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Strangpresse, insbesondere für zähflüssige Stoffe Die vorliegende
Erfindung bezieht sich auf eine Strangpresse, insbesondere für zähflüssige Stoffe,
mit einem Gehäuse, welches einen StrangpreBkopf mit einer Düse an einem Ende einer
Druckkammer enthält, hinter der eine Schnecke angeordnet ist.
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Strangpressen dieser Art sind bekannt. Bei zähflüssigen Stoffen haben
jedoch die bekannten Strangpressen unabhängig von der Ausbildung des Düsenkopfes
allgemein den Nachteil, daß die häufig wahrend der Beschickung durch die Schnecke
komprimierten kleinen Luftblasen sich bei Anhalten der Schnecke entspannen können,
so daß der Strang noch weiterfließt. Dadurch entstehen bisweilen recht unangenehme
Verluste. Auch kann es bei den bekannten Strangpressen vorkommen, daB zähflüssiges
Material sich während der Bewegung der Schnecke außen um diese herum anlagert, ohne
wie sonst dank seinem Eigengewicht in die Schnecke einzudringen. Dann wird der
StrangpreBkopf
nicht beschickt.
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Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile der bekannten Strangpressen
zu vermeiden und eine einfach aufgebaute Vorrichtung zu schaffen, mit der in wirtschaftlicher
Weise kontinuierlich oder auch diskontinuierlich, ohne Eingreifen des Bedienungspersonals
und praktisch verlustfrei gearbeitet werden kann.
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Diese Aufgabe wird bei einer Strangpresse der eingangs erwähnten
Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Schneckengänge im Abstand zu der Duse
enden, so daß zwischen dieser und der Schnecke eine mit der Druckkammer frei kommunizierende
Zone gebildet ist, welche ihrerseits mit einer von der Schnekkenrotation gesteuerten
Druckentlastungs-Einrichtung in Verbindung steht.
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Bei dieser Anordnung werden Verluste automatisch unterbunden, ohne
daß irgendein zusätzlicher Bedienungsaufwand entstünde. Der Druck des Materials
in der Druckkammer hängt nämlich unmittelbar von dem Materialdruck beim Durchströmen
der Duse ab. Es wird also der Druck in der Druckkammer bei rotierender Schnecke
aufrechterhalten, hingegen bei stillstehender Schnecke entlastet. Für diese vorteilhafte
Wirkung ist nur ein minimaler Konstruktions-und Montageaufwand erforderlich.
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Bine Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß die Druckentlastungs-Einrichtung
einen am Gehåuse angebrachten Zylinder mit einem darin gleitend beweglichen Kolben
umfaßt, welche in Richtung von der Druckkammer weg vorgespannt ist und bei rotierenderSchnecke
liber eine Zylinderkammer entgegen
dieser Vorspannung unter Druck
steht, bei stillstehender Schnecke hingegen freigegeben ist. Diese konstruktiv einfach
aufgebaute Anordnung besitzt eine hohe Ansprechsicherheit. Durch den vorgespannten,
in dem Zylinder gleitend beweglichen Kolben wird das Volumen der kommunizierenden
Zone bei rotierender Schnecke konstant gehalten, indem auf den Kolben ein Druck
einwirkt, während das Zonenvolumen bei anhaltender Schneckenrotation vergrößert
wird. Dadurch kommt die erforderliche Druckentlastung zustande.
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Bei einer zweckmäBigen Weiterbildung der Erfindung ist eine Vorspannungsfeder
vorhanden, die sich einerseits an einer Schulter des Kolbens, andererseits an einem
die Kolbenbewegung begrenzenden Anschlag im Zylinder abstützt. Auch die für die
Erzeugung der Vorspannung erforderlichen Bauelemente können also ganz einfacher
Art sein. Es ergibt sich der weitere Vorteil, daB die Anpassung an die Druckverhältnisse
für das jeweils zu verarbeitende Material durch bloBes Auswechseln der Feder oder
auch durch Beipacken von Einlagescheiben erfolgen kann.
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Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung trägt der Kolben an seinem
mit der Zone kommunizierenden Eade eine Fläche, welche der Wandung der Druckkammer
angepaBt ist. Bei rotierender Schnecke, wenn also der Kolben entgegen der Vorspannung
unter Druck steht, achlieBt der Kolben die Druckkammer glatt ab. Auf diese Weise
läßt sich das Druokkammervolumen bequem aufrechterhalten.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die Druckentlastungs-Einrichtung
mit einer Zuleitung für ein Druckmedium versehen, in der sich ein Ventil befindet,
das bei stillstehender Schnecke einen Druckausgleich mit der Umgebung bewirkt. Es
handelt sich hier um eine Steuerung, die nur aus wenigen Elementen besteht, welche
übersichtlich angeordnet und bequem zu warten sind. Die Anordnung arbeitet daher
auBerordentlich betriebssicher.
