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Geschlossene Misch- und Knetvorrichtung
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Die Erfindung bezieht sich auf eine geschlossene Misch- und Knetvorrichtung
und insbesondere auf eine Verbesserung in Misch- oder Knetmaschinen geschlossener
Bauart.
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Die Misch- oder Knetmaschine geschlossener Bauart ist gewöhnlicherweise
ein Chargen-Mischer, wie er für das Kneten von Gummi oder von anderen Kunststoffmaterialien
verwendet wird und insbesondere in der Reifen-Produktionsindustrie beim Kneten von
Gummi (Knetvorgang für die Plastifizierung) beim Kneten der Kohlen-bzw. Kohlenstoff-Grundmischung
oder beim Vermischen von Vulkanisier-Chemikalien nicht mehr wegzudenken ist.
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Mischer vom geschlossenen Typ bzw. geschlossene Mischer besitzen gewöhnlicherweise
entweder ein Paar von Doppelflügelrotoren 1, die, wie dies in Fig. 1 gezeigt ist,
jeweils eine lange Schaufel 2 und eine kurze Schaufel 3 tragen, oder ein
Paar
von Vierflügelrotoren, die, wie dies in Fig. 2 gezeigt ist, jeweils zwei lange Flügel
2 und zwei kurze Flügel 3 besitzen bzw. tragen. Ein in den Mischer aufgegebenes
Material 5 wird einer hohen Scherbeanspruchung unterworfen und es wird bei der Passage
durch einen engen Spalt (Spitzenspalt) zwischen der Spitze 6 des Rotors und einem
Mischer-Tonnengehäuse oder-Zylinder 4, wie dies in den Fig. 3 bis 6 gezeigt ist,
unterzogen, wobei gleichzeitig eine Mikro-Dispersion bewirkt wird. Andererseits
sind die Flügel eines jeden Rotors in einer Richtung verschraubt, so daß sie das
aufgegebene Material in Richtung auf das Zentrum des Mischerzylinders drücken, wie
dies durch die Pfeile in den Fig. 1 und 2 angedeutet ist; dabei werden die beiden
Rotoren in einem vorbestimmten Geschwindigkeitsverhältnis angetrieben. Aufgrund
einer derartigen Rotorkonstruktion unddurch das Drehgeschwindigkeitsverhältnis zwischen
den beiden Rotoren wird das Material durch wiederholte Falt-bzw. Schicht- oder Umschlage-Vorgänge
vermischt und die Homogenisierung des Materiales und die Makro-Dispersion von Zusätzen
wird vorangetrieben. Somit setzen sich die Misch-und Knetvorgänge in einem geschlossenen
Mischer oder Kneter aus einer Kombination aus Scher- und Mischwirkungen zusammen.
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Bei einem Vergleich des Doppelflügelrotors mit dem Vierflügelrotor
ergibt sich, daß der Vierflügelrotor, der im Vergleich mit dem Doppelflügelrotor
eine zweimal so große Anzahl von Flügelspitzen besitzt, eine größere Scherwirkung
besitzt und in der Lage ist, eine Plastifizierung oder eine Mikro-Dispersion von
Zusätzen in einer kürzeren Zeitspanne sicherzustellen. Andererseits läßt der Doppelflügelrotor
mit einer kleineren Anzahl von Schaufelspitzen in der Mischerkammer mehr Platz als
der Vierflügelrotor und er hat deshalb Vorteile sowohl hinsichtlich sanfter Bewegungen
und der Homogenisierung des zu mischenden Materials
als auch hinsichtlich
der Mikro-Dispersion von Zusätzen.
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Der Vierflügelrotor legt nämlich den Schwerpunkt auf die Scherwirkung,
während der Doppelflügelrotor den Schwerpunkt auf die Mischwirkung legt. Die Vierflügelrotoren
sind beispielsweise für das Kneten von natürlichem Gummi und für das Kneten einer
Kohlenstoff-Grundmischung geeignet, während die Doppelflügelrotoren für das Dispergieren
von Vulkanisierungsmitteln oder anderer Chemikalien (vor dem Kneten - "oro kneading")
besonders geeignet sind.
