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Strangpresse zur Verarbeitung von plastischen Massen, beispielsweise
Ton o. dgl. Die Erfindung betrifft eine Strangpresse, bei welcher ein Gehäuse und
eine oder mehrere Schnecken zusammen arbeiten und die zur Verarbeitung plastischer
Massen, beispielsö weise Ton o. dgl., dient. Durch die besondere Bauart der Vorrichtung
wird die Bildung mechanischer zusätzlicher Lagenstrukturen vermieden. Die Eifindung
betrifft eine Reihe grundsätzlicher Strangpressenkonstruktionen sowie eine Anzahl'
von beim Bau solcher Strangpressen besonders zweckmäßigen Einzelheiten.
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Auf der Zeichnung zeigen: Fig. i bis 3 schematisch die Vorgänge, die
sich bei bekannten Schneckenpressen abspielen und die zur Bildung einer zusätzlichen
mechanischen Lagenstruktur führen.
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Fig. q. bis 15 zeigen schematisch eine Reihe von Strangpressen einer
solchen Bauart, daß die Bildung zusätzlicher mechanischer Lagenstrukturen im Massestrang
vermieden wird.
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Fig. 16 bis 18 zeigen im Längsschnitt konstruktive Einzelheiten von
Strangpressen, welche den Fig. 7 bzw. 8 bzw. 14 entsprechen.
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Fig. r9 und 2o zeigen in Teilschnitten einige konstruktive Einzelheiten.
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In Fig. i ist im Mittelschnitt eine beispielsweise waagerecht liegende
Schneckenpresse bekannter Bauart dargestellt, die aus einem Mantel i und einem in
diesem Mantel rotierenden, mit Schneckenflügeln besetzten Schneckenkörper 2 besteht.
Die Schnecke, welche in Richtung des Pfeiles A fördert, verjüngt sich zum Mundstück
3 hin. Der zwischen Mantel und Schnecke liegende Tonstrang stellt ein schraubenlinienförmiges
Gebilde dar, dessen einzelne Gänge jeweils durch die Schneckenflügel getrennt sind,
was durch 'wechselnde Schraffur der zwischen den gleichen Schneckenflügeln enthaltenen
Tonstrangteile angedeutet ist. Da die Schnecke sich nach links hin verjüngt und
die Steigung des Schneckengewindes zunimmt, erscheint im Schnitt die Fläche zwischen
den Schneckenflügeln 4. und 5 größer als beispielsweise zwischen den Schneckenflügeln
5 und 6, doch lieft dies daran, daß zwischen den Flügeln 4 und 5 der Tonstrang schräger
geschnitten erscheint als zwischen den Flügeln 5 und 6.
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Durch die Schneckenflügel wird die Masse in den verjüngten Teil des
Mantels hineingefördert, und hierbei legen sich die einzelnen Gewindegänge des Tonstranges,
die bisher durch die Schneckenflügel getrennt waren, dicht aneinander, und da die
Reibung an den Wänden des Mantels zwischen Mantel und Masse eine relative Rückhaltung
der Randmasse gegenüber der in der Mittelachse befindlichen Masse herbeiführt, bilden
sich im PreBkopf bzw. Mundstück drei Lagenstrukturflächen aus, die durch die gestrichelten
Linien a.. b, c' dargestellt sind und deren Krümmung zunimmt, solange sich derTonstrang
im Preßkop f bzw. Mundstück befindet. Der heraustretende
| Strang weist daher in seinem Inneren eine |
| durchgehende, dein Grunde nach schrauben- |
| ähnliche Trennfläche auf (wobei diese Fliicl |
| wegen der obenerwähnten Reibungsvorgiic |
| ihrerseits im Querschnitt verzerrt ist, -"e. 2111A |
| durch die Linien c, c angedeutet-), deren Qia N |
| zelne Gewindegangteile nur dadurch initeiii- |
«lider in Verbindung stehen, daß der Druck im Preßkopf ein gewisses Zusammenbacken
dieser einzelnen Teile hervorruft.
