DE2827877C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schneckenmaschine zum Bearbeiten von festen, zähviskosen und flüssigen Materialien, die in einem Gehäusehohlraum eines mit wenigstens einer Ent­ gasungsöffnung versehenen Gehäuses mindestens zwei Wellen aufweist, von denen eine erste stromaufwärts der Entgasungs­ öffnung mindestens einen zur Wellenachse konzentrischen Kreis­ ring aufweist, wobei der Gehäusehohlraum im Bereich des Kreis­ rings einen Querschnitt von der Form zweier sich gegebenenfalls überlappender, zu den Wellenachsen konzentrischer Kreise besitzt und der Kreisringradius etwas kleiner als der Radius des den Kreisring umgebenden Gehäusehohlraums ist. Solche Maßnahmen werden vor allem zum Homogenisieren verwendet, worunter im folgenden alle Vorgänge verstanden werden sollen, durch die die Makro- oder Mikrostruktur von Ein- oder Mehrkomponenten­ massen vergleichmäßigt wird, insbesondere also die Vorgänge Mischen, Kneten, Dispergieren, Emulgieren und Plastifizieren.

Eine derartige Schneckenmaschine mit zwei Schneckenwellen, deren jede einen Knetabschnitt besitzt, welcher in axialer Richtung auf beiden Seiten durch jeweils einen Kreisring be­ grenzt wird, ist aus der DE-OS 26 25 609 bekannt. Die beiden Knetabschnitte liegen einander ebenso gegenüber wie die die Knetabschnitte stromaufwärts bzw. stromabwärts begrenzenden Kreisringe, und stromabwärts der Knetabschnitte besitzt die bekannte Schneckenmaschine über den beiden Wellen zwei sich nach oben öffnende, in axialem Abstand voneinander angeordnete Entgasungsöffnungen, deren jede einen solchen Durchmesser auf­ weist, daß sie sich über beide Wellen erstreckt. Mit den stromaufwärts der Knetabschnitte angeordneten Kreisringen wirkt ein von oben quer zur Wellenlängsrichtung verstell­ barer und an die Kontur des Kreisringpaares angepaßter, im Gehäuse verschiebbar geführter Kolben zusammen, mit dem sich die Breite eines Durchlaßspalts zwischen dem genannten Kreis­ ringpaar und der Kolbenstirnfläche einstellen läßt. Dieser Durchlaßspalt hat nur die Funktion einer Drosselstelle, da das gesamte, zu bearbeitende Material längs der beiden Wellen über die beiden Kreisringe hinweg und durch den Spalt hindurch befördert wird, was eine beträchtliche Spaltbreite voraussetzt.

Ebenso wie bei anderen bekannten Schneckenmaschinen mit über den Schneckenwellen angeordneten Entgasungsöffnungen weist auch die vorstehend geschilderte bekannte Schneckenmaschine den Nachteil auf, daß diese Entgasungsöffnungen dazu neigen, durch Material, welches von den entweichenden Gasen mitgeris­ sen und in die Entgasungskanäle hinein hochgeschleudert wird, verstopft zu werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verstopfen der Entgasungsöffnungen bei Schneckenmaschinen der eingangs erwähnten Art zu vermeiden.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Ent­ gasungsöffnung zwar an den Gehäusehohlraum der ersten Welle angrenzt, vom Gehäusehohlraum der zweiten Welle jedoch einen Querabstand aufweist, und daß der Kreisring mit einem einen Materialtransport längs der ersten Welle zumindest nahezu verhindernden Radius ausgebildet ist.

Dadurch wird erreicht, daß der längs der ersten Welle vorgeschobene Materialstrom durch den Kreisring auf die zweite Welle um- und dadurch von der Entgasungsöffnung weggeleitet wird, d. h. der an die Ent­ gasungsöffnung angrenzende Bereich der ersten Welle bleibt zumindest nahezu frei von dem zu bearbeitenden Material, wäh­ rend das längs der zweiten Welle vorgeschobene Material einen solchen Abstand von der Entgasungsöffnung aufweist, daß die Gefahr eines Verstopfens der Entgasungsöffnung durch das zu bearbeitende Material zumindest drastisch vermindert wird. Gleichzeitig eröffnet die Erfindung einen Weg zur Vermeidung eines weiteren Nachteils bekannter Schneckenmaschinen mit Entgasungsöffnungen: Zuweilen wird bei Schneckenmaschinen mit mehreren, in Wellenlängsrichtung hintereinander angeordneten Entgasungsöffnungen an eine dieser Öffnungen ein Unterdruck angelegt; weisen dann die Wellen zwischen den Entgasungs­ öffnungen, z. B. zum Zwecke des Mischens oder Knetens, Scheiben­ abschnitte mit einer von einem zur Wellenachse konzentrischen Kreis abweichenden Form auf, so ist der Strömungswiderstand zwischen den Entgasungsöffnungen zu gering, d. h. der an die eine Entgasungsöffnung angelegte Unterdruck wird durch Luft, welche durch eine der anderen Entgasungsöffnungen ange­ saugt wird, in wesentlichem Umfang unwirksam gemacht. Wenn nun bei Mehrwellen-Schneckenmaschinen die Entgasungsöffnungen erfindungsgemäß nur einer der Schneckenwellen benachbart ange­ bracht und der Materialtransport gerade längs dieser Schneckenwelle stromaufwärts einer Entgasungsöffnung durch einen Kreisring gesperrt wird, so läßt sich dadurch auch der Strömungswiderstand längs des Gehäusehohlraums zwischen den Entgasungsöffnungen beträchtlich vergrößern.

Bei Doppelwellenschneckenmaschinen war es an sich bereits bekannt (DE-PS 8 15 641), als Stauscheiben dienende Kreisringe im axialen Abstand voneinander abwechselnd auf den beiden Schneckenwellen anzuordnen und so das zu bearbeitende Material während seiner Wanderung durch das Maschinengehäuse in stetem Wechsel von einer Schneckenwelle zur anderen über­ treten zu lassen; da dort aber keine Entgasungsöffnung vorgesehen ist, ist diesem Stand der Technik der Gedanke, bei Schneckenmaschinen mit mehreren Schneckenwellen eine Entgasungsöffnung nur einer der Schneckenwellen benachbart anzubringen und den Material­ transport gerade längs dieser Schneckenwelle stromaufwärts der Entgasungsöffnung zu sperren, nicht zu entnehmen.

Nichts anderes gilt für einen älteren Vorschlag (DE-OS 28 02 125) einer Doppelschneckenwellenmaschine, die zwei gleichsinnig antreibbare und miteinander kämmende Schnecken­ wellen aufweist, deren jede mehrere hintereinander angeord­ nete Knetscheiben besitzt, die einen von einem zur Wellen­ achse konzentrischen Kreis abweichenden Querschnitt aufweisen; zwischen der ersten und zweiten, der dritten und vierten usf. Knetscheibe der einen Welle und der zweiten und dritten, der vierten und fünften usf. Knetscheibe der anderen Welle sind zur jeweiligen Wellenachse konzentrische Kreisringe vorgesehen, die bis zur Wand des Gehäusehohlraums reichen und einen axialen Materialtransport im Bereich der jeweiligen Welle verhindern und das zu bearbeitende Material in den Bereich der jeweils anderen Welle umlenken; diese Kreisringe habe aber nur den Zweck, die ein Kneten, Mischen oder dgl. bewirkenden Knetscheiben voll zur Wirkung zu bringen.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schneckenmaschine ist der Kreisring unmittelbar neben der Entgasungsöffnung angeordnet; dann kann an dieser Stelle das zu bearbeitende Material nicht längs der der Entgasungs­ öffnung benachbarten Welle vorgeschoben werden, so daß der Materialfluß im Bereich der Entgasungsöffnung längs der den größeren Abstand von der Entgasungsöffnung aufweisenden Welle erfolgt; zwar können dann die aus dem zu bearbeitenden Mate­ rial zu entfernenden Gase an der der Entgasungsöffnung be­ nachbarten Welle vorbei immer noch ohne Schwierigkeiten in die Entgasungsöffnung gelangen, das von ihnen mitgerissene Material wird jedoch durch die vor der Entgasungsöffnung liegende Welle abgefangen, wodurch ein Verstopfen der Ent­ gasungsöffnung verhindert wird.

Besonders vorteilhaft sind Ausführungsformen, bei denen die zweite Welle einen dem Kreisring der ersten Welle gegenüber­ stehenden zweiten Kreisring aufweist, der zur Achse der zweiten Welle konzentrisch ist und einen Außendurchmesser besitzt, welcher gleich der Differenz zwischen dem doppelten Abstand der Wellenachsen und dem Außendurchmesser des Kreis­ rings der ersten Welle ist.

Die Erfindung läßt sich auf Schneckenmaschinen mit ineinander­ greifenden und gleichsinnig antreibbaren Wellen ebenso an­ wenden wie auf Maschinen mit Wellen, die nicht miteinander kämmen und infolgedessen gleich- oder gegensinnig angetrieben werden können. Desweiteren muß es sich bei den Kreisringen nicht um separate Teile handeln; und schließlich müssen die Kreisringe sich auch nicht mit den Wellen drehen. An die Stelle von von den Wellen getragenen Kreisringen können auch am Maschinengehäuse befestigte Trennwände vorgesehen werden, die ungefähr die Form der Kreisringe aufweisen und eine Aus­ sparung besitzen, durch die die jeweilige Schneckenwelle hindurchtritt; diese Aussparung könnte z. B. U-förmig und in Richtung auf die jeweils andere Schneckenwelle randoffen sein, so daß die Trennwände von der Seite her auf die je­ weilige Schneckenwelle aufgeschoben werden könnten.

Im folgenden soll die Erfindung anhand einer besonders vor­ teilhaften Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schnecken­ maschine, die in der Zeichnung dargestellt ist, noch näher erläutert werden; in der Zeichnung zeigt

Fig. 1 eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Schneckenmaschine, die z. T. längs einer horizontalen Ebene geschnitten wurde, und

Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie 2-2 in Fig. 1.

Die Maschine besitzt ein Gehäuse 10, auf das ein Einfüll­ trichter 12 aufgesetzt ist und welches eine Austrittsöffnung 14 für das bearbeitete Material hat. In dem Gehäuse sind zwei Schneckenwellen 16 und 18 angeordnet, die miteinander kämmen und durch einen Motor 20 über eine Kupplung 22 und ein Getriebe 24 gleichsinnig in Richtung der Pfeile ange­ trieben werden können. Dadurch wird das zu bearbeitende Material vom Einfülltrichter 12 zur Austrittsöffnung 14 gefördert.

Das Gehäuse 10 weist auf der Seite der Schneckenwelle 16 hinter­ einander zwei Entgasungsöffnungen 30 und 32 auf, die von in das Gehäuse eingesetzen Entgasungsstutzen 30 a und 32 a gebildet werden. Unmittelbar neben und stromaufwärts einer jeden Entgasungsöffnung trägt nun die Schneckenwelle 16 einen Kreisring 16 a bzw. 16 b, dessen Durchmesser nur ganz geringfügig kleiner als derjenige der einander über­ lappenden Kreise ist, die den Querschnitt des die Schnecken­ wellen 16 und 18 aufnehmenden Gehäusehohlraums 10 a bilden. Diesen ersten Kreisringen 16 a und 16 b gegenüber trägt die Schneckenwelle 18 kleinere zweite Kreisringe 18 a und 18 b, deren Durchmesser so gewählt ist, daß die Summe der Radien der großen und kleinen Kreisringe dem Achsabstand der Schneckenwellen 16 und 18 entspricht.

Die Kreisringe 16 a und 16 b sperren nun den Materialfluß längs der Schneckenwelle 16 unmittelbar vor den Entgasungs­ öffnungen 30 und 32 ab und leiten ihn zur anderen Schnecken­ welle 18 hinüber, so daß das zu bearbeitende Material die Gänge der Schneckenwelle 16 im Bereich der Entgasungs­ öffnungen 30 und 32 nicht füllt und infolgedessen keine nennenswerten Mengen zu bearbeitenden Materials von den in die Entgasungsöffnungen hinein abströmenden Gasen mit­ gerissen werden können oder durch die sich drehende Schnecken­ welle 16 in die Entgasungsöffnungen hineingeschleudert werden.

Desweiteren verhindert der große Kreisring 16 b einen direkten Gasaustausch längs der Schneckenwelle 16 zwischen den Ent­ gasungsöffnungen 30 und 32, und in entsprechender Weise ver­ hindert der große Kreisring 16 a einen direkten Gasaustausch längs der Schneckenwelle 16 zwischen der Entgasungsöffnung 30 und der Öffnung 12 a des Einfülltrichters 12, so daß ein an eine dieser Öffnungen angelegter Unterdruck weit effektiver ist als bei den bekannten Schneckenmaschinen.

Wie die Fig. 2 erkennen läßt, kann in die Entgasungsöffnungen zusätzlich ein Leitkörper 50 eingesetzt sein, der mit einer Leitfläche 52 einen sich in Drehrichtung der Schneckenwelle 16 ver­ jüngenden Spalt 54 bildet, die Entgasungsöffnung jedoch nicht völlig blockiert, sondern über sich einen freien Durchgang läßt. Durch die Leitfläche 52 wird erreicht, daß ggf. doch noch von der Schneckenwelle 16 in die Entgasungsöffnung hineingequollenes Material wieder in den Gehäusehohlraum zurückgedrückt wird.

Claims (3)

1. Schneckenmaschine zum Bearbeiten von festen, zähviskosen und flüssigen Materialien, die in einem Gehäusehohlraum eines mit wenigstens einer Entgasungsöffnung versehenen Gehäuses mindestens zwei Wellen aufweist, von denen eine erste stromaufwärts der Entgasungsöffnung mindestens einen zur Wellenachse konzentrischen Kreisring aufweist, wobei der Gehäusehohlraum im Bereich des Kreisrings einen Querschnitt von der Form zweier sich gegebenenfalls über­ lappender, zu den Wellenachsen konzentrischer Kreise besitzt und der Kreisringradius etwas kleiner als der Radius des den Kreisring umgebenden Gehäusehohlraums ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Entgasungsöffnung (30; 32) an den Gehäusehohlraum der ersten Welle (16) angrenzt und vom Gehäusehohlraum der zweiten Welle (18) einen Quer­ abstand aufweist und daß der Kreisring (16 a; 16 b) mit einem einen Materialtransport längs der ersten Welle (16) zumindest nahezu verhindernden Radius ausgebildet ist.

2. Schneckenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kreisring (16 a; 16 b) unmittelbar neben der Entga­ sungsöffnung (30; 32) angeordnet ist.

3. Schneckenmaschine nach Anspruch 1 oder 2, mit miteinander kämmenden Wellen, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Welle (18) einen dem Kreisring (16 a; 16 b) der ersten Welle (16) gegenüberstehenden zweiten Kreisring (18 a; 18 b) auf­ weist, der zur Achse der zweiten Welle (18) konzentrisch ist und einen Außendurchmesser besitzt, welcher gleich der Differenz zwischen dem doppelten Abstand der Wellen­ achsen und dem Außendurchmesser des Kreisrings (16 a; 16 b) der ersten Welle (16) ist.