DE1298083B

DE1298083B - Schneckenmaschine

Info

Publication number: DE1298083B
Application number: DEM68525A
Authority: DE
Inventors: Nonnenmacher Friedrich Karl; Schaefer Rudolf
Original assignee: THIES SPEZIALMASCHINENFABRIK B; Metallgesellschaft AG
Current assignee: THIES SPEZIALMASCHINENFABRIK B; GEA Group AG
Priority date: 1966-02-25
Filing date: 1966-02-25
Publication date: 1969-06-26
Also published as: FR1512672A; US3457989A; GB1146775A

Description

Die Erfindung betrifft eine Schneckenmaschine mit parallel zueinander in waagerechter Lage angeordneten, gegensinnig drehenden Schnecken zum Einziehen, Mischen und Fördern des zu behandelnden Gutes, die gegebenenfalls hohl ausgebildet sein können, in einem gegebenenfalls doppelwandigen Gehäuse mit Ein- und Auslaßöffnungen für das Gut.
Es sind Schneckenmaschinen mit parallel zueinander und in waagerechter Lage angeordneten Schnecken bekannt. Diese Maschinen dienen zum Mischen, Fördern, Kneten und Pressen von fließfähigen, also körnigen, plastischen, pastenförmigen oder flüssigen Stoffen. Ineinandergreifende Förderschnecken können auch auf den Achsen einer Mischvorrichtung mit ineinandergreifenden Flügeln angebracht sein, wobei die Mischflügel auf denselben Achsen wie die Förderschnecken befestigt sind.
Schneckenmaschinen können auch zum Kühlen, Erhitzen oder Trocknen der genannten Substanzen verwendet werden, wenn die Schnecken in einem trogartigen Gehäuse mit Doppelwänden angeordnet sind und durch die Hohlräume der Schnecken und Wellen und den Gehäusemantel ein entsprechendes Wärmeaustauschmedium strömt. Es ist auch möglich, in solchen Maschinen flüchtige Bestandteile aus plastischen, elastischen oder zähflüssigen Stoffen zu verdampfen.
Bei solchen Schneckenmaschinen sind in dem Gehäuse vier Schnecken vorhanden, von denen jeweils die Schnecken eines Paares ineinandergreifen und gleichsinnig drehen. Die Schnecken der beiden Paare drehen im Gegensinne zueinander. Die Schnecken sind so angeordnet, daß sich die innersten Schnecken der Paare - im Querschnitt gesehen - am Außendurchmesser berühren.
Es ist auch bereits ein als Wärmeaustauscher ausgebildeter Schneckenförderer vorgeschlagen worden, bei dem Schraubenhohlwellen parallel so angeordnet sind, daß mindestens zwei Schraubenwellenpaare gebildet werden, bei denen jeweils die Schraubenwellen eines Paares gleichen Drehsinn und gleiche Gewindegängigkeit aufweisen und in der gesamten Gewindetiefe der Schraubenprofile ineinandergreifen und daß mindestens ein Schraubenwellenpaar mit gegenhäufigem Drehsinn gebildet wird. Die benachbarten Schraubenwellen zweier entgegengesetzt drehender Schraubenwellenpaare stehen dabei nur in einem Teil der Gewindetiefe miteinander im Eingriff.
Es ist auch eine Wärmeaustauschvorrichtung mit zwei nicht ineinandergreifenden Schnecken bekannt, bei der zur Erhöhung der Turbulenz in dem zu behandelnden Material auf den Gewindekämmen der Schnecken wendelförmige Mischstreifen befestig sind, die eine erheblich größere Steigung als die Schnecken besitzen.
In Schneckenmaschinen mit gleichsinnig drehenden ineinandergreifenden Schnecken können die Schnekken so geformt sein, daß sie sich gegenseitig reinigen.
Die Reinigung wird dadurch bewirkt, daß bei der Drehung der Schnecken der Gewindekamm der einen Schnecke an den Gewindeflanken der anderen gleichsinnig drehenden Schnecken mit einem möglichst geringen Zwischenraum entlanggleitet. Der Gewindekamm der anderen Schnecke gleitet seinerseits an den Gewindeflanken der ersten Schnecke entlang und schält sie auf diese Weise von Produkt frei.
Die Schnecken werden entweder durch Schweißen oder Gießen oder Herausformen aus dem Vollen hergestellt. In jedem Fall ist die Herstellung ineinander- greifender selbstreinigender Schnecken wegen der erforderlichen genauen Formgebung aufwendig und kostspielig.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Herstellung von Schneckenmaschinen zu verbilligen, die bisher Paare ineinandergreifender, gleichsinnig drehender, sich gegenseitig reinigender Schnecken enthielten.
