DE2303120A1

DE2303120A1 - Mischer

Info

Publication number: DE2303120A1
Application number: DE2303120A
Authority: DE
Inventors: Bernard A Loomans
Original assignee: Baker Perkins Inc
Current assignee: Baker Perkins Inc
Priority date: 1972-01-24
Filing date: 1973-01-23
Publication date: 1973-08-09
Also published as: US3802278A; DE2303120B2; GB1407651A; CH564710A5; DE2303120C3; JPS4886159A; JPS526900B2

Description

P/b

Baker Perkins IncSaginaw, Michigan/USA

Mischer

Die Erfindung betrifft einen Mischer mit einer Mischerwelle und einer Rotationsantriebsvorrichtung und einer Vorrichtung zum gleichzeitigen Drehen und axialen Hin- und Herbewegen der Mischerwelle, die einen Rahmen, einen Antriebswellenteil, der zur Rotation um und zur Hin- und Herbewegung entlang einer Drehachse befestigt und mit dem Drehbewegungsantrieb und der Mischerwelle verbunden ist, aufweist.

Mischer, wie sie in den US-PS 3 023 455 und 3 362 044 beschrieben sind, besitzen unterbrochene Flugknetschrauben oder Schnecken, die gedreht und hin- und herbewegt werden in einer rohrförmigen Mischtrommel mit radial hervorstehenden Ansätzen zur richtigen wirksamen Mischung von Kunststoff substanzen oder ähnlichen, die gemischt werden sollen. Bei schweren oder zähen zu mischenden Substanzen ist die Axialkraft, die auf die Welle zur Erzeugung einer Hin- und Herbewegung ausgeübt werden muss, verhältnismassig gross, und es ist daher wichtig, dass der Mechanismus zum Bewirken einer solchen Hin- und Herbewegung robust gebaut ist, damit er durch die verhältnismässig hohe axiale Belastung nicht zerstört wird.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen einfachen, stabilen Mischer-Antriebsmechanismus zu schaffen mit einer Minimalzahl bewegbarer Teile zur Hin- und Herbewegung und Drehung einer solchen Mischerwelle.

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Es ist weiter Aufgabe der Erfindung, einen dauerhaften Mischerantriebsmechanismus zu schaffen, der die Mischerwelle wirksam axial hin- und herbewegt, wenn diese gedreht wird, um schwere Beschickungen von Kuststoffmaterial zu mischen.

Es ist weiter Aufgabe der Erfindung, einen Mischerantriebsmechanosmus zu schaffen, der gewünschtenfalls eine geeignete zirkulierende Wärmeübertragungsflüssigkeit in einem axialen Weg zwischen Antriebsmechanismus und'Mischerwelle besitzt.

Diese Aufgabe wird durch einen Mischer der eingangs beschriebenen Art gelöst, der sich gemäß der Erfindung dadurch kennzeichnet, daß ein Rahmen oder ein Gehäuse, eine Dreh-Antriebswelle mit einem Wellenabschnitt, der axial geneigt ist gegen die Drehachse der Antriebswelle und mit der Knetschraube verbunden und mit dem Rahmen drehbar und gleitbar befestigt ist, und Mittel mit einem in einem Schwingbewegungsweg um eine Achse quer und in einem Abstand zu der Drehachse der Antriebswelle bewegbaren Teil·, welches zwischen dem Rahmen und dem genigten Wellenabschnitt wirkt zur Hin- und Herbewegung der Antriebswelle und Knetschraube in einem axialen Hin- und Herbewegungsweg, wenn die Antriebswelle gedreht wird, vorgesehen sind.

