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Mischeinrichtung für pulverige, feinkörnige oder faserige Kunststoffe
Die Erfindung bezieht sich auf Mischeinrichtungen für pulverige, feinkörnige oder
faserige Kunststoffe mit einem verschließbaren zylindrischen Mischbehälter mit horizontalem
Boden und einem dicht über dem Behälterboden rotierenden, auf einer lotrechten Welle-
-lösbar befestigten schnell rotierenden Misch-und Schleuderelement, welches das
Mischgut an die Behälterwand schleudert und an ihr hochfördert. In diesen Einrichtungen
sollen insbesondere pulverige oder feinkörnige Kunststoffmassen unter Zugabe von
Flüssigkeiten, z. B. flüssigen Weichmachern, homogen gemischt und angeliert werden.
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In der kunststoffverarbeitenden Industrie werden zum Mischen von
pulverförmigen oder feinkörnigen Kunststoffen mit Farbstoffen und/oder - anderen
-Zuschlagstoffen sowie zum Beimischen von Flüssigkeiten, wie .üssigen Weichmachern,
gegebenenfalls unter Erwärmen und Angelieren der Kunststoffe, verschiedenartige
Mischer verwendet Es gibt Mischertypen, deren Mischbehälter - horizontal gelagert
und meist muldenförmig sind. Diese mit schneckenartigen Förder- und Mischelementen
versehenen Mischer arbeiten nach dem Gegenstromprinzip, d. h.-, die in Richtung
zur Mischbehältermitte und die nahe der Mischbehälterwand liegenden Mischgutteile
werden jeweils in entgegengesetzter Richtung aneinander vorbeigefördert. Werden
diese Mischer mit einem Heizmantel ausgestattet, so können sie auch zum Mischen
und Angelieren der Kunststoffe verwendet werden.
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Sie haben jedoch den Nachteil, daß sie nicht immer strichreine Produkte
ergeben und besonders bei der Verarbeitung von- Emulsions-Polyvinylchlorid ungleichmäßige
Produkte liefern, d. h., erhebliche Teile des Mischgutes sind zu dicken Klumpen
zusammengebacken, andere Teile haben dagegen noch pulverförmigen Charakter. An denjenigen
Stellen des muldenförmigen Mischbehälters, die nicht von den Mischelementen bestrichen
werden, besteht außerdem-die Gefahr, daß Teilmengen an den Wandungen anhaften und
durch Verbrennung Verfärbungen erleiden, wenn die Behälterwand beim Angelierprozeß
auf höhere Temperatur erhitzt wird. Außerdem ist beim Übergang auf eine anders gefärbte
Mischung eine gründliche Reinigung des Mischers schwierig und zeitraubend.
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Andere Mischer mit horizontaler-Mischtrommel und beheizbarer Wandung
sind mit Misch- sowie Reibelementen ausgerüstet, durch die eine homogene Vermischung
der verschiedenen Mischkomponenten erfoIgt. Das Aufheizen des Mischgutes zwecks
Angelieren erfolgt bei diesen Mischern vorwiegend durch die beheizte Mischbehälterwandung
ünd zu
einem geringen Teil durch die mechanische Arbeit der Misch- und Reibelemente.
Mit diesen Mischern werden zwar brauchbare Endergebnisse erzielt, jedoch ist bei
einem Farhwechsel der nachfolgenden Chargen die Reinigung des Mischers sehr zeitraubend.
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Andere Mischer für diesen Verwendungszweck besitzen einen Mischbehälter
mit senkrechter Trommelachse, in dem dicht über dem Boden ein'schnell rotierendes
Misch- und Schleuderelement angeordnet ist. Das Misch- und Schleuderelement kann
- verschiedenartig ausgeführt sein. Auch diese Mischer können mit Heizvorrichtungen
an der Mischbehälterwand ausgerüstet sein. Das Mischgut wird in die sen Mischern
durch die~schleudernde Tätigkeit des unten im Mischbehälter befindlichen schnell
rotierenden Misch- und Schleuderelementes an die senkrechte Mischbehälterseitenwand
gepreßt. Nachgepreßte Mischgutteile drücken das Mischgut an der Wandung hoch, bis
es in mehr oder weniger großer Höhe in die Mitte des Behälters fällt und dort wie
der absinkt, um dann erneut an der Außenwandung hochgepreßt zu werden.
