DE10113949A1

DE10113949A1 - Vorrichtung zum Sieben von Kautschuk

Info

Publication number: DE10113949A1
Application number: DE10113949A
Authority: DE
Inventors: Walter Haeder; Andreas Limper
Original assignee: Krupp Elastomertechnik GmbH
Current assignee: Krupp Elastomertechnik GmbH
Priority date: 2001-03-22
Filing date: 2001-03-22
Publication date: 2002-09-26

Abstract

Eine Vorrichtung zum Sieben von Kautschuk weist einen konischen Doppel-Schnecken-Extruder (1) auf, dem in Förderrichtung (2) eine Zahnradpumpe (3) nachgeordnet ist. Diese weist zwei Rotoren (30, 31) auf, deren Achsen (40, 41) parallel zueinander und im wesentlichen vertikal verlaufen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Sieben von Kautschuk.

Es ist bekannt, in der Kautschuk-Industrie Zahnradpumpen zum Sieben des Kautschuks, zum sogenannten Strainen, einzusetzen. Als problematisch hat sich dabei ein kontinuierlicher Einzug des Kautschuks in die Zahnradpum pe erwiesen.

Zur Lösung dieses Problems ist es bekannt geworden, ein Einzugs- Walzenpaar vorzuordnen. Der Kautschuk wird zwischen die Walzen einge zogen und dem Zuführraum der Zahnradpumpe unter Druck oder drucklos zugeführt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der allgemei nen Gattung so auszugestalten, daß auch bei einer ausgeprägt diskontinu ierlichen Beschickung mit Kautschuk in Klumpenform ein kontinuierlicher Betrieb der Zahnradpumpe möglich ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Durch den Einsatz eines konischen Doppel-Schnecken-Extruders als Fütter-Aggregat für die Schneckenpumpe wird sichergestellt, daß auch bei stark diskontinuierlicher Beschickung des Extruders in dessen Aus tragszone immer vollständige Füllung erreicht wird, so daß der notwendige minimale Vordruck im Zuführraum der Zahnradpumpe erreicht wird. Eine besonders günstige Anordnung der Zahnradpumpe vor dem Extruder ergibt sich aus Anspruch 2. Durch diese Ausgestaltung wird erreicht, daß die Zahn-Abschnitte der Zahnrad-Rotoren die Austrags-Zone bzw. Austrags- Öffnung des Extruders möglichst genau überdecken.

Durch die Ausgestaltung nach Anspruch 3 wird eine drucklose Zuführung auch großer Klumpen von Kautschuk ohne Stopfaggregat ermöglicht, wo bei gleichzeitig sichergestellt ist, daß ein Einzug des Kautschuks in das Schnecken-Paar erfolgt.

Eine Aufrechterhaltung des Vordrucks im Zuführraum der Zahnradpumpe wird durch die Ausgestaltung nach Anspruch 4 weiter begünstigt.

Die Ansprüche 5 bis 10 geben Merkmale der Zahnradpumpe wieder, die einer besonders einfachen und schnellen Reinigung der Pumpe bei Mate rialwechseln dienen.

Anspruch 11 gibt eine Ausgestaltung wieder, die der Sicherstellung einer vollständigen Füllung im Zuführraum der Zahnradpumpe dient.

Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung. Es zeigt:

Fig. 1 eine Vorrichtung mit einem Doppel-Schnecken-Extruder und einer nachgeordneten Zahnradpumpe in Draufsicht, teilweise auf gebrochen,

Fig. 2 einen vertikalen Querschnitt durch die Zahnradpumpe,

Fig. 3 eine Seitenansicht der Zahnradpumpe gemäß dem Sichtpfeil III in Fig. 2,

Fig. 4 eine Draufsicht auf die Zahnradpumpe entsprechend dem Sichtpfeil IV in Fig. 3,

Fig. 5 eine Draufsicht auf die Zahnradpumpe in einer gegenüber Fig. 4 leicht abgewandelten Ausführung und

Fig. 6 die Vorrichtung nach Fig. 1 in einer Abwandlung mit wegschieb barer Zahnradpumpe in teilweise aufgebrochener Darstellung.

Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung zum Sieben von Kautschuk weist als Speise-Einheit einen konischen Doppel-Schnecken-Extruder 1 und eine diesem in Förderrichtung 2 nachgeordnete Zahnradpumpe 3 auf, die das eigentliche Sieben, das sogenannte Strainen, bewirkt. Der Doppel- Schnecken-Extruder 1 weist in üblicher Weise ein Extruder-Gehäuse 4 auf, in dem zwei miteinander kämmende Schnecken 5, 6 angeordnet sind, die auf Wellen 7, 8 fest angebracht sind, die um ihre Achsen 9, 10 drehantreib bar sind. Der Drehantrieb erfolgt jeweils über miteinander synchronisierte Motoren 11, 12 und zwischen diesen und den Wellen 7, 8 angeordnete Ge triebe 13, 14. Der Extruder 1 weist - anschließend an die durch die Getrie be 13, 14 gebildete Antriebsseite - eine Zuführ- und Einzugs-Zone 15 auf, in der das Gehäuse 4 nach oben offen ist. Diese Zone 15 erstreckt sich über zwei Drittel bis drei Viertel der Länge des Gehäuses 4. Das Gehäuse 4 ist nur im Bereich seiner Austrags-Zone 16, also benachbart zur Zahnradpum pe 3, geschlossen ausgebildet. Das Gehäuse 4 endet fluchtend mit den Schneckenspitzen 17, d. h. die Schneckenspitzen 17 reichen bis an das Pumpen-Gehäuse 18 der Zahnradpumpe 3 heran.

Wie aus Fig. 1 und auch aus den Fig. 2 bis 5 hervorgeht, ist das Pumpen- Gehäuse 18 am Extruder-Gehäuse 4 mittels eines Flansch-Rahmens 19 be festigt. Am Flansch-Rahmen 19 ist eine Grundplatte 20 des Gehäuses 18 und eine hierzu parallele Deckplatte 21 angebracht. An der Grundplatte 20 sind weiterhin Seitenwände 22, 23 um Schwenk-Gelenke 24 mit vertikalen Schwenk-Achsen 25 schwenkbar angebracht.

An der dem Extruder 1 abgewandten Vorderseite 26 des Gehäuses 18 ist eine Lochplatte 27 mit Durchtrittsöffnungen 28 angebracht. Sie kann - ent sprechend Fig. 4 - an der Grundplatte 20 oder der Deckplatte 21 angebracht sein, oder - entsprechend Fig. 5 - mit einer Seitenwand 23 fest, aber aus wechselbar verbunden sein. An der dem Innenraum 29 des Gehäuses 18 zugewandten Seite der Lochplatte 27 ist ein Sieb 27a angeordnet, das sich gegen die Lochplatte 27 abstützt.

Im Innenraum 29 des Pumpen-Gehäuses 18 sind zwei Zahnrad-Rotoren 30, 31 angeordnet. Jeder Rotor 30, 31 weist einen walzenförmigen Zahn- Abschnitt 32, 33 auf, der jeweils beidendig mit jeweils einem Lagerzapfen 34 versehen ist, die in entsprechenden Lagern 35 in der Grundplatte 20 bzw. in der Deckplatte 21 gelagert sind. Ein Zahnrad-Rotor 31 ist mittels eines Elektro-Motors 36, der an der Grundplatte 20 befestigt ist, antreibbar. Da die Verzahnungen 37 der Zahn-Abschnitte 32, 33 ineinandergreifen, werden die Zahnrad-Rotoren 30, 31 mittels dieses nur einen Motors 36 ent sprechend den Drehrichtungs-Pfeilen 38, 39 um ihre Achsen 40, 41 ange trieben.

Die Rotoren 30, 31 haben parallel zueinander verlaufende Achsen 40, 41, die im wesentlichen vertikal verlaufen; d. h. die Achsen 40, 41 verlaufen im wesentlichen senkrecht zu der durch die Achsen 9, 10 aufgespannten Ebene 42, wie Fig. 2 entnehmbar ist. Da diese Ebene 42 gegenüber der Horizon talen von der Zuführ- und Einzugszone 15 zur Austragszone 16 hin leicht um einen kleinen Winkel a geneigt ist, sind die Achsen 40, 41 gegenüber der Vertikalen um einen etwa gleichen Winkel b geneigt, wie jeweils Fig. 6 entnehmbar ist. In der Praxis gilt für den Winkel a 10° < a < 20° und be vorzugt a ≅ 15°. Etwa gleiches gilt dann für den Winkel b. Grundsätzlich ist aber vorstellbar, daß die Achsen 9, 10 vertikal, also nicht senkrecht zur Ebene 42 verlaufen, sondern gegenüber dieser um einen Winkel von 90° - a geneigt sind. Da die Achsen 9, 10 nebeneinander und nicht übereinander liegen, verläuft die Ebene 42 im wesentlichen horizontal; sie ist lediglich um den Winkel a gegenüber der Horizontalen geneigt.

