EP1669131A1

EP1669131A1 - Dynamischer Mischer

Info

Publication number: EP1669131A1
Application number: EP04106512A
Authority: EP
Inventors: Roberto Cutri
Original assignee: Sika Technology AG
Current assignee: Sika Technology AG
Priority date: 2004-12-13
Filing date: 2004-12-13
Publication date: 2006-06-14
Also published as: CN101111203B; CN101111203A; WO2006063997A1; BRPI0517169A; MX2007006788A; JP4944039B2; CA2621540A1; JP2008522803A; EP1830739A1

Abstract

Der dynamische Mischer weist einen mit einer Antriebswelle (3) gekoppelten Rotor (2) auf, der in einer in einem Rotorgehäuse (1) vorgesehenen Mischkammer (15) drehbar angeordnet ist, welcher wenigstens eine erste und eine zweite Komponente (K1, K2, ...) zuführbar sind. Erfindungsgemässe weist die Antriebswelle (3) wenigstens einen Wellenkanal (31) auf, durch den die zweite Komponente (K2) in die Mischkammer (15) einführbar ist. Durch die Zuführung der zweiten Komponente (K2) durch den in der Antriebswelle (3) vorgesehenen Kanal (31) reduziert sich die Komplexität der Mischvorrichtung erheblich. Für die Zufuhr der zweiten Komponente (K2) ist kein gesonderter Anschluss am Rotorgehäuse vorzusehen, weshalb dieses ausserordentlich einfach ausgestaltet und kostengünstig hergestellt werden kann. Ferner vereinfacht sich die Montage und die Demontage von Teilen, insbesondere des Rotors und des Rotorgehäuses, die nach Gebrauch des Mischers zu entsorgen oder zu reinigen sind. Der erfindungsgemässe dynamische Mischer kann daher nach Gebrauch entsorgt oder gereinigt und mehrfach wieder verwendet werden.

Description

Technisches Gebiet

Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zum Mischen von wenigstens zwei fliessfähigen Komponenten nach dem Oberbegriff des ersten Anspruchs.

Stand der Technik

Mischvorrichtungen kommen im Allgemeinen dort zur Anwendung, wo zwei oder mehr Ströme aus fliessfähigen Stoffen bzw. Komponenten zu einem vollständig oder teilweise durchmischten gemeinsamen fliessfähigen Stoffstrom vermischt werden müssen. Verwendet werden Mischvorrichtungen, die nach Gebrauch entsorgt oder gereinigt und mehrfach wieder verwendet werden.
Aus der Klebstoffindustrie ist die Verwendung von Mischvorrichtungen zum Vermischen von reaktiven Komponenten bekannt, wobei diese sowohl dem im Wesentlichen homogenen Vermischen der Komponenten von Mehrkomponentenklebstoffen als auch zum schichtweisen Einmischen von Aushärtebeschleunigern in Einkomponentenklebstoffen dienen.
Bekannt sind statische Mischer, bei denen das Mischen durch wiederholte Teilung des Materialstranges erfolgt, sowie dynamische Mischer, bei denen die verarbeiteten Komponenten mittels eines bewegten Elements mehrfach geteilt oder gar verwirbelt werden.
Statische Mischer, die keine beweglichen Teile aufweisen (siehe z.B. WO 02/32562 A1), eignen sich insbesondere zum Mischen von Stoffen mit niedriger Viskosität.
Insbesondere für die Mischung hochviskoser Stoffe werden daher vorzugsweise dynamische Mischer mit einem Rotor verwendet, der in einer Mischkammer drehbar angeordnet ist, in die die zu mischenden Stoffe eingeführt werden. Mischvorrichtungen dieser Art sind beispielsweise in der EP 0301201 A1, EP 1106243 A2, der DE 10112904A1 und der EP 1106243 A2 beschrieben.
Die in diesen Dokumenten beschriebenen Vorrichtungen weisen ein Rotorgehäuse auf, das mit zwei der Einführung der zu mischenden Komponenten dienenden Materialöffnungen und einer Antriebsöffnung versehen ist, durch die hindurch eine Antriebswelle formschlüssig in eine Vertiefung des Rotors einführbar ist.
Bei den bekannten Mischvorrichtungen ergeben sich verschiedene Probleme. Für die Zufuhr der zu mischenden Komponenten und den Anschluss der Antriebswelle sind am Rotorgehäuse verschiedene Öffnungen und Anschlüsse vorzusehen, weshalb entsprechend hohe Herstellungskosten resultieren. Insbesondere bei der Mischung reaktiver Komponenten sind die Mischvorrichtung nach einer relativ kurzen Betriebsdauer zu ersetzen, weshalb anwenderseitig entsprechend hohe Kosten für den Kauf und die Entsorgung der Mischvorrichtung entstehen.
Weiterhin resultiert zur Vermischung der getrennt durch zwei Öffnungen zugeführten Stoffe ein relativ hoher Energieaufwand, der zu einer unerwünschten Erwärmung der reaktiven Stoffe führt.
Mit einer weiteren unerwünschten Erwärmung des Mischprodukts ist zu rechnen, da der auf der Antriebswelle sitzende Rotor bei Einweg-Ausführungen durch das Rotorgehäuse in Position gehalten wird und während des Betriebs daher daran reibt.
Sofern Komponenten mit unterschiedlichen Volumenanteilen verwendet werden, sind die bekannten Mischvorrichtung gegebenenfalls mit zusätzlichem Aufwand entsprechend anzupassen. Bei der in der DE 10112904 A1 beschriebenen Vorrichtung ist dazu für eine der Komponenten eine Verzögerungskammer vorgesehen. Zur Realisierung dieser Verzögerungskammer sind entsprechende Formwerkzeuge notwendig.
Ferner sind der Materialfluss und das Mischverhältnis bei den genannten Mischvorrichtungen nicht einstellbar, weshalb entsprechende steuerbare Antriebsvorrichtungen oder verschiedenartig ausgestaltete Mischvorrichtungen erforderlich sind.

Darstellung der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen verbesserten dynamischen Mischer der eingangs genannten Art zu schaffen.
Der dynamische Mischer soll einfach ausgestaltet, kostengünstig herstellbar und einfach bedienbar sein. Teile der Mischvorrichtung, die nach Gebrauch der Mischvorrichtung zu entsorgen sind, sollen besonders einfach und kostengünstig aufgebaut und nur mit wenig Material herstellbar sein. Ferner sollen die Mischkammer und allfällige Transferkammern des dynamischen Mischers mit kleinen Volumina realisierbar sein, so dass beim vollständigen Ersatz oder der Wartung des dynamischen Mischers nur wenig Mischmaterial entsorgt bzw. entfernt werden muss.
Weiterhin wäre es wünschenswert, wenn der Mischprozess mit geringerem Energiebedarf durchgeführt werden könnte, so dass sich der Materialverschleiss und die entstehende Prozesswärme reduzieren.
Ferner wäre es wünschenswert, wenn verschiedene Mischverhältnisse der zugeführten Komponenten mit nur einer Vorrichtung realisiert werden könnten, wobei die Mischverhältnisse vorzugsweise variabel an die Bedürfnisse des Anwenders anpassbar sein sollen.
Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe durch die Merkmale des ersten Anspruchs gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Der dynamische Mischer weist einen mit einer Antriebswelle gekoppelten Rotor auf, welcher in einer in einem Rotorgehäuse vorgesehenen Mischkammer drehbar angeordnet ist, der wenigstens eine erste und eine zweite Komponente K1, K2 zuführbar sind. Erfindungsgemäss weist die Antriebswelle wenigstens einen Kanal auf, durch den die zweite Komponente K2 in die Mischkammer einführbar ist.
Durch die Zuführung der zweiten Komponente K2 durch den in der Antriebswelle vorgesehenen Kanal reduziert sich die Komplexität der Mischvorrichtung erheblich. Für die Zufuhr der zweiten Komponente K2 ist kein gesonderter Anschluss am Rotorgehäuse vorzusehen, weshalb dieses ausserordentlich einfach ausgestaltet und kostengünstig hergestellt werden kann. Ferner vereinfacht sich die Herstellung, die Wartung sowie die Montage und die Demontage von Teilen, insbesondere des Rotors und des Rotorgehäuses, die nach Gebrauch zu entsorgen sind.
Der Rotor, der einen mit Rotorflügeln versehenen Körper aufweist, dessen Längsachse vorzugsweise koaxial zur Achse der Antriebswelle ausgerichtet ist, weist vorzugsweise einen Kopplungszylinder auf, in den die Antriebswelle einführbar ist, die wenigstens ein Verschlusselement aufweist, mittels dessen die Antriebswelle drehfest mit dem Rotor koppelbar ist. Vorzugsweise erfolgt die Verbindung des Rotors und der Antriebswelle mit einer Schrauben- oder Bajonettverbindung, so dass der Rotor fest gehalten ist und nicht an das Rotorgehäuse anstossen kann, wodurch die Entstehung von Reibungswärme vermieden wird, die die zwischen den zwei Komponenten K1, K2 ablaufenden Reaktionsprozesse beschleunigen kann.
Vorzugsweise sind der Rotor und die Antriebswelle derart miteinander verbindbar, dass die zweite Komponente K2 nur durch einen oder mehrere Transferkanäle im Rotor hindurch zu Zonen in der Mischkammer gelangen kann, die von der ersten Komponente K1 durchflossen werden. Dadurch resultieren verschiedene Vorteile. Die zweite Komponente K2 kann vorteilhaft in verschiedene Ströme aufgeteilt werden, die in verschiedenen Zonen der Mischkammer auf die erste Komponente K1 auftreffen. Eine gleichmässige Vermischung kann daher mit weniger Rotordrehungen und somit geringer mechanischer Energie und daher reduzierter Prozesswärme erzielt werden, was insbesondere bei hochviskosen Stoffen besonders vorteilhaft ist. Ein vorzeitiges Aushärten von Teilen des Mischprodukts innerhalb der Mischkammer kann daher vermieden werden, so dass sich die Einsatzdauer der nach Gebrauch auszuwechselnden Teile signifikant verlängert.
Durch eine vorzugsweise Ausgestaltung des Rotors kann ferner der Transport der ersten Komponente K1 in die Mischkammer und der Wegtransport des Mischprodukts K1xK2 aus der Mischkammer beschleunigt werden. Beispielsweise wird an der Aussenseite des Kopplungszylinders ein vorzugsweise schraubenförmig verlaufendes Förderelement und/oder am ausgangseitigen Ende des Rotorkörpers eine Ausgangsschraube vorgesehen.
In einer weiteren vorzugsweisen Ausgestaltung weist das mit einer Austrittsöffnung versehene Rotorgehäuse nur eine Eintrittsöffnung auf, in die die gegebenenfalls bereits mit dem Rotor verbundene Antriebswelle und auch die erste Komponente einführbar sind. Dadurch kann diese Eintrittsöffnung und somit das gesamte Rotorgehäuse ausserordentlich einfach ausgestaltet und mit minimalem Aufwand hergestellt werden.
Das Rotorgehäuse kann in einfacher Weise durch ein frontseitig mit einem Endstück versehenes Zylinderstück gebildet werden, das dicht abschliessend mit einer Öffnung eines ersten Vorrichtungskörpers verbindbar ist, durch die hindurch die Antriebswelle und somit die zweite Komponente geführt wird und in der eine erste Transferkammer gebildet wird, die mit der Austrittsöffnung einer ersten Zufuhrvorrichtung, vorzugsweise eines ersten Ventils, verbunden ist, durch die hindurch die erste Komponente K1 in die erste Transferkammer und weiter entlang der Antriebswelle in die Mischkammer einführbar ist.
Das am Rotorgehäuse vorgesehene Zylinderstück weist beispielsweise ein Aussengewinde oder einen Aussenflansch auf, das mit einem Innengewinde der ersten Transferkammer bzw. der mittels einer Überwurfmutter mit einem an der ersten Transferkammer angeschlossenen, mit einem Aussengewinde versehenen Flansch verbindbar ist. Der Rotor und das Rotorgehäuse können daher mit wenigen Handgriffen rasch montiert und wieder demontiert werden.
Zur Einführung der zweiten Komponente K2 in den Wellenkanal ist dieser direkt oder über einen Eingangskanal mit einer im ersten oder in einem zweiten Vorrichtungskörper vorgesehenen zweiten Transferkammer verbunden, in die die Antriebswelle hinein ragt oder durch die die Antriebswelle hindurchgeführt ist, und die mit der Austrittsöffnung einer zweiten Zufuhrvorrichtung, vorzugsweise eines zweiten Ventils, verbunden ist, durch die hindurch die zweite Komponente K2 in den Wellenkanal einführbar ist.
Die Austrittsöffnung des ersten und/oder zweiten Ventils, das mechanisch, hydraulisch oder pneumatisch betätigbar ist, ist vorzugsweise mittels einer Nadel öffenbar oder abschliessbar, die innerhalb des Ventilkörpers mittels eines elastischen Lagerelements axial verschiebbar gelagert, das die an die Austrittsöffnung und an eine Eingangsöffnung anschliessende Ventilkammer dicht abschliesst. In einer vorzugsweisen Ausgestaltung ist das elastische, vorzugsweise aus Kunststoff oder Federstahl bestehende Lagerelement, das zumindest annähernd die Form eines Tellers oder Zylinders aufweist, angrenzend an die Ventilkammer vorzugsweise in einer Ringnut verankert, so dass die bearbeitete Komponente K1; K2 nicht zwischen das Lagerelement und die Wand der Ventilkammer eindringen kann. Im Gegensatz zu kolbenähnlichen Lagerelementen, die entlang der Wand der Ventilkammer geführt sind, kann bei der erfindungsgemässen Lösung keine Beeinträchtigung des Betriebs des Ventils durch die bearbeitete Komponente erfolgen. Das Lagerelement weist die Funktionen einer Membran auf, die randseitig die Ventilkammer dicht abschleisst und nur in der Mitte ausgelenkt wird, um die gehaltene Nadel axial zu führen. Die Nadel weist beispielsweise wenigstens einen Ringflansch auf der vom Lagerelement gehalten wird oder darin eingebettet ist.
Die erfindungsgemässe Lösung erlaubt ferner, die Mengen der geförderten Komponenten K1, K2 sowie die Fliessgeschwindigkeiten mit einfachen Massnahmen einzustellen. Dazu wird die Antriebswelle im Flussbereich der beiden Komponenten K1, K2 mit entsprechenden Dosierelementen, beispielsweise Dosierringen versehen, die den Materialfluss hemmen. Durch einen Dosierring kann ferner das Volumen in der ersten Transferkammer reduziert werden, so dass die Verzögerungszeit einstellbar ist, nach der die erste Komponente K1 in die Mischkammer eintritt. In der DE 10112904 A1 ist beschrieben, dass die Verwendung einer Verzögerungskammer wünschbar sein kann. Durch die Verwendung entsprechender Dosierringe kann die Transferkammer daher zu einer Verzögerungskammer mit variablem Volumen und variabler Verzögerungszeit erweitert werden.
Der erfindungsgemässe dynamische Mischer eignet sich daher hervorragend zur Mischung von Komponenten mit unterschiedlichen Volumenanteilen. Durch entsprechende Dimensionierung der Vorrichtungsteile, insbesondere der Antriebswelle oder der Dosierelemente kann die Vorrichtung in einfacher Weise hinsichtlich der gewünschten Volumenverhältnisse optimiert werden.
Die Komponenten können über Zufuhrleitungen oder aus lokal montierten Kartuschen in die Transferkammern eingeführt werden. Der erfindungsgemässe dynamische Mischer kann dabei, insbesondere bei geringer Trägheit der verwendeten Komponenten, auch ohne aufgesetzte Ventile vorteilhaft realisiert werden. In einfacher Weise ist natürlich auch der Anschluss von mehr als zwei Zufuhrleitungen oder Ventilen möglich, die Komponenten liefern, die innerhalb, beispielsweise in einem weiteren Wellenkanal, oder ausserhalb der Antriebswelle zur Mischkammer geführt werden.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Im Folgenden werden anhand der Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Gleiche Elemente sind in den verschiedenen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Die Strömungsrichtung der Medien ist mit Pfeilen angegeben.
Es zeigen:

Fig. 1: einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemässen dynamischen Mischer, der frontseitig einen in einem Gehäuse 1 angeordneten Rotor 2 aufweist, der mit einer Antriebswelle 3 verbunden ist, die mittels eines Kopplungsstücks 91 mit einer Antriebsvorrichtung verbindbar und die durch zwei voneinander getrennte Transferkammern 49, 59 geführt ist, die in den Körpern von zwei Ventilen 4, 5 vorgesehen sind, die der Steuerung der Zufuhr der zu mischenden Komponenten K1 , K2 dienen;
Fig. 2: eine Detailansicht von Figur 1, in der die Kopplung des Rotors 2 und der Antriebswelle 3 gezeigt ist;
Fig. 3: eine weitere Detailansicht von Figur 1, in der der Fluss der ersten und zweiten Komponente K1, K2 von den Ventilen 4, 5 in die Mischkammer 15 eingezeichnet ist;
Fig. 4: in Schnittdarstellung das erste Ventil 4, durch das die erste Komponente K1 in die Mischkammer 15 eingeführt wird;
Fig. 5: in Schnittdarstellung das zweite Ventil 5, durch das die zweite Komponente K2 in die Mischkammer 15 eingeführt wird;
Fig. 6a: das erste Ventil 4 in einer vorzugsweisen Ausgestaltung mit einer Nadel 43, die von einem elastischen Lagerelement 440 gehalten ist; und
Fig. 6b: das Ventil 4 von Figur 6a mit nach oben ausgelenkter Nadel 43 und dadurch geöffneter Austrittsöffnung 412.

