DE19715125A1

DE19715125A1 - Mischvorrichtung, insbesondere zum Mischen von Kunststoffschmelzen und Additiven

Info

Publication number: DE19715125A1
Application number: DE19715125A
Authority: DE
Inventors: Udo Roehm
Original assignee: Barmag AG; Barmag Barmer Maschinenfabrik AG
Current assignee: SAURER GMBH & CO. KG, 41069 MOENCHENGLADBACH, DE
Priority date: 1996-05-03
Filing date: 1997-04-11
Publication date: 1997-11-06

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Mischvorrichtungen für Schmelzen von hochpolymeren Kunststoffen, die beispielsweise der Homogenisierung oder/und der Beimischung von Additiven dienen, sind aus dem Stand der Technik bekannt. So ist beispielsweise in der US-PS 4,128,342 oder der US-PS 4,253,771 eine - in der letztgenannten auch mit einer Möglichkeit zur Beigabe von Additiven versehene - Mischvorrichtung beschrieben, bei der in der Oberfläche des Mischrotors und in der dieser gegenüberliegenden Innenwand des den Rotor umgebenden Mischergehäuses jeweils in regelmäßiger Anordnung im we sentlichen achsparallele Nuten mit begrenzter Längenausdehnung vorgesehen sind. Sie sind relativ zueinander so angeordnet, daß - in Achsrichtung gesehen - die Nuten der einen Oberfläche die Endbereiche jeweils zweier hintereinander angeordneter Nuten der anderen Oberfläche teilweise axial derart überdecken, daß das den Mischer durchwandernde Gut in ständigem Wechsel von den Nuten einer Oberfläche zu den Nuten der anderen Oberfläche übergeben wird. Dabei führt die gegeneinander gerichtete Relativbewegung der beiden Oberflächen in Umfangsrichtung dazu, daß sich die Zusammensetzung der Füllungen der einzelnen Nuten infolge ihrer jeweils teilweisen Übergabe an und Übernahme von zwei oder mehr Nuten der anderen Oberfläche in ihrer Zusammensetzung ständig verfeinert.

Insoweit führen der beschriebene und auch andere bekannt ge wordene Mischer in vielen Anwendungsfällen zu guten Mischer gebnissen. Für eine Reihe von Fällen mit besonders hohen An sprüchen, beispielsweise in Verbindung mit der Beimischung von Additiven, ist jedoch eine weitere Verbesserung der Mischer gebnisse erwünscht.

Daher liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die mit den bekannt gewordenen Mischern erreichbare Qualität des Mischer gebnisses und in Weiterbildung auch die Intensität der Durch mischung beim Einmischen von Additiven noch weiter zu verbes sern. Dies wird bei einem gattungsgemäßen Mischer durch das Kennzeichen des Anspruchs 1 erreicht.

Die Aufteilung der Mischzone auf zwei Mischabschnitte und die Verbindung der beiden beispielsweise im wesentlichen gleiche Länge aufweisenden Mischabschnitte über einen von einer glatten Innenwand des Mischergehäuses umgebenen steilen Fördergang führt dazu, daß mit der durch die aktive Förderung des Mischguts erzeugten Druckströmung eine zusätzliche Durchmischung des Mischguts verbundenen ist.

Bei einer bevorzugten Ausführung des Mischers werden die Mischabschnitte in bekannter Weise durch im wesentlichen achspa rallele nutenförmige Vertiefungen gebildet, die jeweils in der Oberfläche des Mischrotors und der Innenwand des diesen umgeben den Mischergehäuses vorgesehen sind. Die Nuten sind in aneinan dergereihten Bereichen begrenzter Längenausdehnung regelmäßig auf dem jeweiligen Umfang verteilt und in Achsrichtung derart gegeneinander verschoben angeordnet, daß die Bereiche in der Oberfläche des Rotors und die Bereiche in der Gehäuseinnenwand sich in ihren Endbereiche jeweils teilweise überdecken.

