DE102005050619A1

DE102005050619A1 - Fördervorrichtung für eine Rohmasse

Info

Publication number: DE102005050619A1
Application number: DE102005050619A
Authority: DE
Inventors: Florian Fischer
Original assignee: VMI AZ Extrusion GmbH
Current assignee: VMI AZ Extrusion GmbH
Priority date: 2005-10-21
Filing date: 2005-10-21
Publication date: 2007-04-26

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Fördervorrichtung für eine Rohmasse, insbesondere für natürlichen oder künstlichen Kautschuk oder für Mischungen, deren wesentlicher Bestandteil ein solcher Kautschuk ist. Die Fördervorrichtung weist einen Extruder und eine Zanhradpumpe, die stromab des Extruders angeordnet ist und die Rohmasse fördert, auf. Die Zuführmasse wird über eine Einspeisung einer vorgemischten Rohmasse zugeführt und die Zuführmasse weist ein Vernetzungsmittel oder einen Vernetzungsbeschleuniger auf.

Description

Die Erfindung betrifft eine Fördervorrichtung, gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Derartige Fördervorrichtungen sind seit langem bekannt. Ein Beispiel für die Kombination einer Fördervorrichtung für Kautschuk, wozu natürliche oder synthetische Kautschukmischungen gehören, die einen Extruder und eine als Planetenpumpe ausgebildete Zahnradpumpe aufweist, ist aus der DE-A1 101 54 860 zu entnehmen. Andererseits sind bereits seit langem zahlreiche Versuche unternommen worden, Kautschuk oder Kautschukmischungen hinsichtlich der Verarbeitungstemperatur zu steuern. So ist es beispielsweise bekannt geworden, einen Temperatursensor ausgangsseitig des Extruders einzusetzen, wozu beispielhaft auf die DE-C1 41 11 217 zu verweisen ist. Aus dieser Druckschrift ist auch die Verwendung einer klassischen Zahnradpumpe, also einer Pumpe die aus zwei miteinander kämmenden Zahnrädern aufgebaut ist, anschließend an einen Extruder bekannt geworden.

Ferner ist es bereits vorgeschlagen worden, bei speziellen Gummimischungen in einer Mischkammer, die praktisch durch einen Extruder gebildet wird, besondere Bestandteile der Gummimischung zuzuführen. Nachteilig bei dieser Lösung ist jedoch, dass das Mischungsverhältnis sehr davon abhängt, welche Grundströmung in dem Extruder herrscht. Wenn der Extruder mit recht warmen Material oder mit einer großen Materialmenge gefüttert wird, entsteht eine stärkere Förderwirkung. Zwar könnte auch der Druck gemessen werden, wie es an sich ebenfalls aus der DE-C1 41 11 217 bekannt geworden ist. Dies ist jedoch recht aufwändig und erfordert spezielle Regelungen, so dass ein derartiges Verfahren bislang noch nicht in Betracht gezogen wurde.

Aus der GB-PS 974 822 ist es auch bekannt, einen Extruder mit einer Vielzahl von einzelnen Bestandteilen zu beschicken, wobei über Zusatzextruder je die Förderung der Bestandteile vorgenommen wird. Dieses Verfahren ist zum einen recht aufwändig, zum anderen jedoch ungenau.

Natürliche oder synthetische Kautschukmischungen für die Reifenherstellung weisen typischerweise mehrere Bestandteile auf. Hierzu gehören natürlicher oder synthetischer Kautschuk, Füllstoffe, Weichmacheröle, aber auch das Vernetzungssystem, das aus einem Basisvernetzer und einem Vernetzungsbeschleuniger bestehen kann. Weitere Zuschlagsstoffe wie Farbpigmente und dergleichen werden häufig ebenfalls benötigt, und die Anforderungen an die genaue Einstellung der Gummimischung beispielsweise für die Reifenherstellung sind recht hoch. Insbesondere muss der einzuhaltende Temperaturbereich recht genau eingehalten werden, denn nach Zugabe eines Vernetzers startet der Vernetzungsprozess bei einer bestimmten erhöhten Temperatur. Die Kautschuk-Rohmasse wird dann gegebenenfalls vorab zu Gummi ausgehärtet, was zu erheblichen Qualitätsproblemen führen kann. Im schlimmsten Fall kann sogar die gesamte Produktion zum Stillstand kommen, nämlich dann, wenn die Aushärtung so weit fortgeschritten ist, dass die Extruder und/oder Zahnradpumpen mit ausvulkanisiertem Gummi blockiert werden.

