DE2652179A1 - Schneckenpresse mit elastischer drossel am austrag - Google Patents

Description

Bayer Aktiengesellschaft 2652179

Zentralbereich Patente, Marken und Lizenzen

5090 Leverkusen, Bayerwerk

15.N01/. m

Ki/eb

Schneckenpresse mit elastischer Drossel am Austrag

Die Erfindung betrifft eine Sehneckenpresse zur kontinuierlichen Verdichtung gas- oder lufthaitiger, pulveriger oder körniger Stoffe mit einer Drossel am Schneckenaustrag-,

Voluminöse, pulverige Substanzen mechanisch, z.B. mittels Schnekkenpresse kontinuierlich zu verdichten, ist oft von Interesse, z.Bο um Verpaekungs- oder Transportkosten zu senken. Das Material wird in einer Schneckenpresse unter ansteigendem Druck gefördert, wobei das enthaltene Gas längs des rückwärts gerichteten Druckabfalls abströmt. Der ansteigende Druck im Material kann durch eine am Schneckenende angeordnete Stauung oder Drosselung des Gutstromes erzielt werden.

Es ist ein Problem, den Strom pulveriger oder auch gröber gekörnter Materialien so zu stauen oder zu drosseln, daß er stabil bleibt. Entweder fährt das Gut fast ohne Druckverlust aus einem Rohrstück oder einer Düse (Blende) ohne den gewünschten Druckaufbau aus, oder das Gut blockiert den Ausgang, nachdem es zum festen Körper brikettierte.

Der Grund zu solchen Schwierigkeiten ist darin zu suchen, daß diese hier behandelten Stoffe sich nicht, wie reine tJase oder Flüssigkeiten, einer fast beliebigen geometrischen Form des

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Strömungsgefäßes (Rohr, Ventil, Drossel o.a.) anpassen können.

Selbst im einfachsten Fall, wenn ein Pulver durch ein leeres Rohrstück gefördert oder gedrückt werden soll, entsteht von einem bestimmten Förderdruck ab eine so starke Coulombsche Reibung zwischen Produkt und Rohrwandung, daß die Förderung verblockt. Diese Störung kann, hervorgerufen durch Änderungen der Fördergeschwindigkeit, Körnung, Feuchtigkeit o. a. des Gutes, schlagartig einsetzen. Es ist also sehr schwierig, pulverförmige Stoffe über druckverzehrende Hindernisse (Drosseln) stabil strömen zu lassen, wie das beim an sich bekannten Verdichten voluminöser Pulver mit Schneckenpresse nötig wäre.

Man hat versucht, .dieses Problem mit Hilfe von feder- oder ge- wichtsbelasteten Drosselklappen... zu lösen, die am Schneckenaustrag angebracht werden. Derartige Klappen besitzen für gewöhnlich an ihrer Oberseite ein Scharnier und werden durch den * ' austretenden Produktstrom mehr oder weniger stark von der Austrageöffnung abgeschwenkt. Hieraus resultieren folgende Nachteile: ._€-_; ·;. - ■■ . ../..',. ν--.......·--.......-:· ■ ■■' "

a) Die Umlenkung des gepreßten, stückig gewordenen Materials verursacht eine oft- übermäßige innere Reibung und Zerbröckelung. Neue Auflockerungen'sind die Folge.

b) Der Stoffdruck vor der Entspannungsklappe ist nicht gleichmäßig auf den Strömungsquerschnitt verteilt, da ja eine polare Unsymmetrie vorliegt. Oben hat das Material den längeren Strömungsweg als unten, entsprechend differie-

■ ren die örtlichen Stoffdichten. Das Pulver wird ungleichmäßig behandelt"*

Man hat auch translatorisch verschiebbare (Ventil)-Platten konstruiert, die jedoch, da sie mechanisch geführt werden müssen, technisch aufwendig sind. Zudem vermeiden sie nicht die Entstehung von Dichteunterschieden im Material, da sie ja an der ganzen Peripherie gleich weit öffnen, auch wenn (zufällig) ört-

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liehe Druckunterschiede vorliegen. Das Material kann also hier auch nicht gleichmäßig verdichtet sein.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Drosselvorrichtung am Austrag der Schneckenmaschine so zu verbessern, daß eine völlig gleichmäßige und homogene Verdichtung des pulverförmigen Stoffes erreicht wird.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Drossel aus elastischen sektorförmigen Zungen besteht, die am Umfang des Austragequerschnittes angeordnet sind und den Austragequerschnitt abhängig vom Stoffdruck freigeben. Diese Zungen können bis zum verlängerten Kerndurchmesser der Schnecke reichen oder auch bis zu ihrer Achse. In jedem Falle schließen sie zunächst die leere Schnecke dicht ab, bauen einen bemeßbaren Druck am ankommenden Material auf und geben einen dem örtlichen Stoffdruck entsprechenden Stroriiquerschriitt frei, bis die volle öffnung des Ringes zwischen Schnecken-Außendurchmesser und Kerndurchmesser erreicht ist.

Vorteilhaft werden die sektorförmigen Zungen durch sternförmige, vom Mittelpunkt ausgehende Schlitze in einer kreisförmigen oder ovalen Elastomerplatte gebildet. Bei einer derartigen Drossel erfüllt die Öffnungscharakteristik, d. h. der Austragequerschnitt, als Funktion des Stoffdruckes näherungsweise die Funktion f *(l - cosifi wobei f die volle Querschnittsfläche bedeutet und der öffnungswinkel φ der Zungen proportional zum herrschenden Stoffdruck ist.

