DE19715125A1

DE19715125A1 - High polymer mixing equipment for fitting onto the output end of extruder

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

Abstract

Equipment for mixing high polymer plastics comprises a rotor (2) with an inlet section (3) and an outer housing (15) which together form a mixing zone along at least part of the length. The mixing zone is divided into two sections between which the rotor (2) has a steep screw pitch (8) and the housing section (18) surrounding this screw section has a smooth inner wall forming a conveying section (7). Preferably both mixing sections have the same length and are formed by axially-adjacent areas (6A, 16) of the rotor (2) and housing (15) with regular, axially parallel groove-like recesses (6,17) in both the outer surface of the rotor (2) and in the opposing inner wall of the housing (15). The areas (6A) in the rotor surface and the areas (16) in the housing inner wall and overlap each other at their ends to allow flow between opposing recesses (6,17). Alternatively the housing wall in the mixing sections (5,9) may have annular grooves (16) and the conveying section (7) is formed by a bush(18) with a smooth inner wall. The inlet section(3) in front of the first mixing section (5) has regular axially parallel, flat longitudinal grooves around the periphery of the rotor (2). The rotor (2) may be part of a self-powered independent mixer or can be connected to the end of an extruder screw (20) with the mixer housing (15) mounted on the extruder housing.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a device according to the preamble of Claim 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.Mixing devices for melting high polymer plastics, for example homogenization or / and admixing of additives are known from the prior art. So is, for example, in U.S. Patent 4,128,342 or U.S. Patent 4,253,771 one - in the latter also with one possibility Mixing device provided for adding additives described in which in the surface of the mixing rotor and in the opposite inner wall of the one surrounding the rotor Mixer housing in a regular arrangement in the we significant axially parallel grooves with limited length are provided. They are arranged relative to each other in such a way that - seen in the axial direction - the grooves of one surface the End regions of two grooves arranged one behind the other partially cover other surface axially so that the goods moving through the mixer in constant change from the Grooves of one surface to the grooves of the other surface is handed over. In doing so, the opposing leads Relative movement of the two surfaces in the circumferential direction to that the composition of the fillings of the individual grooves as a result of their partial handover to and takeover of two or more grooves of the other surface in their Composition constantly refined.

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.To that extent, the described and other known ge mixers have become good mixers in many applications results. For a number of cases with particularly high demands sayings, for example in connection with the admixture of Additives, however, is another improvement to the mixer results desired.

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.Therefore, the invention is based on the object with known mixers achievable mixer quality result and in further training also the intensity of the through mixing when mixing additives even further ser. This is in a generic mixer by the Characteristic of claim 1 achieved.

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.The division of the mixing zone into two mixing sections and Connection of the two, for example, essentially the same Mixing sections of length over one of a smooth The inner wall of the mixer housing leads to the steep conveying passage to that with the active promotion of the mix generated pressure flow an additional mixing of the Mixed material is connected.

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.In a preferred embodiment of the mixer, the Mixing sections in a known manner by essentially axspa parallel groove-shaped depressions are formed, each in the Surround the surface of the mixing rotor and the inner wall of this the mixer housing are provided. The grooves are in each other regular areas of limited length distributed on the respective circumference and in the axial direction arranged against each other that the areas in the Surface of the rotor and the areas in the inner wall of the housing partially overlap in their end areas.

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.In a special embodiment, the rotor is reversed housing wall in the areas of the mixing sections Groove rings and in the area of the conveyor section through a bush formed with a smooth inner wall. This is preferred Mixing housing tempered in the area of the conveyor section, ins special cooled to a by the pressure flow mentioned caused undesirable heating of the melt being pumped compensate.

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.The mixer according to the invention can in the before the first mixing section provided input section of the rotor itself well-known, regularly distributed over its circumference, axially parallel have running flat longitudinal grooves, by the example instruct the regular distribution of if necessary by one in one gear section of the mixer housing provided radial channel feed additives is supported. With an advantageous The mixer housing can be further developed in the field of conveyance section - possibly additional - possibility of feeding of additives.

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.The rotor can be part of an independent mixer with a own drive. But it can also end an extruder screw and the mixer housing with that of the Screw associated extruder housing can be connected such that for example from the rotor on the one hand and the grooved rings and the smooth socket on the other hand existing mixers exit-side mixing zone of the extruder forms.