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Vorteilhaft ist es dabei, wenn das Ventil ein Blektroventil und durch
eine mit dem Antrieb der Schnecke gekoppelte Anordnung von Schaltern und/oder Relais
betätigbar ist. Dadurch wird ein trägheitsloses Ansprechen des Ventils und damit
der Steuerung für die Druckentlastungs-Einrichtung auf das Anhalten der Schneckenrotation
gewahrleistet. Hierfür ist praktisch kein Mehraufwand erforderlich, da die Anhalteeinrichtung
auch ohnedies benotigt wird.
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Der Druckausgleich mit der Umgebung wird noch erleichtert und beschleunigt,
wenn in Weiterbildung der Erfindung das Druckmedium aus Druckluft besteht.
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Zweckmäßig ist es ferner, wenn in der Zylinderkammer ein Gegenanschlag
für die Hubbegrenzung des Kolbens in Richtung der Vorspannung vorgesehen ist. Man
erzielt dadurch eine einfache Sicherung gegen zu hohe ßtrangpreßdrücke.
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Eine beliebig groBe Anzahl von Stringen mit einheitlichen Abmessungen
und gleichmäßigen physikalischen Eigenschaften lassen sich mit einer erfindungsgemäßen
Yorrichtung erzeugen,
bei der die Schnecke im unteren Teil eines
Beschickungstrichters angeordnet ist und einen koaxial zu ihr angeordneten Strangpre8kopf
beschickt, wobei im unteren Teil des Beschickungstrichters außerdem frei umlaufend
ein Schaufelrad angeordnet ist, dessen Schaufeln mit den Schraubenflächen der Schnecke
derart zusammenwirken, daß das Schaufelrad von ihr in Drehung versetzt wird. Vorteilhaft
können im Beschickungstrichter wenigstens zwei parallel zueinander angeordnete Schnecken
vorhanden sein, von denen jede einen StrangpreBkopf beschickt, wobei das Schaufelrad
als allen Schnecken gemeinsame Schaufelwalze ausgebildet ist.
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Nach der Erfindung kann jede Schnecke eine Schraubenfläche aufweisen,
deren Ganghöhe sich von einem zum anderen Ende ändert. Jede Schnecke fördert den
zähflüssigen Stoff zuerst in den Förderraum, dann in die Druckkammer und schließlich
durch den StrangpreBkopf, der dem Strang seine auberge Form gibt. Die genannten
Teile sind mithin hintereinander angeordnet, und der darin herrschende Druck wirkt
parallel zur Schneckenachse.
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Gemäß der Erfindung kann in dem Strangpreßkopf ein bewegliches, steuerbares
Organ angeordnet sein, mit dem der Durchtrittsquerschnitt des Strangpreßkopfes zur
Einstellung der Strangdicke verindert werden kann. Bei Vorrichtungen mit mehreren
Schnecken und Strangpreßköpfen ist dieses bewegliche -Organ allen Strangpreßköpfen
gemeinsam zugeordnet. Es ist aber auch möglich, Jed** Strangpreßkopf einzeln ein
solches Organ
mit individueller Steuerung zuzuordnen.
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Weist die erfindungsgemäße Vorrichtung mehrere parallele Schnecken
auf, so ist es günstig, wenn diese durch einen einzigen Motor mit einem Wechselgetriebe
angetrieben werden, und zwar so, daß je zwei aufeinanderfolgende Schnecken gegensinnig
umlaufen. Beispielsweise kann eine Schnecke von dem Wechselgetriebe unmittelbar
angetrieben sein, wahrend die jeweils benachbarte Schnecke über ein Stirnradpaar
o. dgl. von der ersten Schnecke angetrieben wird us. w.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der
folgenden Beschreibung von Ausfuhrungsbeispielen anhand der Zeichnung. Darin zeigen
: Fig. 1 eine Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Strangpresse, Fig. 2 eine Teil-Vorderansicht
einer erfindungsgemäßen Strangpresse mit mehreren Schnecken, Fig. 3 einen Schnitt
längs der Linie III-III aus Fig. 1, und Fig. 4 eine Schnittansicht einer Druckentlastungs-Einrichtung
bei einer erfindungsgemäßen Strangpresse.
