DE102004050810A1

DE102004050810A1 - Einwellige, kontinuierlich arbeitende Misch- und Knetmaschine

Info

Publication number: DE102004050810A1
Application number: DE102004050810A
Authority: DE
Inventors: Matthias Henke; Siegward Rockstedt
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2004-10-15
Filing date: 2004-10-15
Publication date: 2006-04-20
Also published as: WO2006042491A3; WO2006042491A2

Abstract

Es wird eine einwellige, kontinuierlich arbeitende Misch- und Knetmaschine für plastifizierbare Massen beschrieben. Die Misch- und Knetmaschine enthält ein Gehäuse, eine drehbar in diesem angeordnete Schneckenwelle (2) und einen Antrieb (4) dafür. Das Gehäuse und die Schneckenwelle (2) begrenzen einen Spalt (7), durch den die Masse von einer Einzugszone (A) zu einer Austragsöffnung (9) gefördert wird. Erfindungsgemäß ist der Spalt (7) zumindest in einem ausgewählten, zwischen der Einzugszone (A) und der Austragsöffnung (9) liegenden Bereich einer Bearbeitungszone (B) mit einem kegelförmigen Abschnitt (7b) versehen. Die Breite (b) des kegelförmigen Spaltabschnitts (7b) ist außerdem erfindungsgemäß einstellbar (Fig. 2).

Description

Die Erfindung betrifft eine einwellige, kontinuierlich arbeitende Misch- und Knetmaschine gemäß der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung.

Misch- und Knetmaschinen dieser Art, die auch als Einschneckenpressen, Compounder oder allgemein als Extruder bezeichnet werden, dienen insbesondere in der Kunststoffindustrie dem Zweck, einen als Pulver, Granulat, Flüssigkeit od. dgl. zugeführten Rohstoff, z. B. ein Thermoplast, zu fördern, zu verdichten, aufzuschmelzen bzw. zu plastifizieren und zu mischen und/oder zu kneten, bevor das bearbeitete Material als mehr oder weniger pastöse oder flüssige Masse durch eine Austragsöffnung ausgetragen wird. Dabei ist es auch möglich, in unterschiedlichen Aggregatzuständen vorliegende Massen zu einer homogenen Dispersion zu verarbeiten, beispielsweise Flüssigkeiten und diesen zugemischte, pulverförmige Farbpigmente. Bekannte Misch- und Knetmaschinen der eingangs bezeichneten Gattung (z. B. DE 25 41 586 A1 , DE 31 42 948 A1 ) bestehen dazu aus einem hohlzylindrischen Gehäuse, in dem eine im wesentlichen zylindrische Schneckenwelle drehbar angeordnet ist. Der Innenmantel des Gehäuses und der Außenmantel der Schneckenwelle bilden einen hohlzylindrischen Ringspalt, in dem das Bearbeitungsgut von einer Einzugszone aus, die in der Regel am angetriebenen Ende der Schneckenwelle angeordnet ist, über eine Bearbeitungszone bis hin zu einer Austragsöffnung gefördert wird, die sich an der sog. Schneckenspitze befindet, die an dem zur Einzugszone entgegengesetzten Ende der Schneckenwelle angeordnet ist. In der Bearbeitungszone, in welcher die Schneckenwelle meistens mit ausgewählten Bearbeitungselementen wie z. B. Knetscheiben, Scherstiften oder speziellen Gewindeabschnitten versehen ist, findet die eigentliche Bearbeitung, d. h. insbesondere der Misch- und Knetvorgang statt, der u. a. auf einer zwischen dem Gehäuse und der Schneckenwelle auftretenden Scherwirkung beruht. Außerdem ist die Gehäusewandung in der Regel mit Kühl- und Heizkanälen versehen, um die für den jeweiligen Prozeß optimale Temperatur einzustellen. Schließlich ist es bekannt, die im zylindrischen Gehäuse angeordnete Schneckenwelle in Richtung der Austragsöffnung mit unterschiedlich tief geschnittenen Schneckengängen zu versehen, um dadurch eine erhöhte Verdichtung des Bearbeitungsgutes vor dessen eigentlicher Bearbeitung zu erreichen (z. B. DE 23 40 499 C2 , DE 32 42 708 C2 ). Derartige unterschiedliche Gangtiefen der Schneckenwelle in Kombination mit zylindrischen Gehäuseabschnitten sind im übrigen auch bei Ölpressen od. dgl. bekannt (z. B. EP 0 402 253 A1 ), wo sie dem Zweck dienen, eine wirksame Extraktion der Flüssigkeit aus dem Bearbeitungsgut zu erreichen.

