DE4413965A1 - Mischer für viskose Flüssigkeiten und Massen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Mischer für viskose Flüssig­ keiten und Massen, mit einem im Querschnitt kreisrunden Gehäuse dem Zu- und Abführeinrichtungen für das Verarbei­ tungsgut zugeordnet sind und mit einer Anzahl gleichsinnig achsparalleler Mischerwellen, die in dem Gehäuse im Kranz angeordnet sind und die eine gemeinsame Umlaufbewegung um die Gehäuselängsachse ausführen.

Mischer für viskose Flüssigkeiten und Massen sind in viel­ fältigen Ausführungsformen bekannt. Sie arbeiten meistens mit Rühr- oder Knetwerkzeugen, die in einem Gehäuse umlau­ fen und gegebenenfalls zusätzlich zu der Drehbewegung um ihre eigene Achse noch eine Planetenbewegung ausführen. So ist beispielsweise in der DE-PS 4 39 990, von der die Er­ findung ausgeht eine Vorrichtung zum Verfeinern von Scho­ kolade oder ähnlichen plastischen Massen beschrieben, bei der in einem zylindrischen Gehäuse um eine Mittelwalze umlaufende und sich gleichzeitig gleichsinnig um ihre ei­ genen Achsen drehende Mischerwellen in Gestalt von Walzen angeordnet sind, die alle oder einzeln - wie gegebenen­ falls auch die Mittelwalze - derart durchbrochen sind, daß das zu bearbeitende Gut sie quer zu ihrer Längsachse zu durchdringen vermag. Die Walzendurchbrechungen können da­ bei schraubenförmig verwunden sein, mit der Folge, daß das Bearbeitungsgut nicht nur eine Bewegung quer zur Walzen­ achse sondern auch eine solche in der Längsrichtung der Walzen erfährt. Dieses Gerät erfordert verhältnismäßig komplizierte Mischwerkzeuge und ist beispielsweise zur Verarbeitung von viskosen Flüssigkeiten nicht ohne weite­ res geeignet. Davon abgesehen ist es nur schwer zu reini­ gen und im übrigen mehr auf seinen speziellen Verwendungs­ zweck, nämlich das Verfeinern von Schokolademassen be­ schränkt.

Daneben gibt es auch sogenannte Dünnschicht-Reaktoren (vergleiche beispielsweise DE-PS 30 30 541), welche eben­ falls mit in einem zylindrischen Gehäuse kranzförmig an­ geordneten Wellen arbeiten. Auf den Wellen sind miteinan­ der kämmende, insbesondere scheibenförmige Behandlungsele­ mente für das Verarbeitungsgut angeordnet, die miteinander dünne Spalte begrenzen, durch die das Verarbeitungsgut hindurchgefördert wird, wobei es gleichzeitig dünnschich­ tig ausgebreitet wird. Das Verarbeitungsgut wird dabei von einer Dickschichtseite aus auf eine Dünnschichtseite ge­ bracht, in deren Bereich ein Unterdruck wirksam sein kann, um eine Entgasung des dünnschichtig ausgebreiteten Verar­ beitungsgutes zu bewirken.

Bei solchen Dünnschicht-Reaktoren wird eine verhältnismä­ ßig lange Verweilzeit des Verarbeitungsgutes in dem Reak­ tor angestrebt. Sie erlauben es zwar auch, viskose Medien, beispielsweise Polymerenschmelzen oder dergleichen mit Zuschlagsstoffen zu mischen, doch sind sie für einen Ein­ satz als reine Mischer für viskose Flüssigkeiten oder Mas­ sen weder bestimmt noch geeignet.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, einen Mischer zu schaffen, der sich bei einfachem Aufbau durch sehr gute Mischwirkung und vielfältigere Einsatzmöglichkeiten aus­ zeichnet, wobei gleichzeitig die Mischwerkzeuge sich an ihren gesamten vom Verarbeitungsgut benetzten Oberflächen durch ihre Differenzgeschwindigkeiten zueinander zwangs­ läufig gegenseitig reinigen.

Zur Lösung dieser Aufgabe weist der eingangs genannte Mi­ scher erfindungsgemäß die Merkmale des Patentanspruchs 1 auf.

Dieser Mischer kann wahlweise als kontinuierlicher oder diskontinuierlicher Mischer aufgebaut werden, wobei er im ersten Fall im Dauerbetrieb kontinuierlich von dem zu ver­ mischenden Verarbeitungsgut durchströmt ist, während er im zweiten Falle jeweils chargenweise eine bestimmte Menge Verarbeitungsgut verarbeitet. Typische Einsatzgebiete für solche kontinuierlichen Mischer sind beispielsweise die Herstellung von Pharmazeutika, Schmierfette, Farben, Lacke, Klebstoffe etc. während diskontinuierliche Mischer in der Pharmazie, in der Chemie und dergleichen eine vielfäl­ tige Verwendung finden, bei denen eine kontinuierliche Arbeitsweise aus wirtschaftlichen Gründen aufgrund gerin­ ger Chargenmengen unzweckmäßig wäre.

