DE1092280B

DE1092280B - Walzenmaschine zum Vermischen und Zerkleinern von plastischen Massen

Info

Publication number: DE1092280B
Application number: DEV10848A
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1955-06-28
Filing date: 1956-06-28
Publication date: 1960-11-03
Also published as: NL207934A; LU34423A1; GB825873A; NL98780C

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Verbesserungen an Walzenmaschinen, Kalandern und ähnlichen Geräten, mit denen plastische Massen gepreßt, gemahlen oder feinverteilt werden können. Derartige Walzenmühlen werden beispielsweise in der Schokoladenindustrie, in der Kautschukindustrie, bei der Herstellung von Druckfarben, Malfarben, Seifen usw. verwendet.

Bei den bekannten Maschinen dieser Art zwingt die Zunahme der Preßdrücke zur Anwendung von stark gewölbten Walzen oder zur Winkelversetzung der Achsen aufeinanderfolgender Walzen. In beiden Fällen ergibt sich eine beträchtliche Beanspruchung der Walzenzapfen, die eine Bruchgefahr darstellt und einen zusätzlichen Energieverbrauch bedingt. Aus den gleichen Gründen muß auch ein gewisses Verhältnis zwischen der nutzbaren Walzenlänge und dem Walzendurchmesser eingehalten werden. Hierdurch ist es unmöglich, Maschinen mit langen und dünnen Walzen zu bauen.

Die Erfindung hat das Ziel, diesen Nachteilen abzuhelfen. Sie betrifft eine Walzenmaschine mit mindestens drei einander berührenden Walzen, deren Achsen zueinander parallel und gegeneinander versetzt sind und die unter Druck mit von einer Walze zur nächsten zunehmender Geschwindigkeit mit abwechselnden Drehrichtungen umlaufen, so daß sie mit Reibung aufeinander abrollen.

Gemäß der Erfindung ist diese Walzenmaschine dadurch gekennzeichnet, daß für je drei aufeinanderfolgende Walzen die Achse der mittleren Walze gegenüber der Verbindungslinie der Achsen der beiden äußeren Walzen um einen im Vergleich zum Walzen durchmesser geringen Betrag in derjenigen Richtung verschoben ist, in die ihre Umfangsgeschwindigkeit an der Berührungslinie mit der langsameren Walze weist, derart, daß die Resultierende der auf die Zwischenwalze durch die beiden Außenwalzen ausgeübten Tangentialkräfte größer als die Resultierende der Klemmkräfte ist und somit die Zwischenwalze auf die beiden Außenwalzen eine Keilwirkung ausübt.

Infolge der gegenseitigen Kräfte der Walzen wegen der so gewählten Verschiebung ist erfindungsgemäß gewährleistet, daß die Walzen auf der ganzen Länge ihrer Mantellinie in Berührung gehalten werden. Auf diese Weise wird jede nennenswerte Wechselbeanspruchung der Lagerzapfen und der Walzen vermieden. Bei gleichem Durchsatz und gleicher Feinheit des Produktes kann somit die nötige Antriebsleistung verringert werden. Hieraus ergibt sich außerdem ein geringeres Gewicht der Maschine und ein geringerer Herstellungspreis.

Walzenmaschinen mit gegeneinander versetzten Walzen sind an sich bekannt. So ist z. B. eine Ma-Walzenmasdiine zum Vermischen
und Zerkleinern von plastischen Massen

Anmelder:
Andre Louis Verdier, Paris

Vertreter: Dipl.-Ing. E. Prinz, Patentanwalt,
München-Pasing, Bodenseestr. 3 a

Beanspruchte Priorität:
Frankreich vom 28. Juni 1955

schine mit fünf Walzen bekannt, bei der sich jede Walze mit größerer Umfangsgeschwindigkeit als die vorhergehende bewegt. Für drei aufeinanderfolgende Walzen ist hierbei die mittlere Walze in der oben angegebenen Richtung versetzt. Diese Verschiebung der Walzenachse hat aber einen recht erheblichen Wert (etwa 150% des Walzenradius). Die Verschiebung hat den Zweck, die von den schneller laufenden Walzen abgelöste Masse in den nächsten Walzeneingang fallen zu lassen. Wegen des starken Ausmaßes der Verschiebung wird die mittlere Walze im Gegensatz zur Erfindung aber nicht zwischen die benachbarten Walzen hineingezogen, wie weiter unten noch näher erklärt wird.

Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung besteht die Walzenmaschine aus mindestens vier Walzen. Die Achse der langsamsten Walze ist fest gelagert, während die Achsen der nachfolgenden Walzen durch entsprechende Einstellorgane quer verschoben werden können, derart, daß die Achsen sämtlicher Walzen sich in einer gemeinsamen durch die Achse der langsamsten Walze gehenden Ebene befinden, die als Bezugsebene dient. Erfindungsgemäß sind die Achsen der Walzen abwechselnd in verschiedenen Richtungen gegen die Bezugsebene verschoben.

Im allgemeinen nimmt die Verschiebung gegen die erwähnte Bezugsebene mit der Umlaufgeschwindigkeit der Walzen zu.

Die Erfindung sowie einige Ausführungsbeispiele derselben werden nun an Hand der Zeichnung erläutert. Hierin ist

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Fig. 1 eine schematische Stirnansicht einer Drei- Da nun die Walzenzapfen seitlich nicht nachgeben walzenmaschine, deren mittlere Walze erfindungsge- können, weil die Lager im Gestell befestigt sind, maß verschoben ist, wobei jedoch die Verschiebung unterliegt die Walze 2 einer der Seite der Walzen 1 der Deutlichkeit halber stark übertrieben gezeich- und 3 entgegengesetzten Biegung, so daß der Walznet ist, 5 spalt zwischen den Walzen 1 und 2 bzw. 2 und 3 in

Fig. 2 eine schematische Stirnansicht einer bekann- der Mitte größer als an den Enden ist.
ten Dreiwalzenmaschine, deren mittlere Walze zur Aus diesem Grunde verwendet man häufig gewölbte Erläuterung der Kräfteverhältnisse im Gegensatz zu Walzen, mit deren Hilfe ein längs der Mantellinie denjenigen bei der Erfindung stark gegen die Verbin- nahezu konstanter Walzspalt erzielt werden kann. Bedungslinie der Achsen der beiden anderen Walzen io arbeitung und Einstellung derartiger Walzen sind verschoben ist, aber sehr schwierig. Ferner gleicht die Wölbung nur Fig. 3 die Stirnansicht eines Ausführungsbeispiels die Biegung an der Berührungsstelle benachbarter der Erfindung mit mindestens vier Walzen, wobei die Walzen aus, bringt diese jedoch nicht zum Verschwin-Achsenverschiebung ebenfalls stark übertrieben ge- den, so daß die Beanspruchung der Lagerzapfen bezeichnet ist, und 15 stehenbleibt.

Fig. 4 die Stirnansicht einer anderen Maschine ge- Wendet man jedoch erfindungsgemäß nur eine sehr

maß der Erfindung. geringe Verschiebung gemäß Fig. 1 an, so wird die

Die Walzenmaschine nach Fig. 1 enthält drei Resultierende Z₂ der Druckkräfte sehr klein, weil die

Walzen 1, 2 und 3 mit parallelen Achsen A₁, A.₂ und Kräfte X₂ und Y₂ einander nahezu entgegengerichtet

A₃, die in bekannter Weise durch eine Klemmvor- 20 sind. Dagegen beträgt der Winkel α der Tangential-

richtung gegeneinandergedrückt werden. Die äußeren ebenen höchstens einige Grade, so daß die Resultie-

