DE4427599C2 - Extruder für keramische Massen - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einem Extruder für keramische Massen mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen. Ein solcher Extruder ist aus der DE-PS 9 39 677 bekannt. Bei diesem Extruder sind beide Schnecken, so­ wohl die Preßschnecke als auch die Stopfschnecke, auf einer Welle angeordnet.

Ein anderer Extruder ist bekannt aus dem Firmenprospekt "Händle, Labor-Vakuum­ aggregat PZVM 8d". Bei dem bekannten Extruder wird die keramische Masse, z. B. ein aufbereiteter Ziegelton, mittels einer vertikal angeordneten Zuführungs­ presse einer waagerecht angeordneten Schneckenpresse zugeführt, an deren Spitze sich ein Preßkopf mit auswechselbarem Mundstück befindet, aus welchem der gepreßte Strang der kerami­ schen Masse austritt. Die Schneckenpresse und die Zu­ führungspresse sind durch getrennte Gleichstrommotoren angetrieben. Im Übergangsbereich zwischen der Stopf­ schnecke und der Preßschnecke befindet sich eine Vakuum­ kammer, die mit einer Unterdruckquelle, insbesondere mit einer elektrischen Vakuumpumpe, verbunden ist. Sie dient dazu, die keramische Masse zu entgasen, damit die aus dem gepreßten Strang gebildeten Formkörper aus der keramischen Masse beim Trocknen im Trockenofen nicht platzen. Die Vakuumkammer wird einerseits durch die dicht gepreßte keramische Masse in der Schneckenpresse und andererseits durch die gepreßte keramische Masse in der Zuführungspresse abgedichtet.

Um den Extruder reinigen zu können, ist die Zuführungs­ presse auf einer mechanischen Hubeinrichtung montiert und kann nach Lösen einer Schraubverbindung zwischen dem Gehäuse der Schneckenpresse und dem Gehäuse der Zuführungspresse angehoben werden. Außerdem ist das Gehäuse der Schneckenpresse von einem Getriebegehäuse, welches sich zwischen dem Gehäuse der Schneckenpresse und ihrem Antriebsmotor befindet, trennbar. Ferner ist das Gehäuse der Schneckenpresse in Abschnitte zerleg­ bar und der Preßkopf demontierbar. Nachteilig bei dem bekannten Extruder, der für Versuche in Labors und zur Fertigung keramischer Kleinteile dient, ist seine auf­ wendige Konstruktion. Zahlreiche Flanschverbindungen können unerwünschte Leckagen verursachen und die Reini­ gung ist nicht eben einfach.

Große Vakuum-Extruder für die keramische Industrie werden üblicherweise nicht mit einer Stopfschnecke, sondern mittels eines Doppelwellenmischers beschickt.

Aus dem DE-GM 17 01 212 ist ein Extruder für keramische Massen bekannt, bei dem die Stopfschnecke koaxial zur Preßschnecke angeordnet ist und die Welle der Preßschnecke durch die Stopfschnecke hindurchgeführt ist. Durch die letzte­ re Maßnahme können die beiden Schnecken sowohl mit gleicher als auch mit verschiedener Drehzahl und unterschiedlicher Drehrichtung betrieben werden. Durch die mögliche Drehzahlveränderung beider Schnecken kann der Extruder so einreguliert werden, daß der Preßschnecke stets soviel Material zugeführt wird, wie der Querschnitt der herzustellenden Formteile es benötigt. Dieser be­ kannte Extruder ist jedoch im Übergangsbereich zwischen Preßschnecke und Stopfschnecke nicht evakuierbar.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen evakuierbaren Ex­ truder der eingangs genannten Art herzustellen, der sich durch einen einfachen Aufbau auszeichnet und bei welchem die beiden Schnecken mit unterschiedlicher Drehzahl laufen können.

Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Extruder mit den im Anspruch 1 angege­ benen Merkmalen. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

Der erfindungsgemäße Extruder zeichnet sich dadurch aus, daß die Welle der Preßschnecke durch die Stopfschnecke hindurchgeführt ist und ein vorderer Ab­ schnitt der Stopfschnecke einen hinteren Abschnitt der Preßschnecke umgibt. Die Stopfschnecke ist zu diesem Zweck hohl ausgebildet und nimmt die Welle der Preßschnecke auf, welche durch die Stopfschnecke hindurchgeführt ist, so­ wie Flügel der Preßschnecke. Die beiden Schnecken können grundsätzlich ge­ rennt angetrieben sein, wenn man Wert darauf legt, ihre Drehzahlen beliebig und unabhängig voneinander einzustellen. Am einfachsten ist es jedoch, die beiden Schnecken durch einen gemeinsamen Motor über ein Verteilgetriebe an­ zutreiben, welches hinter den Schnecken angeordnet ist und dank der koaxialen Anordnung von ganz einfachem Aufbau sein kann. Vorzugsweise ist das Verteil­ getriebe durch zwei Kegelzahnräder gebildet, von denen eines auf der Welle der Preßschnecke und eines auf der Welle der Stopfschnecke angeordnet ist, wobei die Zähne einander zugewandt sind, so daß beide Kegelzahnräder durch ein mit ihnen kämmendes gemeinsames Ritzel angetrieben werden können.