Zwar lässt sich das vorzeitige Anvulkanisieren durch geeignete Wahl der Zusammensetzung der Rohmasse etwas steuern. So lässt sich die sogenannte Scorch-Zeit gemäss DIN 53 524 durch Wahl geeigneter Magnesiumoxidtypen beeinflussen.

Andererseits soll die Qualität der zu erzeugenden Gummimischung möglichst hiervon unbeeinflusst bleiben.

Ferner ist es bereits vorgeschlagen worden, die Mischung zweistufig vorzunehmen, und zwar dann, wenn die Rohmassentemperatur. nach der ersten Stufe zu hoch ist, um das Vernetzungssystem sofort zuzuführen. Eine abgesenkte Temperatur verlängert zwar die Scorch-Zeit. Andererseits ist aber auch eine derartige Masse nur begrenzt lagerfähig. Schließlich startet die Vernetzung bereits bei Raumtemperatur. Daher kann eine entsprechend vorbereitete Masse nach Überschreiten einer gewissen Lagerdauer die auch noch mit einem zusätzlichen Sicherheitsabstand eingehalten werden muss – nicht mehr verwendet werden. Eine derartige Mischung muss im Grunde entsorgt werden oder lässt sich höchstens für minderwertige Artikel verwenden. Die betreffende Lagerzeit ist auch sehr stark von der Umgebungstemperatur, also der gerade vorherrschenden Witterung, abhängig.

Daher liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Fördervorrichtung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 zu schaffen, die besonders für die Förderung von Kautschuk oder Kautschukmischungen geeignet ist und die Qualität des zu erzeugenden Gummis verbessert.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Erfindungsgemäß besonders günstig ist es, dass die erfindungsgemäße Fördervorrichtung die vollständig vorgemischte Rohmasse zunächst aufbereitet. Hierdurch ist sichergestellt, dass nicht, während der Vernetzungsprozess bereits angelaufen sein kann, weitere Durchmischungen der Rohmasse erforderlich sind. Vielmehr ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Zuführmasse, die ein Vernetzungssystem oder ein Teil eines Verntzungssystems sein kann, beispielsweise ein Vernetzungsinitiator oder ein Vernetzungsbeschleuniger, über eine Einspeisung der Rohmasse definiert zugeführt wird. Die definierte, also hinsichtlich der Mengenbestandteile genau festgelegte, Einspeisung der Zuführmasse erfolgt erfindungsgemäß erst zu dem spätest möglichen Zeitpunkt; also beispielsweise knapp vor dem die halbfertigen Produkte erzeugenden Extruder.

In diesem Zusammenhang ist es besonders günstig, wenn für die Bereitstellung der definierten Einspeisung das Mischungsverhältnis in einem vorgegebenen Mass festgelegt wird. Hierzu wird die Zuführmasse bevorzugt über einen volumetrischen Förderer wie eine Hochdruckpumpe oder dergleichen gefördert, und der Rohmasse knapp nach dem Durchtreten der Rohmassen-Zahnradpumpe zugeführt. Im Gegensatz zur Förderung durch einen Extruder ist bei einem volumetrischen Förderer wie der Zahnradpumpe die genaue Fördermenge pro Zeiteinheit exakt bekannt, was sich erfindungsgemäß für die Bereitstellung der mit dem Vernetzungssystem versehen Rohmasse ausnützen lässt.

Erfindungsgemäß lässt sich die zur Verfügung stehende Scorch-Zeit genauer, insbesondere also mit geringerer Sicherheitsreserve, festlegen. Durch die optimale Ausnutzung der zur Verfügung stehenden Scorch-Zeit lässt sich andererseits der Durchsatz optimieren, ohne dass das Risiko bestände, dass es zu der Produktion minderwertigen Gummis oder gar zum Stillstand der Produktionsstätte käme. Hierbei kann der volumetrische Förderer beispielsweise als Doppel-Zahnradpumpe, aber auch als Planetenpumpe ausgebildet sein, wobei es besonders bevorzugt ist, wenn das Sonnenrad drehfest mit der Extruderschnecke verbunden ist.

Die Einspeisung der Zuführmasse kann an einer beliebigen geeig- neten Stelle erfolgen. Bevorzugt erfolgt sie stromab und unmittelbar angrenzend an die Zahnradpumpe, und es ist bevorzugt, dass anschließend an die Zone der Einspeisung eine Mischzone vorgesehen ist, die beispielsweise durch einen weiteren Extruder, beispielsweise einen Transfermix-Extruder, gebildet sein kann.