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.It should be explicitly pointed out here that the inventions arrangement according to the invention of a conveyor section between the two together the mixing sections forming the mixing zone do not affect the execution of the previously described in its structure Mixing sections is limited, but generally for verbs Improvement of the mixing results for the processing of melts use of mixers suitable for high polymer plastics can find a mixing rotor with a corresponding molded housing inner wall interacts. Overall has Surprisingly shown that the division of the invention Mixing zone in two mixing sections and the insertion of a conveyor derzone between these practically independent of the concrete Design of the mixing zone also under otherwise constant Conditions a considerable improvement in the mixing result brings with it.

Anhand der in der beigegebenen Zeichnung dargestellten Aus führungsbeispiele wird die Erfindung erläutert.From the illustrated in the accompanying drawing The invention is explained in exemplary embodiments.

Es zeigen:Show it:

Fig. 1 einen an das Ende eines Extruders angesetzten erfin dungsgemäßen Mischer; FIG. 1 is an attached OF INVENTION mixer to the invention at the end of an extruder;

Fig. 2 einen erfindungsgemäß aufgeteilten Mischrotor; FIG. 2 shows an inventive divided mixing rotor;

Fig. 3 einen Mischer ähnlich Fig. 1 mit einer Kühlung im Bereich der Förderzone. Fig. 3 a mixer similar to FIG. 1, with a cooling in the region of the conveying zone.

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. Figs. 1 and 2 show a mixer embodied according to the invention as well as a built-in into the mixer of FIG. 1 comparable mixing rotor. The functional division of the mixer, seen over its length, is described with the aid of FIG .

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.The mixer 1 consisting of the mixing rotor 2 , the tip 10 of which is connected to it by means of a threaded pin 13 , and the mixer housing 15 has a first mixing section 5 following an input section 3 provided with axially parallel longitudinal grooves 4 , which is followed by a subsequent mixing section on the rotor 2 provided steep worm gear 8 and a surrounding cylindrical sleeve 18 with smooth inner wall formed conveyor section 7 with conveyor 14 with a second Mischab section 9 is connected.

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.In the mixer design shown, the two mixing areas 5 , 9 are each provided in the surface of the mixing rotor 2 and also in the inner wall of the surrounding mixer housing 15 , substantially axially parallel groove-shaped depressions 6 and 17 , respectively. These are in axially aneinan rows 6 A and 16 limited length expansion regularly distributed on the respective circumference and arranged in the axial direction such that the areas 6 A in the upper surface of the rotor 2 and the areas 16 in the housing inner wall each in their end areas partially cover. As can be seen in FIG. 1, the housing wall surrounding the rotor 2 can be formed by grooved rings 16 in the areas of the mixing sections 5 , 9 and by a bushing 18 with a smooth inner wall in the area of the conveying section 7 .

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.The conveying section 7 formed by the steep worm gear 8 and the smooth inner wall of the sleeve 18 causes the mixing material to be actively conveyed between the two mixing sections 5 and 9 when the rotor 2 is rotating and, as a result of the pressure flow thereby formed, leads to its additional intensive mixing.

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.For the supply of additives to be mixed if necessary, a radial channel 22 is provided in the guide in FIG. 1 and also in FIG. 3 in the region of the longitudinal grooves 4 of the input section 3 , in the illustration in the connecting flange 27 of the mixer housing 15 unspecified thread can be screwed into a device for introducing additives. In the embodiment according to FIG. 1, a further possibility is provided in the region of the conveying zone 7 in the form of a threaded sleeve 24 which can be screwed into a threaded housing bore 23 , the bore 25 of which is also provided with a thread.

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. Fig. 3 shows a development of the mixer according to the invention, in which, for example, to dissipate the heat generated in the conveying zone 7 by the pressure flow, the Mi shear housing 15 is provided with a housing 15 in the region of the conveying section 7 surrounding temperature control device 26 , through which it tempered, in particular cooled.

