DE1053771B - Vorrichtung zum Verschaeumen einer Fluessigkeit - Google Patents

Description

DEUTSCHES

kl. 39 a 8/05

INTERNAT. KL. B 29 h

PATENTAMT

A18285X/39a

ANMELDETAG: 24.JUNI1953

BEKANNTMACHUNG
DER ANMELDUNG
CND AUSGABE DER
AOSLEGESCHRIFT: 26. MÄRZ 1959

Die Erfindung bezieht sich auf Maschinen zum Verschäumen von Flüssigkeiten, wie natürlicher oder künstlicher Kautschukmilch.

Bekannte Maschinen zum kontinuierlichen Verschäumen von Flüssigkeit, wie Kautschukmilch, weisen eine Belüftungs- und Schlagvorrichtung auf, deren Ausbildung eine solche ist, welche keine ausreichend gleichförmig verschäumten Erzeugnisse zu erzielen gestattet.

Eine der Schwierigkeiten, welche beim Verschäumen von Kautschukmilch auftreten, ergibt sich aus der Notwendigkeit des Zusatzes von Verfestigungsoder Geliermitteln zu der Masse der verschäumten Kautschukmilch am Ende des Verschäumungsvorganges. Wenn die Verfestigungs- oder Geliermittel zu früh zugegeben oder in der Masse der verschäumten Kautschukmilch nicht gleichmäßig verteilt werden, geht ein großer Teil des Erzeugnisses durch ungleichförmige oder vorzeitige Verfestigung der Hauptmasse verloren. Wenn andererseits die Verfestigung oder Geliermittel zu spät oder ohne gleichmäßige Verteilung zugegeben werden, neigt der Schaum zum Zusammenfallen.

Zweck der Erfindung ist, bei einer kontinuierlich arbeitenden Maschine zum Verschäumen von Flüssigkeiten eine zum Belüften und Schlagen der Flüssigkeit dienende Vorrichtung zu schaffen, welche das Erzeugen von Schaum, der auf Grund der außerordentlich gleichmäßigen Verteilung der Luft in Form kleinster Bläschen und der Verfestigungs- oder Geliermittel dem mit bekannten Maschinen hergestellten Schaum wesentlich überlegen ist, mit einem Minimum an Abfall gestattet.

Gemäß der Erfindung ist eine Vorrichtung zum Verschäumen einer Flüssigkeit, wie Kautschukmilch, die einen mit Nuten bzw. Rippen versehenen angetriebenen konischen Läufer und ein den Läufer umgebendes, mit Nuten bzw. Rippen versehenes konisches Gehäuse aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche des Läufers und die gegenüberliegende Fläche des Gehäusse mit sich einander kreuzenden Rippen versehen und die Oberseiten der sich gegenüberliegenden Rippen in einem kleinen Abstand voneinander angeordnet sind, so daß zwischen dem Läufer und dem Gehäuse ein Zwischenraum besteht, in den ein kontinuierlich fließender Strom von Flüssigkeit und Luft von der Spitze des Gehäuses aus einführbar ist.

Bei einer besonderen Ausführung der Erfindung ist der Läufer mit einer fortlaufenden schraubenlinienförmigen Rippe versehen, welche die Flüssigkeit, z. B. Kautschukmilch, in der ihrer Strömungsrichtung entgegengesetzten Richtung zu verdrängen sucht.

Vorrichtung zum Verschäumen
einer Flüssigkeit

Anmelder:

Sterling William Alderfer

und Edward Day Andrews,

Akron, Ohio (V. St. A.)

Vertreter: Dr. E. Wiegand, München 9,

und Dipl.-Ing. W. Niemann, Hamburg 1, Ballindamm 26,

Patentanwälte

Sterling William Alderfer, Akron, Ohio (V. St. A),
ist als Erfinder genannt worden

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung gemäß der Erfindung, welche eine mit der Spitze des Gehäuses in Verbindung stehende Vormischkammer aufweist, ist diese Vormischkammer durch eine für Luft durchlässige und für Kautschukmilch undurchlässige Membran in zwei Abteile unterteilt, deren einem die flüssige Kautschukmilch und deren anderem die Luft zugeführt wird.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.

