DE1142839B

DE1142839B - Vorrichtung zum Homogenisieren fliessfaehiger Stoffe

Info

Publication number: DE1142839B
Application number: DEF20587A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Meyer S Frenkel
Original assignee: Frenkel AG C D
Current assignee: Frenkel AG C D
Priority date: 1961-05-15
Filing date: 1956-06-20
Publication date: 1963-01-31
Also published as: BE551763A; FR1160021A; GB987114A; GB842692A

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Homogenisieren fließfähiger Stoffe oder Stoffgemische, bei der eine langgestreckte Mischkammer durch schraubenförmige, in die Oberfläche eines als Rotationskörper ausgebildeten Domes und in die Innenwand eines den Dorn eng umschließenden Gehäuses eingearbeitete Nuten gebildet wird und am Eingang und Ausgang der Mischkammer eine Einlaß- bzw. Auslaßöffnung vorgesehen sind.

Es ist eine Vorrichtung zum Homogenisieren von fließfähigen Stoffen bekannt, die auf der Dornoberfläche und der Innenfläche des Gehäuses in Schraubenrichtung verteilt angeordnete Mischzähne aufweist. Diese bilden nur Bruchstücke von Schraubennuten, die folglich die Stoffe mehr oder weniger unter gleichzeitiger Förderung in axialer Richtung umrühren. Dabei gelangen die Stoffe durch die Lücken zwischen den Mischzähnen stellenweise zwanglos, also unbeinflußt von einer Zone der Mischkammer in die andere. Bei einer anderen bekannten Vorrichtung zum Homogenisieren schließt sich an eine zylindrische Förderschnecke mit schraubenförmiger Fördernut eine ebenfalls zylindrische Reibwalze an. Beide sind von einem zylindrischen Gehäuse mit glatter Innenfläche eng umschlossen. Die Reibwalze weist eine zweigängige Nut mit in entgegengesetzten Richtungen abnehmender Nutentiefe auf. Dadurch werden die zu mischenden Stoffe mit abnehmendem Nutenquerschnitt zwischen die zylindrischen Stege und die zylindrische Innenwand der Hülse gedrückt und dort zerrieben. Es ist auch eine Vorrichtug zum Emulgieren von Flüssigkeiten mit festen Stoffen bekannt, deren Gehäuse eine zylindrische oder konische, glatte Innenfläche aufweist, die eine Förderschnecke mit engem Spiel umgibt und nach der Förderseite der eine gleichförmige Nut aufweisenden Schnecke hin allseitig geschlossen bzw. verschließbar ist, so daß das Gut bei der Rotation der Schnecke unter Druck gesetzt und der Förderrichtung der Schnecke entgegen durch den schmalen Spalt, der durch das Spiel zwischen Dorn und Schneckengehäuse besteht, zur Eingangsseite der Schnecke zurückgedrückt wird.

Man kennt auch schon derartige Vorrichtungen, bei denen sowohl der drehbare Dorn als auch die den Dorn eng umschließende Innenfläche des Gehäuses durchlaufende Nuten aufweisen. Bei einer bekannten Vorrichtung dieser Art weist der Dorn eine schraubenförmige Nut mit in Förderrichtung abnehmender Steigung und Ganghöhe und das Gehäuse eine Nut mit gegenläufiger Steigung auf, deren Steigung aber proportional mit der Steigung des Domes abnimmt.

Vorrichtung zum Homogenisieren
fließfähiger Stoffe

Anmelder:

Frenkel C-D Aktiengesellschaft,
Vaduz (Liechtenstein)

Vertreter: Dr.-lng. F. Wuesthoff, Dipl.-Ing. G. Puls und Dipl.-Chem. Dr. rer. nat. E. Frhr. v. Pechmann, Patentanwälte, München 9, Schweigerstr. 2

Beanspruchte Priorität:
Großbritannien vom 22. Juni, 14. Oktober, 6. Dezember 1955,

14. Februar und 10. April 1956 (Nr. 18 115,
Nr. 29 431, Nr. 35 024, Nr. 4661 und Nr. 10 955)

Dr.-lng. Meyer S. Frenkel, London,
ist als Erfinder genannt worden

Dadurch verengt sich der Misch- oder Preßraum progressiv.

