CH517575A

CH517575A - Vertikaler Knetmischer für Kunststoffmaterialien und dergleichen

Info

Publication number: CH517575A
Application number: CH718269A
Authority: CH
Inventors: D Chapman William
Original assignee: Baker Perkins Inc
Priority date: 1968-01-22
Filing date: 1969-05-12
Publication date: 1972-01-15
Also published as: US3550201A; DE1923789A1; NL6907254A; GB1216828A; FR2044335A5

Description

Vertikaler Knetmischer für Kunststoffmaterialien und dergleichen
Die Erfindung bezieht sich auf einen Knetmischer für Kunststoffmaterialien und dergleichen, mit einer allgemeinen senkrecht stehenden, eine Aufnahmekammer für das zu verarbeitende Gut bildenden Trommel, die an ihrem oberen Ende einen Gutaufnehmetrichter trägt, mit einer in der Trommelseitenwand in der Nähe des unteren Trommelendes angeordneten Gutauslass, mit einer in der Kammer im allgemeinen senkrecht angeordneten, sich nach unten bis über den Gutauslass hinaus erstreckenden Mischwelle mit unterbrochenen Schneckenabschnitten, mit einem Antrieb zum Drehen der Mischwelle und mit radial von der Trommelinnen- wand in die Kammer vorspringenden, mit den Scheckenabschnitten zuasmmenwirkenden Ansätzen.

Horizontal angeordnete Mischkneter und Reaktoren, wie sie beispielsweise in der USA-Patentschrift 3 023 455 beschrieben sind, erbrachten erhebliche wirtschaftliche Erfolge und werden in der chemischen und Kunststoffindustrie zur Verarbeitung einer Vielzahl von Materialien eingesetzt, die kontinuierlich gemischt und geknetet oder extrudiert werden sollen.

Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung einer Maschine dieser allgemeinen Konstruktion mit senkrecht angeordneter Mischkammer zur Erzielung bedeutender Erfolge. Beispielsweise ist einer jener kostspieligen Mechanismen, die notwendigerweise bei Maschinen mit horizontalen Kammern angewendet werden müssen, eine Leistungszuführungsvorriclrtung zur Zuführung abgemessener Mengen von Material zum Aufnahmeende dr Mischvorrichtung.

Bei einer Mischmaschine mit senkrechter Kammer der beschriebenen Art kann ein Trichter unmittelbar in das obere Ende der Mischkammer entleeren und das Ende der Mischwelle kann sich bis in den Trichter erstrecken und mit Materialrührvorrichtungen versehen sein, wobei sowohl eine Hin- und Herbewegung als auch eine Drehbewegung dieser Einrichtungen möglich ist, wodurch das Material besser zugeführt und die Luft von dem eintretenden Material besser entlüftet wird. Die bekannten Maschinen erfordern ausserdem schwere Grundrahmen zur Aufnahme der horizontal angeordneten Mischwellen, die erforderlichenfalls frei vorragen, gelagert werden mussten. Beim erfindungsgemässen Knetmischer wirkt die Hauptbelastung auf die Mischschnecke axial.

Er ist dadurch gekennzeichnet, dass ein auf und ab bewegbares Drucklager das untere Ende der Mischwelle drehbar aufnimmt, und dass ein Antriebsmechanismus zur Auf- und Abbewegung der sich drehenden Mischwelle vorgesehen ist, während welcher Auf- und Abbewegung die Ansätze durch die Spalte zwischen den unterbrochenen Schneckenabschnitten hindurchtreten.

Die Erfindung ermöglicht es, die Wärmeübergangswirkungen wesentlich zu verbessern, indem zweckmässig nur zwei Reihen von Knetstiften auf der Trommel vorgesehen zu werden brauchen, die den Heiss- oder Kühlmantel stören.

Schliesslich lassen sich bei der erfindungsgemässen Maschine Trommelstifte vorsehen, die sich von entfernbaren Platten in Paaren erstrecken, um die Zähne zu ersetzen, die man bisher zum Einsatz gebracht hat.

Die Stifte übernehmen deren Aufgabe wesentlich wirtschaftlicher und besser.

Die Erfindung soll im folgenden anhand der Zeichnungen beispielsweise näher erläutert werden.

Die Zeichnungen zeigen in
Fig. 1 einen senkrechten Schnitt durch einen erfindungsgemäss aufgebauten Knetmischer,
Fig. 2 einen Querschnitt längs der Linie 2-2 der Fig. 1,
Fig. 3 eine Teilabwicklung der Schnecke und der zugeordneten Gehäusestifte zur Wiedergabe des Eingriffes zwischen der unterbrochenen Schnecke und den Stiften.

In den Zeichnungen ist lediglich ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemässen Knetund Mischvorrichtung wiedergegeben. Der Buchstabe B bezeichnet eine rohrförmige Mischtrommel (Fig. 1), welche ein Gehäuse 10 für die Misch- und Knetschnecke 11 und äussere Mäntel 12 aufweist, die zusammen im Ringen 13 mehrere Mantelkammern 14, 15 und 16 bilden. Geeignete, nicht gezeichnete Zuführungs- und Abführungsleitungen erstrecken sich von den Kammern 14, 15 und 16, die getrennt auf verschiedenen Temperaturen durch Hindurchführen heissen oder kalten Kühlmittels je nach dem Mischvorgang durch die einzelnen Kammern gehalten werden können.

Am oberen Ende ist die Mischtrommel B mit einem Tragflansch 17 zur Aufnahme eines Trichters 18 in axialer Flucht mit der Mischkammer 19 versehen, so dass der Trichter 18 das zuzuführende Material unmittelbar auf das obere Ende der Kammer 19 aufgeben kann. Die Welle 11 weist unterbrochene Schneckenzüge 20 auf, die sich wendelförmig um die Welle erstrecken und in Abständen von 1800 unterbrochen sind, so dass Zwischenräume oder Spalte 21 zwischen den Schneckenzügen 20 entstehen. Die Schneckenzüge 20 weisen eine solche Steigung auf, dass das vom oberen Ende der Trommel B aufgegebene Material nach unten zu der seitlichen Abgabeöffnung 22 geführt wird.

In den Spalten 21 befinden sich Paare von Stiften 23, die später im einzelnen beschrieben werden sollen und mit den Schneckenabschniften 20 so zusammenwirken, dass sie in den Spalten 21 zwischen den Schneckenabschnitu ten 20 aufgenommen sind, wenn sich die Welle 11 sowohl auf und ab bewegt als auch in zeitlicher Abstimmung auf die Lage der Stifte 23 dreht.

Wenn die Schneckenzüge 20 in Abständen von 1800, wie in der Zeichnung wiedergegeben, unterbro- chen sind, dann muss sich die Schnecke 11 einmal um 1800 während des Auf- und Abwärtshubes drehen.

Beim Mischvorgang, wo die festen Stifte 23 in dem Gehäuse 10 tatsächlich durch die Spalte 21 in den Schneckenzügen hindurchlaufen, wird einiges Material immer durch jeden der festen Stifte 23 zurückgehalten, um sich mit dem dahinterliegenden Material zu mischen.

Statt absatzweise Materialmengen in Scheibenform durch die Einrichtung zu transportieren, wird das Material durch die Misch- und Knetzone, die von dem.

Gehäuse 10 umgeben ist, in Schlaufenform vorwärtsge- fördert, und es entstehen somit keine Toträume, in denen unvermischtes Material verbleiben kann.

Am oberen Ende ist die Welle 11 etwas im Durchmesser reduziert und erstreckt sich nach oben in den Trichter 18. Auf der Welle 11 sitzt eine entfernbare Hülse 24 und bildet einen Teil der Welle 11. Sie ist mit einem kontinuierlichen Schneckenzug 25 versehen, der nicht nur dazu dient, das Behandlungsgut in die Kammer 19 vorzudrücken, sondern auch den obigen Teil des Gehäuses 10 dicht abschliesst, so dass das obere Ende der Welle 11 durch das Gehäuse 10 drehbar gelagert ist und nur ein Laufspiel zwischen dem Schneckengewinde 25 und der Innenoberfläche des Gehäuses 10 verbleibt. Auf dem oberen Ende lla der Welle 11 befindet sich ausserdem eine Rührschiene 26 mit einem Nabenteil 27 und einem Rührbalken 28 mit nach unten geneigten Enden 28a.

Da die Welle 11 hohl ist, kann eine Umwälzleitung 29 und eine Austrittsleitung 30, wie wiedergegeben, vorgesehen werden, um eine ausreichende Temperaturregelung im Inneren der Welle 11 zu erhalten.

Die Hülse 24, die mit der Welle 11 umläuft und sich auf und ab bewegt, ist leicht entfernbar, um die Montage einer anderen Hülse mit kontinuierlichen Schneckengewinden unterschiedlicher Steigung zu ermöglichen, so dass die Vorschubgeschwindigkeit des Behandlungsgutes durch die Mischtrommel B nach Bedarf geändert werden kann.

Um das Anlaufen der Maschine zu erleichtern, ist ein vertikal beweglicher Schieber 31 vorgesehen, der mit Hilfe eines Gabelkopfes 32 an der Kolbenstange 33 eines druckmittelbetätigten Zylinders 34 angeschlossen ist, welcher in fester Lage an der Trommel B mit Hilfe von Konsolen 35 gehalten wird. Am, unteren Ende der Welle 11 sitzt ein umgekehrte Steigung aufweisendes durchgehendes Schneckengewinde 36 mit konischer Wurzel, welche das Naterial nach oben entgegen der Strömungsrichtung bewegt und dadurch einen stetigen Austritt des Materials an dem Auslass 31 sicherstellt. Das Schneckengewinde 36 ist insofern mit umgekehrter Steigung versehen, als es bezüglich der beiden Schneckengewinde 25 und der Gewindeteile 20 eine entgegengesetzte Steigung aufweist.

Am untern Ende ist die Trommel B bei 37 mit einem Flansch versehen und sitzt auf einem Getriebekasten 38. Dieses enthält ein äusseres kastenartiges Gehäuse 39 mit über den Umfang verteilten Versteifungen 40, auf welchen der Trommeltragring 41 gelagert ist.

Die Wände 42 zwischen den Versteifungsarmen 14 lassen der Reinigung dienende Zugangsöffnungen frei.

Wie Fig. 1 ausweist, sind die Schneckenzüge 36 eng innerhalb des Gehäuses 10 derart aufgenommen, dass nur ein Laufspiel zwischen den Gewinden 36 und dem Gehäuse 10 verbleibt. Am unteren Ende des Gehäuses 10 ist eine Dichtung 43 vorgesehen.

Auf inneren und äusseren Lagern 44 und 45 ist unterhalb des unteren Endes der Welle 11 eine Exzenterwelle 46 gelagert, die einen exzentrischen Mittelteil 47 aufweist. Ein allgemein mit dem Bezugszeichen 48 bezeichnetes Doppellager weist vertikal im Abstand angeordnete Druckrollenlager 49 auf, welche den reduzierten unteren Endteil llb der Welle 11 lagern, und horizontal im Abstand angeordnete Rollenlager 59, welche die Exzenterteile 47a des Exzenters 47 drehbar aufnehmen. Das Doppellager 48 ist in seiner vertikalen Auf- und Abbewegung durch eine senkrechte Welle 51 geführt, die sich vom Lager 48 erstreckt und in einem Gleitlager 52 sitzt, wie man aus Fig. 1 erkennen kann.

Die Drehbewegung des Lagers 48 wird durch diese Teile ebenfalls beschränkt. Eine Teilhülse 53 ist auf der Welle 11 oberhalb des Wellenteiles 11 b befestigt, und trägt ein Kegelrad 54, welches die Welle 11 dreht, während gleichzeitig eine senkrechte Auf- und Abbewegung der Welle relativ zum Nabenteil 54a des Kegelrades 54 möglich ist. Rollenlager 55 zwischen der Radnabe 54a und einer Getriebskastenlagerhülse 56 lagern die Radnabe 54a trehbar.

Zum Antrieb der Welle 46 sowohl für eine auf und ab gehende als auch für eine Drehbewegung der Welle 11 dient ein Motor 57 mit einer Ankenvelle 58. Die Ankerwelle 58 ist mit Hilfe eines geeigneten Kegelrades 59 mit einer Schnecke verbunden, welche ein auf der Welle 46 sitzendes Zahnrad 61 antreibt. Am anderen Ende trägt die Welle 46 ein Kegelrad 62, welches mit dem Kegelrad 54 in Eingriff steht.

Wie Fig. 2 zeigt, weist die Kammer 10 vorspringende Ansatzteile 63 auf, die mit Öffnungen 4 versehen sind. Die Öffnungen 64 sind durch die Platten 65 abge- deckt, die in der aus Fig. 2 ersichtlichen Weise Paare von Stiften 23 mit Hilfe von Schrauben 66 und Schran- benhalterungen 67 aufnehmen. Wie Fig. 3 zeigt, weisen die unterbrochenen Schneckenabschnitte 20 relativ zu einer Ebene senkrecht zur Achse a eine Steigung unter einem Winkel b auf. Fig. 3 lässt auch erkennen, dass die Paare von Stiften 23 eine Steigung in entgegengesetzter Richtung unter im wesentlichen dem gleichen Winkel c relativ zu einer Ebene senkrecht zur Achse aufweisen, wobei der Winkel c auch im wesentlichen dem Winkel c' zwischen den Endflächen 20a der Schneckenabschnitte 20 und einer Ebene normal zur Achse a entsprechen.

Falls für einige Betriebsabläufe erwünscht, können die Stifte 23 an ihren Seiten in der bei d in Fig. 3 angedeuteten Weise geschlitzt sein, oder man kann die Stifte 23 durch einen einzigen Zahn von der Breite eines Paares von Stiften 23 ersetzen, der ebenfalls in einer entfernbaren Platte 65 montiert werden kann. Vorzugsweise werden jedoch Paare von Stiften 23 verwendet.

