DE1166460B

DE1166460B - Screw press with forced conveying in the feed zone

Info

Publication number: DE1166460B
Application number: DET21108A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Gerhard Schenkel
Original assignee: Paul Troester MaschinenfabriK
Current assignee: Paul Troester MaschinenfabriK
Priority date: 1961-11-14
Filing date: 1961-11-14
Publication date: 1964-03-26

Description

Schneckenpresse mit zwangläufiger Förderung in der Einzugszone Bei Einschneckenpressen besteht vielfach das Problem, den Vorschub des Fördergutes auch dann zu gewährleisten, wenn dieses zum Anhaften an den Gängen der in ihrem Gehäuse rotierenden Arbeitsschnecke neigt. In besonders ungünstigen Fällen laufen Stoffe dieser Art gemeinsam mit der Schnecke im Gehäuse um, wobei also zwischen Material und Gehäusewandung 100 O/o Schlupf besteht und keinerlei Vorschub zustande kommt. In anderen Fällen ist der Schlupf kleiner als 1000/o, aber doch noch so groß, daß die Ausstoßleistung der Maschine erheblich gemindert wird. Nicht selten wird auch ein zeitlich wechselnder Schlupf festgestellt. Dann ist mit einem pulsierenden Ausstoß der Maschine zu rechnen. Dies gilt besonders für die Bautypen, deren Schnecke am Ausstoßende keine oder nur eine sehr kurze Ausgleichszone hat.Screw press with positive conveyance in the feed zone Bei There is often a problem with single-screw presses, as well as the advance of the material to be conveyed then ensure if this adheres to the aisles in their housing rotating working worm tends. Substances run in particularly unfavorable cases this type together with the worm in the housing around, so between material and housing wall 100% slip and no feed occurs. In other cases the slip is less than 1000 / o, but still so great that the output of the machine is significantly reduced. It is not uncommon too a slip that changes over time was determined. Then with a pulsating ejection to be expected of the machine. This is especially true for the types of construction whose screw is on Ejecting end has no or only a very short compensation zone.

Bei all diesen Erscheinungen spielen sowohl die Art und Konsistenz des Fördergutes als auch die Form und Abmessungen des Schneckenganges bzw. der Schneckengänge, die Oberflächenbeschaffenheit der Schnecke und der Gehäuseinnenwandung sowie die eingestellten Betriebstemperaturen eine Rolle. In all of these phenomena, both type and consistency play a role of the material to be conveyed as well as the shape and dimensions of the screw flight or flights, the surface properties of the screw and the inner wall of the housing as well as the set operating temperatures play a role.

In typischer Weise treten die verschiedenen Förderschwierigkeiten vor allem bei einigen Kunststoffrohstoffen auf. Sie sind jedoch keineswegs auf diese beschränkt. Die Keramikindustrie, Mühlenbetriebe, die Seifenindustrie, die Betriebe für die Erzeugung und Verarbeitung von Düngemitteln, für die Förderung landwirtschaftlicher Erzeugnisse und andere Wirtschaftszweige kennen entsprechende Probleme ebenfalls. Typically, the various funding difficulties arise especially with some plastic raw materials. However, you are by no means on this limited. The ceramics industry, mills, the soap industry, the factories for the production and processing of fertilizers, for the promotion of agricultural Products and other branches of the economy are also familiar with similar problems.

Allgemein sind Stoffe mit geringer innerer Reibung wie Pulver (Puder, Mehl) mit niedrigem Schüttgewicht bzw. großen Anteilen eingeschlossener Luft Hartgranulate mit kugelförmigen Einzelkörnern (Perlgranulat, z. B. Perlpolystyrol), gewisse pastöse Massen und die meisten dünnflüssigen Stoffe für die Beschickung von Einschneckenpressen weniger geeignet als Stoffe mit hoher innerer Reibung (grobkörnige Pulver mit hohem Schüttgewicht, grobe Schnitzel, Zylindergranulat, Würfelgranulat, Bandmaterial usw.). In general, substances with low internal friction such as powder (powder, Flour) with a low bulk density or large proportions of trapped air, hard granules with spherical single grains (pearl granulate, e.g. pearl polystyrene), certain pasty ones Masses and most low-viscosity substances for feeding single-screw presses less suitable than substances with high internal friction (coarse-grained powders with high Bulk weight, coarse schnitzel, cylindrical granulate, cube granulate, tape material, etc.).