Bei dem neuen Mischer sind benachbarte Förderschnecken jeweils zu Gruppen zusammengefaßt, von denen jede Gruppe wenigstens zwei mit ihren Schneckengängen gleicher Stei­ gung ineinander greifende Förderschnecken enthält, wobei die nebeneinanderliegenden Förderschnecken benachbarter Gruppen außer Eingriff miteinander stehend angeordnet sind. Das Verarbeitungsgut wird von den in der Regel aus einem Förderschneckenpaar bestehenden, mit ihren Schnecken­ gängen ineinander greifenden Förderschnecken jeder Gruppe in einer bestimmten Axialrichtung gefördert, wäh­ rend in den zwischen benachbarten Gruppen liegenden Berei­ chen den sogenannten "Mischzwickeln" keine axiale Förde­ rung stattfindet. In diesen Bereichen kann sich eine Rück­ strömung ausbilden; gleichzeitig findet ein Niveauaus­ gleich statt. Bei kontinuierlichen Mischern weisen die Förderschnecken der Mischerwellen aller Gruppen die gleiche Förderrichtung auf, während bei diskontinuierlichen Mischern die Anordnung derart getroffen ist, daß die Förderschnecken der Mischerwellen einander benachbarter Gruppen eine entgegengesetzte Förderrichtung aufweisen. Insbesondere bei diskontinuierlichen Mischern ist es zweckmäßig, daß die nebeneinander liegenden Förderschnecken benachbarter Gruppen mit den Umhüllenden ihrer Schneckengänge - bis auf den notwendigen engen Betriebsspalt - unmittelbar aneinander grenzen. Vorzugsweise bei kontinuierlichen Mischern kann es aber von Vorteil sein, wenn nebeneinander liegende Förderschnecken benachbarter Gruppen zwischen sich jeweils einen Zwischenraum begrenzen, der abhängig von der Viskosität des Verarbeitungsgutes gewählt wird. Generell gilt, daß je höher die Viskosität desto größer die Beabstandung benachbarter Gruppen.

Abgesehen von Ausnahmefällen sind die beiden miteinander verbundenen Gehäuse des neuen Mischers liegend angeordnet, d. h. mit in der Betriebslage horizontaler Ausrichtung der Mischerwellen. Der Betriebsfüllspiegel für das Verarbei­ tungsgut liegt dann in dem Ringraum mit Vorteil etwa im Bereiche der oberen Berandung des Innengehäuses. Dazu ist zu bemerken, daß der Ringraum prinzipiell nie vollständig mit dem Verarbeitungsgut gefüllt werden darf.

Das Außengehäuse kann mit Anschlußmitteln für eine Über- oder Unterdruckquelle versehen sein, womit es beispiels­ weise möglich ist, während des Mischvorganges freigesetzte gasförmige Anteile abzusaugen oder abhängig von der Art des Verarbeitungsgutes einen Mischvorgang auch unter Gas­ überdruck, beispielsweise in einer Schutzgasatmosphäre ablaufen zu lassen.

Weil bei feststehendem Außengehäuse das Innengehäuse um­ laufend ausgebildet ist, kann der Antrieb der Mischerwellen von dem umlaufenden Innengehäuse abgeleitet werden, wobei das Innengehäuse zur Kupplung mit einer An­ triebsquelle eingerichtet ist. Konstruktiv kann das derart gelöst sein, daß das Innengehäuse mit wenigstens einem ko­ axialen Zahnrad verbunden ist, dem ein drehfest an dem Außengehäuse angeordnetes Hohlrad zugeordnet ist, wobei die Mischerwellen drehfest aufgesetzte Ritzel tragen, die mit dem Zahnrad und dem Hohlrad in Eingriff stehen.

Wenn das Zahnrad, das Hohlrad und die Ritzel gerade ver­ zahnt sind, müßten im Bereiche der stirnseitige Verschluß­ teile des Ringraumes gehäusefeste Axiallager vorgesehen werden, die die bei der Arbeit der Mischerwellen auftre­ tenden an den Mischerwellen angreifenden Axialkräfte auf­ nehmen.

Auf solche eigenen Axiallager kann verzichtet werden, in­ dem die Mischerwellen endseitig lediglich über ihre Ritzel an einem zugeordneten Hohlrad und einem dem Innengehäuse zugeordneten Zahnrad gelagert sind, wobei auch das Innen­ gehäuse endseitig lediglich über jeweils ein Zahnrad, die Ritzel der Mischerwellen und ein Hohlrad an dem Außenge­ häuse gelagert ist. Die Axialkräfte werden dabei von den zum Antrieb der Mischerwellen vorhandenen Getriebeteilen selbst aufgenommen.

Zu diesem Zweck sind das jeweilige Zahnrad, das zugehörige Hohlrad und die Ritzel schräg verzahnt. An wenigstens einem Ende der Mischerwellen ist dem schräg verzahnten Zahnrad des Innengehäuses an dem Außengehäuse ein Hohlrad mit entgegengesetzt gerichteter Schrägzahnung zugeordnet, wobei jede Mischerwelle endseitig ein entsprechend verzahntes Ritzelpaar trägt, von dessen Ritzeln ein Ritzel mit dem Zahnrad und das andere Ritzel mit dem Hohlrad in Eingriff steht.

