DE3216939C2

DE3216939C2 - Knetmaschine

Info

Publication number: DE3216939C2
Application number: DE3216939A
Authority: DE
Inventors: Kishihiro Neyagawa Osaka Yamaoka
Original assignee: Individual
Current assignee: Kck Osaka Jp KK
Priority date: 1981-12-07
Filing date: 1982-05-06
Publication date: 1986-05-28
Also published as: GB2110946B; GB2110946A; US4408887A; DE3216939A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Knetmaschine mit einer in einem stationären Zylinder drehbaren Schnecke mit auf deren Schaft drehfest angebrachten Knetscheiben mit auf deren Scheibenflächen durch Vertiefungen getrennten, radialen Vorsprüngen, jeweils zwischen den Knetscheiben liegend am Zylinder festgelegten, ringförmigen Festscheiben mit auf deren Scheibenflächen jeweils durch radiale Vertiefungen getrennten Vorsprüngen, wobei die Grenzlinien zwischen den Vorsprüngen und Vertiefungen der Knetscheiben und/oder der Festscheiben etwas gegen die radiale Richtung geneigt und die Vorsprünge und Vertiefungen so bemessen sind, daß die Zwischenräume zwischen einer Knetscheibe und der gegenüberliegenden Festscheibe eine in Richtung zum Knetgutauslaß schrittweise abnehmende Größe besitzen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Knetmaschine der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 definierten Art.

Aus der FR-PS 5 52 398 ist eine Knetmaschine der darin genannten Art bekannt, bei der ein Schneckenschaft mehrere jeweils durch Schaft&bschnitte voneinander getrennte Schneckenelemente trägt. Zwischen den Knetelementen treten mit dem Zylinder einstückige Ringstege radial einwärts vor. Das Knetgut wird durch die Preßwirkung der Schneckenelemente zwischen Schaftabschnitten und Ringstegen hindurchgefördert und dabei verknetet. Diese bekannte Knetmaschine ist jedoch aufwendig in der Herstellung und läßt hinsichtlich der durchgreifenden Knetung noch zu wünschen übrig, da das Kneten nur durch den Vorwärtsschub durch die Schneckenelemente URd den Durchtritt zwischen den Schaftabschnitten und deu Ringstegen bewirkt wird.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Knetmaschine der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 definierten Art zu schaffen, die bei unaufwendig zu fertigender, kompakter Konstruktion eine verbesserte Knetwirkung ergibt und verschiedenem, ggf. auch gasendem Knetgut angepaßt werden kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe weist die Knetmaschine der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 definierten Art erfindungsgemäß die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 aufgeführten Merkmale auf.

Vorteilhafte weitere Ausgestaltungen der Knetmaschine sind in den Unteransprüchen 2—7 beschrieben.

Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der Knetmaschine an Hand der Zeichnungen weiter erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen senkrechten Längsschnitt durch eine Knetmaschine;

Fig.2 eine Schnittansicht längs der Linie H-II in Fig.1;

Fig. 3 eine teilweise weggebrochene Schnittansicht längs der Linie III-III in Fig. 1;

F i g. 4 eine Ansicht einer der in F i g. 3 dargestellten Knetscheibe gegenüberliegenden Festscheibe;

F i g. 5 eine teilweise weggebrochene Schnittansicht längs der Linie V-V in F i g. I;

F i g. 6 eine Ansicht einer der in F i g. 5 dargestellten Knetscheibe gegenüberliegenden Festscheibe;

F i g. 7 eine teilweise weggebrochene Schnittansicht

längs der Linie VlI-VIl in F i g. 1;

F i g. 8 eine Ansicht einer der in F i g. 7 dargestellten Knetscheibegegenüberliegenden Festscheibe;

Fig.9 eine Schnittansicht längs der Linie IX-IX in Fig. 1;

Fig. 10 einen senkrechten Längsschnitt durch eine abgewandelte Knetmaschine;

F i g. 11 eine teilweise geschnittene Ansicht der Verbindung des Schneckenschaf ts gemäß F i g. 1 oder 10;

F i g. 12 eine schematische Schnittdarstellung des Knetgutkanals und

Fig. 13 eine schematische Darstellung des Knetvorgangs im Knetgutkanal.

