DE2523932C2 - Kontinuierlich arbeitende Vorrichtung zum Aufbereiten oder Verarbeiten von Formmassen aus Kunststoff oder Kautschuk - Google Patents

Description

Leiste ist ein Wellenberg der beweglichen Leiste wirkungsmäßig zugeordnet. In das in Förderrichtung gesehen erste Wellental wird die Formmasse ständig aufgegeben. Über die von dem Kurbeltrieb eingeleitete Bewegung verdrängt jeder Wellenberg der beweglichen S Leiste Formmasse vom in Förderleitung gesehen rückwärtigen Teil des Wellentales nach vorn und bildet dabei im Wellental der ortsfesten Leiste eine sich vergrößernde Entspannungskammer und eine sich verkleinernde Kompressionskammer. Formmasse wird <o in das nächste Wellental geschoben und dabei einer Sr^K.rung unterworfen. Ist ein Spalt zwischen Wellenberg der beweglichen Leiste und Wellental der ortsfesten Leiste während der untersten Stellung der beweglichen Leiste vorgesehen, wird ein Teil der Formmasse je nach Spaltweite zwischen den Leisten im viiellental als Leckströmung geschert. Bei jedem v^eiteren Kurbelumlauf wiederholt sich der Vorgang.

Die aufgegebene Formmasse wird zwangläufig eingezogen und gefördert, da jedes Wellental der ortsfesten Leiste bei jeder Kurbeldrehung von dem wirkungsmäßig zugeordneten Wellenberg der beweglichen Leiste durchfahren wird und die Formmasse in Förderrichtung verdrängt wird. Dabei wird die Formmasse verdichtet, gemischt und plastifiziert. Über die Anzahl der aufeinanderfolgenden Wellentäler der ortsfesten Leiste und der entsprechenden Anzahl der Wellenberge der Lieweglichen Leiste läßt sich der Grad der Homogenisierung des Extrudats beeinflussen.

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist ein schonendes Verarbeiten der Formmasse hinsichtlich der Temperaturbeanspruchung möglich, da nach jeder Verdichtungsphase in jeder der sich verkleinernden Kompressionskammern ein Entspannen der Formmasse in der jeweils nachgeordneten Expansionskammer erfolgt.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung isi die bewegliche Leiste über zwei synchron laufende Kurbeltriebe antreibbar. Das Antriebsgestänge weist so eine größere Stabilität auf. Die bewegliche Leiste bleibt sicher in der vorbestimmten Winkellage zur ortsfesten Leiste.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die bewegliche Leiste senkrecht zur ortsfesten Leiste verstellbar. Diese Verstellbarkeit ermöglicht die Änderung des Scherspaltes zwischen den Leisten, um die Vorrichtung auf unterschiedliche Stoffe einzurichten. Diese Verstellbarkeit kann beispielsweise über eine Änderung des Kurbelradius oder eine Längenänderung der Schubstangen erfolgen.

In Ausbildung der Erfindung sind mehrere Leistenpaare nebeneinander angeordnet, deren Profilierung jeweils zum benachbarten Leistenpaar versetzt ausgebildet ist. Hierdurch wird eine gute Quermischung und ein schonendes Verarbeiten der Formmasse erreicht.

Bei Anordnung mehrerer Leistenpaaie ist es /weckmäßig, jeder beweglichen Leiste einen separaten Kurbeltrieb zuzuordnen. Es ist so möglich, den Ablauf der beweglichen Leisten auf ihren Kreisbahnen gegeneinander unterschiedlich zu wählen und gegebenenfalls zu verändern.

Um die für jede Kunststoff- oder Kautschukmischung unterschiedlichen Verarbeitungsbedingungen zu erreichen, ist es möglich, die profilierten Leisten temperierbar auszugestalten.

Zusätzliche Scherenergie kann durch Versehen tier Oberfläche des wellenförmigen Profils der Leisten mit einer schräg zur Längsachse angeordneten Riffelung in die Formmasse eingebracht werden. Durch Abwechseln der Neigung der Riffelung wird die Quermischung erhöht.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung des wellenförmiger. Profils ist im Unteranspruch 8 beschrieben.

