DE2223436A1

DE2223436A1 - Kopfstueck fuer Strangpresse

Info

Publication number: DE2223436A1
Application number: DE19722223436
Authority: DE
Inventors: Giuseppe Borrello
Original assignee: Colgate Palmolive Co
Current assignee: Colgate Palmolive Co
Priority date: 1971-05-26
Filing date: 1972-05-13
Publication date: 1972-12-07
Also published as: SE378842B; BE783931A; GB1361585A; ZA722922B; ES402509A1; CH582235A5; ATA436972A; FR2138823A1; NL7207087A; AT326244B; CA996323A; US3797982A

Description

Die Erfindung betrifft ein Kopfstück für Strangpressen, insbesondere Seifenstrangpressen mit einer vermehrten Austrittsleistung, mit dem man im Vergleich mit üblichen perforierten Platten eine vergrößerte Förderleistung erzielen kann.

Bei den bislang bekannten Strangpressen, die bei der Seifenherstellung auch als "Plodder" bezeichnet werden, ist das Kopfstück so ausgebildet, daß die Seifenmasse in dünnen Fäden oder Seifennudeln ausgepreßt wird. Beim Extrudieren der plastischen Seifenmasse ist die Leistungsfähigkeit oder die Durchtrittskapazität bei sonst gleichbleibenden Bedingungen im wesentlichen abhängig von der gesamten freien Durchtrittsfläche dor Öffnungen. Bei üblichen iitrangureosen mit runden perforierten

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SAD

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Lochplatten und einem dahinter angeordneten Drahtnetz läßt sich die plastische Seifenmasse leichter verarbeiten, wenn die Gesamtfläche der öffnungen einen Maximalwert besitzt, wobei jedoch die mechanische Festigkeit der Platte berücksichtigt werden muß.

Die vorliegende Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, die Nachteile der bislang bekannten Kopfstücke für Strangpressen zu beheben und den freien Durchtrittsbereich unabhängig vom Durchmesser des Kopfstückes der Strangpresse zu gestalten und damit eine um das Vielfache gesteigerte Austrittskapazität zu erreichen, wobei die Aufnahme der Kräfte im Kopfstück erheblich verringert wird. Gemäß Erfindung soll ferner ein Kopfstück für Strangpressen vorgeschlagen werden, welches die Leistung einer üblichen Seifenstrangpresse erheblich steigert, ohne daß ein größerer Energieaufwand erforderlich ist. Ferner wird gemäß Erfindung ein geringerer Energieaufwand bei gleicher extrudierter Menge ermöglicht, wobei ein gleichmäßigeres Arbeiten möglich ist, da das extrudierte Produkt ungestört den vorgegebenen Austrittsweg findet. Ferner wird gemäß Erfindung erreicht, daß man mit dem neuen Kopfstück Luft unter Druck einblasen kann, um eine Belüftung der dünnen Seifenfäden oder -nudeln und damit ein leichteres Produkt erreichen kann. Ferner wird gemäß Erfindung erreicht, daß man das neue Kopfstück bei üblichen Strangpressen in der Seifenherstellung ansetzen kann, und zwar auch

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bei Doppelschraubenpressen, wobei die Kopfstücke während des Betriebes weniger belastet oder zerstört werden, und zwar insbesondere, weil das zunehmende Verbiegen der üblichen Lochplatten aufgrund der unzureichenden Austrittsöffnungen vermieden wird, wobei man ferner aufgrund des geringeren Reibungswiderstandes eine geringere Wärmeentwicklung und somit ein besseres Seifenprodukt erhält. Das erfindungsgemäße Kopfstück ist äußerst einfach konstruiert und kann ohne Schwierigkeiten bei den verschiedensten Anlagen eingebaut werden und läßt sich aus den üblichen zur Verfügung stehenden Werkstoffen herstellen, wie Gußeisen, rostfreiem Stahl, Kupferlegierungen, Aluminium bzw. Aluminiumlegierungen oder Kunststoffen, die gegebenenfalls verstärkt sein können und eine beliebige Wandstärke besitzen.

Im folgenden soll die Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert werden; es zeigen;

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht des erfindungsgemäßen Kopfstückes für eine Strangpresse;

Fig. 2 eine auseinandergezogene Darstellung dm Längsschnitt

durch ein Kopfstück gemäß Fig. 1 längs der Linie 2-2;

Fig. 3 eine teilweise geschnittene Seitenansicht des erfindungsgemäßen Kopfstückes, das auf einer üblichen Seifenstrangpresse aufgesetzt ist;

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Fig. 4 eine Ansicht analog Fig. 3, wobei eine Luftzufuhrleitung an dem Kopfstück angebracht ist.