Diese Aufgabe wird bei einer Maschine der eingangs beschriebenen Gattung dadurch gelöst, daß zur Reinigung jeder Schnecke je eine umlaufende, in den Drehkreis der Schnecke eingreifende Wendel gleicher Länge aus im Abstand um eine Welle gewundenem Stabmaterial vorgesehen ist, die parallel zur Schnekkenachse verläuft. Die Wendeln können mit den zu reinigenden Schnecken in der gesamten Gewindetiefe im Eingriff stehen. Die Wendeln können oberhalb der Schnecken angeordnet und hohl ausgebildet sein, damit sie von einem Wärmeaustauschmedium durchflossen werden können. Wendeln lassen sich wesentlich einfacher und damit auch wesentlich billiger herstellen als Schnecken. Zur Herstellung der Wendeln werden beispielsweise Stangen oder Rohre aus Stahl oder einem anderen geeigneten Material auf eine zylindrische Form des benötigten Durchmessers aufgewickelt, die entstandene Wendel vom Aufwickelzylinder abgezogen und mit Stegen auf einer Welle befestigt. Der Querschnitt der für die Herstellung der Wendeln benutzten Stangen und Rohre kann entsprechend den Erfordernissen gewählt werden. Beispielsweise können Rohre oder Stangen mit kreisförmigen, quadratischen oder rechteckigen Querschnitten zur Herstellung der Spiralen benutzt werden.
Es ist manchmal zweckmäßig, auf den Wendeln mit rechteckigem oder quadratischem Profilquerschnitt nachstellbare Abschaber aus verschleißfestem Material anzubringen. Dadurch läßt sich die Größe des Spaltes zwischen Schnecke und Wendel in gewissen Grenzen variieren, was bei einem Wechsel des zu verarbeitenden Produktes erforderlich sein kann, ohne daß die Lagerungen der Wendel oder Schnecke geändert werden müssen. Diese Abschaber werden am einfachsten aus kurzen Stücken gefertigt und aneinanderstoßend oder mit kleinen Zwischenräumen auf der Wendel verschiebbar befestigt, z. B. aufgeschraubt. Durch Verstellen der Abschaber läßt sich der Abstand zwischen der Kante des Abschabers und der Gewindeflanke der zu reinigenden Einzugsschnecke verändern.
Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung erläutert. In der Zeichnung zeigt F i g. 1 eine Spirale in der Ansicht quer zur Längsachse, Fig. 2 eine Draufsicht auf zwei Schnecken und zwei Spiralen, F i g. 3 einen Querschnitt durch die Anordnung der Fig. 2, Fig. 4 einen Querschnitt durch eine Schneckenmaschine.
An Hand der Fig. 1, 2 und 3 wird das Prinzip des Ineinandergreifens der Schnecken und Wendeln beschrieben.
Fig. 1 zeigt die Ansicht einer Wendel 1, die auf der Welle 2 befestigt ist. Die Verbindung zwischen Wendel 1 und Welle 2 erfolgt durch Stege, die in der F i g. 1 allerdings nicht sichtbar sind, weil sie von der Wendel 1 bzw. von der Welle 2 verdeckt werden.
F i g. 2 und der dazugehörige Querschnitt 3 zeigen zwei Schnecken 3 und 4, die teilweise ineinandergreifen. Die Schnecke 3 ist rechtsgängig und rotiert im Gegenuhrzeigersinn. Die Schnecke 4 ist linksgängig und rotiert im Uhrzeigersinn. Die Schnecken 3 und 4 werden erfindungsgemäß von den Wendeln 5 und 6 gereinigt. Die Wendel 5 ist rechtsgängig, steht mit der Schnecke 3 in der gesamten Gewindetiefe im Eingriff und rotiert gleichsinnig wie die Schnecke 3.
Die Wendel 6 ist linksgängig wie die Schnecke 4. Die Wendel 6 rotiert im Uhrzeigersinn wie die Schnecke 4, mit der sie im Eingriff steht.
Wenn die Drehrichtung der Wellen geändert wird, ändert sich auch die Förderrichtung und der Materialfluß.
In dem gezeigten Beispiel stimmen die Durchmesser b der Wellen 7 und die Durchmesser a der Wellen 2 überein. Es ist also a = b. In dem dargestellten Beispiel ist b außerdem gleich dem inneren Durchmesser d der Schnecken 3 und 4. Der äußere Windungsdurchmesser D1 der Wendeln 5 und 6 und der Außendurchmesser D der Schnecken 3 und 4 stimmen in dem gezeigten Beispiel ebenfalls überein.
In F i g. 3 sind auch die Stege 8 erkennbar, durch welche die Wendeln auf den Wellen 2 abgestützt werden. Auf eine Steigung der Wendel werden in der Regel drei Stege 8 zwischen Welle und Wendel angeordnet. Es können jedoch auch weniger oder auch mehr als drei Stege pro Wendelsteigung zur Abstützung der Spirale auf der Welle benutzt werden.