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Diese Mischer können auf Grund des sehr hohen Kraftbedarfs nur bis
zu bestimmten Größen rentabel betrieben werden. Auch ist in derartigen Mischern
mit senkrechten oder nur wenig geneigten Seitenwänden, besonders wenn eine bestimmte
Baugröße überschritten wird, nicht gewährleistet, daß das gesamte Mischgut am Mischprozeß
immer gleichmäßig teilnimmt. Ein größerer Teil des Mischgutes fällt schon wieder
in die Misehbehältermitte zurück, bevor es ganz nach oben gefördert bzw. gedrückt
wurde, was durch die darüberliegende Last des Mischgutes noch gefördert wird. Es
können daher
Mischgutteile im oberen Teil des Mischgutes liegenbleiben
oder nur verzögert am Mischprozeß teilnehmen. Außerdem haben derartige Mischer den
Nachteil, daß die erwünschte stets gleich zu haltende Endtemperatur des Mischgutes
im Misch- und Angelierprozeß nicht exakt eingehalten werden kann, da in der Ecke
zwischen Behälterboden und senkrechter Seitenwand, die eventuell schwach abgerundet
ist, ein sehr hoher Druck auf das Mischgut ausgeübt und daher eine örtlich zu große
Reibung auf Teilmengen im Mischgut bewirkt wird. Die .hiermit verbundene Temperatursteigerung
an der Wandung im unteren Bereich des Mischbehälters ist so stark, daß die Temperatur
besonders gegen Ende des Misch- und Angelierprozesses, wenn das Produkt granulatartig
geworden- ist, zu schnell ansteigt und dadurch unregulierbar wird, was eine Automatisierung
des Mischprozesses durch elektrische Schaltgeräte erschwert bzw. unmöglich macht.
An den oberen Teilen der'Seitenwandung dieser Mischer nimmt die Reibung infolge
der Lockerung des Mischgutes ab, so daß bei Beheizung der Mischbehälterwand auf
höhere Temperaturen die Gefahr besteht, daß das Mischgut an diesen Stellen der Mischbehälterwandung
anhaftet und-durch Verbrennung Verfärbungen erleidet.
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Es hat sich herausgestellt, daß mit derartigen Mischern hergestellte
Produkte in der Körnung nicht genügend gleichmäßig sind und daß wegen der mangelnden
Regulierbarkeit der Temperatur in der Endphase des Misch- und Angelierprozesses
die - Gefahr besteht, daß besonders bei Mischungen mit hohem Weichmacheranteil Teilmengen
des Mischgutes plastisch werden. Dies ruft eine erhebliche Erhöhung des Kraftbedarfs
hervor, wodurch das Misch- und Schleuderelement zum Stillstand gebracht werden kann.
Der Inhalt des Mischbehälters ist dann nach Abkühlen nur noch mit Hammer und Meißel
oder ähnlichen Werkzeugen zu entfernen. Ein weiterer Nachteil derartiger - Mischer
liegt darin, daß beim Bau von Mischern mit größerem Fassungsvermögen von beispielsweise
6001 die Reinigung trotz der weni--gen Innenteile-erschwert ist. Infolge der Höhe
des Mischbehälters ist eine außenstehende Person nicht mehr in der Lage, das Misch-
und Schleuderwerk am Boden des Mischbehälters zu erreichen und gründlich und schnell
zu reinigen, besonders im Hinblick darauf, daß der Mischbehälter beim Angelieren
von Kunststoffmassen auf etwa 1400 C erhitzt wird und ein Abkühlen der Maschine
lange dauern würde.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Nachteile der bekannten
Mischer zu vermeiden und eine Mischeinrichtung der eingangs geschilderten Art zu
schaffen, mit welcher schnell ein gleichmäßiges Mischprodukt erzielt werden kann
und bei welcher die Gefahr von Anhaftungen des Mischgutes an der Behälterwand weitgehend
beseitigt ist, so daß der Mischbehälter leicht gereinigt werden kann.
