CH484366A - Vorrichtung zur mechanischen oder thermischen Behandlung von flüssigen, förderfähigen halbfesten und festen Stoffen - Google Patents

Description

  <B>Vorrichtung zur mechanischen oder thermischen Behandlung von</B>     flüssigen,        förderfähigen          halbfesten    und festen     Stoffen       Das Hauptpatent betrifft eine Vorrichtung zur  mechanischen oder thermischen Behandlung von flüssi  gen,     förderfähigen    halbfesten und festen Stoffen in  einem Gehäuse mit einem Produkteinlass an einem  Ende und einem Produktauslass am anderen Ende, in  dem parallel zueinander     eine    rechtssteigende und eine  linkssteigende Schnecke     gegensinnig    rotieren und min  destens teilweise miteinander im Eingriff stehen. Bei  dieser Vorrichtung wird während der Rotation der  Schnecken die Winkelgeschwindigkeit bzw.

   Umdre  hungsgeschwindigkeit mindestens einer Schnecke ver  ändert.  



  Im allgemeinen dreht sich dabei die eine Schnecke  mit konstanter Winkelgeschwindigkeit, während die an  dere Schnecke ihren Antrieb über ein     Summierungs-          Differential-Getriebe    erhält, das zeitweilig eine     Winkel-          geschwindigkeitskomponente    zu dem konstanten Wert  der Winkelgeschwindigkeit addiert oder subtrahiert.  Dadurch wird erreicht, dass je nach der relativen Ände  rung der Winkelgeschwindigkeiten sich die Flanken der  Schnecken einander nähern oder voneinander entfer  nen. In zwei Extremstellungen reinigen sich die Flan  ken der Schnecken gegenseitig. Durch die zeitweilige  Änderung der Winkelgeschwindigkeit wird dadurch eine  selbsttätige Reinigung der Schnecken erzielt.

   Eine  axiale Verschiebung der Schneckenwellen findet nicht  statt.  



  Es wurde nun gefunden, dass es auch bei     Schnek-          kenapparaten    mit gleichsteigenden und daher gleich  drehenden Schnecken vorteilhaft sein kann, während  der Rotation der Schnecken die Winkelgeschwindigkeit  mindestens einer Schnecke zu verändern.  



  Die vorliegende Erfindung betrifft daher eine Vor  richtung zur mechanischen oder thermischen Behand  lung von flüssigen, förderfähigen halbfesten und festen  Stoffen in einem Gehäuse mit einem Produkteinlass an  einem Ende und einem Produktauslass am anderen  Ende, indem parallel zueinander zwei Schnecken rotie  ren, die mindestens teilweise miteinander im Eingriff  stehen und ist dadurch gekennzeichnet,     dass    die    Schnecken gleichsteigend sind, gleichsinnig rotieren  und ein Spiel zwischen den Flanken haben und dass  während der Rotation der Schnecken zeitweilig die  Winkelgeschwindigkeit mindestens einer Schnecke ver  ändert wird.  



  Betrieben wird diese Vorrichtung derart, dass für  dies Verhältnis der Winkelgeschwindigkeit der beiden  Schnecken die im Patentanspruch     1I    des Hauptpatentes  formulierten Beziehungen gelten.  



  Die bisher bekannten Schneckenmaschinen mit  gleichsinnig drehenden, gleichsinnig steigenden     Schnek-          ken    sind mit technisch     engstmöglichem    Spielraum in  einander     gepasst,    damit sich die     Gewindeflanken    bei  der Rotation gegenseitig abschaben. Im Gegensatz zu  dieser bekannten Ausführungsform werden bei der     er-          findungsgemässen    Vorrichtung die gleichsinnig steigen  den und gleichsinnig drehenden Schnecken so ausge  führt, dass ihre Flanken in der Mittelstellung einen ge  wissen Abstand voneinander haben.

