DE2158002B2 - Mischer für hxxochviskose Flüssigkeiten - Google Patents

Description

Gegenstand der Erfindung ist ein Mischer für hochviskose Flüssigkeiten mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs.

Homogenes Mischen hochviskoser Flüssigkeiten oder Schmelzen mit Additiven ist zur Probenherstellung bei Fabrikationskontrolle oder bei Rezepturarbeiten ein häufiger Vorgang. Dieses Problem tritt z. B. auf bei der Herstellung von Lacken, Dispersionen, Salben, Seifen, Pasten, Farbmischungen, Compouds, Wachsen, Kunststoffen, Synthesefasern und pharmazeutischen Zubereitungen. Wesentlich für eine Probenbeurteilung ist die absolute Homogenität der jeweiligen Mischung.

Alle bekannten Kneter haben eine optimale Füllmenge. Wird diese nicht eingehalten fällt die Mischwirkung stark ab. Die Füllmenge ist stets so bemessen, daß sich über dem Mischgut ein Gasraum befindet. Wird mit erhöhter Temperatur gearbeitet, bieten diese Kneter keinen Schutz gegen die Oxydation des Mischgutes durch Luftsauerstoff, wodurch vielfach eine Verschlechterung der Produktqualität, wie Verfärbung oder chemische Veränderung verbunden ist. Es ist deshalb notwendig, in solchen Knetern bei erhöhter Temperatur unter Schutzgas zu mischen, was den Mischvorgang aufwendig macht Weiterhin sind alle bekannten Kneter hochdifferenzierte, mechanische Gebilde mit all ihrer Störanfälligkeit Nachteilig sind die relativ langen Mischzeiten, da man die Knetwerkzeuge nicht beliebig schneller laufen lassen kann als der freien Fließgeschwindigkeit des Mischgutes entspricht. Nachteilig ist ferner, daß sich bekannte Kneter nicht für kleine Mengen von zum Beispiel 5 g bis 50 g Mischgut ohne erheblichen Aufwand zur Bewältigung der Lager- und Dichtigkeitsprobleme bauen lassen. Weiterhin ist das Entleeren und Reinigen der bekannten Kneter kompliziert und zeitraubend. Oft müssen solche Geräte zum Reinigen vollkommen auseinandergenommen werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Mischer für hochviskose Flüssigkeiten zu schaffen, der einfach in seiner Bauart ist, dessen Mischraum in jeder Phase des Mischvorganges vollständig vom Mischgut erfüllt ist, und bei dem das Mischgut warm oder kalt gleichgut dem Mischer entnommen werden kann.

Vorstehende Aufgabe wird durch einen Mischer der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß sich beim Mischvorgang der bewegliche Kolben und der Rührer in Richtung der Rohrachse stets gegenläufig bewegen.

Durch die gegenläufige Rollenbewegung von Kolben und Rührer wird eine neuartige Wirkung erzielt. Im Knetraum kann mit großer Volumenvariationsbreite gasphasenfrei gearbeitet werden. D«r Knetraum ist immer vollständig mit dem ganzen Knietgut gefüllt Das Knetgut kann sich einer Zwangsbewegung nie entziehen, was den Mischvorgang wesenitlich beschleunigt. Die Mischzeit beträgt nur etwa ein Zehntel der Mischzeit, wie sie mit den bekannten Mischern erforderlich ist Je höher die Viskosität des Gutes ist um so vorteilhafter wirkt sich die gegenläufige Bewegung von Kolben und Rührer aus. Es kt kein Schutzgas

to erforderlich, um einen thermisch oxidlativen Angriff des Knetgutes, z. B. der Makromoleküle von Kunststoffschmelzen und damit deren Aufbau xu verhindern. Die Kunststoffeigenschaften bleiben erhallten. Das Knetgut ist sofort blasenfrei und kann direkt zu lunkerfreien

Formkörpern verarbeitet werden.

Mit denn neuartigen Mischer erreicht man ein mechanisch sehr schonendes und dabei sehr wirksames Mischen, da der Mischvorgang niclat durch Friktion oder Scherung an Spalten, Schlitzen oder scharfen Kanten bewirkt wird, sondern durch die Zwangsströmung des Gutes selbst Mechanischer Aufbau von Makromolekülen oder Zertrümmerung: von zugesetzten Verstärkungsstoffen, z. B. Glasfasern, wird durch den erfindungsgemäßen Mischer weitgehend vermieden.

Der Mischer ist in der Figur schematisch in beispielsweiser Ausführung dargestellt

Der Mischraum 7 ist in einem Rohr 3 zwischen einem unbeweglichen Kolben 4 und einem in Richtung der Rohrachse beweglichen Kolben 5 angeordnet Der bewegliche Kolben 5 weist eine axiale Bohrung 8 auf, durch die ein um seine Achse drehbarer und axial verschiebbarer Rührer 6 in den Mischranm 7 hineinragt. Das Rohr 3 steckt in einem Ofen 1, dessen Heizung mit 2 angedeutet sein soll. 9 ist der Antrieb fur den Rührer 6.

Das Verhältnis von Durchmesser zu Höhe des Arbeitsraumes kann in relativ weiten Grenzen schwanken, bei hochgefahrenem Rührer etwa von 5/1 bis 1/5; besonders günstig hinsichtlich Mischwirkung und Wärmeübertragung ist ein Verhältnis von 1/1 bis 1/3.

Das Verhältnis der Querschnittsflächen von Rührschaft zu Ringkolben kann etwa 1/1 bis 1/10· bevorzugt 1/4 bis 1/8 betragen.

Der Rührbalken, der kreisförmigen Querschnitt besitzt, hat eine gute Misch- aber keime Förderwirkung, letztere kann aber, falls erwünscht, durch Balkenflächen mit Anstellwinkel erreicht werden. Rührer mit Förderwirkung sind aber von starkem Einfluß auf das Verhalten bei der Rührerbewegung im Achsenrichtung, da. sie den Hubvorgang fördern bzw. hemmen.

Das Arbeiten mit diesem Gerät ist im Vergleich zu den bekannten Knetern wesentlich einfacher. Durch Herausziehen des beweglichen Kolbens 5 mit dem Rührer 6 nach oben, wird der cylindrische Mischraum zugänglich. Nach Einbringen des Mischgutes wird der Kolben mit Rührer wieder eingeführt und dadurch der Mischraum dicht abgeschlossen. Nachdem das Mischgut die vorgesehene Temperatur erreicht hat, wird der Rührer in Bewegung gesetzt. Er bewegt sich in zwei Richtungen: einmal rotiert er um seine Schaftachse, zum zweiten hebt und senkt er sich in Richtung der Schaftachse. Durch diese Doppelbewegung wird jede Stelle des Mischraumes erfaßt Am Mischvorgang nimmt der bewegliche Ringkolben, in Längsrichtung jeweils im Gegensinn sich zum Rührschaft bewegend, teil. Dadurch verändert der Mischraum beim Mischvorgang stetig das Verhältnis seiner Höhen- zu Breitenabmessungen, was zusätzlich den Mischvorgang begünstigt. Die Bewegung in Längsrichtung von Ringkolben

und Rührschaft erfolgt so, daß jeweils der eine Teil aktiv und der andere passiv ist Durch Belastung wird der betreffende Teil aktiv und durch Entlastung passiv, wobei die aktive Bewegung nach unten und die passive nach oben gerichtet ist

Da der Mischraum total vom Mischgut erfüllt ist, können keine Kavitäten auftreten. Die Drehzahl des Rührers kann erheblich heraufgesetzt und der Mischvorgang beschleunigt werden. Die günstigste Drehzahl liegt meist im Bereich zwischen 50 und 300 Umdrehungen und 5 bis 12 Doppelhüben pro Minute. Diese Werte sowie die erforderliche Antriebskraft sind stark von der Viskosität des Mischgutes abhängig.

Nach Beendigung des Mischvorganges wird bei stehendem Rührer der feste Kolben 4 entfernt und durch gemeinsames Abwärtsbewegen des beweglichen Kolbens 5 mit dem Rührer 6 das Mischgut nach unten ausgestoßen. Es kann sofort zu dem gewünschten Formkörper z. B. durch Pressen weiter verarbeitet werden. Nach Entfernung des Mischgutes wird der bewegliche Kolben 5 mit Rührer 6 nach oben aus dem

ίο Rohr 3 gezogen, der feste Kolben 4 wieder in Position gebracht und das Gerät ist für den nächsten Mischvorgang einsatzbereit

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Mischer für hochviskose Flüssigkeiten bestehend aus einem Rohr als Mischraum, dessen eines Ende durch einen unbeweglichen eine Austrittsöffnung verschließenden Kolben und dessen anderes Ende durch einen in Richtung der Rohrachse beweglichen Kolben mit axialer Bohrung, durch die ein um eine zur Rohrachse koaxiale Achse drehbarer und in Richtung seiner Drehachse verschiebbarer Rührer in den Mischraum hineinragt, verschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß sich beim Mischvorgang der bewegliche Kolben (5) und der Rührer (6) in Richtung der Rohrachse stets gegenläufig bewegen.