DE68902085T2

DE68902085T2 - Vierfluegelige rotoren fuer innenmischer.

Info

Publication number: DE68902085T2
Application number: DE8989301670T
Authority: DE
Inventors: Narku Okwei Nortey
Original assignee: Farrel Corp
Current assignee: Farrel Corp
Priority date: 1988-04-12
Filing date: 1989-02-21
Publication date: 1993-03-04
Anticipated expiration: 2009-02-22
Also published as: AU605733B2; BR8901015A; AU3028289A; EP0340888B1; KR890015778A; EP0340888A1; JPH0824833B2; CA1299562C; US4834543A; CN1037846A; JPH01307436A; CN1032572C; DE68902085D1; KR970008898B1; ES2034612T3

Description

Die Erfindung betrifft Hochleistungs-Innenmischmaschinen des Einfülltyps mit einer Mischkammer, die geeignet geformt ist, um darin zwei gegenläufige nicht-ineinandergreifende Flügelrotoren aufzunehmen. Die Füllung der in eine homogene Masse zu vermischenden Bestandteile wird über eine vertikale Rutsche nach unten in die Mischkammer eingeleitet und durch einen in der Rutsche angeordneten Stößel unter Druck nach unten gedrückt. Dieser Stößel wird hydraulisch oder pneumatisch angetrieben. Wenn der Stößel während des Vermischens der Füllung in seine Betriebsstellung nach unten fortschreitet, bildet die untere Fläche des Stößels einen oberen Abschnitt der Mischkammer. Das hergestellte homogene Gemisch wird über eine Entnahmeöffnung am Boden der Kammer entnommen, wobei eine mit der Öffnung verbundene Tür anschließend geschlossen wird, wodurch die nächste Füllung von Bestandteilen nach unten über die Rutsche eingeführt werden kann.
Einige Innenmischmaschinen werden mit nicht-ineinandergreifenden Rotoren gebaut, andere weisen ineinandergreifende Rotoren auf. Ineinandergreifende Rotoren müssen immer mit der gleichen Umdrehungsgeschwindigkeit zueinander synchronisiert angetrieben werden; nicht-ineinandergreifende Rotoren können zum Erreichen verschiedener Misch- und Knetwirkungen mit gleicher Umdrehungsgeschwindigkeit oder mit unterschiedlichen Umdrehungsgeschwindigkeiten angetrieben werden. Die Erfindung betrifft nicht-ineinandergreifende Rotoren. Die Rotorflügel weisen eine allgemein schraubenförmige Konfiguration auf, wobei sie, wie später beschrieben wird, das Hochleistungsmischen und -homogenisieren durch die gemeinsame Wechselwirkung ihrer verschiedenen wirkungsvollen Dynamikeffekte erzeugen. Für weitere Informationen über derartige Innenmischmaschinen mit nicht-ineinandergreifenden Rotoren wird auf die US-A-1200070 und US-A-3610585, sowie auf die US-A-4714350 verwiesen; der Inhalt dieser Punkte wird hiermit als Hintergrundinformation herangezogen.
Die meisten, wahrscheinlich mehr als 95% aller heute in den USA verwendeten herkömmlichen Innenmischmaschinen mit nicht-ineinandergreifenden Rotoren werden nichtsynchron betrieben, d. h. die Rotoren werden mit verschiedenen Umdrehungsgeschwindigkeiten angetrieben, was oft als "Friktionsverhältnis"-Betriebsmodus bezeichnet wird. Ein typischer nichtsynchroner Betrieb führt beispielsweise dazu, daß ein Rotor 9 Umdrehungen ausführt, während der andere Rotor 8 Umdrehungen ausführt, d. h. es entsteht ein "Friktionsverhältnis" von 9 zu 8 oder 1.125 zu 1.
In US-A-4714350 werden neuartige zweiflügelige, nichtineinandergreifende Rotoren mit erhöhter Leistung für nichtsynchronen oder synchronen Betrieb beschrieben. Daher können derartige zweiflügelige Rotoren in bereits vorhandene nichtsynchrone Innenmischmaschinen nachgerüstet werden, die bekanntlich die Mehrzahl der Mischmaschinen umfassen, und können auch vorteilhaft in synchronen Mischmaschinen verwendet werden.
In der am 17. Mai 1988 veröffentlichten US-A-4744668 werden neuartige vierflügelige und dreiflügelige Rotoren mit erhöhter Leistung zur Verwendung entweder in den mehrheitlichen nichtsynchronen Mischmaschinen oder in synchronen Mischmaschinen beschrieben.
Sowohl in der US-A-4714350, als auch in der Patentanmeldung zeigt sich, daß optimale oder bevorzugte Ergebnisse durch einen Synchronantrieb der bestimmten Rotoren erreicht werden, wenn sie in einer bevorzugten Phasenwinkelbeziehung stehen. Das Patent legt fest, daß die bevorzugte Phasenwinkelbeziehung ca. 180º beträgt. Weitere Versuche und Untersuchungen haben bestätigt, daß ein synchroner Betrieb bei einer Phasenwinkelbeziehung von 180º ein optimales Betriebsverfahren für nicht-ineinandergreifende Innenmischmaschinen darstellt, wobei die vorliegenden neuartigen Rotoren dafür entwickelt wurden, optimale Ergebnisse beim Vermischen von Gummi und Kunststoffin beim optimalen Phasenwinkel von 180º synchron angetriebenen Innenmischmaschinen zu erzielen. Da die meisten gewerbsmäßig genutzten Innenmischmaschinen gegenwärtig nichtsynchron angetrieben werden, ist es in vielen Fällen erwünscht, daß derartige Maschinen für den synchronen Betrieb nachgerüstet werden.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung bereitzustellen, die erste und zweite nichtineinandergreifende, nebeneinander angeordnete vierflügelige Rotoren jeweils von der Länge "L" aufweist, die für eine synchrone Rotation bei einer konstanten 180º-Phasenverschiebung zwischen den Rotoren in einer Innenmischmaschine optimiert sind, sowie synchrone Antriebseinrichtungen, wobei jeder der Rotoren vier allgemein schraubenförmige Flügel mit ersten und zweiten langen Flügeln und ersten und zweiten kurzen Flügeln aufweist, wobei die ersten und zweiten optimierten nicht-ineinandergreifenden Rotoren folgende Merkmale aufweisen:
der erste lange Flügel jedes Rotors geht aus von einem ersten Ende des Rotors bei einer Winkelposition von ca. 0º relativ zur Rotorachse, wobei seine Flügelspitze unter einem Steigungswinkel "A" im Bereich von ca. 10º bis ca. 50º relativ zur Rotorachse ausgerichtet ist;
der zweite lange Flügel jedes Rotors geht aus von einem zweiten Ende des Rotors bei einer Winkelposition von ca. 180º relativ zur Rotorachse, wobei seine Flügelspitze ebenfalls relativ zur Rotorachse unter einem Steigungswinkel ausgerichtet ist, der dem Steigungswinkel "A" des ersten langen Flügels gleich ist, und wobei seine axiale Länge derjenigen des ersten langen Flügels gleich ist;
der erste kurze Flügel jedes Rotors geht aus vom ersten Ende des Rotors bei einer Winkelposition im Bereich von ca. 130º bis ca. 140º relativ zur Rotorachse, wobei seine Flügelspitze relativ zur Rotorachse unter einem Steigungswinkel ausgerichtet ist, der dem Steigungswinkel "A" gleich ist;
der zweite kurze Flügel jedes Rotors geht aus vom zweiten Ende des Rotors bei einer Winkelposition im Bereich von ca. 310º bis ca. 320º relativ zur Rotorachse, wobei seine Flügel spitze ebenfalls relativ zur Rotorachse unter einem Steigungswinkel ausgerichtet ist, der dem Steigungswinkel "A" gleich ist, und wobei seine axiale Länge derjenigen des ersten kurzen Flügels gleich ist;
der erste und der zweite Rotor weist an einer ersten axialen Position, die zwischen 15% und 30% der Rotorlänge "L" vom ersten Ende des ersten Rotors und vom zweiten Ende des zweiten Rotors angeordnet ist, einen Querschnitt (Querschnitt D-D) mit einer dreibogigen Form auf, die im wesentlichen wie ein gleichseitiges Dreieck mit abgerundeten Scheiteln aufgebaut ist, wobei eine Führungsseite jeder der drei abgerundeten Scheitel stärker abgerundet ist als die nachfolgenden Seiten;
der erste und der zweite Rotor weist an einer zweiten axialen Position, die zwischen 15% und 30% der Rotorlänge "L" vom zweiten Ende des ersten Rotors und vom ersten Ende des zweiten Rotors angeordnet ist, und die im gleichen Abstand vom zweiten Ende des ersten Rotors und vom ersten Ende des zweiten Rotors angeordnet ist, wie die erste axiale Position vom ersten Ende des ersten Rotors und vom zweiten Ende des zweiten Rotors angeordnet ist, einen Querschnitt (Querschnitt B-B) mit einer dreibogigen Form auf, die im wesentlich wie ein gleichseitiges Dreieck mit abgerundeten Scheiteln aufgebaut ist, wobei eine Führungsseite jeder der drei abgerundeten Scheitel stärker abgerundet ist als die nachfolgenden Seiten; und
das erste Ende des ersten Rotors in einer Innenmischmaschine ausgerichtet ist, wobei das erste Ende des ersten Rotors entgegengesetzt dem zweiten Ende des zweiten Rotors angeordnet ist.
