MIXER FOR CONTINUOUSLY MIXING MATERIAL, ESPECIALLY SYNTHETIC MATERIAL

Abstract: 1. A mixer for continuously mixing materials in the form of a powder, of grains or of a liquid, more specially synthetic resins, comprising a generally cylindrical, upright mixing vessel (10) in which there are a number of mixing instruments (34, 36 and 38) placed on an upright shaft (22) running into the vessel through the floor (12) of same, said instruments producing a downward current in the middle part of said vessel and an upward current in the outer part of said vessel, an inlet for the continuous inlet of material in the form of a powder, of grains or of a liquid, and an outlet (42) for the ready-processed mixed product in the top side part of the mixing vessel, said outlet (42) having a guide part (44) so positioned thereon that the mixed current of material partly comes out of the vessel and is partly run back into the vessel in a downward direction, characterized in that the inlet is in the form of a filling pipe (30) placed coaxially round the top end of the shaft (22) with a ring-like gap between it and the shaft and in that said ring-like gas phas a funnel (40) placed round it, said funnel being coaxial in relation to said shaft (22).

Description: BESCHREIBUNG Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum kontinuierlichen Mischen von Stoffen, insbesondere Kunststoffen, bei dem kontinuierlich pulverfdrmige, körnige oder flüssige Rahpnibkte zugeführt und das fertige Mischprodukt kontinuierlich entnommen wird, sowie einen Mischer zur Durchführung dieses Verfahrens. Kontinuierliche Mischer sind in verschiedenen Ausführungsformen bekannt. Zum Stand der Technik wird auf die DE-PS'en 1 188 264, 1 193 016, 1 244 723 und 1 679 865 sowie auf die DE-AS 1 778 436 hingewiesen. Ein kontinuierlich arbeitender Mischer bietet den Vorteil, dass er unmittelbar einer Weiterverarbeitungsmaschine, wie etwa einem Extruder oder einem Kalander vorgeschaltet werden kann, so dass das Mischprodukt unmittelbar im Mischer auf die gewünschte Verarbeitungstemperatur eingestellt werden kann und keine Zwischenerwärmung zwischen Mischer und Verarbeitungsmaschine notwendig ist. Bei einem kontinuierlichen Mischvorgang bereitet es u.U. Schwierigkeiten, das Material gleichmässig und intensiv zu mischen und insbesondere für eine gleichmässige Wärmeverteilung innerhalb des Mischer zu sorgen, so dass beispielsweise die Bildung von Wärmenestern vermieden wird. Aus diesem Grunde wurde auf verschiedene Weise versucht, das Material bei der Zugabe möglichst direkt an das Mischwerkzeug zu bringen oder durch gesondert eingebaute Werkzeuge vorzumischen, wie es in der genannten DE-PS 1 188 264 beschrieben wird. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und einen Mischer des Gattungsbegriffes zu schaffen, die eine besonders gleichmässige Durchmischung des Produktes und Wärmeverteilung gewährleisten. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch ein Verfahren der eingangs genannten Art gelöst, das dadurch gekbnn- zeichnet ist, Qass ein Teil des fertigen Mischproduktes vor der Entnahme abgezweigt und mit den zugeführten Rohprodukten vereinigt wird. Auch bei herkömmlichen Mischverfahren mag gelegentlich und mehr.oder weniger zufällig der Fall eintreten, dass das Fertigprodukt mit den'Rohprodukten in Berührung gelangt. Die Erfindung besteht jedoch darin, gezielt einen Teilstrom des Fertigprodukts unmittelbar vor dem Austritt aus dem Mischer abzuzweigen und den Rohrprodukten unmittelbar bei ihrem Eintritt zuzuführen. Dadurch erreichen die Rohprodukte verhältnismässig rasch die gewünschte Mischtemperatur, und