Abhängig von dem Einsatzzweck der zur erzielenden Ver­ weilzeit des Verarbeitungsgutes in dem Mischer sowie der Wirkungsweise (kontinuierlich oder diskontinuierlich) des Mischers können ein-, zwei-, drei- oder mehrgängige Schneckenwellen Verwendung finden. Allgemein gilt, daß sich mit Schneckenwellen höherer Gangzahl (insbesondere dreigängige Schnecken) eine bessere Mischwirkung bei kur­ zer Verweilzeit erzielen läßt. Aus Gründen der Rationali­ sierung ist es, zweckmäßig den Mischer so aufzubauen, daß die Schneckenwellen ohne weiteres ausgetauscht werden kön­ nen, ohne daß größere Umbaumaßnahmen erforderlich sind. Um dies zu erreichen, sind die Ritzel mit Vorteil mit der jeweiligen Mischerwelle mittels einer Kerbverzahnung form­ schlüssig verbunden, deren Zähnezahl ganzteilig durch die Zahl der Mischerwellen teilbar ist. Wie genaue Untersu­ chungen zeigen; kann damit für alle zusammenwirkenden För­ derschneckenpaare jeweils die richtige gegenseitige Win­ kelzuordnung erreicht werden, indem einfach die Ritzel in der entsprechenden Winkellage auf die Mischerwellen aufge­ steckt werden.

Vorzugsweise sind die Mischerwellen endseitig lediglich über ihre Ritzel an einem Hohlrad und einem Zahnrad axial und radial gelagert. Desgleichen ist es vorteilhaft, das Innengehäuse endseitig lediglich über sein Zahnrad, die Ritzel der Mischerwellen und das zugeordnete Hohlrad an dem Außengehäuse zu lagern. Ferner ist das Hohlrad und/oder das Zahnrad auf wenigstens einer Gehäuseseite in Achsrichtung vorzugsweise elastisch gegen die zugeordneten Mischerwellen verspannt.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Gegenstan­ des der Erfindung dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 einen kontinuierlichen Vakuum-Mischer gemäß der Erfindung im mittigen Querschnitt in einer Sei­ tenansicht,

Fig. 2, 3 den Mischer nach Fig. 1 im axialen Längsschnitt im Ausschnitt unter Veranschaulichung der an­ triebsseitigen und der dieser gegenüberliegenden Lager- und Antriebselemente der Mischerwellen des Mischers nach Fig. 1,

Fig. 4 den kontinuierlichen Vakuum-Mischer nach Fig. 1 in einer abgewandelten Ausführungsform und in einer entsprechenden Querschnittsdarstellung.

Fig. 5, 6 den Mischer nach Fig. 4 im axialen Längsschnitt, in einer Seitenansicht und jeweils in einem Aus­ schnitt entsprechend der Fig. 2, 3,

Fig. 7 eine Abwicklung der Förderschnecken zweier be­ nachbarter Förderschneckengruppen des Mischers nach Fig. 1 im Ausschnitt, in der Draufsicht und in einem anderen Maßstab,

Fig. 8 einen diskontinuierlichen Vakuum-Mischer gemäß der Erfindung im Querschnitt in einer Seitenan­ sicht,

Fig. 9, 10 den Mischer nach Fig. 8 im axialen Längsschnitt in einer Seitenansicht und jeweils in einem Aus­ schnitt entsprechend Fig. 2 bzw. 3,

Fig. 11 eine Abwicklung der Förderschnecken dreier be­ nachbarter Förderschneckengruppen des Mischers nach Fig. 8 in der Draufsicht, im Ausschnitt und in einem anderen Maßstab und

Fig. 12 eine Dichtungsanordnung des Mischers nach Fig. 1 im Achsschnitt und Ausschnitt und in einem ande­ ren Maßstab.

Der in den Fig. 1 bis 3 in einer ersten Ausführungsform dargestellte kontinuierliche Vakuum-Mischer weist ein zy­ lindrisches Außengehäuse 1, auf das stirnseitig jeweils einen abgedichtet angeschweißten Ringflansch 2 trägt und das auf seiner Außenumfangsfläche über den größten Teil seiner axialen Länge mit ringsumlaufenden Spiralnuten 3 versehen ist, die durch einen Mantel 4 nach außen zu abge­ schlossen sind. Im Betrieb können die Spiralnuten 3 erfor­ derlichenfalls von einem dem Temperiermittel, beispiels­ weise Öl, Wasser oder dergleichen durchströmt sein, um während des Mischvorganges von dem Verarbeitungsgut Wärme abzuführen oder diesem Wärme zuzuleiten. Zum Anschluß ei­ ner entsprechenden Temperiermittelquelle dienen zwei mit den Spiralnuten 3 in Verbindung stehende Anschlußstutzen 5.

Von dem Außengehäuse 1 ist ein koaxiales zylindrisches Innengehäuse 6 kleineren Durchmessers umschlossen, das an seinen beiden Stirnseiten jeweils einen dicht angeschweiß­ ten nach innen ragenden Ringflansch 7 trägt und das ge­ meinsam mit dem Außengehäuse 1 einen Ringraum 8 radial be­ grenzt.

Die beiden Gehäuse 1, 6 sind liegend, d. h. mit horizonta­ ler Längsachse 9 angeordnet, wobei das Außengehäuse 1 feststehend aufgestellt und das Innengehäuse 6 relativ zu dem Außengehäuse 1 um seine Längsachse 9 drehbar gelagert ist.

Mittig zwischen den beiden Ringflanschen 2 ist auf das Außengehäuse 1 oben eine Vakuum- oder Überdruckanschluß­ kammer 10 abgedichtet angesetzt, die nach außen zu durch eine Sichtscheibe 11 abgedichtet verschlossen ist und in die ein Anschlußstutzen 120 für eine nicht weiter darge­ stellte Unterdruck- oder Überdruckquelle führt.