Zur Verbesserung des Massevorschubs in den Schneckengängen wird die Schneckenoberfläche im allgemeinen so ausgeführt, daß die Reibung zwischen ihr und der zu fördernden Masse möglichst klein ist, die Innenfläche des Gehäuses dagegen so, daß an ihr die Masse möglichst nur axial gleitet, sie also mit Längsnuten usw. versehen ist. Bei thermoplastischen Massen wählt man, da die Reibungszahl zwischen Kunststoffrohstoffen und Metallflächen mit der Temperatur ansteigt, für die ersten Gänge der Schnecke im allgemeinen eine etwas niedrigere Temperatur als für die Wandung des diese umgebenden Gehäuseabschnittes. To improve the feed rate in the screw flights, the The screw surface is generally designed so that the friction between it and the mass to be conveyed is as small as possible, the inner surface of the housing on the other hand so that the mass only slides axially on it as far as possible, i.e. it has longitudinal grooves, etc. is provided. In the case of thermoplastic masses, one chooses because the coefficient of friction is between Plastic raw materials and metal surfaces as the temperature rises, for the first The screw threads generally have a somewhat lower temperature than that of the wall of the housing section surrounding it.

Es ist schon vorgeschlagen worden, die Förderschnecke in ihrer ganzen Länge als eine um einen festen Kern rotierende Bandwendel auszuführen. Dabei wird das Fördergut von der stehenden Innenfläche des Gehäuses, der ebenfalls stehenden Oberfläche des Kerns und den umlaufenden Stirnflächen der Bandwendel eingeschlossen. Die Gefahr des Mitdrehens des Fördergutes ist damit, besonders wenn der Reibungswiderstand der stehenden Flächen durch entsprechende Gestaltung (Längsnuten, Längsriefen usw.) verstärkt wird, praktisch ausgeschaltet. Es kann dann erwartet werden, daß die Bandwendel das eingebrachte Gut vorwiegend in Achsrichtung bewegt, ähnlich wie eine gegen Verdrehen gesicherte Gewindemutter auf einer rotierenden Spindel. It has already been proposed to use the screw conveyor in its entirety Length as a spiral tape rotating around a fixed core. It will the conveyed material from the standing inner surface of the housing, which is also standing Surface of the core and the circumferential end faces of the ribbon helix included. The risk of the material being conveyed rotates with it, especially when there is frictional resistance of the standing surfaces by appropriate design (longitudinal grooves, longitudinal grooves, etc.) is amplified, practically switched off. It can then be expected that the tape helix the material brought in is mainly moved in the axial direction, similar to one against twisting secured threaded nut on a rotating spindle.

Bei zähplastischen Massen kann diese Wirkung bis zu einem gewissen Grad auch schon durch die bloße Anwendung einer durchgehenden und in geeigneter Weise profilierten Längsnutung der Gehäuseinnenwandung erreicht werden. In the case of viscoplastic masses, this effect can be up to a certain extent Degree by the mere application of a continuous and suitable Way profiled longitudinal grooves of the housing inner wall can be achieved.

Ein Nachteil dieser Systeme, bei denen das Material ähnlich wie eine Gewindemutter »vorwärts geschraubt« wird, besteht jedoch darin, daß diese keine Möglichkeit vorsehen, das Fördergut auf seinem Wege zwischen der Beschickungsöffnung und der Austrittsöffnung einer inneren Umwälzung oder Scherung zu unterwerfen, d. h. eine Mischwirkung zu erreichen. Eine Mischwirkung ist besonders bei der Verarbeitung von thermoplastischen Massen notwendig, wenn das als Strang ausgestoßene Erzeugnis in sich einheitlich sein und die vorgeschriebenen Prüfwerte erreichen soll. A disadvantage of these systems where the material is similar to a Threaded nut is "screwed forward", however, is that it does not Possibility to provide the conveyed goods on their way between the loading opening and subjecting the outlet to internal agitation or shear, d. H. to achieve a mixing effect. A mixing effect is particularly important when processing of thermoplastic masses necessary if the product is extruded as a strand should be uniform in itself and achieve the prescribed test values.