Fig. 1 ist eine schematisch gehaltene Vorderansicht einer vollständigen Maschine zur Herstellung verschäumter Kautschukmilch mit einer Versehäumungsvorrichtung gemäß der Erfindung;

Fig. 2 ist eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt, des die Verschäumungsvorrichtung umfassenden Teiles der Maschine in etwas vergrößertem Maßstab;

Fig. 3 ist ein in noch größerem Maßstab gehaltener senkrechter Schnitt durch die Verschäumungsvorrichtung nach der Linie III-III der Fig. 2;

Fig. 4 ist ein waagerechter Schnitt nach der Linie IV-IV der Fig. 3;

Fig. 5 ist ein Schnitt durch einen Teil des Läufers und des Gehäuses der Verschäumungsvorrichtung nach der Linie V-V der Fig. 3.

Die in Fig. 1 schematisch wiedergegebene Maschine weist eine Verschäumungsvorrichtung und mehrere Pumpen für die dosierte Abgabe der Kautschukmilch und der Verfestigungs- und Geliermittel auf.

Das konische Gehäuse 16 der Verschäumungsvorrichtung wird von einem auf Säulen 1 und 2 verschiebet» 787/521

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bar angeordneten Schlitten 12, 13, 15 getragen, der Innerhalb des Einstellbereiches wird die Kautschukdas Gehäuse 16 in eine obere Arbeitsstellung und eine milch einem gründlichen Schlagen und Belüften unteruntere Reinigungsstellung (in Fig. 1 durch strich- worfen, und es entstehen sehr kleine Luftzellen, die punktierte Linien dargestellt) zu heben bzw. zu sen- in den verschäumten Erzeugnissen äußerst gleichken gestattet. 5 mäßig verteilt sind. Praktisch besteht wegen des

Mit dem konischen Gehäuse 16 arbeitet ein koni- Schwingens des Läufers eine Grenze für den genannscher Läufer 10 zusammen, der durch eine Antriebs- ten Abstand zwischen den sich gegenüberliegenden welle 34 mit veränderbarer Geschwindigkeit in Um- Flächen des Gehäuses und des Läufers, aber es ist lauf gesetzt werden kann. Die Antriebswelle 34 ist in erwünscht, daß dieser Abstand möglichst klein ist.
einen Gewindeansatz 32 an einer den konischen Lau- io Der Läufer 10 wird in Richtung des in Fig. 4 einfer 10 oben abschließenden Platte 31 eingeschraubt, gezeichneten Pfeiles bewegt, welche der Richtung der so daß der Läufer in senkrechter Richtung zwecks schraubenlinienförmigen Rippe 74 am Läufer 10 entÄnderung zwischen Läufer und Gehäuse in die ge- gegengesetzt ist. Bei der in der Zeichnung dargewünschte Lage eingestellt und in dieser durch Stell- stellten Ausführungsfarm der Erfindung würde die schrauben 35 festgelegt werden kann. 15 schraubenlinienförmige Rippe 74 an dem Läufer die

Wie insbesondere aus Fig. 3 ersichtlich, verläuft Neigung haben, die Kautschukmilch nach unten zu

die konische Außenfläche des Läufers 10 an seinem verdrängen; da aber die Kautschukmilch durch die

oberen Teil paiallel zu der konischen Innenfläche des Kraft der an der Spitze des Gehäuses 16 eintretenden

Gehäuses 16, während die Außenfläche des Läufers an Kautschukmilch nach oben gedrückt wird, hat die

seinem unteren Teil, etwa von der durch das Bezugs- 20 Kautschukmilch eine allgemeine Aufwärtsrichtung,

zeichen 64 bezeichneten Stelle ab, sich stärker nach und die entgegenwirkenden Kräfte der schrauben-

innen verjüngt, so daß zwischen dem unteren Ende linienförmigen Rippe am Läufer dienen dazu, die

des Läufers 10 nud dem unteren Ende des Gehäuses Kautschukmilch durch ihre ganze Masse hindurch