Ferner wird eine Vorrichtung bereitgestellt, die erste und zweite nicht-ineinandergreifende, nebeneinander angeordnete vierflügelige Rotoren aufweist, die für eine synchrone Rotation bei einer konstanten 180º-Phasenverschiebung zwischen den Rotoren in einer Innenmischmaschine optimiert sind, sowie synchrone Antriebseinrichtungen, wobei jeder der Rotoren vier allgemein schraubenförmige Flügel mit ersten und zweiten langen Flügeln und ersten und zweiten kurzen Flügeln aufweist, wobei die ersten und zweiten optimierten nicht-ineinandergreifenden Rotoren folgende Merkmale aufweisen:
der erste lange Flügel jedes Rotors geht aus von einem ersten Ende des Rotors bei einer Winkelposition von ca. 0º relativ zur Rotorachse, wobei seine Flügelspitze unter einem Steigungswinkel A im Bereich von ca. 10º bis ca. 50º relativ zur Rotorachse ausgerichtet ist;
der zweite lange Flügel jedes Rotors geht aus von einem zweiten Ende des Rotors bei einer Winkelposition von ca. 180º relativ zur Rotorachse, wobei seine Flügelspitze ebenfalls relativ zur Rotorachse unter einem Steigungswinkel ausgerichtet ist, der dem Steigungswinkel A des ersten langen Flügels gleich ist, und wobei seine axiale Länge derjenigen des ersten langen Flügels gleich ist;
der erste kurze Flügel jedes Rotors geht aus vom ersten Ende des Rotors bei einer Winkelposition von ca. 135º relativ zur Rotorachse, wobei seine Flügel spitze relativ zur Rotorachse unter einem Steigungswinkel ausgerichtet ist, der dem Steigungswinkel A gleich ist;
der zweite kurze Flügel jedes Rotors geht aus vom zweiten Ende des Rotors bei einer Winkelposition von ca. 315º relativ zur Rotorachse, wobei seine Flügelspitze ebenfalls relativ zur Rotorachse unter einem Steigungswinkel ausgerichtet ist, der dem Steigungswinkel A gleich ist, und wobei seine axiale Länge derjenigen des ersten kurzen Flügels gleich ist;
der erste kurze Flügel jedes Rotors endet an einer axialen Position, die zwischen 15% und 30% der Rotorlänge L vom ersten Ende des Rotors angeordnet ist;
der zweite lange Flügel jedes Rotors endet ebenfalls an einer axialen Position, die zwischen 15% und 30% der Rotorlänge L vom ersten Ende des Rotors angeordnet ist, wobei das Ende des zweiten langen Flügels allgemein in Umfangsrichtung mit der axialen Position ausgerichtet ist, an der der erste kurze Flügel endet, wodurch eine erste Übergangszonenöffnung definiert wird;
die erste Übergangszonenöffnung ist für beide Rotoren gleich;
der zweite kurze Flügel jedes Rotors endet an einer axialen Position, die zwischen 15% und 30% der Rotorlänge L vom zweiten Ende des Rotors angeordnet ist;
der erste lange Flügel jedes Rotors endet ebenfalls an einer axialen Position, die zwischen 15% und 30% der Rotorlänge L vom zweiten Ende des Rotors angeordnet ist, wobei das Ende des ersten langen Flügels allgemein in Umfangsrichtung mit der axialen Position ausgerichtet ist, an der der zweite kurze Flügel endet, wodurch eine zweite Übergangszonenöffnung definiert wird;
die zweite Übergangszonenöffnung ist für beide Rotoren gleich und außerdem ist sie gleich der ersten Übergangszonenöffnung; und
das erste Ende des ersten Rotors ist in einer Innenmischmaschine ausgerichtet, wobei das erste Ende des ersten Rotors entgegengesetzt zum zweiten Ende des zweiten Rotors angeordnet ist.
Ferner wird eine Innenmischmaschine mit einem Gehäuse bereitgestellt, das eine Mischkammer mit jeweiligen Hohlräumen definiert und das so geformt ist, daß es in den jeweiligen Hohlräumen erste und zweite gegenläufig drehende, nichtineinandergreifende Flügelrotoren auf parallelen Achsen aufnimmt, wobei die Hohlräume in einem im allgemeinen zwischen den Rotoren angeordneten zentralen Bereich der Mischkammer verbunden sind, wobei die Mischkammer einen Einlaß und einen Auslaß aufweist, wobei die Vorrichtung eine Antriebseinrichtung zum Drehen der Rotoren in entgegengesetzte Richtungen um ihre jeweiligen Achsen aufweist, wobei der erste und der zweite Rotor jeweils ein angetriebenes Ende und ein Kühlmittelende sowie vier Flügel mit allgemein schraubenförmigen Flügelspitzen aufweist, wobei die Flügel aus ersten und zweiten langen Flügeln und ersten und zweiten kurzen Flügeln gebildet werden, wobei die ersten und zweiten nichtineinandergreifenden Rotoren dadurch gekennzeichnet sind, daß:
der erste lange Flügel jedes Rotors von einem ersten Ende des Rotors bei einer Winkelposition von 0º relativ zur Rotorachse ausgeht, wobei seine Flügel spitze unter einem ersten Steigungswinkel "A" im Bereich von ca. 10º bis ca. 50º relativ zur Rotorachse ausgerichtet ist; der zweite lange Flügel vom zweiten Ende des Rotors bei einer Winkelposition von ca. 180º relativ zur Rotorachse ausgeht, wobei seine Flügelspitze relativ zur Rotorachse unter einem zweiten Steigungswinkel "A" ausgerichtet ist, der dem ersten Steigungswinkel gleich ist; der erste kurze Flügel vom gleichen Ende des Rotors ausgeht wie der erste lange Flügel, wobei der erste kurze Flügel vom ersten Ende des Rotors bei einer Winkelposition von ca. 135º relativ zur Rotorachse ausgeht, wobei seine Flügelspitze relativ zur Rotorachse unter einem dritten Steigungswinkel "A" ausgerichtet ist, der dem ersten und dem zweiten Steigungswinkel gleich ist; der zweite kurze Flügel vom gleichen Ende des Rotors ausgeht wie der zweite lange Flügel, wobei der zweite kurze Flügel vom zweiten Ende des Rotors bei einer Winkelposition von ca. 315º relativ zur Rotorachse ausgeht, wobei seine Flügelspitze relativ zur Rotorachse unter einem vierten Steigungswinkel "A" ausgerichtet ist, der dem ersten, zweiten und dritten Steigungswinkel gleich ist; jeder der Flügel an einer Position endet, die von jedem Ende des Rotors axial beabstandet ist, wobei das Ende des ersten kurzen Flügels jedes Rotors in Umfangsrichtung vom Ende des zweiten langen Flügels jedes Rotors durch eine erste Übergangszonenöffnung "Q" beabstandet ist, die für beide Rotoren gleich ist, wobei das Ende des zweiten kurzen Flügels jedes Rotors in Umfangsrichtung vom Ende des ersten langen Flügels jedes Rotors durch eine zweite Übergangszonenöffnung "Q" beabstandet ist, die für beide Rotoren gleich ist und wobei alle vier Übergangszonenöffnungen "Q" gleich sind; das erste Ende des ersten Rotors das von der Antriebseinrichtung angetriebene Ende und das zweite Ende des zweiten Rotors das von der Antriebseinrichtung angetriebene Ende ist; und daß die Antriebseinrichtung die Rotoren synchron um ihre jeweiligen Achsen dreht, wobei die Rotoren relativ zueinander in einer 180º-Phasenbeziehung stehen.
Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich daraus, daß die Rotoren einzeln ausbalanciert werden. Daher wird während des Mischzyklus' die Vibration der Innenmischmaschine minimiert.
Ein weiterer Vorteil dieser optimierten Innenmischmaschinen besteht darin, daß die auf das zu mischende Material ausgeübte mittlere Scherverformungsgeschwindigkeit entlang der Axiallänge der Mischmaschine für jeden Rotor, sowie für beide Rotoren die gleiche ist. Das Erreichen der gleichen mittleren Scherverformungsgeschwindigkeit quer zur axialen Länge jedes Rotors ermöglicht eine vorteilhafte, gleichförmige Scherwirkung auf das Material in jedem Hohlraum der Mischkammer und trägt zum wirksamen Vermischen bei.
Bei den vorliegenden optimierten vierflügeligen Rotoren weist jeder Rotor zwei lange Flügel und zwei kurze Flügel auf. Ein erster langer Flügel und ein erster kurzer Flügel gehen aus einem ersten Ende jedes Rotors hervor, und ein zweiter langer Flügel und ein zweiter kurzer Flügel gehen aus dem zweiten Ende jedes Rotors hervor, wobei der Steigungswinkel A für alle Flügel beider Rotoren gleich ist. Der Wert dieses Steigungswinkels beträgt ca. 10º bis ca. 50º
Die axiale Länge 11 ist für alle langen Flügel gleich. Ebenso ist die axiale Länge 12 für alle kurzen Flügel gleich.
Jeder Rotor weist eine Übergangszonenöffnung zwischen dem Ende eines kurzen Flügels und dem Ende des nächsten nachfolgenden langen Flügels bezüglich der Drehrichtung auf, wobei der nächste nachfolgende lange Flügel vom entgegengesetzten Ende des Rotors vom kurzen Flügel ausgeht. Daher weist jeder Rotor zwei Übergangszonenöffnungen auf, wobei alle vier Übergangszonenöffnungen gleich sind, d. h.: Q&sub1; = Q&sub2; = Q&sub3; = Q&sub4;.
Die Axial- und die Rotationskräfte sind für alle langen Flügel gleich. Ebenso sind die Axial- und die Rotationskräfte für alle kurzen Flügel gleich. Die auf jeden Rotor ausgeübten Axialkräfte werden ebenso ausgeglichen wie die auf beide Rotoren ausgeübten Rotations- und Axialkräfte.