Schließlich ist auch bei solchen Vorrichtungen bekannt, den Ausgang der Mischkammer bei Bedarf zu schließen und den konischen Dorn axial zu verstellen, um dadurch das Spiel zwischen den Stegen des Dornes und der glatten Innenflächen des Gehäuses bedarfsweise zu verändern.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zum Homogenisieren fließfähiger Stoffe zu schaffen, bei der eine besonders intensive Einwirkung auf das zu homogenisierende Gut dadurch erreicht wird, daß eine die Einwirkung auf das Gut begünstigende schichtenweise Übertragung des Gutes zwischen den einander gegenüberliegenden Nuten in Dorn und Gehäuse erfolgt.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die Kombination folgender Merkmale gelöst:

a) Die Dorn- und Gehäusenuten sind gegenläufig zueinander;

b) die Querschnitte der Dorn- und Gehäusenuten ändern sich in Richtung der Längsachse der Mischkammer stetig zwischen einem Maximalwert und einem Minimalwert, vorzugsweise Null, und zwar in einander entgegengesetztem Sinne;

309 507/265

c) die Förderung des Arbeitsgutes vom Eingang zum Ausgang der Mischkammer erfolgt durch Drehen des Domes und/oder des Gehäuses. Bei dieser Anordnung kann die Summe der Querschnitte der Dorn- und Gehäusenuten über die axiale Länge der Vorrichtung im wesentlichen konstant bleiben. Sie kann sich aber auch z. B. zur Erzeugung einer zusätzlichen Drucksteigerung ändern. Das Gut führt aber wegen der sich gegenläufig ändernden Querschnitte von Dorn- und Gehäusenut in beiden Fällen neben den in üblichen Schneckenpressen auftretenden Bewegungen zusätzlich eine solche senkrecht zur Drehachse des Dornes aus. Durch diese in der Praxis relativ komplizierten Bewegungsvorgänge des auf «einem Weg durch die Mischkammer mehrmals dem Austauschvorgang zwichen sich gegenüberliegenden Nuten von Dorn und Gehäuse ausgesetzt.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung kann auch die Außenwand des Gehäuses als Rotationsfläche ausgebildet und von einem weiteren Gehäuse eng umschlossen sein, wobei durch in die Außenfläche des inneren und die Innenfläche des äußeren Gehäuses eingearbeitete und gemäß den ίο Merkmalen a) und b) ausgebildete Nuten eine zweite Mischkammer gebildet wird. Mit einer solchen Vorrichtung können zwei verschiedene Stoffe oder Stoffmischungen jeweils für sich verarbeitet und gegebenenfalls in der gleichen Vorrichtung zusammen-

durch intensiven Wärmetausch mit dem Zwischengöhäuse die Temperatur in der anderen Mischkammer steuert.

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand schematischer Zeichnungen an mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert:

Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung gemäß der Erfindung im Längsschnitt·,

Fig. 2 zeigt ausschnittsweise ebenfalls einen Längsschnitt durch die Vorrichtung gemäß Fig. 1, der gegenüber dem Schnitt in Fig. 1 jedoch um 90" in Umfangsrichtung versetzt ist:

Fig. 3 ist ein Längsschnitt durch eine andere Aus-

Gutes wird eine außerordentlich gute Durchmischung 15 gemischt werden. Eine der beiden Mischkammern und Durcharbeitung des Gutes erzielt. Diese erfolgt kann aber auch ein Wärmetauschmittel enthalten, das nicht nur durch Reibwirkung zwischen mit engem
Spiel aneinander vorbeistreichenden Flächen von
Dorn und Gehäuse, sondern vor allem durch intensive Bewegung des Gutes innerhalb der Nuten und 20
durch ständigen schichtweisen Gutaustausch zwischen
den nebeneinanderliegenden Nuten von Dorn und
Gehäuse.