Walzen werden in Richtung der Pfeile g und die rende T₂ der Umfangskräfte X₂ und S₂ nahezu ihr

mittlere Walze in Richtung der Pfeile / angetrieben. Maximum erreicht. Sie ist wesentlich größer als T₂

Die Umfangsgeschwindigkeiten der Walzen, die mit und sucht die Walze 2 keilartig zwischen die Walzen 1

V₁, V₂ und V₃ bezeichnet sind, sollen von der Walze 1 25 und 3 zu treiben, so daß der Walzdruck sich selbst-

zur Walze 3 zunehmen, so daß im Walzspalt jeweils tätig erhöht.

eine Reibungskraft auftritt. Mit 11, 12 und 13 sind Durch diese Maßnahme wird die Durchbiegung der die einzelnen Walzenzapfen angedeutet. Walze 2 verringert, und die Beanspruchung der Wal-Erfindungsgemäß ist die Achse A₂ der mittleren zenzapfen geht wesentlich zurück. Bei gleichem Durch-Walze 2 um einen bestimmten Betrag d gegen die 30 satz und gleicher Feinheit des fertigen Gutes läßt sich Ebene KK' versetzt, die durch die Achsen A₁, A₃ der die nötige Antriebskraft \^rerringern. So wird die Außenwalzen hindurchgeht. Diese Verschiebung weist Maschine leichter und billiger.

in gleiche Richtung wie die Geschwindigkeit V₂ der Da andererseits die erfindungsgemäße Anordnung

verschobenen Walze 2 in ihrer Berührungslinie mit der Walzen gewährleistet, daß diese sich auf ihre

langsameren Walze 1. Der Betrag der Verschiebung rf 35 ganze Länge gleichmäßig berühren, läßt sich die rich-

ist stets klein gegen den Walzendurchmesser. Ferner tige Einstellung der erfindungsgemäßen Verschiebung

ist die Verschiebung so gewählt, daß die mittlere dadurch überwachen, daß man feststellt, ob die

Walze 2 selbsttätig zwischen die Walzen 1 und 3 ge- Schichtdicke der gewalzten Masse bei nicht gewölbten

zogen wird, so daß die Zwischenwalze auf die beiden Walzen längs einer Mantellinie überall gleich ist.

Außenwalzen eine Keilwirkung ausübt. Es zeigt sich, 40 Wenn die Schichtdicke in der Mitte stärker als an den

daß diese Wirkung erzielt werden kann, solange der Enden ist, so tritt eine Durchbiegung auf, d. h., die

Abstand d klein bleibt, daß sie jedoch aufhört, wenn Verschiebung ist zu groß.

die Verschiebung zu groß gemacht wird. Der Grenz- Dank der erfindungsgemäßen Klemmwirkung ist es wert der Verschiebung kann dahin bestimmt werden, ferner möglich, unter Beibehaltung oder sogar Herabdaß die Resultierende der auf die Zwischenwalze 2 45 Setzung der üblichen mechanischen Werte und der Andurch die beiden Außenwalzen 1 und 3 ausgeübten triebsleistung der Maschine längere Walzen von grö-Tangentialkräfte mindestens gleich der Resultieren- ßerem Durchmesser oder dünnere Walzen von gleicher den der in entgegengesetzter Richtung wirkenden Länge zu verwenden. Die letzteren haben den Vor-Klemmkräfte des Walzvorgangs ist. teil, daß sie eine Brechzone von sehr geringer Breite Die festgestellte Klemmwirkung für geringe Werte 50 zu beiden Seiten der gemeinsamen Mantellinie aufweider Verschiebung d kann wie folgt erklärt werden: sen, wodurch sich bei gleicher oder geringerer Druck-Auf die Mittelwalze 2 werden von den benach- kraft viel höhere Brechdrücke als bei dicken Walzen barten Walzen 1 und 3 Umfangskräfte R₂ und 5*₂ aus- ergeben. Hierdurch ist also eine weitere Verringegeübt, die von der Reibungswirkung herrühren und rung der Herstellungskosten möglich,
in den gemeinsamen Tangentenebenen der Walzen 1 55 Die erfindungsgemäß vorgesehene Verschiebung und 2 bzw. 2 und 3 angreifen. Diese Kräfte setzen kann ein für allemal mittels einer entsprechenden Versich zu einer Resultierenden T₂ zusammen. Anderer- Schiebung der Walzenlager vorgesehen sein. Sie kann seits ergeben die von den Walzen 1 und 3 auf die aber auch mit Hilfe von entsprechenden Vorrichtun-Walze 2 ausgeübten Walzdrücke X₂ und Y₂, die gen einstellbar gemacht werden. In diesem Falle kann senkrecht zur jeweiligen Berührungsebene wirken 60 die Verschiebung jeweils dem behandelten Gut ange- und damit durch die Achsen A₁ und A., bzw. A₂ und paßt werden.

