DE2243039C3 - Kontinuierlich arbeitender Schnekkenknetmischer - Google Patents

Kontinuierlich arbeitender Schnekkenknetmischer

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Description

Die Erfindung betrifft einen kontinuierlich arbeitenden Schneckenknetmischer mit einer in einem Gehäuse drehbaren, wenigstens einen stegfreien Bereich aufweisenden Mischerwelle sowie mit zumindest einer Gruppe in einer Ebene senkrecht zur Schneckenachse über den Gehäuseumfang verteilt angeordneten und von der Gehäusewand radial in den stegfreien Bereich hineinragenden, drehbaren Mischelementen, die bei jeweils gleicher Winkelstellung a<:m zu behandelnden Stoff unterschiedlichen Durchflußwiderstand entgegensetzen.
Kontinuierlich arbeitende Knet- und Mischmaschinen dieser Art werden für das Verarbeiten und Behandeln von weichplastischen, elastischen, pulvrigen und flüssigen Stoffen benutzt. Als Beispiele für ihren Einsatz seien die Chemie, Kunststoff- und Gummi-Industrie, die Herstellung von Elektrodemassen, die Aufbereitung von Formsand und die Lebensmittelherstellung genannt.
Bei einer bekannten Ausführung einer plastische oder plastifizierbare Werkstoffe verarbeitenden Maschine dieser Art gemäß DE-AS 12 45 584 sind zwischen je zwei als Ringrippen ausgebildeten Windungen einer Schnecke drehbar gelagerte und einzeln verstellbare Fördermesser angeordnet, die eine Beeinflussung des zwischen den Ringrippen geförderten Gutes hinsichtlich seines Plaslifizierungs- oder Zähigkeitsgrades ermögliehen sollen.
Die Ausbildung und Anordnung der Fördermesser erlaubt zwar eine Einwirkung auf den Massefluß des zu verarbeitenden Gutes in den durch die diskontinuierliche, von Hand vorgesehene Verstellbarkeil dieser ()0 Messer gegebenen Grenzen, nicht jedoch eine zusätzliche Steigerung der Mischwirkung. Eine Einflußnahme auf die Wirkungsweise des Mischers mit der bekannten Vorrichtung ist daher nur begrenzt möglich.
Während des Betriebes kann praktisch nur die Dreh- fts zahl des Antriebes der Schnecke verändert werden, was sich wiederum auf den Durchsatz auswirkt. Eine Anpassung der Förderelemente an sich verändernde Stoffeigenschaften hingegen kann nur bei Ställstand der Maschine erfolgen.
Aus der FR-PS 15 79 012 ist eine Misch- und Knetvorrichtung bekannt, bei der die Mischelemente zwar bis auf die Mischerwelle hinabreichen und dieser auch angepaßt sind. Hierbei sind die Mischelemente aber weder zum Verstellen in ihrer Winkellage noch zum weitgehenden Drosseln des Masseflusses geeignet.
Weiterhin ist mit der älteren Patentanmeldung P 22 35 784 bereits vorgeschlagen worden, für die Mischelemente einen gemeinsamen Antrieb vorzu-. sehen. Dieser betrifft dort jedoch nur die Höhenverstellung der Mischelemente.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die in den stegfreien Bereich der Mischerwelle hineinragenden Mischelemente so auszubilden, daß sie als Drosselorgane zum nahezu vollständigen Sperren des Masseflusses dienen und die Einflußnahme auf die Knetwirkung des Schneckenknetmischers bei sich ändernden Stoffe.genschaften in weitem Umfang zulassen. Zudem soll die veränderbare Wirkung der Mischelemente auf den zu behandelnden Stoff auch ohne Einbuße an Gleichhakung der Knet- bzw. Mischwirkung auch während des Betriebes des Schneckenknetmischers möglich sein.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Mischelemente bis zur Mischerwelle reichen und die Form eines sich zur Schneckenachse hin verjüngenden Kreisringsegmentes aufweisen, das innen durch eine konkav-kugelförmige Fläche begrenzt ist, daß der den Mischelementen zugeordnete stegfreie Bereich der Mischerwelle eine den Kreisringsegmenten entsprechende konvex-kugelförmige Oberfläche aufweist und daß für die Mischelemente ein gemeinsamer Antrieb vorgesehen ist.
Dadurch ist eine intensive zusätzliche, vom Antrieb der Schneckenwelle unabhängig und in weiten Grenzen veränderbare Misch- und Schereinwirkung auf das in der Schneckenmaschine zu behandelnde Gut möglich. Die erfindungsgemäße Vorrichtung erlaubt zunächst, den Gutstrom verschieden stark zu drosseln, womit der Druck im Behandlungsgut gezielt verändert werden kann. Darüber hinaus ermöglicht die Antreibbarkeit der Mischelemente eine Optimierung der Mischwirkung. Zusätzlich besteht die Möglichkeit, den gesamten Arbeitsprozeß zu automatisieren.
Für den gemeinsamen Antrieb der Mischelemente wird Schutz nur im Zusammenhang mit den übrigen Merkmalen nach dem Patentanspruch beansprucht.