In dem Ringraum 8 sind eine Anzahl achsparalleler Mischer­ wellen 12 kranzförmig angeordnet, die bei dem dargestell­ ten Ausführungsbeispiel über ihre gesamte Länge als För­ derschnecken mit Schneckengängen 13 gleicher Steigung aus­ gebildet sind. Der Durchmesser der Mischerwellen 12 ist derart gewählt, daß die von einem gedachten zylindrischen Rotationskörper gebildete Umhüllende 160, jeder Mischer­ welle 12 unter Freilassung eines kleinen Betriebsspaltes an die Innenwand des Außengehäuses 1 und an die Außenwand des Innengehäuses 6 heranreicht. Alle Mischerwellen 12 sind gleichsinnig angetrieben, wie dies in Fig. 1 durch Pfeile 14 angedeutet ist. Gleichzeitig führen die kranz­ förmig angeordneten Mischerwellen 12 im Betrieb eine ge­ meinsame Umlaufbewegung um die Längsachse 9 aus, die eben­ so wie die Drehbewegung der Mischerwellen 12 um deren je­ weilige Längsachse 15, von der durch einen Pfeil 16 (Fig. 1) angedeuteten Umlaufbewegung des Innengehäuses 6 abge­ leitet ist.

Anstelle oder zusätzlich zu den Schneckengängen 13 könnten die Mischerwellen 12 - gegebenenfalls abschnittsweise - auch andere Mischwerkzeuge, beispielsweise in Gestalt von Flügeln, Verzahnungen oder dergleichen tragen, wenn dies die Art des Verarbeitungsgutes für zweckmäßig erscheinen läßt. Aus gleichen Erwägungen wäre es auch denkbar, die Schneckengänge 13 zumindest abschnittsweise durchbrochen auszubilden.

Wie insbesondere der Abwicklung der Mischerwellen 12 nach Fig. 7 zu entnehmen, sind jeweils zwei als Förderschnecken ausgebildete Mischerwellen 12 zu Gruppen 17 zusammenge­ faßt, deren Schneckengänge 13 gleiche Steigung aufweisen und mit engem Betriebsspiel ineinander greifen. Das in Fig. 1 dargestellte Ausführungsbeispiel weist 8 solcher Gruppen 17 auf, von denen, wie erwähnt, jede ein Mischer­ wellenpaar 12 enthält. Grundsätzlich ist es auch möglich, mehrere Mischerwellen 12, beispielsweise drei oder vier Mischerwellen, in einer solchen Gruppe 17 zusammenzufas­ sen, in der die Mischerwellen 12 mit ihren Schneckengängen 13 miteinander in Eingriff stehen.

Die außenliegenden Mischerwellen 12 benachbarter Gruppen 17 stehen mit den Schneckengängen 13 ihrer Förderschnecken nicht miteinander in Eingriff. Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 ist die Anordnung derart getroffen, daß die Umhüllenden 160 der nebeneinander liegenden Mischerwellen 12 benachbarter Gruppen 17 - unter Berücksichtigung des erforderlichen Betriebsspieles - unmittelbar aneinander heranreichen und sich tangieren.

Abhängig von der Art und der Viskosität des Verarbeitungs­ gutes kann zwischen den endständigen Mischerwellen 12 be­ nachbarter Gruppen 17 aber auch ein größerer Abstand vor­ gesehen sein, wie dies augenfällig das Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 zeigt. Dort sind lediglich sechs Gruppen 17 von Mischerwellen 12 vorhanden, zwischen denen jeweils ein mit 19 bezeichneter, verhältnismäßig großer Abstand vor­ handen ist, der etwa dem halben Durchmesser einer Umhül­ lenden 160 entspricht. Die Ausführungsform nach Fig. 4 kommt insbesondere für hochviskose Medien in Frage.

Der Antrieb der Mischerwellen 12 und deren Lagerung sind insbesondere aus den Fig. 2, 3 zu entnehmen, die den Fig. 5, 6 des zweiten Ausführungsbeispiels nach Fig. 4 und den Fig. 9, 10 des dritten Ausführungsbeispiels nach Fig. 8 entsprechen. Es genügt deshalb, diese Teile nur einmal anhand der Fig. 2, 4 zu erläutern; in den Fig. 5, 6 und 9, 10 sind gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen, wie in den Fig. 2, 3 bezeichnet.

Auf die Ringflansche 2 des Außengehäuses 1 sind zwei in­ nenverzahnte Hohlräder 21, 22 abgedichtet aufgesetzt, die mit dem jeweiligen Ringflansch 2 mittels eines Paßstiftes 23 verstiftet, d. h. drehfest verbunden sind. An das Hohl­ rad 21 schließt sich ein Druckring 24 an, der über das dazwischenliegende Hohlrad 21 mit dem zugehörigen Ringflansch 2 axial verspannt ist. Dazwischen liegende Dichtringe 26 sorgen für einwandfreie Abdichtungsverhält­ nisse zwischen dem Hohlrad 21 und dem Druckring 24 sowie dem Ringflansch 2.

Koaxial zu dem Hohlrad 21 ist auf den Ringflansch 7 des Innengehäuses 6 abgedichtet ein Zahnrad 27 aufgesetzt das mit dem Ringflansch 7 bei 28 drehfest verstiftet ist und an das sich außen ein Gehäusering 29 anschließt, der über das Zahnrad 27 durch Schraubenbolzen 30 axial verspannt ist. Im Bereiche der zylindrischen Trennfugen zusammenge­ höriger Teile sind wieder Dichtringe 26 angeordnet.

