DE2243039A1 - Kontinuierlich arbeitende schneckenknet- und mischmaschine - Google Patents
Kontinuierlich arbeitende schneckenknet- und mischmaschineInfo
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Description
WERNER & PFLEIDERER Stgt.-Feuerbach,
3o. August 1972 Pat.-Be/ep PE 7121
Kontinuierlich arbeitende Schnecken-Knet-
und Mischmaschine
Die Erfindung betrifft einen kontinuierlich arbeitenden
Schneckenknetmischer mit einer in einem"Gehäuse drehbar angeordneten und mit unterbrochenen Schneckenstegen versehenen
Mischerwelle, sowie mit von der Gehäusewand in den Raum zwischen den Schneckenstegen hineinragenden
Mischelementen.
Kontinuierlich arbeitende Knet- und Mischmaschinen dieser
Art werden für das Verarbeiten und Behandeln von weich·*
plastischen, elastischen, pulvrigen und flüssigen Stoffen benutzt. Als Beispiele für ihren Einsatz seien die Chemie-,
Kunststoff- und Gummi-Industrie, die Herstellung von Elektrodenmassen,
die Aufbereitung von Formsand und die Lebensmittelherstellung genannt. "
Es sind die verschiedensten Ausführungen derartiger Maschinen bekannt. So kennt man beispielsweise Misch- und Kneteinrichtungen,
die eine rotierende und gleichzeitig in Axialrichtung oszillierende Schnecke besitzen, die aus in
Abständen voneinander auf einer Welle angeordneten Schnecken-
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flügeln oder -Segmenten bestehen (DT-AS 1 241 417 und
US-PS 3 458 894). Im Schneckengehäuse angeordnete Knetzähne wirken mit den unterbrochenen Schneckenflügeln so
zusammen, daß bei jeder Drehung der Schnecke die Knetzähne durch die Unterbrechungen hindurchtreten und Teile
des behandelten Materials in den angrenzenden Schnekkengang schieben. Der Nachteil dieser Einrichtungen liegt
darin, daß mit ihnen nicht in jedem Fall das Optimum an Knet- und Mischwirkung erreicht werden kann. Während des
Betriebes kann praktisch nur die Drehzahl des Antriebes verändert werden, was sich wiederum auf den Durchsatz auswirkt.
Eine Anpassung der Mischerelemente an sich verändernde Stoffeigenschaften kann nur bei Stillstand der Maschine
durch zeitraubende Umbauarbeiten erfolgen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Knet- und Mischwirkung der beschriebenen Maschinen auch während des
Betriebes jederzeit optimieren, insbesondere auch die Mischintensität in weiten Grenzen ändern zu können, und
dies weitgehend unabhängig von Änderungen des Durchsatzes.
Diese Aufgabe wird erfindungsgernäß dadurch gelöst, daß die
Mischelemente drehbar gelagert und mit einem eigenen Antrieb versehen sind.
Eine sehr leichte Anpassung an die jeweilige Aufgabe läßt
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sich bei einer vorteilhaften Ausbildung der Erfindung dadurch erreichen, daß mehrere in einer Ebene senkrecht
zur Schneckenachse über den Gehäuseumfang verteilt angeordnete
Knetelemente mit einem gemeinsamen Verstellantrieb versehen sind.
Bei Mischern für große Durchsätze wird der für die Steuerung nötige Aufwand nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung
vermindert, indem die in zwei oder mehr Ebenen senkrecht zur Schneckenachse angeordneten Mischelemente
alle einen gemeinsamen Antrieb aufweisen.
Die zur Mischung nötige Snergieeinleitung kann bei einer
anderen Ausgestaltung der Erfindung sehr genau dosiert werden,
bei der die Knetelemente die Form eines sich zur Schnekkenachse hin verjüngenden Kreisringsegmentes aufweisen, das
innen durch eine konkav kugelförmige Fläche begrenzt ist, und bei der der den Knetelementen zugeordnete stegfreie Bereich
der Schneckenwelle eine konvex kugelförmige äußere Oberfläche besitzt.
Eine sehr hohe Drosselwirkung läßt sich nach einer weiteren Ausbildung öer Erfindung erzielen durch eine parallele
Anordnung· aller in einer Ebene liegenden verstellbaren Knetelemente,
die eine Stellung maximalen Durchflußwiderstandes "
und senkrecht dazu eine Stellung minimalen Widerstandes aufy/eisen. Besonders intensiv wird die Mischwirkung in Wei-
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tergestaltung der Erfindung dadurch, daß die Knetelenente
mit einem Drehantrieb versehen sind.
