depends to a large extent on Speed and number of screw turns in which the mix is continuous is advanced. A retrograde movement against the forward direction of the There is generally no mixed material.

Es wurde nun gefunden, daß die verschiedenen noch offenen Wünsche, gute örtliche Misch- bzw. It has now been found that the various unanswered wishes good local mixed or

Knetwirkung, gegebenenfalls unterstützt durch rückläufige Bewegung des Mischgutes und eine hohe Ver- weilzeit trotz verhältnismäßig schnell umlaufender Mischerwellen, erfüllt werden können, wenn erfindungsgemäß die Misch- und Knetvorrichtung aus zwei oder mehreren sich in einem Gehäuse in gleich-~smmger oder entgegengesetzter Umlaufrichtung drehenden Körpern besteht, die aus Kurvenscheiben gebildet sind, welche wendeltreppenartig gegeneinander versetzt auf vorzugsweise parallel zueinander verlaufenden Wellen befestigt sind.Kneading effect, if necessary supported by backward movement of the mix and a high residence time despite being proportionate fast rotating mixer shafts can be met if, according to the invention, the Mixing and kneading device made up of two or more in one housing in the same way or bodies rotating in the opposite direction of rotation, which consist of cam disks are formed, which are offset from one another like a spiral staircase to preferably parallel shafts are attached.

Durch die Bildung dieser Körper aus wendeltreppenartig gegeneinander versetzten Kurvenscheiben wird nämlich je nach dem Winkel, in dem diese Scheiben gegeneinander versetzt angeordnet sind, die axiale Fördergeschwindigkeit des zu mischenden Stoffes bis auf Null herabgesetzt bzw. sogar negativ, während die tangentiale Geschwindigkeitskomponente unvermindert bleibt. Hierdurch ist auch bei hoher Drehzahl der Körper und damit hoher Turbulenz des zu mischenden Stoffes gleichzeitig eine erhöhte Verweilzeit des Stoffes im Apparat gewährleistet, und es tritt eine wesentliche Verbesserung der Misch- und Knetwirkung ein. By forming these bodies from each other like spiral staircases staggered cam disks is namely depending on the angle at which these disks are arranged offset from one another, the axial conveying speed of the to mixing substance reduced to zero or even negative, while the tangential Speed component remains undiminished. This is also at high speed the body and thus high turbulence of the substance to be mixed at the same time Increased residence time of the substance in the apparatus is ensured, and a substantial amount occurs Improvement of the mixing and kneading effect.

Um die Bildung von toten Stoffnestern beim Mischvorgang zu vermeiden, wird die Gestalt der Kurvenscheiben erfindungsgemäß so gewählt, daß zwei gegenüberliegende Scheiben zweier benachbarter Körper sich in jeder Drehstellung an einem Punkte ganz oder annähernd berühren. Hierdurch werden unbestrichene Räume im Apparat vermieden und es tritt Selbstreinigung des Systems durch gegenseitiges Abstreichen der Scheiben ein. To avoid the formation of dead fabric pockets during the mixing process, the shape of the cams according to the invention is chosen so that two opposite Discs of two neighboring bodies are completely in each rotational position at one point or almost touch. This avoids unpainted spaces in the device and there is self-cleaning of the system by mutual wiping of the panes a.

Da die axiale Fördergeschwindigkeit je nach dem Winkel, in dem die Scheiben gegeneinander versetzt auf der Achse angeordnet sind, bis auf Null herabgesetzt werden kann, hat man es in der Hand, mit Hilfe der Stufenkörper sowohl kontinuierliche als auch diskontinuierliche Mischprozesse durchzuführen. Since the axial conveying speed depends on the angle at which the Slices are offset from one another on the axis, reduced to zero can be, one has it in hand, with the help of the stepped body both continuous as well as discontinuous mixing processes.