Bevorzugt ist die Zahnradpumpe stromauf der Einspeisung, also unmittelbar anschließend an den Rohmassen-Extruder vorgesehen, und der volumetrische Förderer für die Zuführmasse ist ebenfalls in der Leitung für die Zuführmasse der Enispeisung benachbart angeordnet. Hierdurch lässt sich das Mischungsverhältnis zwischen Zuführmasse und Rohmasse exakt festlegen, zumal beide Massen als nicht-kompressible Medien für Fluide agieren und in diesem Bereich eine luftfreie Strömung vorliegt.

Alternativ ist es auch möglich, die Zahnradpumpe unmittelbar anschließend an die Einspeisung vorzusehen. Aufgrund der fluiden Rohmasse und Zuführmasse ergibt sich auch hier ein exakt festliegendes Mischungverhältnis, denn die Rohmassenförderung entspricht bei diesem Ausführungsbeispiel exakt der Differenz zwischen der Förderung durch die Zahnradpumpe, die der Einspeisung benachbart ist und sich unmittelbar an diese anschließt, und der Förderung durch den volumetrischen Förderer der Zuführmasse.

Der volumetrische Förderer der Zuführmasse kann in beliebiger geeigneter Weise ausgestaltet sein und beispielsweise eine Hochdruckpumpe oder ebenfalls eine Zahnradpumpe sein. Als Zuführmasse kommt sowohl ein Vernetzungsinitiator als auch ein Vernetzungsbeschleuniger, aber auch das gesamte Vernetzungssystem in Frage. Es ist auch möglich, mehrere Bestandteile, beispielsweise auch drei oder vier Bestandteile, des Vernetzungssystems aufzuteilen und je getrennt zuzuführen, um eine Vorabreaktion dieser Bestandteile sicher zu verhindern. Bei dieser Lösung kann dann bevorzugt die Zuführung auf der gleichen axialen Höhe, jedoch an anderen Umfangsstellen der Einspeisung, also der Zone, in welcher eingespeist wird, vorgesehen sein.

Bevorzugt ist es ferner, wenn die Drehzahlen der Zahnradpumpen bzw. und/oder Extruder durch Druckgeber gesteuert werden. Beispielsweise können derartige Druckgeber im Bereich der Einspeisung, aber auch an zahlreichen weiteren Stellen vorgesehen sein, wobei es bevorzugt ist, den Druck innerhalb eines vorgegebenen unteren Grenzwerts und eines vorgegebenen oberen Grenzwerts zu halten, indem die betreffenden Pumpen mit entsprechender Drehzahl angetrieben werden.

In weiter günstiger Ausgestaltung ist es vorgesehen, die mit den Vernetzungssystem versehene Kautschukmischung anschließend an die Einspeisung intensiv zu durchmischen. Die Durchmischung erfolgt bevorzugt in einem Mischextruder, welcher auch das Halbfertig-Produkt ausformt. Hierzu können beispielsweise ein noch nicht vulkanisiertes Profil oder eine noch nicht vulkanisierte Reifenkomponente gehören. Der Extruder kann recht kurz sein und eine Transfermischzone aufweisen, um die Vermischung zu intensivieren. Zudem kann bei Bedarf auch hieran anschließend eine weitere Zahnradpumpe für die genaue Dosierung vorgesehen sein, die zudem mit einem entsprechenden Druck realisiert sein kann.

Erfindungsgemäß ist die Fördervorrichtung ausgesprochen preisgünstig zu realisieren. Zudem ist sie sowohl in logistischer als auch in verfahrenstechnischer Hinsicht besonders vorteilhaft, denn die Aufbereitung der Kautschukmischung erfolgt erst unmittelbar vor der Ausformung des Halbfertig-Produkts; die Umgebungstemperatur kann insofern bei der Beurteilung der Scorch-Zeit praktisch ausser Betracht bleiben.

