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PATENTANSPRÜCHE
1. Maschine zur kontinuierlichen Verarbeitung einer zähflüssigen Masse mit einem länglichen Gehäuse, das eine Materialeinbringöffnung und eine strömungsabwärtsgelegene Materialabgabeöffnnung hat und das innenseitig ausgebildet ist zur Zusammenarbeit mit zwei ineinandergreifenden Schnecken, wobei dort wo diese ineinandergreifen, an der Gehäuseinnenseite Sattelpartien (38) vorhanden sind, dadurch gekennzeichnet, dass in Querrichtung gegenüberliegende Drosselringe (42, 43a;
43, 42a) auf Schneckenpartien stromabwärts der Einlassöffnung (O) in einer Flusssteuerstelle (U) vorhanden sind und dass in dieser Flusssteuerstelle ein Flusssteuerglied (S; S') vorgesehen ist zur Zusammenarbeit mit den Drosselringen, um den Materialdurchfluss zu behindern, so dass stromabwärts davon der Freiraum im Gehäuse nicht aufgefüllt ist, wobei das Flusssteuerglied (S; S') in eine Lage hin und aus ihr heraus bewegbar ist, in welcher es einen weniger gedrosselten Fluss ermöglicht;
ferner dass das Gehäuse (B) eine Entgasungsöffnung (100) besitzt stromabwärts von der Stelle (U), an welche das Flusssteuerglied (S; S') beginnt, den Materialfluss zu drosseln, und ferner dadurch gekennzeichnet, dass das Flusssteuerglied (S; S') ausgebildet ist, um den Materialfluss von der Entgasungsöffnung (100) wegzulenken.
2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zusammenarbeitenden Abschnitte der Schnecken in der Flusssteuerstelle stromabwärts von den Drosselringen (42, 43a; 43, 42a) so ausgebildet sind, dass sie ein grösseres Fördervermögen haben als diejenigen Abschnitte (10a, 10b), die weiter stromaufwärts gelegen sind und somit das Material zur Steuerstelle hin fördern.
3. Maschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Drosselringe (42, 43a; 43, 42a) einander paarweise in Querrichtung gegenüberliegen, wobei einer (42, 42a) der Drosselringe jedes Paares die dort befindliche Gehäusebohrung ganz ausfüllt, um den Durchfluss von Material dort weitestgehend zu verhindern, wogegen der gegenüberliegende Ring (43, 43a) jedes Paares einen verminderten Durch messer hat und ein Durchfluss von Material an seinem Umfang vorbei zulässt, wobei die Entlüftungsöffnung (100) ungefähr in Querrichtung bei einem dieser Drosselringe (43) von reduziertem Durchmesser gelegen ist stromabwärts von der Stelle, an welcher das Fliesssteuerglied (S) bestrebt ist, den Durchfluss von Material aufzuhalten, so dass dieser Teil des Gehäuses nicht mit Material gefüllt ist und somit kein Material durch die Entlüftungsöffnung hindurchfliesst.
4. Maschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Fliesssteuerglied (S) einen Schlaufelteil hat, der zu den Achsen der Schnecken (10, 11) unter einem Winkel geneigt ist, und zwar derart in bezug auf die Entlüftungs öffnung (100), dass das Material von dieser weggelenkt wird.
Die Erfindung betrifft eine Maschine zur kontinuierlichen Verarbeitung einer zähflüssigen Masse gemäss Oberbegriff des Patentanspruches 1, wie sie bereits in der CH-PS 602 306 beschrieben ist, und befasst sich mit einer Weiterausbildung einer solchen Maschine, und zwar werden Mittel vorgesehen, die es ermöglichen, im Bereich der Flusssteuerglieder eine Vakuum-Entgasung des in Bearbeitung befindlichen Materials zu erreichen.
Die erfindungsgemässe Ausbildung ist im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 definiert. Betreffs weiterer Besonderheiten einer Ausführungsform wird auf die Ansprüche 2 bis 4 hingewiesen.