Bei einer besonderen Ausführungsform wird die den Rotor umge bende Gehäusewand in den Bereichen der Mischabschnitte durch Nutenringe und im Bereich des Förderabschnitts durch eine Buchse mit glatter Innenwand gebildet. Bevorzugt ist dabei das Mischgehäuse im Bereich des Förderabschnitts temperiert, ins besondere gekühlt, um eine durch die erwähnte Druckströmung verursachte unerwünschte Erwärmung der geförderten Schmelze zu kompensieren.

Der erfindungsgemäße Mischer kann in dem vor dem ersten Misch abschnitt vorgesehenen Eingangsabschnitt des Rotors an sich bekannte, regelmäßig auf seinem Umfang verteilte, achsparallel verlaufende flache Längsnuten aufweisen, durch die beispiels weise die regelmäßige Verteilung von ggf. durch einen im Ein gangsabschnitt das Mischergehäuses vorgesehenen Radialkanal eingespeisten Additiven unterstützt wird. Bei einer vorteilhaf ten Weiterbildung kann das Mischergehäuse im Bereich des Förder abschnitts eine - ggf. zusätzliche - Möglichkeit zur Einspeisung von Additiven aufweisen.

Der Rotor kann als Teil eines selbständigen Mischers mit einem eigenen Antrieb versehen sein. Er kann aber auch mit dem Ende einer Extruderschnecke und das Mischergehäuse dann mit dem der Schnecke zugehörigen Extrudergehäuse derart verbunden sein, daß der beispielsweise aus dem Rotor einerseits und den Nutenringen sowie der glatten Buchse andererseits bestehende Mischer die austrittsseitige Mischzone des Extruders bildet.

Es ist hier ausdrücklich darauf hinzuweisen, daß die erfin dungsgemäße Anordnung eines Förderabschnitts zwischen den zwei zusammen die Mischzone bildenden Mischabschnitten nicht auf die vorhergehend in ihrem Aufbau beschriebene Ausführung der Mischabschnitte beschränkt ist, sondern allgemein zur Verbes serung der Mischergebnisse bei für das Verarbeiten von Schmelzen von hochpolymeren Kunststoffen geeigneten Mischern Verwendung finden kann, bei denen ein Mischrotor mit einer entsprechend geformten Gehäuseinnenwand zusammenwirkt. Insgesamt hat sich überraschend gezeigt, daß die erfindungsgemäße Aufteilung der Mischzone in zwei Mischabschnitte und das Einschieben einer För derzone zwischen diese praktisch unabhängig von der konkreten Gestaltung der Mischzone auch unter sonst gleichbleibenden Bedingungen eine beträchtliche Verbesserung des Mischergebnisses mit sich bringt.

Anhand der in der beigegebenen Zeichnung dargestellten Aus führungsbeispiele wird die Erfindung erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 einen an das Ende eines Extruders angesetzten erfin dungsgemäßen Mischer;

Fig. 2 einen erfindungsgemäß aufgeteilten Mischrotor;

Fig. 3 einen Mischer ähnlich Fig. 1 mit einer Kühlung im Bereich der Förderzone.

Die Fig. 1 und 2 zeigen einen erfindungsgemäß ausgestalteten Mischer sowie einen dem in den Mischer der Fig. 1 eingebauten vergleichbaren Mischrotor. Die über seine Länge gesehene funktionelle Aufteilung des Mischers wird wegen der besseren Übersichtlichkeit anhand der Fig. 2 beschrieben.

Der aus dem Mischrotor 2, dessen Spitze 10 vermittels eines Gewindezapfens 13 mit ihm verbunden ist, und dem Mischergehäuse 15 bestehende Mischer 1 weist einen auf einen mit achsparallelen Längsnuten 4 versehenen Eingangsabschnitt 3 folgenden ersten Mischabschnitt 5 auf, der durch einen anschließenden, auf dem Rotor 2 vorgesehenen steilen Schneckengang 8 und eine diesen umgebende zylindrische Hülse 18 mit glatter Innenwand gebildeten Förderabschnitt 7 mit Fördergang 14 mit einem zweiten Mischab schnitt 9 verbunden ist.