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Für die Herstellung beispielsweise von Tonsträngen. welche zur Anfertigung
von vorn Tonstrang abgeschnittenen Formsteinen dienen sollen, sind solche Pressen
daher ungeeignet, da der Tonstrang in sich ja nicht homogen ist, sondern eine durch
die Presse bedingte mechanische Logenstruktur aufweist, welche die Festigkeit der
erhaltenen Produkte (.beispielsweise Formsteine) beinträchtigt und außerdem zur
Entstehung von Brennrissen u. dgl. beiträgt.
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Grundsätzlich ähnlich liegen die Verhältnisse bei den in Fig. 2 und
3 dargestellten Pressen. bei welchen das Mundstück 7 senkrecht zur Achse der Schnecke
8 verläuft. Auch hier ist der Tonstrang durch die Schneckenflügel in eine Schraubenlinie
von etwa rechteckigem Querschnitt zerlegt. Dreht sich die Schnecke 8 in dem Mantel
9 in Richtung des Pfeiles P, so wandern die Punkte PI, P., P., P4 und P,5 in Ebenen
senkrecht zur Drehachse der Schnecke 8, und zwar kommen sie nacheinander in die
durch Linie C-C dargestellte Ebene. Fei einer Umdrehung der Schnecke gelangt der
von dem Punkt P1 des Schneckenflügels geförderte Ton an den' Punkt P,', der vom
Punkt P. geförderte Ton an den Punkt P.,' usw.. und es bildet sich eine schräge
Linie Pi bis PJ aus, welche die Grenze zwischen zwei Gewindegängen der --fasse darstellt.
Die teils noch zwischen den Schneckenflügeln io, ii und teils bereits im Mundstück;
befindliche Masse ist durch waagerechte Schraffur gekennzeichnet, die oberhalb des
Schneckenflügels io befindliche Masse durch senkrechte Schraffur. Bei der Darstellung
der Fig. 3 hat die Schnecke S eine halbe Umdrehung gemacht, und es befindet sich
im -Mundstück unterhalb der gestrichelten Doppellinie Ton aus dein einen Gewindegang
(gekennzeichnet durch waagerechte Schrottur) und bereits Ton von demjenigen Teil
des Tonstraliges oberhalb des Sclineclcenflügels in, und die durch den Schneckenflügel
io geschaffene Trennfuge zwischen zwei aufein-@.nderfolgenden Gewindegängen der
Hasse bleibt auch im Mundstück; grundsätzlich erhalten, und der zusammenhängende
Gewindestrang der -Masse zerfällt im Mundstück 7 in ini (-)uerclinitt etwa rhoinbenf`Qrmige
Teile, die mir durch die Pressung im Mundstück verhältnismäßig oberflächlich initrinander
verklebt sind.
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Bekannt ist ferner bei Brötchenbackinaschinen die Förderung des Teiges
mittels einer _@linecke: -#velche an einem rohrförmigen, von ' lien in Umdrehung
versetzten Teil befestigt ist, welches in den Förderweg des Teigstranges eingeschaltet
ist. Hierbei findet zwischen der Schnecke und dein an die Schnecke uninittelbar
anschließenden, als Alltriebsorg4:i für die Schnecke dienenden rohrf;iinigen T<-il
zwar keine Relativbewegung statt, jedoch wird der Teigstrang infolge der Drehung
dieses Rohrteiles in dein anschlielienden Rohrteil bis zum Mundstück hin wieder
schraubenlinienf8r1-iiig gewickelt, so daß im wesentlichen die gleiche Logenstruktur
entstellt, wie an Hand der Fig. a und 3 erläutert, wobei die einzelnen Lagen im
Preßmundstück wieder nur verhältnismäßig oberflächlich miteinander verklebt werden.
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Weiterhin ist eine Vorrichtung bekanntgeworden, die beispielsweise
zum Herstellen von mit Schokoladenmantel umhüllten Jlarzipanstangen. sogenannte
Dessertstangen, dient. Diese Vorrichtung besteht aus einer zentralen, rotierenden
Schnecke mit einem umgebenden festen -Mantel. wobei das sich verjüngende Pressenmundstück
durch radial verlaufende Arme mit denn Schneckenkern verbunden ist sowie aus einer
äußeren, von dein Pressenmundstüch der inneren Schnecke gedrehten Schnecke, die
zwischen zwei feststehenden Mänteln und gegenüber einem feststehendem -Mundstück
sich dreht. In die beiden Schnecken werden die verschiedenen plastischen Massen,
z. B. Marzipan und Schokolade, durch verschiedene Zuführungsschächte zugeführt.