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Die oben erwähnten Knet-Charakteristika, die für die jeweiligen Rotor-Konstruktionen
jeweils typisch sind, können je nach den Umständen vorteilhaft oder nachteilig sein.
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Insbesondere in der jüngsten Entwicklung in der Gummiindustrie ist
es schwierig, das Erhärten oder das Erweichen des Materials aufgrund der Einlagerung
einer großen Menge von Füllstoff oder öl, unter Verwendung eines einzigen Satzes
von Doppel- oder Vierflügelrotoren in den Griff zu bekommen.
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Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Lösung für
das beim Stand der Technik gegebene oben angesprochene Problem zu schaffen. Es ist
insbesondere Aufgabe der Erfindung, einen Doppelflügelrotor für einen geschlossenen
Mischer oder Kneter zu schaffen, der eine große Makro-Dispergier-bzw. Dispersionsleistung
(Mischwirkung), wie sie für den Doppelflügelrotor charakteristisch ist, und gleichzeitig
eine Plastifizierungsleistung (Scherwirkung) besitzt, die mit der eines Vierflügelrotors
vergleichbar ist, und der somit in der Lage ist, ein großes Spektrum von Materialien
zu be- bzw. verarbeiten.
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Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs
1 angegebenen Merkmale gelöst.
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Nachstehend werden anhand schematischer Zeichnungen mehrere Ausführungsbeispiele
der Erfindung näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine schematische bzw* schaubildliche
Draufsicht auf herkömmliche Doppelflügelrotoren, Fig. 2 eine schematische Draufsicht
auf herkömmliche Vierflügelrotoren, Fig. 3 und 4 Ansichten eines Schnitts entlang
der Linien III-III bzw. IV - IV in Fig. 1, Fig. 5 und 6 Ansichten eines Schnitts
entlang der Linien V-V bzw. VI - VI in Fig. 2, Fig. 7 eine Ansicht einer Abwicklung,
welche die Zuordnung zwischen einem Doppelflügelrotor und einem Mischerzylinder
bzw. einem Mischer-Tonnengehäuse aufzeigt, Fig. 8 eine Ansicht eines Schnitts entlang
der Linie VIll-VIll in Fig 7, Fig. 9 ein Diagramm zur Darstellung des Überdeckungsverhältnisses
bei herkömmlichen Doppelflügelrotoren, Fig. 10 ein Diagramm zur Veranschaulichung
der Grenzbereiche bei der Formgebung und der Lage der erfindungsgemäßen Flügel,
Fig.
11 ein Diagramm zur Darstellung der Materialbewegungen auf dem herkömmlichen Doppelflügelrotor,
Fig. 12 ein Diagramm zur Darstellung der Materialbewegungen auf dem erfindungsgemäßen
Doppelflügelrotor, Fig. 13 und 14 Diagramme zur Darstellung der Materialbewegungen
in dem Abschnitt des erfindungsgemäßen Mischer-Tonnengehäuses, in dem die beiden
Mischzylinder ineinander übergehen, und Fig. 15 eine schematische Draufsicht auf
die erfindungsgemäßen Rotoren.
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Die geschlossene Misch- und Knetmaschine besitzt ein Paar von benachbart
angeordneten Rotoren, die in entgegengesetzten Richtungen drehbar und in zylindrischen
Tonnengehäusen angeordnet sind, die mit Kühl- oder Heizeinrichtungen versehen sind.