Es sind nur die für das unmittelbare Verständnis der Erfindung wesentlichen Elemente gezeigt. Nicht vollständig dargestellt ist beispielsweise die für den Betrieb des dynamischen Mischers erforderliche Antriebseinheit 9.

Wege zur Ausführung der Erfindung

Fig. 1 zeigt den erfindungsgemässen dynamischen Mischer in einer Schnittdarstellung. Der dynamische Mischer besteht im Wesentlichen aus einem vorzugsweise rotationssymmetrischen und dadurch einfach herstellbaren Rotorgehäuse 1, innerhalb dessen eine Mischkammer 15 vorgesehen ist, in der wenigstens eine erste und eine zweite Komponente K1, K2 gemischt werden können. In der Mischkammer 15 ist ein Rotor 2, der einen mit Flügeln 211 versehenen Körper 21 aufweist, von einer Antriebswelle 3 drehbar gehalten, die einen Wellenkanal 31 aufweist, durch den die zweite Komponente K2 in die Mischkammer 15 einführbar ist.
In der dargestellten Ausgestaltung weist das Rotorgehäuse 1 eine der Abgabe des Mischprodukts K1xK2 dienende Austrittsöffnung 152 und nur eine einzige Eintrittsöffnung 151 auf, durch die hindurch die zu mischenden Komponenten K1, K2 sowie die Antriebswelle 3 in das Rotorgehäuse 1 einführbar sind. Das rückseitige Teil des Rotorgehäuses 1 wird durch ein Zylinderstück 11 gebildet, das frontseitig durch ein mit der Austrittsöffnung 152 versehenes Endstück 13 abgeschlossen ist.
Die Antriebswelle 3 ist durch zwei aneinander liegende Vorrichtungskörper 41, 51 hindurch geführt, durch die hindurch die zu mischenden Komponenten K1, K2 in die Mischkammer 15 eingeführt werden. Dazu sind die Vorrichtungskörper 41, 51 mit Ventilen 4, 5 versehen, die eine Ventilkammer 42; 52 mit einer Eintrittsöffnung 421; 521 und einer Austrittsöffnung 422, 522 aufweisen, die mittels einer pneumatisch oder hydraulisch betätigten Ventilnadel 43; 53 abgeschlossen oder geöffnet werden kann. Zwischen den Wänden der durch die beiden Vorrichtungskörper 41, 51 hindurch geführten Öffnungen 411, 511 und der darin vorgesehenen Antriebswelle 3 werden eine erste und eine zweite Transferkammer 49; 59 gebildet, in die die durch die Austrittsöffnungen 422; 522 hindurch geführten Komponenten K1, K2 eintreten. Wie in Figur 3 gezeigt ist, wird die erste Komponente K1 durch die erste Transferkammer 49, entlang der Aussenseite der Antriebswelle 3 der Mischkammer 3 zugeführt. Die zweite Komponente K2 wird von der der zweiten Transferkammer 59 durch einen in der Antriebswelle 3 vorgesehenen Eingangskanal 32 in den Wellenkanal 31 eingeführt und weiter zur Mischkammer 15 gefördert.
Die erste Transferkammer 49 ist mittels einer ersten Dichtung 351 auf der einen Seite von Lagerelementen 36 getrennt, mittels denen die Antriebswelle 3 innerhalb der Vorrichtungskörper 41, 51 drehbar gehalten ist. Auf der anderen Seite ist die erste Transferkammer 49 gegen die Mischkammer 15 geöffnet. Die zweite Transferkammer 59 ist beidseitig mittels zweiten und dritten Dichtungen 352, 353 geschlossen, so dass die zugeführte zweite Komponente K2 nur über den Eingangskanal 32 und den Wellenkanal 31 der Antriebswelle 3 entweichen kann.
Die Verbindung des Rotors 2 und der Welle 3, in dieser vorzugsweisen Ausgestaltung, ist in Figur 2 vergrössert dargestellt. Der Rotor 2 weist eingangsseitig einen an den Rotorkörper 21 angeformten Kopplungszylinder 22 auf, innerhalb dessen das mit der Austrittsöffnung des Wellenkanals 31 versehene Endstück der Antriebswelle 3 verankert ist. Dazu ist in den Kopplungszylinder 22 eine vorzugsweise metallene Kopplungshülse 7 integriert, die wenigstens einen Kopplungskanal 71 aufweist, in den ein mit der Antriebswelle 3 verbundenes Kopplungselement 33 einführbar und dort arretierbar ist, so dass ein Bajonettverschluss resultiert. Die Innenwand der Kopplungshülse 7 liegt dicht an der Antriebswelle 3 an, so dass die daraus austretende zweite Komponente K2 nur durch Transferkanäle 72, 212 in der Kopplungshülse 7 und im Kopplungszylinder 22 in Zonen der Mischkammer 15 gelangen kann, die von der ersten Komponente K1 durchflossen werden. Zur gegenseitigen Trennung und Abdichtung der einzelnen Zonen und Kammern sind natürlich auch Dichtungselemente wie O-Ringe vorteilhaft auf die Antriebswelle 3 aufsetzbar. Im Rotor 2 können einer oder mehrere Transferkanäle 212 geführt sein, durch die die zweite Komponente K2 in mehrere Ströme aufgeteilt wird, die zu beliebigen Stellen in der Mischkammer 15 geführt werden. Die Vermischung der Komponenten K1, K2 erfolgt in dieser vorzugsweisen Ausgestaltung daher nicht durch den Rotor 2 allein, sondern wird durch die gezielte Aufteilung und Zuführung der zweiten Komponente K2 begünstigt. Die erforderlich Durchmischung der Komponenten K1, K2 kann daher bereits mit wenigen Drehungen des Rotors 2 erzielt werden, weshalb dem Mischprodukt K1xK2 weniger Wärme zugeführt wird, welche darin ablaufende Reaktionsprozesse in unerwünschter Weise beschleunigen würde. Durch die stabile Montage des Rotors 2 wird ferner verhindert, dass dieser nach vorn rutschen oder zur Seite kippen und an der Innenwand des Rotorgehäuses 1 reiben kann, wodurch dem Mischprodukt K1xK2 wiederum störende Reibungswärme zugeführt würde. Beim erfindungsgemässen dynamischen Mischer wird daher eine wesentliche Grösse, die den Mischprozess stört und den Reaktionsprozess der Komponenten K1, K2 störend beeinflusst signifikant reduziert.
Aus Figur 2 ist ferner ersichtlich, dass der Kopplungszylinder 22 an dessen Aussenseite ein Schraubengewinde aufweist, das als Eingangsschraube 221 dient, durch das die erste Komponente K1 beschleunigt oder verzögert in die Mischkammer 15 gefördert wird. Im Bereich des Kopplungszylinders 22 kann durch entsprechende Wahl des Schraubengewindes bzw. des Drehsinns und der Steigungshöhe eine Kammer 16 mit entsprechender Verzögerung oder Beschleunigung gebildet werden, ohne dass das Rotorgehäuse 1 aufwendiger gestaltet werden müsste. Mittels der ausgangsseitig am Rotorkörper 21 angeformten Ausgangsschraube 23 wird das erzeugte Mischprodukt K1xK2 hin zur Ausgangsöffnung 152 des Rotorgehäuses 1 gefördert.
Das Rotorgehäuse 1 kann trotz der realisierten Funktionen ausserordentlich einfach ausgestaltet werden. Da beide Komponenten K1, K2 und die Antriebswelle 3 nur durch eine Öffnung 151 eingeführt werden, kann eingangsseitig nur das elementar ausgestaltete Zylinderstück 11 vorgesehen werden, das in die entsprechend angepasste Öffnung 411 des ersten Vorrichtungskörpers 41 eingeführt wird. Zur Befestigung des Rotorgehäuses 1 weist das Zylinderstück 11 einen Aussenflansch 12 auf, der mittels einer Überwurfmutter 6 gegen einen am ersten Vorrichtungskörper 41 angeformten, mit einem Aussengewinde versehenen Flansch 48 gezogen wird. Das Montieren und Demontieren des Rotorgehäuses 1 kann daher mit wenigen Handgriffen durchgeführt werden. Aufgrund der bis in die Mischkammer 15 hinein getrennten Zuführung der Komponenten K1, K2 wird ein Verkleben von Kopplungs- und Verbindungselementen 3, 7 bzw. 6, 22, 48 vermieden. Die Vorrichtungsteile 1, 2, 3, 4 können daher problemlos voneinander gelöst und gereinigt werden.
Die Verwendung der Antriebswelle 3 für den daran innen und aussen erfolgenden Transfer der Komponenten K1, K2 erlaubt ferner, die Materialströme in einfacher Weise einzustellen. Dazu kann, wie in Figur 3 gezeigt, ein erster Dosierring 81 auf die Antriebswelle 3 aufgesetzt werden, der die erste Transferkammer 49 teilweise ausfüllt und deren Querschnitt reduziert. Die Flussgeschwindigkeit des durch die erste Transferkammer 49 transportierten Materials K1 kann daher erhöht und die Flussmenge, aufgrund des erhöhten Widerstands, gleichzeitig reduziert werden. Mit einem zweiten Dosierring 82 kann der Durchmesser der Austrittsöffnung des Wellenkanals 31 reduziert werden. Die Dosierringe 81, 82 weisen beispielsweise ein Innengewinde auf, für das ein entsprechendes Aussengewinde auf der Antriebswelle 3 angeordnet ist. Ferner kann in den Wellenkanal 31 ein Einsatz mit einer darin vorgesehenen Bohrung eingesetzt werden, die einen reduzierten Durchmesser aufweist. Ferner kann ein mit einer Austrittsöffnung versehener Deckel auf die Antriebswelle 3 aufgesetzt werden.
Aus Figur 1 ist ersichtlich, dass das Rotorgehäuse 1, der Rotor 2 und die Antriebswelle 3, die mittels eines Kopplungselements 91 mit einer Antriebsvorrichtung 9 koppelbar ist, koaxial zu einer Achse x ausgerichtet sind. Anstelle der in Figur 1 gezeigten Ventilkörper 41, 51 kann auch ein einziger Vorrichtungskörper verwendet werden, an den Zufuhrleitungen für die Komponenten K1, K2 anschliessbar sind. Der dynamische Mischer kann daher ausserordentlich schmal gebaut und deshalb auch einfach bedient werden.