Eine übermäßige Erwärmung durch große Wandreibung in engen Spalten wird also vermieden. Dadurch, daß das Gut schichtweise von der Nut mit kleiner werdendem Querschnitt in die Nut mit wachsendem Querschnitt abgegeben wird, werden laufend zunächst engbenachbarte Gutteilchen getrennt

und weit auseinandergeführt. Dieser Austausch- und 30 führungsform der Mischvorrichtung in Verwendung Mischprozeß erfaßt das gesamte Gut, insbesondere als Strangpresse;

Fig. 4 zeigt schematisiert im Längsschnitt eine mehrere Mischkammern aufweisende Vorrichtung gemäß der Erfindung;

Fig. 5 ist ein Längsschnitt durch eine weitere abgewandelte Ausführung;

Fig. 6 zeigt im Längsschnitt eine weiter abgewandelte Mischvorrichtung gemäß der Erfindung.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 und 2

schaffenheit des Gutes und dem Profil der Nuten bzw. 40 ist ein Dorn 1 in einem Gehäuse 2 drehbar angeordder die Nuten begrenzenden Stege. Auch wird durch net. Auf der Außenfläche des Dornes ist eine

schraubenförmige Nut 15 und in der Innenfläche des Gehäuses eine schraubenförmige Nut 16 eingearbeitet. Die von den Nuten begrenzte Mischkammer erstreckt sich zwischen einer trichterförmigen Eintrittsöffnung 6 und einer Austrittsöffnung am Ende der Mischkammer, die der Anwendung der Mischvorrichtung entsprechend ausgebildet ist. z. B. als formgebende Öffnung für eine Strangpresse. Der Dom 1

Mischungen dieser Stoffe homogenisiert werden. Da- 50 und das Gehäuse 2 sind im Maschinenrahmen 3 ζ. Β. bei wird unter Homogenisieren eine Erhöhung der mittels Lager 10 drehbar gelagert und nach außen Gleichförmigkeit des Gutes verstanden, sei es unter
Beeinflussung der Teilchengröße, der Dichte, der

dann, wenn die Gangtiefe sowohl des Dornes als auch des Gehäuses wie in den bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung stellenweise den Wert Null annimmt.

In der Vorrichtung gemäß der Erfindung wird das Gut nicht nur durchgemischt, sondern erforderlichenfalls auch zerkleinert. Der jeweils auftretende Zerkleinerungsvorgang richtet sich dabei nach der Be-

die hydrodynamische Wirkung der ständigen Richtungsänderungen des Gutes eine periodische Druckschwankung hervorgerufen, die eine Knetwirkung zur Folge hat.

Mit der neuen Vorrichtung können alle Arten von fließfähigen Stoffen, wie feste Brocken, Pulver, teigige Massen, Kolloide, Suspensionen, zähe oder niedrigviskose Flüssigkeiten oder Dämpfe und Gase sowie

Temperatur, der Stoffverteilung oder der Aggregatzustände.

Durch die in der neuen Vorrichtung erzielbaren komplexen Vorgänge ist die Vorrichtung äußerst vielseitig verwendbar, so daß beispielsweise mit ein und derselben Vorrichtung zerkleinert, gemischt, geknetet und/oder stranggepreßt werden kann.

Eine besonders intensive Homogenisierung ergibt sich, wenn die Mischkammer um weitere, aus schraubenförmigen Dorn- und Gehäusenuten gemäß den Merkmalen a) und b) gebildete Abschnitte verdurch Dichtungen 4 abgedichtet.

Der Dorn 1 weist mehrere axial hintereinanderliegende Abschnitte auf. Unter der Eintrittsöffnung besitzt der Dorn einen Förderabschnitt 5, in dem die die Nut begrenzenden Stege sich bis zur zylindrischen Wand des Eintrittsgehäuses 3 erstrecken. Die Mischkammer 15,16 erstreckt sich über die Abschnitte 7 und 8. Hier bilden die Stege 12 und 13 von Dorn 1 und Gehäuse 2 zwei gegenläufig verlaufende Nuten 15 und 16. Im Abschnitt 7 nimmt der Querschnitt der Nut 15 des Schraubengangs 12 vom Maximalwert am Anfang kontinuierlich zum Wert Null ab. während entsprechend der Querschnitt der Nut 16 des