Die Tonnengehäuse sind miteinander verbunden und definieren in ihrem Inneren Mischerkammern,
die durch einen Verbindungsabschnitt miteinander in Verbindung stehen. Ein Aufgabematerial,
welches durch einen auf dem Verbindungsabschnitt vorgesehenen Aufgabetrichter zugeführt
wird, wird durch die Beiß- bzw. Freßwirkung der sich drehenden Rotoren und durch
die Eindrückwirkung eines in der Aufgabetrichteröffnung vorgesehenen, schwimmenden
Gewichts in die Mischerkammern gedrückt, wobei es zur gleichförmigen Plastifizierung
des Materials oder zur Sicherstellung einer Mikro- oder Makro-Dispersion von Zusatzstoffen
der Scher- und Mischwirkung der beiden Rotoren innerhalb der jeweiligen Mischerkammern
unterzogen wird. Die Scherwirkung tritt hauptsächlich zwischen den
Spitzen
der Rotorflügel und den Wandungen der Mischerkammern auf, wobei der Grad der Scherwirkung
mit der Länge der Flügel oder mit-der Anzahl der Flügel angehoben wird. Andererseits
wird die Mischwirkung auf komplizierte Weise von der Gestalt, vom Verschraubungswinkel
und von der Länge der Flügel sowie vom Verhältnis der Drehgeschwindigkeiten der
beiden Rotoren beeinflußt, und der Grad der Vermischung wird dadurch bestimmt, wie
schnell das Material über einen weiten Bereich der entsprechenden Mischerkammern
ohne Stauung an einem bestimmten Ort in der Mischerkammer bewegt wird. Beim Einsatz
und bei der Untersuchung von geschlossenen Mischern über viele Jahre hinweg wurde
herausgefunden, daß es notwendig ist, in den Mischerkammern einen Raum vorzusehen,
in dem die Bewegung des Materials möglichst ungehindert auftreten kann, oder den
Strömungsanteil des in axialer Richtung entlang den Schaufeln gedrückten Materials
und die Erstreckung dieser Bewegung anzuheben. Unter diesem Gesichtspunkt wurden
mit Rücksicht auf die Form und die Formgebung von Doppelflügelrotoren theoretische
Studien durchgeführt, um einen Doppelflügelrotor zu schaffen, der sowohl eine den
Doppelflügelrotoren anhaftende ausgezeichnete Mischwirkung als auch Wirkungseigenschaften
besitzt, wie sie für Vierflügelr.otoren charakteristisch sind. Diese theoretischen
Studien werden im folgenden beschrieben.
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Im folgenden wird auf die Fig. 7 und 8 Bezug genommen, die in einer
Abwicklung bzw. in einer Schnittdarstellung einen Doppelflügelrotor während des
Mischvorgangs zeigen. In diesen Figuren deuten die schraffierten Bereiche jeweils
einen Bereich an, der mit dem zu mischenden Material aufgefüllt ist. Gemäß der Schaufelformgebung
eines herkömmlichen Doppelflügelrotors ist der Flügel derart verschraubt, daß er
das Material zum Zentrum des Rotors hin bewegen kann; die Anfangspunkte A und C
der sich gegenüberliegenden
Flügel sind um 1800 zueinander versetzt
bzw. winkelversetzt angeordnet. Die Phasenverschiebung der Punkte A und C beträgt
mit anderen Worten ausgedrückt 1800. Die Anordnung, gemäß der der Punkt B des Flügels
W1 zum Punkt C des Flügels W2 um 900 versetzt ist, ist vom Standpunkt der Rotations-Ballance
des Rotors und seiner mechanischen Festigkeit sowie im Hinblick auf die Mischerleistung
sehr vernünftig und sie wird somit den folgenden Studien zugrundegelegt. In einem
Fall, in dem die Punkte B und C zueinander um mehr als 90° versetzt sind, ist die
Einwirkung des Flügels W2 auf die Materialströmung entlang dem Flügel W1 nahezu
vernachlässigbar. Es folgt, daß die Scher- und Mischwirkung des Flügels W1 dann
einzig und allein durch die Gestalt des Flügels W1 erklärt und als Misch- und Knetwirkung
der gesamten geschlossenen Misch- und Knetvorrichtung verstanden werden kann.
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Die Bewegung des Materials auf dem Flügel W1 setzt sich aus einer
Strömung (Durchflußrate: Q1) entlang dem Flügel W1 und einer Strömung (Durchflußrate:
Q2) durch die Spitze des Flügels W1 zusammen. Die Strömung des Materials entlang
dem Flügel W1 wird ferner in dem offenen Bereich des Flügels W1 mit einer Durchflußrate
Q'1 1 in eine Richtung senkrecht zur Achse des Flügels umgelenkt bzw. gerichtet.