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Deshalb wird gemäß der Erfindung eine Mischeinrichtung vorgeschlagen,
welche durch die Kombination folgender für sich bekannter Merkmale gekennzeichnet
ist: a) daß der untere Teil des Mischbehälters nach unten kegelig mit einem Neigungswinkel
von 40 bis 700 verjüngt ist und b) daß im Bereich des an der Mischbehälterwand hochgeförderten
Mischgutes ein oder mehrere schnell rotierende Zerhacker vorgesehen sind.
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Hierdurch ist es möglich, beim Mischen von Kunststoffen unter Angelieren
ein gleichmäßiges Mischprodukt in einem Arbeitsgang zu erzielen. Die Zerhacker sind
einzeln - ein- und ausschaltbar, wodurch sich die Möglichkeit ergibt, sie in Abhängigkeit
vom jeweiligen Kraftbedarf auszuschalten, der selbst wiederum von den Eigenschaften
des Mischgutes abhängt. Hierdurch ergibt sich die Möglichkeit einer Temperaturkontrolle
gegen Ende des Misch- und Angelierprozesses oder bei Zugabe größerer Mengen von
Weichmacher eine automatische Steuerung der Weichmacherzufuhr unter Verhinderung
von Pastenbildung im Mischgut. Auch hierbei ist es möglich, ein gleichmäßig granuliertes,
gut rieselfähiges Enden produkt zu erhalten, wobei die Zerhacker dafür sorgen, daß
das Granulat eine bestimmte maximale Korngröße nicht überschreitet, da grobe Agglomerationen
fortlaufend wieder zerstört werden. Schließlich ist eine Steuerung der Mischzeit
durch Intensivierung des Mischvorganges möglich, wenn man einen oder mehrere Zerhacker
einschaltet.
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Der Zerhacker.besteht zweckmäßig aus zwei einender überkreuzenden
Messern, die vorteilhafterweise auswechselbar sind. Die äußeren Enden der Zerhackermesser
können dabei in Richtung zur Behältermitte hochgebogen sein. -Die Umdrehungszahl
der Zerhacker beträgt, wie bei den bekannten Vorrichtungen dieser Art, bei einem
Durchmesser von etwa -200 mm etwa -3000 U/min. Der Antrieb der Zerhakker erfolgt
beispielsweise dadurch, daß der Antriebsmotor an der Außenseite des Mischbehälters
angebracht wird und der Wellenstumpf des Motors mittels einer Dichtung durch die
Behälterwand geführt wird, so daß in einem Abstand von. 10 bis 80 mm von der Innenseite
der Mischbehälterwandung die Zerhackermesser auf dem Wellenstumpf angeordnet werden
können. Es ist auch möglich, die Zerhacker auf einer besonderen Welle anzuordnen,
die über eine außerhalb des Mischbehälters auf der Welle angebrachte Keilriemenscheibe
mittels eines Keilriemens von einem Motor angetrieben wird. Werden mehrere Zerhacker
in den Behälter eingebaut, so kann der Antrieb derselben durch einen oder mehrere
Motore erfolgen. Die Höhe, in der die Zerhacker im kegeligen Teil des Mischbehälters
angeordnet werden, richtet sich nach der Größe- des- Mischbehälters. Im allgemeinen
werden die Zerhacker etwa auf halber Höhe des kegeligen Mischbehälterteiles - oder
etwas darunter angebracht. Auf jeden Fall sollen die Zerhakker so tief liegen, daß
das Misch- und Schleuderelement mit ihnen zusammenwirken kann. Die Zahl der -einzubauenden
Zerhacker richtet sich nach der Größe des Mischbehälters.