A₃ hindurchgehen, eine Resultierende Z₂, die der Bei der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform Kraft T₂ entgegengerichtet ist. der Erfindung besteht die Walzenmaschine aus vier Im Falle einer bekannten Walzenmaschine (Fig. 2), übereinander angeordneten Walzen 1, 2, 3 und 4, wobei der die Verschiebung d in der Größenordnung 65 bei der Zapfen 11 der untersten Walze 1 im Gestell des Walzendurchmessers liegt, ist die Resultierende Z₂ fest gelagert ist, während die Achsen A₂ bis A_t der der Klemmkräfte wesentlich größer als die Resultie- nachfolgenden schnelleren Walzen seitlich verschoben rende T₂ der Umfangskräfte. Infolgedessen ist die werden können, indem die entsprechenden Zapfen 12, Walze 2 auf ihrer Länge Kräften unterworfen, die 13 und 14 in verschiebbaren Lagerböcken gelagert sie von den Walzen 1 und 3 wegzudrücken suchen. 70 sind, die vor der Einstellung in einer gemeinsamen

Bezugsebene XX' liegen. Um eine genaue Einstellung der Verschiebung zu gestatten, sind die Zapfen 11 bis 14 (bzw. die dazugehörigen Lagerböcke) mit Ablesevorrichtungen versehen, die beispielsweise aus Maßstäben 5 bestehen. Diese können an anderen Maßstäben 6, die fest am Maschinengestell angebracht sind, entlanggleiten. Die beiden Maßstäbe 5 und 6 bilden einen Nonius, mit dessen Hilfe die seitliche Verschiebung der Achse jeder Walze bezüglich der Bezugsebene XX' gemessen werden kann. Im vorliegenden Falle kann also die erfindungsgemäße Bedingung dahin ausgesprochen werden, daß die Achsen A₂, A₃, und A₁ usw. abwechselnd gegen die Bezugsebene XX' verschoben sind, wobei diese Verschiebung für die Achse A₂ in Richtung F₂ und für die Achse A₃ in Richtung V₃ usw. erfolgt.

Da hier angenommen ist, daß die feste Walze 1 sich in Richtung/ dreht, während in Fig. 1 eine Drehrichtung g angenommen worden war, ist die Achse A₂ links von der Ebene A₁, A₃ angeordnet, während sie in Fig. 1 rechts von dieser Ebene lag.

Vorzugsweise nimmt die Größe der Verschiebung der Walzenachsen in gleichem Maße zu, wie die Entfernung von der Walze 1 wächst. Die Umfangsgeschwindigkeit, der eine Walze unterliegt, ist nämlich ihrerseits von der Umfangsgeschwindigkeit dieser Walze, dem Geschwindigkeitsunterschied gegenüber der benachbarten Walze und dem Adhäsionskoeffizienten der bearbeiteten Masse abhängig. Da die Umfangsgeschwindigkeiten der einzelnen Walzen zunehmen, je weiter man sich von der langsamsten Walze 1 entfernt, wird vorzugsweise auch die Verschiebung erhöht, um für die Walzen mit großer Geschwindigkeit eine zu große Keilkraft zu vermeiden.