Bei der dargestellten Mischerausführung sind die beiden Misch bereiche 5, 9 durch jeweils in der Oberfläche des Mischrotors 2 und ebenso in der Innenwand des diesen umgebenden Mischergehäu ses 15 vorgesehene, im wesentlichen achsparallele nutenförmige Vertiefungen 6 bzw. 17 gebildet. Diese sind in axial aneinan dergereihten Bereichen 6A und 16 begrenzter Längenausdehnung jeweils regelmäßig auf dem jeweiligen Umfang verteilt und in Achsrichtung derart angeordnet, daß die Bereiche 6A in der Ober fläche des Rotors 2 und die Bereiche 16 in der Gehäuseinnenwand sich in ihren Endbereichen jeweils teilweise überdecken. Wie in Fig. 1 zu erkennen, kann die den Rotor 2 umgebende Gehäusewand in den Bereichen der Mischabschnitte 5, 9 durch Nutenringe 16 und im Bereich des Förderabschnitts 7 durch eine Buchse 18 mit glatter Innenwand gebildet sein.

Der durch den steilen Schneckengang 8 und die glatte Innenwand der Hülse 18 gebildete Förderabschnitt 7 bewirkt bei drehendem Rotor 2 eine aktive Förderung des Mischgutes zwischen den beiden Mischabschnitten 5 und 9 und führt infolge der dadurch gebilde ten Druckströmung zu dessen zusätzlicher intensiven Durchmi schung.

Zur Zuführung ggf. dem Mischgut beizumischenden Additiven ist bei der in Fig. 1 und auch der in Fig. 3 dargestellten Aus führung im Bereich der Längsnuten 4 des Eingangsabschnitts 3, in der Darstellung im Verbindungsflansch 27 des Mischergehäuses 15 ein Radialkanal 22 vorgesehen, in dessen nicht näher bezeichnetes Gewinde eine Vorrichtung zum Einbringen von Additi ven eingeschraubt werden kann. Bei der Ausführung nach Fig. 1 ist eine weitere Möglichkeit hierzu im Bereich der Förderzone 7 in Gestalt einer in eine mit Gewinde versehene Gehäusebohrung 23 einschraubbaren Gewindehülse 24 vorgesehen, deren Bohrung 25 ebenfalls mit einem Gewinde versehen ist.

Die Fig. 3 zeigt eine Weiterbildung des erfindungsgemäßen Mischers, bei der beispielsweise zur Abführung der in der Förderzone 7 durch die Druckströmung erzeugten Wärme das Mi schergehäuse 15 mit einer das Gehäuse 15 im Bereich des Förder abschnitts 7 umgebenden Temperiereinrichtung 26 versehen ist, durch die es temperiert, insbesondere gekühlt werden kann.

Der erfindungsgemäße Mischer 1 kann als unabhängige Mischein richtung genutzt werden, wobei dann sein Rotor 2 einen nicht dargestellten eigenen Antrieb aufweist. Er kann aber auch, wie in Fig. 1 gezeigt, die austrittsseitige Mischzone des Extruders 19-21 bilden, wobei dann der Rotor 2 über einen Zentrieransatz 11 und einen Gewindezapfen 12 mit dem Ende der Extruderschnecke 20 und das Mischergehäuse 15 über seinen Flansch 27 mit dem Flansch 28 des Extrudergehäuses 19 derart verbunden sind, daß Extruder 19-21 und Mischer 1 eine Funktionseinheit darstellen.

Überraschend hat sich dabei gezeigt, daß unabhängig von der konkreten konstruktiven Gestaltung der Mischabschnitte 5, 9 die erfindungsgemäße Anordnung einer Förderzone 7 zwischen die bei den Mischabschnitte 5, 9 bei sonst gleichen Voraussetzungen zu einer erheblichen Verbesserung der Mischergebnisse führt.