Außer einwelligen Misch- und Knetmaschinen sind auch bereits mehrwellige Misch- und Knetmaschinen bekannt (z. B. DE 42 02 821 C2 , DE 43 38 795 C1 ), die sich gegenüber Einschneckenmaschinen zwar durch größere Durchsatzleistungen, eine erhöhte Scherwirkung und eine homogenere Vermischung des Bearbeitungsgutes, insbesondere bei der Einarbeitung von Zuschlagstoffen, aber auch durch erheblich größere Investitionskosten auszeichnen. Wegen der genannten Vorteile werden die höheren Kosten jedoch häufig in Kauf genommen.

Demgegenüber liegt der Erfindung das technische Problem zugrunde, die einwellige Misch- und Knetmaschine der eingangs bezeichneten Gattung so auszubilden, daß sie eine verbesserte, leicht auf den Einzelfall abstimmbare Misch-, Knet- und Scherwirkung hat und dennoch kostengünstig herstellbar ist.

Zur Lösung dieses Problems ist die Misch- und Knetmaschine der eingangs bezeichneten Gattung durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gekennzeichnet.

Die erfindungsgemäße Misch- und Knetmaschine ermöglicht nach Vorschaltung eines zylindrischen Einzugsbereiches aufgrund der kegelförmigen Ausbildung des Gehäuseinnen- und Schneckenwellenaußenmantels, die Größe des zwischen beiden gebildeten Misch- und Scherspalts z. B. durch eine einfache axiale Relativbewegung der Schneckenwelle und des Gehäuses auf einen im Einzelfall gewünschten Wert einzustellen. Dadurch lassen sich auf einfache Weise die für den Einzelfall günstigsten Bearbeitungsverhältnisse herstellen. Die Größe des gewünschten Misch- und Scherspalts kann auch während der laufenden Produktion verstellt werden. Daher kann je nach Bedarf ein sehr enger, extrem aggressiver Misch- und Scherspalt zur Erzielung einer hohen Misch- und Scherwirkung, aber auch ein breiterer, das Bearbeitungsgut schonender Spalt eingestellt werden, wenn eine Schädigung des Bearbeitungsgutes vermieden werden muß. Außerdem wird davon aus- gegangen, daß sich die Schneckenwelle der erfindungsgemäßen Misch- und Knetmaschine beim Betrieb mit Drehzahlen von z. B. 100 UpM bis 2000 UpM drehen läßt. Dadurch ist es möglich, einwellige Misch- und Knetmaschinen anzubieten, die einerseits zu Durchsatzleistungen und Bearbeitungseigenschaften führen, die mit denen von Mehrwellenmaschinen vergleichbar sind, andererseits jedoch einen einfacheren konstruktiven Aufbau haben und daher preisgünstiger herstellbar sind.

Weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung wird nachfolgend in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen an Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
1 einen schematischen Vertikalschnitt in Längsrichtung durch eine erfindungsgemäße Misch- und Knetmaschine in einer Stellung mit minimaler Breite eines Misch- und Scherspalts;
2 eine der 1 entsprechende Ansicht, jedoch in einer Stellung mit maximaler Breite des Misch- und Scherspalts;
3 eine der 2 entsprechende Ansicht, wobei die Schneckenwelle mit einem entgegengesetzt zur Förderrichtung ausgebildeten Außengewindeabschnitt versehen ist;
4 eine der 2 entsprechende Ansicht, wobei die Schneckenwelle mit einem in Förderrichtung ausgebildeten Gewindeabschnitt versehen ist;
5 und 6 der 2 entsprechende Ansichten, wobei das Gehäuse und die Schneckenwelle mit unterschiedlichen Bearbeitungselementen versehen und in 5 vergrößert und nur im Bereich einer Bearbeitungszone dargestellt sind;
7 in einer der 2 entsprechenden Ansicht eine in Segmentbauweise ausgebildete Schneckenwelle;
8 schematisch die Aneinanderreihung mehrerer erfindungsgemäßer Misch- und Knetmaschinen; und
9 eine der 1 entsprechende Ansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Misch- und Knetmaschine.
Nach 1 enthält eine einwellige, kontinuierlich arbeitende Misch- und Knetmaschine ein Gehäuse, von dem hier nur ein hohler Innenmantel 1 gezeigt ist. In dem Innenmantel 1 ist eine Schneckenwelle 2 drehbar angeordnet und in bekannter Weise mit nicht dargestellten Mitteln um eine Drehachse 3 drehbar gelagert. Die Drehbewegung der Schneckenwelle 2 wird mit einem z. B. als Elektromotor ausgebildeten Antrieb 4 bewirkt, dessen Antriebswelle durch eine endseitige Stirnplatte 5 des Gehäuses hindurch mit einem ersten, in 1 links liegenden Ende der Schneckenwelle 2 verbunden ist. Die Abdichtung der Schneckenwelle in der Stirnplatte 5 erfolgt z. B. mit einer Bürsten- oder Stopfdichtung.
An dem mit dem Antrieb 4 versehenen Ende der Schneckenwelle 2 ist der Innenmantel 1 des Gehäuses mit einer Öffnung 6 versehen, durch die ein Bearbeitungsgut, z. B. ein thermoplastisches Kunststoffgranulat, in einen vom Innenmantel 1 und der Schneckenwelle 2 begrenzten, ringförmigen bzw. hohlzylindrischen Spalt 7 eingetragen werden kann. Unterhalb der Öffnung 6 und in einem an diese angrenzenden Bereich ist die Schneckenwelle 2 mit einem Außengewindeabschnitt 8 versehen, der so ausgebildet ist, daß das durch die Öffnung 6 eingetragene Bearbeitungsgut beim Drehen der Schneckenwelle 2 im Spalt 7 in Richtung einer Austragsöffnung 9 (Pfeil transportiert wird, die sich an dem zweiten, entgegengesetzten, in 1 rechten Ende der Schneckenwelle 2 befindet und z. B. durch eine koaxiale Gehäuseöffnung gebildet ist. Im übrigen ist das Gehäuse an geeigneten Stellen mit nicht dargestellten Kanälen od. dgl. versehen, die zur Durchleitung eines Heiz- oder Kühlmediums dienen, um das Bearbeitungsgut beim Durchgang durch den Spalt 7 in der gewünschten Weise zu erhitzen oder abzukühlen. Auch andere Einrichtungen zum Erwärmen bzw. Kühlen des Bearbeitungsguts sind denkbar.
Misch- und Knetmaschinen dieser Art sind aus den eingangs angegebenen Druckschriften allgemein bekannt und brauchen dem Fachmann daher nicht näher erläutert werden.