Die Stopfschnecke fördert die keramische Masse, welche ihr üblicherweise z. B. mittels eines Aufgabetrichters zugeführt wird, in den hinteren Bereich der Schneckenpresse. Dabei ist eine Umlenkung des Materialflusses nicht erforder­ lich, was sich in einem vergleichsweise niedrigen Leistungsbedarf des Extruder­ antriebs niederschlägt. Besonders vorteilhaft ist, daß anders als beim Stand der Technik auf eine besondere Vakuumkammer verzichtet werden kann. Es genügt vielmehr, den Übergangsbereich zwischen der Stopfschnecke und der Preß­ schnecke mit einer Unterdruckquelle zu verbinden, und zwar durch den Zwi­ schenraum zwischen der Welle der Preßschnecke und der hohlen Stopfschnecke hindurch. Damit sich dieser Zwischenraum nicht allmählich mit der keramischen Masse zusetzt, ist weiterhin vorgesehen, daß die Stopfschnecke mit einem vorde­ ren Abschnitt einen hinteren Abschnitt der Preßschnecke umgibt, so daß die Preßschnecke in den Zwischenraum eindringendes keramisches Material sofort wieder herausbefördert. Die dafür erforderliche Förderleistung ist natürlich sehr viel geringer als die für den Extrusionsvorgang er­ forderliche Förderleistung. Deswegen kann der hintere Abschnitt der Preßschnecke, der im vorderen Abschnitt der Stopfschnecke liegt, im Durchmesser viel kleiner sein als der vor der Stopfschnecke liegende Abschnitt der Preßschnecke, so daß der Innendurchmesser der hohlen Welle der Stopfschnecke nicht viel größer sein muß als der Außendurchmesser der Welle der Preß­ schnecke.

Die Unterdruckquelle ist vorzugsweise am hinteren Lagerdeckel des Verteilgetriebes mittels einer Rohr­ leitung angeschlossen. Durch die zentrisch durch­ bohrte Antriebswelle der Preßschnecke erfolgt die Verbindung zum Übergangsbereich zwischen Stopfschnecke und Preßschnecke. In diesem Bereich erfolgt dann die Entlüftung der keramischen Masse.

Damit die Preßschnecke mit ihrem hinteren Abschnitt in die hohle Welle der Stopfschnecke eingedrungenes keramisches Material herausbefördern kann, muß zwi­ schen beiden eine Relativbewegung bestehen. Deshalb ist vorzugsweise vorgesehen, daß die beiden Schnecken gegenläufig angetrieben sind. Ein solcher gegenläufiger Antrieb ist mittels des erwähnten Getriebes mit den beiden Kegelzahnrädern leicht möglich.

Durch den koaxialen Aufbau ist der erfindungsgemäße Extruder außerordentlich kompakt. Das Gehäuse ist kleiner und leichter als bei vergleichbaren herkömm­ lichen Extrudern, was ihn preisgünstiger und leichter handhabbar macht. Außerdem besteht der erfindungs­ gemäße Extruder aus deutlich weniger Teilen als ver­ gleichbare bekannte Extruder. Um für Reinigungszwecke guten Zugang zu den Schnecken zu haben, genügt es, lediglich im Übergangsbereich zwischen den beiden Schnecken einen Dichtflansch zwischen dem Preßzylinder der Preßschnecke und dem Gehäuse der Stopfschnecke vorzusehen. Die Gefahr von Leckagen ist dadurch ver­ mindert.

Da eine gesonderte Vakuumkammer nicht mehr vorgesehen ist, müssen auch keine Maßnahmen ergriffen werden, um sie abzudichten.

Durch den koaxialen Aufbau sind die Schnecken auch leicht demontierbar. Beide Schnecken können nach vorne ausgebaut werden.

Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Extruders ist in den beigefügten Zeichnungen schematisch darge­ stellt.

Fig. 1 zeigt eine Seitenansicht des Extruders,

Fig. 2 zeigt eine Vorderansicht des Extruders,

Fig. 3 zeigt einen Längsschnitt durch die Gehäuse der Preßschnecke und der Stopfschnecke, und

Fig. 4 zeigt einen Längsschnitt durch das Getriebe­ gehäuse und den hinteren Abschnitt der Stopfschnecke.

