DE2833057C2 - Schneckenmischer und Verfahren zu seinem Betrieb - Google Patents

Schneckenmischer und Verfahren zu seinem Betrieb

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Description

Die Erfindung betrifft einen Schneckenmischer nach dem Oberbegriff des Anspruches 1. Ferner bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zum Betrieb dieses Schneckenmischers.
Ein Schneckenmischer der vorausgesetzten Art ist aus der DE-OS 26 50 742 bekannt Bei diesem bekannten Schneckenmischer geht es in der Hauptsache darum, die Drosselung des Materialstromes konstruktiv besonders einfach zu gestalten.
Bei einem kontinuierlich arbeitenden Schneckenmischer der vorausgesetzten Art ist ein in Form der Ziffer ausgebildetes Gehäuse vorhanden, das auf eine Materialbearbeitungstemperatur erhitzt wird und in dem verschiedene Bearbeitungszonen zwischen den Materialeinlaß- und Materialauslaßöffnungen vorgesehen sind. Bei solchen Mischern, die vor allem für verschiedene Kunstharzmaterialien Verwendung finden, wird dieses Kunstharzmaterial in eine Intensivmischzone gefördert und zum Schmelzen gebracht. Es können dabei auch Stapelglasfasern in das geschmolzene Material eingebracht und gleichmäßig darin verteilt werden, bevor das Material zu einer weiteren Verarbeitungsvorrichtung,
z. B. einem Extruder, einer Heißabschnitt-Tablettenherstellvorrichtung usw, weitergefördert wird.
Der Erfindung liegt nun vor allem die Aufgabe zugrunde, einen Schneckenmischer der im Oberbegriff des Anspruches 1 vorausgesetzten Art in der Weise zu verbessern, daß im Bereich des Drosselorgans eine zweckmäßige Entgasungsmöglichkeit geschaffen wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Mischergehäuse im Bereich der stromabwärts
ίο liegenden kleineren Kreisscheibe eine Entgasungsöffnung aufweist und daß die Schnecken in einem unmittelbar an die Kreisscheiben anschließenden Abschnitt so geformt sind, daß dieser Abschnitt im Betrieb nur teilweise mit Material gefüllt ist
Bei dieser erfindungsgemäßen Ausführungsform ist daher eine Entgasungsöffnung an einer bestimmten Stelle gegenüber dem Drosselorgan angeordnet, wobei die besondere Gestaltung der Schnecken in einem Bereich unmittelbar an den Kreisscheiben dafür gesorgt
wird, daß die Entgasungsöffnung auch dann von Material freigehalten wird, wenn das Drosselorgan vollkommen offen ist
Das Verfahren zum Betrieb dieses Schneckenmischers ist dadurch gekennzeichnet daß durch Einstellung des Drosselorganes in einem unmittelbar vor der Absperreinrichtung liegenden Abschnitt era Materialstau erzeugt wird, während ein dem Abschnitt vorangehender Abschnitt im Betrieb nicht voll mit Material gefüllt ist
Die Erfindung wird nachstehend anhand zweier in der Zeichnung veranschaulichter Ausführungsbeispiele näher beschrieben. In der Zeichnung zeigt
F i g. 1 eine Seitenansicht einer teilweise geschnittenen Ausführungsform des kontinuierlich arbeitenden Schneckenmischers;
F i g. 2 eine Schnittansicht auf den Bereich des Mischers mit dem Drosselorgan;
Fig.3 einen Querschnitt (Linie 1ΙΙ-ΠΙ in Fig.4) durch eine weitere Ausführungsform der Erfindung;
F i g. 4 einen Querschnitt entlang der Linie IV-IV in Fig. 3.
Hinsichtlich der konstruktiven Einzelheiten des Gesamtaufbaues des erfindungsgemäßen Schneckenmischers sei zunächst auf die Beschreibung des im Grundaufbau gleichartigen Schneckenmischers in DE-OS 26 50 742 verwiesen.
Dieser Schneckenmischer besitzt ein Gehäuse B, in dem achsparallel zwei zusammenpassende Förderschnecken 10 und 11 angeordnet sind. Das Mischergchäuse B zeigt im Querschnitt die Form der Ziff. 8 und besitzt eine Materialeinlaßöffnung O am einen (am rechten) Ende sowie eine übliche Materialauslaßöffnung am anderen (am linken) Ende, wie F i g. 1 zeigt.
Die zusammenpassenden Förderschnecken 10, 11 können einen linsenförmigen Querschnitt aufweisen, sind vorzugsweise in der gleichen Richtung drehbar und werden mit der gleichen Geschwindigkeit angetrieben. Beide Schnecken 10,11 besitzen ferner auch in diesem Falle einander berührende Abschnitte, die auch die gesamte Umfangsfläche des Gehäuses B bestreichen können.
Wie in F i g. 1 zu erkennen ist, ist das Gehäuse B bei 16 ummantelt, wodurch ein Raum 18 zum Umwälzen eines Wärmetauschermittels geschaffen wird, um das Gehäuse B beispielsweise auf eine Temperatur bringen zu können, bei der das eingeführte Kunsthar/.material oder ein anderes Material schmilzt,; im Bedarfsfälle kann hier natürlich auch ein Kühlströmungsmittel um-
gewälzt werden.
In einem mittleren Abschnitt des Gehäuses B befindet sich eine dieses Gehäuse B unterteilende Drosselzone, die Endwände 19 und 20 mit oberen und unteren Begrenzungsabschnitten 21 und 22 (vgL F i g. 3) aufweist Diese Begrenzungswände 19, 20 sowie die Begrenzungsabschnitte 21, 22 bilden Gehäuseverlängerungen und besitzen die gleichen Bohrungen in Form der Ziff. 8 wie das Gehäuse B.
Die Begri-ßzungsabschnitte 21 und 22 sind ausgeschnitten, um gleiche Ausnehmungen R für drehbare Sattelteile 5 zu bilden. Der Kopfteil jedes Sattelteiles besitzt einen vorstehenden Zapfen 29 und einen Ringflansch 30. Das obere Ende jedes Zapfens 29 weist ein Gewinde 32 auf, um es in einer bestimmten Drehlage zu befestigen.
Der kugelförmige Kopfteil 8 jedes Sattelteiles 5 ist vertieft und durch einen zentralen Flügel V unterbrochen, der V- oder Sattelform sowie konvergierende radiale Flächen (z. B. 37 in F i g. 2) besitzt und der ein Drosselorgan bildet, was — wie weiter oben erwähnt — in der DE-OS 26 50 742 im einzelnen erläutert ist
Die Schnecken 10, U weisen in einem stegfreien Bereich je zwei Kreisscheiben 42,43 bzw. 42a, 43a auf, die einen unterschiedlichen Durchmesser besitzen und derart axial hintereinander angeordnet sind, daß jeweils Kreisscheiben 42, 43a bzw. 42a, 43 von unterschiedlichem Durchmesser in radialer Richtung einander gegenüberliegen. Hierbei bestreichen die größeren Kreisscheiben (42,42a) die zylindrische Innenwand des Gehäuses B, und die kleineren Kreisscheiben 43,43a sind in ihrem Durchmesser so gehalten, daß sie mit den größeren Kreisscheiben 42, 42a am Umfang zusammenwirken. Durch diese einander berührenden Kreisscheibenpaare kann das Gehäuse B in axialer Richtung abgesperrt werden.
Mit dem Umfang dieser Kreisscheiben 42,42a, 43,43a wirkt das oben erwähnte, als drehverstellbarer Flügel ausgebildete Drosselorgan V als Absperreinrichtung zusammen. Die Drehachse (Zapfen 29) dieses Drosselorganes V liegt senkrecht zu der durch die Achse der beiden Schnecken-10,11 verlaufenden Vsrbindungsebene, wobei dieses Drosselorgan V je nach seiner Drehstellung den Durchlaß-Querschnitt des Mischergehäuses in diesem stegfreien Schneckenbereich mehr oder weniger freigibt oder absperrt Der sich im Bereich der stromaufwärts liegenden kleineren Kreisscheibe 43a befindliche Teil dieses Drosselorgans V dreht sich dabei beim Übergang von der Absperrstellung in die Freigabestellung in Förderrichtung (vgL Pfeil a in F i g. 1 und 2), wobei das Material von der Stelle χ zur Stelle y (Fig. 1) gefördert wird. Das mehr oder weniger starke Freigeben oder Absperren des Durchlaß-Querschnittes erfolgt durch ein mehr oder weniger großes Verdrehen des flügelartigen Drosselorgans V. Eine Feineinstellung des Durch trittsvolumens von der Stelle χ zur Stelle y im Sinne eines Zurückhaltens von Material kann somit auf einfache und wirksame Weise erfolgen, und es können an diesen Stellen unterschiedliche Druck- oder Vakuumbedingungen stromabwärts und stromaufwärts des ω Sattelteiles S in Anpassung an die gewünschten Verarbeitungszustände aufrechterhalten werden.
Bei der" in den F i g. 1 und 2 veranschaulichten Ausführungsform wird eine Unterdruckentgasung bzw. Unterdruck?ntlüftung an einer Entgasungsstation U ermöglicht. Wird z. B. Polybutan H 300 mit einer Viskosität von 335 bis 500 Poises in einem Arbeitstemperaturbereich von etwa 33 bis 39°C verarbeitet, wobei Luft miteingeführt wird, dann kann durch Anwendung von Unterdruck auf der stromabwärtigen Seite des Drosselorgans Vdieses Material zufriedenstellend entgast werden.
