DE4326807A1 - Vollständig selbstreinigender Mischer - Google Patents
Vollständig selbstreinigender MischerInfo
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
- B01F27/00—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders
- B01F27/60—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders with stirrers rotating about a horizontal or inclined axis
- B01F27/70—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders with stirrers rotating about a horizontal or inclined axis with paddles, blades or arms
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- B01F27/702—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders with stirrers rotating about a horizontal or inclined axis with paddles, blades or arms comprising two or more shafts, e.g. in consecutive mixing chambers with intermeshing paddles
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Description
Die Erfindung betrifft einen mehrachsigen Mischer/Reaktor mit großem freien
nutzbaren Volumen, der sich kinematisch selbst reinigt, bestehend aus zwei oder mehr
parallelen gegensinnig rotierenden Achsen 1, auf denen schraubenförmig versetzt,
Förderschaufeln 2 angebracht sind, die durch axial ausgedehnte Knetbarren 3
miteinander verbunden sind und einem umschließenden Gehäuse 4 sowie einem Einlaß
5 und einem Auslaß 6 für das Mischgut.
Die Erfindung richtet sich auf Vorrichtungen zur verfahrenstechnischen Behandlung
von Fluiden und kohäsiven Schüttgütern. Die Vorrichtung ist vollständig kinematisch
selbstreinigend und weist ein großes freies Nutzvolumen auf.
Unter anderem bei der Erzeugung und Verarbeitung von Kunststoffen müssen
hochviskose Flüssigkeiten verfahrenstechnisch behandelt werden. Insbesondere
werden Apparate zum Mischen und Ausdampfen benötigt. Diese müssen eine gute
Mischwirkung und im Fall der Ausdampfung auch eine schnelle Erneuerung der freien
Oberflächen des Mischers bewirken.
Produktablagerungen an den Wandungen solcher Mischer können zu Verfahrens
beeinträchtigungen führen. In den Ablagerungen werden unerwünschte Nebenreak
tionen aufgrund der wesentlich verlängerten Verweilzeit im Reaktor begünstigt. Dies
führt zur Verunreinigung des Produktes. Produktablagerungen an den Wandungen
können durch kinematische Selbstreinigung des Mischers vermieden werden.
Als Beispiel sei die Herstellung von thermotropen, flüssigkristallinen Polyestern
genannt. Geschwindigkeitsbestimmend in der Endstufe der Polykondensation ist der
Stoffübergang des Kondensates in die unter Vakuum befindliche Gasphase des Reak
tors. Dies erfordert eine möglichst große Stoffübergangsfläche und eine möglichst
schnelle Erneuerung derselben. Auf Grund der ausgeprägten Strukturviskosität neigt
das Produkt zu Wandablagerungen in nicht gerührten Bereichen. Durch die hier
vorliegenden längeren Verweilzeiten entstehen schwarze Crackprodukte, die, wenn
sie in den Produktstrom gelangen, zu nicht verkaufsfähiger Ware führen.
Im Hinblick auf die Minimierung der Herstellungs- und Betriebskosten eines
Reaktor/Mischers wird zusätzlich ein großes freies nutzbares Volumen angestrebt,
d. h. das Verhältnis vom Rührwerkvolumen zum Gehäusevolumen sollte möglichst
niedrig sein.
Diese Anforderungen werden bis zu einem gewissen Grade erfüllt durch den in der
Offenlegungsschrift DE 41 26 425 A1 beschriebenen Apparat.
Der dort beschriebene Apparat weist jedoch zwei gravierende Schwächen auf:
Zur Aufnahme von Biegekräften beispielsweise beim Mischen pastöser Fluide dient nur die Welle der Rotoren. Die Welle soll aber möglichst dünn sein, um ein großes freies nutzbares Volumen zu erhalten. Hierdurch ist bei den ebenfalls angestrebten kleinen Spielen (wegen der Selbstreinigung) auf Grund der Durchbiegung der Welle ein Verhältnis zwischen Apparatelänge und Achsabstand von mehr als 5 bestenfalls 7 kaum zu erreichen.