längert ist, wobei jedoch in jedem weiteren Abschnitt 65 Schraubengangs 13 von Null auf ihren Maximalwert die Querschnitte sich im umgekehrten Sinne ändern zunimmt. Im ^Abschnitt 8 verändern sich die Nutenwie die entsprechenden Querschnitte im jeweils vor- querschnitte dann umgekehrt. Es können danach hergehenden Abschnitt. Hierbei wird das Material noch weitere, den Abschnitten 7 und 8 entsprechend

ausgebildete Abschnitte folgen. Der Dorn 1 und das Gehäuse 2 werden entgegengesetzt gedreht, und zwar so, daß beide Nuten zum Ausgang fördern. Im Abschnitt 7 geht dabei die gesamte Stoffmenge, die ursprünglich in der Nut des Domes 1 enthalten ist, in die Nut des Gehäuses 2 über und wandert im Abschnitt 8 von dort wieder zurück in die Nut des Dornes. Dabei wird in jedem der Abschnitte die gesamte Stoffmenge starken Mischwirkungen ausgesetzt, die, wie noch später ausführlicher beschrieben wird, zu einem großen Teil in den Übergangszonen 9 stattfinden. An dieser Zone findet ein gegenseitiger Austausch oder eine gegenseitige Durchdringung (bei Brocken Zusammenstoß) der Teilchen in verschiedenen Richtungen statt, da die entgegengesetzt umlaufenden Nuten 15, 16 sich kreuzen und bei der relativen Bewegung die Stege der sich erweiternden Nut 16 (Nehmernut) über die offene Seite der sich verengenden Nut 15 (Gebernut) hinwegstreifen (s. Fig. 2). Sie streifen dabei eine Schicht von dem aus der Gebernut 15 infolge des kleiner werdenden Abstandes 19 a bis 19 b (Fig. 2) zwischen dem Steg und der Nehmernut 16 und dem Boden der Gebernut 15 herausgedrückten Stoff ab.

Die Querschnittsveränderungen der Nuten können durch einzelne oder gemeinsame Änderung der entsprechenden Merkmale der Schraubengänge, wie Nutenbreite, Tiefe, Profilform, Steigung, entweder einzeln oder in Kombination erzielt werden. Die Profilform der Stege wird durch die Verwendung bestimmt. Die hier gezeigten abgerundeten Stege entsprechen einer Anwendung der Mischvorrichtung als Brecher, Knetvorrichtung u. dgl., wobei auch die Einstellung der Drehgeschwindigkeiten eine Beeinflussung der Intensität der Mischwirkungen ermöglicht. Die Mantelflächen 14 der beiden Schraubengänge sind bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel kegelförmig, so daß eine relative axiale Verschiebung von Dorn 1 und Gehäuse 2 in an sich bekannter Weise die Einstellung des radialen lichten Abstandes 18 zwischen den Mantelflächen, d. h. zwischen gegenüberliegenden Stegen, ermöglicht. Das ist wichtig, da die Größe des lichten Abstandes die Intensität der Mischwirkung zwischen den relativ sich drehenden Schraubengängen bestimmt, welche für manche Anwendung groß sein soll, z. B. dort, wo eine Mahlwirkung gewünscht wird. Sie kann dagegen für andere Anwendungen klein sein, z. B. bei einer Durchmischung von druck- und wärmeempfindlichen Pudern. Weiterhin ermöglicht es die Nachstellung des Abstandes zwischen den Stegen, eine etwaige Abnutzung der Stege zu kompensieren. Die Mantelflächen 14 brauchen nicht kegelförmig zu sein, sondern können verschiedene sich verjüngende Rotationsflächen um die Mittelachse darstellen. Auch dann ist eine Nachstellung möglich.