Erfindungsgemäß weist die Schneckenwelle 2, ausgehend von ihrem mit dem Antrieb 4 verbundenen Ende, nur in einem ersten, nachfolgend als Einzugszone A bezeichneten Bereich einen Abschnitt 2a mit einem im wesentlichen zylindrischen Außenmantel auf. Entsprechend dazu ist der Innenmantel 1 des Gehäuses in dieser Einzugszone A mit einem hohlzylindrischen Abschnitt 1a mit konstantem Innenradius versehen, so daß bis auf die durch den Außengewindeabschnitt 8 bewirkten Unregelmäßigkeiten auch der Spalt 7 innerhalb der Einzugszone A einen im wesentlichen zylindrischen bzw. hohlzylindrischen Abschnitt 7a aufweist. Innerhalb der Einzugszone A kann der Innenmantel 1 außerdem mit weiteren, nicht dargestellten Öffnungen versehen sein, um bei Bedarf mehrere unterschiedliche Materialien, insbesondere z. B. Zuschlagsstoffe, in den Spalt 7 einbringen zu können.
In Richtung des Pfeils v schließt sich an die Einzugszone A erfindungsgemäß eine Bearbeitungszone B an, die im Ausführungsbeispiel bis zur Austragsöffnung 9 erstreckt ist. Innerhalb dieser Bearbeitungszone B enthält die Schneckenwelle 2 einen Abschnitt, der nachfolgend als Misch- und Scherkegel 2b bezeichnet wird und einen mit der Drehachse 3 koaxialen, kegel- oder kegelstumpfförmig verlaufenden Außenmantel aufweist, der im Ausführungsbeispiel bis zur Austragsöffnung 9 erstreckt ist und in einer sog. Schneckenspitze 10 ausläuft. Dabei nimmt die senkrecht zur Drehachse 3 gemessene Querschnittsfläche bzw. der Durchmesser der Schneckenwelle 2 vom Ende des Einzugsabschnitts A bis zur Austragsöffnung 9 kontinuierlich und mit einem konstanten Kegelwinkel ab. Der Innenmantel 1 des Gehäuses ist innerhalb der Bearbeitungszone B entsprechend ausgebildet, d. h. er ist hier mit einem zur Drehachse 3 koaxialen, kegel- bzw. kegelstumpfförmigen Abschnitt 1b versehen, der ebenfalls bis zur Austragsöffnung 9 erstreckt ist. Dabei verlaufen die Kegelflächen des Außenmantels des Misch- und Scherkegels 2b bzw. des Innenmantelabschnitts 1b des Gehäuses vorzugsweise parallel, d. h. mit demselben Kegelwinkel zueinander, obwohl beide Kegelflächen je nach Anwendungszweck auch mit unterschiedlichen Kegelwinkeln angeordnet sein können.
Aufgrund der beschriebenen Anordnung ist ein nachfolgend als Misch- und Scherspalt 7b bezeichneter, den Misch- und Scherkegel 2b rundum umgebender und längs der Bearbeitungszone B erstreckter Abschnitt des Spalts 7 ebenfalls kegel- bzw. kegelstumpfförmig ausgebildet. Die Breite b dieses Misch- und Scherspalts 7b hängt einerseits von den geometrischen Abmessungen der Abschnitte 1b und 2b und andererseits von der relativen, in Richtung der Drehachse 3 betrachteten relativen Lage des Misch- und Scherkegels 2b relativ zum Abschnitt 2b des Gehäuses ab. Diese Breite b ist außerdem erfindungsgemäß einstellbar, damit sie in Abhängigkeit vom Einzelfall verändert werden kann. Hierzu kann in einer einfachen Ausführungsform vorgesehen sein, die Schneckenwelle 2 parallel zur Drehachse 3 verschiebbar im Gehäuse anzuordnen, wodurch die Einstellung der Größe des Misch- und Scherspalts 7b ohne Veränderung der geometrischen Abmessungen der beteiligten Elemente vorgenommen werden kann.
Zur Einstellung der Spaltbreite ist beim Ausführungsbeispiel vorgesehen, die Schneckenwelle 2 durch eine Öffnung der Stirnplatte 5 hindurch in einer Halteplatte 11 drehbar zu lagern und diese axial verstellbar an der Stirnplatte 5 zu montieren. Hierzu wird die Stirnplatte 5 z. B. mit zur Drehachse 3 parallelen, durchgehenden Führungsbuchsen versehen, in denen an der Halteplatte 11 angebrachte Führungsstifte 12 mit Gleitsitz gelagert sind. Der Antrieb 4 ist in diesem Fall mittels eines Zwischenstücks 14 an der von der Schneckenwelle 2 abgewandten Seite der Halteplatte 11 befestigt. Gleichzeitig ist der Antrieb 4 z. B. mittels Rädern auf am Boden abgestützten, ebenfalls zur Drehachse 3 parallelen Schienen verschiebbar gelagert. Diese Verschiebung kann z. B. mit einer hydraulischen Zylinder/Kolben-Anordnung vorgenommen werden. Aufgrund dieser Einrichtung ist die gesamte Antriebseinheit einschließlich der Schneckenwelle 2 axial relativ zum Innenmantel 1 des Gehäuses hin- und herbewegbar. Dies ist in 1 durch diejenige Stellung dargestellt, in welcher die Schneckenwelle 2 am weitesten in Richtung der Austragsöffnung 9 (bzw. nach rechts) verschoben ist, während 2 die Schneckenwelle 2 nach ihrer maximalen Verschiebung von der Austragsöffnung 9 weg (bzw. nach links) darstellt. Gleichzeitig ist aus 1 und 2 ersichtlich, daß sich gemäß 1 ein minimaler Misch- und Scherspalt 7b mit dem Maß b und in 2 ein maximaler Misch- und Scherspalt 7b mit dem Maß b1 ergibt. Zwischen diesen beiden Maßen ist jedes beliebige Zwischenmaß kontinuierlich einstellbar. Dagegen bleibt die Breite des Abschnitts 7a des Spalts 7 im Bereich der Einzugszone A bei allen Stellungen der Schneckenwelle 2 wegen der im wesentlichen zylindrischen Ausbildung der Abschnitte 1a, 2a praktisch unverändert.
Die Verstellung der Antriebseinheit einschließlich Antrieb 4, Halteplatte 11 und Schneckenwelle 2 erfolgt vorzugsweise mit einem Kraftantrieb, z. B. mit hydraulisch arbeitenden Mitteln. Alternativ ist jedoch auch jede andere zweckmäßige Verstellung möglich, z. B. auch eine manuelle Verstellung mit Hilfe einer Gewindespindel und einer zugeordneten Skala.
Neben dem Vorteil, die Breite des Misch- und Scherspalts 7b innerhalb vorgegebener Grenzen beliebig und auch während der Produktion einstellen bzw. ändern zu können, bringt die Erfindung den weiteren Vorteil mit sich, daß das durch die Einzugsöffnung 6 zugeführte Bearbeitungsgut bei seiner Förderung mittels des Außengewindeabschnitts 8 zwangsweise durch den Misch- und Scherspalt 7b gedrückt wird, wobei durch die kontinuierliche Verjüngung des Kegels bzw. der Abnahme der Querschnittsfläche die Strömungsgeschwindigkeit des Bearbeitungsguts ständig zunimmt, bis dieses im völlig aufgeschmolzenen Zustand an der Austragsöffnung 9 austritt. Dadurch findet eine intensive Bearbeitung des Bearbeitungsgutes statt. Desweiteren ist durch Verstellen des Misch- und Scherspalts 7b eine Kompensation von Verschleiß möglich, der während der Standzeit der Schneckenwelle 2 und des Innenmantels 1 an diesen auftritt, so daß eine gleichbleibende Produktqualität erreicht wird.
Die Schneckenwelle 2 kann in Abhängigkeit vom gewünschten Bearbeitungsziel mit zahlreichen, den Bearbeitungsvorgang beeinflussenden Bearbeitungselementen versehen sein. 3 zeigt beispielsweise, daß der Misch- und Scherkegel 2b mit einem entgegen der Förderrichtung wirksamen Außengewindeabschnitt 21 versehen ist. Dadurch wird die Scherwirkung vergrößert, da der Außengewindeabschnitt 21 wegen seiner bremsenden Wirkung einen höheren Druck im Bearbeitungsgut erzeugt. Dagegen ist der Misch- und Scherkegel 2b nach 4 mit einem in Förderrichtung wirksamen Außengewindeabschnitt 22 versehen, wodurch eine zusätzliche Beschleunigung des Bearbeitungsgutes erreicht werden kann. In beiden Fällen können die Außengewindeabschnitte 21, 22 über die gesamte Bearbeitungszone B erstreckt und kontinuierlich durchgehend ausgebildet sein. Alternativ ist es aber auch möglich, auf dem Außenmantel des Misch- und Scherkegels 2b unterbrochene Gewindegänge 23 (5) oder in beliebiger Variation unterschiedliche Gewindegänge vorzusehen, die entgegengesetzt wirkende Abschnitte 24, 25 (5) oder beliebig kombinierte, in gleicher oder entgegengesetzter Richtung wirksame Abschnitte 26 bis 30 (6) aufweisen.
Anstatt der Gewindeabschnitte 21 bis 30 oder auch in Ergänzung zu diesen können Bearbeitungselemente vorgesehen sein, die vom Außenmantel des Misch- und Scherkegels 2b oder vom Abschnitt 1b des Innenmantels 1 des Gehäuses in einer mehr oder weniger radial erstreckten Richtung vorstehen. Dies ist z. B. in 5 durch vom Innenmantelabschnitt 1b nach innen ragende Stifte 32 und Scheiben 33 und durch vom Außenmantel des Misch- und Scherkegels 2b nach außen ragende Stifte 34 und 35 angedeutet. Die Stifte 32, 35 und Scheiben 33 sind vorzugsweise verstellbar montiert, was für die Stifte 32, 35 z. B. mit Hilfe von im Misch- und Scherkegel 2b bzw. im Innenmantelabschnitt 1b ausgebildeten Gewindebohrungen und zu diesen passenden, an den Stiften 32, 35 angebrachten Gewindeabschnitten möglich ist. Im übrigen können die Stifte 32, 34, 35 und Scheiben 33 jede für den speziellen Zweck geeignete Form und Größe aufweisen.
Wie 1 und 2 zeigen, ist die Schneckenpitze 10 in Abhängigkeit von der axialen Relativstellung der Schneckenwelle 2 zum Gehäuse mehr oder weniger weit von der Austragsöffnung 9 entfernt. Erfindungsgemäß wird dies vorzugsweise dazu genutzt, die Schneckenwelle 2 mit einer einstellbaren Schneckenspitze 10a zu versehen, wie 6 zeigt. Dadurch ist es möglich, einen Abstand 7c des Misch- und Scherspalts 7b im Bereich der Schneckenspitze 10a bzw. unmittelbar an der Austragsöffnung 9 größer oder kleiner als im übrigen Bereich der Bearbeitungszone B auszubilden. Dabei kann vorgesehen sein, der Schneckenwelle 2 eine Mehrzahl von Schneckenspitzen 10a unterschiedlicher Form und/oder Größe zuzuordnen oder die Schneckenspitze 10a z. B. durch eine Schraube am Ende der Schneckenwelle 2 zu befestigen und je nach Bedarf eine oder mehrere Unterlegscheiben zwischen dem Wellenende und der Schneckenspitze 10a anzuordnen.
Obwohl es prinzipiell möglich wäre, der erfindungsgemäßen Misch- und Knetmaschine eine Mehrzahl von unterschiedlichen, fest an vorgewählte Bearbeitungsaufgaben angepaßte Schneckenwellen 2 zuzuordnen und diese z. B. auswechselbar an der Halteplatte 11 zu montieren, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, die Schneckenwelle 2 in an sich bekannter Weise in Segmentbauweise herzustellen. Zu diesem Zweck wird die Schneckenwelle 2 z. B. aus einer inneren Hauptwelle 36 (7) und einer Mehrzahl von auf diese in axialer Richtung aufgezogenen Segmenten 37 und 38 zusammengesetzt. Dabei kann jedes einzelne Segment 37, 38 entsprechend einer gewünschten Bearbeitungsaufgabe mit den anhand der 3 bis 6 erläuterten, z. B. fest eingestellten Bearbeitungselementen versehen sein, so daß nach dem Aufreihen der Segmente 37, 38 auf der Hauptwelle 36 keine weiteren Einstellungen mehr erforderlich sind. Diese Segmentbauweise kann sowohl für den Bereich der Einzugszone A als auch für den Bereich der Bearbeitungszone B vorteilhaft sein, weshalb der erfindungsgemäßen Misch- und Knetmaschine zweckmäßig ein Bausatz zugeordnet wird, der eine Vielzahl unterschiedlicher, wahlweise einsetzbarer Segmente 37 bzw. 38 aufweist.
Eine besonders intensive Bearbeitung des Bearbeitungsgutes ist möglich, wenn gemäß 8 wenigstens zwei erfindungsgemäße Misch- und Knetmaschinen hintereinander geschaltet werden. Bei der in 8 dargestellten Vorrichtung wird das Bearbeitungsgut z. B. einer Einzugsöffnung 6 einer ersten Misch- und Knetmaschine 40 zugeführt. Von deren Austragsöffnung 10 wird die Masse der Einzugsöffnung 6a einer zweiten Misch- und Knetmaschine 40a zugeführt, die die Masse an ihrer Austragsöffnung 10a an die Einzugsöffnung 6b einer dritten Misch- und Knetmaschine 40b abgibt. Diese gibt das fertig bearbeitete Bearbeitungsgut an einer Austragsöffnung 10b ab. Ein besonderer Vorteil der Vorrichtung nach 8 besteht darin, daß das Bearbeitungsgut in unmittelbar aufeinander folgenden Arbeitsschritten mit unterschiedlich eingestellten Misch- und Scherspalten und ggf. auch mit unterschiedlichen Bearbeitungselementen bearbeitet werden kann.
Die Vorrichtung nach 8 läßt desweiteren zu, daß das Bearbeitungsgut (Compound) mit unterschiedlichen Drehzahlen bearbeitet werden kann, um den jeweiligen, im Compoundierprozeß notwendigen Qualitätsanspruch zu erreichen, ohne dem Verfahrensprozeß bzw. der Misch- und Knetmaschine eine Schmelzpumpe oder Austragsschnecke nachschalten zu müssen.
Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, die auf vielfache Weise abgewandelt werden können. Insbesondere ist klar, daß die anhand der 1 bis 7 beschriebenen Ausgestaltungen der Schneckenwelle 2 nur Beispiele darstellen, von denen in vielfacher Weise abgewichen werden kann. Insbesondere zeigt 9 eine Misch- und Knetmaschine, bei welcher ein Misch- und Scherkegel bzw. Abschnitt 2c der Schneckenwelle 2 sowie ein Abschnitt 1c des Innenmantels 1 in einer zu 1 bis 7 entgegengesetzten Richtung, d.h. in Richtung der Einzugszone A mit einem abnehmenden Durchmesser versehen sind, so daß die Querschnittsfläche eines von ihnen gebildeten Misch- und Scherspalts 7c zur Austragsöffnung 10 hin zunimmt und die Strömungsgeschwindigkeit des Bearbeitungsgutes kontinuierlich abnimmt. Im übrigen können der Misch- und Scherkegel 2c und der Innenmantelabschnitt 1c analog zu 1 bis 7 ausgebildet sein. Welche der beiden Varianten gewählt wird, kann von der verfahrenstechnischen Bearbeitungsaufgabe abhängig gemacht werden, wobei die Anordnung nach 1 bis 7 derzeit als am besten empfunden wird. Weiterhin wurde die Erfindung am Beispiel einer Misch- und Knetmaschine erläutert, die nur die Einzugs- und Bearbeitungszone A bzw. B aufweist. Tatsächlich kann z. B. die Einzugszone A zusätzlich mit Mitteln zur Kompression und ggf. auch zur Plastifizierung des eingetragenen Bearbeitungsguts versehen sein. Außerdem kann zwischen der Bearbeitungszone B und der Austragsöffnung 9 wenigstens eine weitere Zone vorhanden sein, die in an sich bekannter Weise als Metering-, Austrags- oder Pumpzone dient. Weiterhin können der Misch- und Scherkegel 2b und der zugeordnete, entsprechend ausgebildete Innenmantelabschnitt 1b andere als die dargestellten Kegelwinkel und längs der Bearbeitungszone B auch variierende Kegelwinkel aufweisen. Ferner wird die Schneckenwelle 2 zweckmäßig in einem nicht gezeigten Drucklager gelagert, das beim Betrieb auftretende, entgegengesetzt zur Förderrichtung wirksame Druckkräfte aufnimmt. Dabei kann die Förderschnecke 2 über das Drucklager ohne Zwischengetriebe direkt vom Antrieb 4 angetrieben sein. Schließlich versteht sich, daß die verschiedenen Merkmale auch in anderen als den beschriebenen und dargestellten Kombinationen angewendet werden können.

Claims

Einwellige, kontinuierlich arbeitende Misch- und Knetmaschine für plastifizierbare Massen mit einem Gehäuse, einer drehbar im Gehäuse angeordneten Schneckenwelle (2) und einem Antrieb (4) für die Schneckenwelle (2), wobei das Gehäuse und die Schneckenwelle (2) einen Spalt (7) begrenzen, durch den die Masse von einer Einzugszone (A) zu einer Austragsöffnung (9) gefördert wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Spalt (7) zumindest in einem ausgewählten, zwischen der Einzugszone (A) und der Austragsöffnung (9) liegenden Bereich einer Bearbeitungszone (B) einen kegelförmigen Abschnitt (7b, 7c) aufweist und die Breite (b) dieses Abschnitts (7b, 7c) einstellbar ist.
Misch- und Knetmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der kegelförmige Abschnitt (7b, 7c) des Spalts (7) durch einen kegelförmigen Abschnitt (1b, 1c) eines Innenmantels (1) des Gehäuses und einen kegelförmigen Außenmantelabschnitt (2b, 2c) der Schneckenwelle (2) gebildet ist.
Misch- und Knetmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der kegelförmige Spaltabschnitt (7b) eine in Richtung der Austragsöffnung (9) abnehmende Querschnittsfläche hat.
Misch- und Knetmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite (b) des kegelförmigen Spaltabschnitts (7b, 7c) kontinuierlich verstellbar ist.
Misch- und Knetmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite (b) des kegelförmigen Spaltabschnitts (7b, 7c) durch eine Axialverschiebung der Schneckenwelle (2) relativ zum Gehäuse einstellbar ist.
Misch- und Knetmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Axialverschiebung der Schneckenwelle (2) hydraulisch arbeitende Mittel vorgesehen sind.
Misch- und Knetmaschine nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der kegelförmige Außenmantelabschnitt (2b) der Schneckenwelle (2) mit einem Außengewindeabschnitt (21 bis 30) versehen ist.
Misch- und Knetmaschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Außengewindeabschnitt (22, 24, 28, 30) ein in Förderrichtung wirksames Gewinde aufweist.
Misch- und Knetmaschine nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Außengewindeabschnitt (21, 25, 26, 27) ein entgegengesetzt zur Förderrichtung wirksames Gewinde aufweist.
Misch- und Knetmaschine nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Außengewindeabschnitt (21, 22) mit einem durchgehenden Gewinde versehen ist.
Misch- und Knetmaschine nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Außengewindeabschnitt mit wenigstens zwei unterbrochenen Gewindeabschnitten (23) versehen ist.
Misch- und Knetmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der kegelförmige Außenmantelabschnitt (2b) der Schneckenwelle (2) mit nach außen vorstehenden Bearbeitungselementen (34, 35) versehen ist.
Misch- und Knetmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der kegelförmige Innenmantelabschnitt (1b) des Gehäuses mit nach innen vorstehenden Bearbeitungselementen (32, 33) versehen ist.
Misch- und Knetmaschine nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Bearbeitungselemente (32, 34, 35) als Stifte ausgebildet sind.
Misch- und Knetmaschine nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Bearbeitungselemente (33) als Scheiben ausgebildet sind.
Misch- und Knetmaschine nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Bearbeitungselemente (32, 33, 35) verstellbar angeordnet sind.
Misch- und Knetmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneckenwelle (2) eine im Bereich der Austragsöffnung (9) angeordnete, einstellbare Spitze (10, 10a) aufweist.
Misch- und Knetmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Schneckenwelle (2) eine Mehrzahl von unterschiedlichen, auswechselbaren Spitzen (10, 10a) zugeordnet ist.
Misch- und Knetmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß ihr eine Mehrzahl von unterschiedlichen, auswechselbaren Schneckenwellen (2) zugeordnet ist.
Misch- und Knetmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneckenwelle (2) in Segmentbauweise hergestellt ist.
Misch- und Knetmaschine nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneckenwelle (2) eine durchgehende Hauptwelle (36) und eine Mehrzahl von in axialer Richtung auf die Hauptwelle (36) aufgezogenen Segmenten aufweist.
Misch- und Knetmaschine nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß ihr ein Bausatz aus unterschiedlichen, wahlweise auf die Hauptwelle (36) aufziehbaren Segmenten (37, 38) zugeordnet ist.
Vorrichtung zum kontinuierlichen Mischen und Kneten plastifizierbarer Massen, dadurch gekennzeichnet, daß sie wenigstens zwei aneinander gereihte Misch- und Knetmaschinen nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 22 enthält.
Vorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneckenwellen (2) der aneinander gereihten Misch- und Knetmaschinen mit unterschiedlichen Drehzahlen betrieben werden.