Wenn man die Materialströmungen als ebene, zwischen zwei parallelen Platten, von
denen eine bewegt wird, induzierte und auf der Zugkraft basierende Strömung betrachtet,
wobei die Platten durch die Oberfläche des Rotors und die Innenwandung des Tonnengehäuses
gebildet werden, können diese Materialströmungen Q1' Q2 und Q'1 durch die folgenden
Gleichungen dargestellt werden.
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Vo x BF S = .......... (1) 4l1/cos#1
In dieser Formel
bedeuten im einzelnen S: Die Querschnittsfläche des aufgegebenen Materials, V0:
das Volumen der Mischerkammer, BF: den Füllungsgrad der Mischertonne,und l1: die
axiale Länge des längeren Flügels, Q1 = 1/2Vz . S = 1/2V sin #1 . S ...........
(2) In dieser Gleichung bedeuten im einzelnen Vz: die Komponente von V entlang des
Flügels W1 und V: die Geschwindigkeit senkrecht zur Achse des Rotors l 1 Q2 = 1/2Vy
Hc = 1/2V Hc l1 ......... (3) cos #1 In dieser Gleichung bedeuten im einzelnen H
: den zwischen der Schaufelspitze und der c Mischerwandung auftretenden Spalt, d.h.
den Spitzenspalt, und V : die Komponente von V senkrecht zum Flügel W1 Y Q'1 = 1/2V
. Hc . αL .................... (4)
In dieser Gleichung bedeuten
im einzelnen Hg: die Spaltbreite zwischen dem Rotorkörper und der Mischertonneninnenwandung,
und oCL: die Länge des offenen Flügelabschnitts.
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Um die Scherwirkung auf das Material anzuheben, wird die Durchflußrate
Q angehoben, wodurch die Menge des durch 2 die Spitze strömenden Materials angehoben
wird.Aus diesem Grund wird der Wert von 11 angehoben, da die Werte von V von Hc
durch die Größe der Maschine und durch die Betriebsbedingung festgelegt sind.
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Wie in Fig. 9 gezeigt ist, hat der herkömmliche Doppelflügelrotor
einen Überdeckungsgrad, der kleiner ist als 0,15, was bedeutet, daß die Summe der
Längen der beiden Flügel (11 + 12) kleiner ist als 1.15 L. Um eine Scherwirkung
zu erzielen, die größer ist als die eines herkömmlichen Doppelflügelrotors, müssen
deshalb die Werte von 11 und 12 derart bestimmt werden, daß die Summe der Längen
der beiden Flügel größer ist als 1,15L, bevorzugterweise, größer als 1,2 L ist.
Die Länge 1i eines Flügels muß dann größer sein als 1,2L/2 = 0,6L.
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.Wenn man die Erfahrungen in Betracht zieht, die man in der Vergangenheit
beim Mischen von Gummi gewonnen hat, so sollte andererseits die Länge eines Flügels
kleiner sein als 0.9L, um zu verhindern, daß am Endrahmen des Mischers eine Verbrennung
bzw. zu hohe Temperaturen auftreten. Wenn man diesen Richtwert nicht berücksichtigen
würde, so würde der offene Bereich des Flügels, d.h. der offene Flügelbereich auf
einen solchen Wert eingeengt werden, daß die Mischwirkung behindert würde. Die Längen
11 und 12 der beiden
Flügel sollten sich folglich in dem im folgenden
angegebenen Bereich bewegen: l1 l 0.6 < L ~ 0,9 and 1,2 < 1 2 < 1,8 .....
(5) Die angehobenen Flügellängen heben die Durchflußrate des Materials an, welches,
in dem Beispiel gemäß Fig. 7, von einem Ende zum anderen des Flügels W1 in eine
Richtung vom Anfangspunkt A weg geschoben wird, wodurch die Mischwirkung durch die
Bewegung des Materials über einen längeren Bereich in axialer Richtung positiv beeinflußt
wird.
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Um einen ausreichenden Grad der Mischwirkung sicherzustellen, ist
es notwendig, das Material sanft in axialer Richtung zu bewegen. Zu diesem Zweck
sollte der offene Flügelabschnitt eine Länge αL haben, die einen Druckanstieg
im offenen Flügelabschnitt zumindest durch eine Materialströmung parallel zum Flügel
W1 nicht erlaubt, so daß die Materialströmung gegen den anderen Flügel W2 gedrückt
wird.