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.The mixer 1 according to the invention can be used as an independent mixing device, in which case its rotor 2 has its own drive, not shown. However, as shown in FIG. 1, it can also form the outlet-side mixing zone of the extruder 19-21 , with the rotor 2 then having a centering projection 11 and a threaded pin 12 with the end of the extruder screw 20 and the mixer housing 15 with its flange 27 the flange 28 of the extruder housing 19 are connected such that the extruder 19-21 and mixer 1 constitute a functional unit.

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.Surprisingly, it has been shown that regardless of the specific structural design of the mixing sections 5 , 9, the arrangement according to the invention of a conveying zone 7 between the mixing sections 5 , 9 leads to a considerable improvement in the mixing results under otherwise identical conditions.

BezugszeichenlisteReference list

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 1 mixer
2 mixer rotor, rotor
3 entrance section
4 longitudinal groove
5 mixing section
6 recess, groove-shaped recess
7 funding section
8 worm gear
9 mixing section
10 rotor end
11 centering approach
12 threaded pins
13 threaded pins
14 funding program
15 housing, mixer housing
16 grooved ring
17 recess, groove-shaped recess
18 socket
19 extruders, extruder housing
20 extruder screw
21 worm gear
22 radial channel
23 Housing bore
24 threaded sleeve
25 radial channel
26 Temperature control, cooling
27 flange, mixer flange
28 flange, extruder flange

Claims

1. Device for mixing high-polymer plastics with a rotatably mounted in a housing, driven rotor which has an input section and which together with the housing forms a mixing zone extending at least over part of its length, characterized in that
the mixing zone is divided into two mixing sections ( 5 , 9 ), and
that between the two mixing sections ( 5 , 9 ) by a steep worm gear ( 8 ) on the rotor ( 2 ) and a surrounding housing section ( 18 ) with a smooth inner wall formed in the conveying section ( 7 ) is provided.

2. Device according to claim 1, characterized in that the conveying section ( 7 ) is formed by a steep screw flight ( 8 ) on the rotor ( 2 ) and a surrounding housing section ( 18 ) with a smooth inner wall.

3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that the two mixing sections ( 5 , 9 ) have substantially the same length.

4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the mixing sections ( 5 , 9 ) in each case in the surface of the mixing rotor ( 2 ) and the inner wall of the rotor ( 2 ) surrounding mixer housing ( 15 ) provided adjacent areas ( 6 A; 16 ) limited length extension with regularly distributed on the respective circumference, in the union union axially parallel groove-shaped depressions ( 6 ; 17 ) and arranged in the axial direction to one another such that the areas ( 6 A) in the surface of the rotor ( 2 ) and the areas ( 16 ) in the housing inner wall partially overlap in their end areas.

5. The device according to claim 4, characterized in that the rotor ( 2 ) surrounding the housing wall in the areas of the mixing sections ( 5 , 9 ) by grooved rings ( 16 ) and in the region of the conveyor section ( 7 ) by a bushing ( 18 ) with a smoother Inner wall is formed.

6. Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the mixer housing ( 15 ) in the region of the conveyor section ( 7 ) is tempered, in particular cooled.

7. Device according to one of claims 1 to 6, characterized in that the in front of the first mixing section ( 5 ) provided an input section ( 3 ) regularly on the circumference of the rotor ( 2 ) distributed, axially parallel flat longitudinal grooves ( 4 ).

8. Device according to one of claims 1 to 7, characterized in that the rotor ( 2 ) has its own drive.

9. Device according to one of claims 1 to 7, characterized in that the rotor ( 2 ) with the end of an extruder screw ( 20 ) and the mixer housing ( 15 ) with the extruder housing ( 19 ) is connected such that the rotor ( 2 ) on the one hand and the grooved rings ( 16 ) and the smooth bushing ( 18 ) on the other hand form the outlet-side mixing zone ( 2-18 ) of the extruder ( 19-21 ).

10. Device according to one of claims 1 to 9, characterized in that in the region of the longitudinal grooves ( 4 ) of the input section ( 3 ) in the mixer housing ( 15 ) a radial channel ( 22 ) is provided for feeding additives.

11. The device according to one of claims 1 to 10, in particular according to claim 10, characterized in that the mixer housing ( 15 ) - optionally additionally - in the region of the conveyor section ( 7 ) has a radial channel ( 22-25 ) for feeding additives .