Dies gilt für die gleichmäßige Durchwärmung der Masse ebenso wie für die Dispergierung von Farb- stoffen, Füllstoffen und anderen Zusätzen. Beispielsweise wurde bei der Verarbeitung von weichmacherfreiem Polyvinylchlorid auf einer Schneckenpresse mit durchgehender Längsnutung der Gehäuseinnenwandung beobachtet, daß die die beheizte Gehäusewandung berührende Masseschicht bis zum Eintritt in das Spritzwerkzeug überhitzt worden war, während die inneren Schichten noch nicht genügend durchwärmt und teilweise sogar noch im Rohzustand geblieben waren. This applies to the even heating of the mass as well as for the dispersion of color fabrics, fillers and others Additives. For example, when processing plasticizer-free polyvinyl chloride on a screw press with continuous longitudinal grooves on the inner wall of the housing observed that the mass layer touching the heated housing wall up to Entry into the injection mold had been overheated while the inner layers not yet warmed up enough and sometimes even remained in its raw state was.

Andererseits versagen Schneckenpressen mit durchgehender Längsnutung bei weniger zähen und erst recht bei dünnflüssigen Stoffen - z. B. Polyamid oder Polyäthylen im Schmelzzustand, besonders bei hohen Temperaturen -, weil der durch das Zusammenwirken der Förderschnecke mit dem Spritzwerkzeug aufgebaute Druck die Masse durch die Längsnuten der Gehäusewandung über die Schneckenstege nach rückwärts treibt (sogenannte »Leckströmung«), so daß die Ausstoßleistung der Maschine zurückgeht oder der Ausstoß sogar vollständig zum Erliegen kommt. On the other hand, screw presses with continuous longitudinal grooves fail with less viscous and especially with thin-bodied substances - e.g. B. polyamide or Polyethylene in the melted state, especially at high temperatures - because of the the interaction of the screw conveyor with the injection mold the pressure built up Mass through the longitudinal grooves of the housing wall over the screw flights backwards drives (so-called "leakage flow"), so that the output capacity of the machine is reduced or the output even comes to a complete standstill.

Ganz entsprechend sind die Verhältnisse bei Maschinen mit durchgehender Bandwendelschnccke, weil hier zwischen der rotierenden Schnecke einerseits und den stehenden Elementen (Gehäuse und Kern) andererseits immer ein relativ großes Einbauspiel vorgesehen werden muß, um der durch den Massedruck hervorgerufenen Zusammendrückung und der dadurch bedingten Durchmesseränderung der Bandwendelschnecke Rechnung zu tragen. Die Zusammendrückung kann bei der relativ großen Länge der Bandwendel und den üblichen Massedrücken sehr erheblich sein. Im übrigen ist die Herstellung einer maßhaltigen Bandwendel mit der bei Kunststoff-Schneckenpressen üblichen Länge, meist 15-25 D (D = Durchmesser), außerordentlich schwierig. The conditions for machines with continuous Bandwendelschnccke, because here between the rotating screw on the one hand and the standing elements (housing and core), on the other hand, always a relatively large installation clearance must be provided to avoid the compression caused by the mass pressure and the resulting change in diameter of the spiral conveyor belt wear. The compression can with the relatively large length of the tape helix and the usual mass pressures can be very significant. Incidentally, the production is a dimensionally stable spiral with the length usual for plastic screw presses, mostly 15-25 D (D = diameter), extremely difficult.

Es ist auch bekannt, bei Schneckenpressen eine in die Einzugszone der normalen Schnecke eingeschraubte Bandwendel zu verwenden, um die Kompression der Schnecke, d. h. das Volumenverhältnis zwischen den Gängen der Einzugszone und denen der Ausstoßzone zu verändern. Dabei wird aber, da ein stehender Kern nicht vorhanden ist, ein zwangläufiger oder auch nur verbesserter Vorschub des Fördergutes weder bezweckt noch erreicht. It is also known to have one in the feed zone in screw presses the normal screw-in spiral tape to use for compression the snail, d. H. the volume ratio between the aisles of the feed zone and to change those of the discharge zone. But there is no standing core is present, an inevitable or even only improved feed of the conveyed material neither intended nor achieved.

Gegenstand der Erfindung ist eine Schneckenpresse mit zwangläufigem Vorschub des Fördergutes, die die Nachteile aller bisher bekannten Systeme ähnlicher Art vermeidet. Das Hauptmerkmal ist eine nur in der Eingangszone koaxial-konzentrisch zum Schaft der Arbeitsschnecke, zwischen einer festen Umhüllung und einer zu dieser koaxial-konzentrischen festen Hülse angeordnete, mit der Drehzahl der Arbeitsschnecke angetriebene Bandwendel, die das eingebrachte Material zwangläufig in den Gang bzw. die Gänge der Arbeitsschnecke fördert und dabei gleichzeitig verdichtet. The invention relates to a screw press with inevitable Advancement of the conveyed material, which is similar to the disadvantages of all previously known systems Kind of avoids. The main feature is a coaxial-concentric only in the entrance zone to the shaft of the worm, between a solid cover and one to this coaxial-concentric fixed sleeve arranged at the speed of the worm worm driven spiral belt, which inevitably moves the material into the aisle or promotes the threads of the working screw and compresses it at the same time.

Ein Ausführungsbeispiel einer nach der Erfindung ausgebildeten Schneckenpresse zeigen die Abt. 1 und 2. Dabei ist nur der zur Erläuterung der Erfindungsmerkmale wesentliche Teil der Maschine dargestellt. An embodiment of a screw press designed according to the invention show Dept. 1 and 2. This is only for explaining the features of the invention essential part of the machine.

In dem durch das Trichterstück 1 und den Zylinder2 gebildeten und mit Büchsen 3, 4 ausgefutterten Gehäuse ist eine Bandwendel 5 und in dieser als fester Kern die Hülse 6 angeordnet, durch deren Bohrung der Schaft 7 der Schnecke 8 geführt ist. Die Bandwendel 5 und die Schnecke 8 werden gemeinsam von der Schaftwelle 9 angetrieben. Die Drehmomentübertragung zwischen der Schaftwelle 9 und der Schnecke 8 erfolgt über die Längsverzahnung 10, die Drehmomentübertragung auf die Bandwendel 5 über die Stirnflächenverbindung 11. Die koaxialkonzentrisch zum Zylinder 2 und zu der Schnecke 8 angeordnete Hülse 6 ist mit ihrer Halterung 12 zwischen den Stirnflächen der beiden Büchsen 3 und 4 eingespannt. Der zylindrische Ansatz der Bandwendel ist außen mit einem Sperrgewinde 13 versehen, das etwa eingedrungenes Material in den Arbeitsraum zurückfördert. In the one formed by the funnel piece 1 and the cylinder 2 and with sleeves 3, 4 lined housing is a coil 5 and in this as solid core arranged by the sleeve 6 whose bore the shaft 7 of the worm 8 is performed. The band helix 5 and the worm 8 are together from the shaft shaft 9 powered. The torque transmission between the shaft shaft 9 and the worm 8 takes place via the longitudinal toothing 10, the torque transmission to the band helix 5 on the end face connection 11. The coaxially concentric to the cylinder 2 and to the screw 8 arranged sleeve 6 is with its holder 12 between the end faces the two sleeves 3 and 4 clamped. The cylindrical approach of the spiral tape is provided on the outside with a locking thread 13, the approximately penetrated material in the Working space promoted back.

Das Schneckengehäuse 1, 2 und/oder die Hülse 6 ebenso wie die Bandwendel 5 können statt zylindrisch in ihrer ganzen Länge oder in Teillängen auch kegelig ausgeführt werden etwa um eine besondere Verdichtung des Fördergutes zu erreichen. The worm housing 1, 2 and / or the sleeve 6 as well as the band helix 5 can also be conical in their entire length or in partial lengths instead of cylindrical are carried out, for example, in order to achieve a special compression of the conveyed material.

Im Betrieb der Maschine gelangt das durch die Beschickungsöffnung 14 des Trichterstücks 1 eingebrachte Material in den zwischen den Stegflächen der Bandwendel 5 offenen Raum 15, dessen feste Begrenzungen durch die Trichterstückbüchse 3 und Hülse 6 gebildet werden. Durch das Zusammenwirken der Schubfianken der umlaufenden Bandwendel 5 mit den von dem Fördergut berührten stehenden Flächen der Büchse 3 und Hülse 6 erfährt das Material Vorschub in Achsrichtung. Dabei wird eine Drehbewegung des Fördergutes nicht nur durch die von diesem berührten Flächen der Büchse 3 und Hülse 6, sondern - bei der Konstruktion nach A b b. 1 - auch durch die radialen Stege der Halterung 12 verhindert. Zusätzlich kann noch eine Längsnutung der Wandung der Büchse 3 und/oder der Oberfläche der Hülse 6 vorgesehen werden. Das praktisch fast ohne jeden Schlupf, also mit einem Volumenwirkungsgrad von nahezu 1000/o, geförderte Material gelangt nach Durchlaufen der Halterung 12 in den Gang bzw. die Gänge der Schnecke 8, und zwar je nach Auslegung der Bauelemente (vor allem der Bandwendel 5) in einer mehr oder weniger vorverdichteten oder sogar vollkommen kompakten Form. When the machine is in operation, this passes through the loading opening 14 of the funnel piece 1 introduced material in the between the web surfaces of the Ribbon helix 5 open space 15, the fixed boundaries of which by the funnel piece bushing 3 and sleeve 6 are formed. Due to the interaction of the drawer flanks of the circumferential Belt helix 5 with the stationary surfaces of the sleeve 3 that are in contact with the conveyed material and sleeve 6 experiences the material advance in the axial direction. There is a rotary motion of the conveyed material not only through the surfaces of the sleeve 3 and in contact with it Sleeve 6, but - in the construction according to A b b. 1 - also through the radial Bars of the bracket 12 prevented. In addition, the wall can be grooved along its length the sleeve 3 and / or the surface of the sleeve 6 can be provided. That practically with almost no slip, i.e. with a volume efficiency of almost 1000 / o After passing through the holder 12, material enters the aisle or aisles of the Auger 8, depending on the design of the components (especially the belt spiral 5) in a more or less pre-compressed or even completely compact form.

Dadurch wird, im Unterschied zu den bekannten Ausführungen von Schneckenpressen, der Füllungsgrad des Schneckeneingangs in jedem Falle gleichmäßiger und höher als bisher. Die Schnecke 8 übernimmt die Weiterförderung und den Ausstoß des Materials, bei thermoplastischen Massen auch deren Durchplastizierung bzw. Aufschmelzung und Homogenisierung. As a result, in contrast to the known designs of screw presses, the degree of filling of the screw inlet in each case more evenly and higher than until now. The screw 8 takes over the further conveyance and ejection of the material, in the case of thermoplastic masses also their plasticization or melting and Homogenization.

Die Anfertigung der relativ kurzen Bandwendel 5 bietet keinerlei besondere Schwierigkeiten, vorausgesetzt, daß dafür ein thermisch entspannter Stahl verwendet bzw. das Werkstück während der verschiedenen Bearbeitungsgänge durch Zwischenglühen entspannt wird. Wegen der kurzen Baulänge sind auch die betriebsmäßigen Beanspruchungen der Bandwendel nur gering, zumal die nach dem Antriebsende der Wendel gerichtete axiale Pressung und die entgegen dem Drehsinn der Wendel angreifenden Umfangskräfte sich in ihren Wirkungen - Zusammendrückung bzw. Durchmesseränderung - weitgehend aufheben. The production of the relatively short coil 5 offers nothing particular difficulties, provided that a thermally stress-relieved steel is used used or the workpiece during the various machining operations by intermediate annealing is relaxed. Because of the short overall length, there are also operational stresses the ribbon helix only slightly, especially since the one directed towards the drive end of the helix axial pressure and the circumferential forces acting against the direction of rotation of the helix their effects - compression or change in diameter - largely lift.

Für die Reinigung der Maschine nach Betriebsschluß, bei Chargenwechsel usw. ist es zweckmäßig, das Trichterstück 1 und den Zylinder 2 auf einem in Achsrichtung abfahrbaren Rahmenwagen anzuordnen, wobei zwischen dem Trichterstück 1 und dem (in den Abbildungen nicht dargestellten) Getriebestock eine schnell lösbare Verbindung vorgesehen ist, etwa ein Bajonettgewindering. For cleaning the machine after the end of operations, when changing batches etc., it is useful, the funnel piece 1 and the cylinder 2 on an in Axis direction to arrange movable frame wagons, whereby between the funnel piece 1 and the (in the figures not shown) gear stick a quickly releasable connection is provided, such as a bayonet threaded ring.

Die Maschine nach der Erfindung gewährleistet einen ungestörten Einzug und Vorschub des Fördergutes auch bei Materialien, die zum Anhaften oder Ankleben an der Schneckenoberfläche neigen. Bei Stoffen mit hohem Schüttgewicht wie Pulver und Flocken bewirkt die rotierende Bandwendel 5 im Zusammenwirken mit der Büchse 3 und Hülse 6 eine Vorverdichtung, so daß die eigentliche Arbeitsschnecke 8 in jedem Falle mit kompaktem Material gespeist werden kann. Darüber hinaus ermöglicht die Maschine die volle Ausnutzung der von anderen Sohneckenpressen her bekannten Wirkungen, insbesondere der Misch- und Homogenisierwirkung. Die bei Schneckenpressen mit einer über die ganze Länge durchgehenden Bandwendel unvermeidlichen fertigungstechnischen und betriebstechnischen Schwierigkeiten bzw. Probleme treten bei der nach der Erfindung ausgeführten relativ kurzen Bandwendel nicht auf. The machine according to the invention ensures an undisturbed feed and feed of the conveyed goods, even with materials that stick or stick incline on the screw surface. For substances with a high bulk density such as powder and flaking causes the rotating spiral tape 5 in cooperation with the sleeve 3 and sleeve 6 a pre-compression, so that the actual worm 8 in each Trap can be fed with compact material. In addition, the Machine fully utilizes the effects known from other son corner presses, especially the mixing and homogenizing effect. The screw presses with a unavoidable production engineering and operational difficulties or problems arise with the according to the invention executed relatively short tape helix does not.

Claims

Claims: 1. Screw press with inevitable conveyance in the catchment area, not shown one in the entrance zone coaxially-concentric to the shaft of the worm worm (8), between a solid casing (1, 2) and a fixed sleeve (6) arranged, with the speed of the worm (8) driven belt spiral (5), the outlet of which opens into the entrance of the screw (8).

2. Screw press according to claim 1, characterized in that the Sleeve (6) by means of a holder arranged near the ejection end of the strip coil (5) (12) is attached in the worm housing (1, 2).

3. Screw press according to claim 2, characterized in that as immediate wrapping of the circumferential coil (5) a sleeve (3) of the funnel piece (1) is used and the sleeve (6) with its holder (12) between the end faces of the Funnel piece liner (3) and the cylinder liner (4) is clamped.

4. Screw press according to claim 3, characterized in that the Worm housing (1, 2) and / or the sleeve (3) or the sleeve (6) and the band helix (5) are tapered in their entire length or in part lengths.

Publications considered: German Patent No. 1083 535; British Patent No. 838549.