Die Ventile 4, 5 können, wie in den Figuren 1, 4 und 5 gezeigt, vorteilhaft in den dynamischen Mischer integriert werden. Vorzugsweise wird für jede zugeführte Komponente K1; K2 ein gesondertes Ventil 4, 5 mit einem eigenen Ventilkörper 41, 51 verwendet, der eine durchgehende Öffnung oder Bohrung 411, 511 zur Durchführung der Antriebswelle 3 aufweist. Wie oben erwähnt, weisen die Ventilkörper eine Ventilkammer 42; 52 mit einer Eintrittsöffnung 421; 521 und einer Austrittsöffnung 422, 522 auf, die mittels einer pneumatisch oder hydraulisch betätigten Ventilnadel 43; 53 abgeschlossen oder geöffnet werden kann, um den Zufluss der ersten bzw. zweiten Komponente K1, K2 in die zugehörige Transferkammer 49, 59 zu steuern. Die Ventilnadel 43; 53 ist mittels eines Lagerelements 44; 54 axial verschiebbar gelagert und von einem Kolben 46; 56 gehalten, der in einer Druckkammer 45; 55 verschiebbar gelagert ist, der über einen Druckkanal 451; 551 ein pneumatisches oder hydraulisches Medium zuführbar ist. Die Druckkammer 45; 55 ist oben mittels eines Deckels 452; 552 abgeschlossen, in dem eine Feder 47; 57 gehalten ist, die den Kolben 46; 56 und somit die Ventilnadel 43; 53 stets nach unten drückt, so dass die Austrittsöffnung 422; 522 stets geschlossen ist, wenn kein Medium in die Druckkammer 45; 55 gepresst wird.
Die Ventilnadel 43; 53, die einseitig in Berührung mit der zugeführten Komponente K1; K2 steht, wird daher innerhalb des Lagerelements 44; 54 axial verschoben oder es wird die Ventilnadel 43; 53 mitsamt dem Lagerelement 44; 54 verschoben. Dabei besteht die Gefahr, dass die betreffende Komponente K1; K2 in den Bereich zwischen dem Lagerelement 44; 54 und der Ventilnadel 43; 53 oder in den Bereich zwischen dem Lagerelement 44; 54 und der Aussenwand eindringen kann, wodurch die Lagerfunktion beeinträchtigt wird.
Dieses Problem wird bei dem in den Figuren 6a und 6b gezeigten Ventil 4' gelöst indem anstelle eines unelastischen Lagerelements 44 ein elastisches Lagerelement 440 verwendet wird, das peripher beispielsweise in einer an die Ventilkammer 42 angrenzenden Ringnut 414 gehalten und zentral mit der Ventilnadel 43 verbunden ist. Wie in den Figuren gezeigt, kann die Ventilnadel 43 von einem Ringflansch 432 umschlossen sein, der in das beispielsweise aus Kunststoff bestehende Lagerelement 440 eingebetet ist. Das Lagerelement 440 kann auch beidseits an einen Ringflansch 432 angrenzen. Während des Betriebs des Ventils 4' wird das peripher gehaltene Lagerelement 440, wie in Figur 6b gezeigt, von der Ventilnadel 43 in der Art einer Membran ausgelenkt, so dass das daran vorgesehenes Verschlussstück 431 die Austrittsöffnung 422 der Ventilkammer 42 freigibt. Die Ventilnadel 43 kann wiederum mechanisch, pneumatisch oder hydraulisch betätigt werden.
Vorteilhaft bei dieser Vorrichtung ist daher, dass das Lagerelement 440 die Ventilkammer 42 zuverlässig abdichtet, so dass ein wartungsfreier Betrieb des Ventils 4' gewährleistet ist. Vorteilhaft ist ferner, dass die für den Betrieb des Ventils 4' erforderliche Rückstellkraft vollständig oder zumindest teilweise durch das Lagerelement 440 erzeugt wird, so dass auf eine Rückstellfeder 47 gegebenenfalls verzichtet werden kann.
Der erfindungsgemässe dynamische Mischer wurde in bevorzugten Ausgestaltungen beschrieben und dargestellt. Anhand der erfindungsgemässen Prinzipien sind weitere fachmännische Ausgestaltungen leicht realisierbar. Insbesondere kann der Vorrichtungskörper 41, 51, in dem die Antriebswelle 3 gelagert ist und der frontseitig mit dem Rotorgehäuse 1 verbunden ist, verschiedenartig ausgestaltet und so den Bedürfnissen des jeweiligen Anwenders angepasst werden. Der Vorrichtungskörper 41, 51 kann aus einem oder mehreren miteinander verbundenen Elementen bestehen. Ventile können auf bzw. im Vorrichtungskörper 41, 51 oder auch an einem externen Druckgenerator vorgesehen sein, der über Zufuhrleitungen mit dem dynamischen Mischer verbunden ist. Die Verbindung zwischen dem Rotorgehäuse 1 und dem Vorrichtungskörper 41, 51 sowie die Verbindung zwischen dem Rotor 2 und der Antriebswelle 3 kann auch in anderer Weise erfolgen. Ferner können in der Antriebswelle 3 auch mehrere Wellenkanäle 31 vorgesehen sein. Durch die Antriebswelle 3 werden vorzugsweise Komponenten K1 mit geringeren Volumenanteilen befördert. Die Volumenanteile können jedoch frei gewählt werden; indem die entsprechenden Vorrichtungsparameter oder Dosierelemente entsprechend gewählt oder eingestellt werden.
Der einfache Aufbau der Vorrichtung erlaubt ferner, die Mischkammer 15, die Verzögerungskammer 16, sofern vorgesehen, und die Transferkammern 49, 59 mit minimalen Volumina zu realisieren, so dass beim vollständigen Ersatz oder der Wartung des dynamischen Mischers nur wenig Mischmaterial entsorgt bzw. entfernt werden muss.
Die Verbindung der Antriebswelle 3 mit dem Rotor 2 wurde in einer vorzugsweisen Ausgestaltung gezeigt. Möglich ist natürlich auch die Verwendung eines Getriebes, beispielsweise eines Winkelgetriebes.

Bezugszeichenliste

1: Rotorgehäuse
11: Zylinderstück
12: Aussenflansch
13: Endstück
15: Mischkammer
151: Eintrittsöffnung
152: Austrittsöffnung
16: Verzögerungskammer im Rotorgehäuse

2: Rotor
21: Rotorkörper
211: Rotorflügel
22: Kopplungszylinder
221: Eingangsschraube am Kopplungszylinder 21
23: Ausgangsschraube

3: Antriebswelle
31: Wellenkanal
32: Eingangskanal
33: Verschlusselemente, in der Antriebswelle 3 verankert
351: erste Dichtung an der Antriebswelle 3
352: zweite Dichtung an der Antriebswelle 3
353: dritte Dichtung an der Antriebswelle 3
36: Lagereinheit

4: erstes Ventil
41: Ventilkörper
411: Öffnung zur Durchführung der Antriebswelle 3
414: Ringnut zur Aufnahme des elastischen Lagerelements 440
42: Ventilkammer
421: Eintrittsöffnung zur Ventilkammer 42
422: Austrittsöffnung zur Ventilkammer 42
43: Verschlussnadel
431: Verschlussstück
432: Ringflansch
44: unelastisches Lagerelement
440: elastisches Lagerelement
45: Druckkammer
451: Druckkanal
452: Abdeckung
46: Kolben
47: Feder
48: Flansch
49: erste Transferkammer

5: zweites Ventil
51: Ventilkörper
511: Öffnung zur Durchführung der Antriebswelle 3
52: Ventilkammer
521: Eintrittsöffnung zur Ventilkammer 52
522: Austrittsöffnung zur Ventilkammer 52
53: Verschlussnadel
55: unelastisches Lagerelement
55: Druckkammer
551: Druckkanal
552: Abdeckung
56: Kolben
57: Feder
59: zweite Transferkammer

6: Überwurfmutter
7: Kopplungshülse
71: Kopplungskanal
72: Transferkanäle in der Kopplungshülse 7
81: erster Dosierring
82: zweiter Dosierring
9: Antriebsvorrichtung
91: Kopplungselement