Kurzbeschreibung der Abbildungen

Die vorstehend beschriebenen und weitere Merkmale, Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der nachstehenden ausführlichen Beschreibung und der beigefügten Patentansprüche zusammen mit den beigefügten Abbildungen verdeutlicht, wobei, im Gegensatz zu bestimmten typischen herkömmlichen Rotorkonstruktionen, bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung anhand von Beispielen dargestellt werden. Zur Bezeichnung gleicher Bauteile und Merkmale werden in allen verschiedenen Ansichten entsprechende gleiche Betrachtungszeichen und Buchstaben verwendet.
Fig. 1 zeigt eine Vorderansicht im Aufriß, die eine Innenmischmaschine mit den beschriebenen erfindungsgemäßen, nicht-ineinandergreifenden Rotoren darstellt. Abschnitte der Mischmaschine sind in Fig. 1 im Querschnitt dargestellt.
Fig. 2 zeigt eine vergrößerte Draufsicht im Querschnitt entlang der Linie 2-2 von Fig. 1 durch die Mischkammer.
Fig. 3 zeigt eine vergrößerte Draufsicht zweier erfindungsgemäßer vierflügeliger Rotoren.
Fig. 4 zeigt die abgewickelten Hüllen der zwei Rotoren von Fig. 3 zur Darstellung der abgewickelten schraubenförmigen Flügelspitzen der vier Rotorflügel. Bei abgewickelter Rotorhülle erscheinen die schraubenförmigen Flügelspitzen geradlinig und diagonal ausgerichtet.
Fig. 5 zeigt eine schematische Ansicht, ähnlich wie Figur 3 zusammen mit Fig. 4, zur Erläuterung und Darstellung, daß die auf jeden Rotor ausgeübten Axialkräfte und Rotationskräfte ausgeglichen werden.
Fig. 6A zeigt eine vergrößerte Draufsicht zweier erfindungsgemäßer vierflügeliger Rotoren. Fig. 6A ist ähnlich Fig. 3 und weist zusätzliche Bezugszeichen auf, die die Steigungswinkel "A" und die Übergangszonenöffnungen "Q" darstellen.
Fig. 6B zeigt eine Tabelle zur Darstellung der mittleren Scherverformungsgeschwindigkeit im mit herkömmlichen Rotoren vermischten Material, wobei die Steigungswinkel sowie die Übergangszonenöffnungen ungleich sind.
Fig. 6C zeigt eine Tabelle zur Darstellung der mittleren Scherverformungsgeschwindigkeit im mit den erfindungsgemäßen Rotoren vermischten Material, wobei alle Steigungswinkel gleich sind und die vier Übergangbereichöffnungen "Q" alle gleich sind.
Fig. 7 zeigt eine vergrößerte Draufsicht einer Ausführungsform zweier erfindungsgemäßer Rotoren, die denjenigen der Fig. 6A gleich sind.
Fig. 7A, 7B, 7C, 7D und 7E zeigen Querschnittansichten senkrecht zur Rotorachse entlang den jeweiligen Ebenen E, D, C, B und A in Fig. 7.
Fig. 8 zeigt die abgewickelten Hüllen der zwei Rotoren von Fig. 3, 5, 6A und 7 und erläutert die diagonal symmetrischen Strömungsmuster in den Walzreihen des Materials entsprechend dem Antrieb der Rotorflügel.
Fig. 9A, 9B und 9C zeigen drei Draufsichten eines Rotorpaars. Fig. 9C zeigt eine Ausführungsform zweier erfindungsgemäßer Rotoren. Fig. 9B zeigt ein Rotorpaar, das dem in Fig. 9C dargestellten ähnlich ist, außer, daß die Steigungswinkel des langen Flügels und des kurzen Flügels, die von einem Ende des Rotors ausgehen, sich um 4º von den Steigungswinkeln der zwei Flügel, die vom anderen Ende des Rotors ausgehen, unterscheiden. Fig. 9A zeigt ein Rotorpaar, das dem in Fig. 9C dargestellten ähnlich ist, außer, daß die Steigungswinkel des langen Flügels und des kurzen Flügels, die von einem Ende des Rotors ausgehen, sich um 8º von den Steigungswinkeln der zwei Flügel, die vom anderen Ende des Rotors ausgehen, unterscheiden.
Fig. 10 zeigt die Darstellung der Untersuchungsergebnisse der Rotoren von Fig. 9A und 9B und die geplanten Untersuchungsergebnisse des Rotors von Fig. 9C.