Zur Aufnahme von Biegekräften beispielsweise beim Mischen pastöser Fluide dient nur die Welle der Rotoren. Die Welle soll aber möglichst dünn sein, um ein großes freies nutzbares Volumen zu erhalten. Hierdurch ist bei den ebenfalls angestrebten kleinen Spielen (wegen der Selbstreinigung) auf Grund der Durchbiegung der Welle ein Verhältnis zwischen Apparatelänge und Achsabstand von mehr als 5 bestenfalls 7 kaum zu erreichen.
Eine Beheizung der Schaufeln und Zahnräder wäre in der genannten Mischvor
richtung nur möglich durch eine komplizierte Führung der Heizkanäle, wobei durch
jeden Zahnfuß Vor- und Rücklaufleitung geführt werden müssen. Dies ist fertigungs
technisch nur schwer zu beherrschen bzw. mit hohen Kosten verbunden.
Aufgabe der Erfindung ist es einen Apparat bereitzustellen, der vollständig kinema
tisch selbstreinigend ist, ein großes freies Volumen aufweist, der die genannten
Nachteile nicht aufweist und bei dem bevorzugt eine Beheizung/Kühlung der Abstreif
elemente leicht integrierbar ist.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, indem in einem mehrwelligen
Mischer auf jeder Welle schraubenförmig versetzt Förderschaufeln angeordnet sind,
die durch axial ausgedehnte Knetbarren miteinander verbunden sind.
Gegenstand der Erfindung ist ein mehrachsiger Mischer/Reaktor bestehend aus zwei
oder mehr parallelen gegensinnig rotierender Wellen (1, 11), auf denen
schraubenförmig versetzt Förderschaufeln (2, 12) angebracht sind, die durch axial
ausgedehnte Knetbarren (3, 13) miteinander verbunden sind (Die Gesamtheit aus
miteinander verbundener Welle, Förderschaufeln und Knetbarren wird im weiteren als
Rotor (1, 2, 3 bzw. 11, 12, 13) bezeichnet), einem umschließenden Gehäuse (4) mit
einem Einlaß (5) und einem Auslaß (6) für das Mischgut, dadurch gekennzeichnet,
daß die in axialer Richtung gesehene Vorder- und Rückseite einer jeden Förderschaufel (2, 12) eines Rotors ausgenommen an den Enden des Mischers durch die Förderschaufeln (12, 2) eines anderen Rotors kinematisch vollständig gereinigt werden,
daß jeder Knetbarren (3, 13) eines Rotors an seinen in axialer Richtung gesehenen Enden auch durch die Förderschaufeln (12, 2) ansonsten durch die Knetbarren (13, 3) und die Welle (11, 1) eines anderen Rotors kinematisch vollständig gereinigt wird,
daß jede Welle (1, 11) eines Rotors durch die Förderschaufeln (12, 2) und die Knetbarren (13, 3) eines anderen Rotors kinematisch vollständig gereinigt wird,
daß das Gehäuse (4) an seiner Innenwand durch die Knetbarren (3, 13) und Förderschaufeln (2, 12) kinematisch vollständig gereinigt wird,
daß die in einem Radialschnitt eines Rotors (1, 2, 3 bzw. 11, 12, 13) auftretenden Schnittkanten von Förderschaufeln (2, 12) und Knetbarren (3, 13) alle entweder Kreisbögen um den Rotationsmittelpunkt oder Epizykloidenabschnitte sind,
daß die in einem Radialschnitt eines Rotors (1, 2, 3 bzw. 11, 12, 13) auftretenden Schnittkanten von Förderschaufeln (2, 12) und Knetbarren (3, 13) alle konkav sind, wenn sie nach innen zeigen (d. h., wenn der Normalenvektor auf der Schnittkante eine Komponente zur Rotationsachse aufweist) und
daß jede Förderschaufel (2, 12) ausgenommen an den Enden des Mischers auf der in axialer Richtung gesehenen Vorder- und Rückseite mit je einem Knetbarren (3, 13) verbunden ist, wobei der bezüglich der axialen Förderung durch die Förderschaufeln (2, 12) stromaufwärts befindliche Knetbarren mit dem bei der Rotation führenden Ende der Förderschaufel und der andere mit dem bei der Rotation folgenden Ende der Förderschaufel verbunden ist.