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Es ist nämlich notwendig, daß die folgende Beziehung erfüllt bleibt.
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Q1 - Q l Q'1 .......... (6) Durch das Einsetzen der Gleichungen (2)
und (4) in die Gleichung (6) erhält man durch die Substitution 11 = L -KL die folgende
Beziehung sin 2 #1 # 8 Ho L 2 α (1 - α) = Vo x BF = C1 .......... (7),
in der C1 eine Konstante darstellt, deren Größe bei einem Doppelflügelrotor im-Hinblick
auf die mechanische Dimensionierung des Mischerkörpers, die durch die mechanische
Festigkeit
bestimmt wird, in etwa zu 5.0 festgesetzt werden kann.
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Ein anderer Faktor, der in großem Ausmaß die Mischwirkung beeinflußt,
ist die absolute Größe von Q1. Aus der Erfahrung und aus Experimenten weiß man,
daß es zur Sicherstellung einer Mischwirkung, die vergleichbar oder sogar größer
ist als die eines herkömmlichen Doppelflügelmotors, notwendig ist, eine absolute
Große von Q1 sicherzustellen, die ein Materialvolumen V(=S .I1 )cc auf dem Flügel
W1 durch den offenen Flügelabschnitt passieren läßt und auf den anderen Flügel W2
in weniger als vier Umdrehungen des Rotors bewegt. Zu diesem Zweck muß die in der
folgenden Gleichung (8) angegebene Beziehung erfüllt sein. Da die Zeit t für eine
Umdrehung des Rotors wie folgt bestimmt ist; t = 60/N (wobei N die Anzahl der Umdrehungen
des Rotors pro Minute -bedeutet), ergibt sich: V # 4t ' Q1 ............... (8) Wenn
man nun die Gleichung (2) in die Gleichung (8) einsetzt, erhält man die folgende
Beziehung: sin 2 #1 1 - a - 0' 2 wobei C2 im Hinblick auf die mechanische Festigkeit
für einen Doppelflügelrotor zu 0,5 gesetzt ist.
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Andererseits sollte der Endpunkt B des Flügels W1 vom Anfangspunkt
C des Flügels W2 in Umfangsrichtung mindestens um 900 phasenversetzt sein, um eine
gegenseitige Beeinflussung bzw. eine gegenseitige Interfer enz der beiden Flügel
auszuschließen, so daß die Flügellänge 11 durch den Verschraubungswinkel e1 begrenzt
ist. Da der Ver-
schraubungswinkel 61 gemäß Fig. 7 für einen Doppelflügelrotor
um die 260 beträgt, errechnet sich die Flügellänge wie folgt: l1 . tan #1 # R ..........
(10) In einem Fall, in dem der Winkel # zu #0=26° gesetzt wird, die Länge l1 zu
L -LL und R/L = 1/2 (für einen Doppelflügelrotor) gesetzt werden, kann die Gleichung
(10) wie folgt geschrieben werden: 1 # 1 - ........ (11) 2 tan #1 Die Ergebnisse
der oben beschriebenen Studie zeigen, daß die Faktoren, welche die Bewegungen des
Materials behindern, beseitigt werden können, indem die Flügel so geformt werden,
daß ihre Längen und Verschraubungswinkel die folgenden Gleichungen (a) bis (d) erfüllen,
wodurch die Mischwirkung im Vergleich zu einem herkömmlichen Doppelflügelrotor verbessert
wird. Zusätzlich kann gleichzeitig die Scherwirkung durch Vergrößerung der Flügel
länge verbessert werden. Die zu erfüllenden Bedingungen sind: (a) Zur Verbesserung
des Überdeckungsgrades der Flügel, l1 + l2 1,2 # # 1,8 .......... (5) L (b) Für
die Aufrechterhaltung des offenen Flügelabschnitts zur Sicherstellung der Axialströmung
des Materials: sin 2 #1 8 . H0 . L² # = 5,0.. (7) α (1-α) V0 X BF
(c)
Für die Sicherstellung der absoluten Menge der Durchflußströmung entlang des Flügels:
sin 2 61 L -- aw D - 0,5 (9) (d) Für das Vermeiden gegenseitiger Interferenz der
beiden Flügel zur Sicherstellung einer effizienten Mischwirkung: 1 α # 1 -
........... (11) 2 tan # Die Fig. 10 zeigt schaubildlich die oben angegebenen Randbedingungen
auf, wobei der schraffierte Bereich 11 den Bereich angibt, in dem alle diese Bedingungen
erfüllt sind.