durch das Umwälzen jeweils eines Teils des gemischten Fertigproduktes ergibt sich eine noch intensivere Vermischung. Der erfindungsgemässe Mischer zur Durchführung des Verfahrens umfasst einen im wesentlichen zylindrischen, senkrechten Mischbehälter, in dem sich an einer senkrecht durch den Behälterboden eintretenden Welle eine Anzahl von Mischwerkzeugen befindet und in den ein mit der Welle koaxiales Einfüllrohr von oben eintritt, sowie einen Auslass für das fertige Mischprodukt im oberen seitlichen Bereich des Mischbehälters und ist dadurch gekennzeichnet, dass das untere Ende des Einfüllrohres mit Abstand durch einen Trichter umgeben ist, und dass am Auslass ein Leitorgan derart angebracht ist, dass der gemischte Materialstrom teilweise austritt und teilweise von oben in den Trichter zurückgeführt wird. Der Trichter ist vorzugsweise konisch und in'senkrechter Richtung verstellbar, und das Leitorgan ist ebenfalls in Bezug auf den abgezweigten Materialstrom verstellbar. Die Mischwerkzeuge sind so ausgelegt, dass nur fertig gemischtes Material in den oberen Teil des Mischbehälters oberhalb der Mischwerkzeuge und damit von oben in den Trichter gelangt. Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Die einzige Figur zeigt einen schematischen senkrechten Schnitt durch einen erfindungsgemässen Mischer. Der erfindungsgemässe Mischer umfasst einen im wesentlichen kreiszylindrischen, senkrecht stehenden Mischbehälter 10, der durch einen unteren Behälterboden 12 und einen oberen Deckel 14 abgeschlossen ist. Die zylindrischen Wände des Mischerbehälters 10 sind als Kühl- oder Heizmantel 16 ausgebildet, da der Mischer sowohl für eine kontinuierliche Heiss- als auch Kaltaufbereitung von Mischungen aus wenigstens zwei Komponenten verwendet werden kann. In der Zylinderachse ist in den Behälterboden 12 eine mit einem Flansch versehene Hülse 18 eingesetzt, die zur Aufnahme geeigneter Dichtelemente 20 für die dynamische Abdichtung des Wellendurchbruches dient. Die Welle 22 ist unterhalb des Mischbehälters 10 mit einem drehzahlregelbaren Antrieb, z.B. Antriebsmotor verbunden, auf den später noch einmal eingegangen werden soll. Der Deckel 14, -der mit dem Mantel des Mischbehälters über eine Dichtung 24 und geeignete, nicht gezeigte Verbindungseinrichtungen verbunden ist, weist eine koaxial zu der Zylinderachse liegende kreisförmige öffnung auf, deren Rand einen senkrecht aufragenden, hülsenförmigen Ansatz 26 aufweist. In den Ansatz 26 ist ein mit einem Flansch versehener kreisförmiger Ring 28 eingesetzt, in dessen kreisförmiger Mittelöffnung sich ein Einfüllrohr 30 zum Einfüllen der mit A und B bezeichneten Rohprodukte befindet. Das Einfüllrohr 32 läuft innerhalb des Mischbehälters in seinem unteren Endbereich 32 kegelstumpfförmig nach unten zusammen und Liegt mit seinem Ende im wesentlichen in Höhe des oberen Endes der Welle 22. Die Welle 22 trägt in drei übereinanderliegenden Ebenen Mischwerkzeuge 34,36,38, von denen jeweils wenigstens zwei in.gleichmässiger Winkelverteilung in den einzelnen Ebenen angesetzt sind. Die Mischwerkzeuge 34,36,38 sind im übrigen in ihrer Winkelanordnung gegenüber den Mischwerkzeugen anderer Ebenen um beispielsweise 900 versetzt. Die unteren Mischwerkzeuge 34 weisen eine untere Kontur auf, die der Kontur des Behälterbodens 12 im wesentlichen entspricht, so dass sie das Produkt vom Behälterboden abschaben. Die oberen Mischwerkzeuge 38 liegen in-ihren radial äusseren Endbereichen im wesentlichen in der Drehebene oder senkrecht zur Zeichenebene, sind jedoch in den radial-inneren Bereichen in Drehrichtung schräg nach oben angestellt. Dadurch üben sie in