Die Figuren 1 bis 5 der beiliegenden Zeichnung sind aus der obgenannten CH-PS übernommen, ebenso wie der darauf Bezug nehmende Teil der nachfolgenden Beschreibung. Dabei zeigen:
Fig. 1 einen Längsschnitt der Maschine nach der Linie 1-1 der Fig. 2,
Fig. 1A eine perspektivische Ansicht eines der Flusssteuerglieder,
Fig. 2 einen Querschnitt nach der Linie 2-2 der Fig. 1,
Fig. 3 einen der Fig. 2 ähnlichen Querschnitt, wobei aber die Flusssteuerglieder in derjenigen Endlage ihres Verstellbereiches gezeigt sind, in welcher sie den Massenfluss versperren,
Fig. 4 einen Querschnitt nach der Linie 4-4 der Fig. 3, und
Fig. 5 einen der Fig. 4 ähnlichen Querschnitt, wobei aber das Flusssteuerglied in einer Lage gezeigt ist, in welcher es den Materialfluss am wenigsten behindert.
Die Fig. 6 bis 9 veranschaulichen die weiter ausgebildete Maschine, und zwar zeigen:
Fig. 6 einen Längsschnitt,
Fig. 7 einen der Fig. 5 ähnlichen Querschnitt, wobei aber die rippenförmige Erhöhung eines Flusssteuergliedes in einer Teilöffnungslage gezeigt ist,
Fig. 8 einen Querschnitt nach der Linie 8-8 von Fig. 9 einer in bezug auf die Ausbildung des Flussgliedes abgewandelten Ausführungsvariante, wobei das Flusssteuerglied in Öffnungslage gezeigt ist, und
Fig. 9 einen Teilschnitt nach der Linie 9-9 der Fig. 8.
Die in den Fig. 1 bis 5 gezeigte Maschine ist von derselben Bauart, wie jene, die in den US-PS 3 195 868, 3 719 350 und 3 630 689 beschrieben sind. Ähnlich wie diese bekannten Maschinen hat auch die hier beschriebene Maschine ein längliches Gehäuse B mit einem Arbeitsraum, der im Querschnitt die Form einer Zahl 8 hat, ferner mit einer Einlassöffnung O am rechtsseitigen (Fig. 1) Ende des Gehäuses und mit einer Auslassöffnung D am stromabwärtigen, linksseitigen Ende.
Der Arbeitsraum ist somit aus zwei sich überschneidenden Zylindern gebildet; in diesen arbeiten Schnecken 10 bzw.
11, deren schraubenlinienförmigen Rippen 10a bzw. 11a im Querschnitt eine linsen- bzw. sichelähnliche Form haben.
Diese Schnecken sind auf Wellen 12 bzw. 13 festgesetzt, die gleichachsig sind und im gleichen Drehsinne und mit gleicher Drehzahl angetrieben sind, ähnlich wie in den oben erwähnten Patentschriften. Zwischen den Kämmen der Schneckenrippen 10a und 11a und den zugehörigen, zylindrischen Arbeitsraumwandungen bestehen nur enge Spalte.
Die Schnecken 10 und 11 könnten in einer Variante, die in der US-PS 3 900 187 gezeigte Form haben oder z.B. Flügel, die um 900 gegeneinander versetzt sind und schraubenlinienförmig verlaufen.
Wie schon in der US-PS 3 195 868 beschrieben, hat das Gehäuse B zwei an einer horizontalen Teilungsebene aneinanderliegende, voneinander trennbare Teile 14 und 15 mit V-förmigen Sattelteilen 14a und 15a. Jedes dieser Gehäuseteile 14 und 15 ist bei 16 bzw. 17 ummantelt zur Bildung eines Hohlraumes, welches von einer Heizflüssigkeit durchflossen ist, die dazu dient, das Gehäuse auf eine Temperatur zu bringen, bei welcher das eingebrachte Material, z.B.
Kunstharz, schmilzt oder sonstwie die gewünschten Fliesseigenschaften besitzt. Für gewisse Zwecke könnte anstatt dessen eine Kühlflüssigkeit durch die Mantelräume 18 hindurch- fliessen.
Zwischen Längsabschnitte des Gehäuses B ist ein Gehäuse H (Fig. 1) eingesetzt, welches eine Einschnürungszone begrenzt. Dieses Gehäuse hat Stirnwände 19 und 20 und zwischen diese gelegene, arbeitsraumbegrenzende Tei
le, von denen das obere mit 21 und das untere mit 22 bezeichnet ist. Diese Teile haben Flansche 21a bzw. 22a, die aneinander befestigt sind, z.B. mittels Schrauben, wobei aber auf der einen Seite ein Gelenk vorgesehen sein könnte, so dass die Teile ähnlich wie jene des Gehäuses aufgeklappt werden könnten. Die Teile 21, 22 haben sattelförmige Partien 21b bzw. 22b, die den V-förmigen Sattelpartien 14a und 15a entsprechen; ähnliche V-förmige Sattelpartien 19a und 19b sowie 20a und 20b sind auch an den Stirnwänden 19 und 20 vorgesehen. Somit bilden die Teile 21 und 22 Verlängerungen des Gehäuses hinsichtlich Begrenzung des Arbeitsraumes mit der Querschnittsform einer 8 (einander überschneidende Zylinder).
