DE2014693A1 - Misch- und Kneteinrichtung - Google Patents

Misch- und Kneteinrichtung

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DE2014693A1
DE2014693A1 DE19702014693 DE2014693A DE2014693A1 DE 2014693 A1 DE2014693 A1 DE 2014693A1 DE 19702014693 DE19702014693 DE 19702014693 DE 2014693 A DE2014693 A DE 2014693A DE 2014693 A1 DE2014693 A1 DE 2014693A1
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kneading
kneading device
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DE19702014693
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Fritz; Sutter Fritz; Pratteln Ronner (Schweiz)
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Buss AG, Basel (Schweiz)fi
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Description

BUSS AG BASEL (SCHWEIZ) Misch« und Kneteinrichtung
Es sind Misch- und Kneteinrichtungen bekannt, bei denen der Drehbewegung des Khetorganes eine synchrone Hin- und Herbewegung der Welle überlagert ist, so dass das Knetorgan im Verlaufe jeder Drehung einmal die vorderste und einmal die hinterste Stellung im Knetgehäuse einnimmt, wobei feststehende Knetschikanen während der Drehung durch Lücken im Knetorgan hindurch treten und das Knetgut von demselben abstreifen. Zwischen Knetorgan und Schikane bildet sich ein keilförmiger Raum, durch den ein Teil des Knetgutes hindurchgepresst wird. Die Misch- und Knetwirkung kann durch eine speziell gewählte · Formgebung der Knetorgane festgelegt werden, wobei durch das Teilen des Materialstromes die Mischwirkung und durch das aneinander Vorbeigleiten der Knetorgane die Knetwirkung erreicht wird*
Die gleichzeitig rotierende und hin- und hergehende Bewegung ergibt eine einuskurven-ühnliche Bahn, wobei der Materialdurch-MtB über einen Bereich der Drehzahl der Welle proportional ist. Die rotierende und gleichzeitig hin« und hergehende Bewegung der
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Welle wurde mittels eines Spezialgetriebes erzeugt, wobei das gegebene Verhältnis von Durchsatz zur Misch« und Knetleistung nur in gewissen Grenzen veränderbar war. So wurde bereits vorgeschlagen, ein Knetorgan mit ganz oder teilweise geschlossenen Schneckengängen anzuwenden, um eine zusätzliche Materiallängsströmung zu erzielen. Eine andere Lösung bestand darin, dass durch Schrägstellen der Schneckenflügel gegenüber der Schraubenlinie, auf der sie angeordnet sind, eine bemerkbare Steigerung des Materialdurchsatzes bewirkt werden konnte. Diese Steigerung trat oft bereits beim Anschrägen der Flügelkanten ein· Eine Drosselung des Durchsatzes bei gegebener Drehzahl konnte durch das Verdicken des Wellenkerns oder durch die Anordnung von Stauelementen erzielt werden.
Bs soll noch besonders darauf hingewiesen werden, dass bei allen bisher bekannt gewordenen Misch- und Kneteinrichtungen mit flügelartig unterbrochenen Schneckengängen das Verhältnis von der Hubzahl zur ttndrehungszahl lsi beträgt.
Zweck der Erfindung ist eine Misch- und Kneteinrichtung vorzuschlagen, bei welcher das Verhältnis von Durchsatzleistung zu Misch- und Kneteffekt in einem grossen Bereich und mit einfachen Mitteln den Erforderniesen stufenlos angepasst werden kann, wie dies beispielsweise bei vielen chemischen Reaktionsprozessen erforderlich ist.
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Die erf indungsgemässe Misch- und Kneteinrichtimg ist dadurch gekennzeichnet, dass sie eine in einem Gehäuse angeordnete« rotierende und gleichzeitig hin- und hergehende Welle aufweist« die Rühr- und Khetorgane trägt, welche mit im Gehäuse angeordneten Knetschikanen zusammenwirken, wobei für die Rotation der Welle ein Motor und für die Hin- und Herbewegung der Welle eine vom Motor unabhängige Hubeinrichtung vorgesehen ist, so dass das Verhältnis von Umdrehungszahl zu Hübanzahl der Welle veränderbar ist. |
Das Abschrägen der Vorderkanten hat bei dieser Fahrweise praktisch keinen Einfluss mehr. Dreht die Kheterwelle schnell und erfolgt die Hin- und Herbewegung langsam, so entsteht ein günstiger KolbenstrfeiRgseffekt im Materialstrom, wodurch die mittlere Verweilzeit und damit die Durchsatzmenge beeinflusst werden kann.