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Um bei besonders großen Mischbehältern von beispielsweise über 1000
1 Nutzinhalt auf kurze Mischzeiten zu kommen, ist es möglich, im unteren kegeligen
Mischbehälterteil zwei Reihen von Zerhackern übereinander einzubauen. Je größer
die Anzahl der Zerhacker ist, die beim Kunststoffangelierprozeß kurz vor Erreichen
der Endtemperatur nacheinander abgeschaltet werden können, desto genauer ist die
Ende temperatur einheitlich einzuhalten und desto gleichmäßiger wird die Granulatkörnung.
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Die Neigung des kegeligen Mischbehälterteiles ist so gewählt, daß
einerseits kein zu starker Staudruck und keine zu große Reibung des gegen die Behälterwandung
geschleuderten Mischgutes auftritt und andererseits eine genügend hohe Mischgutschichtüber
dem
unteren kegeligen Behälterteil vorhanden ist, wodurch das besonders bei Beheizung
des Mischbehälters leicht auftretende Anhaften des Mischgutes an der Mischbehälterwandung
vermieden wird. Die Neigung des kegeligen Mischbehälterteiles beträgt 40 bis 700,
vorteilhaft 50 bis 600. Zum Erhitzen des Mischgutes kann der Mischbehälter mit einem
vorzugsweise an der Außenseite des unteren kegeligen Behälterteiles vorgesehenen,
gegebenenfalls nach außen isolierten Heizmantel versehen sein, durch den in geeigneter
Weise ein Heizmittel hindurchgeführt wird. Beim Mischen und Angelieren von Kunststoffen
htat es sich als zweckmäßig erwiesen, lediglich den unteren kegeligen Mischbehälterteil,
in dem das Mischgut mit größerer Reibung an der Behälterwandung aufsteigt, mit einem
Heizmantel zu versehen oder gegebenenfalls am oberen senkrechten Mischbehälterteil
einen getrennten Heizmantel anzuordnen und durch diesen ein Heizmittel geringerer
Temperatur zu leiten. Da am senkrechten Teil der Mischbehälterwandung die Reibung
zwischen Wand und Mischgut wesentlich geringer ist, kann auf diese Weise das Anhaften
des Mischgutes an der Mischbehälterwandung und eine Verfärbung und Zersetzung desselben
durch Überhitzung vermieden werden.
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In der Zeichnung ist ein. Ausführungsbeispiel der Mischeinrichtung
gemäß der Erfindung in einem senkrechten Schnitt dargestellt.
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Der Mischbehälter in der Mischvorrichtung gemäß der Erfindung hat
einen kegelig geformten, sich nach unten verjüngenden Teil 1 und einen oberen Teil
2 mit lotrechter Wand. Die Mischbehälterwand hat im unteren Teil einen Neigungswinkel
von etwa 600 Oben ist der Mischbehälter mit einer Deckplatte3 geschlossen. In der
Deckplatte ist eine Einfüllöffnung vorgesehen, die beispielsweise mit einer Klappe
4 verschließbar ist. Um die Reinigung des Mischbehälters zu erleichtern, ist der
obere Teil 2 des Mischbehälters mittels eines Scharniers 5 od. dgl. hochklappbar,
z. B. mittels eines hydraulisch arbeitenden Hebelwerks. Zum Ausgleich eines eventuell
im Mischbehälter entstehenden Unter- oder Überdrucks ist in der Deckplatte ein Abzugsschacht
6 vorgesehen, der z. B. durch eine Filterplatte oder Haube verschlossen ist, um
den Austritt von Mischgut zu verhindern.