Die Teile 21 und 22 haben Vertiefungen R zur Aufnahme der Wirkteile von drehverstellbaren Flusssteuergliedern S und die Partien 21b und 22b sind bei 23 abgeschrägt. Die Teile 21 und 22 sind ferner ringförmig vertieft bei 24 zur Bildung einer flachen ringförmigen Stützfläche und Aufnahme einer Lagerringscheibe 25 und zur Aufnahme einer peripher vorstehenden Randerhöhung 30 des Flusssteuergliedwirkteiles 28. Dieser in den Vertiefungsteilen 26, 27 aufgenommene Wirkteil 28 ist einstückig mit einer dazu koaxialen Spindel 29 verbunden, die sich durch eine Bohrung 27 des Gehäuseteiles 21 hindurch erstreckt und einen herausragenden Teil hat mit einem Gewindefortsatz 32. Auf dem herausragenden Spindelteil sitzt ein Betätigungsteil 34, der auf ihm durch einen Keil 35 gegen Relativdrehung gesichert ist und durch eine Mutter 33 gegen Axialverschiebung gesichert ist.
Mit diesem Betätigungsteil kann das Flusssteuerglied drehverstellt werden. O-Ringe (nicht gezeigt) könnten vorgesehen sein, um die Spindeln 29 gegen über dem Gehäuse abzudichten, um das Entweichen von Schmiermittel zu verhindern.
Wie am besten aus den Fig. 1 und 1A hervorgeht, hat der Wirkteil 28 jedes Flusssteuergliedes S dies- und jenseits einer nach einem Durchmesser verlaufenden Erhöhung gelegene Mulden 26; die Erhöhung ist ähnlich wie die Sattelpartien 14a, 19a, 20a, 19b, 20b V-förmig, mit zwei konkav gekrümmten Flanken 37 und 37a, die zu einer Endfläche 38 hin konvergieren und ähnlich gekrümmt sind wie die Mantelflächen des Arbeitsraumes. Die Seitenflächen 39 der rippenartigen Erhöhung konvergieren aus den beiden Mulden 36 heraus zu dieser Endfläche 38 hin.
Auf den beiden Rotorwellen 12 und 13 sind Drosselringeinheiten 40 bzw. 40a mittels Teilen 41 (Fig. 2) festgesetzt. Die beiden Drosselringeinheiten 40 und 40a setzen sich je aus einem grossdurchmessrigen Drosselring 42 bzw.
42a und einem kleindurchmessrigen Drosselring 43 bzw.
43a zusammen. Der Durchmesser der Drosselringe 42 und 42a ist beinahe so gross wie jener der sich überschneidenden Zylinder des Arbeitsraumes im Gehäuse und die Drosselringe 43, 43a arbeiten paarweise mit den neben ihnen liegenden 42a bzw. 42 zusammen zur Bildung einer Drosselstelle im Arbeitsraum des Gehäuses B. Immerhin können am Mantel der grossdurchmessrigen Drosselringe 42 und 42a Materialdurchlassnuten g vorhanden sein, die schräg zur Mantellinie verlaufen.
Im Betrieb der Maschine wird das zu verarbeitende Material durch die Einlassöffnung 0 hin in den Arbeitsraum des Gehäuses B eingeführt, in dem es im Sinne des Pfeiles a (Fig. 1) durch die Schnecken 10 und 11 weiterbefördert wird, wobei die Temperatur dank der Mantelbeheizung bis zum Schmelzpunkt dieses Materials erhöht wird. Falls die beiden Flusssteuerglieder S so gestellt sind, dass ihre rippenartigen Erhöhungen V, die in den Fig. 2 und 5 ge- zeigte Lage einnehmen, so kann die nun zähflüssige Masse an diesen rippenartigen Erhöhung V vorbei, also durch die Durchlässe p und p' (Fig. 2) hindurch von einer dem Flusssteuerglied vorgelagerten Stelle (Fig. 1) zu der diesem Glied nachgelagerten Stelle y gelangen.