Der Extruder ist auf einem Tisch 1 aufgebaut, auf wel­ chem ein Getriebegehäuse 2 ruht, an welchem der Pressen­ rumpf 3 einer Zuführungspresse 4 mit seinem hinteren Ende angeflanscht ist. Am vorderen Ende des Gehäuses 3 ist ein Preßzylinder 5 einer Schneckenpresse 6 mit seinem hinteren Ende angeflanscht. Am vorderen Ende des Preßzylinders 5 der Schneckenpresse 6 ist ein Preßkopf 7 angeflanscht, der ein auswechselbares Mundstück 8 trägt, aus welchem ein gepreßter Strang aus einer keramischen Masse austritt.

An der Unterseite der Tischplatte ist ein Antriebsaggregat aufgehängt, bestehend aus einem Elektromotor 9 und einem drehzahlregelbaren Zwischengetriebe 10. Ferner ist unter dem Tisch eine Vakuumpumpe 11 angeordnet, welche über eine Rohrleitung 12 und ein Filter 13 über den hinteren Lager­ deckel 30 mit der zentrisch durchbohrten Antriebswelle 40 der Preßschnecke 19 Verbindung hat, in welcher ein Unter­ druck erzeugt wird, der sich in den Übergangsbereich von der Stopfschnecke 21 zur Preßschnecke 19 fortsetzt und durch ein Manometer 14 angezeigt wird. Die Vakuumpumpe 11, die Rohrleitung 12 und der Filter 13 sind in Fig. 2 nicht mit dargestellt.

Die Zuführung der keramischen Masse zur Zuführpresse erfolgt über einen nach oben offenen Aufgabeschacht 15.

Wie Fig. 3 zeigt, kann der Preßkopf 7 am Verbindungs­ flansch 16 des Preßzylinders 5 der Schneckenpresse ge­ trennt werden. Der Preßzylinder 5 der Schneckenpresse kann vom Pressenrumpf 3 der Zuführungspresse am Dicht­ flansch 17 getrennt werden.

Im Preßzylinder 5 der Schneckenpresse ist drehbar ge­ lagert eine Preßschnecke, deren Welle 18 sich mit ihrer Spitze bis in den Preßkopf erstreckt und rückwärtig durch die hohle Welle 20 einer Stopfschnecke 21 hin­ durchgeführt ist, welche drehbar im Pressenrumpf 3 der Zuführungspresse 4 gelagert ist. Zwischen der Welle 18 und der Hohlwelle 20 besteht ein Zwischenraum in Ge­ stalt eines Ringspalts 22, in welchem einige Windungen eines hinteren Abschnitts 23 der Preßschnecke liegen, wobei der Durchmesser des hinteren Abschnitts 23 der Preßschnecke kleiner ist als der Durchmesser der Preß­ schnecke 19 im daran anschließenden vorderen Abschnitt, welcher sich im Preßzylinder 5 erstreckt, so daß die Höhe der Schneckengänge im Preßzylinder 5 wesentlich größer ist als in der Hohlwelle 20. Die Hohlwelle 20 trägt die Schneckengänge der Stopfschnecke 21, deren Durchmesser größer ist als der Durchmesser der Preßschnecke 19 im Preßzylinder 5; die Durchmesserdifferenz wird überbrückt durch einen Konus 24, der teilweise in einem Ring­ einsatz 25 verläuft, der Bestandteil des Gehäuses 3 der Zuführungspresse ist, als Siebscheibe dienen kann und zu diesem Zweck nach Lösen des Dicht­ flansches 17 auswechselbar ist. Die Hohlwelle 20 ist im Bereich des Ringeinsatzes 25 auf ihrer Außenseite umgekehrt konisch ausgebildet. Die dadurch bewirkte Verengung des Förderspaltes in der Zuführungspresse 4 führt zur Verdichtung der keramischen Masse und bildet folglich ein ringförmi­ ges Massepolster, das es ermöglicht, im Über­ gangsbereich zwischen der Zuführungspresse 4 und der Schneckenpresse 6, unmittelbar vor dem Ring­ einsatz 25, den inneren Unterdruck gegen den atmosphärischen Außendruck aufrechtzuerhalten, in­ dem dieser Bereich durch den Ringspalt 22, sowie durch die Antriebswelle 40 hindurch mit einer Unter­ druckquelle, nämlich mit der Vakuumpumpe 11 in Ver­ bindung steht. Gegenüber dem Mundstück 8 wird der Übergangsbereich zwischen Zuführungspresse 4 und Schneckenpresse 6 durch die verdichtende Wirkung der Schneckenpresse 6 abgedichtet, im übrigen nach außen hin allein durch die Dichtflansche 16 und 17, so daß die Möglichkeiten von Leckagen äußerst gering sind.

Die beiden koaxialen Wellen 18 und 20 führen in das Getriebegehäuse 2 hinein, in welchem die Hohlwelle 20 durch zwei Wälzlager 26 und 27, insbesondere Kegelrollenlager, drehbar gelagert ist. Die Welle 18 der Preßschnecke 19 ist ih­ rerseits über eine Steckwellenverbindung 32 mit der Antriebswelle 40 verbunden, welche im vorderen Bereich wiederum über ein Kegelrollenlager 28 in der Lager­ büchse 41 und am Ende mittels eines Drucklagers 29, welches die Preßkraft auf­ nehmen kann, im Getriebegehäuse gelagert ist. Dem Ende der Antriebswelle 40 gegenüberliegend ist in der Wand des Getriebegehäuses ein Lagerdeckel 30 mit einem Schraubanschluß für die Rohrleitung 12 vorgesehen. Auf diese Weise kann sich der Unterdruck durch die zentrisch durchbohrte Antriebswelle 40 und den Ringspalt 22 in den Übergangsbereich zwischen Stopfschnecke und Preß­ schnecke fortpflanzen.

Mit der Antriebswelle 40 mit aufgesteckter Welle 18 ist ein erstes Kegelzahnrad 33 und mit der Hohlwelle 20 über das Lagergehäuse 41 ein zweites Kegelzahn­ rad 34 drehfest verbunden. Ein kegeliges Ritzel 35, welches auf einer vom Zwi­ schengetriebe 10 kommenden Welle 36 sitzt, kämmt mit beiden Kegelzahnradern 33 und 34 und treibt dadurch die beiden Schnecken 19 und 21 gegenläufig syn­ chron an.

Das Getriebegehäuse ist rückseitig durch einen Lagerdeckel 30 verschlossen, der nach Lösen von Schrauben 38 abgenommen werden kann.

Claims (7)

1. Extruder für keramische Massen
mit einer Schneckenpresse (6), welche in einem Preßzylinder (5), an dessen Spitze sich ein Preßkopf (7) befindet, eine angetriebene Preßschnecke (19) hat,
mit einer Zuführungspresse (4) welche die Schneckenpresse (6) speist und in einem Pressenrumpf (3) eine angetriebene, koaxial zur Preßschnecke (19) an­ geordnete Stopfschnecke (21) hat,
und mit Mitteln (11, 12) zum Erzeugen eines Unterdrucks im Übergangsbe­ reich von der Stopfschnecke (21) zur Preßschnecke (19),
dadurch gekennzeichnet,
daß die Welle (18) der Preßschnecke (19) durch die Stopfschnecke (21) hindurchgeführt ist,
daß ein vorderer Abschnitt der Stopfschnecke (21) einen hinteren Abschnitt (23) der Preßschnecke (19) umgibt,
und daß der Obergangsbereich zwischen der Stopfschnecke (21) und der Preßschnecke (19) durch den Zwischenraum (22) zwischen der Welle (18) der Preßschnecke (19) und der hohlen Welle (20) der Stopfschnecke (21) hindurch mit einer Unterdruckquelle (11) verbunden ist.

2. Extruder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der hintere Ab­ schnitt (23) der Preßschnecke (19) einen kleineren Durchmesser hat als der daran anschließende vordere Abschnitt der Preßschnecke (19).

3. Extruder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Über­ gangsbereich zwischen Preßschnecke (19) und Stopfschnecke (21) ein Dicht­ flansch (17) zum Verbinden der beiden Gehäuse (3, 5) miteinander vorgese­ hen ist.

4. Extruder nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, daß die beiden Schnecken (19, 21) gegenläufig angetrieben sind.

5. Extruder nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, daß die beiden Schnecken (19, 21) durch einen gemeinsamen Motor (9) mittels eines Verteilgetriebes (33-35) angetrieben sind.

6. Extruder nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Verteilgetrie­ be (33-35) ein erstes Kegelzahnrad (33) auf der Antriebswelle (40) der Preß­ schnecke (19), ein zweites Kegelzahnrad (34), das an die Lagerbüchse (41) der Stopfschnecke (21) angeschraubt ist, und ein mit beiden Kegelzahnrän­ dern (33, 343) kämmendes Ritzel (35) hat.

7. Extruder nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Verteilgetriebe (33-35) in einem Getriebegehäuse (2) befindet und die Unter­ druckquelle (11) mit einer zentrischen Bohrung einer im Getriebegehäuse (2) gelagerten Antriebswelle (40) für die Preßschnecke (19) verbunden ist, wobei die zentrische Bohrung ihrerseits Verbindung mit dem Übergangsbereich von der Stopfschnecke (21) zur Preßschnecke (19) hat.