Ausführliche Beschreibung

Wie in Fig. 1 dargestellt, enthält eine Hochleistungs- Innenmischmaschine des Einfülltyps, allgemein mit 20 bezeichnet, bei der ein Paar erfindungsgemäße nicht-ineinandergreifende Rotoren 21 und 22 vorteilhaft verwendet werden kann, einen vertikal hin- und herbewegbaren Stößel 24, der sich zwischen einer in Fig. 1 dargestellten erhöhten Position und einer im gestrichelten Umriß gezeigten abgesenkten Betriebsposition 24' bewegt. Dieser Stößel 24 wird verwendet, um die zu vermischenden Bestandteile nach unten in die Mischkammer 26 zu befördern. In der Betriebsposition 24' wirkt der Stößel den durch das Material in der Mischkammer 26 ausgeübten Kräften entgegen, wenn das Material durch die später beschriebenen Flügel der beiden gegenläufigen Rotoren 21 und 22, die sich, wie durch Pfeile 23 und 25 bezeichnet, um beabstandete parallele, horizontale Achsen drehen, vollständig und intensiv vermischt wird. Der linke Rotor 21 dreht sich, wie in Fig. 1 dargestellt, im Uhrzeigersinn um seine Achse, während der linke Rotor 22 sich gegen den Uhrzeigersinn dreht. Die Mischkammer 26 ist derart geformt, daß sie diese beiden Rotoren aufnimmt, wobei sie einen linken und einen rechten Kammerhohlraum 27 und 28 mit jeweils kreiszylindrischer Form aufweist. Diese Kammerhohlräume sind einander horizontal gegenüberliegend angeordnet und zueinander offen. Die Mischkammer 16 weist einen Zentralbereich 29 auf, der so bestimmt wird, daß er im allgemeinen zwischen den beiden Rotoren 21 und 22 angeordnet ist.
Die zu vermischenden Bestandteile werden anfangs in einen Trichter 30 eingefüllt, während der Stößel 24 angehoben ist, so daß die Bestandteile einer mit dem Trichter 30 verbundenen Rutsche 32 zugeführt werden können, die in den Zentralbereich 29 der Mischkammer 26 hinunterführt. Anschließend wird der Stößel abgesenkt, um die Bestandteile in die Mischkammer herabzudrücken und sie darin zurückzuhalten. Dieser Stößel wird durch einen fluidbetätigten Antriebszylinder 34 betätigt, der am oberen Ende des Gesamtgehäuses 35 der Mischmaschine 20 angebracht ist. Der hydraulisch oder pneumatisch betätigte Fluidzylinder 34 weist einen doppeltwirkenden Kolben 36 mit einer mit dem Stößel 24 verbundenen Kolbenstange 38 zum Anheben und Absenken des Stößels auf. Der Stößel ist mit dem unteren Ende der Kolbenstange 38 unterhalb des Bodenendes 39 des Zylinders 34 befestigt. Das Antriebsfluid mit dem gewünschten Druck wird durch eine Zuleitung 40 in den oberen Abschnitt des Zylinders 34 eingeleitet, um den Kolben 36 nach unten zur abgesenkten Betriebsposition 24' zu drücken. Nachdem der Mischbetrieb abgeschlossen ist, wird der Stößel zurückgezogen zu seiner angehobenen Position, indem das Antriebsfluid durch eine in Fig. 1 nicht dargestellte Zuleitung in den Zylinder 34 unterhalb des Kolbens 36 eingeleitet wird.
Das vermischte und homogenisierte Material wird vom Boden der Mischkammer 26 durch eine Entnahmeöffnung entnommen, die normalerweise durch eine Tür 42 verschlossen ist, die während des Mischvorgangs durch einen Verriegelungsmechanismus 44 in der verschlossenen Position gehalten wird. Die Tür 42 wird um einen Gelenkschaft 46 heruntergeschwenkt, wenn sie durch den Verriegelungsmechanismus 44 freigegeben wird. Die Tür wird beispielsweise durch ein Paar nicht dargestellter, am gegenüberliegenden Ende des Gelenkschafts 46 installierter Hydraulik-Vorschubmotoren heruntergeschwenkt.
Fig. 2 zeigt eine Draufsicht der Mischvorrichtung 20 von Fig. 1 im Querschnitt entlang der Linie 2-2. Die Rotoren 21 und 22 werden durch eine von einem Antriebsmotor 50 angetriebene Getriebevorrichtung 48 in gegenläufige Richtungen 23 und 25 gedreht. Die Getriebevorrichtung 48 weist gleiche Gegenräder zum Antrieb der Rotoren bei gleicher, d. h. synchroner Geschwindigkeit auf. Der Antriebsmotor 50 kann herkömmlich aufgebaut sein und weist vorzugsweise eine Geschwindigkeitssteuereinrichtung zum Verändern der Drehgeschwindigkeit der Rotoren auf einen gewünschten Wert auf, der von den bestimmten Bestandteilen in der Mischkammer 26, der Temperatur und dem viskosen Zustand der Bestandteile und von der durch die Rotoren zugeführten gewünschten Mischleistung abhängt.
Zum Abdichten der Mischkammer 26 sind herkömmliche Dichtmanschetten 54 (Fig. 2) unmittelbar anliegend an jedem Ende jedes Rotors angeordnet. Die an den jeweiligen Manschetten 54 anliegenden Enden der Rotoren werden oft als "Manschettenenden" bezeichnet, wie nachstehend unter Bezug auf Fig. 3 dargestellt wird.
Der Aufbau einer derartigen Hochleistungs-Innenmischmaschine 20 wird in der vorstehend erwähnten US-A-3610585 ausführlich dargestellt.
In Fig. 3 sind der linke und der rechte Rotor 21 und 22 mit jeweils einer Länge "L" zwischen ihren jeweiligen Manschettenenden 57 und 58 dargestellt. Das mit dem Antriebsschaft 55 oder 56 verbundene Manschettenende 57 ist das "angetriebene Ende" des Rotors, während das andere Manschettenende 58 das "Kühlmittelende" oder "Wasserende" ist. Die Rotoren weisen Kühlmittel-Durchlässee auf, wobei Kühlmittel, normalerweise Wasser, in diese Durchlässe an den der Position der Antriebsschäfte 55 und 56 gegenüberliegenden Enden eingeleitet wird. Die Rotorenhüllen haben jeweils einen Durchmesser "D". Daher beträgt die abgewickelte Länge jeder Rotorhülle "πD", wie in Fig. 4 dargestellt.
Die beiden langen Flügel 61 und 62 des Rotors 21 und 22 gehen von den entgegengesetzten Manschettenenden hervor. Der Ausdruck "hervorgehen" oder ähnliche Ausdrücke bezeichnen, daß das vordere Ende der jeweiligen schraubenförmigen Flügelspitzen 61, 62, 63 oder 64 am bezeichneten Manschettenende angeordnet ist. Die Rotorachse wird mit 60 bezeichnet, wobei die Winkelpositionen 0º, 90º, 180º, 270º und 360º der abgewickelten Rotorhülle Winkelpositionen um die Rotorachse bezeichnen. Die Winkelposition 0º oder 360º wird zur vereinfachenden Beschreibung gemäß Fig. 3 und 4 als diejenige Position auf der Rotorhülle definiert, die dem Zentralbereich 29 benachbart ist und auf der horizontalen Ebene liegt, die die beiden Rotorachsen 60 aufweist.
Die Spitzen 61 und 62 der langen Rotorflügel gehen von Winkelpositionen aus, die, wie in Fig. 4 dargestellt, um 180º auseinanderliegen, wobei die Steigungswinkel A der Spitzen der beiden langen Rotorflügel gleich sind und zwischen 10º bis 50º betragen. Die Spitzen 63 und 64 der kurzen Rotorflügel gehen von Winkelpositionen 135º und 315º aus, d. h., die kurzen Flügel gehen von Winkelpositionen 135º nach dem langen Flügel aus, der vom gleichen Ende des Rotors ausgeht. Der Ausdruck "Steigungswinkel" (oder "Spiralwinkel") bezeichnet die Ausrichtung der Flügelspitzen bezüglich der Rotorachse 60 oder genauer, bezüglich der Ebene, die die Rotorachse aufweist und die Flügelspitze schneidet. Die axiale Länge l&sub1; der langen Flügel 61 und 62 ist gleich, und die axiale Länge l&sub2; der beiden kurzen Flügel 63 und 64 ist gleich. Die Summe aus l&sub1; und l&sub2; ist ungefähr gleich der axialen Länge "L" des Rotors. Daher ist das Begrenzungsende des ersten kurzen Flügels 63 ungefähr an der gleichen axialen Position angeordnet, wie das Begrenzungsende des zweiten langen Flügels 62. D.h., das Begrenzungsende des ersten kurzen Flügels 63 ist mit dem Begrenzungsende des zweiten langen Flügels 62 ungefähr in Umfangsrichtung ausgerichtet, wie durch den Umfangspfeil Q&sub1; für den rechten Rotor 22 und durch den Umfangspfeil Q&sub4; für den linken Rotor 21 angezeigt wird. Ähnlich ist das Begrenzungsende des zweiten kurzen Flügels 64 ungefähr an der gleichen axialen Position angeordnet, wie das Begrenzungsende des ersten langen Flügels 61. Daher ist das Begrenzungsende des zweiten kurzen Flügels 64 ungefähr in Umfangsrichtung mit dem Begrenzungsende des ersten langen Flügels 61 ausgerichtet, wie durch den Umfangspfeil Q&sub2; für den rechten Rotor 22 und durch den Umfangspfeil Q&sub3; für den linken Rotor 21 angezeigt wird.
Diese Umfangsabstände Q&sub1;, Q&sub2;, Q&sub3; und Q&sub4; der Begrenzungsenden der von gegenüberliegenden Enden des Rotors ausgehenden kurzen und langen Flügel sind alle gleich. Diese gleichen Abstände Q&sub1;, Q&sub2;, Q&sub3; und Q&sub4; definieren neue Übergangszonenöffnungen 71, 72, 73 und 74, die gleich sind und durch die das zu vermischende Material ungehindert und symmetrisch durch die jeweilige Übergangszonenöffnung fließen kann.