Durch die Erfindung hu das Verarbeiten und Aufbereiten von Formmassen aus Kunststoff oder Kautschuk ohne Einzugsschwierigkeiten selbst bei pulverförmigen Formmassen möglich. Eine gleichmäßige Förderung ist gegeben.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung eignet sich besonders gut zur Aufbereitung von Formmassen für die Beschickung von Kalandern und Extrudern. Die bisher verwendeten, aufwendigen Mischwalzwerke oder Knetmischer können von einer erfindungsgemäßen Vorrichtung ersetzt \v erden.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung durch Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 eine Aufbereitungsvorrichtung in Stirnansicht,

Fig. 2 eine Seitenansicht der Vorrichtung nach F i g. 1 gemäß der Linie H-Il,

F i g. 3 bis 6 schematisch die bewegliche Leiste in vier verschiedenen Positionen, die während einer Kurbelumdrehung durchlaufen werden,

F i g. 7 die nebeneinanderliegenden ortsfesten Leisten einer Vorrichtung mit zwei Leistenpaaren und

F i g. 8 die geneigte Profilierung zweier Leistenpaare, von denen nur die ortsfesten Leisten dargestellt sind.

Die in Fig. 1 gezeigte Vorrichtung weist zwei Gehäusewände 11 und 12 auf, zwischen denen eine ortsfeste Leiste 13 angeordnet ist, die, wie in F i g. 2 zu sehen ist, auf ihrer Oberseite wellenförmig profiliert ausgebildet ist. An jeder Gehäusewand 11 bzw. 12 sind zwei Lagerstützen 14, 16 bzw. 15 fest angeschraubt, die gegebenenfalls durch geeignete Verstrebungen miteinander verbunden sind, je ein Lagerstützenpaar 14, 15 bzw. 16 bildet die Lagerung einer drehbar gelagerten Kurbelwelle 17 bzw. 18. Auf dem Kurbelzapfen 19 bzw. 21 jeder Kurbelwelle 17 bzw. 18 sitzt der kurbelseitige Stangenkopf 22 bzw. 23 einer zweiteiligen Gabelschubstange 24 bzw. 25 drehbar aufgepaßt Der gabelartige Stangenkopf 20 bzw. 30 jeder Gabelschubstange 24 bzw. 25 umfaßt ein auf einer beweglichen Leiste 26 angeschweißtes Lagerauge 27 bzw. 28 und ist über einen Bolzen 29 bzw. 31 an diesem drehbar angelenkt.

Die beiden Teile jeder Gabelschubstange 24 bzw. 25 sind über ein Verbindungsstück 57 bzw. 58 mittels Schrauben 59, 60 bzw. 61, 62 miteinander starr verschraubt. Die in den unteren Teil der Gabelschuhstange 24 bzw. 25 fassende Schraube 60 bzw. 62 ist durch ein Langloch 63 bzw. 64 im Verbindungsstück 57 bzw. 5£ gesteckt. Über diese beschriebene Verbindung läßt sich ein bestimmter Spalt zwischen der ortsfesten Leiste 13 und der beweglichen Leiste 26 einstellen.

Die bewegliche Leiste 26 ist aul der Unterseite wellenförmig profiliert und liegt zwischen den Gehäusewanden 31 und 12 über der ortsfesten Leiste 13, wöbe die Wellentäler 32 der beweglichen Leiste 26 der Wellenbergen 33 der ortsfesten Leiste 13 gegenübei liegen und umgekehrt. In der Darstellung befindet siel die bewegliche Leiste 26 in Jer untersten Position. Dk Kurbel¹* angen 34, 35, 36 stellen senkrecht 'vobei da; Lagerauge des Kurbel/apfens 19 bzw. 21 unter den ir den Lagerstützen 14, 15 bzw. 16 gelagerten Wellenzap fen 37, Ϊ8 bzw. 39 steht.

Ein nur in F i g. 2 dargestellter Vorratsbehälter 41 isi an der Stirnseite der Vorrichtung an deren Gehäuse-

wänden 11 und 12 und der ortsfesten Leiste 13 befestigt.