Die in Fig. 1 dargestellte Knetmaschine umfaßt einen Fülltrichter 1 mit einer dosierenden Zuführvorrichtung la, eine Einlaßöffnung ic und ein erstes zylindrisches Gehäuseteil, durch das sich ein mittels einer Antriebseinheit 2 verdrehbarer Schneckenschaft 31 erstreckt, der im rückwärtigen Teil eine den Förderabschnitt Fbildende Schnecke 3 und im vorderen Teil eine den Exlruderabschniit X bildende Schnecke 58 unifaßt und im wesentlichen über die ganze Länge m^ Schnekkenstegen versehen ist Der Schneckenschaft 31 trägt zwischen dem Förderabschnitt F und dem Extruderabschnitt X in geeigneten axialen Abständen voneinander drehffist verbundene Knetscheiben 6, 9, 11 und näher seinem vorderen Ende eine axial längere Knetscheibe 13. Die Knetscheiben 6, 9 und 11 bilden einen Knetabschnitt K\ und die Knetscheibe 13 bildet einen Entgasungsabschnitt V. Zwischen je zwei benachbarten Knetscheiben ist jeweils eine Schnecke 10 vorgesehen.

Zwischen dem ersten zylindrischen Gehäuseteil 4 im rückwärtigen Abschnitt des Schneckenschaftes 31 und einem den vorderen Abschnitt des Schneckenschaftes 31 umschließenden zweiten zylindrischen Gehäuseteil 30 sind jeweils die zugeordnete Knetscheibe 6,9 und 11 umschließende Ringteile 14,17 und 20 und jeweils zwischen diesen angeordnete, die Schnecken 10 umschließende Festscheiben 16,18 und 21 sowie ein Ringteil 22 mit einem Gasauslaß 12 festgelegt Die Ringteile und die Festscheiben sind nebeneinander angeordnet und durch Spannstangen 24 mit den Gehäuseteilen 30 und 4 verbunden. Die Gehäuseteile 30 und 4 sind mit einer Heizung 5 versehen. Im oberen Bereich des Innenumfangs des ersten Gehäuseteils 4 verläuft eine axiale Nut 8, die an einem Ende in einer nach außen führenden Entgasungsöffnung 7 mündet. Wie Fig.3 zeigt, weist eine axiale Scheibenfläche der Knetscheibe 6 über ihren Umfang verteilt von ihrer Mitte im wesentlichen radial verlaufende Vorsprünge 32 und dazwischenliegende Vertiefungen 43 auf. Die andere axiale Scheibenfläche ist im wesentlichen ähnlich geformt. Die Außenenden der Vorsprünge 32 stehen über die äußere Umfangsfläche der Knetscheibe 6 vor und verlaufen auf dieser als Schneckenstege in axialer Richtung. Wie Fig.4 zeigt, weist die der Knetscheibe zugewandte Scheibenfläche der Festscheibe 16 drei über ihren Umfang verteilte Vertiefungen 39 auf, die jeweils zwischen sich Vorsprünge 29 bilden. Auf der Zuführungsseite der Knetscheibe 6 ist jeder Vorsprung 32 leicht gegen die radiale Richtung geneigt. Die Neigungsrichtung ist so gewählt, daß der Vorsprung bezogen auf die Drehrichtung der Knetscheibe zum Außenumfang hin zunehmend zurückbleibt. Auf der Austragseite der Knetscheibe 6 ist jeder Vorsprung 32 in umgekehrter Richtung geneigt. Dadurch wird das aus dem Raum zwischen der Schnecke 3 und dem Gehäuseteil ■» austretende Knetgut auf der zuführungsseitigen Scheibenfläche der Knetscheibe 6 zu deren Außenumfang und über diesen dann durch den Zwischenraum zwischen der Knetscheibe 6 und der Festscheibe 16 zur Achse des Schneckenschaftes 31 hin gefördert