Bezugszeichenliste

1 Mischer
2 Mischerrotor, Rotor
3 Eingangsabschnitt
4 Längsnut
5 Mischabschnitt
6 Vertiefung, nutenförmige Vertiefung
7 Förderabschnitt
8 Schneckengang
9 Mischabschnitt
10 Rotorende
11 Zentrieransatz
12 Gewindezapfen
13 Gewindezapfen
14 Fördergang
15 Gehäuse, Mischergehäuse
16 Nutenring
17 Vertiefung, nutenförmige Vertiefung
18 Buchse
19 Extruder, Extrudergehäuse
20 Extruderschnecke
21 Schneckengang
22 Radialkanal
23 Gehäusebohrung
24 Gewindehülse
25 Radialkanal
26 Temperierung, Kühlung
27 Flansch, Mischerflansch
28 Flansch, Extruderflansch

Claims

1. Vorrichtung zum Mischen von hochpolymeren Kunststoffen mit einem in einem Gehäuse drehbar gelagerten, angetriebenen Rotor, welcher einen Eingangsabschnitt aufweist und welcher zusammen mit dem Gehäuse eine mindestens über einen Teil seiner Länge reichende Mischzone bildet, dadurch gekennzeichnet, daß
die Mischzone in zwei Mischabschnitte (5, 9) aufgeteilt ist, und
daß zwischen den zwei Mischabschnitten (5, 9) ein durch einen steilen Schneckengang (8) auf dem Rotor (2) und einen diesen umgebenden Gehäuseabschnitt (18) mit glatter In nenwand gebildeter Förderabschnitt (7) vorgesehen ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Förderabschnitt (7) durch einen steilen Schneckengang (8) auf dem Rotor (2) und einen diesen umgebenden Gehäu seabschnitt (18) mit glatter Innenwand gebildet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Mischabschnitte (5, 9) im wesentlichen gleiche Länge haben.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischabschnitte (5, 9) durch jeweils in der Oberfläche des Mischrotors (2) und der Innenwand des den Rotor (2) umgebenden Mischergehäuses (15) vorgesehene aneinanderge reihte Bereiche (6A; 16) begrenzter Längenausdehnung mit regelmäßig auf dem jeweiligen Umfang verteilten, im wesent lichen achsparallelen nutenförmigen Vertiefungen (6; 17) gebildet und in Achsrichtung zueinander derart angeordnet sind, daß die Bereiche (6A) in der Oberfläche des Rotors (2) und die Bereiche (16) in der Gehäuseinnenwand sich in ihren Endbereichen jeweils teilweise überdecken.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die den Rotor (2) umgebende Gehäusewand in den Bereichen der Mischabschnitte (5, 9) durch Nutenringe (16) und im Bereich des Förderabschnitts (7) durch eine Buchse (18) mit glatter Innenwand gebildet ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Mischergehäuse (15) im Bereich des Förderabschnitts (7) temperiert, insbesondere gekühlt ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der vor dem ersten Mischabschnitt (5) vorgesehene Ein gangsabschnitt (3) regelmäßig auf dem Umfang des Rotors (2) verteilte, achsparallel verlaufende flache Längsnuten (4) aufweist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (2) einen eigenen Antrieb hat.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (2) mit dem Ende einer Extruderschnecke (20) und das Mischergehäuse (15) mit dem Extrudergehäuse (19) derart verbunden ist, daß der Rotor (2) einerseits und die Nutenringe (16) sowie die glatte Buchse (18) andererseits die austrittsseitige Mischzone (2-18) des Extruders (19-21) bilden.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Längsnuten (4) des Eingangsabschnitts (3) im Mischergehäuse (15) ein Radialkanal (22) zur Einspeisung von Additiven vorgesehen ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, insbesondere nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Mischergehäuse (15) - ggf. zusätzlich - im Bereich des Förderabschnitts (7) einen Radialkanal (22-25) zur Ein speisung von Additiven aufweist.