Das in Fig. 3 gezeigte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem vorhergehenden dadurch, daß das Gehäuse 2 aus vier getrennten Ringteilen 21, 22, 23 und 24 besteht, die jedes für sich drehbar gelagert sind und unabhängige Antriebe 25, 26, 27 und 28 haben, so daß die Drehgeschwindigkeiten der Ringteile unabhängig voneinander eingestellt werden können. Die Spalte zwischen aneinander grenzenden Ringteilen werden durch dynamische Stopfbuchsen 4 abgedichtet, die ihrerseits gemäß der Erfindung ausgebildet sein können, wie später erläutert wird. Der Dorn 1 besteht ebenfalls aus zwei Teilen 29 und 30, die gleichfalls mit voneinander unabhängig einstellbaren Winkelgeschwindigkeiten angetrieben werden können. Im allgemeinen ist Teilung des Domes aber unnö.ig i:nd Teilung des umgebenden Gehäuses 2 leichter auszuführen.

In diesem Ausführungsbeispiel sind die Stege 12, 33 der Schraubengänge flach ausgeführt und weisen scharfe Kanten 31 auf. Bei kleinem lichtem Abstand 18 besitzen diese Kanten eine Schneid- und Reißwirkung, so daß dann neben der allgemeinen Mischwirkung die Vorrichtung als Schneidmühle zur Faserzerkleinerung u. dgl. verwendbar ist. Die Nuten sind hier zweigängig gezeigt.

Dadurch, daß die Ringteile 21, 22, 23 und 24 des Gehäuses 2 unabhängig voneinander einstellbare Winkelgeschwindigkeiten haben, können die Mischbedingungen längs des Mischkanals beliebig eingestellt und den Anforderungen entsprechende Austrittsbedingungen hergestellt werden. Bei der Anwendung als Strangpresse für thermoplastische Kunststoffe können z. B. die Mischwirkung und die Wärmezufuhr durch die dabei geleistete mechanische Arbeit auf diese Weise genau gesteuert und in den Eigenschaften verschiedener Stoffe entsprechenden Grenzen gehalten werden. Die Mischvorrichtung kann dabei in an sich bekannter Weise nur mit der mechanisch erzeugten Wärme, also ohne äußere Wärmezufuhr arbeiten, was für manche Stoffe sehr vorteilhaft ist. Unter diesen Umständen kann man auch durch Ausprobieren die günstigsten Arbeitsverhältnisse für verschiedene Stoffe feststellen, so daß diese Ausführungsform auch für Forschungszwecke benutzt werden kann.

Fig. 4 zeigt schematisiert eine Vorrichtung zur unabhängigen Homogenisierung von zwei Stoffen. Dazu sind gemäß der Erfindung ausgebildete Mischvorrichtungen, etwa gemäß Fig. 1 oder 3, kombiniert und dadurch zwei getrennte Mischkammern geschaffen. Die innere Mischkammer befindet sich zwischen dem Dorn 1 und dem Gehäuse 2 und weist einen Einfülltrichter 6 auf. Der Dorn 1 kann zwei durch die Vorrichtungen 40, 41 unabhängig voneinander antreibbare Abschnitte 1 α und 1 b aufweisen. Das durch die Vorrichtung 11 antreibbare Gehäuse 2 ist über einen Teil seiner axialen Länge auch auf seiner Außenfläche mit einem gemäß der Erfindung ausgebildeten Schraubengang 34 versehen und von einem zweiten Gehäuse 36 eng umgeben, das auf seiner Innenfläche einen entsprechenden Schraubengang 35 aufweist. Die dadurch gebildete zweite Mischkammer weist einen Einfülltrichter 37 auf.