daß die in axialer Richtung gesehene Vorder- und Rückseite einer jeden Förderschaufel (2, 12) eines Rotors ausgenommen an den Enden des Mischers durch die Förderschaufeln (12, 2) eines anderen Rotors kinematisch vollständig gereinigt werden,
daß jeder Knetbarren (3, 13) eines Rotors an seinen in axialer Richtung gesehenen Enden auch durch die Förderschaufeln (12, 2) ansonsten durch die Knetbarren (13, 3) und die Welle (11, 1) eines anderen Rotors kinematisch vollständig gereinigt wird,
daß jede Welle (1, 11) eines Rotors durch die Förderschaufeln (12, 2) und die Knetbarren (13, 3) eines anderen Rotors kinematisch vollständig gereinigt wird,
daß das Gehäuse (4) an seiner Innenwand durch die Knetbarren (3, 13) und Förderschaufeln (2, 12) kinematisch vollständig gereinigt wird,
daß die in einem Radialschnitt eines Rotors (1, 2, 3 bzw. 11, 12, 13) auftretenden Schnittkanten von Förderschaufeln (2, 12) und Knetbarren (3, 13) alle entweder Kreisbögen um den Rotationsmittelpunkt oder Epizykloidenabschnitte sind,
daß die in einem Radialschnitt eines Rotors (1, 2, 3 bzw. 11, 12, 13) auftretenden Schnittkanten von Förderschaufeln (2, 12) und Knetbarren (3, 13) alle konkav sind, wenn sie nach innen zeigen (d. h., wenn der Normalenvektor auf der Schnittkante eine Komponente zur Rotationsachse aufweist) und
daß jede Förderschaufel (2, 12) ausgenommen an den Enden des Mischers auf der in axialer Richtung gesehenen Vorder- und Rückseite mit je einem Knetbarren (3, 13) verbunden ist, wobei der bezüglich der axialen Förderung durch die Förderschaufeln (2, 12) stromaufwärts befindliche Knetbarren mit dem bei der Rotation führenden Ende der Förderschaufel und der andere mit dem bei der Rotation folgenden Ende der Förderschaufel verbunden ist.
In diesem Mischer werden die in axialer Richtung gesehenen Vorder- und Rückseite
einer jeden Förderschaufel eines Rotors (ausgenommen an den Enden des Mischers)
durch die Förderschaufeln der benachbarten Rotoren, die Knetbarren eines Rotors an
ihren (in axialer Richtung gesehenen) Enden auch durch die Förderschaufeln,
ansonsten durch die Knetbarren und die Welle der benachbarten Rotoren, die Wellen
durch die Förderschaufeln und die Knetbarren des jeweils benachbarten Rotors und
das Gehäuse durch Knetbarren und Förderschaufeln kinematisch vollständig gereinigt.
Unter kinematischer Reinigung wird die kleinstmögliche Annäherung der bewegten
Teile des Mischers verstanden, die bei Berücksichtigung der Fertigungstoleranz
während des Mischens erreicht werden kann, so daß die genannten Teile ohne
Blockierung aneinander vorbeigleiten können.
Wie beschrieben kann insgesamt eine vollständige kinematische Selbstreinigung aller
Oberflächen des Mischraumes erreicht werden.
Jede Förderschaufel, mit Ausnahme der Förderschaufel an den Enden des Mischers,
ist auf ihrer Vorder- und Rückseite mit je einem Knetbarren verbunden. Hierbei ist der
bezüglich der axialen Förderung durch die Förderschaufeln stromaufwärts befindliche
Knetbarren mit dem bei der Rotation führenden Ende der Förderschaufel und der
andere mit dem bei der Rotation folgenden Ende der Förderschaufel verbunden. Jeder
Knetbarren ist (ausgenommen an den Enden des Mischers) mit je zwei Förder
schaufeln verbunden. Hierdurch entstehen über die gesamte Mischerlänge reichende
Folgen von durch Knetbarren verbundenen Förderschaufeln.
Diese Folgen von durch Knetbarren verbundenen Förderschaufeln nehmen im
wesentlichen die durch Durchbiegung auftretenden Biegekräfte des Rotors auf.
Entsprechend ihrer Anordnung am Umfang des Rotors wird ein maximales
Flächenträgheitsmoment und damit eine minimale Durchbiegung der Wellen erreicht.
Die in einem Radialschnitt auftretenden Kanten der Rotoren lassen sich mathematisch
beschreiben:
Es seien 1 und 11 zwei Rotoren mit den Winkelgeschwindigkeiten ω₁ und ω₁₁ und den Mittelpunkten
Es seien 1 und 11 zwei Rotoren mit den Winkelgeschwindigkeiten ω₁ und ω₁₁ und den Mittelpunkten
Dann kann die Bewegung eines Punktes
des Rotors 1 im Koordinatensystem des Rotors 11 beschrieben werden als:
In einer bevorzugten Ausführungsform rotieren die Rotoren betragsmäßig
gleich schnell. Hier gilt ω₁ = -ω₁₁.
Ein Ziel bei der kinematischen Abreinigung ist, ein möglichst kleines Spiel der
bewegten Teile zu erreichen. Dies kann erreicht werden, wenn der Torsionswinkel
aller Rotoren über die Länge betragsmäßig gleich ist, also auch die Drehmomente
gleich sind. Das wird ermöglicht mit einer bevorzugten Ausführung der Erfindung,
indem die Rotoren mit gleichen sich wiederholenden Elementen ausgestattet werden.
Bei gleichschneller gegensinniger Rotation führt dies dazu, daß der Teilwinkel
zwischen den jeweils nächstbenachbarten Knetbarren eines Rotors sich bestimmt zu:
wobei
n die Gangzahl, m den Grad der Rotationssymmetrie,
ϕ einen Teilwinkel zwischen nächstbenachbarten Knetbarren,
π die Zahl 3,14159 . . . (π) und
ψ den Versatz zwischen Knetbarren auf Vorder- und Rückseite einer Förderschaufel bedeutet.
n die Gangzahl, m den Grad der Rotationssymmetrie,
ϕ einen Teilwinkel zwischen nächstbenachbarten Knetbarren,
π die Zahl 3,14159 . . . (π) und
ψ den Versatz zwischen Knetbarren auf Vorder- und Rückseite einer Förderschaufel bedeutet.
Um eine Schwingungsanregung zu vermeiden, wird auch ein über die Zeit konstantes
Drehmoment angestrebt. Dieses wird in einer besonders bevorzugten Ausführungs
form dadurch erreicht, daß zur Vergleichmäßigung des Antriebsmomentes der Ver
satz zwischen den Knetbarren auf Vorder- und auf Rückseite einer Förderschaufel (ψ)
kein ganzzahliges Vielfaches des Teilwinkels zwischen zwei nächstbenachbarten
Knetbarren (ϕ) ist. Der Versatz zwischen Knetbarren auf Vorder- und Rückseite einer
Schaufel ist der Winkel, um den der eine Knetbarren um die Rotationsachse der
verbundenen Welle gedreht werden muß, so daß seine gedachte axiale Verlängerung
genau in den Knetbarren übergeht.
Der Teilwinkel zwischen zwei Knetbarren ist der Winkel, um den ein Knetbarren um
die Rotationsachse der verbundenen Welle gedreht werden muß, so daß er mit dem
anderen Knetbarren zur Deckung kommt.
Falls die Mischerlänge ein ganzzahliges Vielfaches des axialen Abstandes zwischen
zwei durch Knetbarren verbundenen Förderschaufeln ist, sollte für die bevorzugte
Ausführungsform des Reaktors/Mischers gelten:
wobei
ϕ den Teilwinkel zwischen zwei nächstbenachbarten Knetbarren,
i eine ganze Zahl ungleich 0 ohne gemeinsamen Teiler mit ο,
li den axialen Abstand zwischen zwei durch Knetbarren verbundenen Förderschaufeln,
lΣ die Länge des Mischers und
ψ den Winkelversatz zwischen Knetbarren auf Vorder- und Rückseite einer Förderschaufel bedeutet.
ϕ den Teilwinkel zwischen zwei nächstbenachbarten Knetbarren,
i eine ganze Zahl ungleich 0 ohne gemeinsamen Teiler mit ο,
li den axialen Abstand zwischen zwei durch Knetbarren verbundenen Förderschaufeln,
lΣ die Länge des Mischers und
ψ den Winkelversatz zwischen Knetbarren auf Vorder- und Rückseite einer Förderschaufel bedeutet.