In einer typischen Ausführung ist die Grösse der Durchlässe p und p' oben und unten zusammengefasst, so gross, dass der Fluss der Masse im wesentlichen unbehindert ist, wenn die Flusssteuerglieder S bzw. ihre Erhöhungen V die in den Fig. 2 und 5 gezeigte Lage einnehmen. Wenn hingegen die Glieder S samt ihren Erhöhungen V um etwas weniger als 90C in die Lage nach den Fig. 3 und 4 verstellt sind, in welcher die Flanken 37 und 37a der Erhöhungen beinahe an den Mantelflächen der grossdurchmessrigen Drosselringe 42 und 42a anliegen, ist der Materialfluss praktisch versperrt.
Aus vielen Gründen kann es erwünscht sein, das obere Flusssteuerglied in eine andere Lage einzustellen als das untere Flusssteuerglied. Eine Feinabstimmung der volumenmässigen Durchlassmengen von x zu y an der Oberseite und der Unterseite der beiden Rotoren (im Sinne des Zurückhaltens des in Verarbeitung begriffenen Materials) kann auf diese Weise leicht erreicht werden, und es können somit verschiedene Druck- und Unterdruckverhältnisse in diesen Räumen aufrechterhalten werden, um den gewünschten Verarbeitungsbedingungen bestmöglich zu entsprechen.
In der weiterentwickelten Maschine, die in den Fig. 6 und 7 gezeigt ist, ist für Vakuumentlüftung oder -entgasung an einer Stelle U gesorgt. Falls z.B. Polybutan H300 mit einer Viskosität von 335 bis 500 Poises bei einer Betriebstemperatur im Bereich von etwa 33,7 bis 390C verarbeitet wird, in der mitgeförderte Luft enthalten ist, so kann für eine zufriedenstellende Entgasung gesorgt werden unter Ausnützung des Vakuums, das auf der Leeseite des Flusssteuergliedes S entsteht. Die eingeschlossene Luft kann entfernt werden, durch eine Öffnung 100 hindurch, die vorzugsweise die Form eines Schlitzes hat, damit ein stabiles und blasenfreies Polymerisat enthalten wird.
Das oder die Flusssteuerglieder müssen in die Vollöffnungslage vorwärts gebracht werden, so dass ihre Erhöhungen längs der Schraubenlinie der Förderschnecken 10a-1 1a vorlaufen, dort wo sie ineinandergreifen, weil, wenn sie nach rückwärts geöffnet wären, sie als Pflug arbeiten würden und dabei das Material in die Entlüftungsöffnung 100 hineinfördern würden. In einem typischen Fall ist die gesteuerte Förderung von Material im Gehäuse B genügend gross, um dieses beim Eingabetrichter H zu ¯ zu füllen, wobei der genaue Füllgrad natürlich von der Materialbeschaffenheit und der Viskosität abhängt und wobei ferner eine gute Steuerung des Materialflusses erreicht wird durch Einstellen des Flusssteuergliedes mehr zur Öffnungs- oder zur Schliesslage hin.
Bei Versuchen, die mit Kornsirup unternommen wurden, wobei das Vakuum bei der Entlüftungsöffnung 100 unter 381 mm Quecksilber gehalten wurde, blieb diese Öffnung frei von Sirup und es wurde das Produkt in einem ausgesprochenen Ausmass von Luft freigemacht. Die teilweise Drehung des mittleren Elementes zur in Fig. 7 gezeigten Lage hin ermöglicht es der Rippe 37, mit den Elementen 42-43a und 42a-43 zusammenzuarbeiten, um das Material von der Öffnung 100 wegzulenken.
Wie aus Fig. 6 hervorgeht, können die Schnecken an der Fliesssteuerstelle U, zu der die Elemente 42-43a, 42a-43 und S gehören, im Abschnitt D-1 so ausgebildet sein, dass sie eine vergrösserte Förderkapazität haben, und bei der Strömung abwärts als zueinander passende Endauslassabschnitte D-2 ausgebildet sein. Die Abschnitte D-1 sind ausgebildet, so dass sie auch fördern in einem nur teilweise gefüllten, ausgehungerten Zustand, wogegen die Endauslassabschnitte D-2 so ausgebildet sind, dass sie in voll gefülltem Zustand arbeiten.
In typischer Weise ist das Flusssteuerorgan S so angestellt, dass sich unmittelbar hinter der Flusssteuerstelle U ein Gehäuseabschnitt m ergibt, in welchem das Material sich anstaut (die Schneckenfördergänge also gefüllt sind), wogegen in einem stromabwärtigen Abschnitt n die Förderschneckengänge nur teilweise gefüllt sind während dem Betrieb. Der Abschnitt m gewährleistet die Erzielung einer Schweissabschlussverbindung, die eine am Auslassende einer von der Öffnung 100 wegführenden Vakuumleitung 100a angeschlossene Vakuumquelle daran hindert, aus dem Einlasstrichter A Luft und Material zu sich heranzuziehen. Der Gehäuseteil, der sich beim Element 43a befindet und in dem sich die Schneckenabschnitte D-1 befinden, ist im Betrieb teilgefüllt, so dass seine Vakuumentlüftung möglich ist.
Bei gehöriger Einstellung des Flusssteuerelementes S kann ein positiver Auslassdruck erreicht werden bei D-2, also wo dies erforderlich ist unter stromaufwärtiger Entlüftung, was bedeutet, dass im unmittelbaren stromaufwärts nachfolgenden Maschinenteil eine Förderung unter Druck stattfindet und doch keine Vakuumentlüftung zu erfolgen hat. Der Steigungswinkel der Schneckenabschnitte D-2 ist eng genug, unter Berücksichtigung des in Verarbeitung befindlichen Materials, um sicherzustellen, dass das Material vom Vakuum weggepumpt wird, also unter Druck durch eine Extrudierdüse oder dergleichen hindurch abgefördert wird.
In den Fig. 8 und 9 ist eine andere Ausführung dargestellt, die sich insbesondere durch eine abweichende Ausbildung des Flusssteuergliedes S unterscheidet, wobei ange strebt ist, dass dieses Glied keine Umgehung im Gehäuse bildet. Die Schnecken 10 und 11 sind so ausgebildet, und drehen in solcher Richtung, dass sie das Material im Sinne des Pfeiles a fördern. Der strömungsaufwärtige Drosselring 42, der sich über die ganze Weite der Bohrung erstreckt, und der stromabwärtige Drosselring 42a, sind in bezug aufeinander seitenverkert angeordnet und in einem axialen Abstand t voneinander. Die Drosselringe 42 und 43a, von reduziertem Querschnitt, sind in ihrer Länge vergrössert und haben einander in Querrichtung gegenüberliegende Nuten oder Rillen 101, 102 mit gekrümmtem Profil.
Im Zwischenraum, der sich durch den Abstand t ergibt, ist um eine Achse b drehbar eine Platte 103 angeordnet, die gekrümmte Ränder 103a hat, die zum Profil der Rillen 101 und 102 komplementär sind, so wie aus Fig. 9 ersichtlich ist. Die Platte 103 ist an einer um die Achse b drehbaren Spindel 104 angebracht, die zu diesem Zweck in einer Lageröffnung 105 des Gehäuses B angeordnet ist. Dabei sinnd Abdichtringe 106 vorgesehen; der Teller 107 kann von Hand betätigt werden, um die Drehlage des Flusssteuergliedes S', zu dem die Platte 103 gehört, zu verändern. Wie aus Fig. 8 ersichtlich ist, erstreckt sich diese Platte 103 bezüglich ihrer Länge zwisehen der oberen und der unteren Sattelpartie 38 des Gehäuses B, wobei sie, wenn sie die in Fig. 9 mit strichpunktierten Linien angedeutete Lage einnimmt, den Durchfluss von Material durch das Gehäuse B verhindert.
Da die Platte 103 dieses Flusssteuergliedes S' den ganzen sich aus dem Abstand t ergebenden Zwischenraum zwischen den Drosselringen 42 und 42a einnimmt, wenn man von kleinen Spielen absieht, ist der an dieser Stelle erzielte Schmelzabschluss so, dass ein Fluss von Material praktisch verhindert ist, wenn die Platte 103 des Gliedes S' in die in Fig. 9 mit strich punktierten Linien gezeigte Lage eingestellt ist. Natürlich kann das Flusssteuerglied bzw. die Platte in andere Drehlagen eingestellt werden, in der der Materialfluss in geringerem Masse behindert ist.
Falls die Platte in die besondere 45 - Neigungseinstellung eingestellt ist, welche durch die Linien p p angedeutet ist oder in eine andere Lage im 90 -Bereich zwischen der durch volle Linien angedeuteten Lage und der mit strichpunktierten Linien angedeuteten Schliesslage, kann die Vakuumentlüftungsöffnung 100, für die ein wegnehmbarer Abflussdeckel 100a vorgesehen ist, geöffnet werden, damit das Entgasen erfolgen kann.
** WARNING ** beginning of DESC field could overlap end of CLMS **.
PATENT CLAIMS
1. machine for the continuous processing of a viscous mass with an elongated housing which has a material introduction opening and a downstream material discharge opening and which is designed on the inside for cooperation with two intermeshing screws, where saddle parts (38) are present on the inside of the housing where these intermesh, characterized in that throttle rings (42, 43a;
43, 42a) are present on screw sections downstream of the inlet opening (O) in a flow control point (U) and that in this flow control point a flow control element (S; S ') is provided for cooperation with the throttle rings in order to hinder the flow of material, so that downstream of which the free space in the housing is not filled, the flow control element (S; S ') being able to be moved to and from it in a position in which it enables a less throttled flow;
further that the housing (B) has a degassing opening (100) downstream of the point (U) to which the flow control element (S; S ') begins to restrict the material flow, and further characterized in that the flow control element (S; S ') is designed to direct the material flow away from the degassing opening (100).
2. Machine according to claim 1, characterized in that the cooperating sections of the screws in the flow control point downstream of the throttle rings (42, 43a; 43, 42a) are designed such that they have a greater delivery capacity than those sections (10a, 10b) , which are further upstream and thus convey the material to the control point.
3. Machine according to claim 2, characterized in that the throttle rings (42, 43a; 43, 42a) oppose each other in pairs in the transverse direction, wherein one (42, 42a) of the throttle rings of each pair completely fills the housing bore located there to the flow of To prevent material there as far as possible, whereas the opposite ring (43, 43a) of each pair has a reduced diameter and allows material to flow past its circumference, the vent opening (100) being approximately transverse to one of these throttle rings (43) from Reduced diameter is located downstream of the point at which the flow control member (S) strives to stop the flow of material, so that this part of the housing is not filled with material and thus no material flows through the vent.
4. Machine according to claim 3, characterized in that the flow control member (S) has a vane part which is inclined at an angle to the axes of the screws (10, 11), specifically in relation to the vent opening (100), that the material is directed away from it.
The invention relates to a machine for the continuous processing of a viscous mass according to the preamble of claim 1, as already described in CH-PS 602 306, and deals with a further training of such a machine, namely means are provided which enable to achieve vacuum degassing of the material being processed in the area of the flow control elements.
The inventive design is defined in the characterizing part of claim 1. With regard to further special features of an embodiment, reference is made to claims 2 to 4.
Figures 1 to 5 of the accompanying drawing are taken from the above-mentioned CH-PS, as well as the part of the following description referring to it. Show:
1 is a longitudinal section of the machine along the line 1-1 of Fig. 2,
1A is a perspective view of one of the flow control members,
2 shows a cross section along the line 2-2 of FIG. 1,
3 shows a cross section similar to FIG. 2, but the flow control elements are shown in the end position of their adjustment range in which they block the mass flow,
Fig. 4 shows a cross section along the line 4-4 of Fig. 3, and
FIG. 5 shows a cross section similar to FIG. 4, but the flow control element is shown in a position in which it least impedes the material flow.
6 to 9 illustrate the further trained machine, namely:
6 shows a longitudinal section,
7 shows a cross section similar to FIG. 5, but showing the rib-shaped elevation of a flow control element in a partial opening position,
8 shows a cross section along the line 8-8 from FIG. 9 of an embodiment variant modified with respect to the design of the flow element, the flow control element being shown in the open position, and
9 is a partial section along the line 9-9 of FIG. 8th
The machine shown in Figures 1 to 5 is of the same type as that described in U.S. Patent Nos. 3,195,868, 3,719,350 and 3,630,689. Similar to these known machines, the machine described here also has an elongated housing B with a working space which has the shape of a number 8 in cross section, furthermore with an inlet opening O at the right-hand (FIG. 1) end of the housing and with an outlet opening D am downstream left end.
The work area is thus formed from two overlapping cylinders; in these work snails 10 or
11, whose helical ribs 10a and 11a have a lens-like or sickle-like shape in cross section.
These screws are fixed on shafts 12 and 13, respectively, which are coaxial and are driven in the same direction and at the same speed, similarly to the patents mentioned above. There are only narrow gaps between the combs of the screw ribs 10a and 11a and the associated cylindrical work space walls.
The screws 10 and 11 could be in a variant having the shape shown in U.S. Patent 3,900,187 or e.g. Wings that are offset from each other by 900 and run helically.
As already described in US Pat. No. 3,195,868, the housing B has two parts 14 and 15 with V-shaped saddle parts 14a and 15a which lie against one another on a horizontal parting plane. Each of these housing parts 14 and 15 is sheathed at 16 and 17, respectively, to form a cavity through which a heating liquid flows, which serves to bring the housing to a temperature at which the material introduced, e.g.
Resin, melts or otherwise has the desired flow properties. For certain purposes, a cooling liquid could instead flow through the jacket spaces 18.
A housing H (FIG. 1), which delimits a constriction zone, is inserted between longitudinal sections of the housing B. This housing has end walls 19 and 20 and between them, work space delimiting parts
le, of which the upper one is designated 21 and the lower one 22. These parts have flanges 21a and 22a attached to each other, e.g. by means of screws, but a joint could be provided on one side, so that the parts could be opened like those of the housing. The parts 21, 22 have saddle-shaped parts 21b and 22b, respectively, which correspond to the V-shaped saddle parts 14a and 15a; Similar V-shaped saddle portions 19a and 19b and 20a and 20b are also provided on the end walls 19 and 20. The parts 21 and 22 thus form extensions of the housing with regard to the limitation of the working space with the cross-sectional shape of an 8 (overlapping cylinders).
The parts 21 and 22 have recesses R for receiving the active parts of the rotationally adjustable flow control members S and the parts 21b and 22b are chamfered at 23. The parts 21 and 22 are also recessed annularly at 24 to form a flat annular support surface and to receive a bearing ring washer 25 and to receive a peripherally projecting edge elevation 30 of the flow control member 28. This active part 28 received in the recess parts 26, 27 is integral with a coaxial one Spindle 29 connected, which extends through a bore 27 of the housing part 21 and has a protruding part with a threaded extension 32. An actuating part 34 sits on the protruding spindle part, which is secured on it by a wedge 35 against relative rotation and by a nut 33 is secured against axial displacement.
The flow control element can be rotated with this actuating part. O-rings (not shown) could be provided to seal the spindles 29 against the housing to prevent lubricant from escaping.
As can best be seen from FIGS. 1 and 1A, the active part 28 of each flow control element S has troughs 26 on either side of it, which are located on the basis of an increase in diameter; the elevation is similar to the saddle portions 14a, 19a, 20a, 19b, 20b V-shaped, with two concave flanks 37 and 37a, which converge towards an end surface 38 and are curved similarly to the outer surfaces of the working space. The side surfaces 39 of the rib-like elevation converge out of the two troughs 36 towards this end surface 38.
Throttle ring units 40 and 40a are fixed on the two rotor shafts 12 and 13 by means of parts 41 (FIG. 2). The two throttle ring units 40 and 40a each consist of a large-diameter throttle ring 42 or
42a and a small-diameter throttle ring 43 or
43a together. The diameter of the throttle rings 42 and 42a is almost as large as that of the overlapping cylinders of the working space in the housing and the throttle rings 43, 43a work in pairs with the 42a and 42 lying next to them to form a throttling point in the working space of the housing B. After all There may be material passage grooves g on the jacket of the large-diameter throttle rings 42 and 42a, which run obliquely to the jacket line.
During operation of the machine, the material to be processed is introduced through the inlet opening 0 into the working space of the housing B, in which it is conveyed through the screws 10 and 11 in the direction of arrow a (FIG. 1), the temperature being thanks to the jacket heating is increased to the melting point of this material. If the two flow control elements S are set so that their rib-like elevations V, which are shown in FIGS. 2 and 5, assume the position, then the viscous mass can pass these rib-like elevations V, that is to say through the passages p and p '. (Fig. 2) pass from a point upstream of the flow control element (Fig. 1) to the point y downstream of this element.
In a typical embodiment, the size of the passages p and p 'is combined at the top and bottom, so large that the flow of the mass is essentially unimpeded when the flow control elements S or their elevations V are in the position shown in FIGS. 2 and 5 take in. 3 and 4, in which the flanks 37 and 37a of the elevations lie almost against the lateral surfaces of the large-diameter throttle rings 42 and 42a, is the case when the links S together with their elevations V are adjusted by a little less than 90C Material flow practically blocked.
For many reasons, it may be desirable to position the upper flow control member in a different position than the lower flow control member. Fine tuning of the volume flow rates from x to y on the top and bottom of the two rotors (in the sense of holding back the material being processed) can easily be achieved in this way, and various pressure and vacuum conditions can thus be maintained in these rooms in order to best meet the desired processing conditions.
In the further developed machine, which is shown in FIGS. 6 and 7, vacuum ventilation or degassing is provided at a point U. If e.g. Polybutan H300 with a viscosity of 335 to 500 poises is processed at an operating temperature in the range of about 33.7 to 390C, in which air is also contained, so that a satisfactory degassing can be ensured by using the vacuum on the leeward side of the Flow control element S arises. The enclosed air can be removed through an opening 100, which is preferably in the form of a slot, so that a stable and bubble-free polymer is contained.
The flow control member (s) must be advanced to the fully open position so that their ridges advance along the helix of the augers 10a-1 1a where they mesh because if they were opened backwards they would work as a plow and the material would convey into the vent 100. In a typical case, the controlled conveyance of material in the housing B is large enough to fill it in the feed hopper H, the exact degree of filling of course depending on the material properties and the viscosity and furthermore a good control of the material flow is achieved by adjusting of the flow control element more towards the opening or closing position.
In experiments conducted with corn syrup, the vacuum at vent 100 being kept below 381 mm of mercury, this opening remained free of syrup and the product was cleared of air to a significant extent. The partial rotation of the central element toward the position shown in FIG. 7 enables the rib 37 to cooperate with the elements 42-43a and 42a-43 to direct the material away from the opening 100.
As can be seen from Fig. 6, the screws at the flow control point U, to which the elements 42-43a, 42a-43 and S belong, can be designed in section D-1 in such a way that they have an increased conveying capacity, and with the flow downward as mating end outlet sections D-2. The sections D-1 are designed so that they also convey in a partially filled, starved state, whereas the end outlet sections D-2 are designed such that they work in the fully filled state.
Typically, the flow control element S is set up in such a way that immediately behind the flow control point U there is a housing section m in which the material builds up (the screw conveying paths are therefore filled), whereas in a downstream section n the screw conveyors are only partially filled during this time Business. The section m ensures the achievement of a weld termination connection which prevents a vacuum source connected to the outlet end of a vacuum line 100a leading away from the opening 100 from drawing air and material from the inlet funnel A. The housing part, which is located at element 43a and in which the screw sections D-1 are located, is partially filled during operation, so that its vacuum ventilation is possible.
If the flow control element S is properly set, a positive outlet pressure can be achieved at D-2, i.e. where this is necessary with upstream ventilation, which means that pressure is delivered in the immediately upstream machine part and yet there is no vacuum ventilation. The pitch angle of the screw sections D-2 is narrow enough, taking into account the material being processed, to ensure that the material is pumped away from the vacuum, that is to say it is conveyed under pressure through an extrusion nozzle or the like.
8 and 9, another embodiment is shown, which differs in particular by a different design of the flow control member S, striving that this link does not form a bypass in the housing. The screws 10 and 11 are designed and rotate in such a direction that they convey the material in the direction of arrow a. The upstream throttle ring 42, which extends over the entire width of the bore, and the downstream throttle ring 42a are arranged so as to be laterally offset with respect to one another and at an axial distance t from one another. The throttle rings 42 and 43a, of reduced cross-section, are increased in length and have mutually opposite grooves or grooves 101, 102 with a curved profile.
In the intermediate space, which results from the distance t, a plate 103 is arranged rotatable about an axis b and has curved edges 103a, which are complementary to the profile of the grooves 101 and 102, as can be seen from FIG. 9. The plate 103 is attached to a spindle 104 which can be rotated about the axis b and is arranged for this purpose in a bearing opening 105 of the housing B. Sealing rings 106 are provided; the plate 107 can be operated by hand in order to change the rotational position of the flow control element S 'to which the plate 103 belongs. As can be seen in Fig. 8, this plate 103 extends in length between the upper and lower saddle portions 38 of the housing B, and when it assumes the position indicated by dash-dotted lines in Fig. 9, it passes through the flow of material the housing B prevented.
Since the plate 103 of this flow control element S 'takes up the entire space between the throttle rings 42 and 42a resulting from the distance t, apart from small games, the fusion closure achieved at this point is such that a flow of material is practically prevented, when the plate 103 of the link S 'is set in the position shown in broken lines in FIG. 9. Of course, the flow control element or the plate can be set to other rotational positions in which the material flow is less impeded.
If the plate is set in the special 45 - inclination setting, which is indicated by the lines pp or in another position in the 90 range between the position indicated by solid lines and the closed position indicated by dash-dotted lines, the vacuum ventilation opening 100 can be used for the a removable drain cover 100a is provided so that degassing can occur.