Auf den Enden der Wellenzapfen 37, 38, 39 sind Getrieberäder 44, 45 montiert, über die die beiden Kurbeltriebe der Vorrichtung synchron von einer hier nicht gezeigten Antriebseinrichtung angetrieben werden.

Die Wellentäler 32 und Wellenberge 42 der beweglichen Leiste 26 weisen den gleichen Radius r„ auf. Der Mittenabstand von einem Wellental 32 zum benachbarten Wellenberg 42 beträgt 2 r<> Die Mittelpunkte Mt der Kreise (strichpunktiert eingezeichnet), auf denen die Wellentäler 32 der beweglichen Leiste 26 liegen, liegen V2 r₀ tiefer als die Mittelpunkte Mb der Kreise, auf denen die Wellenberge 42 liegen. Der Übergang zwischen zwei benachbarten Kreisen wird durch tangentiales Verbinden erreicht.

Die Profilierung der ortsfesten Leiste 13 weist die gleiche Teilung wie die bewegliche Leiste 26 auf. Der Radius r„ der Wellentäler 43 ist die Summe aus dem Radius r_o der beweglichen Leiste 26 und dem Kurbelradius r*. Der zwischen den Wellentälern 43 entstandene kleinere Wellenberg 33 ist in geeigneter Weise abgerundet.

Die Wirkungsweise der Anordnung wird unter Zuhilfenahme der F i g. 3 bis 6 näher erläutert. Der Einfachheit halber wurde hier eine Vorrichtung mit nur einem Kurbeltrieb gewählt.

In der Ausgangsstellung der Vorrichtung gemäß F i g. 3 hat der Kurbelzapfen 46 auf der Kurbelscheibe 47 seinen höchsten Punkt erreicht Die bewegliche Leiste 126 ist über die Schubstangen 48 und 49 von der ortsfesten Leiste 113 abgehoben. In das erste Wellental 143 der ortsfesten Leiste 113 wird die z. B. pulverförmige Formmasse aufgegeben.

Nach einer viertel Umdrehung der Kurbelscheibe 47 (F i g. 4) ist die bewegliche Leiste 126 in ihrer äußersten rückwärtigen Stellung. Die spitzennahen Strecken der Profilflanken beider Leisten 113 und 126 liegen aneinander. Möglich ist auch, die Vorrichtung derart einzustellen oder auszubilden, daß stets ein Luftspalt zwischen den Profilen beider Leisten besteht. Es entstehen Kompressionskammern 51, die sich im Laufe der weiteren Drehung der Kurbelscheibe 47 und dem damit erreichten zwangläufigen Hineinbewegen der Wellenberge 142 der beweglichen Leiste 126 in die Wellentäler 143 der ortsfesten Leiste 113 verkleinern. Die Bewegung der Wellenberge 142 der beweglichen Leiste 126 läuft auf einer durch den Kurbelradius /\ bestimmten Kreisbahn ab. Die Formmasse wird gegen die in Förderrichtung (Pfeil) gelegene Profilflanke der ortsfesten Leiste 113 gefördert und gepreßt. Durch die relativ zueinander bewegten Profilflächen wird Scherenergie in die Formmasse eingeleitet.

Erreicht der Kurbelzapfen 46 seinen untersten Punkt (Fig. 5). ragt die bewegliche Leiste 126 mit ihren Wellenbergen 142 in die gegenüberliegenden Wellentäler 143 der ortsfesten Leiste 113. Die Kompressionskammern 51 haben ein verringertes Volumen; die Masse ist stark verdichtet. Formmasse wurde und wird in der weiteren Bewegung über die Wellenberge 133 der ortsfesten Leiste 113 durch den Spalt zwischen dem Wellental 132 der beweglichen Leiste 126 und dem Wellenberg 133 der ortsfesten Leiste 113 in das nächste Wellental 143 der ortsfesten Leiste 113 gefördert und dabei Scherbeanspruchung unterworfen. In den Wellentälern 143 sind sich vergrößernde Expansionskammern 52 entstanden, in die Formmasse aus den vorhergehenden Wellentälern 143 durch die weitergehende Bewegung der beweglichen Leiste 126 (Fig.6) gefördert wird. Aus dem letzten Wellental 143 wird dabei gründlich gemischte, geknetete und plastifizierte Formmasse, deren Homogenität von der Anzahl der Kompressionskammern 51 abhängt, ausgestoßen. Praktische Versuche mit 6 Kompressionskammern für die Aufbereitung von Pulverkautschuk führten zu einer aufbereiteten Formmasse, die bei der Verarbeitung einem Schneckenextruder Extrudat höchster Qualität ergab. Zur Optimierung der Vorrichtung ist der Spalt zwischen den Leisten veränderbar.