Bei der praktischen Ausführung werden die Wendem so zu den Schnecken angeordnet, daß das aus den Schnecken freigeschälte Produkt immer wieder auf die Schnecken zurückfällt und von diesen erneut eingezogen wird. Das heißt also, daß die Wendeln in einer Ebene oberhalb der Schnecken angeordnet sind. In Fig. 4 ist ein Beispiel einer solchen praktisch ausgeführten Schneckenmaschine im Querschnitt dargestellt. In einer unteren Ebene sind die gegensinnig drehenden Einzugs- und Förderschnecken 10 und 11 gelagert. Oberhalb dieser Ebene sind die Wendeln 12 und 13 angeordnet. Die Mittelpunkte der Wellen der Schnecken 10 und 11 und die Mittelpunkte der Wellen der Wendeln 12 und 13 liegen in den Ecken eines nach oben sich erweiternden Trapezes. Das trogartige, doppelwandig ausgeführte Gehäuseunterteil ist mit 14 bezeichnet. Das in der Figur nicht dargestellte Oberteil des Gehäuses weist eine Einfüllöffnung für das zu behandelnde Produkt auf. Nicht dargestellt sind auch die sich am anderen Ende des Gehäuses befindende Austragsöffnung für das behandelte Produkt und die sich an einer Stirnseite des Apparates befindende Antriebsvorrichtung für die Schnecken und Wendeln.
Die gegenläufig zueinander rotierenden Schnecken 10 und 11 ziehen das zu behandelnde Gut in den sich zwischen diesen Schnecken befindenden Zwischenraum ein. Durch die Wendeln 12 und 13, die mit den Schnecken 10 und 11 im Eingriff stehen und gleichsinnig wie diese rotieren, werden die Schnecken von anhängendem Produkt gereinigt. Dadurch, daß die Wendeln bei der Rotation an den Gewindeflanken der Schnecken entlanggleiten, werden die Schnecken von anhängendem Gut freigeschält. Das freigeschälte Gut fällt wieder auf die Schnecken 10 und 11 und wird erneut von den Schnecken eingezogen und auf diese Weise zum Austragsende des Apparates gefördert. Je nach den rheologischen Eigenschaften des zu behandelnden Gutes füllt sich der Raum zwischen den Wendeln 12 und 13 und deren tragenden Wellen mehr oder weniger vollständig mit dem zu behandelnden Gut aus, so daß sich aus den Wendeln nach einiger Zeit Schnecken bilden können, die aus dem zu behandelnden Gut bestehen und deren Schneckenkämme die Windungen darstellen.
Es war überraschend, daß in vielen Fällen, z. B. bei der Behandlung von Ton, Kaolin, Azofarbstoffen und anderen Stoffen in Schneckenmaschinen, in denen die der Reinigung dienenden Schnecken erfindungsgemäß durch Wendeln ersetzt wurden, praktisch gleich gute Behandlungsergebnisse erzielt werden.
Wenn die Wendeln 1 aus Rohren hergestellt und die Wellen 2 hohl ausgebildet werden, dann kann bei einer entsprechenden Verbindung des Anfangs und des Endes einer hohlen Wendel mit der Hohlwelle ein Wärmeaustauschmittel durch Spirale und Hohlwelle geleitet werden.
Wenn die Schnecken von einem hochtemperierten Wärmeaustauschmittel durchflossen werden, müssen die Wendelrohre und die Wellen der Wendeln ebenfalls von demselben Wärmeaustauschmittel durchströmt werden, damit die Schnecke sich nicht mit der Wendel infolge ungleicher Längenausdehnung verklemmt.
Es ist nicht erforderlich, daß der Wellendurchmesser b der Schneckenwellen mit dem nneren Durchmesser d der Schnecken übereinstimmt. In der Regel wird der Durchmesser a der die Wendeln tragenden Wellen 2 gleich dem inneren Durchmesser d der dazugehörigen, gleichsinnig drehenden Schnecke gewählt, doch sind für a auch kleinere Werte als d möglich.
Auch die Außendurchmesser der Wendel und der dazugehörigen Schnecke brauchen nicht übereinzustimmen. Es ist auch möglich, die Schnecken eingängig und die in die Schnecken eingreifenden Wendem mehrgängig oder die Schnecken mehrgängig und die Wendeln eingängig herzustellen. Es ist nicht erforderlich, daß die gegensinnig drehen den Schnecken teilweise ineinandergreifen. Diese können auch so angeordnet werden, daß sie sich - im Querschnitt gesehen - am äußeren Umfang berühren. Auch können die Wendeln so oberhalb der Schnecken angeordnet werden, daß die Mittelpunkte der Wellen ein Rechteck oder ein Quadrat bilden.

Claims

Patentansprüche: 1. Schneckenmaschine mit parallel zueinander und in waagerechter Lage angeordneten, gegensinnig drehen den Schnecken zum Einziehen, Mischen und Fördern des zu behandelnden Gutes, die gegebenenfalls hohl ausgebildet sein können, in einem gegebenenfalls doppelwandigen Gehäuse mit Ein- und Auslaßöffnungen für das Gut, d a -durch gekennzeichnet, daß zur Reinigung jeder Schnecke (3, 4, 10 und 11) je eine umlaufende, in den Drehkreis der Schnecke eingreifende Wendel (1, 5, 6, 12 und 13) gleicher Länge aus im Abstand um eine Welle (2) gewundenem Stabmaterial vorgesehen ist, die parallel zur Schneckenachse verläuft.
2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wendeln (1, 5, 6, 12 und 13) mit den zu reinigenden Schnecken (3, 4, 10 und 11) in der gesamten Gewindetiefe im Eingriff stehen.
3. Maschine nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wendeln 5, 6,12 und 13) gleichsinnig drehen wie die Schnekken (3, 4, 10 und 11), mit denen sie im Eingriff stehen.
4. Maschine nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wendeln (12 und 13) oberhalb der Schnecken (10 und 11) angeordnet sind.
5. Maschine nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Wendeln und die die Wendeln tragenden Wellen (2) hohl ausgebildet sind und von einem Wärmeaustauschmedium durchflossen werden.
6. Maschine nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß auf den Wendeln noch zusätzlich Abschaber angeordnet sind.