Die Erfindung wird im folgenden durch Ausführungsbeispiele an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt
F i g. 1 eine Draufsicht auf einen Schneckenknetmischer,
F i g. 2 einen Längsschnitt durch den Mischer nach Fig. 1, mit um 90° verdrehten auslaßseitigen Mischelementen,
Fig. 3 einen Schnitt gemäß Linie Ill-III durch den Mischer nach F i g. 2,
Fig. 4 einen Schnitt gemäß Linie IV-IV durch den Mischer nach F 1 g. 2,
Fig.5 verschiedene Ausführungsformen von Mischelementen, Ansicht in Richtung von Pfeil V in F i g. 4,
F i g. 6 eine andere Ausführung eines Schneckenknetmischers im Längsschnitt,
Fi g. 7 einen Schnitt gemäß der Linie VII-VII durch den Mischer nach F i g. 6,
Fig.8 einen Schnitt gemäß Linie VIII-VIII durch
den Mischer nach F i g. 6 und
F i g. 9 eine ebene Abwicklung einer Schneckenwelle mit verschiedenen Ausführungen von Mischelementen für einen Mischer nach F i g. 6.
In einer Draufsicht (Fig. 1) auf einen Schneckenknetmischer ist ein aus verschiedenec Teilstücken la bis 1 e zusammengesetztes Gehäuse 1 zu erkennen. Das Teilstück Ie enthält einen Eingabetrichter 2 für das zu behandelnde Material. Durch die öffnung des Trich;ers 2 ist eine roit Schneckenstegen 3 versehene Mischerwelle 4 zu sehen. Zwei Gehäuse-Teilstücke \b und Xd dienen der Aufnahme von Mischelementen 5, von denen hier nur die Achs« 5a zu erkennen ist. Die Achse 5a ist mit einem Hebel ί verbunden, der an seinem anderen Ende mit einem Bolzen 7 in ein Langloch 8 eines Verstellringes 9 eingreift (siehe auch F i g. 2). Die beiden Verstellringe 9 sind über Stäbe 10 mit einem Versldlantrieb verbunden, der hier aus zwei Hydraulikzylindern 12 besteht, in denen an die Stäbe 10 befestigte Kolben 13 hin- und herbewegt werden 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-Teilstück la ist ein Kopfstück 15 mit Spritzdüse 16 (F i g. 2) befestigt, mit der aus dem Schneckenknetmischer ausgepreßten Strängen ein bestimmtes Profil gegeben wird.
Einzelheiten der Mischerwelle und der Mischelemente sind in F i g. 2 dargestellt. Die Schneckenstege 3 der Mischerwelle 4 — im vorliegenden Fall ist es eine dreigängige Schnecke — sind in dem Bereich (18) der in den Mischraum 17 hineinragenden Mischelemente 5 unterbrochen. Die Mischerwelle 4 weist in diesem stegfreien Bereichen 18 jeweils einen Bund mit konvexkugelförmig gedrehter Außenfläche auf. Der wirksame Teil der Mischelemente 5 hat die Form des Kreisringsegmentes mit sich zur Schneckenachse hin verjüngendem (keilförmigem) Querschnitt. Seine innere Begrenzungsfläche ist konkav-kugelförmig gedreht (siehe auch F i g. 5) und bildet dadurch mit dem Bund der Mischerwelle 4 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 i*a ist in einer mit dem Gehäuseteilstück 16 verschraubten Bundhülse 19 gelagert und mittels einer Stopfbüchse 20 mit Dichtungen 21 abgedichtet. Ein Dichtungsring 22 verhindert, daß zwischen Bundhülse 19 und der sie aufnehmenden Gehäusebohrung Material durchtreten kann. Ein den rechter. Abschluß der Mischerwelle 4 bildendes Gewinde 23 geringer Steigung und Gangtiefe dichtet den Durchtritt des zum Antriebsmotor (nicht dargestellt) führenden Wellenendes 24a gegen Materialaustrit ab. Die weiteren Bezugszeichen haben die gleiche Bedeutung wie in F i g. 1.
Alle in einer senkrecht zur Mischerachse liegenden Ebene angeordneten Mischelemente 5 werden über den Verstellring 9 gemeir.s.. .. angetrieben bzw. in ihrer Winkellage festgehalten. Die Mischelemente sind im Normalfall parallel zueinander angeordnet und ergeben in der in F i g. 2 links und in F i g. 3 dargestellten Lage einen minimalen Strömungswiderstand für das behandelte Gut, während sie in der Stellung nach F i g. 2 rechts und F i g. 4 eine maximale Drosselung bewirken. Bei entsprechender Gestaltung der Mischelemente läßt sich der Guistrom in dieser Stellung auch vollständig abstauen, je nach Lage der Verstellringe 9 zu den Stäben 10 (diese sind in Fig.2 nicht dargestellt) liegen die Mischelemente der Ebene 1II-III parallel zu denen der Ebene IV-IV, senkrecht zu diesen oder in jeder beliebigen Phasenlage dazwischen.
Die Bezugszeichen in F i g. 3 und 4 haben die oben erläuterte Bedeutung. Zusätzlich ist in der Mischerwelle 4 eine Mittelbohrung 246 zu erkennen, durch die ein flüssiges oder gasförmiges Temperiermedium strömen kann. Zuganker oder Schraubenbolzen 25 halten die Gehäuseteilstücke la bis Ie zusammen.
In F i g. 5 sind verschiedene Ausführungsformen von Mischelementen 5 dargestellt, und zwar von der Mischerlängsachse aus gesehen (in Richtung von Pfeil V in F i g. 4). Zu erkennen sind der tellerförmige Bund 5b, die konkav kugelförmige innere Fläche 5c und die dazwischenliegenden Flanken 5dund Se.
Der Antrieb der Mischelemente nach F i g. 1 bis 5 über Stäbe und Hydraulikzylinder eignet sich in erster Linie für eine mehr oder weniger periodisch hin- und hergehende Verstellung der Mischelemente. Je nach Bedarf können diese auch in einer bestimmten Lage festgehalten werden. Mit einem derartigen Verstellan trieb ist die Grundlage für eine selbsttätige Steuerung der Mischwirkung gegeben.
Der in F i g. 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 den Ausführungen nach F i g. 2 bis 4 weisen die in einem Gehäuseteilstück \b' drehbar gelagerten Mischelemente 5' 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 (s. auch F i g. 7). Auf den Achsen 5a' der Mischelemente sind kegelige Zahnritzel 26 befestigt, die gemeinsam von einem großen Kegelrad 27 angetrieben werden. Dieses Kegelrad ist über ein Gleitlager 28 auf dem Gehäuseteilstück Xb1 gelagert und weist auch eine Außenverzahnung auf, über die es mittels eines stirnverzahnten Ritzels 29 von einem Elektromotor 30 angetrieben wird. Der Elektromotor ist am Gehäuseteilstück Ic1 angeflanscht.
Für einzelne im Gehäuse gelagerte Mischelemente eignet sich ein in der Fbene VIII-VIII von F i g. 6 und in F i g. 8 dargestellter Drehantrieb. Die Achse 5a" wird über eine Kupplung 31 von einem Elektromotor 32 angetrieben. Dieser Motor ist über eine Platte 33 und ein Distanzstück 34 mit dem Gehäuseteilstück id verbunden. Weitere Bezugszeichen in F i g. 6 bis 8 haben die oben beschriebene Bedeutung, wobei zur Unterscheidung abweichender Ausführungen hochgestellte Striche verwendet werden.
F i g. 9 zeigt eine ebene Abwicklung eines Teils einer Mischerwelle mit Schneckenstegen 3 und Schneckengängen 4g und in Verbindung damit eine Reihe Beispiele von Mischelementen 5' für den Mischer nach F i g. 6 bis 8. Dargestellt ist die Projektion des aktiven Teils der Mischelemente senkrecht zur Mischerachse. Man erkennt, wie die aus den Schneckengängen 4g austretenden Gutstränge im stegfreien Bereich von den Mischelementen erfaßt, geteilt, umgelenkt und teilweise verwirbelt werden. Dadurch wird eine sehr intensive Mischwirkung erreicht.
Die Mischwirkung tritt auch bei festgehaltener Lage
der Mischelemente ein und hängt dann außer von der Form von der Winkellage der Mischelemente ab. Bei rotierenden Mischelementen hängt die Wirkung stark von ihrer Drehzahl ab. Die Mischelemente nach den F i g. 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 Anzahl Gänge der Mischerwelle abhängt.
Die Vorteile, die sich aus der durch die Erfindung ermöglichten präzisen Beeinflussung des Mischvorgangs ergeben, lassen sich auch bei mehrwelligen Mischern nutzen.
Hierzu 7 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

  1. Patentanspruch:
    Kontinuierlich arbeitender Schneckenknetmischer mit einer in einem Gehäuse drehbaren, wenigstens einen stegfreien Bereich aufweisenden Mischerwelle sowie mit zumindest einer Gruppe in einer Ebene senkrecht zur Schneckenachse über den Gehäuseumfang verteilt angeordneten und von der Gehäusewand radial in den stegfreien Bereich hineinragenden, drehbaren Mischelementen, die bei jeweils gleicher Winkelstellung dem zu behandelnden Stoff unterschiedlichen Durchflußwiderstand entgegensetzen, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischelemente (5) bis zur Mischerwelle (4) reichen und die Form eines sich zur Schnecken-achse hin verjüngenden Kreisringsegmentes aufweisen, das innen durch eine konkavkugelförmige Fläche begrenzt ist, daß der den Mischelementen (5) zugeordnete stegfreie Bereich (18) der Mischerwelle (4) eine den Kreisringsegmenten entsprechende konvex-kugelförmige Oberfläche aufweist und daß für die Mischelemente (5) ein gemeinsamer Antrieb vorgesehen ist.
    25
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