   Dadurch ist es  möglich, durch eine Änderung der Winkelgeschwin  digkeit einer oder beider Schneckenwellen den Abstand  zwischen den Flanken der benachbarten Schnecken zu  ändern, ohne dass eine axiale Verschiebung der  Schneckenwellen erforderlich ist. Die Lagerung der  Schneckenwellen kann daher in normalen Lagern aus  geführt werden.  



  Durch die Änderung der Winkelgeschwindigkeit  bzw. der Drehzahl einer Schnecke oder der Winkelge  schwindigkeiten bzw. Drehzahlen beider Schnecken  relativ zueinander ist es also möglich, die Stellung der  beiden Schnecken zueinander so zu verändern, bis sich  benachbarte Gewindeflanken berühren. Dies ist in zwei       Extremstellungen,    nämlich der hinteren und vorderen  Endstellung der Fall. Rotieren die beiden Schnecken  mit gleicher Winkelgeschwindigkeit, dann behalten sie  ihre augenblickliche Stellung zueinander.

   Die Begriffe   Mittelstellung, vordere und hintere Endstellung  sind  im Hauptpatent für gegensinnig rotierende, verschieden       steigende        Schnecken        erläutert.    Diese     Begriffe    gelten für  die vorliegende Erfindung sinngemäss. Der Unterschied      in der Anordnung der Schnecken zu der Vorrichtung  des Hauptpatentes besteht darin, dass bei der vorlie  genden Erfindung die Schnecken gleichsteigend sind,  d. h. gleichen Gewindedrall besitzen und gleichsinnig  rotieren.  



  Die Figuren 1 bis 4 entsprechen den Figuren 1 bis  4 des Hauptpatentes mit dem Unterschied, dass die  darin dargestellten Schnecken beide rechtssteigend ein  gängig sind und beide     im    Uhrzeigersinn rotieren. Im  übrigen trifft für diese Ausführungsformen der Erfin  dung alles in gleicher Weise zu, wie dies in der Be  schreibung des Hauptpatentes dargelegt ist.  



  Die Figur 6 zeigt     eine    Seitenansicht der Vorrich  tung der Figur 5 und Figur 7 ist ein Vertikalquer  schnitt längs der Linie<B>D -D'</B> der Figur 6. Die zwei  Schnecken 30 und 31 sind in einem langgestreckten  Gehäuse angeordnet, das aus den beiden     Stirnwänden     32 und 33 und der Seitenwand 34 besteht. Der Boden  der Seitenwand 34 ist, wie aus Fig. 7 hervorgeht, der  Form der Schnecken angepasst. Die Vorrichtung ist  durch den Deckel 35 verschlossen, der in Fig. 5 nicht  dargestellt ist. Durch den Deckel 35 führt der     Produk-          teinlass    36 in das Innere der Vorrichtung.

   Das in     der-          Vorrichtung    behandelte Produkt verlässt die Vorrich  tung durch den Produktauslass 37, der am Boden der  Vorrichtung am entgegengesetzten Ende angebracht ist.  Die Seitenwand 34 wird in einigem Abstand von dem  Mantel 38 umgeben. Die Teile 34 und 38 bilden ein  Doppelwandsystem zur Durchleitung eines Wärmeaus  tauschmediums. Zum Ein- und Auslass des Wärmeaus  tauschmediums sind die Anschlusstutzen 39, 40 und 41  im Mantel 38 vorgesehen. Falls Dampf für Heizzwecke  benutzt wird, kann er beispielsweise durch die     An-          schlusstutzen    39 und 40 in die Vorrichtung eingeleitet  werden. Das in dem Doppelmantel sich bildende Kon  densat wird durch den Stutzen 41 abgeleitet.

   Ein flüssi  ges Wärmeaustauschmedium, beispielsweise Kühlwas  ser, wird durch den Anschlusstutzen 41 zugeführt und  durch die Stutzen 39 und 40 abgeleitet. Die Schnecken  30 und 31 sind rechtssteigend eingängig und drehen  sich im     Uhrzeigersinn.    Der Getriebekasten 42, der das  Summierungs-Differential-Getriebe 10, den Hilfsmotor  25, die Kupplung 43 und den Antriebsmotor 44 trägt,  ist an der Stirnwand 33 der Vorrichtung befestigt. Die  Welle 45 der Schnecke 31 wird vom Antriebsmotor 44  über die Kupplung 43 mit konstanter Geschwindigkeit  angetrieben. Die Welle 45 der Schnecke 31 trägt Zahn  rad 46, das in das Zahnrad 49 eingreift, das auf der  Welle 15 des Summierungs-Differential-Getriebes 10  sitzt. Die Welle 15 wird deshalb mit gleicher Winkelge  schwindigkeit, aber im entgegengesetzten Drehsinn wie  die Welle 45 angetrieben.

   Die An- und Abtriebswellen  15 und 16 des Summierungs-Differential-Getriebes 10  drehen sich in entgegengesetzter Richtung. Die     Schnek-          ken    30 und 31 rotieren daher beide im Uhrzeigersinn.  Wenn der Hilfsmotor 25 am     Summierungs-Differential-          Getriebe    10 ausgeschaltet und im Stillstand arretiert  ist, behalten die Schnecken 30 und 31 ihre Stellung zu  einander bei der Rotation bei, d. h. die Abstände zwi  schen den     Gewindeflanken    der einen Schnecke zu den  Gewindeflanken der anderen Schnecke bleiben kon  stant. Sobald der Hilfsmotor 25 eingeschaltet wird,       nähern    sich die Gewindeflanken der einen Schnecke  denen der anderen Schnecke.

   Dies geschieht umso  rascher, je grösser die Drehzahl des     Hilfsmotors    25 ist.  Ist eine Endstellung der Schnecke erreicht, dann wird  der Hilfsmotor 25 abgeschaltet und     arretiert.    Die    Schnecken 30 und 31 rotieren dann in der einen     End-          stellung    solange weiter bis der Hilfsmotor mit entge  gengesetztem Drehsinn eingeschaltet wird. Die sich be  rührenden Gewindeflanken der beiden Schnecken ent  fernen sich dann voneinander, bis sich in der anderen  Endstellung die beiden anderen Gewindeflanken der  Schnecken     berühren.    Die Schnecken 30 und 31 drehen  sich - auf die Getriebeseite hin gesehen - im Uhrzei  gersinn.

   Bei dieser Drehrichtung der Schnecken wird  das zu behandelnde Produkt vom Produkteinlass 36  nach links gefördert und am linken Ende (vgl. Fig. 7)  des Apparates nach unten durch den Produktauslass  37 entnommen. Die Schnecken und das Gehäuse kön  nen in bekannter Weise für den Durchfluss eines Wär  meaustauschmediums hohl ausgebildet werden, wie  dies z. B. in Fig. 5 für die Schnecke 31 angedeutet ist,  die zum Teil im Horizontalschnitt dargestellt ist. Dabei  wird das Wärmeaustauschmedium durch die hohle       Schneckenwelle        zugeführt    und durch den hohlen  Schneckengang     abgeführt    oder umgekehrt.  



  Die Schneckengewinde können auch andere     Profile     besitzen, ausser dem Dreiecksprofil beispielsweise  Rechteck-, Trapez- oder Sägezahnprofil. In der Fig. 8  bis 10 sind in schematischer und beispielsweiser Dar  stellung Horizontalschnitte durch zwei Schnecken ge  zeigt. Die Gewindegänge der Schnecken der Fig. 8 be  sitzen einen Trapezquerschnitt, die der Schnecke der  Figur 9 einen     Sägezahnquerschnitt.        In        Fig.10        sind     zwei Schnecken dargestellt, deren Gewinde rechtecki  gen Querschnitt besitzen.

   Benachbarte     Gewindeflanken     der beiden Schnecken müssen in der     Mittelstellung     einen gewissen endlichen Abstand voneinander haben,  weil sonst eine     Änderung    der Stellung der Schnecken  zueinander nicht möglich ist.     Ein.    Schneckenprofil, des  sen Profilflanken die Schenkel eines gleichschenkligen  oder gleichseitigen Dreiecks bilden, ist in vielen Fällen  günstig.     Ein    solches Profil ist mit einem geringen Auf  wand zu fertigen. Es ist vorteilhaft, wenn die Gewinde  der Schnecken in der vollen Gewindetiefe im Eingriff  stehen, weil dann auch die Wellen der Schnecken beim  Wechsel der Schnecken von einer Endstellung in die  andere freigeschabt werden.  



  Die     erfindungsgemässe    Vorrichtung ist besonders  dann günstig, wenn auf das zu behandelnde Gut starke  Press- und Knetkräfte ausgeübt werden sollen. Man  lässt hierzu     die    beiden Schnecken von einer     Endstel-          lung    rasch in die andere     Enstellung    wechseln. Dies  wird durch eine hohe Antriebsgeschwindigkeit des  Hilfsmotors 25 erreicht.

   Im Gegensatz zu der Vorrich  tung des Hauptpatentes mit verschieden steigenden, ge  gensinnig rotierenden Schnecken bietet die Vorrichtung  der     vorliegenden    Erfindung     die    Möglichkeit, besonders  intensive Press-, Misch- und     Knetwirkungen    zu erzie  len,     weil    benachbarte Gewindeflanken in den beiden  Endstellungen auf einer grösseren Fläche     miteinander     Kontakt haben, als dies bei     Gegendrallschnecken    der  Fall ist.

   Bei der raschen     Annäherung    der Schnecken  flanken an eine Endstellung wird bei     einer        erfindungs-          gemässen    Vorrichtung deshalb eine starke Knetwirkung  auf das zu behandelnde Gut ausgeübt. Zwischen den  sich     nähernden    Gewindeflanken herrschen im Gegen  satz zu     Gegendrallschnecken    auch besonders hohe Ge  schwindigkeitsunterschiede, weil die eine Gewinde  flanke im Eingriff von oben nach unten und     die    Ge  windeflanke der anderen Schnecke von unten nach  oben rotiert.

   Dies ist für     eine    gute Mischwirkung von       Vorteil.        Wenn    der Wechsel der beiden Schnecken von      einer Endstellung in die andere sehr rasch erfolgt, be  dingt durch eine hohe Antriebsgeschwindigkeit des       Hilfsmotors    25, dann wird auf das Gut zwischen den  Schnecken eine     Knet-    oder Presswirkung ausgeübt.  Dies kann in manchen Fällen erwünscht sein.  



  Die verschiedenen Betriebsweisen der     erfindungsge-          mässen    Vorrichtung lassen sich in einfacher Weise  durch das Summierungs-Differential-Getriebe errei  chen, indem der Hilfsmotor 25 - gegebenenfalls auto  matisch - ein- oder ausgeschaltet oder seine Drehzahl  geändert wird.  



  Es können auch zwei- oder mehrgängige, gleichsin  nig drehende Schnecken gleicher Steigung bzw. glei  chen Dralls miteinander kombiniert werden, also z. B.  zwei rechtssteigende zweigängige Schnecken. Es ist  aber auch möglich,     in    einer     erfindungsgemässen    Vor  richtung Schnecken verschiedener Gängigkeit zu kom  binieren, also z. B. eine     linkssteigende    eingängige  Schnecke mit einer linkssteigenden zweigängigen  Schnecke.  



  Schnecken gleicher Gängigkeit verändern in einer  erfindungsgemässen Vorrichtung ihre Stellung zueinan  der nicht, wenn sie - wie bereits erwähnt - mit glei  cher Winkelgeschwindigkeit rotieren. Sind zwei  Schnecken Q und P verschiedener Gängigkeit     in    einer  erfindungsgemässen Vorrichtung miteinander kombi  niert und bezeichnet q die Zahl der Gänge der  Schnecke Q, p die Zahl der anderen Schnecke P und  Wq die Winkelgeschwindigkeit der Schnecke Q, Wp  die Winkelgeschwindigkeit der Schnecke P, dann gelten  für     die    Stellung der Schnecken zueinander bei der  Rotation, bzw. für die Drehzahlen n. und nq die im  Hauptpatent     formulierten    Beziehungen.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH I Vorrichtung zur mechanischen oder thermischen Behandlung von flüssigen, förderfähigen halbfesten und festen Stoffen in einem Gehäuse mit einem Pro- dukteinlass an einem Ende und einem Produktauslass am anderen Ende, in dem parallel zueinander zwei Schnecken rotieren, die mindestens teilweise miteinan der im Eingriff stehen, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnecken gleichsteigend sind,

   gleichsinnig rotieren und ein Spiel zwischen den Flanken haben und dass während der Rotation der Schnecken zeitweilig die Winkelgeschwindigkeit mindestens einer Schnecke ver ändert wird. PATENTANSPRUCH II Verfahren nach Patentanspruch II des Hauptpaten tes zum Betrieb der Vorrichtung nach Patentanspruch I hievon. UNTERANSPRÜCHE 1. Vorrichtung nach Patentanspruch I, dadurch ge kennzeichnet, dass sie Mittel zum dauernden Antrieb einer Schnecke mit konstanter Winkelgeschwindigkeit aufweist. 2.

   Vorrichtung nach Unteranspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, dass sie ein Summierungs-Differential- Getriebe zum Einstellen einer grösseren oder kleineren Winkelgeschwindigkeit der mit nicht dauernd konstan- ter Winkelgeschwindigkeit angetriebenen Schnecke auf weist. 3. Vorrichtung nach Unteranspruch 2, dadurch ge kennzeichnet, dass an der mit konstanter Winkelge schwindigkeit angetriebenen Schneckenwelle der Hauptantrieb des Summierungs-Differential-Getriebes angeschlossen ist. 4. Vorrichtung nach Patentanspruch I, dadurch ge kennzeichnet, dass die Gewindeprofile der Schnecken Dreieckprofil aufweisen. 5.

   Vorrichtung nach Patentanspruch I, dadurch ge kennzeichnet, dass die Gewindeprofile der Schnecken Rechteckprofil aufweisen. 6. Vorrichtung nach Patentanspruch I, dadurch ge kennzeichnet, dass die Gewindeprofile der Schnecken Sägezahn- oder Trapezprofil aufweisen. 7. Vorrichtung nach Patentanspruch I, dadurch ge kennzeichnet, dass die Schneckenwellen und Schnek- kengänge für den Durchfluss eines Wärmeaustausch mittels hohl ausgebildet sind. B. Vorrichtung nach Patentanspruch I, dadurch ge kennzeichnet, dass das Gehäuse einen Doppelmantel für den Durchfluss eines Wärmeaustauschmittels auf weist. 9.

   Vorrichtung nach Patentanspruch I, dadurch ge kennzeichnet, dass die Schnecken in der gesamten Ge windetiefe miteinander im Eingriff stehen. 10. Vorrichtung nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass beide Schnecken eingängig sind. 11. Vorrichtung nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnecken verschiedene Gän gigkeit aufweisen.

   12. Verfahren nach Patentanspruch 1I, dadurch ge kennzeichnet, dass die Schnecken solange mit solchen Winkelgeschwindigkeiten rotieren, dass das Verhältnis ihrer Winkelgeschwindigkeiten EMI0003.0035 verschieden ist vom Verhältnis ihrer Gewindezahlen EMI0003.0037 bis sich benachbarte Gewindeflanken mit beiden Schnecken berühren und dass dann die Schnecken mit solchen Winkelgeschwindigkeiten weiterrotieren, dass das Verhältnis EMI0003.0041 gleich dem Verhältnis EMI0003.0043 ist.