Wie F i g. 5 zeigt, weist die zweite Knetscheibe 9 eine größere Zahl von radialen Vorsprüngen 32 und dazwischenliegenden Vertiefungen 43 auf, wobei im Vergleich zur Knetscheibe 6 jeweils in der Mitte jeder in F i g. 3 gezeigten Vertiefung 43 ein zusätzlicher Vorsprung 32 vorgesehen ist. Die der Knetscheibe 9 auslaßseitig gegenüberliegende Festscheibe 18 ist in Fig.6 gezeigt und weist auf ihrer zuführungsseitigen Scheibenfläche eine noch größere Anzahl von radial verlaufenden Vorsprüngen 29 und dazwischenliegenden Vertiefungen 39 auf, so daß der Zwischenraum zwischen der Knetscheibe 9 und der Festscheibe 18 unter der Voraussetzung gleichbleibender Tiefe der entsprechenden Vertiefungen 43 und 39 um ein der Verringerung ihres Gesamtvolumens entsprechendes Maß kleiner ist, als der entsprechende Zwischenraum zwischen der Knetscbeibe 6 und der Festscheibe 16. Die in F i g. 7 gezeigte der Festscheibe 18 auslaßseitig folgende Knetscheibe 11 weist eine noch größere Zahl von Vorsprüngen 32 und Vertiefungen 43 als die Knetscheibe 9 auf. Entsprechende ist bei der in F \ g. 8 gezeigten, der Knetscheibe 11 auslaßseitig gegenüberliegenden Festscheibe 21 die Anzahl der Vorsprünge 32 und Vertiefungen 43 größer als bei der Festscheibe 18. So verringert sich das Volumen der Vertiefungen von Scheibe zu Scheibe, um den Knetgutkanal entsprechend dem Fortschreiten des Knetvorgangs zu verkleinern. Durch Verringerung der Tiefe der Vertiefungen bei steigender Anzahl von Vorsprüngen kann der Knetgutkanal noch stärker verkleinert werden. Die Anzahl der Knetscheiben und Festscheiben sowie ihrer Vorsprünge und Vertiefungen und deren Form kann entsprechend den Anforderungen des Knetgutes festgelegt werden.

Jedes der Ringteile 14,17,20 weist über seinen innenumfang verteilte axiale Nuten 23 auf. Das Ringteil besitzt somit alternierende Vorsprünge und Vertiefungen, die denjenigen auf der äußeren Umfangsfläche der Knetscheibe gegenüberliegen, ähnlich wie zwischen den sich gegenüberliegenden Knet- und Festscheiben. Die äußere Umfangsfläche der Knetscheibe. 13 und die innere Umfangsfläche des Ringteils 22 sind ähnlich geformt Die den Außenumfang bildenden Außenenden der Vorsprünge 32 der Knetscheibe 13 bilden Schneckenstege, die den axialen Nuten 23 des Ringteils 22 gegenüberliegen.

Obgleich so der Knetabschnitt durch die gegenüberliegende Anordnung von Knet- und Festscheiben einen komplexen Aufbau aufweist, sind die Ringteile und die dazwischen eingebauten Festscheiben Einzelteile und daher leicht herzustellen. Da sie zudem nur durch Spannstangen gemeinsam festgelegt werden, ist der Zusammenbau einfach. Der Knetabschnitt kann daher relativ geringe Länge besitzen, so daß die Knetmaschine kompakt und leicht herzustellen ist.
Die in Fig. 10 dargestellte abgewandelte Knetmaschine entspricht bis auf eine zusätzliche Knetscheibe 19, ein zusätzliches Ringteil 27 und eine der Knerscheibe 19 zugeordnete Festscheibe 61 der oben beschriebenen Ausführungsform. Der mehrteilig ausgebildete Schnekkenschaft 31 besitzt am vorderen Ende des im ersten zylindrischen Gehäuseteils 4 liegenden Schaftteils eine koaxiale Gewindebohrung 90, in die ein gewindetragender Vorsprung 91 des sich durch die Knet- und Extruderabschnitte erstreckenden anderen Schaftteils aus-

wechselba·· eingeschraubt ist. Das Ringteil 27 und die Festscheibe 61 sind ebenfalls durch die Spannstangen 24 mit dem ersten Gehäuseteil 4 verbunden. Auf diese Weise kann die Länge des Knetabschnitts der Beschaffenheit des Knetgutes angepaßt werden.

