DE1404994B2

DE1404994B2 - Schneckenpresse zum Abscheiden von Flüssigkeit aus plastischen Massen

Info

Publication number: DE1404994B2
Application number: DE19601404994
Authority: DE
Inventors: Paul Hilary Paoli Pa. Rossiter (V.St.A.)
Original assignee: Welding Engineers Inc., Norristown, Pa. (V.St.A.)
Priority date: 1959-12-01
Filing date: 1960-11-28
Publication date: 1970-09-17
Also published as: DE1404994A1; NL258615A; NL123392C; BE597604A; CH392866A; FR1274303A; GB927330A; US3035306A

Description

Die Erfindung betrifft eine Schneckenpresse zum Abscheiden von Flüssigkeit aus plastischen Massen mit einem eine Ein- und Auslaßöffnung für das Material und eine Flüssigkeitsauslaßöffnung aufweisenden Gehäuse, in dessen Bohrung eine Schnecke umläuft.

Gummi sowie die verschiedenartigsten Kunststoffe, die für die Erzeugung von Fertigwaren verwendet werden, enthalten oft in verschieden großen Mengen Wasser. Manchmal enthält das Ausgangsmaterial bis zu 50 Gewichtsprozent Wasser und mehr, wobei es dann oft erwünscht ist, das Wasser soweit zu entfernen, daß in der Fertigware weniger als 1 Gewichtsprozent Restfeuchtigkeit verbleibt.

Es ist eine Schneckenpresse bekannt (USA.-Patentschrift 2 615 199), bei der zwei parallele nebeneinanderliegende Schnecken vorhanden sind, deren Windungen sich von der Schneckenwelle bis dicht an die Wand des Gehäuses erstrecken und über die Länge der Schnecke verschiedene Steigung haben. Bei dem Versuch, mit einer derartigen Vorrichtung größere Mengen Wasser aus Werkstoffen wie Gummipartikel od. dgl. zu entfernen, ergab sich bei großen Wassermengen hinsichtlich des Durchsatzes eine sehr starke Beeinträchtigung des Wirkungsgrades. Der Wirkungsgrad konnte auch dadurch nicht verbessert werden, daß eine Vergrößerung der Schneckenpresse erfolgte.

Es ist ferner ein Schleuderpresse (österreichische Patentschrift 115 154) für Wein und Obst mit waagerechter, kegelförmiger Schleudertrommel und den Vorschub des Schleudergutes bewirkender Schnecke beschrieben, deren Windungen mit radialem Abstand von der Schneckenwelle angeordnet sind. Der Safi wird durch in der Wandung der Trommel vorgesehene Öffnungen hindurch nach außen geschleudert. Bei einer Entwässerungsmaschine für Torf od. dgl. (deutsche Patentschrift 412 694), die ebenfalls eine kegelförmige Trommel mit darin angeordneter Schnecke aufweist, läuft die ausgepreßte Flüssigkeit in einer in der Trommel unten ausgebildeten Rinne ab. Bei einer anderen bekannten Schneckenpresse (USA.-Patentschrift 2 709 956) ist das Gehäuse schräg angeordnet, und es weist in seiner Wandung Öffnungen für den Austritt abzuscheidender Flüssigkeit auf. Die abgeschiedene Flüssigkeit soll dann in einem das Schneckengehäuse umgebenden Mantel unter der Wirkung der Schwerkraft ablaufen.