Auf der dem Extruder 1 zugewandten Seite des Gehäuses 18 befindet sich der Zuführraum 43 der Zahnradpumpe 3, während sich auf der der Loch platte 27 zugewandten Seite der Rotoren 30, 31 der Druckraum 44 der Zahnradpumpe 3 befindet. Die Förderung vom Zuführraum 43 zum Druck raum 44 erfolgt durch die zwischen den Zahn-Abschnitten 32, 33 und den Seitenwänden 22, 23 ausgebildeten, sehr engen Förder-Spalte 45, 46 in der jeweiligen Drehrichtung 38, 39 der Rotoren 30, 31, die den Förder-Spalten 45, 46 der Förderrichtung 2 entspricht.

Wie Fig. 1 entnehmbar ist, gehen die inneren Begrenzungswände 47, 48 des Zuführraums 43 von dem Gehäuse 4 des Extruders 1 ohne Sprungstelle unter stetiger Verjüngung in die Förder-Spalte 45, 46 über, d. h. der Querschnitt des Zuführraums 43 verringert sich von der Austrags-Zone 16 zu den Förder-Spalten 45, 46 hin, wodurch zusätzlich eine vollständige Fül lung des Zuführraums 43 gewährleistet wird.

Wie in Fig. 2 ebenfalls angedeutet ist, erstrecken sich die Zahn-Abschnitte 32, 33 der Rotoren 30, 31 über die Höhe des Zuführraums 43.

Die Seitenwände 22, 23 werden in ihrer in den Fig. 1 bis 3 dargestellten geschlossenen Stellung mittels eines C-förmigen Klemm-Bügels 49 zu sammengehalten, d. h. fixiert, dessen Mittel-Steg 50 in entsprechenden Schwenklagern 51 auf der Oberseite der Deckplatte 21 schwenkbar gelagert ist. Die frei vorstehenden Schenkel 52 des Bügels 49 liegen in der ge schlossenen Position der Seitenwände 22, 23 fest gegen deren Außenseiten an und halten sie in dieser geschlossenen Position fest, wie den Fig. 2 und 3 entnehmbar ist. In der in Fig. 3 strichpunktiert dargestellten hochge schwenkten Position der Schenkel 52 des Bügels 49 können die Seitenwän de 22, 23 entsprechend der Darstellung in den Fig. 4 und 5 frei nach außen herausgeschwenkt werden. Beim Verspannen der Seitenwände 22, 23 und der Lochplatte 27 gegeneinander mittels des Bügels 49 wird eine dichte Verbindung der Seitenwände 22, 23 und der Lochplatte 27 geschaf fen.

Für den Betrieb muß weiterhin eine dichte Verbindung zwischen den Sei tenwänden 22, 23 einerseits und der Grundplatte 20 und der Deckplatte 21 andererseits erreicht werden. Dies geschieht dadurch, daß an den Seiten wänden 22, 23 Spann-Einrichtungen 53 vorgesehen sind, die jeweils einen hydraulisch beaufschlagbaren Kolben-Zylinder-Antrieb 54 aufweisen, der an der Seitenwand 22 bzw. 23 befestigt ist. Sie weisen weiterhin einen Klemm-Riegel 55 auf, der beim Schließen der Seitenwände 22, 23 in eine gabelförmige Riegel-Aufnahme 56 gelangt. Beim Betätigen des Antriebs 54 werden die Riegel 55 in Richtung auf die Antriebe 54 verfahren und ver spannen damit jeweils die Grundplatte 22 und die Deckplatte 21 gegen die Seitenwände 22, 23, so daß das Pumpen-Gehäuse 18 dicht ist. Bei geöff netem Gehäuse 18 ist eine schnelle und einfache Reinigung möglich.

Die Arbeitsweise ist wie folgt: Der Doppel-Schnecken-Extruder 1 wird mit Kautschuk in Form von Klumpen oder gegebenenfalls auch Streifen dis kontinuierlich gefüttert. Der Kautschuk wird in die nach oben offene Zu führ- und Einzugs-Zone 15 eingeworfen. Eine Stopfvorrichtung ist also nicht vorhanden und nicht notwendig. In der Zone 15 erfolgt eine drucklose Förderung, da diese Zone 15 nach oben offen ist. Aufgrund der konischen Ausgestaltung der Schnecken 5, 6 und der dadurch in Förderrichtung 2 ab nehmenden Förder-Querschnitte nimmt der Füllgrad des Extruders 1 in Förderrichtung 2 zu. In der geschlossenen Austrags-Zone 16 sollte eine vollständige Füllung des Gehäuses 4 erreicht sein.