Durch die Aenderung der Anzahl der Hübe pro Zeiteinheit und g durch die Regelung der Hubgeschwindigkeit, indem verschiedene Hubgeschwindigkeiten vorwärts und rückwärts eingehalten verden« kann die gewünschte Durchsatzmenge stufenlos eingestellt werden. Der Misch- und Kneteffekt ist durch die Aenderung der Drehzahl vom Hub nahezu unabhängig einstellbar.
Ausführung***©!spiele der Erfindung sind auf beiliegenden
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Zeichnungen dargestellt, und zwar zeigen«
Fig· 1 einen Achsialschnitt durch eine Misch- und Kneteinrichtung ohne Antrieb,
Fig. 2 eine Abwicklung der Kneterwelle nach Fig. 1 mit drei Varianten a - c der Hubbewegung,
Fig. 3 eine erste Möglichkeit der Antriebsvorrichtung im Vertikalschnitt,
Fig. 4 einen Vertikalschnitt durch die Einrichtung von Fig. 1,
Fig. 5 eine weitere Ausführungsmöglichkeit der Einrichtung mit Antrieb, und
Fig. 6 einen Schnitt entlang der Linie A - A in Fig. 5.
Die Misch- und Kneteinrichtung nach Fig.l weist ein zylindrisches Gehäuse 1 auf, welches mit einem trichterförmigen Einlass
/und
2 für Feststoffe/mit einem Einlass 3 für Flüssigkeiten, Pasten oder -fluidisierten Pulvern versehen ist« Am anderen Ende des GehäuAs befindet sich eine Austrittsdüse 4. Der Geh^'usewand entlang sind Knetschikanen 5 angeordnet/ welche von aassen her durch entsprechende Oeffnungen eingesteckt und gesichert werden können. Dabei ist es möglich, die Knetschikanen oder einzelne davon mit Bohrungen zu versehen, welche für die zusätzliche Materialzufuhr dienen können.
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Im Gehäuse 1 1st eine Kneterwelle 6 angeordnet, welche zweckmässigerweise auf der Getriebeseite (links) gelagert und im Knetgehäuse abgestützt sein kann. Das getriehsseitige Wellenlager ist mit 7 bezeichnet* im Bereiche des trichterförmigen Einlasses sind durchgehende Schneckenwindungen 8 auf der Welle 6 vorgesehen« mittels welchen das Material in den Mischraum 9 eingezogen wird. Anschliessend an die Schneckenwindungen sind auf der Welle Knetflügel 10 vorgesehen. Die erwähnten KnetSchikanen 5 sind den Schneckenflügeln 7 entsprechend verteilt, gegebenenfalls in mehreren Reihen schraubenlinienförmig versetzt. Im Mischraum 9 xvird das Material besonders intensiv gemischt und geknetet/ wobei als Abschluss des Mischraumes ein Stauring 11 in das Gehäuse 1 eingesetzt ist. Ueber diesen Stauring 11 wird das bearbeitete Produkt in den Raum 13 des Gehäuses 1 gestossen. Der Raum 13 ist mit einem länglichen Entgasungsschacht 14 ausgerüstet, welcher das Absaugen flüchtiger Reaktionsprodukte ermöglicht« Dieser Entgasungsschacht wird durch ein Schauglas 20 abgedeckt. Der Abschluss des Entgasungsraumes 13 wird durch Gangschliesselemente 15 gebildet, wodurch eich eine Drosselung der Rückströmung, die von der Auetrittedüse 4 her entsteht/ erzielen lässt.
Es sei fesner erwähnt« dass die Kneterwelle 6 als Hohlwelle ausgebildet 1st und eine Zuleitung 16 und eine Rückleitung
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für ein Heizmedium besitzt. Es sei ferner noch die mit 18 bezeichnete Dosierpumpe erwähnt, mittels welcher eine Flüssigkeitskomponente durch eine Leitung 19 durch den Einlass 3 gefördert wird.
In der Fig. 2 ist die Abwicklung der Welle 6 gezeigt, wobei die Stellungen der Knetschikanen 5 bezüglich der Welle bei verschiedenen Kombinationen von Rotations- und Hubbewegungen angegeben sind. Die Linie a ergibt sich, wenn man eine Axialbewegung pro Umdrehung einstellt. Die Linie b zeigt zwei Axialbewegungen pro Umdrehung und die Linie c ebenfalls zwei Bewegungen, aber mit Stillstand in den Endpunkten über 15 ° der Drehung. Bs ist deutlich, wie man es in der Hand hat, den ganzen periodisch wiederkehrenden Abstreifeffekt über die ganze Schneckenflügelbreite einsuregulieren.
In der Fig. 3 ist die Antriebseinrichtung schematisch dargestellt. Das aus dGRi Gehäuse 1 ragende Ende der Kneterwelle 6 ist mit einer Antriebswelle 21 verbunden, welche sich gleichachsig zur Kneterwelle 6 erstreckt. Die Antriebswelle 21 ist in Gleitlagern geführt und steht mit einem Antriebsmotor 22 in Verbindung· Der Antriebemotor 22 ist mit einer Zahnradübersetzung 23 ausgerüstet, welche mit einem auf der Welle 21 aufgekeilten Zahnrad 24 kämmt. Das aus dem Getriebe ragende Ende der Welle 21 ist mit Anschlüssen 25 und 26 für
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ein Heizmediu» zum Beheizen derpfeile vorgesehen ♦
Die hin- und hergehende Bewegung der Welle wird durch einen separaten Antrieb erzeugt, welcher einen tfotor 27 aufweist. Dieser Motor ist stufenlos regelbar und besitzt eine Antriebswelle 28, die eine austauschbare Kurvenscheibe 29 trägt· Die wirksame Bahn, der Kurvenscheibe ist so gewählt, dass der Hub in der Förderrichtung rasch und der Rücklauf langsam erfolgt. * Gegen diese Kurvenscheibe 29 kommt der Kopf 30 eines Steuer« organes zur Auflage, welches in einem Steuerzylinder 31 Aufnahme findet· Das Steuerorgan ist als Steuerschieber 32 ausgebildet» Äa des SteuerseMeber 32 ist eine Druckpumpe 33 an-"geschlossen, welche durch -d<sa Motor 27 angetrieben wird. Ferner steht das Steuerorgan Mit eis«m Arbeitszylinder 34 in Verbindung, welcher die Antriebswelle 21 gleichachsig um- v
schliesst und in welchem Arbeitszylinder ein Arbeitskölben 35 gleitbar gelagert ist. Der Arbeitskolben 35 umfasst als Hohl-
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welle die Antriebsiielle 21, so dass letztere frei rotieren ' kann. Die Antriebswelle 21 trägt Gleitringe 36, zwischen welchen unter Einschaltung von Kugellagern 37 der Arbeitskolben 35 angeordnet iSt 4
Je nach der Stellung des Steuerschiebers 32 strömt Hydrauliköl entweder durch die Leitung 38 oder durch die Leitung 39 in den Arbeiteaylindor 34, wodurch der Arbeitskolben 35 nach
rechts oder nach links verschöben wird. Da der Arbeitskolben 35 nicht mitdreht, sind Federn 40 zum Ausgleich der Schubkräfte im Hydraulikzylinder eingebaut.
Zur Feinregulierung der Hubbewegung ist ein Grenzregler vorgesehen, welcher eine Gestängeübersetzung 41 aufweist. Diese steht einerends mit einer Führung 42 des Arbeitskolbens 35 in Verbindung und ist anderenends bei 43 schwenkbar gelagert.
Die Mitte des Gestänges ist mit dem Steuerschieber 32 verbunden. Mit dem Grenzregler wird der OeIfluss so lange aufrecht erhalten, bis die Endstellungen des Arbeitskolbens erreicht sind. Je nach Form der Kurvenscheibe 29 können eine oder beide Endstellungen zum Beispiel über 15° der Kurvenscheibendrehung gehalten werden, bevor mit dem Steuerschieber 32 die OeIflussrichtung verändert wird.
Der hydraulische Antrieb zur Hin- und Herbewegung der Welle wird durch die erwähnte Feder 40 wesentlich entlastet, indem sie in der Ausstossrichtung zusätzliche Kraft liefert und im Rückwärtshub Kraft speichert.
In den Fig. 5 und 6 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel dargestellt. Die Misch- und Kneteinrichtung nach Fig. 5 weist ein auf einem Fundament 101 angeordnetes, zylindrisches
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Gehäuse 102 mit Einlassöffnung 103 und Auslassöffnung .104 auf» in welchem eine rotierende und gleichzeitig hin·» und hergehende Welle 105 angeordnet ist. Die Welle 105 ist mit paarweise diametral entgegengesetzt angeordneten, schaufelartigen Rühr- und Knetflügeln 106 ausgerüstet, wobei mit jedem Rühr- und Knetflügelpaar 106 eine Abstreifschikane 107 zusammenwirkt, welche bei im Uhrzeigersinn rotierender Welle 105 oben links im Gehäuse 102 befestigt ist. Ferner ist das Gehäuse 102 mit einem Vakuumanschluss 108 ausgerüstet« |
Zum Antrieb der Welle 105 ist ein Antriebsmotor mit Getriebe vorhanden, welche Teile in einem in achsialer Richtung hin- und her verschiebbarem Gdnäuse 109 untergebracht sind, das mittels Pendelstützen 110 auf dem Fundament 101 in der Pfeilrichtung P verschiebbar ist. Die Ausgangswelle 111,des Getriebes ist bei 112 gelagert und steht mit der Welle 105 in Verbindung ,
Zur Erzeugung der hin-und hergehenden Bewegung der Welle ist eine Hubeinrichtung 113 vorhanden, welche einen, in einem ortsfesten Zylinder 114 angeordneten, hydraulisch oder pneumatisch beaufschlagbaren Kolben 115 besitzt. Die Kolbenstange 116 ist bei 117 zv; ischengelagert und an das Gehäuse 109 angeschlossen, so dass bei der hin- und hergehenden Bewegung des Kolbens 115 das Gehiiuse 109 auf der Pendelstütze 110
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hin- und hergeschoben wird/ wodurch auch die rotierende Welle 105 eine hin- und hergehende Bewegung erhält, bei welcher das Getriebe mit dem Zahnkranz der Welle 105 dauernd in festem Eingriff bleibt« ohne Schläge bei der unregelmässig gleitenden Hin- und Herbewegung aufrehmen zu müssen. Sowohl das Gehäuse 102 als auch die Welle 105 werden beheizbar ausgebildet«
Im Betrieb wird das Gehäuse 102 ca. 65 % mit dem zu bearbeitenden Material bis zum Niveau 118 gefüllt, wobei oberhalb dieses ein Raum 119 verbleibt, wo Vakuum herrscht«
Die Verweilzeit und die Durchsatzleistung ist sehr einfach durch die Aenderung der Hubfolge variabel. Dabei erfolgt der Vorwärtshub bei horizontaler Flügelstellung, so dass die beiden Rühr- und Knetflügel 116 jeden Paares voll fördern, während beim Rüchwärtshüb die Flügelstellung vertikal ist, so dass die rückwirkende Förderleistung nur ca. 50 - 55 % der Vorwärts-Förclorleistung beträgt. Durch die Aenderung der Hubfolge kann die Vor- und RUckwärts-Förderlelstung zwischen den oben genannten Werten beliebig variiert werden.
In der beschriebenen Weise erfolgt die hin« und hergehende Bewegung der Kneterwelle vollkommen unabhängig von der rotierenden Bewegung« wobei die Misch- und Knetwirkung durch
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die Aenderung der Drehzahl der Kneterwelle und die Anzahl der Hubbewegungen entscheidend beeinflusst werden kann. Der Misch- und Kneteffekt bleibt in weitem Bereich nahezu unabhängig vom Hub und wird nur durch die Aenderung der Drehzahl eingestellt« Für die Antriebe können einfache und zuverlässige Regelmotoren und in üormalausftihrung erhältliche Rotations- und Exzentergetriebe verwendet werden.
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Claims (1)

  1. Patentansprüche
    1. Misch- und Kneteinrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass dieselbe eine in einem Gehäuse angeordnete, rotierende und gleichzeitig hin- und hergehende Welle aufweist, die Rühr-· und Knetorgane trägt, welche mit im Gehäuse angeordneten KnetSchikanen zusammenwirken, ivobei für die Rotation der Welle ein Motor und für die hin- und hergehende Bewegung derselben eine voifnitotor unabhängige Hubeinrichtung vorhanden ist, so" dass das Verhältnis von Umdrehungszahl zur Hubanzahl der Welle veränderbar ist,
    2. Misch- und Kneteinrichtung, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rühr- und Knetorgane im Bereiche des Gehäuseeinlasses durch durchgehende Schneckenwindungen (8) gebildet sind, wonach entlang der Schraubenlinie versetzt angeordnete Knetflügel (10) vorgesehen sind und dass schliesslich zum Absohlus· des Mischraumes im Gehäuse ein Stauring (11) in dasselbe eingesetzt 1st.
    3. Misch- und Kneteinrichtung nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass anschließend an den Misehraum (9) oin Bntgasungsraum (13) vorhanden 1st, welcher sich zwischen dem Stauring und andernends
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    bad
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    angeordneten Oangschliesseleroenten (15) erstreckt.
    4. Misch- und Kneteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet* dass schaufelartige, einzelne oder paarweise diametral entgegengesetzt und fluchtend angeordnete Rühr- und KnetflUgel (106) vorgesehen sind, wobei Jedem Ruhr- und Knetflügelpaar eine einzelne Abstreifschikane (107) zugeordnet ist, welche bei im Uhrzeigersinn rotierender WeUe (105) oben links im Gehäuse (102) befestigt 1st.
    5. Misch·*· und Kneteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (102) einen Vakuuraanschlues (108) aufweist.
    6. Misch* und Kneteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass für die hin-» und hergehende Bewegung der Helle (105) eine hydraulisch oder pneumatisch betriebene, ortsfest angeordnete Hubeinrichtung (113) vorhanden ist, Vielehe über einen in der Hubrichtung verschiebbar angeordneten Motosr mit Getriebe für die Rotation der welle mit dieser in Verbindung steht.
    7· Misch· und Kneteinrichtung nach Anspruch e, dadurch gekennzeichnet» dies der Antriebsmotor mit Getriebe in
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    einen auf einer Pendelstütze (110) gelagerten verschiebbaren Gehäuse (109) untergebracht ist.
    8· Misch- und Kneteinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Hubeinrichtung (113) einen hydraulisch oder pneumatisch beaufschlagbaren Kolben illS) aufweist, dessen Kolbenstange (116) mit dea Gehäuse (109) des Antriebsmotors verbunden 1st.
    9. Misch- und Knetolnrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet« dass die Xneterwelle mit einer Antriebswelle (21) verbunden ist« welche mit Hilfe eines ortsfest angeordneten Antriebsmotors (22) unter Zwischenschaltung einer Zahnradübersetzung (23, 24) angetrieben ist, in der Weise« dass die Meile (21) gleichzeitig hin· und hergehend bewegbar 1st.
    10. Misch-und Kneteinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet« dass zur hin- und hergehenden Bewegung der Kelle (21) ein mit Hilfe eines Motors (27) betltigbares Steuerorgan (32) vorhanden ist, welches im Sinne einer acheialen Verschiebung abwechselnd in ien Richtungen auf eine» die Welle (21) gleichachsig gebenden Arbeitekolben (39) einwirkt·
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    11. Misch- und Kneteinrichtung nach Anspruch 10« dadurch gekennzeichnet, dass der Arbeitskolben (35) als Hohlwelle ausgebildet ist und die-Antriebswelle (21) so umfasst, dass sie frei rotieren Kann, indem beiderends des Arbeitskolbens mit der Welle starr verbundene Gleitringe (36) vorgesehen sind« gegen welche sich die Stirnseiten des Arbeitskolbens unter Zwischenschaltung von Kugellagern (37) abstützen.
    12* Misch- und Kneteinrichtung nach Anspruch U, dadurch |
    gekennzeichnet, dass der Arbeitekolben (35) unter wirkung eines Pederorganes (40) steht, welches bestrebt ist, diesen in die eine achsiale Bndstellung zu verschieben.
    13. Misch» und KneteinrieSttmg laach Anspruch^^10, dadurch . . . gekennzeichnet, dass €c*r Smn Stsser^^gam betätigende Motor (27) an seiner -'DnttlelMRfeil»* {%&} eine austauschbare Kurvenacheibe (29) trägt« gegen welche sich das SteuergestMnge dee Steuerorganes unter Federdruck abstutzt.
    14> Misch- und Kneteinrichtung nach Anspruch 13, dadurch gük«nnzeidhnett dass das Steuerorgan (32) als Schieber auegebildet ist und «inen Steuerzylinder (31) aufweist« mittöls Druckleitungen (38, 39} mit dem Arbeit■-(34) des Arbeiteicolbens verbunden ist.
    15. Misch- und Kneteinrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass zur Peinregulierung der Hubbewegung ein Grenzregler vorhanden ist, v/elcher eine Gestängeübersetzung (41) aufweist, die einerends mit dem Arbeitskolben (35) in Verbindung steht und andernends schwenkbar gelagert ist, tiobei die Mitte des Gestänges mit dem Steuerschieber verbunden ist.
    16. Misch- und Kneteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehbewegung der Welle in einem nicht-ganzzahligen Verhältnis zur hin- und hergehenden Bewegung derselben steht.
    17. Misch- und Kneteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass pro Hin- und Herbewegung der Welle eine mehr als zehnfache Drehbewegung erfolgt.
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