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Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform weist die erfindungsgemäße
Strangpresse einen Beschickungstrichter 1 auf, der mit einem Bodenteil 2 fest verbunden
ist. Der zu Strängen zu verarbeitende Stoff wird in den Beschickungstrichter 1 eingebracht.
Das Bodenteil 2 hat soviele halbzylinderformige Rillen
3, 4 usw.,
wie Schnecken 5 vorhanden sind. Es kann eine beliebige Anzahl solcher Rillen und
Schnecken im Bodenteil 2 vorgesehen sein, im gezeichneten Beispiel sind es acht.
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Im vorderen Teil des Beschickungstrichters 1 ist eine Walze 6 um
eine Achse 7 gelagert, deren Länge etwa derjenigen des Beschickungstrichters 1 entspricht
(Fig. 3). Die Achse 7 ist frei umlaufend in Lagern angeordnet. Die Walze 6 trägt
Schaufeln 8, 9, die radial von ihr abstehen und an ihren freien Enden halbkreisförmige
Ausschnitte 10 aufweisen. Dadurch kann jede Schaufel 8, 9 mit den Schneckengängen
11 einer jeden Schnecke 5 zusammenwirken, ohne auf deren Achse zu stoßen.
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Die Rotation der Schnecke 5 verursacht ein Anliegen der Schnekkengänge
11 an den Schaufeln 8, 9 und somit eine Drehung der Walze 6. Der Abstand zwischen
zwei benachbarten Schaufeln 8, 9 ist mindestens etwa so groß wie die Ganghöhe der
Schneckengänge 11, vorzugsweise etwas gröBer. Die Vorderwand 12 des Beschickungstrichters
1 ist wie in Fig. 1 gezeichnet gekrfimmt, um mit den Schaufeln 8, 9 zusammenzuwirken.
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Jede Schnecke 5 läuft in einem Förderraum 13 von verringertem Durchmesser
um, dessen lichte Weite etwas gober ist als der Außendurchresser der Schnecke 5.
Der Förderraum 13 ist mit einer auswechselbaren Salse 14 versehen, die innen mit
einer Kunststoffschicht überzogen ist, z. B. mit Nylon oder Polyäthylen. Die Pulse
14 ist vorzugsweise im Klemmsitz in einem entsprechenden Maschinenteil befestigt.
Dem Förderraum 13 ist eine Druckkammer 15 und ein Strangpreßkopf 16 nachgeschaltet.
Auch
diese Teile sind im Klemmsitz an einem entsprechenden Maschinenteil angeordnet.
Zwischen den verschiedenen Teilen ist jeweils ein äußerer Dichtungsring vorgesehen.
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Im Ausfuhrungsbeispiel hat der Strangpreßkopf 16 einen trapezförmigen
Austrittsquerschnitt, wie aus Fig. 2 zu ersehen ist. Die Querschnittsform der Druckkammer
15 geht also stetig von einem Kreisquerschnitt 17 in einen trapezförmigen Querschnitt
18 über, der dem Austrittsquerschnitt des StrangpreBkopfes 16 entspricht.
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Die Hülse 14 sowie die Teile der Druckkammer 15 und des StrangpreBkopfes
16 sind wie folgt gehaltert. Jedem StrangpreBkopf 16 oder allen gemeinsam ist mindestens
ein Hebel 19 zugeordnet, der an einem Bolzen 20 angelenkt ist.-Letzterer kann mittels
eines Rändelknopfes 20a betätigt werden (Fig. 2).
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Der Hebel 19 stützt sich an einem mit dem StrangpreBkopf 16 verbundenen
Teil ab. An seinem freien Ende ist der Hebel 19 durch ein Gelenk 21 mit einer Stange
22 verbunden, deren Länge durch ein SchraubschloB 23 verändert werden kann. Die
Stange 22 ist um eine Achse 24 drehbar gelagert, die in einem Halterungsteil 25
angedrdnet ist, das um einen gegenüber der Achse 24 exzentrischen Punkt 26 Drehbewegungen
ausfUhren kann. Bei Betätigung eines Hebels 27 kann das Halterungsteil 25 Winkelbewegungen
ausfuhren. Wenn der Hebel 27 nach vorn umgelegt wird, erfolgt dank der relativen
Exzentrizität der Achsen 24, 26 eine Bewegung der Stange 22 nach links (Fig. 1),
wobei letztere den Arm 19 mitnimmt. Nach Herausnahme des Bolzens 20 können
also
zunächst die StrangpreBköpfe 16 und dann die dahinter angeordneten Teile herausgenommen
werden, wodurch die Wartung und Reinigung der Maschine sehr erleichtert wird.
