NL9300487A - Werkwijze voor het in een continu-proces mengen van granulaten, poeders en vloeistoffen en inrichting daarvoor. - Google Patents

Description

Werkwijze voor het in een continn-proces mensen van granulaten, poeders en vloeistoffen en inrichting daarvoor.

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het in een continu-proces in een menghuis mengen van twee of meer materialen in korrelvorm, in poedervorm of vloeibaar met een al of niet hoge viscositeit, zodat een mengsel met een homogene verdeling ontstaat, waarbij die materialen worden ingevoerd in het menehuis. daarin met behulp van een om een as roterende roerder worden gemengd en het mengsel tenslotte uit het menehuis wordt uitgevoerd.

Dergelijke homogene mengsels dienen bijvoorbeeld als uitgangsmateriaal bij het extruderen en spuitgieten van kunststoffen. In het bijzonder is de homogeniteit van dergelijke mengsels dan van belang, wanneer één van de samenstellende materialen een kleurstof is en een homogene kleuring van het mengsel moet worden bewerkstelligd.

Er zijn diverse werkwijzen en bijbehorende inrichtingen bekend om de bedoelde homogene mengsels zo goed mogelijk te realiseren. Die werkwijzen hebben gemeen, dat in een mengvat dat is gevuld met de betreffende materialen, die materialen met behulp van een roterend mengmecha-nisme worden gemengd, waarbij ze in in hoofdzaak één richting in het menehuis worden rondbewogen. Met deze werkwijzen is het niet moge lijk de gewenste volledig homogene menging te bewerkstelligen. Bijvoorbeeld zullen mengsels van granulaten van een kunststof en een kleurstof-mate-riaal altijd de. kleur in strepen vertonen. Dit wordt niet verbeterd door het mengproces langere tijd voort te zetten; integendeel: dan zal door de verschillen in soortelijke gewichten van de verschillende materialen op den duur zelfs weer een zekere ontmenging gaan optreden.

Doel van de uitvinding is om de gewenste homogene menging toch te kunnen realiseren en wel in een redelijk korte tijd.

De uitvinding berust op het inzicht, dat wanneer het mogelijk is een mengsel van materialen waarmee een menghuis geheel gevuld is in plaats van in één richting te laten roteren, snel achter elkaar in verschillende richtingen te laten bewegen, waardoor een soort zig-zag-beweging wordt gerealiseerd, het beoogde resultaat wordt verkregen. De werkwijze volgens de uitvinding vertoont daartoe het kenmerk dat het mengproces plaatsheeft door het materiaal in het menghuis gedurende één rotatie van de mengrotor meerdere malen in ten opzichte van de rotatie-as circa radiale richting, afwisselend naar en vanaf de rotoras te be- wegen. Aldus wordt voorkomen, dat de gehele inhoud van het menghuis alleen maar meeroteert met de mengrotor.

Het blijkt, dat in het bijzonder wanneer de wisseling van bewegingsrichting met een frequentie van 25 of meer per rotatie van de mengrotor plaatsheeft, het gewenste effect voor een groot assortiment van materialen van diverse korrelgrootten en viscositeiten wordt bereikt.

Zoals al opgemerkt: de voordelen van de werkwijze komen in het bijzonder naar voren, wanneer het doel is om een kleurstof - in de vorm van granulaten, van poeders of als zeer viskeuze vloeistof - een pasta - met een kunststof te vermengen.

De uitvinding omvat mede een inrichting voor het uitvoeren van de werkwijze volgens de uitvinding in een in hoofdzaak cirkelcilindervormig menghuis met in de cilindermantel en circa diametraal teeenover elkaar de invoer- en de uitvoeropening van het huis en met in het menghuis, roteerbaar om een as die samenvalt met de cilinderas een mengrotor .

Kenmerkend voor die inrichting is, dat in het menghuis vaste obstakels voor in het huis aanwezig en door de rotor in beweeine eebraeht materiaal aanwezig zijn, dat de mengrotor is voorzien van zich in hoofdzaak in de richting van de rotoras uitstrekkende mengarmen en dat die obstakels en de mengarmen zodanig ten opzichte van elkaar zijn geplaatst, dat tijdens het roteren het materiaal gedurende één rotatie enige malen in in hoofdzaak radiale richting, afwisselend naar en vanaf de rotoras wordt bewogen.