Bei jeder Umdrehung der Kurbelscheibe 47 wird die Formmasse in den Wellentälern 143 der ortsfesten Leiste 113 intensiv geknetet, verdichtet, gemischt und plastifiziert sowie zwangläufig gefördert. Die Formmasse wird wechselweise komprimiert und dekomprimiert. Ein schonendes Behandeln der Formmasse ist die Folge.

Fig.7 stellt schematisch eine Ausführung einer Aufbereitungsvorrichtung dar, die zwei Leistenpaare nebeneinander in einem Gehäusekanal aufweist. Es sind nur die beiden ortsfesten Leisten 53 und 54 der Leistenpaare gezeigt. Die teilweise dargestellte vordere Leiste 53 befindet sich mit ihren Wellenbergen 55 auf der Höhe der Wellentäler 56 der anderen ortsfesten Leiste 54. Die Quermischung der Formmasse wird durch eine derartige Anordnung erhöht.

Eine weitere Ausbildung dieser Anordnung ist das entgegengesetzte Neigen der Profilierung der Leistenpaare (Fig.8), die die Querförderung der Formmasse begünstigt.

Hierzu S Blatt Zeichnungen

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Claims (8)

Patentansprüche:

1. Kontinuierlich arbeitende Vorrichtung zum Aufbereiten oder Verarbeiten von insbesondere pulverförmigen Formmassen aus Kunststoff oder Kautschuk mit einem feststehenden Gehäuse und einem antreibbaren Misch- und Knetorgan, dessen mit dem Gehäuse zusammenarbeitende Oberfläche wellenförmig profiliert ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse als oben offener Gehäusekanal ausgebildet ist, in dem der Boden und das mit diesem zusammenarbeitende Misch- und Knetorgan von mindestens einem Leistenpaar (13, 26 bzw. 113, 126) mit übereinander angeordneten Leisten gebildet ist, daß die wellenförmige Profilierung auf beiden einander zugewandten Flächen des Leistenpaares angebracht ist und quer oder schräg zu deren Längsachse verläuft und daß die bewegliche Leiste (26 bzw. 126) mit mindestens einem Kurbeltrieb 17 bzw. 47) verbunden ist, mittels dem sie unter Beibehaltung ihrer Winkellage zu der ortsfesten Leiste (13 bzw. 113) zur Ausführung einer kreisförmigen Bewegung der Wellenberge der einen Leiste in den zugeordneten Wellentälern der anderen Leiste antreibbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die bewegliche Leiste (26) über zwei synchron laufende Kurbeltriebe (17, 18) antreibbar ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die bewegliche Leiste (26 bzw. 126) senkrecht zur ortsfesten Le.ste (13 bzw. 113) versteilbar ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Leistenpaare (53, 54) nebeneinander angeordnet sind, deren Profilierung zum jeweils benachbarten Leistenpaar versetzt ausgebildet ist

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß jeder beweglichen Leiste ein separater Kurbeltrieb zugeordnet ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die profilierter. Leisten temperierbar sind.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die profilierten Oberflächen der Leisten mit einer quer oder schräg zu deren Längsachse angeordneten Riffelung versehen sind.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche I bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Radien (r_o) der Wellentäler (32 bzw. 132) und Wellenberge (42 bzw. 142) der beweglichen Leiste (26 bzw. 126) gleich groß sind, daß der Mittenabstand von einem Wellental (32 bzw. 132) zum benachbarten Wellenberg (42 bzw. 142) dem doppelten Radius (r₀) entspricht, daß die Mittelpunkte (Mi) der Wellentalkreise um eine dem halben Radius Cr₀) entsprechende Strecke tiefer liegen als die Mittelpunkte der Welleiibergkreise (M_n), und daß der Radius (r„) der Wellentäler (43 bzw. 143) der ortsfesten Leiste (13 bzw. 113) die Summe aus dem Radius (r_o) der Profilierung der beweglichen Leiste (26 bzw. 126) und dem Kurbelradius (r_K) ist.

Die Erfindung betrifft eine kontinuierlich arbeitende Vorrichtung zum Aufbereiten oder Verarbeiten von insbesondere pulverförmigen Formmassen aus Kunststoff oder Kautschuk mit einem feststehenden Gehäuse und einem antreibbaren Misch- und Knetorgan, dessen mit dem Gehäuse zusammenarbeitende Oberfläche wellenförmig profiliert ist.

Formmassen aus Kunststoff oder Kautschuk dürfen thermisch nicht überbeansprucht werden. Ein schonendes Verarbeiten oder Aufbereiten ist daher erforderlich, das mit den bisher bekannten kunststoff- oder kautschukverarbeitenden Maschinen nicht immer zu erreichen ist.

Beim Aufbereiten oder Verarbeiten von pulverförmigen Formmassen aus Kunststoff oder Kautschuk bereitet der Materialeinzug große Schwierigkeiten. Bei der Pulververarbeitung oder -aufbereitung auf Schnekkenmaschinen muß im Einzugsteil ein Material aufgenommen werden, das ein sehr geringes Schüttgewicht aufweist. Die Schneckenmaschinen ziehen das leichte Pulver nur ungenügend ein. Das führt zur unvollständigen und ungleichmäßigen Füllung der Schneckengänge. Das hat zur Folge, daß der Durchsatz nicht pulsationsfrei und wesentlich geringer als bei der Verarbeitung oder Aufbereitung von granulatförmigen Formmassen ist. Darüber hinaus kann aufgrund der Einzugsschwierigkeiten des Pulvers der zur Komprimierung der Formmasse erforderliche Vordruck nur ungenügend und nicht konstant erreicht werden. Das Extrudat weist Gaseinschlüsse auf und ist nicht ausreichend plastifiziert und homogenisiert.

Es i: eine kontinuierlich arbeitende Vorrichtung zum Behandeln plastischer Massen bekannt, die als Misch- und Knetorgan einen drehbaren l'rolildorn aufweist. Dieser Profildorn ist über den Querschnitt gesehen mit einer wellenförmigen Profilierung versehen, die über die Profildornlänge reicht und zur Mittelachse geneigt angeordnet ist. Der i'rofildom arbeitet mit der Innenfläche eines zylindrischen Gehäuses zusammen (US-PS 28 94 280). Der Einzug von pulverförmigen Formmassen bereitet auch bei dieser Vorrichtung große Schwierigkeiten. Ein schonendes Verarbeiten oder Aufbereiten von Formmassen ist mit dieser Vorrichtung nicht gewährleistet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs geschilderten Art zu schaffen, die sich durch ein gutes Einzugsverhalten auch bei pulverförmigen Formmassen aus Kunststoff oder Kautschuk auszeichnet und ein schonendes Aufbereiten oder Verarbeiten aller Formmassen ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Gehäuse als oben offener Gehäusekanal ausgebildet ist, in dem der Boden und das mit diesem zusammenarbeitende Misch- und Knetorgan von mindestens einem Leistenpaar mit übereinander angeordneten Leisten gebildet ist, daß die wellenförmige Profilierung auf beiden einander zugewandten Flächen des Leistenpaares angebracht ist und quer oder schräg, zu deren Längsachse verläuft und daß die bewegliche Leiste mit mindestens einem Kurbeltrieb verbunden ist, mittels dem sie unter Beibehaltung ihrer Winkellage /u der ortsfesten Leiste zur Ausführung einer kreisförmigen Bewegung der Wellenberge der einen Leiste in den zugeordneten Wellentälern der anderen Leiste antreibbar ist.

Die Wellentäler der ortsfesten Leiste bilden durch die Wellenberge der beweglichen Leiste volumenveränderliche Kammern. Ie einem Wellental der ortsfesten