16 ein sich von der Spitze des Gehäuses aus allmäh- vollständig zu verschäumen. Bei normalen Arbeits-

lich verkleinernder Zwischenraum 65 geschaffen wird, 25 vorgängen mit dieser Verschäumungsvorrichtung

in welchen die Kautschukmilch von der Spitze des dreht sich der Läufer mit 500 Umdrehungen je

Gehäuses her eintritt und in welchem sie sich auf- Minute, was ein sehr heftiges Verschäumen der Kau-

wärts bewegt. tschukmilch hervorruft. Bei normalen Arbeitsvorgän-

Die Innenfläche des Gehäuses 16 ist mit Nuten ver- gen wird die Kautschukmilch durch die Verschäusehen, um eine Mehrzahl von senkrechten Rippen auf 30 mungsvorrichtung mit einer Geschwindigkeit von der Innenseite des Gehäuses zu schaffen. Vier dieser etwa 1,6 kg/min hindurchgeführt.
Rippen, die durch das Bezugszeichen 66 angedeutet Fig. 5 ist eine maßstabgetreue Darstellung einer sind, erstrecken sich von der Spitze des Gehäuses bis besonderen Ausführung der Rippen an dem Gehäuse zu seinem oberen oder Abgabeende. In dem Bereich, 16 und dem Läufer 10 mit den nachstehenden Abmesin dem die konischen Flächen des Läufers und des 35 sungen, die jedoch lediglich zur Anleitung dienen Gehäuses parallel verlaufen, sind an der Innenseite sollen. In diesem Beispiel beträgt die Breite der des Gehäuses zusätzliche Rippen 67 vorgesehen; im Spiralnut auf dem Läufer etwa 9,5 mm und die Breite vorliegenden Beispiel sind zwei zusätzliche Rippen67 der schraubenlinienfärmigen Rippe 74 etwa 6,3 mm. zwischen jedem Rippenpaar 66 dargestellt. Die Rip- Die Tiefe der Nut beträgt etwa 1,6 mm. Die Breite pen 66 und 67 endigen am oberen Ende des Gehäuses 40 einer der Rippen 66 und 67 an dem Gehäuse beträgt an der Stelle, wo die Wandung des Gehäuses zylin- etwa 4,8 mm.- Der Abstand zwischen den Rippen drisch verläuft, wie bei 69 dargestellt, und von dem ändert sich, wenn das Gehäuse größer wird. Die Ripzylindrischen Endteil 30 des Läufers im Abstand an- pen 66, 67 an dem Gehäuse haben etwa die gleiche geordnet ist, um einen Raum 70 zur Aufnahme der Höhe wie die schraubenlinienförmige Rippe 74 an verschäumten Kautschukmilch zu schaffen, wenn diese 4-5 dem Läufer. Der Abstand zwischen der Oberseite der aus dem engen Zwischenraum zwischen den konischen Rippe an dem Läufer und den Oberseiten der Rippen Teilen des Gehäuses und des Läufers heraustritt. Die an dem Gehäuse beträgt 0,38 mm. Die Kanten der Wandung 69 des Gehäuses 16 erstreckt sich über die gesamten Rippen sind scharf und ausgeprägt wiederOberseite des Läufers 10 hinaus, um eine weite offene gegeben; dies ist jedoch nicht wichtig, da die Seiten Aufnahmekammer 72 zu schaffen, in welche die ver- 50 der Rippen auch schräg verlaufen können,
schäumte Kautschukmilch abgegeben wird. Die Zahl der Rippen und der Nuten, ihre Größen-