Het materiaal in het menghuis wordt tijdens het roteren van de mengrotor. doordat het 'botst' tegen de obstakels, de mengarmen en de wanden van het huis, in richtingen bewogen, die min of meer dwars staan op de 'weg' tussen de invoer- en de uitvoeropening. Er ontstaat een bepaald stromingsveld voor het materiaal, waarbij het afwisselend naar de rotoras toe en daarvan af wordt geleid: min of meer een zig-zag-beweging dus.

Bij voorkeur is de mengrotor uitgevoerd als een plat, schijfvormie deel, in het midden afneembaar gemonteerd op het einde van een rotoras, die door een deksel van het menghuis in het menghuis steekt, daarin is gelageid, speciaal is afgedicht en doorloopt tot circa halverweue in het menghuis, waarbij het schijf vormige deel is voorzien van een krans van mengarmen, die zich ter weerszijden van de schijf uitstrekken in een richting, in hoofdzaak loodrecht op de schijf en die de vorm hebben van langwerpige balkjes en dat de vaste obstakels twee groepen balk-vormige delen zijn, waarvan de delen behorend tot de eerste groep in hun lengterichting zijn gepositioneerd tegen de binnenwand van de ci-1indermantel, in hoofdzaak evenwijdig aan de cilinderas - de buitenstators - en de delen behorend tot de tweede groep twee kransen van balk-vormiee delen vormen, die met hun eindvlakken zijn gemonteerd tegen de binnenkanten van respectievelijk het ene en het andere deksel van het menghuis , in hoofzaak symmetrisch om de cilinderas gearrangeerd en zich uitstrekkend in een richting, in hoofdzaak evenwijdig aan de cilinderas. tot op enige afstand van de rotorschijf - de binnenstators -, waarbij de straal van de kransen kleiner is dan die van de krans van de mengarmen.

Opgemerkt wordt, dat vooral met het oog op materiaal- en dus ook gewichtsbesparing zowel de stators als de mengarmen bij voorkeur als holle profielen zijn uitgevoerd.

De rotorschijf draait dus. in radiale richting gezien, tussen de kransen van enerzijds de binnenstators en anderzijds de buitenstators door.

De buitenstators zijn dus een soort in axiale richting lopende verdikkingen aan de binnenkant van de cilindermantel, waarteeenaan ze vast zijn bevestigd. Voorkómen moet worden, dat tijdens het roteren materiaal zich gaat vastzetten in de hoeken tussen de buitenstators en en de huiswand. Daartoe dient de overgang tussen buitenstators en de huiswand glad te zijn, bijvoorbeeld afgerond of in een voorkeursuit-voering volgens de uitvinding: een stompe hoek te vormen, waarbij dan als buitenstator een balkje wordt gekozen waarvan de doorsnede, loodrecht op de cilinderas, bij voorkeur een gelijkzijdige, rechthoekige driehoek is, waarvan de schuine zijde naar buiten bol is en de kromming van de cilindermantel volgt.

De mengarmen op de rotorschijf zijn bij voorkeur gemonteeerd langs de buitenrand van de schijf, regelmatig verdeeld over de omtrek. Het zijn bij voorkeur balkjes, waarvan de loodrechte doorsnede een vierkant is en ze zijn zo op de schijf gepositioneerd, dat één van de diagonalen loopt in de richting van de straal van de schijf; één van de ribben is dus. gezien in radiale richting, naar buiten toe gekeerd.

Verrassend goede resultaten worden bereikt met een inrichting volgens de uitvinding waarvan de zich ter weerszijden van de rotor- schijf uitstrekkende mengarmen schuin op de rotoras staan, met hun lengte-symmetrie-assen loodrecht op de radius van de schijf ter plaatse, maar zodanig dat de symmetrie-assen van twee corresponderende meng-armdelen een stompe hoek insluiten.

Onder corresponderende mengarmen of mengarmdelen worden hier verstaan mengarmen die zich op dezelfde plaats op de rotorschijf, ter weerszijden daarvan uitstrekken. Gezien in radiale richting vormen ze dus ieder een poot van een 'V'.

Het materiaal wordt door de schuin staande mengarmen als het ware nog extra naar buiten gedrukt.

Een opstelling van de mengarmen, waarbij hun assen een hoek van circa 120° insluiten, blijkt zeer goede resultaten op te leveren.

Ook de binnenstators zijn bij voorkeur balken met een vierkante loodrechte doorsnede, zó geplaatst op voor- en achterdeksel van het menghuis, dat één diagonaal van het vierkant gericht is volgens de straal van de cilinder.

Een goed functionerende representant van de inrichting volgens de uitvinding heeft vier buitenstators, twee kransen van vier gelijkmatig over een cirkelomtrek verdeeld gesitueerde binnenstators en zes gelijkmatig over de omtrek van de rotorschijf verdeeld gesitueerde mengarmen.

De resultaten van deze inrichting kunnen verder worden geoptimaliseerd wanneer, gezien vanuit de inlaatopening van het menghuis, langs de binnenwand van de cilindermantel, loodrecht op de cilinderas, de plaatsen waar de buitenstators zijn gesitueerd, corresponderen met 45°, 135°, 225° en 315° én wanneer de posities van de buitenstators ten opzichte van die van de binnenstators steeds over een hoek van 45° ten opzichte van elkaar zijn versprongen.

De uitvinding wordt nader toegelicht aan de hand van de tekening, waarin fig.l een doorsnede toont van een inrichting volgens de uitvinding, midden door het menghuis, loodrecht op de cilinder- en rotoras; fig.2 een bovenaanzicht toont van de inrichting, opengewerkt volgens een doorsnede door de cilinder- en rotoras, loodrecht op de doorsnede volgens fig.l.

De te mengen materialen worden via de invoeropening 1 ingevoerd in het cilindervormige menghuis 2, dat wordt gevormd door een cilindermantel 3 en een voor- en achterdeksel 4 en 5 (zie fig.2).

In het menghuis 2 bevindt zich de rotorschijf 6, die is gemonteerd op een rotoras 7, die door het aehterdeksel 5 steekt en die wordt aangedreven door de motor 8.

Op deze rotorschijf 6 zijn de mengarmen 12, 13 enz. gemonteerd. Deze mengarmen 12. 13 zijn in het algemeen holle balkvormige delen, die, zoals in fig.2 duidelijk aangegeven, zich paarsgewijze uitstrekken ter weerszijden van de rotorschijf 6 tot op enige afstand van de deksels 4 en 5 van het huis 2. De weergegeven mengarmen hebben een circa vierkante doorsnede en zijn zo op de rotorschijf 6 gepositioneerd, dat één diagonaal 10 van de doorsnede circa radiaal gericht is. Dat betekent dat ze. gezien in radiale richting, één ribbe 11 aan de buitenkant hebben.

Γη fig.2 is aangegeven hoe in een voorkeursuitvoering de mengarmen schuin staan op de rotorschijf (zie mengarmen 12, 12A en 13, 13A, getekend als bovenaanzicht op de rotor). Tijdens rotatie van de rotorschijf forceren die mengarmen 12 en 13 het materiaal naar buiten, als aangegeven met de pijlen 14, 14A en 15, 15A. Wanneer echter plakkerige kleurstoffen en/'of additieven worden gebruikt is het van voordeel de rotor afwisselend links- en rechtsom te laten draaien om te voorkómen dat zich materiaal op de stators en de mengarmen gaat vastzetten. De mengarmen worden dan bij voorkeur loodrecht op de rotorschijf geplaatst om 'dode hoeken' te vermijden.

In het menghuis 2 bevinden zich de buitenstators 16 (vier stuks) en de binnenstators 17. De buitenstators 16 zijn in de richting van de rotoras 7 tegen de cilindrische wand 3 van het huis 2 gemonteerd. Ze sluiten een stompe hoek 18 in met de wand 3 om aldus te voorkomen dat tijdens het roteren zich materiaal in een hoek vastzet. Ze zijn regelmatig verdeeld over de wand 3 aangebracht en gezien vanuit de invoer-opening 1 op plaatsen, corresponderend met bogen van de cilinderomtrek van 45°, 135°, 225° en 315°.