Weitere Merkmale und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausfürhungsbeispielen anhand der Figuren. Von den Figuren zeigen:

Fig. 1 eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer Antriebsvorrichtung für Hin- und Herbewegung und Drehbewegung, gemäß der Erfindung, die antriebsmäßig mit der Knetschraube eines Mischers verbunden ist und wobei ein Teil des Gehäuses der Antriebsvorrichtung zur besseren Darstellung der Antriebsvorrichtung entfernt ist;

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Fig. 2 eine vergrösserte, auseinandergezogene Darstellung der

Antriebsvorrichtung gemäss der Erfindung;

Fig. 3 eine Teil-Seitenansicht der Antriebsvorrichtung entlang

der Linie 3-3 in Fig. 1;

Fig. 4 eine perspektivische Darstellung der Antriebsvorrichtung

in einer Drehstellung; und

Fig. 5 eine perspektivische Darstellung ähnlich der in Fig. 4 gezeigten, bei der sich jedoch die Antriebsvorrichtung in einer gegenki· über der in Fig
Stellung befindet.

ki· über der in Fig. 4 gezeigten Stellung um 180 verdrehten

Die gemäss der Erfindung ausgeführte Vorrichtung ist insbesondere für die Verwendung mit einem Mischer der in den genannten US«PS 3 023 455 und 3 362 044 beschriebenen Art, die durch Bezugnahme zum Bestandteil der Beschreibung gemacht werden, wodurch die Mischeigenschaften der vorliegenden Vorrichtung detaillierter klar werden, angepasst gebaut.

Der Mischer weist eine rohrförmige Mischtrommel 10 auf, die eine sich axial erstreckende Misch- oder Vermischkammer 12 bildet, und besitzt in axialer Richtung einen Abstand voneinander aufweisende Knetzähne 14, die sich radial einwärts in die Kammer 12 erstrecken. Drehbar gelagert in der Trommel 10 und in der Kammer 12 angeordnet ist eine rohrförmige Mischwelle 16 vorgesehen mit einer Mehrzahl von Schneckenschaufeln oder Gewinde schnecken 18, die durch Zwischenräume unterbrochen werden, wie es bei 20 gezeigt ist, wodurch eine Hin« und Herbewegung der Welle 16 ohne Störung zwischen den Zähnen 14 und den Schaufeln 18 möglich wird. Ein Einfülltrichter 24 ist am einen Ende der Kammer 12 vorgesehen zur Zuführung von darin zu mischendem Kunststoffmaterial oder anderen Materia« lien. Es sind Wärmeaustauschkammern 22 in der Mischtrommel 10 vorgesehen, und die Welle 16 weist eine Bohrung 16a auf, durch die geeignete Ternperatursteuerungsflüssigkeiten wie Wärmeaustauschmittel hindurch-

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fliessen können zur Steuerung der Temperatur des der Kammer 12 zugeführten Materials. An dem gegenüberliegenden Ende der Kammer 12 kann ein Spritz- oder Pressmechanismus vorgesehen werden, wie er in den genannten Patentschriften beschrieben ist.

In den Fig. 1 und 2 ist eine allgemein mit 26 bezeichnete Antriebsvorrichtung vorgesehen zur Hin- und Herbewegung (Schwingung) und Drehbewegung der Mischerwelle 16 und besitzt einen Rahmen oder ein Gehäuse F mit einer Grundplatte 27a, Endwänden 27 und Seitenwänden 27b. Eine der Endwände 27 ist abnehmbar verbunden mit einem Ende der Mischtrommel 10. Die Mischer antriebsvorrichtung 26 weist eine innen kerbverzahnte, drehmomentübertragende Drehwelle 30 auf (Fig. 4), die drehbar gelagert ist auf geeigneten Lagern (hier nicht gezeigt) in der anderen Endwand 27, und die durch eine geeignete Kraftquelle wie etwa einem Elektromotor angetrieben wird. Die Welle 30 besitzt eine Bohrung 30a, durch die ein Wärmeaustauschmedium zirkulieren kann. Es ist eine allgemein mit 28 bezeichnete Antriebswelle vorgesehen, die ein äusseres Kerbzahnende 28c aufweist, die gleitend von dem komplimentären Kerb zahnring oder -welle 30 aufgenommen werden. Das andere Ende 28a der Antriebswelle 28 ist fest mit einer Mischer welle 16 durch geeignete Kopplungsmittel 28b (Fig. 1) verbunden.