In dem zwischen dem Druckring 24 und dem Gehäusering 29 begrenzten Ringspalt ist eine Dichtungseinheit 32 vorgese­ hen, deren Aufbau insbesondere aus Fig. 12 zu ersehen ist. Die Dichtungseinheit 32 weist einen Sperring 31 und einen außen auf den Druckring 24 aufgesetzten Befestigungsring 33 auf, der mittels Schraubenbolzen 34 mit dem Druckring 24 drehfest verschraubt ist (Fig. 2). Zwischen dem Sper­ ring 31 und dem Befestigungsring 33 sowie dem Gehäusering 29 sind Dichtringe 26 vorgesehen. An der äußeren Mantel­ fläche des Sperringes 31 ist zwischen den beiden Dichtrin­ gen 26 eine Ringnut 310 angeordnet, von der mehrere radia­ le Bohrungen 35 abgehen, die nach innen führen und den Sperring 31 durchqueren. Außerdem mündet in der Ringnut 310 eine in dem Druckring 24 vorhandene Bohrung 36, die einen Radialkanal bildet. Zwischen innenliegenden einander zugewandten Stirnflächen des Sperringes 31 und des Befe­ stigungsringes 33 sind über zwei Elastomerringe 323 zwei Lippendichtringe 324 mit aufeinander zugewandten Dichtlippen über einen dazwischen liegenden Abstandsring 320 gegeneinander druckdicht verspannt. Längsmittig ist am Außenumfang des Abstandsringes 320 ebenfalls eine Ringnut 321 angeordnet, in welche von außen her die radialen Boh­ rungen 35 münden und von der aus weitere Radialbohrungen 325 nach innen geführt sind, die in einem innenliegenden Dichtlippenraum 322 enden. Auf diese Weise kann über einen Anschlußnippel 37 der Bohrung 36 der Dichtlippenraum 322 von außen her mit einem Sperrmedium, beispielsweise Öl, Gas, Wasser, Dampf etc., beaufschlagt werden, dessen Art von dem Verarbeitungsgut abhängt.

Der Arbeitsdruck in dem Dichtlippenraum 322 wird dabei so gewählt, daß er höchstens ein 1 bar oberhalb des in dem Arbeitsraum 8 vorhandenen Arbeitsdrucks liegt, so daß die Lebensdauer der Dichtlippen der Lippendichtringe 324 nicht unnötig gemindert wird. Um besonders gute Reibungsverhält­ nisse zwischen den Dichtlippen und der Mantelfläche des Gehäuseringes 29 sicherzustellen, ist die Mantelfläche min einer Oxydkeramikschicht 290 versehen, deren Oberflächen­ güte unter 0,4 my liegt. Besonders vorteilhaft auf die Lebensdauer dieser Dichtlippen wirkt sich auch noch der Umstand aus, daß die vorgesehene Antriebsausführung kei­ nerlei Radialspiel des Gehäuseringes 29 zuläßt.

Erforderlichenfalls kann anstelle des Sperringes 31 ein Kühlring an diesem Ort vorgesehen werden, eine Maßnahme, die insbesondere dann in Frage kommt, wenn das Verarbei­ tungsgut thermoplastisch ist und während des Mischvorgan­ ges auf einer erhöhten Temperatur gehalten ist. In diesem Falle kann das fließfähige Verarbeitungsgut in den Lager­ spalt eintreten, in dem es durch den Kontakt mit dem Kühl­ ring gekühlt wird, so daß das erstarrte Verarbeitungsgut in diesem Bereich selbst die vakuumdichte Abdichtung nach außen zu bewirkt.

Mit dem Zahnrad 27 ist drehfest über eine Keilverzahnung ein koaxialer Wellenstummel 40 verbunden, der zur Kupplung mit einer nicht weiter dargestellten Antriebsquelle dient und über den das Innengehäuse 6 in Umdrehung versetzt wer­ den kann.

Mit dem Hohlrad 21 und dem Zahnrad 27 stehen bei jeder Mischerwelle 12 die Ritzel eines Ritzelpaares 41 in Ein­ griff, dessen Ritzel auf einen koaxialen Wellenzapfen 42 aufgesetzt und mit diesem über eine Kerbverzahnung dreh­ fest verbunden sind. Eine Druckschraube 43 dient jeweils zur axialen Fixierung.

Das Hohlrad 21 und das Zahnrad 27 sind jeweils schräg ver­ zahnt, wobei die beiden Schrägverzahnungen entgegengesetzt geneigt sind. Mit dem Hohlrad 21 kämmt das eine Ritzel 44 des Ritzelpaares 41 während das andere Ritzel 45 in Ein­ griff mit dem Zahnrad 27 steht. Zusammengesehen weist das Ritzelpaar deshalb eine Pfeilverzahnung auf.

Auf der gegenüberliegenden Seite tragen die Mischerwellen 12 ebenfalls einen koaxialen Wellenzapfen 42, auf den über eine entsprechende Kerbverzahnung drehfest zwei Ritzel 46, 47 eines Ritzelpaares 48 aufgesetzt sind, die wiederum durch eine Druckschraube 43 axial fixiert sind. Von den beiden Ritzeln 46, 47 jedes Ritzelpaares kämmt das eine Ritzel mit dem mit dem Außengehäuse 1 drehfest verbundenen Hohlrad 22, während das andere Ritzel 46 in Eingriff mit einem Zahnrad 49 steht, das auf den zugehörigen Ring­ flansch 7 abgedichtet aufgesetzt und mit diesem über einen Paßstift 28 drehfest verstiftet ist. Entsprechend, wie auf der Antriebsseite, schließt sich an das Hohlrad 22 nach außen zu ein Druckring 24a an, der über einen Befesti­ gungsring 33a mit einem Sperring 31a verbunden ist. Die Abdichtung des Gehäuseringes 29a gegenüber dem Arbeitsraum 8 wurde bereits oben anhand von Fig. 12 erläutert, wobei die entsprechenden Bezugszeichen für die Fig. 3, 6, 10 mit dem Zusatz "a" gelten, so daß sich eine nochmalige Erläu­ terung erübrigt.