De binnenstators 17 zijn op voor- en aehterdeksel aangebracht in cirkels 19 met een straal, kleiner dan die van de rotorschijf 6, zodat wanneer de rotorschijf 6 met de mengarmen 12, 13 daarop roteert, de mengarmen en de binnenstators 17 elkaar niet raken en op de gewenste afstand van elkaar opereren. Evenals de mengarmen hebben de binnenstators 17 een vierkante loodrechte doorsnede en zijn zij zo op de deksels gemonteerd, dat één diagonaal 20 radiaal gericht is; ook die binnenstators staan dus opgesteld met één langsribbe naar buiten gekeerd.

Verder zijn ze zó op regelmatige wijze over omtrek van de cirkel 19 gepositioneerd, dat ze. gezien vanuit de invoeropening 1. zich bevinden op plaatsen, corresponderend met 90°, 180°, 270° en 380° lanes de cirkel. Dat betekent dat ze zich bevinden 'tussen' de buitenstators 16.

In fig.l is met pijlen 21, 21A etc. aangegeven hoe de materiaalstromen lopen, wanneer de rotor draait. Duidelijk is te zien dat de beweging een zig-zag-beweging is, afwisselend naar de rotoras 7 toe en er weer vanaf.

Voorbeeld van een inrichting volgens de uitvinding.

Gewerkt is met een menginriehting volgens de uitvinding met vier buitenstators, twee groepen van vier binnenstators en een rotatieschijf met zes mengarmen, die onder een hoek van 30° stonden op de rotorschijf. De stators en mengarmen hadden vierkante loodrechte doorsneden en waren onderling gepositioneerd als weergegeven in de figuren 1 en 2.

De inhoud van het menghuis bedroeg 8 1. ; het menghuis had een diameter van circa 300 mm en een hoogte (dikte) van circa 120 mm, inwendig gemeten.

De diameter van de rotor was circa 200 mm en de dikte ervan was 5 mm: de lengte van de mengarmen bedroeg circa 100 mm.

De rotatiesnelheid bedroeg 90 toeren per minuut. (Regens een ongewenst grote warmteontwikkeling in het mengsel zal voor sommige mengsels deze snelheid lager moeten zijn.)

De wisseling van bewegingsrichting bedroeg bij deze inrichting: 48 maal per rotatieslag.

De te mengen materialen waren*, kunststofgranulaten met een deel-tjesdiameter van 3 a 7 mm. poeders en pasta's.

Met behulp van een gebruikelijk mengproces, dus via roteren in een huis, was geen homogene menging te verkrijgen. Met behulp van de werkwijze volgens de uitvinding werd een volledige homoeene menging verkregen. Met het verkregen mengsel werd zelfs bij gebruik van verouderde, dat wil zeggen: niet of nauwelijks additioneel mengende kunststofspuit-machines en extruders een goed produkt verkregen.

Claims (14)

1. Werkwijze voor het in een continu-proces in een menghuis mengen van twee of meer materialen in korrelvorm, in poedervorm of vloeibaar met een al of niet hoge viscositeit, zodat een mengsel met een homogene verdeling ontstaat, waarbij die materialen worden ingevoerd in het menghuis, daarin met behulp van een om een as roterende roerder worden gemengd en het mengsel tenslotte uit het menghuis wordt uitgevoerd, met liet kenmerk dat het mengproces plaatsheeft door het materiaal in het menghuis gedurende één rotatie van de mengrotor meerdere malen in ten opzichte van de rotatieas circa radiale richting, afwisselend naar en vanaf de rotoras te bewegen.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het; kenmerk dat de wisseling van bewegingsrichting van de materi-aaldeeltjes tenminste circa 25 maal per rotatie van de roerder optreedt.

3. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk dat althans één van de materialen een kunststof is, of een mengsel van kunststoffen, die respectievelijk dat met een kleurstof materiaal wordt gemengd.

4. Inrichting voor het uitvoeren van de werkwijze volgens conclusie 1. 2 of 3, met een in hoofdzaak cirkelcilindervormig menghuis met in de cilindermantel en circa diametraal tegenover elkaar de invoer- en uitvoeropening van het huis en met in het menghuis. roteerbaar om een as die samenvalt met de cilinderas een mengrotor, met het kenmerk dat in het menghuis. vaste obstakels voor in het huis aanwezig en door de mengrotor in beweging gebracht materiaal aanwezig zijn, dat de mengrotor is voorzien van zich in hoofdzaak in de richting van de rotoras uitstrekkende mengarmen en dat die obstakels en de meng-armen zodanig ten opzichte van elkaar zijn geplaatst, dat tijdens het roteren, het materiaal gedurende één rotatie enige malen in in hoofdzaak radiale richting, afwisselend naar en vanaf de rotoras wordt bewogen .

5. Inrichting volgens conclusie 4, met het kenmerk dat: de mengrotor bestaat uit een plat, schijfvormig deel, in het midden afneembaar gemonteerd op het einde van een rotoras, die door een deksel van het menghuis in het menghuis steekt, daarin is gelagerd en doorloopt tot circa halverwege in het menghuis, waarbij het schijf vormige deel is voorzien van een krans van mengarmen, die zich ter weerszijden van de schijf uitstrekken in een richting, in hoofdzaak loodrecht op de schijf en die de vorm hebben van langwerpige balkjes en dat de vaste obstakels twee groepen balkvormige delen zijn, waarvan de delen behorend tot de eerste groep in hun lengterichting zijn gepositioneerd tegen de binnenwand van de cilindermantel, in hoofdzaak evenwijdig aan de cilinderas - de buitenstators - en de delen behorend tot de tweede groep twee kransen van balkvormige delen vormen, die met hun eindvlakken zijn gemonteerd tegen de binnenkanten van respectievelijk het ene en het andere deksel van het menghuis, in hoofdzaak symmetrisch om de cilinderas gearrangeerd, en zich uitstrekkend in een richting, in hoofdzaak evenwijdig aan de cilinderas, tot op enige afstand van de rotorschijf - de binnenstators waarbij de straal van de kransen kleiner is dan die van de krans van de mengarmen.

6. Inrichting volgens conclusie 4, met: het kenmerk dat de buitenstators een zodanige vorm hebben, en zodanig tegen de cilinderwand zijn bevestigd, dat zij over hun gehele lengte een stompe hoek insluiten met de cilinderwand.

7. Inrichting volgens conclusie 6, met liet kenmerk dat de doorsnede door een buitenstator, loodrecht op de cilinderas, een gelijKzijdige, rechthoekige driehoek is, waarvan de schuine zijde bol is en de kromming van de cilindermantel volgt.

8. Inrichting volgens conclusie 5, 6 of 7, me.!, hei kenmerk dat de mengarmen zijn gemonteerd aan en gelijkmatig zijn verdeeld over de rand van de rotorschijf, dat de loodrechte doorsneden door de balkjes vierkanten zijn en dat van ieder van die vierkanten één diagonaal loopt in de richting van de straal van de schijf ter plaatse.

9. Inrichting volgens conclusie 8, met: het—kenmerk dat de zich ter weerszijden van de rotorschijf uitstrekkende mengarmen schuin op de rotorschijf staan, met hun lengte-symmetrie-assen loodrecht op de radius van de schijf ter plaatse, zodanig dat de symmetrie-assen van twee corresponderende mengarmdelen een stompe hoek insluiten.

10. Inrichting volgens conclusie 9, —μ,, het—kenmerk dat de assen van de corresponderende mengarmdelen een hoek van circa 120° insluiten.

11. Inrichting volgens een der conclusies 5-10, !ü£l—het—kenmerk dat de loodrechte doorsneden door de binnenstators vierkanten zijn en dat van ieder van die vierkanten één diagonaal loopt in de richting van de straal van de cilinder.

12. Inrichting volgens een der conclusies 5-11, met het kenmerk dat hij vier buitenstators bevat, twee kransen van vier gelijkmatig over een cirkelomtrek verdeeld gesitueerde binnenstators en zes gelijkmatig over de omtrek van de rotorschijf verdeeld gesitueerde mengarmen.

13. Inrichting volgens conclusie 12, met het kenmerk dat, gezien vanuit de inlaatopenine van het menghuis, langs de binnenwand van de cilindermantel, loodrecht op de cilinderas, de plaatsen waar de buitenstators zijn gesitueerd, corresponderen met 45°, 135°, 225° en 315°.

14. Inrichting volgens conclusie 12 of 13, met liet kenmerk dat de posities van de buitenstators ten opzichte van die van de binnenstators steeds over een hoek van 45° ten opzichte van elkaar zijn versprongen.