Bei verschieden schnell rotierenden Systemen führt die Forderung nach möglichst
konstanten Torsionsverhältnissen zu dem Ansatz, daß der Grad der Rotations
symmetrie umgekehrt proportional dem Betrag der Winkelgeschwindigkeit der Wellen
ist.
Eine komplette Beheizung bzw. Kühlung der Rotoren, Förderschaufeln und
Knetbarren ist in einer bevorzugten Ausführung der Erfindung möglich, wenn das
Heiz/Kühlmedium durch ein Wellenende geleitet wird, jeweils ein Teilstrom des
Mediums durch die jeweils erste Förderschaufel einer Folge von miteinander
verbundenen Knetbarren und Förderschaufeln zum nachfolgenden Knetbarren, den
Folgen von Knetbarren und Förderschaufeln folgend über die gesamte Rotorlänge,
durch die jeweils letzte Förderschaufel zurück zur Welle und von dort durch das dem
Eintritt entgegengesetzte Wellenende geführt wird, wobei ein weiterer Teilstrom des
Heiz/Kühlmediums durch eine Längsbohrung der Welle geführt wird, um auch die
Welle zu beheizen bzw. zu kühlen. Hierbei treten im Gegensatz zu dem in der DE 41 26 425
A1 beschriebenen Apparat keine Stellen auf, wo Vor- und Rücklaufleitung des
Heizmediums durch einen Förderschaufelfuß bzw. einen Zahnfuß geführt werden
müssen. Entsprechend einfach ist die Herstellung fertigungstechnisch beherrschbar.
Nachstehend wird die Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft
näher erläutert:
Fig. 1 zeigt die Darstellung des prinzipiellen Aufbaus eines erfindungsgemäßen
Mischers im Schnittbild in Aufsicht (Fig. 1b) Vorder- (Fig. 1c) und
Seitenansicht (Fig. 1a).
Fig. 2 zeigt die Darstellung eines erfindungsgemäßen Mischers.
Fig. 3 zeigt die Darstellung eines Radialschnittes durch den Mischer nach Fig. 2,
wie er auch als Frontfläche des Mischers erscheint.
Fig. 4a und 4b zeigen die Darstellung der Drehbewegung in einem Radialschnitt
entsprechend Fig. 3 in 18 Momentaufnahmen.
In Fig. 1 wird der prinzipielle Aufbau eines erfindungsgemäßen Mischers gezeigt. In
einem Gehäuse 4 befinden sich zwei Wellen 1, 11. Auf diesen sind jeweils einer
einfachen Spirale folgend Förderschaufeln 2, 7, 12, 17 . . . verbunden. Die Darstellung
in Fig. 1 ist in soweit vereinfacht, daß die in einem Radialschnitt auftretenden Kanten
keine Epizykloiden sind und der dargestellte Mischer auch nicht vollständig selbst
reinigend ist.
Fig. 2 zeigt die räumliche Darstellung eines erfindungsgemäßen Mischers. Das
Gehäuse ist nur teilweise dargestellt. Auf jeder Welle sind einer zweifach-Spirale
folgend Förderschaufeln 2, 7, 12, 17 . . . angeordnet. Die Vorder- und Rückseiten der
Förderschaufeln liegen nicht wie bei Fig. 1 in Ebenen senkrecht zur Rotationsachsen,
vielmehr sind die Förderschaufeln so angestellt, daß sie vermehrt zum axialen
Transport beitragen. Die Förderschaufeln sind durch die Knetbarren 3, 13 . . . auf jeder
Welle zu 7 Folgen von abwechselnden Knetbarren und Förderschaufeln verbunden.
Der Mischer ist ausgelegt auf eine gleichschnelle gegensinnige Rotation.
Das freie nutzbare Volumen beträgt 68,5% des Gehäuseinnenvolumens.