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Der Mischbehälter ruht auf einem Postament 7, wobei die obere Platte
des Postaments gleichzeitig die Bodenplatte 8 des Mischbehälters bilden kann.
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In der kegeligen Seitenwand des Mischbehälters ist direkt über dem
Mischbehälterboden eine Entleerungsöffnung vorgesehen, die durch einen Mechanismus
9 bis 14 verschließbar ist. Der Mechanismus besteht aus einem über die Entleerungsöffnung
mit dem Mischbehälter verbundenen Zylinder 9, in dem der Kolben 10 hin und her bewegbar
angeordnet ist und mittels der Kolbenringe 11 abgedichtet ist. Die Betätigung des
Kolbens 10 geschieht durch die Zähnstange 12 und das Zahnrad 13. Dadurch, daß die
Zahnstange 12 in einen Schlitz im Zylinder 9 geführt wird, ist der Kolben 10 während
seiner Betätigung gegen Verdrehung gesichert. Beim Zurückziehen des Kolbens fällt
das Mischgut durch die Entleerungsöffnung und den Abfüllstutzen 14 in einen Behälter.
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Im Mischbehälterboden ist die Welle 15 zentrisch und vertikal angeordnet
und gelagert. Sie wird über die Keilriemenscheibe 16 mittels Keilriemen durch einen
z. B. im Postament angeordneten Motor ange-
trieben. Der in den Mischbehälter hereinragende
Teil der Welle 15 verjüngt sich nach oben und ist an seinem äußeren Ende mit einem
Gewinde versehen.
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Das Misch- und Schleuderelement mit den Armen 17 kann dadurch leicht
auf die Welle aufgesetzt und mittels der Flügelschraube 18 in seiner Lage befestigt
werden. Andererseits ermöglicht diese Anordnung ein leichtes Auswechseln des Misch-
und Schleuderelementes. An den hinteren Kanten der äußeren Enden der Arme 17 sind
aufgebogene Nasen 19 angebracht, die das zur Seite geschleuderte Mischgut nach oben
lenken.
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An dem kegeligen Teil der Mischbehälterseitenwand ist ein Motor 20
befestigt, auf dessen in den Mischbehälter hereinragenden Wellenende die als Zerhacker
dienenden überkreuzten, zur Behältermitte hochgebogenen Messer 21 auswechselbar
angebracht sind. Um das Mischgut während des Mischvorganges anheizen oder abkühlen
zu können, ist außen an der seitlichen Mischbehälterwand ein Mantel 22 mit den Ein-
und Auslaßstutzen 23 vorgesehen. Der Mantel ist nach außen noch mit einer Isolierung
24 versehen.
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Dem Mischgut zuzusetzende Flüssigkeit wird über die Speiseleitung
25 zugeführt und mittels der Düse 26 auf das Mischgut in feinverteilter Form aufgesprüht.
Soll das Mischgut durch Einblasen von Luft rasch abgekühlt oder soll Luft oder andere
Gase aus anderen Gründen in das Mischgut eingeführt werden, so geschieht dies durch
die am Boden 8 in den Mischbehälter mündende Zuleitung 27 bzw. durch die Welle 15,
die in diesem Fall hohl ausgeführt ist.
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Die Flüssigkeitszufuhr zum Mischbehälter kann in Abhängigkeit von
dem den Zerhackern von dem Mischgut entgegengesetzten Widerstand gesteuert werden.
Wird zuviel Weichmacher zugegeben, so bilden sich, z. B. und besonders bei Emulsions-Polyvinylchlorid,
Agglomerationen. Hierdurch wird dem Zerhacker ein größerer Widerstand entgegengesetzt,
und der Stromverbrauch des Zerhackermotors steigt erheblich an. In bekannter Art
kann die Zuführungspumpe automatisch in Tätigkeit gesetzt bzw. ausgeschaltet werden,
wenn der Stromverbrauch des Zerhackermotors über einen vorher eingestellten Wert
steigt und darunter fällt.