In die Außenfläche des Läufers 10 sind eine oder abmessungen und ihre relativen Stellungen zueinander mehrere Spiralnuten eingeschnitten, um eine schrau- können verändert werden. Der Vorteil der Vorrichbenlinienf örmige Rippe 74 zu bilden, welche etwa an tung gemäß der Erfindung scheint in der kombinierten dem Punkt 64 beginnt und sich zu dem oberen Ende 55 Wirkung dar Rührkräfte und der Reib- oder Scherdes Läufers erstreckt. Wie insbesondere aus Fig. 3 kräfte zu liegen, welche auf die Kautschukmilch bei ersichtlich, kreuzen die Rippen 66 und 67 des Ge- ihrer Aufwärtsbewegung durch die Verschäumungshäuses die schraubenlinienförmige Rippe 74 des Lau- vorrichtung hindurch ausgeübt werden. Da die Kaufers, tschukmilch beim Eintritt in die Vorrichtung mit

Auf dem größeren Teil des Gehäuses 16 befinden 60 einem großen Volumen von Luft innig gemischt wird, sich die sich gegenüberliegenden Oberseiten der Rip- wird durch die Kombination dieser Kräfte eine Vielpen des Gehäuses und des Läufers in einem kleinen zahl von kleinsten Bläschen erzeugt, die durch die Abstand voneinander, der bei gewöhnlichen Arbeits- ganze Masse der Kautschukmilch hindurch sehr vorgängen nicht größer als etwa 0,38 mm ist. Dieser gleichmäßig verteilt werden.

Abstand ist durch Einstellung von Anschlagbolzen 29 65 Das untere Ende oder die Spitze des Gehäuses 16 veränderbar, und je feiner der Abstand zwischen den endet in einem Hals 80, um welchen eine Buchse 81 sich gegenüberliegenden Oberflächen ist, um so größer gepaßt ist, die sich von einer Vormisch- und Zuführist die Scherwirkung, welche auf die Kautschukmilch kammer 82 aufwärts erstreckt und an dem Hals 80 bei ihrem Durchgang durch die Verschäumungs- des Gehäuses mittels einer Dichtung befestigt ist, vorrichtung ausgeübt wird. 70 welche durch eine Packung 83 angedeutet ist. Diese

Kammer 82 ist durch eine für Luft durchlässige und für Kautschukmilch undurchlässige Membran 85 in ein oberes und. ein unteres Abteil unterteilt. Die Membran 85 ist zwischen den beiden Teilen der Kammer durch einen Bügel 86 festgeklemmt, der von dem oberen Teil der Kammer getragen wird und eine Druckschraube 88 besitzt, die sich gegen den unteren Teil der Kammer legt. Kautschukmilch wird dem oberen Abteil der Kammer zugeführt, und Luft unter Druck wird in das untere Abteil der Kammer eingeführt. Die Membran 85 soll keinen Eintritt von Kautschukmilch in das untere Abteil dar Kammer zulassen, jedoch soll sie den Durchtritt von Luft durch die Membran hindurch nach oben gestatten. Als geeignetes Material· für die Membran 85 haben sich feingewebte Lagen aus Polyamidfäden erwiesen. Ein solches Material bietet einem Abwärtsentweichen von Kautschukmilch den größten Widerstand und übt einen geringten Widerstand auf die Aufwärtsjbewe-. gung von Luft in die Kautschukmilch oberhalb der Membran aus.

Während die feinen Maschen der Membran 85 eine verhältnismäßig innige Vermischung der Luft mit der Kautschukmilch ergeben, hat es sich als erwünscht herausgestellt, diesen Vorgang durch ein mechanisches Rühren zu unterstützen. Dies erfolgt bei der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform dadurch, daß in die Spitze des Läufers 10 eine senkrechte Welle 90 eingeschraubt ist, deren unteres Ende sich in das obere Abteil der Kammer 82 erstreckt und eine Schaufel 92 trägt, die dazu dient, auf die mit Luft versetzte Kautschukmilch eine Schlagwirkung auszuüben, unmittelbar bevor sich diese Masse durch den Hals 80 des Gehäuses 16 in den Raum 65 nach oben bewegt. Wenn die Kautschukmilch in die Verschäumungsvorrichtung mit einer Geschwindigkeit von etwa 1,6 kg/min einströmt, werden, wie gefunden wurde, ausgezeichnete Ergebnisse erzielt, wenn die Luft mit einer Geschwindigkeit von etwa 5,7 l/min eingeführt wird. Die Anteilmengen sind veränderbar und stehen unter der unmittelbaren Kontrolle der Bedienungsperson, so daß genau vorbestimmte Mengenverhältnisse und damit die gewünschte Gleichförmigkeit des Erzeugnisses erhalten werden können.

Die Einrichtungen für die Zufuhr der Kautschukmilch, der Luft und der anderen Bestandteile mit gleichförmiger Geschwindigkeit werden von einem Ständer 95 getragen, der an der Seite der Verscfaäumungsvorrichtung angeordnet ist. Die Kautschukmilch wird von einer Dosierpumpe 102 durch einen Schlauch 105 in das obere Abteil der Vormischkammer82 der Verschäumungsvorrichtung abgegeben.

Kautschukmilch, die für die vorliegenden Zwecke geeignet ist, soll 50 bis 60% Feststoffe enthalten, wobei der übliche Anteil an Feststoffen etwa 57<Vo beträgt. Wenn sie an die Verschäumungsvorrichtung abgegeben wird, kann sie gemäß den bekannten Rezepten für die Herstellung von Kautschukschwamm mit den erforderlichen Zusatzstoffen versetzt werden. Sie soll die üblichen Aktivierungs- und Vulkanisationsbestandteile und auch ein Verschäumungsmittel enthalten. Pigmente und Füllstoffe können gegebenenfalls zugefügt werden.

Die Luft wird einem unter konstantem Druck stehenden Behälter 108 durch eine Leitung 109 entnommen, die ein regelbares Ventil 110 enthält. Ein Meßinstrument zeigt die Menge der durch das Ventil in eine Leitung 112 strömenden Luft an, welche die Luft dem unteren Abteil der Vormischkammer 82 unterhalb der Membran 85 zuführt.

Die verschäumte Kautschukmilch tritt in einem fortlaufenden Strom in den Raum 72 an der Oberseite des Läufers 10. Dieser Raum ist von der zylindrischen Wandung 69 des Gehäuses 16 umgeben,; und die Wandung 69 ist mit einer öffnung versehen, von welcher ein trogförmiges Abgabemundstück 115 ausgeht, an das sich eine Abgaberutsche 121 anschließt, längs welcher die verschäumte und behandelte Kautschukmilch zu Formen oder anderen Einrichtungen strömt, in welchen sie zu dem. Endprodukt vulkanisiert wird. . - .

Die Aufwärtsbewegung der Kautschukmilch durch die Verschäumungsvorrichtung bewirkt, daß sie. am oberen Ende. des Läufers sich zu einer pfannkuchenartig geformten Masse, aufrollt, welche zufolge der Bewegung des Läufers außerdem um ihre. eigene Achse rotiert. Die Masse aus verschäumter Kautschukmilch wird dadurch dauernd in Bewegung gehalten. Der-Umstand, daß die Masse aus verschäumter Kautschukmilch dauernd in dem Raum 72 umläuft, schafft eine ausgezeichnete Möglichkeit, die Verfestigungsoder Geliermittel unmittelbar nach dem Verschäumungsvorgang und unmittelbar vor der Abgabe des Schaumes für seine nachfolgende Behandlung zuzugeben. Die Geliermittel und ein an dieser Stelle zugegebenes zusätzliches Vulkanisiermittel, z. B. Zinkoxyd, werden mit der Masse von verschäumter Kautschukmilch innig gemischt, bevor die Masse durch das Abgabemundstück 115 heraustritt.