Die Körper können gemäß der Erfindung sowohl aus zentrisch als auch aus exzentrisch auf der Körperachse angeordneten Kurvenscheiben bestehen. In gewissen Fällen wird es auch von Nutzen sein, die Körper aus zentrischen und exzentrischen Kurvenscheiben zusammenzusetzen, die abwechselnd einzeln oder in Gruppen hintereinandergeschaltet sind. Je nach Gestalt einer Scheibe und ihrer Lage zur Rotationsachse des Drehkörpers entstehen verschiedene Effekte, die von speziellem Vorteil sein können. The body can according to the invention from both centric and consist of cam disks arranged eccentrically on the body axis. In certain Cases it will also be of use to divide the body from centric and eccentric Assemble cams that are alternately connected individually or in groups are. Depending on the shape of a disk and its position in relation to the axis of rotation of the rotating body various effects arise that can be of particular advantage.

Bei zentrischer Anordnung von Kurvenscheiben linsenähnlicher Gestalt bleiben z. B. die zwischen gleichsinnig rotierenden Mischkörpern und der Wand eingeschlossenen Räume während einer Umdrehung annähernd gleich groß, obwohl sich ihre Gestalt dauernd verändert. Der Mischeffekt beruht in diesem Falle hauptsächlich auf einer Art Schaufelwirkung der Drehkörper. With a centric arrangement of cams, lens-like shape stay z. B. the enclosed between co-rotating mixing bodies and the wall Spaces approximately the same size during one revolution, although their shape changes continuously changes. In this case, the mixing effect is mainly based on a kind of paddling effect the rotating body.

Bei den Körpern mit exzentrisch auf der Körperachse angeordneten Kurvenscheiben vermindern sich bei der Drehung die von einem Scheibenpaar und der Gehäusewand gebildeten Räume teilweise bis auf Null. In the case of the bodies with eccentrically arranged on the body axis Cam disks are reduced by the rotation of a pair of disks and the Housing wall formed spaces partially down to zero.

Die Folge dieser Verengung ist eine Verdrängung des dortigen Inhalts der zu knetenden Masse in axialer Richtung, wodurch Quetschkräfte auftreten, die apparativ von der Breite der Scheiben, von deren Drehzahl, ferner auch von der Größe der seitlichen Ausweichöffnungen abhängen. Dies gilt für beliebige Drehrichtungen der Körper. The consequence of this narrowing is a displacement of the content there the mass to be kneaded in the axial direction, whereby squeezing forces occur, the In terms of apparatus, it depends on the width of the disks, their speed, and also on the size the side escape openings. This applies to any direction of rotation the body.

Man kann im übrigen durch entsprechende Wahl des Winkels, in dem die Kurvenscheiben gegeneinander versetzt sind, bewirken, daß die gequetschte Masse entweder nur nach einer axialen Richtung ausweicht oder nach beiden Richtungen, wodurch also im letzten Falle ein Teil des Stoffes auch entgegengesetzt der Förderrichtung wieder zurückgedrängt wird. Dieser im fortgeschrittenen Mischstadium befindliche Teil des Stoffes vermischt sich dann mit der noch weniger intensiv gemischten Masse und wird mit ihr von dem in der Förderrichtung zurückliegenden Scheibenpaare erfaßt usw. Der Vorgang wiederholt sich bei jeder Umdrehung an jeder Scheibe, so daß eine Art Pilgerschrittbewegung des Stoffes entsteht, die für Mischvorgänge von zusätzlichem Vorteil ist. You can also by appropriate choice of the angle in which the cam disks are offset from one another, cause the crushed mass either deviates in one axial direction or in both directions, So in the latter case, part of the material is also opposite to the conveying direction is pushed back again. This is in the advanced mixing stage Part of the material then mixes with the even less intensely mixed mass and is grasped with it by the pair of disks lying behind in the conveying direction etc. The process is repeated for each revolution on each disk, so that one Kind of pilgrim pace movement of the fabric arises, which for mixing processes of additional Advantage is.

Infolge der Schubwirkung der wendeltreppenartigen Anordnung der Kurvenscheiben wird der Inhalt der Apparaturen auch bei diesem Pilgerschrittkneten mit einer bestimmten Geschwindigkeit zum Austragende gefördert. As a result of the pushing effect of the spiral staircase-like arrangement of the cam disks the contents of the apparatus also with this pilgrim kneading with a certain Speed to the end of the event promoted.

Während der Verweilzeit unterliegt also das Produkt einer in viele örtlich begrenzte oder sich sogar überschneidende Vorgänge aufgeteilten wirkungsvollen Knetbearbeitung. So during the dwell time the product is subject to one in many locally limited or even overlapping processes are effective Kneading.