Um einen minimal notwendigen Vordruck im Zuführraum 43 der Zahn radpumpe 3 zu gewährleisten, wird dieser Vordruck am Übergang vom Extruder-Gehäuse 4 zum Pumpen-Gehäuse 18 mittels eines Druck-Sensors 57 erfaßt und als Eingang auf einen Regler 58 gegeben. Nach dem Einwer fen des Klumpens in die Zuführ- und Einzugs-Zone 15 läuft der Extruder 1 mit maximal zulässiger Drehzahl an, bis ein vorgegebener Mindest- Vordruck im Zuführraum 43 der Zahnradpumpe 3 erreicht ist. Dann wird vom Regler 58 auch der Motor 36 der Zahnradpumpe 3 in Gang gesetzt. Die Drehzahl der Schnecken 5, 6 wird nun derart geregelt, daß der vorge gebene Mindest-Vordruck im Zuführraum 43 stets überschritten wird. Da während dieser Zeit der Extruder 1 nicht mit neuem Kautschuk versorgt wird, laufen die Schnecken 5, 6 zunehmend leer, d. h. der Füllgrad in der Austrags-Zone 16 verringert sich. Wenn dann der vorgegebene Mindest- Vordruck unterschritten wird, dann wird vom Regler 58 die Drehzahl der Motoren 11, 12 und damit die Drehzahl der Schnecken 5, 6 erhöht, wo durch der Vordruck im Zuführraum 43 erhöht wird. Die Drehzahl der Schnecken 5, 6 wird wiederum von den Motoren 11, 12 zurück auf einen Eingang des Reglers 58 gegeben. Wenn eine Grenz-Drehzahl überschritten wird, also eine zulässige Maximal-Drehzahl, dann wird die gesamte Vor richtung, nämlich der Extruder 1 und die Zahnradpumpe 3 abgeschaltet. Eine solche Grenz-Drehzahl ergibt sich daraus, daß bei deren Überschrei ten der Kautschuk zu stark erwärmt würde. Das Abschalten der gesamten Anlage kann für den normalen Betrieb dadurch zumindest weitestgehend ausgeschlossen werden, daß eine Abstimmung auf den vorgeordneten Kneter erfolgt, der in regelmäßigen Abständen vorgegebene Kautschuk- Klumpen in den Extruder 1 abgibt.

Steigt dagegen der vom Druck-Sensor 57 erfaßte Vordruck im Zuführraum 43 zu stark an, dann wird die Drehzahl der Schnecken 5, 6 über entspre chende Ansteuerung der Motoren 11, 12 zurückgenommen. Der Druck vor dem Sieb 27a kann bis zu 300 bar betragen. Der Kautschuk wir mit ver hältnismäßig gleichbleibenden Druck in der Regel kontinuierlich durch das Sieb 27a gedrückt und dort gesiebt.

Aus Fig. 6 ist ersichtlich, daß die Zahnradpumpe 3 in Förderrichtung 2 vom Extruder 1 wegfahrbar ist, um eine Reinigung zu erleichtern. Hierzu ist die Zahnradpumpe 3 auf einem Wagen 59 angebracht, der mittels eines im we sentlichen in Förderrichtung 2 verlaufenden Linear-Antriebs 60 verschiebbar ist. Bei diesem Linear-Antrieb 60 handelt es sich üblicherweise um ei nen fluidisch beaufschlagbaren Kolben-Zylinder-Antrieb, wobei ein Ende, beispielsweise der Zylinder 61, am Grundgestell 62 des Extruder-Gehäuses 4 angelenkt ist, während das andere Ende, also die Kolbenstange 63, am Wagen 59 angelenkt ist. Das Pumpen-Gehäuse 18 kann mit dem Extruder- Gehäuse 4 verriegelt werden. Hierzu ist beispielsweise an jeder Seite des Pumpen-Gehäuses 18 auf der dem Extruder-Gehäuse 4 zugewandten Seite jeweils eine Riegelaufnahme 64 mit einer Durchgangsöffnung 65 ange bracht. Im Bereich der Austrags-Zone 16 sind auf der Außenseite des Ex truder-Gehäuses 4 Führungen 66 für die jeweilige Riegelaufnahme 64 und jeweils ein Riegel 67 vorgesehen. Jeder Riegel 67 ist mittels eines Riegel- Antriebs 68 verschiebbar. Dieser Antrieb 68 ist ebenfalls als fluidisch be aufschlagbarer Kolben-Zylinder-Antrieb ausgebildet, wobei die Kolben stange den Riegel 67 bildet. Wenn der Wagen 59 mittels des Linear- Antriebs 60 zum Extruder 1 hin verfahren ist, dann sind die Riegelaufnah men 64 zwischen die Führungen 66 geschoben, so daß bei einer Betätigung der Riegel-Antriebe 68 die Riegel 67 durch die Durchgangsöffnungen 65 geschoben werden, wodurch eine Verriegelung zwischen den Führungen 66 einerseits und der Riegelaufnahme 64 andererseits hergestellt wird; die Zahnradpumpe 3 ist also in ihrer Betriebsstellung mit dem Extruder 1 ver bunden.

Claims

1. Vorrichtung zum Sieben von Kautschuk
mit einem konischen Doppel-Schnecken-Extruder (1), der
ein Extruder-Gehäuse (4)
im Extruder-Gehäuse (4) zwei um ihre Achsen (9, 10) drehantreib bare Schnecken (5, 6)
eine Zuführ- und Einzugs-Zone (15) und
eine in Förderrichtung (2) nachgeordnete Austrags-Zone (16)
aufweist,
mit einer dem Extruder (1) in Förderrichtung (2) nachgeordneten Zahn radpumpe (3), die
ein Pumpen-Gehäuse (18),
zwei im Pumpen-Gehäuse (18) gelagerte und zueinander parallele Achsen (40, 41) drehantreibbare Zahnrad-Rotoren (30, 31),
einen mit der Austrags-Zone (16) verbundenen Zuführraum (43),
einen den Zahnrad-Rotoren (30, 31) nachgeordneten Druckraum (44) und
ein dem Druckraum (44) in Förderrichtung (2) nachgeordnetes Sieb (27)
aufweist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse (40, 41) der Zahnrad-Rotoren (30, 31) im wesentlichen vertikal verlaufen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Achsen (40, 41) der Zahnrad-Rotoren (30, 31) im wesentlichen senkrecht zu einer durch die Achsen (9, 10) der Schnecken (5, 6) auf gespannten Ebene (42) verlaufen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführ- und Einzugszone (15) nach oben offen ausgebildet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zuführraum (43) der Zahnradpumpe (3) sich von der Austrags- Zone (16) des Extruders (1) in Förderrichtung (2) zu Förder-Spalten (45, 46) der Zahnradpumpe (3) hin verjüngt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Pumpen-Gehäuse (18) aufklappbar ausgebildet ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Pumpen-Gehäuse (18) eine Grundplatte (20) und eine Deck platte (21) und eine zumindest teilweise wegschwenkbare Vorderseite (26) aufweist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Pumpen-Gehäuse (18) seitlich aus einer geschlossenen Stel lung in eine geöffnete Stellung schwenkbare Seitenwände (22, 23) aufweist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die teilweise wegschwenkbare Vorderseite (26) mit mindestens ei ner Seitenwand (22) verbunden ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Klemm-Einrichtung zum Fixieren der Seitenwände (20, 23) in der geschlossenen Stellung vorgesehen ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß Spann-Einrichtungen (53) zum abdichtenden Zusammenspannen von Grundplatte (20), Deckplatte (21) und Seitenwänden (22, 23) des Pumpen-Gehäuses (18) in der geschlossenen Stellung der Seitenwände (22, 23) vorgesehen sind.

12. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnradpumpe (3) vom Extruder (1) wegverfahrbar ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnradpumpe (3) mit dem Extruder (1) mittels lösbarer Ver riegelungs-Einrichtung verbunden ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein zwischen Austrags-Zone (16) und Zuführraum (43) der Zahn radpumpe (3) angeordneter, mit einem Regler (58) verbundener Druck- Sensor (57) vorgesehen ist, und daß der Regler (58) so ausgebildet ist, daß die Schnecken (5, 6) mit einer Drehzahl drehantreibbar sind, daß ein Mindest-Vordruck im Zuführraum (43) der Zahnradpumpe (3) er reicht wird.