Die Arbeitsweise der Vorrichtung ist aus der vorstehenden Beschreibung ersichtlich. Es ist lediglich notwendig, die Tatsache zu erwähnen, daß die vorbereitete Kautschukmilch, die Luft, die Gelier- und Vulkanisationsmittel insgesamt in genau abgemessenen Mengen zugeführt werden, so daß die Zusammensetzung des sich daraus ergebenden Erzeugnisses stets unter Kontrolle steht und ein gleichmäßiges Gefüge des Schwammerzeugnisses gewährleistet wird. Der Läufer und das mit ihm zusammenarbeitende Gehäuse bewirken infolge der durch ihre besondere Ausbildung erzielten hohen Scherwirkung auf die Kautschukmilch, daß die Luft durch die Kautschukmilch hindurch außerordentlich gleichmäßig verteilt wird und die verschäumte Kautschukmilch in einem ständigen Strom von im wesentlichen gleichförmigem Volumen aus der Maschine herausfließt. Eine Verschäumungsvorrichtung von der angegebenen Größe, die unter den angegebenen Bedingungen arbeitet, liefert verschäumte Kautschukmilch von außergewöhnlich hoher Qualität und Gleichförmigkeit mit einer Geschwindigkeit von etwa 9 l/min. Die oben gemachten Angaben dienen nur zur Illustration, und die Produktion kann erhöht oder verringert werden. Da das Geliermittel und das Vulkanisationsmittel in dem richtigen Zeitpunkt zugeführt werden, nachdem der Schaum hergestellt worden ist und unmittelbar bevor er an die Form und Vulkanisiervorrichtung abgegeben wird, entsteht in dem Erzeugnis kein Abfall durch vorzeitiges Gelieren oder durch Gelieren von Kautschukmilch, während sie gerade geschlagen wird. Die Vorrichtung ist nach Beendigung eines Durchlaufs leicht zu reinigen, und ein Verlust, wie er sich bei älteren Ausführungsformen von Verschäumungsvorrichtungen zufolge der in der Schlagvorrichtung zurückbleibenden Rückstände oder durch Überspritzen aus den Kesseln ergab, ist vermieden. Nachdem die Vorrichtung einmal eingestellt worden ist, erfordert sie wenig Wartung, um eine gleichbleibende Produktion an verschäumter Kautschukmilch zu gewährleisten.

Claims (3)

PaTENTANSPBÜCHE:

1. Vorrichtung zinn Verschäumen einer Flüssigkeit, wie Kautschukmilch, mit einem mit Nuten bzw. Rippen versehenen angetriebenen konischen Läufer und einem den Läufer umgebenden, mit Nuten bzw. Rippen versehenen konischen Gehäuse, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche des Läufers (10) und die gegenüberliegende Fläche des Gehäuses (16) mit sich einander kreuzenden Rippen (66, 67, 74) versehen und die Oberseiten der sich gegenüberliegenden Rippen in einem kleinen Abstand voneinander angeordnet sind, so daß zwischen dem Läufer (10) und dem Gehäuse (16) ein Zwischenraum besteht, in den ein kontinuierlich fließender Strom von Flüssigkeit und Luft von der Spitze (80) des Gehäuses (16) aus einführbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Läufer (10) mit einer fortlaufenden schraubeniimenfÖTtnigien Rippe (74) versehen ist, welche die Flüssigkeit, z. B. Kautschukmilch, in der ihrer Strömungsrichtung entgegengesetzten Richtung zu verdrängen sucht.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2 mit einer mit der Spitze des Gehäuses in Verbindung stehenden Vormischkammer, dadurch gekennzeichnet, daß die Vormischkammer (82) durch eine für Luft durchlässige und für Kautschukmilch undurchlässige Scheidewand (85) in zwei Abteile unterteilt ist, deren einem die flüssige Kautschukmilch und deren anderem die Luft zugeführt wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 421 318.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

©809787/521 3.59