Falls die Tangentialgeschwindigkeiten in arithmetischer Reihe zunehmen, kann die Einstellung so vorgenommen werden, daß die geradzahligen Achsen A₂, A₄ usw. sich in einer gemeinsamen Ebene OQ befinden, während die ungeradzahligen Achsen A₃ usw. sich in einer anderen gemeinsamen Ebene OP befinden, wobei die beiden Ebenen OP und OQ etwa symmetrisch zur Bezugsebene XX' angeordnet sind.

Bei umfangreichen Maschinen mit mehreren Walzengruppen, auf denen das zu bearbeitende Gut verschiedene Schichten bildet, läßt sich die Erfindung jeweils auf die einzelnen Walzengruppen anwenden. So sind z. B. im Falle der Fig. 4 zwei Gruppen von je drei Walzen 1, 2, 3 bzw. 1', 2', 3' vorgesehen, wobei die Achsen der Walzen 1, 1' festliegen und die Bezugsebene durch die diese beiden Achsen durchquerende Ebene XX' gebildet wird. Die Verschiebung der Walzen 2 und 3 einerseits und 2' und 3' andererseits wird getrennt bezüglich dieser Ebene eingestellt. Die Klemmkräfte P und P' werden auf die äußersten Walzen ausgeübt. Das zu vermählende Gut 21 wird zwischen den Walzen 1 und 1' eingeführt und verteilt sich in zwei Schichten zu den Walzen 3 und 3'.

Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf die angeführten Ausführungsbeispiele beschränkt. Insbesondere kann die Walzenzahl beliebig gewählt sein, und in der gleichen Maschine können Walzen von verschiedenen Durchmessern Verwendung finden. Ferner spielt die Neigung der Bezugsebene gegen die Horizontale keine Rolle.

Claims

Patentansprüche·.

1. Walzenmaschine zum Vermischen und Zerkleinern von plastischen Massen mit mindestens drei einander berührenden Walzen, deren Achsen zueinander parallel und gegeneinander versetzt sind und die unter Druck mit von einer Walze zur nächsten zunehmender Geschwindigkeit umlaufen, dadurch gekennzeichnet, daß für je drei aufeinanderfolgenden Walzen (1, 2, 3) die Achse der mittleren Walze (2) gegenüber der Verbindungslinie der Achsen (11, 13) der beiden äußeren W^Talzen (1, 3) um einen im Vergleich zum Walzendurchmesser geringen Betrag in derjenigen Richtung verschoben ist, in die ihre Umfangsgeschwindigkeit (V₂) an der Berührungslinie (a) mit der langsameren Walze (1) weist, derart, daß die Resultierende (T₂) der auf die Zwischenwalze durch die beiden Außenwalzen ausgeübten Tangentialkräfte (R_s, S₂) größer als die Resultierende (Z₂) der Klemmkräfte (X₂, Y₂) ist und somit die Zwischenwalze auf die beiden Außen walzen eine Keil wirkung ausübt.

2. Walzenmaschine nach Anspruch 1, bei der die Achse der langsamsten Walze unverschieblich im Gestell gelagert ist, während die Achsen der anderen Walzen aus einer gemeinsamen Bezugsebene, die durch die feste Achse hindurchgeht, senkrecht verschoben werden können, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse (A₂, A₃, A₄) der verschiebbaren Walzen abwechselnd beiderseits der Bezugsebene (X-X') angeordnet sind.

3. Walzenmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Betrag der Verschiebung bezüglich der Bezugsebene (X-X') proportional zur Umfangsgeschwindigkeit der einzelnen Walzen zunimmt.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 578 068.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen