DE1446876A1

DE1446876A1 - Schneckenpresse zum Strangpressen von Festtreibstoffen

Info

Publication number: DE1446876A1
Application number: DE19651446876
Authority: DE
Inventors: Heinz Dilchert
Original assignee: Dynamit Nobel AG
Current assignee: Dynamit Nobel AG
Priority date: 1965-12-30
Filing date: 1965-12-30
Publication date: 1968-11-21
Also published as: GB1170430A; BE691940A; NO117961B; FR1506956A

Description

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DYNAMIT NOBEL AKTIENGESELLSCHAFT 1 4 4 R 8 7 6 Troisdorf, Bez. Köln

Schneckenpresse zum Strangpressen von Festtreibstoffen

Es ist bekannt, zum Strangpressen von Festtreibstoffen Schnekkenpressen mit ein- oder auch zweigängigen Spindeln zu verwenden. Bei den nur begrenzt plastischen Festtreibstoffen erzeugen diese Spindeln jedoch spiralenförmig in den Strang eingebettete innere Spannungen, die dann beim Austritt des Strangs aus der Matrize freiwerden und dabei den Strang in unerwünschter und nachteiliger Weise verformen.

Bekannt ist es auch, zum Strangpressen von Festtreibstoffen Zwei- oder Dreispindelschnecken zu verwenden. Da die Herstellung maßgenauer symmetrischer Strangprofile jedoch auch mit diesen Schneckenpressen nicht möglich ist, behilft man sich hierbei mit Matrizenkorrekturen. Diese Korrekturen müssen jedoch für jede Art von Treibstoff und auch je nach den angewendeten Preßbedingungen in verschiedener Weise vorgenommen werden, weshalb diese Art der Herstellung von Festtreibstoffsträngen verhältnismäßig kompliziert und aufwendig ist und dementsprechend ebenfalls nicht zufriedenstellt.

Zur Vermeidung vorstehend erwähnter Nachteile schlägt die Erfindung für eine Schneckenpresse zum Strangpressen von Festtreibstoffen vor, die Schneckenspindel als wenigstens viergängige Schneckenspindel auszubilden, wobei als selbstverständlich vorausgesetzt wird, daß die Schneckenspindel einen der Gangzahl entsprechenden Durchmesser aufweist, so daß sich einerseits die gewünschte Anzahl der Schneckengänge einwandfrei anordnen und ausbilden läßt, andererseits aber die Schneckengänge

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in Umfangsrichtung der Spindel in nicht zu großen Abständen voneinander angeordnet sind.

Wie sich ohne weiteres einsehen läßt, fördert eine Schnecke entsprechend ihrer Gangzahl in jeder Querschnittsebene der Schnecke zugleich an einer entsprechenden Anzahl von über ihren Umfang gleichmäßig verteilten Punkten. Eine zwölfgängige Schnecke also beispielsweise an 12 Punkten, wobei dann sowohl im Bereich der Schneckenspindel als auch anschließend im Bereich der davor angeordneten IPormgebungsmatrize ein gleichmäßiger . Fluß des Festtreibstoffs gewährleistet ist.

Zur Verbesserung der Qualität der gepreßten Treibstoffstränge trägt es bei, wenn in zweckmäßiger weiterer Ausbildung der Erfindung das vordere Ende der Schneckenspindel als exzentrische Walzenknete ausgebildet wird, so daß der aus dem vorderen Ende der Schneckengänge austretende Treibstoff vor seinem Eintritt in die Eormgebungsmatrize noch gut durchgeknetet und gleichmäßig über den Umfang verteilt wird. Insbesondere hat diese Maßnahme zum Zweck, im Treibstoff vorhandene innere Spannungen auszugleichen bzw. gleichmäßig auf den ganzen Treibstoff zu verteilen.

Eine weitere Maßnahme zur Verbesserung der Qualität der gepreßten Treibstoffstränge besteht in dem Vorschlag, die Schneckenspindel im Schneckengehäuse od. dgl. begrenzt axial versehieblich zu lagern und mittels eines über dem normales Arbeitsdruck liegenden aber höchstens dem maximal zulässigen Arbeitsdruck entsprechenden Druckes nach ihrem vorderen Ende zu gegen einen Anschlag od, dgl. sich abstützend nachgiebig in ihrer Arbeitsstellung zu halten. Auf diese "Weise ist es möglich, während der Arbeit der Schneckenpresse sich einstellenden Druckschwarkungen durch mehr oder weniger weites axiales Auswandern der Schneckenspindel nach hinten Rechnung zu tragen» d. h« den Druck zu vergleichmäßigen und entsprechend ireibstoffstränge weitestgehend gleichmäßiger Dichte z\x erhalten.

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Bei einer solchen Anordnung und Ausbildung der Einrichtung ergibt sich noch der zusätzliche Effekt einer erhöhten Sicherung bei der Arbeit mit der Schneckenpresse, da zumindest solange, als die Schneckenspindel ihre hintere Endstellung noch nicht erreicht hat, keine die Selbstentzündung des Treibstoffs infolge zu hoher innerer Reibung verursachenden unzulässig hohen Drücke auftreten können. Damit ist weitestgehend auch einem wesentlichen Nachteil der bekannten Methoden des Strangpressens von Pesttreibstoffen mittels Schneckenpressen abgeholfen, der darin "besteht, daß die bislang verwendeten Schneckenpressen weder eine ausreichende Sicherheit gegen Selbstentzündung bieten noch Einrichtungen für einen ausreichenden Schutz bei eventuellen Explosionen infolge Selbstentzündung aufweisen.

Die Höhe des Preßdruckes in der Schneckenpresse wird bekanntlich vom Reibungswiderstand der Matrize bestimmt, der seinerseits von der Gleichmäßigkeit der Zusammensetzung des Preßgutes, der Güte und Verteilung der Gleitmittel im Preßgut, der Oberflächenbeschaffenheit der Matrize und der jeweiligen 'Betriebatemperatur abhängt. Jede unbeabsichtigte Veränderung einer dieser Komponenten kann den Reibungswiderstand der Matrize in unerwünschter oder gar unzulässiger Weise erhöhen und eine Schneckenverstopfung zur Folge haben.

Um im Falle einer solchen Verstopfung zu verhindern, daß sich der Treibstoff infolge erhöhter Reibungswärme selbst entzündet, muß die Schneckenpresse innerhalb weniger Sekunden stillgesetzt werden. Bezüglich einer schnellen automatischen Abschaltung ergeben sich dabei allerdings Schwierigkeiten, die in der Eigenschaft des Preßgutes begründet sind und im wesentlichen darin bestehen, daß bei begrenzt plastischen Massen, wie es die Pesttreibstoffe sind, Druckänderungen nur verzögert und oft nicht gleichmäßig nach allen Richtungen in ihrer wirklichen Höhe weitergegeben werden. Die Abschaltung und Stillsetzung der Schnekkenpreese kann dementsprechend aber mittels auf Druckänderungen im Preßgut, d. h. Pesttreibstoff ansprechender G-eräte nicht mit ausreichender Sicherheit vorgenommen werden. Auch die Ver-

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wendung τοπ auf Leistungsanstieg oder -abfall reagierenden Schaltgeräten ist unzureichend, da die Leistungsaufnahme der Schneckenpresse die in dieser tatsächlich, vorherrschenden Verhältnisse nur unzulänglich wiedergibt.

Um auch im Falle eines längere Zeit anhaltenden erhöhten Arbeitsdruckes und einem damit verbundenen Auswandern der Schneckenspindel bis zu ihrer hinteren Endlage die Sicherheit gegen Selbstentzündung des Treibstoffs zu gewährleisten, wird zweckmäßig vorgesehen, daß die Schneckenpresse mit einem Schaltglied zusammenarbeitet, welches bei oder auch schon kurz vor Erreichen der hinteren Spindelendstellung die Schneckenpresse selbsttätig abschaltet bzw. stillsetzt.

Die Häufigkeit des in Funktion tretens des Schaltgliedes bzw. Stillsetzens der Schneckenpresse kann dabei auf ein Mindestmaß reduziert werden, wenn die Anordnung und Ausbildung der Einrichtung so getroffen wird, daß die Schneckenapindel in ihrer vorderen Arbeitsstellung mittels eines nur wenig über dem normalen Arbeitsdruck liegenden Druckes gehalten ist, bei Verschiebung nach hinten aber mittels eines zunehmend höheren, b,ei Erreichen der hinteren Spindelendstellung etwa dem maximal zulässigen Arbeitsdruck entsprechenden Druckes gehalten ist. Gegenüber einem etwa dem maximal zulässigen Arbeitsdxmck entsprechenden konstanten Spindelhaltedruck ergibt sich dabei insbesondere der Vorteil, daß der maximal zulässige Arbeitsdruck nur während der letzten Phase der Spindelrückverschiebung, d. h. nur sehr kurzzeitig erreicht wird, wogegen diese Anordnung und Ausbildung gegenüber einem über dem normalen Arbeitsdruck, aber mehr oder weniger weit unterhalb des maximal zulässigen Arbeitsdruckes liegenden konstanten Spindelhaltedruck vor allem den Yorteil hat, daß nicht durch einen nur genügend lang an-■ial+»enden, aber¹· mehr oder weniger weit unter dem maximal zulässigen Arbeitsdruck liegenden Arbeitsdruck die an sieh, unnötige Stillsetzung eier Schneckenpresse ausgelöst v/ird«

Die Verwirklichung eines mit dem Maß der Spindelrückverschie- " bung sunehmeriden Spindelhaltedruckee kann in verhältnismäßig

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einfacher Weise auf mechanischem Wege, beispielsweise mittels Federelementen, oder aber gemäß einem Vorschlag der Erfindung auch auf hydraulischem Wege durch Anschluß einer vorzugsweise im hinteren Bereich der Schneckenspindel von einem an ihr ausgebildeten flanschartigen Kolben und dem feststehenden Schneckengehäuse od. dgl. gebildeten Kammer an eine hydraulische Druckquelle, verwirklicht werden. Der Ein- und Auslaß von Druckmittel in die bzw. aus der Kammer und damit der jeweilige Spindelhaltedruck kann dabei in Abhängigkeit von der Wegstellung der Schneckenspindel oder auch des Kolbens unmittelbar an der Druckquelle oder auch an einem zwischen diese und die Druckkammer eingeschalteten Schaltglied, beispielsweise einem Steueroder Drosselventil, gegebenenfalls durch den Kolben selbst, gesteuert werden.

In zweckmäßiger weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, die Schneckenspindel als an ihrem vorderen Ende gegen die Formgebungsmatrize zu mit einem auf einen über dem maximal zulässigen Arbeitsdruck, aber unterhalb eines eventuellen Explosionsdruckes liegenden Druck ausgelegten Verschluß versehene Hohlspindel auszubilden. Vorteilhaft wird dabei der Verschluß als gesondertes und daher jederzeit ersetz- bzw. erneuerbares Bruchelement ausgebildet.

Mit dieser Maßnahme wird für den Fall einer Selbstentzündung des Treibstoffes, die ja auch andere Ursachen als innere Aufheizung durch Reibung bei einer eventuellen Schneckenverstopfung haben kann, so zum Beispiel das Vorhandensein harter Fremdkörper im Preßgut, bezweckt und erreicht, daß der Verschluß am vorderen Ende der Spindel durch den entsprechenden Druck aufbricht und dabei den Brenngasen durch die Schneckenspindel hindurch ungehindert den Weg ins Freie öffnet, so daß der Explosion ihre Gefährlichkeit im wesentlichen genommen ist.

Zur Sicherstellung dieses Vorgangs trägt es bei, wenn die Schneckenspindel mit einem Schneckenzylinder umgeben ist, der ebenso wie die Schneckenspindel selbst im Bereich der Druckzone

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auf einen über dem eventuellen Explosionsdruck liegenden Druck ausgelegt ist. Demgegenüber kann der Teil des Schneekenzylinders, der die Spindel im Bereich der Materialzufuhr umgibt, sehr dünnwandig ausgeführt werden. ;

Pur Eventualfälle erweist es sich als zweckmäßig, die Schneit:- kenspindel im Bereich ihrer Gänge noch mit einem Splitterschutzmantel zu umgeben. Vorteilhaft wird dieser an seiner Unterseite mit einer Lochung od. dgl. versehen, so daß eventuelle Brenngase ungehindert durch diese abziehen können und dementsprechend keine nachteiligen Folgen verursachen, insbesondere dann, wenn sie über die Löcher in eine im Fundament der Schneckenpresse ausgebildete Vertiefung münden.

Die Erfindung ist in der Zeichnung in einem Ausführungsbeispiel gezeigt und wird anhand dieses nachstehend noch erläutert. Es

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Fig. 1 einen Axialschnitt durch die Schneckenpresse, Fig. 2 einen Querschnitt gemäß Linie A-B der Fig T imä Fig. 3 einen weiteren Querschnitt gemäß Linie G-D der

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Die als...Pohlspindel ausgebildete Schneckenspindel 1 weist Ia ihrem vorderen Teil die Schneckengänge 16 und als vorderen -¥er-». 'Schluß"" das Brüche!ement 11 auf, wogegen das hiatere■ Eiide 1? , offen ist. Der Antrieb erfolgt über den auf dem hinteren Spindelende angeordneten Zahnkranz 18 mittels des beispielsweise auf der Welle eines nicht gezeigten Antriebsmotors angeordneten Zahnritzels 19. Im hinteren Teil der Spindel 1 ist auf dieser der flanschartige Kolben 20 befestigt,, der zusammen mit der hinteren Abschlußplatte 21 des Schneckenpressengehäuses die Druckkammer 5 bildet* Diese ist über die Leitung 22 mit Überdruckventil - 7 an die Druckpumpe 6 und Über diese an den Druck«« mittelvorratsbehälter 25 angeschlossen« Über den. Bypass S Ist

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das Überdruckventil 7 weiterhin immittelbar an den Druckmittelvorratsbehälter 23 angeschlossen, der hier auf dem die Sehnek~ kenspindel umgebenden Splitterscfautzmantel 14 montiert ist. Im mittleren Bereich der Spindel 1 ist auf deren Umfang der Lagerflansch 24 befestigt, der sich nach dem vorderen Ende dor Schneckenpresse zu gegen den am Splitterschutzmantel 14 ausgebildeten Ringbund 25 abstützt und mit dem Flansch 20 ein Lagerpaar für die Spindel 1 bildet. Über das verstärkte vordere Ende 26 des Splittersehutzmantels 14 sind die Formgebungsmatrize 3 und der die Spindel 1 umschließende Zylinder 12 miteinander verbunden und gehalten. An seiner Unterseite weist der Splitterschutzmantel 14 die Löcher 15 auf, welche in die im Fundament 2? ausgebildete Vertiefung 28 münden.

Das vordere Ende der Spindel 1 ist als Walzenknete wirkender Exzenter 4 ausgebildet. Hinter der Spindel 1 ist der Endschalter 10 angeordnet. ' - ·

Der über den Trichter 29 zugegebene Festtreibstoff 2 wird in den Schneckengängen 16 gegen das vordere Ende der Spindel 1 zu gefördert und nach einer Knetung durch den Exzenter 4 in der Matrize 3 zu einem Strang geformt. Durch die Pumpe 6 ist dabei über die Leitung 21 die Druckkammer 5 mit Druckmittel beli§fe?t» so daß d§3? Kölbta 20 sit dem vorgesehenen Bfuek bzw. der entsprechenden Kraft gegen den Gehäuseanschlag 30 angedrückt und entsprechend die Spindel 1 in ihrer Arbeitsstellung gehalten wird.

Sofern sich der Arbeitsdruck bzw» die entsprechende Kraft über den Haltedruck bzw. die Haltekraft hinaus erhöht, wandert die Spindel in Richtung des Pfeiles 9 nach hinten aus. Dabei wird aus der Druckkammer 5 Druckmittel verdrängt und über das Überdruckventil 7 und den Bypass 8 in den Druckmittelvorratsbehälter 23 zurückgeleitet. Bei langer andauerndem erhöhtem Arbeitsdruck erreicht die zurückwandernde Spindel mit ihrem hinteren Ende schließlich den Endschalter 10 und setzt über diesen die Schneckenpresse still, so ü&Q jegliche Gefahren

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bezüglich einer eventuellen Entzündung des Festtreibstoffs und deren Folgen vermieden sind.

Für den Fall einer Entzündung des Treibstoffs 2 im Bereich der Formgebungsmatrize 3 b^w. des vorderen Spindelendes und einer damit verbundenen Explosion wird das Bruchelement 11 zerstört und damit den Brenngasen durch die Spindel 1 hindurch ■ der Weg nach hinten freigegeben, wodurch die Gefahr einer Zerstörung der Schneckenpresse und sonstiger Einrichtungen weitestgehend beseitigt ist.

Für den Fall einer Entzündung des Treibstoffs 2 im Bereich der Schneckengänge 16 wird bei entsprechend hohem Explosionsdruck der dünnwandig ausgebildete hintere Teil 13 des Schnekkenzylinders 12 zerstört. Den dabei austretenden Brenngasen ist über die Löcher 15 verhältnismäßig ungehindert der Weg in die Vertiefung 28 des Fundaments 27 und von dort weiter ins Freie freigegeben, so daß die Brenngase keine wesentlichen Beschädigungen der Schneckenpresse und sonstiger Einrichtungen verursachen können. Hierbei eventuell auftretende Splitter werden durch den Splitterschutzmantel 14 aufgehalten, so daß auch diese keine nachteiligen Folgen hervorrufen können.

Troisdorf, den 14. 12. 1965
Kg/Hüb.

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Claims

Patentansprüche

1. Schneckenpresse zum Strangpressen von Festtreibstoffen, gekennzeichnet durch eine mindestens viergängige Schnekkenspindel (1).

2. Schneckenpresse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das vordere Ende der Schneckenspindel (1) als exzentrische Walzenknete (4) ausgebildet ist.

3. Schneckenpresse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneckenspindel (1) begrenzt axial verschieblich gelagert und mittels eines dem maximal zulässigen Arbeitsdruck entsprechenden Druckes sich nach ihrem vorderen Ende zu gegen einen Anschlag od. dgl. (30) abstützend in ihrer Arbeitsstellung gehalten ist.

4. Schneckenpresse nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch

eine im hinteren Bereich der Schneckenspindel (1) von einem auf ihr befestigten flanschartigen Kolben (20) und dem Gehäuse gebildete und an eine hydraulische Druckquelle (7,23) angeschlossene Kammer (5).

5. Schneckenpresse nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneckenspindel (1) mit einem zur Stillsetzung der Schneckenpresse dienenden Endschalter (10) zusammenarbeitet, so daß sie diesen bei einer Verschiebung nach hinten vor Erreichen ihrer hinteren Endstellung betätigt.

Schneckenpresse nach einem der Ansprüche 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Schneckenspindel (1) hohl ausgebildet und an ihrem vorderen Ende mittels eines auf einen über dem maximal zulässigen Arbeitsdruck, aber unterhalb eines eventuellen Explosionsdruckes liegenden Druck

ausgelegten Bruchelementes (11) dicht verschlossen ist.

7. Schneckenpresse nach einem—der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneckenspindel (1) von einem Schneckenzylinder (12) umgeben ist, der -ebenso wie die Sehneckenspindel im Bereich der Druckzone auf einen über dem eventuellen Explosionsdruck liegenden Druck ausgelegt ist.

8. Schneckenpresse nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneckenspindel (1) im Bereich der Schneckengänge (16) von einem Splitterschutzmantel (14) umgeben ist.

9. Schneckenpresse nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Splitterschutzmantel (14) an seiner Unterseite gelocht ist.

iO. Schneckenpresse nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet» daß die Löcher (15) des Splitterscliutsmantels (14) in eine im Fundament (27) der Schneckenpresse ausgebildete Vertiefung (28) münden.

Trqisdorf, den 14. 12.. 1965
Eg/Hüb.

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