Im Betrieb wird das Material kontinuierlich der Maschine in abgemessenen Mengen durch den Zufüh rungstrichter 18 aufgegeben. Wegen der Auf- und Abbewegung und Drehung des Rührbalkens 28 erhält man im Trichter 18 eine einmalige Rühr- und Entbrückungswirkung, d. h. es wird jegliche Brückenbildung im Trichterteil der Maschine vermieden. Typische Güter, die man in der wiedergegebenen Maschine gut mischen und verkneten kann, sind verschiedene Kunststoffe, die mit abgemessenen Mengen von Kohlenstoff zu vermischen sind. Bei solchen Kunststoffen handelt es sich beispielsweise um Polyäthylen, Polypropylen und Polystyren.

Ein heisses Medium, das durch die Kammern 14, 15 und 16 und über die Leitungen 29 und 30 geführt wird, heizt das Kunststoffmaterial, das dem oberen Ende der Kammer 19 aufgegeben wird, bald derart auf, dass das gewünschte Ausmass an Fliessfähigkeit erreicht wird.

Wird die Welle 11 nach unten bewegt, dann bewegt sich die Masse in der Mischkammer 19 nach unten mit Ausnahme des Teiles, der von den Stiften 23 zurückgehalten wird. Zur gleichen Zeit sorgt die Drehbewegung der Welle 11 für eine völlige Durchmischung und Verknetung, wobei die Oberflächen 20a der unterbrochenen Schneckenteile 20 eng in der Nachbarschaft der Stifte 23 verlaufen und damit die gewünschte Vermischung zu erreichen gestatten. Das Material gelangt so durch die gesamte Mischkammer 19 und schliesslich zum Auslass an der Öffnung 22.

Claims

PATENTANSPRUCH

Knetmischer für Kunststoffmaterialien und dergleichen, mit einer im allgemeinen senkrecht stehenden, eine Aufnahmekammer für das zu verarbeitende Gut bildenden Trommel, die an ihrem oberen Ende einen Gutaufnahmetrichter trägt, mit einer in der Trommel- seitenwand in der Nähe des unteren Trommelendes angeordneten Gutauslass, mit einer in der Kammer im allgemeinen senkrecht angeordneten, sich nach unten bis über den Gutauslass hinaus erstreckenden Mischwelle mit unterbrochenen Schnecken abschnitten, mit einem Antrieb zum Drehen der Mischwelle und mit radial von der Trommelinnenwand in die Kammer vorspringenden, mit den Schneckenabschnitten zusammenwirkenden Ansätzen, dadurch gekennzeichnet, dass ein auf und ab bewegbares Drucklager (49) das untere Ende (alb) der Mischwelle (11) drehbar aufnimmt, und dass ein Antriebsmechanismus (46,

47) zur Auf- und Abbewegung der sich drehenden Mischwelle (11) vorgesehen ist, während welcher Auf- und Abbewegung die Ansätze (23) durch die Spalte (21) zwischen den unterbrochenen Schneckenabschnitten (20) hindurchtreten.

UNTERANSPRÜCHE 1. Knetmischer nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass im Trichter (18) eine mit der Welle (11) verbundene Rührschiene (26) vorgesehen ist und sich mit der Welle (11) auf und ab bewegt und dreht.

2. Knetmischer nach Patentanspruch und/oder Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Welle (11) in den Trichter (18) erstreckt und die Rührschiene (26) radial verlaufende Rührbalken (28) mit nach unten geneigten Enden (28a) aufweist.

3. Knetmischer nach Unteranspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass an dem sich in den Trichter (18) erstreckenden Teil der Welle (11) eine fortlaufende Vor rückschnecke (25) vorgesehen ist.

4. Knetmischer nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansätze aus im Abstand angeordneten Paaren getrennter Stifte (23) bestehen, die unter einem Winkel relativ zu einer Ebene senkrecht zur Achse der Welle (11) derart angeordnet sind, dass sie mit den Schneckenabschnitten (20) zusammenwirken.

5. Knetmischer nach Unteranspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich jedes Paar von Stiften (23) von einer gemeinsamen Platte (65) nach innen erstreckt, die abnehmbar über einer Öffnung in der Trommel (B) befestigt ist.

6. Knetmischer nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass am unteren Ende der Welle (11) eine Antriebswelle (46) mit einem Exzenterteil (47) vorgesehen ist, der mit dem unteren Teil der Welle (11) so verbunden ist, dass die Welle (11) sich beim Umlauf der Antriebswelle (46) in Achsrichtung auf und ab bewegt, und ferner gekennzeichnet durch Mittel (62, 54), die mit einem anderen Teil der Antriebswelle (46) und mit der Welle (11) verbunden sind und diese Welle in Umlauf versetzen.

7. Knetmischer nach Unteranspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die den Exzenterteil (47) der Antriebswelle (46) mit der Schneckenwelle (11) verbindenden Mittel ein Doppellager (48) enthalten, welches den Exzenterteil (47) und das untere Ende der Welle (11) aufnimmt.