Die Antriebswelle 28 weist einen axial geneigten, abgeglichenen (balanced) Wellenabschnitt 32 auf, der einen kurbelartigen Teil 32a mit einer um einen Winkel χ gegen die Rotationsachse b der Antriebswelle 28 geneigten Achse a besitzt. Der Kurbelartige Teil 32a, der wegen seiner Form als "Z-Wellenabschnitt" bezeichnet werden kann, kann geometrisch in zwei identische Hälften 28d und 28e (Fig. 1) auf den entgegengesetzten Seiten der Drehachse b eingeteilt werden. Die beiden Hälften 28d und 28e sind gleich exzentrisch relativ zur Achse b und um 180 gegeneinander versetzt, so dass störende Schwingungen nicht auf den Tragrahmen F übertragen werden, wenn die Antriebswelle 28 gedreht wird. Dreht sich die Antriebswelle 28 aus der in

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Fig. 4 gezeigten Stellung um 180° in die in Fig. 5 gezeigte Stellung, dann bewegt sich die Kurbelachse a, die die Antriebswellen-Drehachse b schneidet, zwischen den entgegengesetzt horizontal geneigten Stellungen, wie sie in Fig. 4 und 5 gezeigt sind. Der Wellenabschnitt 32 besitzt auch einen Druckring 33 zwischen den Enden des kurbelartigen Teiles 32 a für einen Zweck, der im weiteren noch deutlich werden wird. Die Antriebswelle 28 besitzt eine Bohrung 28f, die mit den Bohrungen 16a und 30a der Wellen 16 und 30 in Verbindung steht, um einen axialen Durchfluss der Wärmeübertragungsmittel zu ermöglichen.

Zur axialen Hin- und Herbewegung der Antriebswelle 28 und der Mischerwelle 16 bei deren Drehung ist ein inneres universalgelenkartiges Verbindungsstück 34 vorgesehen, welches einen äußeren Befestigungsring 36 (Fig. 2) zur Aufnahme eines Kreuzkopfes 48 bes#itzt. Der Ring 36 besitzt ein Paar horizontaler Lagerzapfen 37, die auf geeigneten Lagern 38 (Fig. 3) in den Seitenwänden des Rahmens F gelagert werden. Wie in Fig. 1 gezeigt ist, weist die Rotationsachse c der Lagerzapfen 37 einen Abstand d von der Rotationsachse b der Antriebswelle 28 auf, durchsetzt aber den Ring 36, so daß große Kräfte mit einem sehr kleinen Hub übertragen werden können.

Es sind obere und untere Lagerblöcke 40 und 42 in dem Außenring vorgesehen zur Aufnahme eines Paares vertikaler Lagerzapfen 44 und 46, die an der oberen und unteren Seite des Kreuzkopfes befestigt sind. Die Rotationsachse e der vertikalen Lagerzapfen und 46 ist im wesentlichen senkrecht zu der Achse c der horizontalen Lagerzapfen 37. Die Lagerblöcke 40 und 42 für die vertikalen Lagerzapfen 44 und 46 besitzen abnehmbare Aufsätze 40a und 42a, so daß die Lagerzapfen 44 und 46 leicht eingebaut werden können.

In der Bohrung 49 des Kreuzkopfes 48 wird ein Paar von Drucklagern 50 aufgenommen, die hindurchführende Bohrungen 51 zur Aufnahme des kurbeiförmigen Abschnittes 32a aufweisen. Die Lager 50 befinden

sich in lagermäßigem Kontakt mit dem von der Kurbel getragenem Druckring 33. Die gegenüberliegenden Enden des Kreuzkopfes 48 werden

mit Endaufsätzen 52 ve? r - 309832/089A

riegelt, die durch sie hindurchgehende Bohrungen 53 aufweisen zur Aufnahme von Radiallagern 54, in denen der Wellenabschnitt 32 gelagert wird, um die Drucklager 50 und den Druckring 33 aneinander anliegend zu halten.