Die Ritzel 46, 47 des Ritzelpaares 48 sind ähnlich wie auf der Antriebsseite schräg verzahnt, wobei die Verzahnungen einander entgegengesetzt geneigt sind. Entsprechend sind auch die Schrägverzahnungen des Hohlrades 22 und des Zahn­ rades 49 gestaltet. Um sicherzustellen, daß die Mischer­ wellen 12 axial und radial im wesentlichen spielfrei gela­ gert sind und etwaige unvermeidbare Längendifferenzen der Mischerwellen 12 aufgenommen werden, sind das Hohlrad 22 und das Zahnrad 49 gegenüber dem antriebsseitigen Hohlrad 21 und dem antriebsseitigen Zahnrad 27 axial federnd vor­ gespannt. Zu diesem Zwecke sind auf die den Druckring 24a mit dem Ringflansch 2 verbindenden Schraubenbolzen 25a, ebenso wie auf die den Gehäusering 29a mit dem Ringflansch 7 verbindenden Schraubenbolzen 30a Federpakete 50 aufge­ setzt, die das in dem Außengehäuse 1 längsverschieblich geführte Hohlrad 22 bzw. das an dem Innengehäuse 6 längs­ verschieblich geführte Zahnrad 49 in Längsrichtung federnd vorspannen. Gleichzeitig können das Hohlrad 22 und das Zahnrad 49 gegen die Wirkung der Tellerfederpakete 50 eine kleine Taumelbewegung ausführen, um die erwähnten Längen­ toleranzen der Mischerwellen 12 auszugleichen.

Grundsätzlich ist es auch möglich, die Ritzel lediglich eines der beiden Ritzelpaare 41, 48 mit der erläuterten Schrägverzahnung auszuführen und das andere Ritzelpaar mit einer Gradverzahnung auszubilden, wobei das jeweils zuge­ hörige Hohl- bzw. Zahnrad dann entsprechend verzahnt ist. In diesem Falle kann auf die federnde Abstützung des Hohl- und Zahnrades an einer Gehäuseseite verzichtet werden, d. h. die Federpakete 50 entfallen.

Bei der geschilderten getrieblichen Ausbildung des An­ triebs der Mischerwellen 12 sind ersichtlich keine eigenen Axial- oder Radiallager in den stirnseitigen Verschlußtei­ len des feststehenden Gehäuses 1 erforderlich, was in gleichem Maße auch für die Lagerung des Innengehäuses 6 gilt. Die Mischerwellen 12 und das Innengehäuse 6 sind sowohl radial als auch axial lediglich über ihre Ritzel 44, 45 und 46, 47 bzw. die Zahnräder 27, 49 an den fest­ stehenden Hohlrädern 21, 22 gelagert.

Die die Ritzel 44, 45 und 46, 47 mit den Mischerwellenzap­ fen 42 formschlüssig verbindende Keilverzahnung ist derart ausgebildet, daß ihre Zähnezahl ganzzahlig durch die Zahl der Mischerwellen 12 teilbar ist. Wegen der möglichen Ver­ wendung von zweigängigen Förderschnecken sollte sie zu­ sätzlich noch durch vier teilbar sein. Dadurch wird er­ reicht, daß sich ohne Änderung der Ritzel die Mischerwel­ len 12 für verschiedene Betriebsweisen austauschen lassen. Die Kerbverzahnung gewährleistet in jedem Falle, daß die Mischerwellen mit der richtigen gegenseitigen Winkellage angetrieben werden, die einen einwandfreien Eingriff der Schraubengänge 13 der Förderschnecken benachbarter Mischerwellen 12 gewährleistet.

Im Betrieb ist der in den Fig. 1, 4 anhand zweier ver­ schiedener Ausführungsformen beschriebene kontinuierliche Vakuum-Mischer über einen Einlauf- und einen Auslaufstut­ zen 101 bzw. 102 mit dem Verarbeitungsgut durchströmt, das in dem Ringraum 8 bis zu einem Füllspiegel 51 steht, der knapp unterhalb der oberen Berandung des Innengehäuses liegt, wie dies in den Fig. 1, 4 angedeutet ist. Nach dem Anschalten der Antriebsquelle für den Wellenstummel 40 laufen das Innengehäuse 6 und die kranzförmig angeordneten Mischerwellen 12 in der durch die Pfeile 16 bzw. 20 ange­ deuteten Richtung, d. h. im Gegenuhrzeigersinn gleichsinnig um. Da sich die Ritzel der Ritzelpaare 41, 48 auf dem je­ weiligen ortsfesten Hohlrad 21 bzw. 22 abwälzen, führen die Mischerwellen 12 dabei gleichzeitig eine gleichsinnige Drehbewegung um ihre jeweilige Längsachse 15 aus, wie dies in den Fig. 1, 4 durch die Pfeile 14 angedeutet ist. Da die Förderschnecken der in den einzelnen Gruppen 17 zusam­ mengefaßten Mischerwellen 12 mit ihrem Schneckengängen 13 ineinandergreifen, findet im Bereiche der Gruppen 17 in dem Ringraum 8 eine örtliche Zwangsförderung des Verarbei­ tungsgutes statt, die bei der für das Ausführungsbeispiel gewählten Ausbildung der Förderschnecken zu der Antriebs­ seite hin gerichtet ist. Diese Förderrichtung ist in den Fig. 2, 5 und 7 jeweils durch Pfeile 52 angedeutet und der Durchströmrichtung des Verarbeitungsgutes durch den Ring­ raum 8 entgegengesetzt.

Da in den "Mischzwickeln" 53 (Fig. 7) bzw. in den größeren freien Abstandsräumen 19 bei der Ausführungsform nach Fig. 4 keine Zwangsförderung des Verarbeitungsgutes stattfin­ det, kann in diesen Bereichen ein Niveauausgleich erfol­ gen, wozu sich eine Rückströmung einstellt, die in Fig. 7 durch Pfeile 53 angedeutet ist.

Das Verarbeitungsgut wird somit nicht nur zwischen den miteinander in Eingriff stehenden Schneckengängen 13 der Mischerwellen 12 der Gruppen 17 sondern auch dadurch ver­ mischt, daß in dem Ringraum 8 der axialen Durchströmrich­ tung des Verarbeitungsgutes bereichsweise entgegengerich­ tete axiale Strömungsverhältnisse erzeugt werden und daß zusätzlich noch die Mischerwellen ihre Umlaufbewegung um die Längsachse 9 ausführen, bei der sie aufeinander fol­ gend in das in dem Ringraum 8 enthaltene Verarbeitungsgut eintauchen und aus diesem wieder auftauchen.

Durch diese zwangsläufig zusammenwirkenden Maßnahmen wird eine hervorragende Mischwirkung in dem Verarbeitungsgut erzeugt.

In den Fig. 8 bis 11 ist eine abgewandelte Ausführungsform des neuen Mischers in Gestalt eines diskontinuierlichen Vakuum-Mischers veranschaulicht. Der grundsätzliche Auf­ bau dieses Mischers ist gleich wie bei den beschriebenen Ausführungsformen des kontinuierlichen Vakuum-Mischers nach den Fig. 1 bis 7. Gleiche Teile sind deshalb mit gleichen Bezugszeichen versehen und nicht nochmals erläu­ tert.

Unterschiedlich zu den vorbeschriebenen Ausführungsformen ist bei dem diskontinuierlichen Vakuum-Mischer, daß an­ stelle der Einlauf- und Auslaufstutzen 101, 102 für das Verarbeitungsgut an dem Außengehäuse 1 durch einen abge­ dichtet an dem Außengehäuse längsmittig angeordneten Ver­ arbeitungsgutablaß 103 ersetzt sind, der durch einen Stop­ fen 104 verschlossen werden kann. Außerdem sind die För­ derschnecken der Mischerwellen 12 in der aus Fig. 11 er­ sichtlichen Weise derart ausgebildet und miteinander zu den Gruppen 17 kombiniert, daß die ineinander greifenden Schneckengänge 13 der Fördergänge benachbarter Gruppen 17 einander entgegengesetzte Förderrichtungen 520 für die örtliche zwangsläufige Förderung des Verarbeitungsgutes ergeben. In den Mischzwickeln 530 zwischen den einzelnen Gruppen 17 stellt sich auch hier zum Niveauausgleich eine gewisse Strömung ein, doch wird das Verarbeitungsgut in dem Ringraum zwischen benachbarten Gruppen 17 auf im we­ sentlichen geschlossenen Strömungspfaden gefördert, weil eben die zwangsläufige Förderrichtung benachbarter Gruppen 17 axial einander entgegengesetzt ist.

Im Betrieb wird bei verschlossenem Verschlußstopfen in den Ringraum beispielsweise bei abgenommenem Sichtdeckel 11 über die Anschlußkammer 10 eine abgepaßte Menge Verarbei­ tungsgut eingebracht, die so bemessen ist, daß der maxima­ le Füllspiegel 51 nicht überschritten wird. Nach der für das jeweilige Verarbeitungsgut erforderlichen Mischzeit wird das durchmischte Verarbeitungsgut bei abgenommenem Verschlußstopfen 104 wieder aus dem Ringraum 8 abgelassen, worauf gegebenenfalls der Ringraum 8 durchgespült wird, um den Mischer für die nächste Charge bereit zu machen. Eine solche Durchspülung des Ringraumes 8 kann auch bei dem kontinuierlichen Vakuum-Mischer nach den Fig. 1, 4 vorge­ sehen werden, wenn ein Wechsel des Verarbeitungsgutes stattfinden soll.

Schließlich ist zu erwähnen, daß bei sehr langen Mischer­ wellen 12 diese an wenigstens einer Stelle zwischen ihren endseitigen Lagerstellen abgestützt werden können, um ein Durchhängen der Mischerwellen 12 zu verhüten. Dies kann in einfacher Weise dadurch geschehen, daß an der Abstützstel­ le ein auf dem Innengehäuse 6 angeordnetes Zahnrad mit Ritzeln von auf die Mischerwellen 12 aufgesetzten Ritzel­ paaren kämmt, deren anderes Ritzel jeweils mit einem Hohl­ rad an dem Außengehäuse 1 in Eingriff steht. Grundsätzlich liegen deshalb an der jeweiligen Abstützstelle getrieblich die gleichen Verhältnisse vor, wie sie endseitig anhand der Zahnräder 27, 49 und der zugeordneten Ritzelpaare 41, 48 sowie den entsprechenden Hohlrädern 21, 22 erläutert worden sind. Dabei genügt es, diese Elemente jeweils mit geraden Verzahnungen zu versehen.

Claims (17)

1. Mischer für viskose Flüssigkeiten und Massen, mit einem im Querschnitt kreisrunden Gehäuse, dem Zu- und Ablaufeinrichtungen für das Verarbeitungsgut zugeordnet sind und mit einer Anzahl gleichsinnig angetriebener achsparalleler Mischerwellen, welche in dem Gehäuse im Kranz angeordnet sind und die eine gemeinsame Umlaufbewegung um die Gehäuselängsachse ausführen, dadurch gekennzeichnet, daß von dem ersten Gehäuse (1) ein inneres, koaxiales zweites Gehäuse (6) umschlossen ist, wobei eines der beiden Gehäuse (1, 6) feststehend und das andere drehbar gelagert und angetrieben ist und durch die beiden Gehäuse (1, 6) gemeinsam mit stirnseitig angeordneten Verschlußteilen (24, 29, 31, 24a, 29a, 31a) ein Ringraum (8) begrenzt ist, in dem die Mischerwellen (12) umlaufen und mit ihren Umhüllenden (160) unter Freilassung kleiner Spalte an die Innen- und Außenwand beider Gehäuse heranreichen, wobei die zumindest abschnittsweise als Förderschnecken (13) ausgebildeten Mischerwellen (12) zu ineinandergreifenden Gruppen (17) zusammengefaßt sind.

2. Mischer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Förderschnecken (13) der Mischerwellen (12) aller Gruppen (17) die gleiche Förderrichtung (52) aufwei­ sen.

3. Mischer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Förderschnecken (13) der Mischerwellen (12) ein­ ander benachbarter Gruppen (17) eine entgegengesetzte Förderrichtung (520) aufweisen.

4. Mischer nach einem der Ansprüche 2 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Förderschnecken nebeneinan­ derliegender Mischerwellen (12) benachbarter Gruppen (17) mit den Umhüllenden (160) ihrer Schneckengänge (13) unmittelbar aneinander angrenzen (Fig. 1).

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Förderschnecken nebeneinan­ derliegender Mischerwellen (12) benachbarter Gruppen (17) zwischen sich jeweils einen Zwischenraum (19) begrenzen.

6. Mischer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Gehäuse (1, 6) liegend angeordnet sind.

7. Mischer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Betriebsfüllspiegel (51) für das Verarbeitungsgut in dem Ringraum (8) etwa im Bereiche der oberen Be­ randung des Innengehäuses (6) liegt.

8. Mischer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß bei feststehendem Außenge­ häuse (1) das Innengehäuse (6) umlaufend ausgebildet ist.

9. Mischer nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Außengehäuse (1) mit Anschlußmitteln (10, 120) für eine Über- oder Unterdruckquelle versehen ist.

10. Mischer nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb der Mischerwellen (12) von dem umlaufen­ den Innengehäuse (6) abgeleitet ist und daß das In­ nengehäuse (6) zur Kupplung mit einer Antriebsquelle eingerichtet ist.

11. Mischer nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Innengehäuse (6) mit wenigstens einem koaxialen Zahnrad (27; 49) verbunden ist, dem ein drehfest an dem Außengehäuse (1) angeordnetes Hohlrad (21; 22) zugeordnet ist und daß die Mischerwellen (12) dreh­ fest aufgesetzte Ritzel (44, 45; 46, 47) tragen, die mit dem Zahnrad und bzw. dem Hohlrad in Eingriff ste­ hen.

12. Mischer nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Zahnrad (27, 49) und das Hohlrad (21, 22) sowie die Ritzel schrägverzahnt sind.

13. Mischer nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß dem schrägverzahnten Zahnrad (27) des Innengehäuses (6) an dem Außengehäuse (1) ein Hohlrad (21) mit ent­ gegengesetzt gerichteter Schrägverzahnung zugeordnet ist und daß jede Mischerwelle (12) endseitig ein ent­ sprechend verzahntes Ritzelpaar (41) trägt, von des­ sen Ritzeln (44, 45) ein Ritzel mit dem Zahnrad und das andere Ritzel mit dem Hohlrad in Eingriff steht.

14. Mischer nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Ritzel (44, 45; 46, 47) mit der jeweiligen Mischerwelle (12) mittels einer Kerbverzahnung form­ schlüssig verbunden sind, deren Zähnezahl ganzzahlig durch die Zahl der Mischerwellen (12) teilbar ist.

15. Mischer nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischerwellen (12) endseitig lediglich über ihre Ritzel (44, 45; 46, 47) an einem Hohlrad (21, 22) und einem Zahnrad (27, 49) axial und radial gelagert sind.

16. Mischer nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Innengehäuse (6) endseitig lediglich über sein Zahnrad (27, 49), die Ritzel der Mischerwellen (12) und das zugeordnete Hohlrad (21, 22) an dem Außenge­ häuse (6) gelagert ist.

17. Mischer nach einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß auf wenigstens einer Gehäuseseite das Hohlrad (22) und/oder das Zahnrad (49) in Achs­ richtung elastisch gegen die zugeordneten Mischerwel­ len (12) verspannt ist.