Die Vorrichtung kann zur Durchmischung zwecks Erzielung chemischer Reaktionen der behandelten Stoffe dienen, wobei zwischen den in den beiden Mischkammem fließenden Stoffen ein wirkungsvoller Wärmeaustausch stattfinden kann, der durch die gründliche Mischwirkung von großer Wirkung ist und so die Temperatursteuerung von sonst schwer zu steuernden chemischen Reaktionen ermöglicht. Die Stoffe können entweder getrennt gehalten werden oder, wenn erwünscht, in einer weiteren Mischvorrichtung miteinander vermischt werden. Jedenfalls ermöglicht eine solche kombinierte Vorrichtung mit unabhängig einstellbaren Drehgeschwindigkeiten der verschiedenen Bestandteile (das äußere Gehäuse 36 kann durch eine Vorrichtung 39 ebenfalls angetrieben werden) eine genaue Steuerung der Durchflußgeschwindigkeiten, Reaktionsgeschwindigkeiten — auch durch innige Einmischung von Kata-

lysatoren, wie es sich in der Praxis hervorragend bestätigt hat — u. dgl., die eine genaue Anpassung von verschiedenen Reaktionen einer Kette möglich macht und Raum- und Zeitintervalle vermeidet, in denen schädliche Wirkungen, wie Abkühlung, Entmischung, Oxydation u. dgl., auftreten könnten.

Fig. 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel mit zwei Mischvorrichtungen 50 und 51, die hintereinander angeordnet sind. Die Vorrichtung weist ein verschließ-

mit gleichzeitiger, wechselseitiger Stoffübertragung zwischen den beiden schraubenförmigen Nuten, da in der Nut in dem Einsatz 75 der Stoff unter dem Druck in dem Gehäuse 71 in Richtung des sich verkleinern-5 den Nutenquerschnittes fließt, während er in der Nut des Dorn;:.; der Welle 70 in Richtung des sich verkleinernden Nutenquerschnittes entgegen dem Druck im Gehäuse 71 gepumpt wird. Diese Mischwirkung ist sehr intensiv und verhindert durch die intensive Stoff-

61 zur periodischen Verschiebung des Domes 1. Dadurch wird auch der lichte Abstand 18 zwischen dem Dorn 1 und dem Gehäuse 2 in der Mischvorrichtung 50 periodisch verändert.

Die Mischvorrichtung 50 mit Dorn 1 und Mischvorrichtung 51 mit Dorn 53 und Gehäuse 54 entsprechen jeweils dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1. Allerdings ist die Mantelfläche 59 bei der

bares Auslaßventil 56 auf, um diskontinuierliche io übertragung, daß Flüssigkeit durch den PJngspalt am Arbeitsweise zu ermöglichen, sowie eine Vorrichtung Ende 72 ausfließt, auch wenn der Ringspalt nicht allzu klein ist.

Eine derartige Vorrichtung kann auf Grund der oben beschriebenen Wirkung vorteilhaft auch als 15 dynamische Stopfbuchse verwendet werden. Da in der erfindungsgemäßen Vorrichtung durch die höchst intensive Mischwirkung mit Stoffübertragung ein axialer Durchfluß durch den Ringspalt verhindert wird — in der Tat geht dort ein Großteil der Pump-Mischvorrichtung 51 zylindrisch, so daß eine axiale 20 wirkung vor sich —. ist die Kleinheit dieses AbVerschiebung des Dornes nicht den lichten Abstand Standes innerhalb gewisser Grenzen bei weitem nicht zwischen den Stegen verändert, wie es in der Misch- so kritisch wie bei bekannten Dichtungen. Es können vorrichtung 50 der Fall ist. selbstverständlich mehrere solcher Dichtungseinheiten

Das Auslaßventil 56 wird durch einen Antrieb hintereinander verwendet werden, um die Dichtungs-57/58 betätigt. Die Verstellvorrichtung für den An- 25 wirkung bei schwierigen Verhältnissen noch zu vertrieb des Domes 1 weist eine Antriebswelle 62 für stärken. Die Anwendung der Vorrichtung als Stopfeinen Exzenter auf, der als Doppelexzenter 63/64 mit büchse ist in Fig. 3 bis 5 bei 4 angedeutet, unterschiedlichen Mittelpunkten A, B, C ausgebildet Um ein mögliches Einpumpen von Flüssigkeiten

ist. Die Verstellvorrichtung für die Hublänge b des oder Luft von außen zu verhindern, können zwei Doppelexzenters ist nicht gezeigt. 66 ist eine Schub- 30 entgegengesetzt wirkende Stopfbuchsen dieser Art stange und 67 der Kreuzkopf für den mittels der Füh- verwendet werden. Weiterhin kann der Pumpeneffekt rung 60 in Schienen 68 geführten Dom. Über die dieser Stopfbuchse auch ausgenutzt werden zur Zirku-Führung 60 erfolgt gleichzeitig die Drehung des lation von Kühl- oder Schmierflüssigkeiten oder um Dornes 1. Tragflüssigkeiten unter Druck in Gleitlagern. Spurin diesem Ausführungsbeispiel ermöglicht das Aus- 35 Zapfenlagern u. dgl. zu halten.