den radial-inneren Bereichen einen Sog auf das Material nach unten aus, während sie in den äusseren Bereichen sowohl' nach oben als auch nach unten drücken. Im Übergangsbereich zwischen dem unteren Ende des-Einfüll- rohrs 30 und dem oberen Ende der Welle 22 befindet sich ein nach unten kegelstumpfförmig zusammenlaufender Trichter 40, der einen nicht gezeigten Mechanismus zur senkrechten Verstellung aufweist. Der Trichter 40 umgibt sowohl das Einfüllrohr 30 als auch das obere Ende der Welle 22 mit einem gewissen Abstand und endet in einem geringen Abstand oberhalb der Bahn der oberen Mischwerkzeuge 38. Die Mischwerkzeuge 34,36,38 sind insgesamt so geformt und angeordnet, dass das Produkt im Bereich unterhalb des oberen Mischwerkzeugs 38 vollständig vermischt wird. Nach vollständiger Durchmischung wird ein Teil des Mischproduktes durch die oberen Mischwerkzeuge 38 nach oben gedrückt, wie die nicht näher bezeichneten Pfeile in der Zeichnung andeuten. In der oberen linken Ecke des in der Zeichnung dargestellten Mischers befindet sich ein Auslass 42 für das Material, dem ein Leitorgan 44, beispielsweise ein in seiner Winkelstellung verstellbares Leitblech vorgeschaltet ist, durch den ein beliebig wählbarer Anteil des vor dem Auslass 42 eintreffenden Mischproduktes durch diesen entnommen bzw. von oben in den Trichter 40 zurückgeführt werden kann. Dieser zurückgeführte Anteil des fertiggestellten Mischproduktes trifft unterhalb des unteren Endes des Einfüllrohres 32 unmittelbar mit den frisch eintretenden Rohprodukten zusammen und wird mit diesen vermischt. In der in der Zeichnung rechten Wand des Mischbehälters 10 befindet sich ein Temperaturfühler 46, der Steuersignale für den drehzahlregelbaren Antriebsmotor liefert und dessen Drehzahl so einstellt, dass die Temperatur innerhalb des Mischers, die von der Drehzahl abhängig ist, auf einem vorgegebenen Wert mit sehr hoher Genauigkeit festgehalten werden kann. Angrenzend an den Auslass 42 befindet sich ein senkrechtes Austrittsrohr 48, das im wesentlichen zylindrisch ausgebildet ist und als oberen Abschluss einen durchsichtigen Deckel 50 aufweist, der zur Uberwachung dient und zur Reinigung gelöst werden kann. Das Austrittsrohr 48 tritt an seinem unteren Ende radial in einen Zylinder 52 ein, in dem ein Schliesskolben 54 auf einer waagerecht liegenden Kolbenstange 56 geführt ist. Der'Schliesskolben 54 umfasst eine am Ende der Kolbenstange 56 angebrachte Trägerplatte 58, die über eine Dichtung 60, etwa einen 0-Ring, eine Schliessplatte 62 trägt, die in eine entsprechende öffnung inder Wand des Mischbehälters eingepasst ist und durch die Kolbenstange 56 zur vollständigen Entleerung des Mischbe- hälters 10 zurückgezogen werden kann. An dem in der Zeichnung linken Ende des Zylinders 52 ist über eine Dichtung 64 ein kreisförmiger Deckel 66 befe stigt, auf dessen Aussenseite ein Axialantrieb 68, etwa ein pneumatischer oder hydraulischer Zylinder angebracht ist, der zur Bewegung der Kolbenstange 56 dient. Wenn die Kolbenstange 56 zurückgezogen wird, so gelangt sie im wesentlichen bis vor die Platte 66, so das das restliche Material aus dem Mischbehälter 10 durch einen von dem Zylinder 52 schräg nach links und unten verlaufende Auslassstutzen 70 austreten kann. Der Auslassstutzen ist mit einem Flansch 72 an seinem freien Ende zur Verbindung mit einer nachgeschalteten Station versehen. Er steht über eine Dichtung 74 und geeignete, nicht näher gezeigte Befestigungseinrichtungen mit der Platte 66 einerseits und einem Zwischenstück 76 in Verbindung, das einer seits mit dem Behälterboden 12 verbunden ist. Ein derartiger Mischer arbeitet