Während hinsichtlich der äußeren Schnecke eine Relativbewegung zwischen Schnecke
und Mundstück stattfindet, ist dies bei der zentralen Schnecke nicht der Fall, jedoch
ist diese Presse nicht geeignet, zur Herstellung beispielsweise von Tonsträngen,
bei denen die Logenstrukturen vermieden sind. Der aus der Schnecke austretende Massestrang
wird nämlich durch die radialen Stützarme für das Mundstück in mehrere. beispielsweise
drei Teilstränge zerlegt, deren Trennflächen radial verlaufen, und dann werden diese
Trennflächen erst wieder durch den Druck im Pressenmundstück oberflächlich miteinander
verklebt. Es entstehen auf diese Weise in dem austretenden 12assestrang Strukturflächen,
die genau so schädlich sind wie die an Hand der Fig. i bis 3 erläuterten, so daß
eine solche Presse zur Herstellung strukturfreier Tonstränge ebenfalls ungeeignet
ist.
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Die Fig. 4. bis 15 zeigen schematisch eine Reihe von Schneckenkonstruktionen
gemäß
Erfindung, bei welchen die Bildung einer solchen Lagenstruktur
dadurch vermieden ist, daß zwischen Schnecke und Mundstück keine Relativbewegung
auftritt und der Massestrang von der Schnecke in das Mundstück so übergeleitet wird,
daß er nicht durch irgendwelche,' Stützorgane o. dgl. in Teilstränge zerlegt @vird,
die erst im Mundstück selbst wieder oberflächlich miteinander verklebt werden.
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Die Fig. 4. und 5 bzw. 6 und 7 bzw. 8 und 9 bzw. i o und i i bzw.
12, und 13 bzw. 14 und 15
entsprechen einander insofern, als die äußere
Gestalt jeweils beider Figuren die gleiche ist und der Unterschied nur darin besteht,
daß diejenigen Teile, welche zum Zwecke der Förderung der Masse in Umdrehung versetzt
werden, jeweils andere sind.
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Zwecks Förderung plastischer Massen muß zwischen den Durchmessern
von Schneckenkern und Pressenmantel im Zusammenhang mit der Pressenleistung ein
gewisses Verhältnis herrschen, welches von Fall zu Fall zu ermitteln ist.
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Fig. 4 zeigt eine Schnecke 12, welche zusammen mit dem Mundstück 13
feststeht, wobei der Mantel 1d. gedreht wird. Hierdurch läuft der Massestrang in
Richtung des Pfeiles D abwärts und in Richtung des Pfeiles l; aus dem Mundstück
13 heraus, und zwar wird der -Massestrang in das Mundstück 13 so hineingefördert,
daß in dem Mundstück, von einer etwaigen Pressung des gesamten Stranges abgesehen,
lediglich eine Ausstreckung des im Mantel 1d. schraubenlinienartig gewundenen 1Iassestranges
erfolgt. Dadurch, daß keine Relativbewegung zwischen Schnecke und Mundstück auftritt,
wird ein Zerschneiden des Massestranges in Einzelteile, die nur durch äußere Pressung
im Mundstück wieder verhältnismäßig lose aneinandergefügt «-erden, vermieden und
die Kontinuität des Massestranges bleibt erhalten.
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Wie in Fig.5 dargestellt, kann man die Vorrichtung auch so betreiben,
daß die Schnecke 1211 zusammen mit dein llundstüclz 13" gedreht wird und der Mantel
i-.11 feststeht. Der Tonstrang wird dann auf einen unterhalb des 1lundstüches gelegenen,
periodisch weitergeschalteten Aufnahmetisch 15 gefördert, so daß jeweils
für die Austrittszeit eine beispielsweise der Länge eines abzuschneidenden Steines
entsprechenden Massestrangteiles der Aufnahmetisch 15 mit dem Mundstuck r@,a finit
gleicher Geschwindigkeit mitläuft. Man kann die Anordnung auch so treffen, daß der
Durchmesser des Tisches 15, von dein in Fig. 5 nur der mittlere Teil angedeutet
ist, so groß ist, daß der Tisch gegenüber dem Mundstück auf eine größere Stranglänge
hin feststeht, d. h. mit diesem synchron mitläuft.