Die Vorteile der Erfindung sind darin zu sehen, daß der verdichtete Stoff ohne Umlenkung axial aus dem Druckraum der Schnecke austritt und die sektorförmigen Zungen den Austragequerschnitt entsprechend dem herrschenden Stoffdruck freigeben. Auf diese Weise-erzielt man eine erhebliche Verbesserung hinsichtlich der Homogenität des verdichteten Materiales. Verblockungen der Schneckenpresse infolge eines lokal überhöhten Stoffdruckes können nicht mehr auftreten. Über die Stärke der Elastomerplatte kann in einfacher Weise der gewünschte Stoff-

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druck und damit die Verdichtung des Materiales bei gegebenen sonstigen Daten des Schneckensystemes eingestellt werden. Das erfindungsgemäße Drosselprinzip erlaubt auch den Übergang auf einen ovalen Querschnitt. Eine derartige Ausführung ist bei mehrwelligen Schnecken von Interesse.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen

Figur 1 eine schematische Ansicht einer Schneckenpresse mit rotationssymmetrischer elastischer Drossel am Austrag,

Figur 2 eine Detailansicht der Drosselvorrichtung am Austrag und

Figur 3 die öffnungseharakteristik als Funktion des Stoffdruckes.

Das zu verdichtende Pulver wird in den Eingabetrichter 1 einer Schneckenpresse gemäß Figur 1 geschüttet. Die Schnecke 2 fördert das pulverförmige Material zum Austragequerschnitt 3· Am Austragequerschnitt 3 ist eine rotationssymmetrische Drosselvorrichtung k angeordnet, die anhand der Figuren 2a und 2b näher erläutert wird. Die Drosselvorrichtung gemäß Figur 2 besteht aus vier sektorförmigen Zungen 5a - d, die rotationssymmetrisch an der Peripherie einer kreisförmigen Elastomerplatte 6 angeordnet sind. Eine solche Drosselvorrichtung wird in einfacher Weise dadurch hergestellt, daß eine kreisförmige Platte mit zwei zueinander senkrechten Schlitzen versehen wird, wobei der Schnittpunkt der Schlitze mit dem Mittelpunkt der Platte zusammenfällt (siehe Fig. 2b). In Figur 2b sind die beiden oberen sektorförmigen Zungen 5a und 5b in geöffneter Stellung gezeigt, während die beiden unteren Zungen 5d und 5c geschlossen sind. Gemäß Figur 2a sind die Zungen 5 ebenfalls geöffnet. Die Pfeile geben die Strömungsrichtung des Produktes an. Die Elastomerplatte besteht aus

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Weichgummi, Weichpolyurethan oder Weich-PVC. Die Plattendicke liegt im Bereich von 5 bis 8 mm. Zur Erzielung höherer Stoffdrucke kann man jedoch ohne weiteres auf größere Plattendicken übergehen. Der Elastizitätsmodul der erwähnten Materialien liegt bei 30 bis 90 kp/cm² bei 300 % Dehnung, die Festigkeit im Bereich von 30 bis 300 kp/cm . Die Bruchdehnung kann 900 % erreichen.

Die Charakteristik der Drosselvorrichtung, d.h. ihre Öffnungsfläche als Funktion des Stoffdruckes ρ erfüllt unter den nachfolgenden Voraussetzungen näherungsweise eine Kosinus-Funktion.

1. Die Stoff-Fließriehtung sei parallel zur Schneckenachse,

2. Die Öffnungsfläche wird durch den Winkel ^ charakterisiert.

3· Der öffnungswinkel f soll proportional dem Stoffdruck anwaciisen. ■

Unter diesen Voraussetzungen wurde die öffnungscharakteristik zunächst für eine starre sektorförmige Zunge berechnet (ausgezogene Kurve in Fig. 3)· Infolge der Deformierbarkeit der Zunge wird sich die Kurve bei kleinen Stoffdrucken nach oben aufwölben (gestrichelter Verlauf). Dieser Verlauf bietet gegenüber der ausgezogenen Kurve Vorteile, da der Öffnungsquerschnitt im Bereich kleiner Stoffdrucke schneller mit wachsendem Stoffdruck zunimmt.

Anstelle einer Drosselvorrichtung auf der Basis der geschlitzten Elastomerplatte können auch federnde sektorförmige Stahlzungen Verwendung finden. Schließlich kann man die federnden Stahlzungen auch durch starre Sektorplatten ersetzen, die an der Peripherie der Austrageöffnung angelenkt werden und durch eine Torsionsfeder vorgespannt werden. In beiden Fällen geht jedoch der Vorteil der leichten Herstellung verloren.

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Claims (3)

1. Patentansprüche:

   ί 1.^Schneckenpresse zur kontinuierlichen Verdichtung gas- oder lufthaltiger, pulveriger oder körniger Stoffe mit einer Drossel am Schneckenaustrag, dadurch gekennzeichnet, daß die Drossel aus elastischen sektorförmigen Zungen (5) besteht, die am Umfang des Austragequerschnittes (3) angeordnet sind und den Austragequerschnitt abhängig vom Stoffdruck freigeben·
2. 2. Schneckenpresse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die sektorförmigen Zungen (5) durch sternförmige,vom Mittelpunkt ausgehende Schlitze in einer kreisförmigen oder ovalen Elastomerplatte (6) gebildet werden.
3. 3. Schneckenpresse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungscharakteristik für üen Austragequerschnitt näherungsweise die Funktion f»(I-cos ^) erfüllt, wobei f die volle Querschnittsflache bedeutet und der öffnungswinkel φ der Zungen (5) proportional zum herrschenden Stoffdruck ρ ist.

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