Im Betrieb wird der Schneckenschaft 31 der Knetmaschine von der Antriebseinheit 2 gedreht, während die dosierende Zuführvorrichtung la das zu knetende Material aus dem Fülltrichter 1 in gleichbleibender Menge dem ersten Gehäuseteil 4 zuführt. Da dessen Innenraum durch die Heizung 5 erwärmt wird, wird das Knetgut unter Trocknung der Knetscheibe 6 zugeführt. Freiwerdende Gase können über die axiale Nut 8 und die Entgasungsöffnung 7 abziehen. Das in den Knetabschnitt K, eingeführte Knetgut wird durch die einander gegenüberliegenden Flächen der sich relativ zueinander verdrehenden Knet- und Festscheiben an diesen radial auswärts gepreßt und dabei Kompressions- und Scherkräften ausgesetzt. Wie in den Fig. i2 und i 3 gezeigt, ist der Zwischenraum zwischen einer Knet- und einer Festscheibe am größten, wenn eine Vertiefung 43 einer Vertiefung 39 gegenüberliegt; kleiner wenn eine Vertiefung 43 einem Vorsprung 29 gegenüberliegt und am kleinsten, wenn ein Vorsprung 32 einem Vorsprung 29 gegenüberliegt. Wenn sich die Knetscheibe in Richtung des Pfeiles R bewegt, vermindert sich daher der Abstand L zwischen den Wandflächen 41 und 42. die jeweils die benachbarten Vertiefungen und Vorsprünge der entsprechenden Scheibe definieren, so daß das Knetgut zwischen diesen Wandflächen hoher Kompression ausgesetzt wird. Das so komprimierte Knetgut wird in den Raum zwischen der Vertiefung 43 und dem Vorsprung 29 gepreßt und weiterhin zwischen den Vorsprüngen 32 und 29 starken Scherbeanspruchungen ausgesetzt. In ähnlicher Weise wird das Knetgut über den ganzen Umfang der Scheiben bearbeitet, wobei sich die Ko™press!O"sstufe P und die Scherbear.spruchungEEtufe 5 in Umfangsrichtung abwechselnd wiederholen. Daneben erfolgt auch eine Einwirkung in radialer Richtung der Scheiben. Da der Vorsprung 32 der Knetscheibe relativ zur Radialrichtung geneigt ist, kommt der Vorsprung 32 in einer von der Mitte radial auswärts fortschreitenden Weise in eine dem Vorsprung 29 gegenüberliegende Stellung, so daß das Knetgut bei gleichzeitiger Einwirkung von in Umfangsrichtung wirkenden Kräften einer Radialkraft ausgesetzt und dadurch radial auswärts gepreßt wird. Da die äußere Umfangsfläche der Knetscheibe durch die Fortsetzungen der Vorsprünge 32 gebildete Schneckenstege trägt, die den Nuten 23 an der inneren Umfangsfläche des Ringteils gegenüberliegen. wird das Knetgut unter Druck- und Scherbeanspruchungen wie zwischen den Scheiben voranbewegt, worauf es auf der anderen Seite der Knetscheibe wiederum den in Fig. 12 und 13 dargestellten Kompressions- und Scherbeanspruchungsstufen ausgesetzt wird. Die Vorsprünge auf dieser Seite der Knetscheibe sind so geneigt, daß sie das Knetgut zentrisch einwärts fördern. Beim Erreichen des Schneckenabschnitts 10 wird das Knetgut durch diesen der folgenden Knetscheibe zugeführt und dann erneut den beschriebenen Bearbeitungsvorgängen ausgesetzt Da der Knetgutkanal zur Auslaßseite hin immer enger wird, kann das Knetgut auch bei Volumenschwund während des Knetens hinreichenden Druckkräften ausgesetzt werden, was ein befriedigendes Verkneten gewährleistet Insbesondere die schrittweise Vermehrung der Vorsprünge und Vertiefungen der Knetscheiben erhöht die Frequenz, mit der diese pro Umdrehung in eine denjenigen der Fesischeiben gegenüberliegende Stellung gelangen, was die Anzahl der Scherbeanspruchungsschritte 5 und der Kompressionsschritte P vergrößert. Zusätzlich wird das Knetgut wiederholt gefaltet und gewendet. Die erfindungsgemäße Vorrichtung gewährleistet daher ein sehr wirksames Kneten.

Im Knetgut enthaltenes Wasser und andere derartige Bestandteile werden während des Knetprozesses in Gas überführt, das durch die Entgasungsöffnung 12 entweicht, wenn das Knetgut über die Knetscheibe 13 gefördert wird, die durch ihre relativ zu den Knetscheiben 6,9 und 11 größere axiale Länge und ihre entsprechend größere Oberfläche die Gasabgabe erleichtert. Das so bei Förderung über die Knetscheibe 13 völlig entgaste Knetgut wird durch den Extruderabschnitt X am Vorderteil der Knetmaschine ausgetragen.