Zu diesem Zweck weist das Mischergehäuse im Bereich der stromabwärts liegenden kleineren Kreisscheibe 43 eine Entgasungsöffnurg 100 auf, die vorzugsweise in Form eines Schlitzes ausgebildet ist. Auf diese Weise kann man ein stabileres und blasenfreies Polymer erhalten. Hierbei muß das Drosselorgan V, wenn es nicht voll geöffnet ist, im Sinne der Steigung der Schnecken 10,11 und ihrer gemeinsamen Drehrichtung -vorwärts geöffnet werden, da es bei einem öffnen nach rückwärts als Leitelement wirkt und dann Material in die Entgasungsöffnung 100 einführen würde.
Die Schnecken 10,11 sind ferner in einem unmittelbar an die Kreisscheiben 42, 43, 42a, 43a anschließenden Abschnitt D-\ so geformt daß dieser Abschnitt im Betrieb nur teilweise mit Material gefüllt ist
Eine gesteuerte Materialzufuhr in das Gehäuse B reicht aus, um es an dem Ende //mit dem Zuführtrichter dreiviertel voll zu füllen, und zwar in Abhängigkeit von dem Material und seiner Viskosität, wobei eine gute Steuerung des Materialstromes durch ein mehr oder weniger großes öffnen des Drosselorgans V erreicht wird.
Bei einer mit Kornsirup durchgeführten Untersuchung und bei einem Unterdruck an der Entgasungsöffnung 100 unter etwa 381 mm Quecksilbersäule war die Entgasungsöffnung frei von Sirup, und es konnte eine merkliche Entgasung des Materiales erreicht werden. Eine Teildrehung des zentralen Drosselorgans V in die in F i g. 2 gezeigte Stellung ermöglicht es dem Flügel 37 mit den Kreisscheiben 42,43a bzw. 42a, 43 zusammenzuwirken, um das Material direkt von der Entgasungsöffnung 100 wegzuleiten.
Wie F i g. 1 zeigt weisen die Schnecken an der Entgasungsstation U, die die Teile 42-43a, 42.3-43 und V enthält, die ineinandergreifenden Abschnitte D-I mit einer größeren Förderkapazität und stromabwärts ineinandergreifende Abgabeabschnitte D-2 auf. Die erstgenannten Abschnitte D-\ sind dabei so geformt daß sie — wie erwähnt — eine Förderkapazität besitzen, damit dieser Abschnitt im Betrieb nur teilweise mit Material gefüllt ist, während die Abgabeabschnitte D-2 so geformt sind, daß sie voll mit Material gefüllt arbeiten.
Bei dieser Betriebsweise wird dann so vorgegangen, daß das Drosselorgan Vso eingestellt wird, daß in einem unmittelbaren vorder Absperreinrichtung bzw. der Entgasungsstation U liegender Gehäuseabschnitt m (vgl. F i g. 1) ein Materialstau erzeugt wird, während ein dem Abschnitt m vorangehender Abschnitt η im Betrieb nicht voll mit Material gefüllt ist
Der genannte Abschnitt m schafft eine Schmelzdichtung, die verhindert daß eine Unterdruckquelle, die an eine Unterdruckleitung 100a angeschlossen ist Luft und Material vom Zuführtrichter am Ende H ansaugt Der Gehäuseteil im Bereich der Kreisscheibe 43a, der die Schneckenabschnitte D-X enthält, arbeitet teilweise voll, so daß eine Unterdruckentlüftung möglich ist Durch eine Einstellung des Drosselorgans Vkann ein positiver Entladedruck am Abschnitt D-2 erreicht werden, falls dies erforderlich ist während stromaufwärts entlüftet bzw. entgast wird, was bedeutet, daß die unmittelbar stromabwärts folgende Verarbeitungsvorrichtung mit Druck beaufschlagt werden kann und keine Unterdruckentlüftungsstation benötigt wird. Der Spiralwinkel der Schneckenabschnitte D-2 ist in Abhängigkeit von
dem zu verarbeitenden Material ausreichend eng, um die Möglichkeit zu haben, das Material vom Unterdruck aus aufzupumpen, oder es unter positivem Druck zu einer Spritzgußvorrichtung oder einer anderen Fördervorrichtung zu transportieren. s
Die F i g. 3 und 4 zeigen eine weitere Ausführungsform, bei der das in ähnlicher Weise verwendete Drosselorgan V jedoch keinen Gehäuseverbindungskanal bildet Bei diesem Ausführungsbeispiel sind gleiche Teile wie beim vorhergehenden Beispiel mit denselben Be- zugsziffern versehen.
Die Förderschnecken 10 und 11 werden so gedreht daß sie das Material in Richtung des Pfeiles a fördern. Die stromaufwärtige, die volle Bohrung einnehmende Kreisseheibe ist mit 42 und die stromabwäriige mit 42a bezeichnet, wobei sie jedoch in einer seitenverkehrten Beziehung und im Abstand t voneinander angeordnet sind. Die Kreisscheiben 43 und 43a mit den kleineren Durchmessern sind langgestreckt und haben gekrümmte, diametral gegenüberliegende Nuten 101 und 102. In dem so geschaffenen Raum t befindet sich eine um eine Achse b drehbare Platte 103 mit runden Kanten 103a komplementär zur Form der Nuten 101 und 102. Die Platte 103 ist auf einer Welle 104 gelagert, die sich um die Achse b in einer Lageröffnung »05 im Gehäuse B dreht Vorzugsweise sind Dichtungsringe 106 vorgesehen sowie ein Handgriff 107, um die Lage der Ventilplatte 103 einzustellen.
Wie F i g. 3 zeigt, erstreckt sich die Platte 103 über die Strecke zwischen den oberen und unteren Sattelteilen 38 des Gehäuses B, wobei sie in der in F i g. 4 in strichpunktierten Linien angegebenen Lage einen Materialdurchgang durch das Gehäuse B wirksam verhindert Da sie sich im wesentlichen über den Abstandsraum t zwischen den stromaufwärtigen und stromabwärtigen, sich über die volle Bohrung erstreckenden Kreisscheiben 42 und 42a (mit Ausnahme eines Arbeitszwischenraumes) erstreckt ist die hierdurch erreichte Schmelzdichtung in dieser Zone derart daß ein Durchgang verhindert wird, wenn die Platte 103 in die in strichpunk- tierten Linien in F i g. 4 gezeigte Lage gedreht wird. Selbstverständlich sind Zwischenstellungen der Platte 103 möglich, um die Drosselung in der beschriebenen Weise zu steuern. Wenn das Drosselorgan in die 45° -Lage gebracht wird, die durch die Linien ρ angegeben ist oder in eine andere Zwischenstellung zwischen der 90°-Lage (durchgehende Linien) und der 45°-Lage (strichpunktierte Linien = geschlossene Lage), kann die Unterdruck-Entgasungsöfnung 100, die einen abnehmbaren Deckel 100a besitzt geöffnet werden, so daß eine Entgasung eintriii.
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen
55
65

Claims (2)

Patentansprüche:
1. Schneckenmischer mit zwei in einem Mischergehäuse achsparallel angeordneten Schnecken, die in einem stegfreien Bereich je zwei Kreisscheiben von unterschiedlichem Durchmesser aufweisen, die axial hintereinander so angeordnet sind, daß jeweils Kreisscheiben von unterschiedlichem Durchmesser in radialer Richtung einander gegenüberliegen, wobei die größeren Kreisscheiben die zylindrische Innenwand des Gehäuses bestreichen und die kleineren Kreisscheiben einen solchen Durchmesser aufweisen, daß sie mit den größeren Kreisscheiben am Umfang zusammenwirken, und mit einer Absperreinrichtung, die ein als drehverstellbarer Flügel ausgebildetes Drosselorgan enthält, dessen Drenachse senkrecht zu der durch die Achse der beiden Schnekken verlaufenden Verbindungsebene liegt und das mit dem Umfang der Kreisscheiben zusammenwirkt und je nach seiner Drehstellung den Durchlaßquerschnitt des Mischergehäuses im stegfreien Schnekkenbereich mehr oder weniger freigibt oder absperrt, wobei sich der im Bereich der stromaufwärts liegenden kleineren Scheibe befindliche Teil des Drosselorganes beim Übergang von der Absperrstellung in die Freigabestellung in Förderrichtung dreht, dadurch gekennzeichnet, daß das Mischergehäuse im Bereich der stromabwärts liegenden kleineren Kreisscheibe (43) eine Entgasungsöffnung (100) aufweist und daß die Schnecken in einem unmittelbar an die Kreisscheiben anschließenden Abschnitt (D-I) so geformt sind, daß dieser Abschnitt im Betrieb nur teilweise mit Material gefüllt ist
2. Verfahren zum Betrieb eines Schneckenmischers nach Anspruch I1 dadurch gekennzeichnet, daß durch Einstellung des Drof selorganes in einem unmittelbar vor der Absperreinrichtung liegenden Abschnitt m ein Materialstau erzeugt wird, während ein dem Abschnitt m vorangehender Abschnitt η im Betrieb nicht voll mit Material gefüllt ist.
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