Claims

Dynamischer Mischer mit einem mit einer Antriebswelle (3) gekoppelten Rotor (2), welcher in einer in einem Rotorgehäuse (1) vorgesehenen Mischkammer (15) drehbar angeordnet ist, der wenigstens eine erste und eine zweite Komponente (K1, K2, ...) zuführbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (3) wenigstens einen Wellenkanal (31) aufweist, durch den die zweite Komponente (K2) in die Mischkammer (15) einführbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (2) einen mit Rotorflügeln (211) versehenen Körper (21) aufweist, dessen Längsachse (x2) vorzugsweise koaxial zur Achse (x3) der Antriebswelle (3) ausgerichtet ist, und der einen Kopplungszylinder (22) aufweist, in den die Antriebswelle (3) einführbar ist, die wenigstens ein erstes Verschlusselement (33) aufweist, mittels dessen die Antriebswelle (3) und der Rotor (2) drehfest koppelbar sind.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (2) und die Antriebswelle (3) vorzugsweise mittels einer Schraubenverbindung oder einer Bajonettverbindung derart miteinander verbindbar sind, dass die zweite Komponenten (K2) nur durch den Rotor (2) hindurch in wenigstens eine Zone der Mischkammer (15) gelangen kann, die von der ersten Komponente (K1) durchflossen wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (2) einen oder mehrere Transferkanäle (212) aufweist, durch die die durch den Wellenkanal (31) zugeführte zweite Komponente (K2) durch den Kopplungszylinder (22) und/oder durch den Körper (21) des Rotors (2) hindurch in die Zonen der Mischkammer (15) gelangen kann, die von der ersten Komponente (K1) durchflossen werden.
Vorrichtung nach Anspruch 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Kopplungszylinder (22) an dessen Aussenseite ein vorzugsweise schraubenförmig verlaufendes Förderelement (221) aufweist und/oder dass der Rotorkörper (21) ausgangsseitig eine Ausgangsschraube (23) aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das vorzugsweise rotationssymmetrisch ausgestaltete Rotorgehäuse (1) einerseits ein Endstück 13 mit einer Austrittsöffnung (152) für die gemischten Komponenten (K1 x K2) und andererseits ein Zylinderstück (11) mit einer Eintrittsöffnung (151) für die Zufuhr der beiden Komponenten (K1, K2) aufweist, in die die gegebenenfalls bereits mit dem Rotor (2) verbundene Antriebswelle (3) vorzugsweise koaxial zum Zylinderstück (11) einführbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Zylinderstück (11) dicht abschliessend mit einer in einem ersten Vorrichtungskörper (41) vorgesehenen ersten Transferkammer (49) verbindbar ist, durch die hindurch die Antriebswelle (3) geführt ist und die mit der Austrittsöffnung (422) einer ersten Zufuhrvorrichtung, vorzugsweise eines ersten Ventils (4) verbunden ist, durch die hindurch die erste Komponente (K1) in die erste Transferkammer (49) und weiter entlang der Antriebswelle (3) in die Mischkammer (15) einführbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Wellenkanal (31) direkt oder über einen Eingangskanal (32) mit einer im ersten oder einem zweiten Vorrichtungskörper (41; 51) vorgesehenen zweiten Transferkammer (59) verbunden ist, in die die Antriebswelle (3) hinein ragt oder durch die die Antriebswelle (3) hindurchgeführt ist, und die mit der Austrittsöffnung (522) einer zweiten Zufuhrvorrichtung, vorzugsweise eines zweiten Ventils (5) verbunden ist, durch die hindurch die zweite Komponente (K2) in den Wellenkanal (31) einführbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Zylinderstück (11) ein Aussengewinde oder einen Aussenflansch (12) aufweist, das mit einem Innengewinde der ersten Transferkammer (49) bzw. der mittels einer Überwurfmutter (6) mit einem an der ersten Transferkammer (49) angeschlossenen, mit einem Aussengewinde versehenen Flansch (48) verbindbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 7, 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Austrittsöffnung (422; 522) des ersten und/oder zweiten Ventils (4; 5), das mechanisch, hydraulisch oder pneumatisch betätigbar ist, mittels einer Nadel (43; 53) öffenbar oder abschliessbar ist, die innerhalb des Ventilkörpers (41; 51) mittels eines elastischen Lagerelements (440) verschiebbar gelagert ist, das die an die Austrittsöffnung (422; 522) und an eine Eingangsöffnung (421; 521) anschliessende Ventilkammer (42; 52) dicht abschliesst.
Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das elastische, vorzugsweise aus Kunststoff oder Federstahl bestehende Lagerelement (440), das zumindest annähernd die Form eines Tellers oder Zylinders aufweist,
a) angrenzend an die Ventilkammer (42; 52) vorzugsweise in einer Ringnut (411) verankert ist; und/oder

b) einen die Nadel (43) umschliessenden Ringflansch (432) einschliesst; und/oder

c) die für den Betrieb des Ventils (4') erforderliche Rückstellkraft vollständig oder zumindest teilweise erzeugt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (3) mit wenigstens einem Dosierring (81; 82) versehen ist, der vorzugsweise innerhalb des ersten Transferkanals (49) oder bei einer Ein- oder Austrittsöffnung des Wellenkanals (31; 32) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (3) mit einer Antriebsvorrichtung (9) gekoppelt ist.
Rotorgehäuse (1) und Rotor (2) für einen dynamischen Mischer nach einem der Ansprüche 1 bis 13.