trittsventil einen diskontinuierlichen Betrieb der Es ist ersichtlich, daß bei den Vorrichtungen ge-

Mischvorrichtung. Bei geschlossenem Ventil tritt in maß der Erfindung keine große Genauigkeit in der jeder der Mischkammern eine Zirkulation ein, wobei Formgebung der Nuten und Stege erforderlich ist. die Stoffübertragung in beiden Richtungen gleichzeitig Der Dorn und das Gehäuse können daher auf einstattfindet, bei höchst intensiver Mischwirkung. Un- 40 fache Weise, z. B. durch Gießen und ohne wesentliche erwünscht hohe Wärmezufuhr durch mechanische Nachbearbeitung, hergestellt werden. Arbeit kann in Mischvorrichtung 50 durch Vergrößerung des lichten Abstandes verhindert werden. Beim
Öffnen des Ventils pumpt die Mischvorrichtung den
bearbeiteten Inhalt unter Druck aus. Durch Verklei- 45
nerung des lichten Abstandes kann vor dem Öffnen
des Ventils eine Druckerhöhung geschaffen werden.
Das Ventil wird synchron mit der Veränderung des
lichten Abstandes betrieben. Man erhält einen

Arbeitszyklus, bei dem Einfüllen, Durchmischen und 50 getrennten Stoffbereiche schnell voneinander über Ausstoßen unter Druck in schneller Folge wirkungs- größere Wegstrecken entfernt und mit anderen, vorher entfernt liegenden Stoffbereichen vereinigt. Diese Mischwirkung erfaßt nach und nach ausnahmslos alle Stoffbereiche, so daß der Stoff homogen durchgear-55 beitet wird. Dabei bewegt sich der Stoff nicht einfach schraubenförmig entlang den Nuten. Infolge der inneren Reibung entlang der Stoffaustauschfläche zwischen den Nuten wird sowohl die Dreh- als auch die axiale Bewegung des Stoffes gehemmt. Dadurch nur einmal zwischen dem Maximum und Null. 73 ist 60 bilden sich in beiden sich gegenüberliegenden Nuten der Schraubengang auf der Welle 70 und 74 der quer zur Nutenerstreckung verlaufende Stoffwirbel Schraubengang in einem Einsatz 75 im Gehäuse 71. aus, in weiche die beim Stoffaustausch »abgeschälten« Ein Lager 72 dient zur Lagerung der Welle 70. Der Stoffschichten unmittelbar und ohne Störung einzu mischende Stoff wird hier unter äußerem Druck bezogen werden. Bei der relativen Drehung der Nuten vom Gehäuse 71 in die Vorrichtung eingeführt und 65 wirken auf die Stoffteilchen an jeder Stelle nach allen von dem Schraubengang 73, der seinen größten drei Koordinatenrichtungen Kräfte ein. Dies führt zur Nutenquerschnitt am Niederdruckende 72 hat, zu- Verstärkung der Mischwirkung und vor allem bei rückgepumpt. Die Mischwirkung geht vor sich größeren Brocken zu starken Bruchwirkungen, die

g g

Der Gesamtmischvorgang wird von einer Reihe von Faktoren beeinflußt. Unter diesen sind die folgenden:

Es findet zwischen den sich gegenläufig ändernden Nuten eine Stoffübertragung statt. Da der Stoff dabei außerdem der Schraubenbewegung der sich gegenüberliegenden Nuten in Dorn und Gehäuse folgt, werden die während der Stoffübertragung voneinander

d b

voll durchgeführt werden können. Eine solche Vorrichtung kann als Injektionsmaschine für thermoplastische Kunststoffe u. dgl. dienen. Die Gehäuse
brauchen nicht angetrieben zu sein.

Fig. 6 zeigt eine erfindüngsgemäße Vorrichtung,
die nur aus einer halben Einheit der bisher gezeigten
Ausführungsbeispiele besteht. Das heißt, die Querschnitte der Nuten in Dorn und Gehäuse ändern sich

durch die Geschwindigkeit der Relativdrehung einstellbar sind.

Während der Drehung streifen die Stege der Nuten mit geringem Spiel aneinander vorbei. Je nach der Art des Stoffes macht sich dies z. B. bei Brocken oder Pulver als Mahl- oder Brechwirkung, bei Teigen als Schmierwirkung, bei Flüssigkeiten als intensive Scherwirkung und bei fasrigem Gut als Schneid- oder Reißwirkung bemerkbar. Durch Einstellen des lichten Abstandes zwischen den Nutenstegen, z. B. durch axiales Verschieben des Domes, kann diese Wirkung verstärkt oder nahezu vollständig unterdrückt werden.

Bei größerem Gesamtdurchmesser der beiden Nuten und entsprechender Relativdrehgeschwindigkeit läßt sich bei geringem Verschleiß eine sehr gute Brech- und Zerkleinerungswirkung auf Brocken erzielen, die bei einer mehrstufigen Vorrichtung gemäß der Erfindung in einem Arbeitsgang bis zu einem feinen Pulver zerkleinert werden können.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Vorrichtung zum Homogenisieren fließfähiger Stoffe oder Stoff gemische, bei der eine langgestreckte Mischkammer durch schraubenförmige, in die Oberfläche eines als Rotationskörper geformten Domes und in die Innenwand eines den Dorn eng umschließenden Gehäuses eingearbeitete Nuten gebildet wird und bei der eine Einlaß- und eine Auslaßöffnung am Eingang und Ausgang der Mischkammer vorgesehen ist, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale:

a) Die Dorn- und Gehäusenuten sind gegenläufig zueinander;

c) die Förderung des Arbeitsgutes vom Eingang zum Ausgang der Mischkammer erfolgt durch Drehen des Domes und/oder des Gehäuses.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Dorn und die Gehäuse-

35

40

45 innenwand sich in Förderrichtung verjüngen und vorzugsweise konisch sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischkammer um weitere aus schraubenförmigen Dorn- und Gehäusenuten gemäß den Merkmalen a) und b) gebildete Abschnitte verlängert ist, wobei jedoch in jedem weiteren Abschnitt die Querschnitte sich im umgekehrten Sinne ändern wie die entsprechenden Querschnitte im jeweils vorhergehenden Abschnitt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Dorn und/oder das Gehäuse in Abschnitte unterteilt sind, die unabhängig voneinander drehbar sind, und daß die Dornabschnitte und/oder die Gehäuseabschnitte mit unterschiedlichen Drehzahlen, jedoch stets im Sinne der Förderung des Arbeitsgutes vom Eingang zum Ausgang der Mischkammer angetrieben werden.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenwand des Gehäuses ebenfalls als Rotationsfläche ausgebildet und von einem weiteren Gehäuse eng umschlossen ist und daß durch schraubenförmige, in die Außenfläche des inneren und die Innenwand des äußeren Gehäuses eingearbeitete und gemäß den Merkmalen a) und b) ausgebildete Nuten eine zweite Mischkammer gebildet wird.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslaßöffnung der Mischkammer in an sich bekannter Weise verschließbar ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 6 mit sich in Förderrichtung verjüngendem Dom, dadurch gekennzeichnet, daß der Dom gegenüber dem Gehäuse in an sich bekannter Weise in axialer Richtung verstellbar ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Schließen der Auslaßöffnung der Mischkammer und/oder die Axialverstellung des Domes periodisch erfolgt.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 26 177, 694 118;
schweizerische Patentschrift Nr. 247 706;
!^.-Patentschriften Nr. 2 200 997, 2 538 465.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen