CH624308A5 - - Google Patents

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CH624308A5
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Description

624 308

Claims (7)

PATENTANSPRÜCHE
1. Einrichtung zum Mischen von hochviskosen Massen mit einer Fördervorrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass eine von der Fördervorrichtung unabhängige Mischvorrichtung mit einem in einem Gehäuse (5) mit regelbarer Drehzahl rotierenden Dorn (4) und einer Anzahl von in einem ringförmigen Mischraum (3) zwischen Gehäuse (5) und Dorn (4) im Verarbeitungsgut frei beweglichen rotationssymmetrischen Körpern (7) vorgesehen ist.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die rotationssymmetrischen Körper Kugeln (7) sind.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die rotationssymmetrischen Körper (7) in nut-förmigen, den Dorn (4) umgebenden Vertiefungen (6) im Gehäuse (5), geführt sind.
4. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die rotationssymmetrischen Körper (7) in nut-förmigen Vertiefungen auf dem Dorn (4) geführt sind.
5. Einrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der rotierende Dorn (4) quer vor dem vorderen Ende einer Extruderschnecke (2) angeordnet und auf einem Teil seiner Länge querab von der Extruderschnecke als Zu-mischschnecke (10) ausgebildet ist.
6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass Temperiervorrichtungen im Gehäuse (5) und/oder im Dorn (4) vorgesehen sind.
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Mischen von hochviskosen Massen mit einer Fördervorrichtung.
Bei den Mischvorgängen in einer hochviskosen zähplastischen Phase handelt es sich wegen der sehr kleinen Reynolds-Zahlen ausschliesslich um laminare Strömungen im Sinne der Hydromechanik. Der allgemeine Oberbegriff «Mischen» kann unterteilt werden in Mischen und Dispergieren im Sinne von Verteilen und Zerteilen einer aus Teilchen verschiedener Grösse und Komponenten bestehenden Mischung. Eine Verteilung wird erreicht durch Verformen der im einfachsten Falle zwei in einer bestimmten Ausgangskonfiguration angeordneten Komponenten und die dadurch sich bildende neue Oberfläche. Das Verformen besteht meist aus Scherung und/oder Dehnung. Da das Verarbeitungsgut sich in der Praxis im Bereich hoher Viskosität und daher im Bereich der laminaren Strömung befindet, wird das Zerteilen hauptsächlich durch den Anteil an Scherströmung mit linearem Geschwindigkeitsprofil der jeweiligen Strömung bewirkt. Weiterhin steigt die Beanspruchung der Teilchen bei höherem Druck, und die Zerkleinerung setzt erst nach Überschreiten einer bestimmten Schubspannung ein. Damit können die Haft- und Bindungskräfte, die die Teilchen zusammenhalten, nur durch Scherkräfte überwunden werden, die die umgebende Flüssigkeit überträgt. Es wird zwar bereits beim Plastifizieren von Kunststoff mittels einer Einrichtung der eingangs genannten Art eine Temperaturführung beim Verarbeitungsgut durch die von der Fördereinrichtung getrennt erfolgende Erzeugung von Scherwärme angestrebt. Eine ausreichend unabhängige Beeinflussung der Scherwirkung im Sinne des Mischens ist damit aber noch nicht möglich.
Um diese zu erreichen, wird daher nach der vorliegenden Erfindung vorgeschlagen, dass eine von der Fördervorrichtung unabhängige Mischvorrichtung mit einem in einem Gehäuse mit regelbarer Drehzahl rotierenden Dorn und einer Anzahl von in einem ringförmigen Mischraum zwischen Gehäuse und Dorn im Verarbeitungsgut frei beweglichen rotationssymmetrischen Körpern vorgesehen ist. Zweck dieser Mischelemente ist es, die hochviskose Schmelze mit niedrigen Reynolds-Zahlen in ihrer laminaren Strömung beliebig zu stören. Damit wird über die in hochviskosen Massen nur unvollkommene hydrodynamische Vermischung mittels der bekannten Einrichtungen hinaus die Mischwirkung wesentlich verbessert und steuerbar. Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile beruhen insbesondere darauf, dass die zweckmässig als Kugeln ausgebildeten Mischelemente in der Scherströmung rotieren.
An der Oberfläche der Kugeln greift eine Schubspannung an, die nicht auf der ganzen Kugeloberfläche den gleichen Wert hat, sondern Maxima und Minima aufweist. Da dementsprechend auch der hydraulische Druck an der Kugeloberfläche nicht konstant ist und deshalb örtlich ein Unterdruck entsteht, wird die Verbesserung des laminaren Mischvorganges durch die so bedingte Umlagerung der Stromfäden bewirkt. Anfangs weiter voneinander entfernte Massepartikel kommen einander näher. Es findet ein Platzwechsel über grössere Wegstrecken statt. Da Anzahl und Grösse der Mischelemente nur im Hinblick auf die Mischwirkung bestimmt werden müssen, ist also die Intensität des Mischens weitgehend unabhängig vom Durchsatz.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der erfin-dungsgemässen Mischeinrichtung dargestellt, und zwar in
Fig. I im Schnitt durch das vordere Ende eines Schneckenextruders,
Fig. 2 im Schnitt nach der Linie II-II in Fig. 1,
Fig. 3 in schematischer Wiedergabe der Geschwindigkeitsverhältnisse im Bereich eines Mischelements.
Die vom Extruder 1 aufbereitete Masse wird von der Extruderschnecke 2 in den ringförmigen Mischraum 3 zwischen einem rotierenden Dorn 4 und dem Mantel 5 gedrückt. Im Mantel 5 sind ringförmige Nuten 6 vorgesehen. In jeder Nut 6 befindet sich zwischen der feststehenden Aussenwand und dem rotierenden Dorn 4 ein Kranz von Kugeln
7.
Die Kugeln 7 schweben frei in der Masse und die Kugelkränze rotieren mit der Masse. Durch die Schubspannung zwischen der Kugeloberfläche und der Masse rotieren die Kugeln 7 zusätzlich um die eigene Achse und bewirken, dass ein Platzwechsel der von den Kugeln 7 mitgenommenen Massenpartikel stattfindet. Mit dem Variieren der Dorndrehzahl ist der Mischeffekt durchsatzunabhängig einstellbar.
Die Dorn- und Manteltemperatur ist mit Temperiervorrichtungen 8 und 9 beeinflussbar. Damit ist die Temperatur des Verarbeitungsgutes auch unabhängig von der Dorndrehzahl regelbar, um eine frühzeitige Erwärmung und damit Viskositätsänderung bei scherempfindlichen Materialien zu unterbinden. Für die Dorndrehzahl und damit die Geschwindigkeit der Mischelemente steht so ein grösserer Regelbereich zur Verfügung. Zusätzlich ist vorgesehen, dass eine oder mehrere Komponenten in einem Zulauf 11 mit einer Zumisch-schnecke 10 zum Hauptmassenstrom zudosiert werden. In einer oder mehreren Zuführungsöffnungen 12 werden reaktionsfähige Additive unter Druck zugeführt, die dann ebenfalls mit dem Hauptstrom vermischt werden.
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1 Blatt Zeichnungen
CH878977A 1976-07-17 1977-07-15 CH624308A5 (de)

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