Fig. 3 zeigt einen Radialschnitt entsprechend A in Fig. 1b durch den Mischer nach
Fig. 2, wie er sich auch an der Frontfläche des Mischers in Fig. 2 zeigt. So erscheint
Abstreifer 9 aus Fig. 2 als Linienzug 414, 415, 416, 417 und Abstreifer 19 als 314,
315, 316, 317 in Fig. 3. In Fig. 4a und Fig. 4b wird derselbe Radialschnitt in 18
zeitlich aufeinander folgenden Phasenbildern während einer ganzen Umdrehung der
Wellen. Hierbei wird die Abreinigungswirkung deutlich:
Kante 314 reinigt die Fläche 445-447, | |
Kante 414 reinigt die Fläche 345-347, | |
Kante 324 reinigt die Fläche 455-457, | Kante 424 reinigt die Fläche 355-357, |
Kante 334 reinigt die Fläche 465-467, | Kante 434 reinigt die Fläche 365-367, |
Kante 344 reinigt die Fläche 475-477, | Kante 444 reinigt die Fläche 375-377, |
Kante 354 reinigt die Fläche 416-417, | Kante 454 reinigt die Fläche 316-317, |
Kante 364 reinigt die Fläche 425-427, | Kante 464 reinigt die Fläche 325-327, |
Kante 374 reinigt die Fläche 435-437, | Kante 474 reinigt die Fläche 335-337, |
Kante 315 reinigt die Fläche 443-447, | Kante 415 reinigt die Fläche 343-347, |
Kante 315 reinigt die Fläche 442-448, | Kante 415 reinigt die Fläche 342-348, |
Kante 325 reinigt die Fläche 457-462, | Kante 425 reinigt die Fläche 357-362, |
Kante 325 reinigt die Fläche 463-464, | Kante 425 reinigt die Fläche 363-364, |
Kante 335 reinigt die Fläche 462-472, | Kante 435 reinigt die Fläche 362-372, |
Kante 335 reinigt die Fläche 463-467, | Kante 435 reinigt die Fläche 363-367, |
Kante 335 reinigt die Fläche 473-474, | Kante 435 reinigt die Fläche 373-374, |
Kante 345 reinigt die Fläche 414-472, | Kante 445 reinigt die Fläche 314-372, |
Kante 345 reinigt die Fläche 473-474, | Kante 445 reinigt die Fläche 373-374, |
Kante 355 reinigt die Fläche 422-417, | Kante 455 reinigt die Fläche 322-317, |
Kante 355 reinigt die Fläche 423-424, | Kante 455 reinigt die Fläche 323-324, |
Kante 365 reinigt die Fläche 423-427, | Kante 465 reinigt die Fläche 323-327, |
Kante 365 reinigt die Fläche 432-442, | Kante 465 reinigt die Fläche 332-342, |
Kante 365 reinigt die Fläche 433-434, | Kante 465 reinigt die Fläche 333-334, |
Kante 375 reinigt die Fläche 433-437, | Kante 475 reinigt die Fläche 333-337, |
Kante 375 reinigt die Fläche 443-444, | Kante 475 reinigt die Fläche 343-344, |
Kante 316 reinigt die Fläche 451-454, | Kante 416 reinigt die Fläche 351-354, |
Kante 317 reinigt die Fläche 454-455, | Kante 417 reinigt die Fläche 354-355, |
Kante 327 reinigt die Fläche 464-465, | Kante 427 reinigt die Fläche 364-365, |
Kante 337 reinigt die Fläche 474-475, | Kante 437 reinigt die Fläche 374-375, |
Kante 347 reinigt die Fläche 414-415, | Kante 447 reinigt die Fläche 314-315, |
Kante 357 reinigt die Fläche 424-425, | Kante 457 reinigt die Fläche 324-325, |
Kante 367 reinigt die Fläche 434-435, | Kante 467 reinigt die Fläche 334-335, |
Kante 377 reinigt die Fläche 444-445, | Kante 477 reinigt die Fläche 344-345, |
Fläche 351-316 reinigt die Fläche 448-451, | Fläche 451-416 reinigt die Fläche 348-351. |
Wie ersichtlich werden alle Umfangsflächen abgereinigt.
Gleichfalls wird deutlich, daß die Gehäuseinnenwände durch die Kanten 445, 435,
345, 335 . . . gereinigt werden.
Die Stirnflächen des Gehäuses werden z. B. durch Kanten der endständigen Schaufeln
9, 19 . . . vollständig gereinigt
Claims (8)
1. Mischer/Reaktor mit zwei oder mehr parallelen gegensinnig rotierenden Ro
toren, bestehend aus Wellen (1, 11), auf denen schraubenförmig versetzt För
derschaufeln (2, 12) angebracht sind, die durch axial ausgedehnte Knetbarren
(3, 13) miteinander verbunden sind, einem umschließenden Gehäuse (4) mit
einem Einlaß (5) und einem Auslaß (6) für das Mischgut, dadurch gekenn
zeichnet,
daß in axialer Richtung gesehene Vorder- und Rückseite einer jeden Förder schaufel (2, 12) eines Rotors ausgenommen an den Enden des Mischers durch die Förderschaufeln (12, 2) eines anderen Rotoren kinematisch vollständig gereinigt werden,
daß die Knetbarren (3, 13) eines Rotors an seinen in axialer Richtung gesehenen Enden auch durch die Förderschaufeln (12, 2), ansonsten durch die Knetbarren (13, 3) und die Welle (11, 1) eines anderen Rotors kinematisch vollständig gereinigt werden,
daß die Welle (1, 11) eines Rotors durch die Förderschaufeln (12, 2) und die Knetbarren (13, 3) des anderen Rotors kinematisch vollständig gereinigt wird,
daß das Gehäuse (4) an seiner Innenwand durch die Knetbarren (3, 13) und Förderschaufeln (2, 12) kinematisch vollständig gereinigt wird,
daß die in einem Radialschnitt eines Rotors (1, 2, 3 bzw. 11, 12, 13) auftreten den Schnittkanten von Förderschaufeln (2, 12) und Knetbarren (3, 13) alle entweder Kreisbögen um den Rotationsmittelpunkt oder Epizykloidenabschnitte sind,
daß die in einem Radialschnitt eines Rotors (1, 2, 3 bzw. 11, 12, 13) auftretenden Schnittkanten von Förderschaufeln (2, 12) und Knetbarren (3, 13) alle konkav sind, wenn sie nach innen zeigen (d. h., wenn der Normalenvektor auf der Schnittkante eine Komponente zur Rotationsachse aufweist) und
daß jede Förderschaufel (2, 12) ausgenommen an den Enden des Mischers auf der in axialer Richtung gesehenen Vorder- und Rückseite mit je einem Knet barren (3, 13) verbunden ist, wobei der bezüglich der axialen Förderung durch die Förderschaufeln (2, 12) stromaufwärts befindliche Knetbarren mit dem bei der Rotation führenden Ende der Förderschaufel und der andere mit dem bei der Rotation folgenden Ende der Förderschaufel verbunden ist.
daß in axialer Richtung gesehene Vorder- und Rückseite einer jeden Förder schaufel (2, 12) eines Rotors ausgenommen an den Enden des Mischers durch die Förderschaufeln (12, 2) eines anderen Rotoren kinematisch vollständig gereinigt werden,
daß die Knetbarren (3, 13) eines Rotors an seinen in axialer Richtung gesehenen Enden auch durch die Förderschaufeln (12, 2), ansonsten durch die Knetbarren (13, 3) und die Welle (11, 1) eines anderen Rotors kinematisch vollständig gereinigt werden,
daß die Welle (1, 11) eines Rotors durch die Förderschaufeln (12, 2) und die Knetbarren (13, 3) des anderen Rotors kinematisch vollständig gereinigt wird,
daß das Gehäuse (4) an seiner Innenwand durch die Knetbarren (3, 13) und Förderschaufeln (2, 12) kinematisch vollständig gereinigt wird,
daß die in einem Radialschnitt eines Rotors (1, 2, 3 bzw. 11, 12, 13) auftreten den Schnittkanten von Förderschaufeln (2, 12) und Knetbarren (3, 13) alle entweder Kreisbögen um den Rotationsmittelpunkt oder Epizykloidenabschnitte sind,
daß die in einem Radialschnitt eines Rotors (1, 2, 3 bzw. 11, 12, 13) auftretenden Schnittkanten von Förderschaufeln (2, 12) und Knetbarren (3, 13) alle konkav sind, wenn sie nach innen zeigen (d. h., wenn der Normalenvektor auf der Schnittkante eine Komponente zur Rotationsachse aufweist) und
daß jede Förderschaufel (2, 12) ausgenommen an den Enden des Mischers auf der in axialer Richtung gesehenen Vorder- und Rückseite mit je einem Knet barren (3, 13) verbunden ist, wobei der bezüglich der axialen Förderung durch die Förderschaufeln (2, 12) stromaufwärts befindliche Knetbarren mit dem bei der Rotation führenden Ende der Förderschaufel und der andere mit dem bei der Rotation folgenden Ende der Förderschaufel verbunden ist.
2. Mischer/Reaktor gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotoren
betragsmäßig gleichschnell rotieren.
3. Mischer/Reaktor nach den Ansprüchen 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß die
Rotoren (3, 13) die gleiche Anzahl n der über den Umfang verteilten miteinan
der durch Knetbarren verbundenen Folgen von Förderschaufeln (2, 12) aufwei
sen, wobei der Teilwinkel zwischen den jeweils nächstbenachbarten Knetbarren
eines Rotors sich bestimmt zu:
wobei
ϕ der Teilwinkel zwischen nächstbenachbarten Knetbarren,
n die Gangzahl,
m der Grad der Rotationssymmetrie,
ψ der Versatz zwischen Knetbarren auf Vorder- und Rückseite einer Förderschaufel,
π die Zahl π (3,14159) ist.
ϕ der Teilwinkel zwischen nächstbenachbarten Knetbarren,
n die Gangzahl,
m der Grad der Rotationssymmetrie,
ψ der Versatz zwischen Knetbarren auf Vorder- und Rückseite einer Förderschaufel,
π die Zahl π (3,14159) ist.
4. Mischer/Reaktor gemäß den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß
zur Vergleichmäßigung des Antriebsdrehmomentes der Versatz (ψ) zwischen
den Knetbarren auf der Vorder- und Rückseite einer Förderschaufel kein ganz
zahliges Vielfaches des Teilwinkels (ϕ) zwischen zwei nächstbenachbarten
Knetbarren ist.
5. Vorrichtung gemäß den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die
Mischerlänge ein ganzzahliges Vielfaches ο des axialen Abstandes zwischen
zwei durch Knetbarren verbundenen Förderschaufeln ist und
wobei
ϕ = der Teilwinkel zwischen nächstbenachbarten Knetbarren,
i = eine ganze Zahl ungleich 0 ohne gemeinsamen Teiler mit ο.
ϕ = der Teilwinkel zwischen nächstbenachbarten Knetbarren,
i = eine ganze Zahl ungleich 0 ohne gemeinsamen Teiler mit ο.
li = der axiale Abstand zwischen zwei durch Knetbarren verbundenen Förder
schaufeln,
lΣ = die Länge des Mischers,
ψ = der Winkelversatz zwischen Knetbarren auf Vorder- und Rückseite einer Förderschaufel ist.
lΣ = die Länge des Mischers,
ψ = der Winkelversatz zwischen Knetbarren auf Vorder- und Rückseite einer Förderschaufel ist.
6. Mischer/Reaktor gemäß den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß
ihre Förderschaufeln (2) und Knetbarren (3) komplett beheizt oder gekühlt
werden können.
7. Mischer/Reaktor gemäß dem Anspruch 6, in der die Beheizung/Kühlung mit
einem Heiz/Kühlmedium vorgenommen wird, das durch ein Wellenende geleitet
wird, wobei jeweils ein Teilstrom des Mediums durch die jeweils erste
Förderschaufel einer Folge von miteinander verbundenen Förderschaufeln und
Knetbarren zum nächstfolgenden Knetbarren geleitet, den miteinander
verbundenen Förderschaufeln und Knetbarren folgend zum Ende des Rotors
geleitet, durch die jeweils letzte Förderschaufel zurück zur Welle und von dort
dem Eintritt entgegengesetzte Wellenende herausgeführt wird und ein weiterer
Teilstrom des Mediums durch eine Längsbohrung der Welle geleitet wird um
die Welle zu beheizen.
Priority Applications (5)
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