Es ist schließlich eine Schneckenpresse bekannt (USA.-Patentschrift 2 833 750), bei welcher die Schneckenwindungen sich von der Schneckenwelle in radialer Richtung lediglich so weit erstrecken, daß ein verhältnismäßig großer Abstand zwischen ihrem Außenumfang und der Wandung des sie umgebenden Gehäuses verbleibt. Bei einer solchen Ausführung kann die abgeschiedene Flüssigkeit nicht frei abfließen, weil das plastische Material an der Innenwand des Schneckengehäuses anhaftet und in diesem Bereich verdichtet wird. Dadurch wird der Entwässerungsgrad erheblich herabgesetzt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, mit der auf einfache Weise vergleichsweise große Flüssigkeitsmengen aus plastischen Massen abgeschieden werden können. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß das Gehäuse und die Schnecke einen Dränageabschnitt, einen Speiseabschnitt und einen Kompressionsabschnitt aufweist, in denen die Schneckenwindungen, wie an sich bekannt, mit radialem Abstand von der Schneckenwelle angeordnet sind und mit ihrem Umfang bis dicht an die Wand der Gehäusebohrung heranreichen, während in dem anschließenden Preßabschnitt die Schneckenwindungen unmittelbar an die Schneckenwelle angrenzen.

Bei einer derart ausgebildeten Schneckenpresse wird die plastische Masse lediglich in der Nähe der Wandung des Gehäuses der Schneckenpresse vorbewegt, so daß im Bereich der Schneckenwelle genügend freier Raum verbleibt, um ein Sammeln und Abfließen der abgeschiedenen Flüssigkeit zu ermöglichen. Dabei baut sich die Wandstärke der plastischen Masse von außen nach innen auf, und zwar nur so weit, wie sich die Schneckenwindungen nach innen erstrecken. Danach nimmt die Wandstärke nicht mehr zu, weil der Widerstand bzw. die Förderwirkung der Schneckenwindungen fehlt. Es ist somit ein mittlerer offener Raum für den Abfluß der aus der Masse abgeschiedenen Flüssigkeit geschaffen.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform besitzen die Schneckenwindungen im Speiseabschnitt bei im wesentlichen gleichem Außendurchmesser eine größere Steigung als die Schneckenwindungen im Dränageabschnitt. Im Kompressionsabschnitt werden vorzugsweise der Innendurchmesser des Gehäuses, der Außendurchmesser der Schneckenwindungen und der freie Raum zwischen den Schneckenwindungen und der Schneckenwelle stetig kleiner.

Eine andere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist gekennzeichnet durch eine sich an die Flüssigkeitsauslaßöffnung anschließende Flüssigkeits-Standregelung, die aus einer von der Flüssigkeitsauslaßöffnung senkrecht nach unten führenden Leitung und einer mit dieser in Verbindung stehenden, senkrecht nach oben führenden Leitung besteht, wobei die letztere in der Höhe über die Flüssigkeitsauslaßöffnung hinausragt und im Bereich des oberen Endes ein Überlaufwehr aufweist, während sich im Bereich des unteren Endes eine Verengung befindet. Das Wehr ist vorzugsweise an einer vertikal verschiebbaren Niveauregelplatte befestigt, die durch Bohrungen und einen Stift in verschiedenen Lagen gehalten ist. Hierdurch kann in dem Gehäuse der Schneckenpresse der Flüssigkeitsstand der aus der Masse abgeschiedenen Flüssigkeit auf eine gewünschte Höhe eingestellt und auf dieser gehalten werden. Dies dient insbesondere dem Zweck, diejenigen Teilchen, die zusammen mit der Flüssigkeit aus der Masse abgeschieden werden und ein leichteres spezifisches Gewicht als die Flüssigkeit haben, wieder in den Abquetschprozeß zurückzuführen. Diese leichten Teilchen befinden sich auf der Oberfläche der abgeschiedenen Flüssigkeit und werden von dort aus von der eingeführten plastischen Masse bzw. den Schneckenwindungen wieder mitgenommen.

Die Erfindung wird nachstehend an einem Ausführungsbeispiel an Hand der Zeichnung näher erläutert.

F i g. 1 ist eine Draufsicht auf eine Ausführungsform nach der Erfindung, bei der die Presse etwa unter einem Winkel von 90° gegenüber der Längsachse einer zum Trocknen dienenden Entgasungsschneckenpresse angeordnet ist;

Fig. 2 ist ein Schnitt nach der Linie II-II der Fig. 1;

Fig. 3, 4 und 5 sind Schnitte nach den Linien III-III, IV-IV bzw. V-V der Fig. 2;

F i g. 6 ist ein vergrößerter Schnitt nach der Linie VII-VII der Fig. 2.

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Die generell mit dem Bezugszeichen 10 bezeich- sind um die Abschnitte 12, 13 und 14 mehrere

nete Entwässerungsschneckenpresse besteht aus einem Kammern 45, 46, 47 und 48 vorgesehen, in welche

Dränageabschnitt 11, einem Speiseabschnitt 12, einem temperaturregelnde Medien wie Wasser und Dampf

Kompressionsabschnitt 13 und einem Preßabschnitt eingeleitet werden können. Wenn beispielsweise 14. Jeder dieser Abschnitte 11 bis 14 besteht aus 5 Gummi zu entwässern ist, wird in die Kammern 45

einem Gehäuseabschnitt, in dem ein entsprechender und 46 vorzugsweise Wasser eingeführt, während

Schneckenabschnitt drehbar gelagert ist. In F i g. 1 man den Kammern 47 und 48 vorzugsweise Dampf

ist ein Teil der Schnecke 15 durch die Material- zuführt.

eintrittsöffnung 16 erkennbar. Das höher liegende Ende der Schneckenwelle 33 Die Fig. 1 zeigt auch einen Antrieb, mit dem die io ist mit der zuvor erwähnten Kupplung 22 verbunden, Schnecke 15 gedreht wird. Dieser Antrieb besteht aus über die die Schnecke 15 in gewünschter Richtung einem Motor 20, einem Untersetzungsgetriebe 21 und von dem über das Untersetzungsgetriebe 21 wirkeiner Kupplung 22, die mit dem Antriebsende der samen Motor 20 angetrieben wird. Am gegenüber-Schnecke 15 verbunden ist. liegenden Ende ist die Schneckenwelle 33 mit einem Das Bezugszeichen 23 bezeichnet generell eine 15 Lagerzapfen 50 versehen, welcher in der Hülse 51 Flüssigkeits-Standregelung, deren Einzelheiten aus- einer Deckplatte 52 läuft. Diese Ausführung ist vorführlicher in F i g. 6 der Zeichnung dargestellt sind. teilhaft, da sich die Deckplatte 52 mit einem Schar-Fig. 1 zeigt bei 24 ferner eine Entgasungs- niergelenk an dem Gehäuse des Dränageabschnitts Schneckenpresse. 11 befestigen und nach Wunsch öffnen läßt, um auf Aus der F i g. 2 der Zeichnung ist zu erkennen, 20 diese Weise die Schnecken leicht aus den Abschnitten daß das Gehäuse der Entwässerungsschneckenpresse 11, 12, 13 und 14 herausnehmen zu können. Vor-10 von Lagerböcken 30 so gehalten wird, daß die zugsweise sind in den Abschnitten 12, 13 und 14 Längsachse AA der Schnecke 15 zur Horizontalen getrennte Schneckenabschnitte vorgesehen, die gegeneigt verläuft. Zur Presse gehört eine Austritts- trennt für sich hergestellt werden und formschlüssig Öffnung 31, die auf einer Höhe oberhalb der Mate- 25 miteinander verbunden sind, so daß jeder Abschnitt rialeintrittsöffnung 16 liegt. Eine Flüssigkeitsauslaß- leicht durch einen entsprechenden Abschnitt ersetzöffnung 32 befindet sich in der Nähe des Bodens der bar ist, ohne daß die gesamte Schnecke ausgetauscht Presse etwa unterhalb der Materialeintrittsöffnung 16. werden muß.

Das Bezugszeichen 33 bezeichnet die Schnecken- Die F i g. 6 zeigt die Ausbildung der Flüssigkeitswelle, die den Kern der Schnecke 15 bildet und im 30 Standregelung 23, die im Anschluß an die Flüssigwesentlichen über ihre ganze Länge einen konstanten keitsauslaßöffnung 32 der Entwässerungsschnecken-Durchmesser hat. Im Dränageabschnitt 11 weist die presse 10 angeordnet ist. F i g. 2 zeigt das Ende einer Schnecke 15 Windungen 34 auf, die mit radialem Leitung 70, in der sich vorzugsweise unmittelbar Abstand von der Schneckenwelle 33 angeordnet sind, unterhalb der Schnecke ein Sieb 71 befindet, so daß dort ein freier Raum 35 entsteht. Die Schnecke 35 Die Leitung 70 führt nach unten zu einer Ver-15 hat im Dränageabschnitt 11 eine konstante Stei- engung 72, deren Querschnittsfläche kleiner als die gung. In vielen Fällen kann jedoch die Steigung ver- der Leitung 70 ist. Eine nach oben gerichtete Leitung ändert werden. 73 führt zu einer Höhe, welche höher liegt als der Im Speiseabschnitt 12 haben die Schneckenwin- Flüssigkeitsspiegel im Dränageabschnitt 11. Über ein düngen 36 eine größere Steigung als die Windungen 40 Überlaufwehr 74 kann die überfließende Flüssigkeit 34. Außerdem ist die radiale Breite der Windungen in einen Ablaufkasten 75 und eine Dränageleitung 76 36 größer als die der Windungen 34, so daß für den abfließen. Eine besondere Vorkehrung ermöglicht es, Rückfluß von Flüssigkeit ein freier Raum 37 ver- das Niveau des Wehrs 74 einzustellen. Das Wehr 74 bleibt, der kleiner ist als der freie Raum 35 für den ist an einer Niveauregelplatte 77 befestigt, in der sich Rückfluß in dem Dränageabschnitt 11. 45 eine Reihe von Bohrungen 80 befindet, in die sich Die Zeichnung zeigt, daß die Schneckenwindungen ein Stift 81 einsetzen läßt, um das Wehr in verschie-40 in dem Kompressionsabschnitt 13 stetig in ihrem dener Höhe einstellen zu können. Hierdurch wird Durchmesser abnehmen in Übereinstimmung mit der Flüssigkeitsspiegel im Dränageabschnitt 11 eineiner entsprechenden Durchmesserabnahme des Ge- geregelt.

häuses. Gleichzeitig vermindert sich auch der Quer- 50 Es ist von besonderem Vorteil, daß die Antriebsschnitt des freien Rückflußraumes 41. elemente 20, 21, 22 am oberen Ende der schräg-Für den Preßabschnitt 14 ist kein freier Raum für liegenden Entwässerungsstrangpresse 10 angeordnet den Rückfluß vorgesehen, denn hier grenzen die werden können. Auf Grund der stetigen Durch-Schneckenwindungen 42 unmittelbar an die Schnek- messerverminderung in dem Kompressionsabschnitt kenwelle 33 und erstrecken sich bis dicht an die 55 13 muß die Schnecke 15 entgegen der Materialfluß-Gehäusewand, richtung aus dem Gehäuse herausgezogen werden, In den Abschnitten 11, 12 und 13 ist die Gehäuse- wenn es erwünscht ist, die Schnecke 15 oder die bohrung mit Längsrillen 43 versehen. Diese Rillen inneren Teile des Gehäuses zu untersuchen oder zu haben, wie die Fig. 3, 4 und 5 erkennen lassen, im reparieren. Dank der Anordnung des Antriebs am wesentlichen einen rechteckigen Querschnitt bei 60 Ende des geringeren Bohrungsdurchmessers des Gegrößerer Breite als Tiefe. Die Rillen 43 sind gleich- häuses kann nun die Deckplatte 52 am Ende des mäßig über den Umfang der Gehäusebohrung ver- größeren Bohrungsdurchmessers geöffnet werden, teilt. Eine Mehrzahl von radial angeordneten Stegen um die Abschnitte der Schneckenpresse zu entfernen. 44 sind mit der Schneckenwelle 33 und den Schnek- Mit einer befriedigend arbeitenden Ausführung der kenwindungen 34, 36 und 40 verbunden, um die 65 Entwässerungsschneckenpresse können in der Stunde letzteren im entsprechenden Abstand von der mehr als 2 t nasse Butylgummimasse verarbeitet Schneckenwelle 33 zu halten. werden, wenn die Schnecke 15 mit 32 U/min umläuft. Wie vor allem aus der Fig. 2 zu erkennen ist, In diesem Falle besitzt die anschließende Ent-

gasungsschneckenpresse zwei Schnecken mit einem Durchmesser von 150 mm, welche mit 150 bis 300 U/min umlaufen, um die abschließende Verdampfungstrocknung bzw. Entgasung durchzuführen. Es ist von besonderem Vorteil, wenn die Schnecken der Entwässerungspresse im Vergleich zu der Drehzahl der Entgasungsschnecke langsam und vorzugsweise mit einer Drehzahl von 10 bis 20 ⁰Zo der Drehzahl der Schnecke oder Schnecken in der Entgasungsschneckenpresse umlaufen.

Bei Inbetriebnahme der Entwässerungsschneckenpresse wird das Material der Materialeintrittsöffnung 16 in feuchtem oder nassem Zustand zugeführt. Durch die kontinuierliche Umdrehung der Schnekkenwelle und der freiliegenden Schneckenwindungen werden die festen Partikel stetig bis in den Kompressionsabschnitt 13 vorgeschoben und dort komprimiert, wobei sie durch Ausquetschen große Wassermengen verlieren. Das Wasser strömt in den freien Räumen 35 zwischen der Schneckenwelle und der Innenkante der Schneckenwindungen zur Abflußöffnung 32 und stellt sich dort auf einem bestimmten Niveau ein, wie es in F i g. 2 der Zeichnungen angedeutet ist. In der Zwischenzeit wandert das feste Material in Richtung des Preßabschnitts 14 und wird von dort nach oben durch die Öffnung 31 in die Einlaßöffnung der Entgasungsschneckenpresse hineingepreßt.

Auf diese Weise kann mit Erfolg ein kontinuierlicher Strom nassen Polymers, wie beispielsweise gleiche Teile von synthetischem Gummi und Wasser, zugeführt werden, und die Komponenten dieses Stromes können in solcher Weise voneinander getrennt werden, daß das Wasser und der Gummi in getrennten Strömen austreten, wobei der Gummi, der noch einen kleinen Anteil nicht ausgequetschten Wassers enthält, einer nachfolgenden Behandlung unterworfen wird, während das abgequetschte Wasser aus dem weiteren Arbeitsgang ausscheidet. Beim Durchlaufen der verschiedenen Behandlungsabschnitte wurde der Gummi stetig zu einer relativ festen Masse verdichtet und das Wasser bis auf einen kleinen Bruchteil, der gewöhnlich weniger als 10 °/o und manchmal etwa 5 % beträgt, ausgequetscht. Dieses Restwasser wird bei der nachfolgenden Bearbeitung des Materials im Preßabschnitt 14, wo es unter Druck gesetzt und am Ende der Verfahrensstufe ausgepreßt wird, durch Kneten innerhalb der Masse verteilt. Die Temperatur des Gummis steigt dabei an, und zwar einerseits auf Grund der Reibungsarbeit und andererseits auf Grund der über die Kammern 47 und 48 zugeführten Wärme. Das heiße, mastifizierte Material enthält nur einen relativ kleinen Anteil an Wasser und ist nunmehr zur endgültigen Trocknung durch weitere Mastifizierung ideal geeignet.

Es sei noch erwähnt, daß es nicht unbedingt erforderlich ist, die Entwässerungsschneckenpresse und die Entgasungsschneckenpresse 24 rechtwinklig zueinander anzuordnen, wie es die F i g. 1 zeigt. Diese Anordnung ist jedoch besonders vorteilhaft, vor allem wenn die Entgasungsschneckenpresse 24 oberhalb des Austrittsendes der Entwässerungsschneckenpresse 10 angeordnet wird, alle Teile besonders leicht zugänglich sind.

Auch sei noch erwähnt, daß in der zugeführten Masse manchmal ganz besonders feine Partikel vorhanden sind, die bisher in dem Dränagewasser verlorengingen. Durch die Anordnung der Flüssigkeits-Standregelung 23 wird erreicht, daß die an der Oberfläche des Flüssigkeitsspiegels im Dränageabschnitt 11 schwimmenden Partikel durch die Umdrehung der Schneckenwindungen 34 abgefangen und zum Speiseabschnitt 12 gefördert werden, wo sie von zusätzlichem Speisematerial aufgenommen und letztlich durch den Kompressionsabschnitt 13 in den Preßabschnitt 14 gelangen. Auf diese Weise wird der Verlust von erheblichen Materialmengen wirksam verhindert.

Die überaus kleinen Materialmengen, die der Einwirkung der Schneckenwindungen 34 entgehen, bewegen sich durch die Leitung 70 nach unten und anschließend mit erhöhter Geschwindigkeit durch die Leitung 73 nach oben über das Überlaufwehr 74 hinweg. Durch die Verengung 72 werden die feinen Materialteilchen beschleunigt und es wird dadurch verhindert, daß sich diese am Boden der Leitung 70 oder 73 absetzen.

Claims

Patentansprüche:

1. Schneckenpresse zum Abscheiden von Flüssigkeit aus plastischen Massen mit einem eine Ein- und Auslaßöffnung für das Material und eine Flüssigkeitsauslaßöffnung aufweisenden Gehäuse, in dessen Bohrung eine Schnecke umläuft, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse und die Schnecke einen Dränageabschnitt (11), einen Speiseabschnitt (12) und einen Kompressionsabschnitt (13) aufweist, in denen die Schneckenwindungen (34, 36, 40), wie an sich bekannt, mit radialem Abstand von der Schneckenwelle (33) angeordnet sind und mit ihrem Umfang bis dicht an die Wand der Gehäusebohrung heranreichen, während in dem anschließenden Preßabschnitt (14) die Schneckenwindungen (42) unmittelbar an die Schneckenwelle (33) angrenzen.

2. Schneckenpresse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneckenwindungen (36) im Speiseabschnitt (12) bei im wesentlichen gleichem Außendurchmesser eine größere Steigung besitzen als die Schneckenwindungen (34) im Dränageabschnitt (11).

3. Schneckenpresse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Kompressionsabschnitt (13) der Innendurchmesser des Gehäuses, der Außendurchmesser der Schneckenwindungen (40) und der freie Raum zwischen den Schneckenwindungen und der Schneckenwelle stetig kleiner werden.

4. Schneckenpresse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß, wie an sich bekannt, die Achse der Schnecke bzw. des Gehäuses zur Waagerechten geneigt ist und die Materialeintrittsöffnung (16) sowie die Flüssigkeitsauslaßöffnung (32) am tiefer liegenden Ende der Schneckenpresse etwa einander gegenüberliegend angeordnet sind.

5. Schneckenpresse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ihr eine Entgasungsschneckenpresse (24) an sich bekannter Bauart nachgeschaltet ist.

6. Schneckenpresse nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine sich an die Flüssigkeitsauslaßöffnung (32) anschließende Flüssigkeits-Standregelung (23), die aus

einer von der Flüssigkeitsauslaßöffnung (32) senkrecht nach unten führenden Leitung (70) und einer mit dieser in Verbindung stehenden, senkrecht nach oben führenden Leitung (73) besteht, wobei die letztere in der Höhe über die Flüssigkeitsauslaßöffnung (32) hinausragt und im Bereich des oberen Endes ein Überlaufwehr (74)

aufweist, während sich im Bereich des unteren Endes eine Verengung (72) befindet.

7. Schneckenpresse nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Wehr (74) an einer vertikal verschiebbaren Niveauregelplatte (77) befestigt ist, die durch Bohrungen (80) und einen Stift (81) in verschiedenen Lagen gehalten ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

009 538/333