folgendermassen. Über geeignete, kontinuierlich arbeitende, gravimetrische oder volumetrische Dosiereinrichtungen, die in der Zeichnung nicht gezeigt sind, werden zwei oder mehrere Komponenten in bestimmtem Verhältnis durch das Einfüllrohr 30 in den Mischbehälter 10 bei laufenden Mischwerkzeugen 34, 36,38 eingebracht. Das eingebrachte, unvermischte Material gelangt durch einen Ringspalt, der zwischen dem unteren Ende des Einfüllrohres 30 und dem Wellenkopf am oberen Ende der Welle 22 gebildet wird, in einen Vormischraum innerhalb des Trichters 40. Hier trifft das neu eingespeiste Material mit dem schon fertig aufbereiteten Material zusammen. Voraussetzung hierfür ist der bereits geschilderte Materialumlauf in dem Mischbehälter 10 sowie eine Füllhöhe, die über dem oberen Rand des Trichters liegt. Ein Teil des zum Auslass 42 gelangenden fertig aufbereiteten Materials bewegt sich entlang dem unteren Endbereich 32 des Einfüllrohres 30 abwärts und tritt wiederum in den Vormischraum innerhalb des Trichters 40 ein. Da das neu eindosierte Material nahezu senkrecht aus dem Ein füllrohr 30 nach unten austritt, das bereits gemischte Material innerhalb des Trichters 40 jedoch eine Drehbewegung ausführ,t, findet bereits hier eine relativ inten-' sive Vermischung und Verteilung der beiden Produktströme statt. Die Mischwerkzeuge 34,36,38 ziehen das vorgemischte Material in der Nähe der Welle 22 nach unten in den unteren Bereich des Mischers, der als Hauptmischraum bezeichnet weren kann. Hier erfolgt eine intensive Umschichtung des Materials in senkrechter und waagerechter Richtung. Die äusseren Enden des oberen Mischwerkzeugs 38 fördern die Fertigmischung nach oben, so dass sie teilweise austreten und teilweise in den Trichter 40 zurückgeführt werden kann. Während des gesamten Mischvorganges wird die Temperatur durch Drehzahlregelung des Antriebsmotors konstant gehalten. Reicht dies zur Steuerung nicht aus, so kann in den Kühlmantel 16 ein Heiz- oder Kühlmedium eingespeist werden. Sollen Mischungen heiss aufbereitet werden, so wird zum Erwärmen des Systems der Mischbehälter 10 nur so weit gefüllt, dass noch kein Austritt von ungenügend aufbereitetem Material erfolgen kann. Die Eindosierung des frischen Materials wird so lange unterbrochen, bis das im Mischbehälter befindliche Material eine bestimmte vorgegebene Temperatur erreicht hat. Anschliessend kann auf kontinuierliches Mischen umgeschaltet werden. Sollen Flüssigkomponenten in Feststoffe eingespeist werden, so empfiehlt sich die Zugabe der Flüssigkomponenten in der Nähe des unteren Endes des Trichters 40. Bei Heissmischungen ist hier das Mischgut schon vorgewärmt und kann so die Flüssigkomponente leichter aufnehmen. Da verschiedene Materialien verschiedene Fliesseigenschaften aufweisen, kann es zweckmässig sein, dass Einfüllrohr 30 in senkrechter Richtung verschiebbar in den Deckel 14 einzubauen. Das gleiche gilt für den Trichter 40, wie bereits erwähnt wurde. Dadurch lassen sich die Spaltweiten der jeweiligen Ringspalte variieren. Der Kegelwinkel des Einfüllrohres 30 und des Trichters 40 in der Zeichnung sind als Beispiel zu verstehen. Die jeweiligen Kegelwinkel können grösser, jedoch auch kleiner gewählt werden, und sowohl das Einfüllrohr als auch der Trichter können im Extremfall zylindrisch ausgebildet sein. Durch das erfindungsgemässe Verfahren und den erfindungsgemässen Mischer ist sichergestellt, dass das Rohmaterial in keinem Falle weitgehend unverändert in den Auslass gelangen kann, da es bereits in dem Trichter einer ersten Vormischung unterworfen und in dem Hauptmischraum einer weiteren intensiven Durchmischung ausgesetzt wird.

Claims: Verfahren und Mischer zum kontinuierlichen Mischen von Stoffen, insbesondere Kunststoffen PATENTANSPRÜCHE 1. Verfahren zum kontinuierlichen Mischen von Stoffen, insbesondere Kunststoffen, bei dan kontinuierlich pulverförmige, körnige oder flüssige Rohprodukte zugeführt werden und das fertige Mischprodukt kontinuierlich entnommen wird, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass ein Teil des fertigen Mischprodukts vor der Entnahme abgezweigt und mit dem zugeführten Rohprodukt vereinigt wird. 2. Mischer zur Durchführung des Verfahrens gemäss Anspruch 1, mit einem im wesentlichen zylindrischen, senkrechten Mischbehälter, in dem sich an einer senkrecht durch den Behälterboden eintretenden Welle eine Anzahl von Mischwerkzeugen befindet und in den ein mit der Welle koaxiales Einfüllrohr von oben eintritt, sowie mit einem Auslass für das fertige Mischprodukt im oberen seitlichen Bereich des Mischbehälters, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass das untere Ende des Einfüllrohrs (30) mit Abstand durch einen Trichter t40) umgeben ist und dass am Auslass (42) ein Leitorgan (44) derart angebracht ist, dass der gemischte Materialstrom teilweise austritt und teilweise von oben in den Trichter (40) zurückgeführt wird. 3. Mischer nach Anspruch 2, dadurch g e k e n n z e i c hn e t, dass der Trichter (40) nach unten konisch zusammenläuft. 4. Mischer nach Anspruch 2 oder 3, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass das Leitorgan (44) verstellbar ist. 5. Mischer nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch g ek e n n z e i c h n e t, dass der untere Endbereich des Einfüllrohres (30) kegelstumpfförmig zusammenläuft. l 6. Mischer nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Welle (22) in drei übereinanderliegenden Ebenen flügelförmige Mischwerkzeuge (34,36,38) trägt. 7. Mischer nach Anspruch 6, dadurch g e k e n n z e i c hn e t, dass das untere Ende des Trichters (40) in geringem Abstand über dem oberen Mischwerkzeug (38) liegt und mit dem oberen Ende der Welle (22) einen Ringspalt bildet. 8. Mischer nach Anspruch 6 oder 7, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die unteren Mischwerkzeuge (34) eine dem Behälterboden (12) angepasste untere Kontur aufweisen. 9. Mischer nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die oberen Mischwerkzeuge (38) im radial-äusseren Bereich im wesentlichen in der Dreh- ebene liegen und im radial-inneren Bereich in Drehrichtung nach oben angestellt sind. 10. Mischer nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch g e k e n n z é i c h n e t, dass die Welle (22) mit einem drehzahlregelbaren Antriebsmotor verbunden ist. 11. Mischer nach Anspruch 10, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass der Antriebsmotor durch einen in den Mischbehälter (10) hineinragenden Temperaturfühler (46) im Sinne der Einhaltung einer vorgegebenen Mischtemperatur steuerbar ist. 12. Mischer nach einem der Ansprüche 2 bis 11, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass der Trichter (40) in senkrechter Richtung verstellbar ist. 13. Mischer nach einem der Ansprüche 2 bis 12, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass das Einfüllrohr (30) in senkrechter Richtung verstellbar ist.

Inventors: HONEMEYER, ROLF, MULLER, WOLFGANG, Müller, Wolfgang
Applicants: MTI-MISCHTECHNIK INDUSTRIEANLAGEN GMBH
Application year: 1979
Main classification: B29B1
IPC codes: B29B13, B01F7, B29B7