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Es genügt somit, daß zumindest ein Flügel ein Verhältnis seiner Flügellänge
1 zur Gesamtlänge L des Rotors zwischen 0,6 und 0,9 aufweist, daß er einen Verschraubungswinkel
zwischen 100 und 400 besitzt und einen Oberdeckungsgrad von 0,2 bis 08 relativ zum
anderen Flügel aufweist.
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Es versteht sich natürlich von selbst, daß ein größerer Mischungseffekt
für den Fall erzielt wird, daß beide Flügel so ausgebildet sind, daß sie ein auf
die Gesamtlänge des Rotors bezogenes Flügellängenverhältnis von 0,6 bis 0,9 und
einen Verschraubungswinkel zwischen 100 und 400 aufweisen.
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Fig. 15 zeigt eine Draufsicht auf erfindungsgemäße Rotoren, die Flügel
aufweisen, welche die oben angegebenen Bedingungen erfüllen, wobei der Überdeckungsgrad
bei diesen Rotoren zur Sicherstellung einer möglichst großen Scherwirkung größer
aus 0,6 gehalten ist. Fig. 12 ist die Ansicht auf eine Abwicklung der Flügel der
in Fig. 15 gezeigten Rotoren. In der Fig. 15 bezeichnet die Bezugsnummer 20 einen
Flügel, die Bezugsnummer 40 einen im Einflußbereich
der beiden
Rotoren stehenden Verbindungsabschnitt und OL einen Oberdeckunysabschnitt. Die Gestaltung
der Schnitte entlang der Linien A-A und B-B ist ähnlich den in den Fig. 4 bzw. 3
gezeigten Schnittgestaltungen. Wenn sich die Flügel in einem derart großen Ausmaß
überdecken, wird das Material am offenen Flügelabschnitt eines Flügels sanft auf
den anderen Flügel übergeben, so daß dem Material ein größerer Bewegungsspielraum
innerhalb der Mischerkammer gelassen wird, und es einer größeren Scherwirkung der
mit größeren Längen ausgestatteten Flügel unterworfen wird.
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Im Gegensatz zur Material strömung auf dem herkömmlichen Doppelflügelrotor,
wie sie durch die gestrichelte Linie 22 in Fig. 11 dargestellt ist, ist der erfindungsgemäße
Rotor in der Lage, eine größere Materialströmung zu erzeugen, wie dies durch die
gestrichelte Linie 21 in Fig. 12 angedeutet ist.
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Wenn man die gegenseitige Einwirkung der beiden Rotoren aufeinander
betrachtet, die in einem vorbestimmten Geschwindigkeitsverhältnis gedreht werden,
so wird verglichen mit dem herkömmlichen Doppelflügelrotor in dem Verbindungsabschnitt
zwischen den beiden Mischerkammern entsprechend der Drehposition der Rotoren, wie
sie in den Fig. 13 und 14 gezeigt sind, eine Misch- oder Scherwirkung in einem größeren
Ausmaß verwirklicht. Genauer ausgedrückt, addieren sich in der in Fig. 13 gezeigten
Rotationslage die Axialverschiebungen des Materials durch die Flügel W1 miteinander,
und die Flügel W1 mit größerer Länge lassen das Material über eine längere Strecke
von A nach B wandern,so daß dieses sogar in dem Verbindungsabschnitt verglichen
mit den herkömmlichen Rotoren einer größeren Mischwirkung unterzogen wird. In der
in Fig. 14 gezeigten Position bzw. Drehlage wird das Material durch den Flügel W1
und den Flügel W2 des anderen Rotors zusammengequetscht und einer größeren Kompressions-Scherwirkung
unterworfen,
als dies bei herkömmlichen Doppelflügelrotoren der
Fall war, da die Flügel W1 und W größere Längen besitzen.