Die Übergangszonenöffnung 71 (Q&sub1;) ist zwischen 15% und 30% der Rotorlänge L vom Kühlmittelende 58 angeordnet. Ähnlich sind die anderen Übergangszonenöffnung 72 (Q&sub2;) zwischen 15% und 30% der Rotorlänge L vom Antriebsende 57 angeordnet, d. h. an einer Position zwischen 85% und 70% der Rotorlänge vom Kühlmittelende 58. Auf dem anderen Rotor sind die Übergangszonenöffnungen 73 (Q&sub3;) und 74 (Q&sub4;) ebenfalls entsprechend an Positionen zwischen 15% und 30% von L bzw. 85% und 70% von L vom Kühlmittelende 58 angeordnet. Die langen Flügel jedes Rotors haben eine axiale Länge zwischen 0.70L und 0.85L.
In Fig. 4 werden die beiden Rotoren entsprechend der durch die Pfeile 23 und 25 gezeigten Richtungen synchron angetrieben, während sie, wie dargestellt, in einer konstanten 180º-Phasenbeziehung zueinander ausgerichtet sind. Die 180º Phasenbeziehung kann so erläutert werden, daß die 180º-Position auf dem rechten Rotor das Spiegelbild der Null-Grad-Position auf dem linken Rotor bildet. Daher ist der rechte Rotor um 180º verschoben von der mit dem linken Rotor übereinstimmenden Phase ausgerichtet, wodurch die Rotoren miteinander in einer 180º Phasenbeziehung stehen.
Unter Bezug auf die schematische, erläuternde Darstellung der Fig. 5 wird bei dieser Analyse die grundlegende Voraussetzung gemacht, daß die Wechselwirkungen zwischen den zwei synchrondrehenden Rotoren vernachlässigt werden können. Außerdem sind die Axialkräfte, sowie die Rotationskräfte F1A und F1R, die auf das zu vermischende Material ausgeübt werden, für alle langen Flügel gleich. Darüber hinaus sind die Axialkräfte, sowie die Rotationskräfte F2A und F2R für alle kurzen Flügel gleich. Daher ergibt die Summation der Axialkräfte für die Flügel des linken Rotors 21 vorteilhaft:
(1) FA = F1A - F1A + F2A - F2A = 0,
was bedeutet, daß die auf den linken Rotor ausgeübten Axialkräfte ausgeglichen sind.
Die Summation der Rotationskräfte für die Flügel des linken Rotors 21 ergibt:
(2) FR = 2F1R + 2F2R
Die Summation der Axialkräfte für die Flügel des rechten Rotors 22 ergibt:
(3) FA = F1A - F1A + F2A - F2A = 0,
was zeigt, daß die auf den rechten Rotor ausgeübten Axialkräfte ausgeglichen sind.
Die Summation der Rotationskräfte für die Flügel des rechten Rotors 22 ergibt:
(4) FR = - 2F1R - 2F2R
Die Summation der Axialkräfte für beide Rotoren ergibt:
(5) FA = 0 + 0 = 0,
was anzeigt, daß die auf beide Rotoren ausgeübten Axialkräfte ausgeglichen sind. Durch den einzelnen Abgleich der auf jeden Rotor ausgeübten Axialkräfte, sowie den Abgleich der auf beide Rotoren ausgeübten Axialkräfte wird die Vibration und die Belastung in der Maschine 20 während des Mischzyklus minimiert.
Die Summation der Rotationskräfte für beide Rotoren ergibt:
(6) FR = 2F1R + 2F2R - 2F1R - 2F2R = 0,
was zeigt, daß die auf beide Rotoren ausgeübten Rotationskräfte in der Mischkammer ausgeglichen sind, wodurch die Maschine 20 während eines Mischzyklus ruhig laufen kann.
Die Tabelle in Fig. 6B für herkömmliche Rotoren, wobei die Steigungswinkel der verschiedenen Flügel ungleich sind und wobei die Übergangszonenöffnungen auf jedem Rotor ungleich sind, zeigt, daß die mittlere Scherverformungsgeschwindigkeit im zu vermischenden Material entlang der verschiedenen Abschnitte der Rotoren sich einzeln unterscheidet.
In der Tabelle in Fig. 6C ist die mittlere Scherverformungsgeschwindigkeit im zu vermischenden Material bei den vorliegenden optimierten Rotoren, bei denen alle Steigungswinkel gleich sind und alle Übergangsöffnungen Q gleich sind, einzeln entlang der verschiedenen Abschnitte der Rotoren gleichförmig gleich.
Die Querschnitte von Fig. 7A, 7B, 7C, 7D und 7E (Querschnitte E-E, D-D, C-C, B-B bzw. A-A) zeigen deutlich den neuen Aufbau dieser beiden Rotoren. Die Durchlässe 76 im Innern der Rotoren sind in der Nähe der jeweiligen Flügelspitzen angeordnet und dienen als Kühlmittel-Durchlässe, durch die flüssiges Kühlmittel, normalerweise Wasser, zirkuliert. Die Kühlmittel-Durchlässe 76 haben einen bogenförmigen Querschnitt, um eine im wesentlichen gleichmäßige Wandstärke 78 zwischen der Arbeitsfläche des Rotors und dem Kühlmittel-Durchlaß 76 bereitzustellen. Darüber hinaus sind die bogenförmigen Kühlmittel-Durchlässe von der nahen Flügelspitze in die Richtung versetzt, in die der Rotor sich dreht, weil die Führungsfläche jeder Flügelspitze verglichen mit der nachlaufenden Fläche jeder Flügelspitze den Hauptanteil der Arbeit auf das zu vermischende Material verrichtet.
Die D-Querschnitte sind an einer axialen Position genommen, die zwischen 15% und 30% der axialen Länge L des Rotors von den angetriebenen Manschettenenden 57 der jeweiligen Rotoren angeordnet ist. Ähnlich sind die B-Querschnitte an einer axialen Position genommen, die zwischen 15% und 30% der axialen Länge L des Rotors von den Kühlmittelenden 58 der jeweiligen Rotoren angeordnet ist. Daher weisen die Querschnitte D und B die vier gleichen Übergangszonenöffnungen Q&sub2;, Q&sub4; bzw. Q&sub1; und Q&sub3; auf.
Wie in Fig. 4 dargestellt, enden die kurzen Flügel im allgemeinen in Umfangsausrichtung mit dem Ende der jeweiligen langen Flügel, die vom jeweils entgegengesetzten Ende des Rotors ausgehen, wodurch sie die vier gleichen Übergangszonenöffnungen Q&sub1;, Q&sub2;, Q&sub3; und Q&sub4; definieren. Daher ergibt sich in den zwei Querschnitten D und in den zwei Querschnitten B, die diese vier gleichen Übergangszonenöffnungen aufweisen, eine dreibogige Form, die im allgemeinen wie ein gleichseitiges Dreieck mit abgerundeten Scheiteln aufgebaut ist. Die Führungsseite jeder der drei abgerundeten Scheitel ist stärker abgerundet als die nachfolgenden Seiten, d. h., die die Führungsseiten definierenden Krümmungsradien sind im Mittel kürzer als die die nachfolgenden Seiten definierenden Krümmungsradien.
An den in Fig. 7B und 7D dargestellten Positionen ist die Übergangszonenöffnung Q&sub2; des rechten Rotors entgegengesetzt dem Ende 61 des langen Flügels des linken Rotors und die Übergangszonenöffnung Q&sub3; des linken Rotors ist entgegengesetzt dem Ende 61 des langen Flügels des rechten Rotors angeordnet, während die Übergangszonenöffnungen Q&sub1; und Q&sub4; in den jeweils rechten und linken Kammerhohlraum 28 bzw. 27 gerichtet sind (Fig. 1).
In Fig. 8 sind die abgewickelten Rotorhüllen und die diagonal symmetrischen Strömungsbilder der Walzreihen des durch die jeweiligen Flügel beider Rotoren zu knetenden und zu vermischenden Materials dargestellt. Entlang jedes Rotors 21 und 22 wird die entlang des ersten langen Flügels 61 walzende und fließende Materialreihe 84 mit der diagonal gegenüberliegenden entlang des zweiten langen Flügels 62 walzenden und fließenden Materialreihe 85 symmetrisch ins Gleichgewicht gebracht. Ähnlich wird die entlang des ersten kurzen Flügels 63 walzende und fließende Materialreihe 86 mit der entlang des zweiten kurzen Flügels 64 walzenden und fließenden Materialreihe 87 symmetrisch ins Gleichgewicht gebracht. Die gleichen Übergangszonenöffnungen 71, 72, 73 und 74 (Q&sub1;, Q&sub2;, Q&sub3; bzw. Q&sub4;) erleichtern diese diagonal symmetrische Fließwirkung, die vorteilhaft eine gleichmäßige Vermischung in relativ kurzer Zeit mit relativ wenig Umdrehungen der beiden Rotoren ermöglicht.
Fig. 10 zeigt drei Darstellungen von Zugversuchsergebnissen einer Einstufen-Vermischung einer Naturgummimischung. Die erste Kurve 81 zeigt eine durch Zugversuchsergebnisse von fünf verschiedenen Füllungsgewichten der Mischung, die unter Verwendung zweier vierflügeliger Rotoren (Fig. 9A) vermischt wird, gezeichnete Kurve, wobei die Steigungswinkel A&sub2; der beiden Flügel, die von einem Ende jedes Rotors ausgehen, 8º größer sind als die Steigungswinkel A&sub1; der beiden Flügel, die vom anderen Ende jedes Rotors ausgehen.
Die zweite Kurve 82 zeigt eine durch Zugversuchsergebnisse mit den fünf gleichen verschiedenen Füllungsgewichten der Mischung gezeichnete Kurve, wenn die Naturgummimischung mit zwei vierflügeligen Rotoren (Fig. 9B) vermischt wird, wobei die Steigungswinkel A&sub2; der beiden Flügel, die von einem Ende jedes Rotors ausgehen 4º größer sind als die Steigungswinkel A&sub1; der beiden Flügel, die vom anderen Ende jedes Rotors ausgehen. Die Kurve 82 ist verglichen mit der Kurve 81 stark erhöht, besonders für die vermischten Proben mit einem mittleren Füllungsgewicht.
Die dritte Kurve zeigt eine Extrapolation oder Fortsetzung der Versuchsergebnisse, deren Ergebnisse erwartet werden, wenn die erfindungsgemäßen, optimal im Gleichgewicht stehenden Rotoren mit gleichen Steigungswinkeln verwendet werden.
Bei einem gegenwärtig bevorzugten Aufbau liegt der Steigungswinkel "A" der vier Flügel jedes Rotors 21 und 22 im Bereich von ca. 23º bis ca. 35º. Ein optimaler Aufbau weist einen Steigungswinkel "A" zwischen ca. 27º und ca. 31º auf.

Claims

1. Vorrichtung, welche erste und Zweite nicht-kämmende vierflügelige Rotoren (21, 22) aufweist, die jeweils die Länge "L" aufweisen und nebeneinander angeordnet sind und welche für eine synchrone Rotation mit einer konstanten 180º-Phasenverschiebung zwischen den Rotoren in einer Innenmischmaschine (20) optimiert sind, sowie synchrone Antriebseinrichtungen (48, 50), wobei jeder dieser Rotoren (21, 22) vier Flügel (61, 62, 63, 64) von im wesentlichen spiralförmiger Bauweise aufweist, beinhaltend erste und zweite lange Flügel (61, 62) und erste und zweite kurze Flügel (63, 64), wobei diese ersten und diese zweiten optimierten, nicht-kämmenden Rotoren (21, 22) beinhaltend:

daß dieser erste lange Flügel (61) von jedem Rotor (21, 22) an einem ersten Ende (57 - Rotor 21; 58 - Rotor 22) des Rotors (21, 22) bei einer 0º-Winkelposition in bezug auf die Drehachse (60) beginnt und seine Flügelspitze zur Rotorachse (60) in einem Steigungswinkel "A" im Bereich von ungefähr 10º bis ungefähr 50º orientiert ist;

daß dieser zweite lange Flügel (62) von jedem Rotor (21, 22) an einem zweiten Ende (58 - Rotor 21; 57 - Rotor 22) des Rotors (21, 22) beginnt, und zwar in einem Winkel von ungefähr 180º relativ zur Rotorachse (60), und daß die Flügelspitze ebenso in bezug auf die Rotorachse (60) in einem Steigungswinkel orientiert ist, welcher gleich dem Steigungswinkel "A" des ersten langen Flügels (61) ist und welcher die gleiche axiale Länge hat, wie dieser erste Flügel (61);

daß dieser erste kurze Flügel (63) von jedem Rotor (21, 22) an dem ersten Ende (57 - Rotor 21; 58 - Rotor 22) des Rotors (21, 22) an einer Winkelposition im Bereich von ungefähr 130º bis 140º relativ zur Rotorachse (60) beginnt und seine Flügelspitze in bezug auf die Rotorachse (60) in einem Steigungswinkel orientiert ist, der gleich dem Steigungswinkel "A" ist;

daß dieser zweite kurze Flügel (64) von jedem Rotor (21, 22) an einem zweiten Ende (58 - Rotor 21; 57 - Rotor 22) des Rotors (21, 22) beginnt, und zwar an einer Winkelposition im Bereich von ungefähr 310º bis 320º relativ zur Rotorachse (60) und ebenso seine Flügelspitze in bezug auf die Rotorachse (60) in

einem Steigungswinkel orientiert ist, welcher gleich dem Steigungswinkel "A" ist und welcher ebenfalls die gleiche Länge aufweist wie dieser erste kurze Flügel (63);

daß dieser erste und dieser zweite Rotor (21, 22) an einer ersten axialen Position, welche zwischen 15% bis 30% der Rotorlänge "L" beträgt, vom ersten Ende (57) des ersten Rotors (21) und vom zweiten Ende (57) des zweiten Rotors (22) eine Querschnittsgestaltung (Schnitt D-D) aufweisen, mit einem dreifach-gelappten Erscheinungsbild, das im wesentlichen wie ein gleichseitiges Dreieck mit abgerundeten Ecken aufgebaut ist, wobei eine Führungsfläche von jedem dieser drei gerundeten Ecken mehr abgerundet ist, als eine nachfolgende Fläche;

daß der erste und der zweite Rotor (21, 22) an einer zweiten axialen Position, die zwischen 15% und 30% der Rotorlänge "L" beträgt, von dem zweiten Ende (58) des ersten Rotors (21) und von dem ersten Ende (58) des zweiten Rotors (22) aus und welche in der gleichen Entfernung von diesem zweiten Ende (58) des ersten Rotors (21) und von dem ersten Ende (58) des zweiten Rotors (22) wie diese erste axiale Position von dem ersten Ende (57) des ersten Rotors (21) und von dem zweiten Ende (57) des zweiten Rotors (22) ist, eine Querschnittsgestaltung (Schnitt B-B) aufweist, mit einem dreifach-gelappten Erscheinungsbild, welche allgemein wie ein gleichseitiges Dreieck mit runden Ecken gestaltet ist, wobei eine führende Fläche von jeder der drei gerundeten Ecken mehr gerundet ist als eine nachfolgende Fläche; und

daß das erste Ende (57) von diesem ersten Rotor (21) dafür vorgesehen ist, so in der Innenmischmaschine angeordnet zu sein, daß dieses erste Ende (57) dieses ersten Rotors (21) entgegengesetzt dem zweiten Ende (57) des zweiten Rotors (22) angeordnet ist.

2. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dieser erste kurze Flügel (63) von jedem Rotor (21, 22) an einem Endpunkt endet, welcher im wesentlichen in Umfangsrichtung mit dem Ende des zweiten langen Flügels (62) ausgerichtet ist, um eine erste Übergangszonenöffnung (Q&sub1;, Q&sub4;) der gleichen Größe an jedem Rotor (21, 22) zu bilden;

daß dieser zweite kurze Flügel (64) von jedem Rotor (21, 22) an einem Endpunkt endet, der im wesentlichen in Umfangsrichtung zu dem Endpunkt des ersten langen Flügels (61) ausgebildet ist, um eine große zweite Übergangszonenöffnung (Q&sub2;, Q&sub3;) der gleichen Größe an jedem Rotor (21, 22) und in der gleichen Größe wie diese erste große Übergangszonenöffnung (Q&sub1;, Q&sub4;) zu bilden; und

daß diese große Übergangszonenöffnungen (Q&sub1;, Q&sub2;, Q&sub3;, Q&sub4;) diesen entsprechenden dreifach-gelappten Querschnittsgestaltungen benachbart sind.

3. Vorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß dieser Steigungswinkel "A" von allen vier Flügeln von jedem Rotor (21, 22) im Bereich von ungefähr 23º bis ungefähr 35º liegt.

4. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß dieser Steigungswinkel "A" von allen vier Flügeln von jedem Rotor (21, 22) im Bereich von ungefähr 23º bis ungefähr 35º liegt.

5. Vorrichtung gemäß irgendeinem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß diese ersten und diese zweiten langen Flügel (61, 62) von jedem Rotor (21, 22) gleiche axiale Längen aufweisen, und daß die axiale Länge der langen Flügel zwischen 0,70L und 0,85L liegt, wobei "L" die axiale Länge des Rotors ist.

6. Vorrichtung gemäß irgendeinem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß

diese ersten und diese zweiten langen Flügel (61, 62) von jedem Rotor (21, 22) die gleiche axiale Länge aufweisen, und daß die axiale Länge der langen Flügel zwischen 0,70L und 0,85L liegt, wobei "L" die axiale Länge des Rotors ist.

7. Vorrichtung gemäß irgendeinem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dieser Steigungswinkel "A" von allen vier Flügeln von jedem Rotor (21, 22) zwischen ungefähr 270 und ungefähr 31º beträgt.

8. Vorrichtung gemäß irgendeinem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dieser Steigungswinkel "A" von allen vier Flügeln von jedem Rotor (21, 22) zwischen ungefähr 27º und ungefähr 31º beträgt.

9. Vorrichtung, welche erste und zweite nicht-kämmende vierflügelige Rotoren (21, 22) aufweist, welche Seite an Seite angeordnet sind und welche für eine synchrone Drehbewegung mit konstant 180º-Phasenverschiebung zwischen den Rotoren in einer Innenmischmaschine (20) vorgesehen sind, und mit synchronen Antriebsmitteln (48, 50), wobei jeder dieser Rotoren (21, 22) vier Flügel (61, 62, 63, 64) aufweist, welche eine im wesentlichen spiralförmige Bauweise haben, und welche erste und zweite lange Flügel (61, 62) beinhalten sowie erste und zweite kurze Flügel (63, 64), wobei diese ersten und zweiten optimierten, nicht miteinander kämmenden Rotoren (21, 22) beinhalten:

daß dieser erste lange Flügel (61) von jedem Rotor (21, 22) an einem ersten Ende (57 - Rotor 21; 58 - Rotor 22) der Rotoren (21, 22) bei einer 0º-Winkelposition in bezug auf die Drehachse (60) beginnt und seine Flügelspitze zur Rotorachse (60) in einem Steigungswinkel "A" im Bereich von ungefähr 10º bis ungefähr 50º orientiert ist;

daß dieser zweite lange Flügel (62) von jedem Rotor (21, 22) an einem zweiten Ende (58 - Rotor 21; 57 - Rotor 22) der Rotoren (21, 22) beginnt, und zwar in einem Winkel von ungefähr 180º relativ zur Rotorachse (60), und daß die Flügelspitze ebenso in bezug auf die Rotorachse (60) in einem Steigungswinkel orientiert ist, welcher gleich dem Steigungswinkel "A" des ersten langen Flügels (61) ist und welcher die gleiche axiale Länge hat, wie dieser erste Flügel (61);

daß dieser erste kurze Flügel (63) von jedem Rotor (21, 22) an dem ersten Ende (57 - Rotor 21; 58 - Rotor 22) des Rotors (21, 22) an einer Winkelposition im Bereich von ungefähr 135º relativ zur Rotorachse (60) beginnt und seine Flügelspitze in bezug auf die Rotorachse (60) in einem Steigungswinkel orientiert ist, der gleich dem Steigungswinkel "A" ist;

daß dieser zweite kurze Flügel (64) von jedem Rotor (21, 22) an einem zweiten Ende (58 - Rotor 21; 57 - Rotor 22) des Rotors (21, 22) beginnt, und zwar an einer Winkelposition im Bereich von ungefähr 315º relativ zur Rotorachse (60) und ebenso seine Flügelspitze in bezug auf die Rotorachse (60) in einem Steigungswinkel orientiert ist, welcher gleich dem Winkel "A" ist und welcher ebenfalls die gleiche Länge aufweist wie dieser erste kurze Flügel (63);

daß dieser kurze Flügel (63) von jedem Rotor (21, 22) an einer axialen Position endet, welche zwischen 15% und 30% der Rotorlänge L von dem ersten Ende (57 - Rotor 21; 58 - Rotor 22) des Rotors (21, 22) beabstandet ist;

daß dieser zweite lange Flügel (62) von jedem Rotor (21, 22) ebenfalls an einer axialen Position endet, welche zwischen 15% und 30% von der Rotorlänge L von dem ersten Ende (57 - Rotor 21; 58 - Rotor 22) von dem Rotor (21, 22) beabstandet ist, und daß der Endpunkt des zweiten langen Flügels (62) im wesentlichen umfangsmäßig in bezug auf die axiale Position ausgerichtet ist, in welcher der erste kurze Flügel (63) endet, um eine erste Übergangszonenöffnung (Q&sub1;) zu bilden;

daß diese erste Übergangszonenöffnung (Q&sub1;) die gleiche für beide Rotoren ist;

daß dieser zweite kurze Flügel (64) von jedem Rotor (21, 22) an einer axialen Position endet, welche zwischen 15% und 30% der Rotorlänge L von dem zweiten Ende (58 - Rotor 21; 57 - Rotor 22) des Rotors (21, 22) beabstandet ist;

daß der erste lange Flügel (61) von jedem Rotor (21, 22) ebenfalls an einer axialen Position endet, welche zwischen 15% und 30% der Rotorlänge L von dem zweiten Ende (58 - Rotor 21; 57 - Rotor 22) des Rotors (21, 22) beabstandet ist, und daß der Endpunkt des ersten langen Flügels (61) im wesentlichen umfangsmäßig in bezug auf die axiale Position ausgerichtet ist, an welcher dieser zweite kurze Flügel (64) endet, um eine zweite Übergangszonenöffnung (Q&sub2;) zu schaffen;

daß diese zweite Übergangszonenöffnung (Q&sub2;) die gleiche ist für beide Rotoren (21, 22) und ebenfalls die gleiche ist für die erste Übergangszonenöffnung (Q&sub1;); und

daß dieses erste Ende (57) dieses ersten Rotors (21) dafür geeignet ist, in einer Innenmischmaschine mit diesem ersten Ende (57) des ersten Rotors (21) in einer Gegenposition zum zweiten Ende (57) des zweiten Rotors (22) angeordnet zu sein.

10. Vorrichtung gemäß irgendeinem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Kühlpassagen (76) mit einer gewölbten Gestaltung im Querschnitt gesehen innerhalb der Rotoren (21, 22) angeordnet sind, und zwar nahe den jeweiligen Flügelspitzen; und

daß die Kühlpassagen (76) im wesentlichen gleichförmig von den entsprechenden Oberflächen der nahegelegenen Flügel beabstandet sind, um eine im wesentlichen gleichförmige Rotorwanddicke zwischen den entsprechenden Kühlpassagen (76) und dem nahegelegenen Rotorflügel zu ergeben.

11. Vorrichtung gemäß irgendeinem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die entsprechenden gewölbten Kühlpassagen (76) von der Flügelspitze des nahegelegenen Flügels versetzt sind, und zwar in einer Richtung, in welche der Rotor (21, 22) zu drehen ist, um diese führende Oberfläche des Flügels mehr zu kühlen als diese nachfolgende Oberfläche.

12. Vorrichtung gemäß irgendeinem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Summe der axialen Längen eines langen Flügels (61, 62) eines Rotors (21, 22) plus die axiale Länge eines kurzen Flügels (63, 64) ungefähr gleich "L", d. h. der axialen Länge des Rotors (21, 22) ist.

13. Vorrichtung gemäß irgendeinem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Summe der axialen Längen eines langen Flügels (61, 62) eines Rotors (21, 22) plus die axiale Länge eines kurzen Flügels (63, 64) ungefähr gleich der Länge "L", d. h. der axialen Länge des Rotors (21, 22) ist.

14. Vorrichtung gemäß irgendeinem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und zweite Rotor (21, 22) an diesen axialen Positionen dieser ersten und zweiten Übergangszonenöffnung (Q&sub1;, Q&sub2;) eine Querschnittsgestaltung mit einem dreifach-gelappten Erscheinungsbild aufweist, welches im wesentlichen wie ein gleichseitiges Dreieck mit abgerundeten Ecken gestaltet ist, wobei eine führende Fläche von jedem der drei abgerundeten Ecken mehr gerundet ist, als eine nachfolgende Fläche.

15. Vorrichtung gemäß irgendeinem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Rotoren (21, 22) in axialen Positionen, in denen diese erste und diese zweite Übergangszonenöffnungen "Q" angeordnet sind, eine Querschnittsgestaltung mit einem dreifach-gelappten Erscheinungsbild aufweisen, welche im wesentlichen wie ein gleichseitiges Dreieck mit abgerundeten Ecken gestaltet ist, wobei eine führende Fläche von jedem der drei abgerundeten Ecken mehr gerundet ist als eine nachfolgende Fläche, und

daß die mehr gerundete führende Fläche im wesentlichen einen kürzeren durchschnittlichen Krümmungsradius aufweist als die nachfolgende Fläche.

16. Innenmischmaschine (20), welche Gehäusemittel aufweist, die eine Mischkammer (26) mit entsprechenden Hohlräumen (27, 28) bilden, und welche so gestaltet sind, daß sie erste und zweite gegeneinander rotierende, nicht miteinander kämmende Flügelrotoren (21, 22) mit parallelen Achsen (60) in diesen entsprechenden Hohlräumen (27, 28) aufnimmt, wobei diese Hohlräume (27, 28) in einem zentralen Bereich (29) der Mischkammer (26) miteinander in Verbindung stehen, welcher im wesentlichen zwischen diesen Rotoren (21, 22) angeordnet ist, wobei diese Mischkammer (26) einen Einlaß (32) und einen Auslaß (42) hat, und wobei diese Maschine (20) Antriebsmittel (48, 50) aufweist, um diese Rotoren (21, 22) in entgegengesetzte Richtungen um ihre entsprechenden Achsen (60) zu drehen, wobei der erste und der zweite Rotor (21, 22) jeweils ein angetriebenes Ende (57) und ein Kühlungsende (58) aufweist, sowie vier Flügel (61, 62, 63, 64), mit Flügelspitzen von im wesentlichen spiralförmigem Aufbau, beinhaltend erste und zweite lange Flügel (61, 62) und erste und zweite kurze Flügel (63, 64), wobei dieser erste und dieser zweite, nicht miteinander kämmende Rotor (21, 22) dadurch gekennzeichnet ist:

daß dieser erste lange Flügel (61) von jedem Rotor (21, 22) ah einem ersten Ende (57 - Rotor 21; 58 - Rotor 22) des Rotors (21, 22) an einer Null-Winkelposition in bezug auf die Rotorachse (60) beginnt und seine Flügelspitze in bezug auf die Rotorachse (60) in einem ersten Steigungswinkel "A" im Bereich von ungefähr 10º bis ungefähr 50º orientiert ist, daß der zweite lange Flügel (62) an dem zweiten Ende (58 - Rotor 21; 57 - Rotor 22) des Rotors (21, 22) an einer Winkelposition in bezug auf die Rotorachse (60) beginnt, die ungefähr 180º beträgt und seine Flügelspitze in bezug auf die Rotorachse (60) um einen zweiten Steigungswinkel "A" orientiert ist, welche gleich dem ersten Spiralwinkel ist, daß dieser erste kurze Flügel (63) an dem gleichen Ende (57 - Rotor 21; 58 - Rotor 22) des Rotors (21, 22) beginnt, wie dieser erste lange Flügel (61), wobei dieser erste kurze Flügel (63) an diesem ersten Ende (57 - Rotor 21; 58 - Rotor 22) des Rotors (21, 22) an einer Winkelposition in bezug auf die Rotorachse (60) bei ungefähr 135º beginnt und seine Flügelspitze zu der Rotorachse (60) in einem dritten Steigungswinkel "A" orientiert ist, welche gleich den ersten und den zweiten Steigungswinkel ist, und daß dieser zweite kurze Flügel (64) an dem gleichen Ende (58 - Rotor 21; 57 - Rotor 22) des Rotors (21, 22) beginnt, wie dieser zweite lange Flügel (62), wobei dieser zweite kurze Flügel (64) an dem zweiten Ende (58 - Rotor 21; 57 - Rotor 22) des Rotors (21, 22) in einer Winkelposition in bezug auf die Rotorachse (60) beginnt, die ungefähr 315º beträgt, und seine Flügelspitze in bezug auf die Rotorachse (60) um einen vierten Steigungswinkel "A" orientiert ist, welche gleich dem ersten, dem zweiten und dem dritten Spiralwinkel ist und daß jeder dieser Flügel an einer Position endet, welche axial von jedem Ende (57, 58) des Rotors (21, 22) beabstandet ist, wobei der Endpunkt des ersten kurzen Flügels (63) von jedem Rotor (21, 22) in Umfangsrichtung von dem Endpunkt des zweiten langen Flügels (62) von jedem Rotor (21, 22) beabstandet ist, um eine erste Übergangszonenöffnung "Q", welche die gleiche ist für beide Rotoren (21, 22) und wobei der Endpunkt des zweiten kurzen Flügels (64) von jedem Rotor (21, 22) in Umfangsrichtung von dem Endpunkt des ersten langen Flügels (61) von jedem Rotor (21, 22) durch eine zweite Übergangszonenöffnung "Q" beabstandet ist, welche die gleiche ist für beide Rotoren (21, 22), und daß alle diese vier Übergangszonenöffnungen "Q" gleich sind, und daß dieses erste Ende (57) von diesem ersten Rotor (21) das angetriebene Ende ist, welches durch diese Antriebsmittel (48, 50) angetrieben ist, und daß das zweite Ende (57) von diesem zweiten Rotor (22) das angetriebene Ende ist, welches durch diese Antriebsmittel (48, 50) angetrieben ist; und daß diese Antriebsmittel (48, 50) diese Rotoren (21, 22) synchron um ihre entsprechenden Achsen (60) drehen, wobei diese Rotoren (21, 22) in einer 180º- Phasenbeziehung relativ zueinander orientiert sind.