Die geschilderte örtliche Verdrängung der zu verarbeitenden Masse zwischen zwei gegenüberliegenden Scheiben zweier Mischkörper und der Gehäusewandung kommt nahezu vollständig auch dann zustande, wenn man in einfachster Weise runde gleichsinnig rotierende Exzenterscheiben benutzt. Diese Form bietet den weiteren Vorteil, daß das Produkt infolge der beiden sich nähernden Kreiskrümmungen von Scheibe und Gehäusewand keilähnlich bei der Drehung der Scheibe eingeklemmt und zusätzlich verrieben wird. The described local displacement of the mass to be processed between two opposing disks of two mixing bodies and the housing wall comes about almost completely even if you round in the simplest possible way eccentric discs rotating in the same direction are used. This form offers the further Advantage that the product as a result of the two approaching circular curvatures of the disc and housing wall wedge-like clamped in the rotation of the disk and in addition is rubbed.

Die allgemein schon erwähnte erfindungsgemäß eintretende Selbstreinigung des Systems kommt bei runden Exzentern vollkommen zustande, da sich zwei korrespondierende Scheiben in jeder Stellung in einem Punkte berühren. Der Durchmesser dieser Scheiben ist dabei gleich dem Achsabstand der Körper. The self-cleaning that occurs according to the invention, which has already been mentioned in general of the system comes about completely with round eccentrics, since two corresponding Touch the discs at one point in each position. The diameter of these disks is equal to the center distance of the body.

In den Zeichnungen sind die Prinzipien der Erfindung für den Fall der gleichsinnigen Rotation der Körper beispielhaft erläutert. In the drawings the principles of the invention are for the case the rotation of the body in the same direction is explained by way of example.

Für entgegengesetzt rotierende Körper sind die Erfindungsgedanken, wie geschildert, zum Teil auch anwendbar, jedoch nehmen in diesem Falle die Kurvenscheiben kompliziertere Gestalt an. For bodies rotating in opposite directions, the ideas of the invention are as described, in some cases also applicable, but in this case the cam disks take more complicated shape.

Fig. I zeigt ein System, bei welchem zwei Mischkörper aus linsenähnlich geformten, zentrisch angeordneten Kurvenscheiben zusammengesetzt sind. Das Gehäuse ist hierbei als offener Trog ausgebildet. Neben dem Gehäuseschnitt ist ein herausgenommener Mischkörper, von der Seite gesehen, dargestellt. Eine axiale Förderung des Stoffes ist hier nicht beabsichtigt. Fig. I shows a system in which two mixing bodies of lens-like shaped, centrally arranged cams are assembled. The case is designed as an open trough. Next to the case cut is a removed one Mixed body, seen from the side, shown. An axial conveyance of the substance is not intended here.

Fig. 2 zeigt eine Anordnung von wendeltreppenförmig aneinandergereihten Scheiben, so daß eine Förderwirkung des Gutes zustande kommt, die in die Zeichenebene hineingehend zu denken ist. Rechts der entsprechende Mischkörper in Seitenansicht. Fig. 2 shows an arrangement of spiral staircases strung together Slices, so that a conveying effect of the goods comes about in the plane of the drawing is to be thought inwardly. On the right the corresponding mixing body in side view.

Die Fig. 3, 4, 5 erläutern schematisch die Verände- rung des von zwei zentrischen Scheiben und der Gehäusewand eingeschlossenen Raumes, die sich während der Drehung der Scheiben auf dessen Gestalt jedoch (praktisch) nicht wesentlich auf seine Größe auswirkt. 3, 4, 5 schematically explain the changes tion of the space enclosed by two central discs and the housing wall, which however, during the rotation of the disks it does not (practically) change its shape significantly affects its size.

Ebenfalls rein schematisch zeigen die Fig. 6, 7, 8 die Wirkung zweier exzentrisch angeordneter und aus Kreisbogenstücken zusammengesetzter Kurvenscheiben. Der zwischen ihnen und der Gehäusewand eingeschlossene Raum verändert während der Drehung der beiden Scheiben nicht nur seine Gestalt, sondern vermindert auch seine Größe bis zu Null, wodurch das Produkt gequetscht wird und hier z. B. nach zwei axialen Richtungen ausweichen kann. Also purely schematically, FIGS. 6, 7, 8 show the effect of two eccentrically arranged cams composed of circular arcs. The space enclosed between them and the housing wall changes during the Rotation of the two disks not only reduces its shape, but also diminishes its Size down to zero, whereby the product is squeezed and here z. B. after two can evade axial directions.

Fig. 9 zeigt in schematischer Darstellung von nur zwei Kurvenscheiben, die obere ist zur Verdeutlichung schraffiert, wie bei einem bestimmten Versetzungswinkel g zweier Scheiben die Masse zwischen den unteren Scheiben 1 und 2 nur nach einer axialen Richtung ausweichen kann. Hier kommt dafür nur die in die Zeichenebene hineingehende Richtung in Frage, da die andere Richtung durch die schraffiert gezeichnete Nachbarscheibe verdeckt ist. Fig. 9 shows a schematic representation of only two cam disks, the upper one is hatched for clarity, as with a certain offset angle g of two disks the mass between the lower disks 1 and 2 only after one can evade axial direction. Here only the one that goes into the plane of the drawing is used Direction in question, since the other direction is indicated by the hatched neighboring disk is covered.

Fig. 10 zeigt, daß bei einem Versetzungswinkel ap > q7 eine hier schwarz gezeichnete Offnung z dem Produkt das Ausweichen auch aus der Zeichenebene heraus gestattet (eine ähnliche Öffnung würde auch bei Wahl des Winkels v < ç entstehen). Fig. 10 shows that with an offset angle ap> q7 here black drawn opening for the product to evade the plane of the drawing (a similar opening would also be possible if the angle v <ç develop).

Die Fig. II, I2, I3 zeigen analog den Fig. 6, 7, 8, wie eine Quetschung der zu knetenden Masse auch bei Verwendung von kreisrunden Exzenterscheiben möglich ist. FIGS. II, I2, I3 show, analogously to FIGS. 6, 7, 8, like a pinch the mass to be kneaded is also possible when using circular eccentric disks is.

Gleichzeitig wird erläutert, wie an den Stellen x und y die Masse keilähnlich unter örtlichen Druck kommt und zusätzliche Scherkräfte aufnimmt. At the same time it is explained how the mass at the points x and y comes under local pressure like a wedge and absorbs additional shear forces.

Herstellungsmäßig können die Mischkörper beispielsweise aus auf eine Vierkantwelle aufgeschobenen Scheiben bestehen wie auch aus einem Guß. In terms of production, the mixing body can, for example, be based on a Discs pushed onto the square shaft are also made of one piece.

PATENTANSPROCHE: I. Vorrichtung zum Mischen bzw. Kneten von flüssigen, zähflüssigen, plastischen, pulverförmigen oder körnigen Stoffes, bestehend aus zwei oder mehreren sich in einem Gehäuse in gleichsinniger oder entgegengesetzter Umlaufrichtung drehenden Körpern, dadurch gekennzeichnet, daß die Körper aus Kurvenscheiben gebildet sind, die wendeltreppenartig gegeneinander versetzt auf vorzugsweise parallel zueinander verlaufenden Wellen befestigt sind. PATENT APPEAL: I. Device for mixing or kneading liquid, viscous, plastic, powdery or granular substance, consisting of two or several in a housing in the same or opposite direction of rotation rotating bodies, characterized in that the bodies are formed from cam disks are, which are offset from one another like a spiral staircase, preferably parallel to one another running waves are attached.

Claims

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the cams are designed so that two opposite discs of two bodies are in each Touch the rotary position completely or approximately at one point.

3. Apparatus according to claim I and 2, characterized in that the bodies consist of cam discs arranged centrally on the body axis.

4. Apparatus according to claim 1 and 2, characterized in that the bodies consist of cam disks arranged eccentrically on the body axis.

5. Apparatus according to claim 1 and 2, characterized in that the bodies are composed of centric and eccentric cam disks, which are alternately connected individually or in groups.

6. Device according to claims I, 2, 4, characterized in that the cams are circular.