Um eine besonders intensive Mischwirkung ohne allzu gros~
sen Aufwand zu erreichen, sind nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung mehrere in einer Ebene senkrecht zur
Schnockcnachse über den Gehäuseumfang verteilt angeordnete
Knotel einen te mit einem gemeinsamen Drehantrieb versehen.
Die mit der Erfindung ersielten Vorteile liegen insbesondere
darin, daß mit relativ einfachen Mitteln die Mischwirkung sehr erhöht und gleichzeitig die Betriebssicherheit
der Mischer verbessert wird. Durch die Möglichkeit, die Mischwirkung
sehr fein und kontinuierlich verändern zu können, ist die Voraussetzung gegeben, den Mischvorgang selbsttätig
zu steuern. Die Verweilzeitbreite für die einzelnen Mischungsbestandteile kann weitgehend verändert werden, ohne Nachteile
in Bezug auf Durchsatz oder Mischgüte in Kauf nehmen zu müssen.
Einige vorteilhafte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnung im folgenden näher beschrieben. Es
zeigen
Fig. 1 eine Außenansicht eines Schneckenknetmischers
von oben,
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Fig. 2 einen Längsschnitt durch den Mischer nach Fig. 1, mit um 90° verdrehten linken Mischelementen
,
Fig. 3 einen Schnitt gemäß Linie Ill-Ill durch den Mischer nach Fig. 2,
Fig. 4 einen Schnitt gemäß Linie IV-TV durch den
Mischer nach Fig. 2,
Fig. 5 verschiedene Ausführungsformen von Mischelementen,
Ansicht in Richtung von Pfeil V in Fig. 4,
Fig. 6 eine andere Ausführung eines Schneckenknetmischers im Längsschnitt,
Fig. 7 einen Schnitt gemäß Linie VII-VII durch den Mischer nach Fig. 6,
Fig. 8 einen Schnitt gemäß Linie VIII-VIIT. durch den
Mischer nach Fig. 6 und
Fig. 9 eine ebene Abwicklung einer Schneckenwelle mit
verschiedenen Ausführungen von Mischelenienten
für einen Mischer nach Fig. 6«,
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In einer Draufsicht (Fig. 1) auf einen Schneckenknetmischer
ist ein aus verschiedenen Teilstücken la bis Ie zusammengesetztes Gehäuse 1 zu erkennen. Das Teilstück
Ie enthält einen Eingabetrichter 2 für das zu behandelnde Material. Durch die öffnung des Trichters 2 ist eine mit
Schneckenstegen 3 versehene Mischerwelle 4 zu sehen. Zwei Gehäuse-Zwischenstücke Ib und Id dienen der Aufnahme von
Mischelementen 5, von denen hier nur die Achse 5a zu erkennen ist. Die Achse 5a ist mit einem Hebel 6 verbunden, der
an seinem anderen Ende mit einem Bolzen 7 in ein Langloch 8 eines Verstellringes 9 eingreift (siehe auch Fig. 2).
Die beiden Verctellringe 9 sind über Stäbe Io mit einem
Verstellantrieb verbunden, der hier aus zwei Hydraulikzylindern 12 besteht, in denen an die Stäbe Io befestigte
Kolben 13 hin- und herbewegt v/erden können. Hierzu kann aber auch jeder andere Antrieb eingesetzt werden; im Falle daß
die Mischelemente nicht häufig verstellt werden müssen, genügt beispielsweise auch ein Handrad. Im mittleren Teilstück
Ic des Gehäuses ist noch ein Entgasungsstutzen 14 zu erkennen. An dem das Austragsende der Mischerwelle 4 umfassenden
Gehäuse-Teilεtück la ist ein Kopfstück 15 mit
Spritzdüse 16 (Fig. ?.) befestigt, mit der aus dem Schneckenknetmischer
ausgepreßten Strängen ein bestimmtes Profil gegeben wird.
Einzelheiten der Mischerwelle und der Mischelemente sind in
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Pig. 2 dargestellt,. Die Schneckenstege 3 der Mischerwelle
4 - im vorliegenden Fall ist es eine dreigängige Schnek-ke
- sind in dem Bereich der in den Mischraum 17 hineinragenden
Mischelemente 5 unterbrochen. Die Mischerwelle weist in diesen Bereichen jeweils einen Bund 18 mit konvex
kugelförmig gedrehter Außenfläche, auf. Der wirksame Teil der Mischelemente 5 hat die Form eines Kreisringsegmentes
mit sich 2ur Schneckenachse hin verjüngendem (keilförmigem)
Querschnitt. Seine innere Begrenzungsfläche ist konkav kugelförmig gedreht (siehe auch Fig. 5) und bildet dadurch
mit dem Bund 18 einen Spalt, der praktisch in jeder Drehlage gleich stark ist. Am übergang zu ihrer Achse- 5a haben
die Mischelemente einen tellerförmigen Bund 5b, um im Mischraum tote Ecken für die Strömung zu vermeiden. Die
Achse 5a ist in einer mit dem Gehäuse-Zwischenstück Ib verschraubten Bundhülse 19 gelagert und mittels einer Stopf
büchse 2o mit Dichtungen 21 abgedichtet. Ein Dichtungsring 22 verhindert, daß zwischen Bundhülse 19 und der sie aufnehmenden
Gehäusebohrung Material durchtreten kann. Ein den rechten Abschluß der Mischerwelle 4 bildendes Gewinde 23
geringer Steigung und Gangtiefe dichtet den Durchtritt des zuiTi Antriebsmotor (nicht dargestellt) führenden Wellenendes
24a gegen Materialaustritt ab. Die weiteren Bezugszeichen haben die gleiche Bedeutung wie bei Fig. 1.
Alle in einer senkrecht zur Mischerachse liegenden Ebene
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"•ft"""
angeordneten Mischoleraente 5 werden über den Verstellring
9 gemeinsam angetrieben bzw. in ihrer Winkellage festgehalten. Die Mischelemente sind im Normalfall parallel
zueinander angeordnet und ergeben in der in Fig. 2 links und in Fig.. 3 dargestellten Lage einen minimalen Strömungswiderstand
für das behandelte Gut, während sie in der Stellung nach Fig. 2 rechts und Fig. Ί eine maximale Drosselung
bewirken. Bei entsprechender Gestaltung der Mischelemente läßt sich der Gutstrom in dieser Stellung auch vollständig
abstauen. Je nach Lage der Verstellringe 9 zu den Stäben Io (diese sind in Fig. 2 nicht dargestellt), liegen
die Mischelemente der Ebene II-II parallel zu denen der
Ebene III-IJI, senkrecht zu diesen oder in jeden beliebigen
Phasenlage dazwischen.
Die Bezugszeichen in Fig. 3 und Fig. 4 haben die oben erläuterte Eedeutung. Zusätzlich ist in der Mischerwelle 4
eine Mittelbohrung 24b zu erkennen, durch die ein flüssiges oder gasförmiges Temperiermedium strömen kann. Zuganker
oder Schraubenbolzen 25 halten die Gehäuseteil- und -Zwischenstücke la bis Ie zusammen.
In Fig. 5 sind verschiedene Ausführungsformen von Mischelementen
5 dargestellt, und zwar von der Mischerlängsachse aus gesehen (in Richtung von Pfeil V in Fig. 4). Zu erkennen
sind der tellerföriäge Bund 5b, die konkav kugelförmige
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innere Fläche 5c und die dazwischenliegenden Flanken 5d und 5e.
Der Antrieb des Mischers nach Fig. 1 bis Fig. 5 über Stäbe und Hydraulikzylinder eignet sich in erster Linie für,
eine mehr oder wenig periodisch Hn- und hergehende Verstellung
der Misc hei entente. Je nach Bedarf, können diese auch in einer bestimmten.Lage festgehalten werdeno Mit
einem derartigen Verstellantrieb ist die Grundlage für eine selbsttätige Steuerung der Mischwirkung gegeben.
Der in Fig. 6 dargestellte Mischer eignet sich zwar ebenso für die selbsttätige Steuerung der Mischwirkung, wird aber
vorzugsweise in Fällen eingesetzt, in denen eine besonders
intensive Verstärkung der Mischwirkung und der Knetarbeit
gewünscht wird. Ähnlich wie bei Fig. 2 bis 4 in einein Gehäusezwischenstück
Ib1 drehbar gelagerte Mischelemente 51
weisen einen eigenen, vom Antrieb der Mischerwelle 4 unabhängigen Drehantrieb auf. In der zur Mischerachse senkrechten
Ebene VII-VII sind drei Mischelemente in gleichen Winkelabständen im Gehäuse angeordnet (siehe auch Fig. 7). Auf
den Achsen 5a1 der Mischerelemente sind kegelige Zahnritzel
26 befestigt,' die gemeinsam von einem großen Kegelrad 27 angetrieben werden. Dieses Kegelrad ist über ein Gleitlager
28 auf dem Gehäusezwischenstück.Ib' gelagert und weist auch
eine Außenverzahnung auf, über die es mittels eines stirn-
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-lo-
verzahnten Ritzels 29 von einem Elektromotor 3o angetrieben wird. Der Elektromotor ist am Gehäuseteilstück Ic1 angeflanscht.
Für einzelne im Gehäuse gelagerte Mischelemente eignet sich ein in der Ebene VIII-VIIT von Fig. 6 und in Fig. 8
dargestellter Drehantrieb. Die Achse 5a1' wird über eine
Kupplung 31 von einem Elektromotor 32 angetrieben. Dieser Motor ist über eine Platte 33 und ein Distanzstück 34 mit
dem Gehäuse-Zwischenstück Id* verbunden. Weitere Bezugszeichen in Fig. 6 bis Fig. 8 haben die oben beschriebene
Bedeutung, wobei zur Unterscheidung abweichender Ausführungen hochgestellte Striche verwendet v/erden.
Fig. 9 zeigt eine ebene Abwicklung eines Teils einer Mischerwelle mit Schneckenstegen 3 und Schneckengängen 4g
und in Verbindung damit eine Reihe Beispiele von Mischelementen 51 für den Mischer nach Fig. 6 bis 8. Dargestellt
ist die Projektion den aktiven Teils der Mischelemente senkrecht
zur Mischerachse. Man erkennt, wie die aur. den Schnekkengängen 4g austretenden Gxitstränge im stegfreien Bereich
von den Mischelementen erfaßt, geteilt, umgelenkt und teilweise verwirbelt werden. Dadurch wird eine sehr intensive
Mischwirkung erreicht.
Die Mischv/irkung tritt auch bei festgehaltener Lage der
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Mischelemente ein und hängt dann außer von der Form von der Winkellage der Mischelemenfce ab. Bei rotierenden
Mische!ementen hängt die Wirinsng stark von ihrer Drehzahl ab. Die Mischelemente nach Figs. 9.1, 9.5, 9.6 und 9*7 sind besonders für rotierenden Antrieb geeignet. Es ist leicht einzusehen, daß die Größe der von den Mischelementen jeweils erfaßten Gutvolumina außer von den genannten Parametern auch noch von der Drehzahl und von
der Aiisahl Gänge der Mischerweile abhängt.
Mische!ementen hängt die Wirinsng stark von ihrer Drehzahl ab. Die Mischelemente nach Figs. 9.1, 9.5, 9.6 und 9*7 sind besonders für rotierenden Antrieb geeignet. Es ist leicht einzusehen, daß die Größe der von den Mischelementen jeweils erfaßten Gutvolumina außer von den genannten Parametern auch noch von der Drehzahl und von
der Aiisahl Gänge der Mischerweile abhängt.
Die Vorteile, die sich aus der durch die Erfindung ermöglichten präzisen Beeinflussisag des Mischvorgangs ergeben,
lassen sich e.uch bei mehr welligen Mischern nutzen.
-Patentansprüche™
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Claims (7)
1.j Kontinuierlich arbeitender Schneckenknetmischer mit
einer in einem Gehäuse drehbar angeordneten und mit unterbrochenen Schneckenstegen versehenen Mischerwelle,
sowie mit von der Gehäusewand in den Raum zwischen den Schneckenstegen hineinragenden Mischelementen, dadurch
gekennzeichnet, daß die Mischelemente (5; 51) drehbar gelagert und mit einem eigenen Antrieb (6 bis
13; 26 bis 32) versehen sind.
2. Schneckenknetmischer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere in einer Ebene (III) senkrecht
zur Schneckenachse über den Gehäuseumfang verteilt angeordnete Mischelemente (5) mit einem gemeinsamen Verstellantrieb
(6 bis 13) versehen sind.
3. Schneckenknetmischer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die in zwei oder mehr Ebenen (III; IV)
senkrecht zur Schneckenachse angeordneten Mischelemente (5) alle einen gemeinsamen Antrieb (6 bis 13) aufweisen,
4. Schneckenknetirtischer nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
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dadurch gekennzeichnet, daß die Mischelemente (5) die Form eines sich zur Schneckenachse hin verjüngenden
Kreisringsegmentes aufweisen, das innen durch eine konkav kugelförmige Fläche begrenzt 1st, und
daß der den Mischelementen (5) zugeordnete stegfreie
Bereich (18) der Mischerwelle (4) eine konvex kugelförmige äußere Oberfläche besitzt.
5. Schneckenknetmischer nach Anspruch 4, gekennzeichnet
durch eine parallele Anordnung aller in einer Ebene liegenden verstellbaren Mischelemente (5), die eine
Stellung maximalen Durchflußwiderstandes (Fig.4) und senkrecht dazu eineStellung minimalen Widerstandes
(Fig.3) aufweisen.
6. Schneckenknetmischer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Mischelemente (51) mit einem Drehantrieb
(26 bis 3ö? 31,32) versehen sind*
7. Schneckenknetmischer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere in einer Ebene senkrecht zur
Schneckenachse über den Gehäuseumfang verteilt angeordnete Mischelemente (51) mit einem gemeinsamen Drehantrieb
(26 bis 3o) versehen sind.
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Leerseite
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Family Applications (1)
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Country Status (7)
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GB (1) | GB1396843A (de) |
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