Hierzu 8 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Knetmaschine mit einem als Zylinder ausgebildeten Gehäuse, einem darin koaxial drehbar gelagerten Schneckenschaft mit Schneckenstegen zum axialen Vorschub des Knetgutes, einer Einlaßöffnung für das Knetgut an einem Ende und einer Auslaßöffnung am anderen Ende des Gehäuses, Vorrichtungen zum Verdrehen des Schneckenschaftes, so- to wie mehreren in axialen Abständen voneinander drehfest am Schneckenschaft angeordneten Knetelementen und mit diesen zusammenwirkenden, in axialen Abständen voneinander jeweils zwischen zwei Knetelementen unverdrehbar angeordneten Gehäuseelementen, dadurch gekennzeichnet, daß die Knetelemente als ringförmige Knetscheiben (6,9,11,19) und die Gehäuseelemente als den Knetscheiben koaxial gegenüberliegende ringförmige Festscheiben (16, 18, 21, 61) ausgebildet sind, daß die Knetscheiben auf ihren Scheibenfiächen durch Vertiefungen (43) getrennte, radiale Vorsprünge (32) tragen, daß die Festscheiben auf ihren Scheibenflächen durch radiale Vertiefungen (39) getrennte Vorsprünge (29) aufweisen, wobei die Grenzlinien zwischen den Vorsprängen (32,29) und den angrenzenden Vertiefungen (43, 39) bei jeder Knetscheibe und/oder der gegenüberliegenden Festscheibe gegenüber der radialen Richtung so geneigt verlaufen, daß das Knetgut jeweils auf der der Einlaßöffnung {ic) zugewandten Seite jeder Knetscheibe auswärts und dijnn üb£?r deren Außenumfang zwischen der von der Einlaßöffnung abgewandten Seite der Knetscheibe und fVr nächsten Festscheibe einwärts gefördert wird und daß die Vor-Sprünge (32,29) und Vertiefungen (43,39) der Knetscheiben bzw. der Festscheiben so bemessen sind, daß die jeweils zwischen einer Knetscheibe und der gegenüberliegenden Festscheibe liegenden Zwischenräume eine in Richtung der Knetgut-Auslaßöffnung schrittweise abnehmende Größe besitzen.

2. Knetmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Vorsprünge (32, 29) und Vertiefungen (43,39) der Knetscheiben (6,9, 11, 19) bzw. der Festscheiben (16, 18, 21, 61) von Scheibe zu Scheibe in Richtung zur Knetgut-Auslaßöffnung fortschreitend zunimmt.

3. Knetmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß am Gehäuse (4) alternierend Festscheiben (16, 18, 21, 61) und jeweils die Umfangsfläche einer zugeordneten Knetscheibe (6, 9, 11, 19) gegenüberliegend umschließende Ringteile (14,17,20,27) festgelegt sind.

4. Knetmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis

3, dadurch gekennzeichnet, daß ein die Einlaßöffnung aufweisendes, einen Förderabschnitt (F) bildendes erstes zylindrisches Gehäuseteil (4) und ein die Knetgut-Auslaßöffnung enthaltendes, als Extruderabschnitt (X) dienendes zweites zylindrisches Gehäuseteil (30) mit dazwischen alternierend angeordneten, einen Knetabschnitt (K\) bildenden Festscheiben (16, 18,21,61) und Ringteilen (14,17,20,27) durch Spannstangen (24) fest verbunden sind und der Schneckenschaft (31) einen im ersten zylindrischen Gehäuseteil (4) liegenden, mit Schneekette- b5 gen versehenen Förderabschnitt und einen mit diesem lösbar verschraubten, die im Knetabschnitt (K) liegenden Knetscheiben (6, 9, 11,19) tragenden Ab

schnitt aufweist

5. Knetmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis

4, dadurch gekennzeichnet, daß die Knetscheiben (6, 9, 11, 19) jeweils auf ihrer äußeren Umfangsfläche mit Schneckenstegen versehen sind.

6. Knetmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis

5, dadurch gekennzeichnet, daß der Schneckenschaft (31) eine weitere Knetscheibe (13) mit im Vergleich zu den übrigen Knetscheiben (6,9,11,19) größerer axialer Länge und auf der äußeren Umfangsfläche angeordneten Schneckenstegen trägt und in dem die zusätzliche Knetscheibe (13) umgebenden Ringteil (22) eine Entgasungscffnung (12) vorgesehen ist.

7. Knetmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis

6, dadurch gekennzeichnet, daß das erste zylindrische Gehäuseteil (4) an seiner Innenwand eine vom Knetabschnitt (X) bis nahe zur Einlaßöffnung (ic) reichende, mit einer Entgasungsöffnung (7) verbundene axiale Nut (8) aufweist.