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An der den erläuterten Teilen gegenüberliegenden Seite der Strangpresse
sind die Schnecken'5 deren Achsen dort Schulterteile 28 aufweisen, in geeigenten
Bohrungen im Bodenteil 2 drehbar angeordnet. Die Schneckenwelle ist einer Hülse
29 gelagert, welche an dem Schulterteil 28 anliegt. Die Pulse 29 ist ihrerseits
durch eine Kappe 30 gehaltern, die mittels Rändelschrauben 31, 32 am MaRchinenrahXen
befestigt ist. Hat die Strangpresse mehrere parallele Schnecken 5, so kann die Kappe
30 natdrlich für alle Schnecken 5 gemeinsam ausgebildet sein. Dann weist sie die
Form eines Metallstabes mit Bohrungen für jade Schneekenachse auf. Es ist aber ebenso
möglich, die Kappe 30 als Einzelteil für jade Schneckenwelle auszubilden.
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Aus der obigen Beschreibung geht hervor, daß alle Teile der Strangpresse
ohne Werkzeuge auseinandergebaut werden können, was insbesondere eine einfache Wartung
ermöglicht.
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Die beschriebene Strangpresse arbeitet wie folgt. Eine Schaufel 9
(rechts in Fig. 1) bewegt sich mit der Walze 6 in des zu verarbeitenden Stoff und
fordert diesen in Richtung auf die Schnecke 5 zu. Dabei wird der Stoff zwischen
der Schaufel 9 und den Schneckengängen 11 der Schnecke 5 susammengedriickt.
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Einer Drehbewegung des Stoffes, die dieser bei Berührung mit t der
Schnecke 5 ausführen will, wirken die Schaufeln 8,9 entgegen. Es unit. also eine
Konpressionszone vor der Walze 6,.
der eine Entspannung nahe der
Wand 12 des Beschickungstrichters l folgt, wenn die betreffende Schaufel sich aus
der Schnecke 5 herausbewegt. Diese fördert also permanent eine maximale Stoffmenge
und arbeitet dabei wie eine Flüssigkeitspumpe. Die Volumeminderung des Stoffes in
dem Förderraum 13 und in der Druckkammer 15 bewirkt ferner einen Gewichtsausgleich
des Stoffes, wodurch der gepreßte Strang ein gleichmäßiges Gewicht pro Längeneinheit
hat, wobei die Schwankungen weniger als 1% betragen können.
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Zur Erleichterung der Beschickung und der konstanten Verteilung des
Stoffes in einer Strangpresse mit mehreren parallelen Schnecken laufen je zwei benachbarte
Schnecken, z. B. 5 und 33 gegensinnig um. Sie haben dabei natürlich auch gegenläufige
Schneckengänge. Der Antrieb kann so ausgebildet sein, daß die Schnecke 5 durch einen
Motor angetrieben wird, ihrerseits die Schnecke 33 über ein Stirnradpaar antreibt
usw., so daß z. B. die Schnecke 34 wieder den gleichen Gang aufweist wie die Schnecke
5 und mit dieser gleichsinnig umläuft.
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Um den Querschnitt des aus dem Strangpreßkopf 16 austretenden Stranges
zu steuern, ist ein Drehstab 35 vorgesehen, der entweder einem oder allen Strangpreßköpfen
gemeinsam zugeordnet ist. Der Drehstab 35 ist um eine zum Bolzen 20 parallel angeordnete
Achse senkrecht zur Zeichenebene der Fig. 1 drehbar. Er ragt teilweise in den StrangpreRkopf
hinein und weist eine achawnparallele Abflachung 36 auf. In einer bestimmten
Stellung
des Drehstabes 35 befindet sich die Ebene der Abflachung 36 in der Ebene der obersten
Mantellinie des Strangpreßkopfes 16, der dann seinen größten Querschnitt aufweist.