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2 Auf diese Weise erzielt man mit einem Kneter, der die erfindungsgemäßen
Doppelflügelrotoren besitzt, eine größere Misch- und Scherwirkung als dies bei herkömmlichen
vergleichbaren Rotoren der Fall ist, und zwar nicht nur im Bereich der Mischerkammern,
sondern auch, aufgrund der ineinandergreifenden Wirkungen der beiden Rotoren im
dazwischenliegenden Verbindungsabschnitt der beiden Mischerkammern. Somit hat der
Mischer insgesamt eine große Misch-und eine große Scherwirkung oder eine große Knetwirkung.
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Beispiel Ein geschlossener Knetmischer (mit einem Volumen von 4.31)
mit erfindungsgemäßen Doppelflügelrotoren wurde für das Kneten von natürlichem Gummi
und für das Hinzumischen von Chemikalien in eine Kohlenstoff-Knetmasse("pro kneading")
eingesetzt. Die Ergebnisse sind in Fig. 1 dargestellt und werden in dieser Tabelle
den mit herkömmlichen Doppel-und Vierflügelrotoren erzielten Ergebnissen gegenübergestellt.
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Tabelle 1
| erfindungs-|herkömmlicher |herkömm- Bemer- |
| gemäßer 2-Flügel-Rotor licher kungen |
| Rotor 4-Flügel- |
| Rotor |
| Anzahl der Flügel 2 2 4 |
| Überdeckungsgrad | 0,6 | 0,15 | - |
| langer |
| Flügel Flügel 0,80 0,72 0,67 |
| Längen |
| kurzer |
| verhältnis Flügel 0,80 0,43 0,33 |
| Verschraubungswinkel |
| (#1) 22° 34° 36° |
| Verschraubungswinkel 22° 55° 54° |
| (#2) |
| Abfall der Mooney- Ein Ver- |
| gleichs- |
| Viscosität (# ML) 1,30 1,00 1,35 |
| wert zum |
| 2-Flügel- |
| rotor |
| (1.0) |
| Energetischer Wirkungs- |
| grad (# ML/kWh/kg) 1,15 1,00 1,20 |
| Dispergiervermögen von 1,00 1,00 3,00 |
| Chemikalien |
| je kleiner |
| desto besser |
Diese Ergebnisse zeigen, daß der erfindungsgemäße Rotor ein Plastifizierungsvermögen
(Scherwirkung) besitzt, die dem des Vierflügelrotors gleichwertig ist, daß er einen
energetischen Wirkungsgrad besitzt, der sich zwischen dem des herkömmlichen Doppelflügelrotors
und des herkömmlichen Vierflügelrotors bewegt, und daß er ein Dispergierungsvermögen
für Chemikalien besitzt, das dem des herkömmlichen Doppelflügelrotors gleichwertig
ist. Es wurde durch Experimente bestätigt, daß ähnliche Effekte durch Rotoren erreicht
werden, deren auf die Gesamtlänge L des Rotors bezogene Flügellängen zwischen 0,65
und 0,85 lagen, deren Verschraubungswinkel sich zwischen 150 und 350 bewegte und
deren Überdeckungsgrad zwischen 0y3 und 0,7 lag.
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Diese Werte bewegen sich speziell in den erfindungsgemäß bevorzugten
Bereichen.
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Die Erfindung schafft eine geschlossene Misch- oder Knetvorrichtung
mit einem Paar von innerhalb einer Mischerkammer benachbart angeordneten Rotoren,
von denen jeder jeweils ein Paar von Flügeln besitzt, deren auf die Gesamtlänge
des Motors bezogene Länge zwischen 0,6 und 0,9 beträgt, deren Verschraubungswinkel
sich zwischen 100 und 400 bewegt und die einen auf die Gesamtlänge des Rotors bezogenen
bzw. auf der Gesamtlänge des Rotors basierenden Überdeckungsgrad zwischen 0,2 und
0,8 aufweisen.
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