Das allgemein mit 10 bezeichnete Kopfstück besteht aus zwei Hauptteilen, nämlich einem Zylinderkörper 12 und einem Sieb 14. Der Zylinderkörper 12 besitzt zylindrische Seitenwände 16 und eine offene Seite 18. Die Seitenwände 16 sind mit einem Flansch 20 an dem offenen Ende 18 versehen, der radial nach außen gerichtet ist. Der Zylinderkörper 12 besitzt ferner eine abgeschlossene Stirnwand 22. In dem Zylinderkörper sind mehrere öffnungen in Reihen angeordnet und zwar im vorliegenden Fall die öffnungen 24, 26, 28, 30, 32, 34 und 36 in insgesamt sieben Reihen. Insbesondere vergrößert sich der Durchtrittsbereich der öffnungen in Abhängigkeit von dem Abstand der Öffnungen von dem offenen Ende 18 des Zylinderkörpers. Die Stirnfläche 22 ist ebenfalls mit entsprechenden öffnungen 38 versehen.

Das Sieb 14 besitzt eine zylindrische Seitenwand 40 und hat ein offenes Ende 42, das bei 44 nach außen erweitert ist; ferner besitzt das Sieb eine Stirnfläche 46. Das Sieb ist vorzugsweise ein Drahtsieb oder Drahtnetz, insbesondere aus rostfreiem Stahl.

Der Zylinderkörper 12 kann auf einfache Weise an einem üblichen Extruder mittels eines Flansches 50 befestigt werden, der durch

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Schrauben 52 direkt an dem Schneckenextruder 5^ befestigt ist. Eine zweite Schnecke, die mit der Hauptschnecke des Extruders umläuft·, sorgt für die Füllung der zylindrischen Vorrichtung.

Es wurde festgestellt, daß die Größe der Öffnungen in den einzelnen Reihen nicht so groß sein kann, wie es sonst gewünscht wird, da zur Erzielung der dünnen Seifennudeln das Drahtsieb I^ eine bestimmte Festigkeit und Widerstandsfähigkeit besitzen muß. Die Durchtrittsöffnungen im Drahtsieb oder die Maschenweite liegt in einem Bereich von 0,3 bis 1 mm, wobei der Draht eine Stärke von 0,15 bis 1,5 mm besitzt. Wegen der jeweils ausgewählten Art des Drahtsiebes besteht eine Grenze für die maximale Größe der Öffnungen, da sonst das Sieb verbogen würde oder brechen könnte. Die Reihen der Öffnungen 24, 26, 28, 30, 32, 3^ und 36 sind rationell verteilt und werden in Richtung auf die Frontwand 22 größer. Wenn die Durchbrechungen alle gleich groß sein würden, würde die Neigung bestehen, daß das Produkt bei den ersten zwei oder drei Reihen von Löchern extrudiert werden würde, während die restlichen Öffnungen nur einen langsameren oder gar keinen Durchtritt von Seifenmasse zeigen würden. Wenn die Länge des Zylinderkörpers 22 den 0,5 bis 2-fachen Wert des Durchmessers des Zylinderkörpers besitzt, so ist überraschenderweise die Größe der öffnungen y nach einem mathematischen Gesetz mit dem zunehmenden Abstand zum Filterdurchgang χ nach einer

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— O —

parabolischen oder quadratischen Gleichung y = ax + bx + c in Relation zu bringen, wobei die Parameter wie folgt sind: a = -0,12s b = +2,456j c = +4,0.

Wenn die Größe der Löcher ordnungsgemäß ansteigt, so erhält man aus allen Durchbrechungen einen vollständigen Austritt, da der Widerstand gegenüber der Reibung längs des Zylinders entsprechend dosiert ist.

Obgleich die Koeffizienten für die Parameter der in Pig. I gezeigten Vorrichtung genau angegeben sind, liegen die folgenden Koeffizienten noch innerhalb des Arbeitsbereiches:

Allgemeiner Bereich Bevorzugter Bereich a -0,5 bis +0,5 -0,05 bis -0,10 b +0,5 bis +5 +1 bis + 3

c +2 bis +50 +4 bis +20

Die Größe der öffnung y ist in Millimeter angegeben und der Abstand χ der Löcher wird in Zentimetern gemessen.

Der c-Wert ist ein Durchmesser der Löcher in Millimetern der ersten Gruppe von Löchern entsprechend den Lüchern 24, wobei zu beachten ist, daß bei a = 0 die Gleichung eine gerade Linie wird und y = bx + c ist, wobei "b" die Steigung der Geraden bedeutet.

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Das folgende Beispiel entspricht der in der Pig. I wiedergegebenen Ausführungsform. ." .

Beispiel 1

Es wurde ein Zylinder aus rostfreiem Stahl mit Löchern hergestellt-, der an einen Versuchsextruder paßte und der die folgenden Abmessungen besaß:

Dicke	Durchmesser	5	mm
äußerer		90	mm
Länge	105	mm

Es wurden sieben Reihen zylindrischer Durchbohrungen auf der Zylinderoberfläche hergestellt, und zwar parallel zueinander,

wobei die Größe der Durchbohrungen von der Basis des Zylinders anstieg.

Abstand von dem Mittelpunkt der Löcher der ersten Reihe in mm

17

41 56 73

Reihe der	Anzahl der	Durchmesser
öffnungen	Durch	der Bohrun
Bezugszeichen	bohrungen	gen in mm
24	29	4
26 II .	25	6
28 III	22	8
30 IV	19	10
32 V	17	12
34 VI	15	14
36 VII	13	16
38	14	14

An der inneren Zylinderwand und auf der Stirnfläche wurde ein Drahtnetz angeordnet, das Durchtrattsöffnungen von 0,5 mm besaß,

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— ο —

Dieses Teil wurde an dem Anpassungsflansch befestigt. Eine kleine Schnecke, die mit der Hauptförderschnecke des Extruders drehte, wurde innerhalb des Zylinders angeordnet. Als Ergebnis wurden 110 kg je Stunde anstelle der sonst üblichen 35 kg je Stunde durchgepreßt. Die folgende Tabelle zeigt ■Vergleichsergebnisse, die mit dem erfindungsgemäßen Kopfstück einerseits und mit einer üblichen runden Lochplatte erhalten wurden.

Gesamtfläche wirksame Aus-

der Löcher trittsfläche Kraftab- Leistung in in mm² in mm² sorption kp; ,je Std.

übliche

Lochplatte 2,15²I 718 3,5 - ¹J 35

Beispiel 1 12,868 4,289 3,2 - 3,5 HO

Beispiel 2

Es wurde ein Zylinder aus rostfreiem Stahl mit entsprechenden Löchern hergestellt, der auf einer normalen Seifenpresse befestigt wurde; dieser Zylinder hatte die folgenden Abmessungen:

Zylinderdicke 5 mm

äußerer Durchmesser 272 mm

Länge . 118 mm

Auf der Zylin'derflache befanden sich fünf Reihen zylindrischer Durchbrechungen, die parallel zueinander angeordnet waren und

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die in ihrer Größe von der Zylinderbasis zunahmen. Die Stirnwand hatte eine Wandstärke von 18 mm und besaß 97 konische Löcher, die an der Außenseite größer waren und einen Durchmesser von 23 mm besaßen, während sie an der Innenseite einen Durchmesser von 18 mm hatten. Die Verteilung der Durchtrittsöffnungen war wie folgt:

	Anzahl der	Durchmesser	Abstand von	dem
	Durch	der Durchbre	Mittelpunkt	der
Reihe der·	brechungen	chungen in mm	Löcher der	ersten
öffnungen	51	10	Reihe.in mm
I	45	12	0
II	40	14	15
III	36	16	35
IV	34	18	55
V	97	75
Bodenplatte		konisch 23 - 18 mm

Die Leistung betrug in diesem Fall 400 kg je Stunde anstelle einer Normalleistung von 260 kg je Stunde, und zwar trotz der Tatsache, daß nur die Hälfte des Zylinders arbeitete, da kalte Luft kontinuierlich auf den Zylinder geblasen wurde.

Die erfindungsgemäßen Kopfstücke für Extruder mit verstärkter Leistung können bei Hochleistungsstrangpressen verhältnismäßig lange Zylinder besitzen, wobei die Löcher vorzugsweise nicht größer als 50 mm Bind, da sonst das Drahtnetz beschädigt wird. Die Formel für die Größe der Löcher ist:

" ^a

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Die empirischen Koeffizienten können die folgenden Werte besitzen:

von bis

a -kj> +190

b +90 +JlO,10⁵

c -20 +200

Anstelle einer flachen Stirnwand 22 kann die Stirnwand auch konisch oder halbkugelförmig oder domartig ausgebildet sein. Wie in Pig. H gezeigt, kann das Kopfstück einen Körper 88 besitzen, der mit einer Entlüftung 90 versehen ist, die mit einer Leitung 92 in Verbindung steht, um'Luft bzw. Preßluft einzuleiten. Durch die Zufuhr von Luft oder Preßluft wird das Kopfstück belüftet, so daß eine leichtere Seife erhalten wird.

Das erfindungsgemäße Kopfstück mit verstärkter Leistung kann mit den verschiedensten Heiz- oder Kühlvorrichtungen versehen werden, um optimale Bedingungen für das zu extrudierende Produkt zu erhalten. Die Heizanlagen können mit Heißwasser, mit Dampf betrieben werden oder können in Form von elektrischer Widerstandsheizung in Form von Spulen durch Infrarotheizung oder elektrische Induktionsheizung oder auf andere übliche Weise betrieben werden. Der Zylinderkörper 12 kann gegebenenfalls mit

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entsprechenden Leitblechen oder geeigneten Einsätzen in halbkugliger oder konischer Form versehen werden. Ferner kann der Körper 12 aus zwei Teilen hergestellt werden und auf geeignete Weise miteinander verbunden sein.

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Claims

Ansprüche

1. /Kopfstück für Strangpressen mit verstärkter Leistungsfähig"-

keit, gekennzeichnet durch einen zylindrischen Körper, der ein offenes Ende und gegenüber diesem eine mit Äustritts*- öffnungen versehene geschlossene Stirnwand besitzt, durch Mittel, die an dem Körper im Bereich des offenen Endes vorge*- ßehen sind, um den Körper an einer Strangpresse zu befestigen wobei der zylindrische Körper mehrere Reihen ringförmiger oder kreisförmiger Austrittsöffnungen in Abstand zueinander besitzt, und durch ein zylindrisches Sieb, welches in dem Körper angeordnet ist, wobei das Sieb ein offenes Ende und in Nachbarschaft zu der abgeschlossenen Stirnwand des Körpers ein geschlossenes Ende besitzt*

2. Kopfstück nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Reihe der Öffnungen mit zunehmendem Abstand von dem offenen Ende öffnungen mit ansteigendem Durchmesser besitzt.

3. Kopfstück nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abmessungen jeder der Reihen von mit Abstand zueinander angeordneten öffnungen variieren.

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ÖftölN INSPECTED

k. Kopfstück nach Anspruch 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Abmessungen der Austrittsöffnungen mit steigendem Abstand von dem offenen Ende nach der folgenden Formel ansteigen:

Y = ax + bx + c

wobei Y die Abmessung einer Öffnung und χ der Abstand von■ dem offenen Ende ist und a, b und c berechnete Koeffizienten sind.

5. Kopfstück nach Anspruch M, dadurch gekennzeichnet, daß die

„ Länge des zylindrischen Körpers nicht kleiner als die Hälfte und nicht größer als der doppelte Wert des Durchmessers des Zylinderkörpers ist.

6. Kopfstück nach Anspruch ^l\, dadurch gekennzeichnet, daß der Koeffizient a einen Wert von -0,5 bis +0,5, der Koeffizient b einen Wert von +0,5 bis +5,0 und der Koeffizient c einen Wert von +2 bis +50 besitzt.

7. Kopfstück nach Anspruch ^l\, dadurch gekennzeichnet, daß der Koeffizient a in.einem Bereich von -0,05 bis -0,10, der Koeffizient b in einem Bereich von +1 bis +3 und der Koeffizient c in einem Bereich von + ty bis +20 liegt.

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8. Kopfstück nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des Zylinderkörpers mehr als der zweifache Durchmesser desselben ist, wobei die Abmessungen der Öffnungen der Formel

entsprechen, wobei Y die Abmessung einer Öffnung und χ der Abstand von dem offenen Ende und a, b und c berechnete Koeffizienten sind.

9. Kopfstück nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abmessungen der Öffnungen nach der Formel Y = a + b^cx berechnet sind» wobei Y die Abmessung der Öffnung und χ der Abstand von dem offenen Ende und a, b und c berechnete Koeffizienten sind.

10. Kopfstück nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abmessungen der Öffnungen der folgenden Formal entsprechen:

Y = a + b exp^cx

wobei Y die Abmessung der Öffnung und χ der Abstand vom offenen Ende ist, während a, b und c berechnete Koeffizienten sind.

11. Kopfstück nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abmessungen der Öffnungen der Formel

entsprechen, wobei Y die Abmessung der Öffnung und χ der Abstand vom offenen Ende ist, während a, b und c berechnete Koeffizienten sind.

12, Kopfstück nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Sieb aus einem Drahtsieb oder Maschendraht besteht,

.13· Kopfstück nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinderkörper im Bereich des offenen Endes eine Beluftungs- oder Entlüftungszuführung und Mittel für die Zuführung von Luft in den Körper besitzt, die mit der BelÜftungs- oder Entlüftungsvorrichtung verbünden sind»

I¹J, Kopfstück nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an den metallischen Teilen Heizvorrichtungen angebracht sind.

15. Kopfstück nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine zusätzliche Sehnecke innerhalb des Zylinders mit Durch** brechungen vorgesehen ist, die mit der HauptSchnecke rotiert, wobei das Verhältnis zwischen dem Durchmesser der zusätzlichen Schnecke und dem Innendurchmesser des perforierten Zylinders 0,50 bis 0,99 beträgt,

16, Kopfstück nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das 'Sieb ein perforiertes Metallblech mit kleinen kreisförmigen

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Öffnungen von 0,2 bis 2 mm Durchmesser ist, wobei die Wandstärke des Metallbleches 0,2 bis 2 mm beträgt.

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