Bei Drehung der ein Drehmoment übertragenden Welle 30 dreht sich die Antriebswelle 28 mit dem Wellenabschnitt 32 und wirkt mit dem Kreuzkopf 48 zusammen, wodurch sich eine zirkuläre Taumelbewegung (Wobblebewegung) darauf ergibt und ein Hin- und Herschwingen in einer im wesentlichen horizontalen Ebene um die Achse e der vertikalen Lagerzapfen 44 und 46 hervorgerufen wird. Zur gleichen Zeit, in der sich der Wellenabschnitt 32 um 180 zwischen den in den Fig. 4 und 5 gezeigten Stellungen dreht, so dass er entgegengesetzt zur Horizontalen geneigt ist und die Relativstellungen der Wellenabschnitte 28d und 28e umgekehrt sind, wirkt der Universal-Gelenkring 36 mit dem geneigten Wellenabschnitt 32 über den Kreuzkopf 48 zusammen zu einer Schwingung nur um die Achse c der Lagerzapfen 37 in einer vertikalen Ebene zwischen den in Fig. 4 und Fig. 5 gezeigten Stellungen»

Da die horizontalen Lagerzapfen 37 sich nicht horizontal bewegen können, ··.· zwingt die Schwingbewegung des äusseren Ringes 36 die Welle 28, auf dem. Rahmen F zwischen der in Fig. 5 gezeigten Stellung, in der der kerbverzahnte Abschnitt 28c axial in den Aufnahmewellenabschnitt 30 hineinbewegt ist, und der in Fig. 4 gezeigten Stellung, in der der Wellenabschnitt 28c axial aus dem verzahnten Wellenabschnitt 30 herausgezogen ist, zu gleiten. Die Axialbewegung der Welle 28 wird natürlich auf die Mischerwelle 16 übertragen zur Hin- und Herbewegung der Welle 16, wenn sie gedreht wird. Eine Drehung der Welle 28 schafft so eine längsmässige Hin- und Herbewegung der Welle 16 mit einem Ausschlag, der gleich dem Zweifachen der Entfernung d von der geneigten Wellenabschnittsachse b zur Rotationsachse c multipliziert mit dem Sinus des Winkels χ zwischen den Achsen a und b ist.

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Claims

Patentansprüche

f 1„ Mischer mit einer Mischerwelle und einer Rotationsantriebsvorrichtung und einer Vorrichtung zum gleichzeitigen Drehen und axialen Hin- und Herbewegen der Mischerwelle, die einen Rahmen, einen Antriebswellenteil, der zur Rotation um und zur Hin« und Herbevegung entlang einer Drehachse befestigt und mit dem Drehbewegungsantrieb und der Mischerwelle verbunden ist, aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebswellenteil (18) einen Abschnitt (32a) aufweist, der gegen die Drehachse geneigt ist, dass ein Verbindungsstück (34) vorgesehen ist mit einem zur Schwingbewegung auf dem Rahmen (27b) befestigten Teil (36), welches zwischen denn Wellenteil (18) und dem Rahmen (27b) reagiert, wenn der Antriebswellenteil (18) gedreht wird, zur axialen Hin« und Herbewegung des Antriebswellenteiles (18) in einem axialen Hin- und Herbewegungsweg, wenn der Antriebswellenteil (18) gedreht wird.
2. Mischer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungsstück (34) einen Ring (36), der schwingbar an dem Rahmen (27b) befestigt ist zur Bewegung um eine Achse (c), die sich in einem Abstand und quer zu der Drehachse (b) des Antriebswellenteiles befindet, und einen Kreuzkopf (48) mit einer Bohrung (49) zur Aufnahme des Dreh wellenabschnitte s (32a), der an dem Ring (36) befestigt ist zur Schwingbewegung in einer Ebene, die im allgemeinen senkrecht zu der Ebene steht, in der der Ring (36) schwingt, aufweist.
3. Mischer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der geneigte Abschnitt (32a) zwischen den Enden des Wellenabschnittes (18) vorgesehen ist.
4. Mischer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der geneigte Welli'iinbsehnitt (32a) gleichermassen exzen
/«idrc.-htf: W«!ll<;nlcitte (28d und 28o) aufweist.

(32a) gleichermassen exzentrische, um 180 gegeneinander

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5. Mischer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der geneigte Wellenabschnitt (32a) ein Ganzes bildet mit dem Antriebswellenteil (18).
6. Mischer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Ring (36) und der Kreuzkopf (48) ein Doppelgelenk zur Verbindung des Rahmens (27b) mit dem Wellenabschnitt (32a) besitzen.
7. Mischer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der geneigte Abschnitt einen Zwischenring (33) von vergrössertem. Durchmesser besitzt und dass Druckkugellager (50) dagegen anliegen.

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