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

Es zeigt:
Die einzige Figur der Zeichnung eine schematische Ansicht einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Fördervorrichtung.
Die in der Figur dargestellte Ausführungsform der erfindungsge- mäßen Fördervorrichtung 10 weist einen Rohmassen-Extruder 12 auf, über den Kautschuk als Rohmasse mit seinen Ausgangsbestandteilen, also ohne das Vernetzungssystem, gefördert wird. Der Rohmassen-Extruder 12 dient zugleich der Mischung und Homogenisierung der Rohmasse. Er kann auch als Transfermisch-Extruder ausgebildet sein, auch wenn dies in der Figur nicht dargestellt ist.
Stromab des Rohmassen-Extruders 12 und sich an diesen anschließend ist eine Planetenpumpe 14 vorgesehen. Eine Planetenpumpe ist eine Zahnradpumpe und als solche ein volumetrischer Förderer. Anschließend hieran ist erfindungsgemäß eine Einspeisung 16 vorgesehen. In dieser Zone wird über eine Leitung 18 mittels einer Hochdruckpumpe 20 ein Vernetzungssystem 22, das in einem Vorratsbehälter 24 aufbewahrt wird, als Zuführmasse zugeführt. Die Zuführung erfolgt aus radialer Richtung des dortigen Extruders 26.
Der Extruder 26 ist als Mischextruder ausgebildet und weist hierzu zwei sich aneinander anschließende Transfermischbereiche 30 und 32 auf. In an sich bekannter Weise nimmt dort die Gangtiefe der Extruderschnecke ab, und während eine Gangtiefe des Extrudergehäuses radial außerhalb der Extruderschnecke zunimmt. Hierdurch lässt sich eine besonders gute Durchmischung auch bei kurzen Förderstrecken gewährleisten.
Auch wenn in der Figur lediglich eine Leitung 18 mit der Zuführmasse vorgesehen ist, versteht es sich, dass anstelle dessen in der Praxis auch zwei oder mehrere Leitungen mit entsprechenden Bestandteilen der Zuführmasse vorgesehen sein können.
Die Hochdruckpumpe 20 und die Planetenpumpe 14 wirken je als volumetrische Förderer und sind hinsichtlich ihres Mischungsverhältnisses nach Wunsch des Betreibers der erfindungsgemäßen Fördervorrichtung genau festgelegt. Dies bedeutet, dass stest eine exakt bekannte Menge der Zuführmasse der Rohmasse zugeführt wird.
Die Zuführung erfolgt erfindungsgemäße knapp vor dem Ende der Fördervorrichtung, auch wenn in der Figur eine etwa mittige Zuführung dargestellt ist.
Wahlweise kann auch zusätzlich eine Ausgangs-Planetenpumpe 34 vorgesehen sein, die die genaue Dosierung der abgegebenen Kautschukmischung gewährleistet.

Claims

Fördervorrichtung für eine Rohmasse, insbesondere für natürlichen oder künstlichen Kautschuk oder für Mischungen, deren wesentlicher Bestandteil ein solcher Kautschuk ist, mit einem Extruder und einer Zahnradpumpe, die stromab des Extruders angeordnet ist und die Rohmasse fördert, dadurch gekennzeichnet, dass eine Zuführmasse über eine Einspeisung (16) einer vorgemischten Rohmasse zugeführt wird und dass die Zuführmasse ein Vernetzungsmittel oder einen Vernetzungsbeschleuniger aufweist.
Fördervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Zuleitung (18) der Zuführmasse ein volumetrischer Förderer angeordnet ist.
Fördervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahnradpumpe als weiterer volumetrischer Förderer der Einspeisung (16) benachbart angeordnet ist.
Fördervorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahnradpumpe stromauf der Einspeisung (16) angeordnet ist und die Rohmasse fördert.
Fördervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass anschließend an die Einspeisung (16) ein Mischer angeordnet ist, der insbesondere durch einen Mischextruder (26) mit einer Mischzone (30; 32) gebildet ist.
Fördervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einspeisung (16) eine erste Einspeisposition und eine zweite Einspeisposition aufweist.
Fördervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass stromab der Einspeisung (16) eine weitere Zahnradpumpe angeordnet ist, insbesondere anschließend an einen Mischextruder (26).
Fördervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass anschließend an die Einspeisung (16) mindestens zwei Mischzonen (30, 32) ausgebildet sind, von der mindestens eine als Transfermischzone ausgebildet ist, und dass eine weitere Zahnradpumpe stromab der Mischzone vorgesehen ist.
Fördervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahnradpumpe oder die Zahnrädpumpen als Planetenpumpe(n) (14) ausgebildet sind und ein Sonnenrad jeder Planetenpumpe insbesondere drehfest mit einer Extruderschnecke des Extruders (26) verbunden ist.
Fördervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Druckgeber in der wand der Einspeisung (16) eingebracht ist.
Fördervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rohmassenextruder (12) eine Vormischzone, insbesondere einen Transfermischbereich, aufweist.