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Fig. 6 zeigt eine feststehende Schnecke 16 mit einem feststehenden
llundstückteil i7. Die Steigung der Schnecke erhöht sich nach unten hin, und der
Schneckengang verringert seinen Außen- und Innendurchmesser so, daß .'die Schnecke
in die Achse ausläuft und in das ;i#-Iundstiiclk hineintritt, welches mit der Schnecke
beispielsweise dadurch verbundei: ist, daß einer der Gänge der Schnecke mit dein
trichterartig sich erweiternden Mundstück durch Schweißung o. dgl. verbunden ist.
Gegenüber Schnecke und Mundstück rotiert ein Mantel 18, wodurch die Masse in Richtung
des Pfeiles F herausgefördert.wird. Zwischen Mundstück 17 und Mantel 18 ist eine
Dichtung angeordnet, für welche in den Fig. i9 und 2o Ausführungsbeispiele angegeben
sind.
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Fig. 7 - zeigt eine ähnliche Ausführungsform, bei welcher der Mantel
i811 feststeht und die Schnecke i611 zusammen mit dem Mundstück i711 und dem Aufnahmetisch
r9 umläuft.
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Fig. 8 z eist eine Ausführungsform, bei welcher die Schnecke 2o nicht
mehr mit einem inneren Kern, sondern mit dem äußeren Mantel 2i verbunden ist, beispielsweise
durch Schweißung, während der Kern 22 rotiert und dadurch eine Förderung der Masse
in Richtung des Pfeiles G durch die Presse hindurch und in Richtung des Pfeiles
H aus dem Mundstück -23 heraus bewirkt. Der Mantel 21 mit dem an seiner Innenfläche
festgeschweißten Schneckengang 2o und dem Mundstück 23 steht fest, der Kern 22 wird
gedreht.
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Fig. 9 zeigt die sinngemäß entsprechend andere Lösung, bei welcher
der Kern 22a feststeht und der Mante12ia mit Schnecke 2o11, Mundstück 23a und Aufnahmetisch
24 rotiert, wodurch ebenfalls eine Förderung in Richtung der Pfeile G, H
eintritt.
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Fig. io zeigt eine Strangpresse, welche durch Kombination der Fig.
d. und 8 entstanden ist. In der Strangpresse ist eine feststehende Schnecke 25 angeordnet,
um welche ein Mantel 26 rotiert, und außen liegt ein feststehender Mantel
2;7, an dessen Innenumfang ein Schneckengang 28 angeschweißt ist, und im Inneren
dieses Schneckenganges dreht sich ein Kern 29. Am Mantel 27 sitzt ein Mundstück
30 und am Mantel 26 ein Mundstück 3i. Der Mantel 26 für die Schnecke 25 und
der Kern 29 für die Schnecke 28 sind zu einem gemeinsamen Körper vereinigt, der
zwischen den beiden feststehenden Schnecken rotiert. Der obere Teil des Kernes 29
weist Öffnungen 32 auf, durch welche die innere Schnecke 25 zwecks Beschickung mit
-lasse zugänglich ist.
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Fig. ii zeigt wieder die sinnentsprechend ähnliche Ausgestaltung,
nur mit dem Unterschied, daß Mantel 26a und Kern 2911 feststehen und dafür die Schnecken
25a und 28a
mit den llundstüelseri 30a bzw. 31a und den Aufnahmetischen
32 und 33 rotieren. Durch üffnungen 32' ist das Innere des 'Mantels 26a zum
Zweck der Deschickung mitlasse zuganglich.
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Fig. 12 zeigt eine Vorrichtung, bei welcher eine Schnecke 34, -welche
mit einem MundstÜck 35 verbunden ist, innerhalb eines feststehenden -Mantels 36
rotiert, an dessen innerem Umfang eine ebenfalls feststehende Schnecke 37 durch
Scliweißung o. dgl. angeordnet ist. Ein besonderer Mantel zwischen Schnecke 34 und
37 ist entbehrlich, da dieses Gebilde, welches als -Mantel für die Schnecke 34 und
als Kern für die Schnecke 37 wirkt, durch die gegenseitige Wirkung der aneinander
vorbeigleitenden Tonmassen der äußeren und inneren Schnecke ersetzt wird.
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Die auf der Schnecke 37 herabwandernde -lasse geht durch das Mundstück
38 in Richtung des Pfeiles I hinaus, die auf der inneren Schnecke 34 lierabgleitende
Masse durch das Mundstück 35, unter welchem sich ein Aufnahmetisch 39 befindet.
Die Anordnung des --Mundstückes 35 entspricht der Ausbildungsform nach Fig. 6.
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Fig. 13 zeigt die sinnentsprechende Ausführungsform, bei welcher die
Schnecke 34' mit dein Mundstück 35' feststeht und der äußere -Mantel
36' mit Schnecke 37' und Mundstück 38' rotiert, wobei unter
dein Mundstuck 38' ein Aufnahmetisch do _ angeordnet ist.
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Fig. 14 zeigt eine Ausführungsform, bei welcher eine eigensteife Schnecke
41 mit dein Mundstück .I2 fest verbunden ist. Die Schnecke wird durch entsprechende
Bauart, beispielsweise dadurch, daß sie selbst kastenförmig in Hohlguß oder durch
Schweißung hergestellt ist, mit genügender Steifigkeit ausgerüstet und kann im übrigen
auch noch. wie später an Hand der Fig< l8 erläutert, abgestützt sein. Innerhalb
der Schnecke .I1 ist ein zylindrischer Iäern.I3 und außerhalb der Schnecke ein zylindrischer
-Mantel 44 angeordnet, die im Fall der Fig. 1.1 beide rotieren und, wie an Hand
der Fig. 18 später erläutert, miteinander verbunden sein können. Die Masse läuft
durch das -Mundstück 42 in Richtung des Pfeiles K aus.
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Fig. 15 zeigt die sinngemäß gleiche Ausführungsform, bei welcher der
Kern 43' und der Mantel 4411 fesfstelien, und die mit dein Mundstück -12a fest verbundene
Schnecke 4l a rotiert. Unterhalb des -Mundstückes 42" ist ein Aufnahmetisch 45 angeordnet.
Die Dichtung zwischen 'Mantel 44 bzw. 44.a einerseits ttlid llunclstiick.Ia bzw.
.42a anderseits ist in Fig. 18, t9 und 2o dargestellt.
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Fig. 16 zeigt eine Konstruktionszeichnung einer Strangpresse, deren
Schema in Fig.7 dargestellt ist. Die Presse bestellt aus einem zcIiiidrischen 1Iantelstüclz
5o mit einem Einführungstrichter 51 und einem Ironischen tbergangsstück 52. Das
-Mantelstück 5o ist in Armen 53 fest gelagert.
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In dem Mantel läuft eine Schnecke 5.[. die unten in die Achse ausläuft
und mit einem Mundstück 55 fest verbunden ist. Die Welle der Schnecke 54 ist oben
in einem Lager @6 und das mit der Schnecke verbttn(lene 1lutidstück unten in einem
L aget- 57 gelagert. Zwischen dein Mantelstück 52 und dem 1Tundstiick 55 befindet
sich eine Dichtung, deren Bauart später erläutert wird. Unterhalb des zylindrischen
Auslaufs 55a des -Mundstückes 55 ist ein Aufnahmetisch 58 angeordnet, welcher mit
dem Mundstückauslauf in Verbindung stehen kann. In den konischen Einwurf-Z, 51 ragt
ein Stopfrad 59 hinein, -welches die- eingeworfenen 1IasseteiIe in (]en Schneckengang
hereindrückt.
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Durch Vertauschung der feststellenden und rotierenden Teile miteinander
kann aus der in Fig. 16 dargestellten Strangpresse eine der Fig.6 entsprechende
Strangpresse hergestellt --erden, bei welcher die Schnecke 5d feststeht und dafür
der -Mantel rotieren würde.
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Fig. 17 zeigt dieKonstruktion einerStrangpresse, «-elche der
Zeichnung der Fig. 8 entspricht. In dein .zusammen mit dem Mundstück 6o feststehenden
-Mantel 61 ist eine Schnecke 62 fest verbunden, beispielsweise, -wie angedeutet,
durch Schweißung. Der Kern 63 rotiert in den Lagern 64 und 65. In dem konischen
Teil lila kann, -wie in Fig. 16 gezeigt, ein Stopfrad angeordnet sein. Die Antriebsvorrichtungen
sind, da sie an sich bekannt sind, bei allen Figuren fortgelassen.
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Fig. 18 zeigt eine Strangpresse. «-elche der Darstellung der Fig.
14 entspricht. Das \Iundstiick 66 steht fest und bildet mit der Schnecke 67 eine
Einheit, wobei Schnecke und -Mundstück entweder aus einem Stück gegossen oder miteinander
verschweißt sein können. Die Schnecke 67 ist eigensteif und kann, um ein Hoch-vandern
der oberen Schneckengänge infolge des Realrtiolisdrucl<es zu verhindern, an einetnRing
63 angeschweißt sein. -welcher drehbar auf einem verjüngten Teil des sich drehenden
Innenkernes 69 gelagert ist. Der Kern selbst ist in den Lagern o und 71 gehalten.
Durch den Kern 69 tritt eine Achse 72 hindurch, welche in Ani t7e11 73 des
rotierenden Mantels 74 -,- lagert s e 11
ist, der sich nach
oben zu konisch erweitert. Bei Drehung des Kernes 69 wird auch der Mantel 74 mitgenommen,
der mittels einer Dichtung ; 5 auf dem -Mundstück 66 läuft.
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Auf den beiderseits des Kernes 69 vorspringenden Teilen der Achse
; 2 sind mittels Kugellager 76 zylindrische Hülsen 77 gelagert,
welche
den Zweck haben, die eingeworfene Masse in die Schnecke hineinzufördern. Fällt beim
Einwerfen der Massekuchen ein Klumpen auf die Hülsen 77, so drehen sich diese, da
sie sich bei. Anbacken eines Klumpens im labilen Gleichgewicht befinden, nach unten,
und der Klumpen wird in den Bereich der Schnecke 67 gebracht und infolge der Drehung
zwischen Kern und Mantel gegenüber der Schnecke nach unten, gefördert.
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In Fig. 1g ist der obere Hals 66a des Mundstückes 66 (v g1. Fig. 18)
und das untere Ende des Mantels 74 dargestellt. Der Hals des lIundstückes erweitert
sich konisch nach oben, und am äußeren Umfang des Mantels 7.4 sind eine Anzahl von
Schaufeln 79 angeordnet. Jede dieser Schaufeln ist so gestellt, daß sie den
Teil eines - auf dem Außenumfang des Mantels 7.4 verlaufenden Schraubengewindes
darstellt. Sind beispielsweise zwanzig solcher Schaufeln angeordnet, so ist die
Außenfläche des Mantels 7:I im Bereich der Dichtungsschaufeln 79 mit einem
zwanzigfachen Gewindekranz versehen, wobei das Profil jedes Gewindes ein rcehtwinkliges
Dreieck ist, dessen eine Kathete an einen fest mit dem Mantel 7.11. verbundenen
Ring So und dessen andere Kathete an den Mantel 74. selbst angeschlossen ist. Die
Gewindesteigung ist so angeordnet, daß bei Drehung der Schaufeln 79
gegenüber
dem Halsansatz 66a des Mundstückes die Schaufeln den im Spalt 81 hochsteigenden
Ton wieder nach unten drücken. Durch diese Art der Dichtung werden Tonverluste auf
ein völlig unbeachtliches Maß verringert.
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Fig.2o zeigt eine der Fig.ig entsprechende Ausführungsform der Dichtung,
nur mit dem ,Unterschied, daß die an den Mantel 7<I angeschlossenen Schaufeln
82 ihrerseits etwa quadratischen O_uerschnitt besitzen und einerseits an einem senkrecht
zur Achse des Mantel 74 angeordneten Kreisringstück 83 und. anderseits an einem-
zylindrischen Stück 84 befestigt sind, welches die untere Kante des Mantels 74 überlappt
und den oberen Teil des Halsansatzes 66a übergreift.