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Der Drehstab bzw. die Drehstäbe 35 können so verdreht werden, daß
die Abflachung 36 die in Fig. 2 dargestellte Stellung einnimmt. Mit zunehmender
Drehbewegung des Drehstabes 35 nimmt dabei die Querschnittshöhe des Strangpreßkopfes
16 ab. Zur Steuerung der Drehung ist eine mit dem Drehstab 35 verbundene Stange
37 vorhanden, die mit einer weiteren Stange 38 gelenkig verbunden ist. Letztere
ist mittels Eadschrauben 39, 40 längenverstellbar und über eine Welle 41 mit einem
auf einer Achse 43 angeordneten Hebel 42 verbunden. Wird der Hebel 42 um die Achse
43 nach rechts gedreht, so dreht sich der Drehstab 35 im Uhrzeigersinn und der Austrittsquerschnitt
des Strangpreßkopfes 16 wird entsprechend verringert.
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Fig. 4 zeigt eine Druckentlastungs-Einrichtung für eine erfindungsgemäße
Strangpresse, wobei die Strangpreßkammer 16 durch die Schnecke 5 mit zähflüssigem
Stoff beschickt wird, der durch die Düse 16a austritt. In der oberen Wandung der
StrangpreB-bzw. Druckkammer 16 ist eine Gewindebohrung 44 vorgesehen, in die ein
Zylinder 45 mit einem Gewindeansatz 46 eingeschraubt ist. Der sich zur Druckkammer
16 hin frei öffnende Zylinder 45 wird durch die untere Fläche 47 eines Kolbens 60
verschlossen, dessen obere Fläche 48 mit dem Deckel 49 des Zylinders 45 eine Zylinderka=er
50 bildet. In diese mündet eine Zuleitung 51, über welche ein Druckmedium, insbesondere
Druckluft, zugefuhrt werden kann.
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Zwischen einer Schulter 52 des Kolbens 60 und einem kreisringförmigen
Anschlag 53 im Inneren des Zylinders 45 ist eine nicht zu stark bemessene Schraubenfeder
54 angeordnet, deren Funktion im folgenden nicher erläutert wird.
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Zur Abdichtung des Kolbens 60 kann mindestens eine Ringdichtung 55
vorhanden sein.
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Diese Vorrichtung arbeitet folgendermaBen. Zu Beginn eines Arbeitsspiels
sind die Druckkammer 16 unie dusse 16a mit zahflussigem Stoff angefüllt. Uber die
Zuleitung 51 gelangt Druckluft in die Zylinderkammer 50. Der Anschlag 53 und die
Feder 54 sind derart aufeinander abgestimmt, daß die untere Kolbenfläche 47 vorteilhaft
in der Ebene der Wandung g der Druckkammer 16 liegt, so daß deren Volumen unverändert
bleibt. Durch den Antrieb der Schnecken 5 wird die Druckkammer 16 mit zähflüssigem
Stoff beschickt, während der davor in der Kammer 16 vorhandene Stoff ausgeschoben
wird. Trotz des Strangpreßdruckes wird der mit Druckluft beaufschlagte Kolben 60
nicht. bewegt. Der in der Druckkammer 16 befindliche Stoff tritt durch die Duse
16a aus. Die Rotation der Schnecke 5 wird angehalten, sobald der Strang die gewünschte
Länge erreicht hat. Zum Anhalten dient eine Einrichtung von elektrischen Mikroschaltern
und Relais, welche ein in die Zuleitung 51 eingeschaltetes Elektroventil steuert.
Dadurch wird die Zylinderkammer 50 mit der Umgebung verbunden, sobald die Schnekke
5 angehalten wird.
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Unter dem StrangpreBdruck und der Kraft der Feder 54 wird der Kolben
60 leicht angehoben, so daB der StrangpreB-druck sofort abgebaut wird. Der Strang
tritt also nicht weiter aus der Düse 16a aus, wenn die Schnecke 5 angehalten wird.
Auf diese Weise ist es möglich, Stränge mit genau eingehaltenem Längeneinheitsgewicht
des Stoffes tu erzielen. Beispielsweise können bei Stücken von 250g die Schwankungen
unterhalb O, lg liegen.
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Um die Hubbewegung des Kolbens 60 unter dem Einfluß des StrangpreBdruckes
zu begrenzen, kann z. B. eine Schraube 56 vorgesehen sein, die in einer Gewindebohrung
im Deckel 49 angeordnet ist und als Anschlag fUr den Kolben 60 dient, wenn dieser
durch den StrangpreBdruck verschoben wird.
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Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichaung
hervorgehenden Merkmale und Vorteile der Erfindung, einschlieBlich konstruktiver
Einzelheiten, Verfahrensschritte und räumlicher Anordnungen, können sowohl fir sich
als auch in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein.