DE9212128U1

DE9212128U1 - Screw extruder for producing granules

Info

Publication number: DE9212128U1
Application number: DE9212128U
Authority: DE
Original assignee: Fuji Paudal Co Ltd
Current assignee: Fuji Paudal Co Ltd
Priority date: 1992-09-09
Filing date: 1992-09-09
Publication date: 1993-03-18
Anticipated expiration: 2002-09-10

Description

WILHELM & DAUGTER
PATENTANWÄLTE - EUROPEAN PATENT AITORNEYS
D-7000 Stuttgart 1 Hospitalstraße 8 Tel. (0711) 291133/292857WILHELM & DAUGTER
PATENT ATTORNEYS - EUROPEAN PATENT ATTORNEYS
D-7000 Stuttgart 1 Hospitalstrasse 8 Tel. (0711) 291133/292857

Anmelder:Applicant:

Fuji Paudal Kabushiki Kaisha Co., Ltd. 2-3 0, 2-chome, Chuoh Joto-ku, Osaka /JapanFuji Paudal Kabushiki Kaisha Co., Ltd. 2-3 0, 2-chome, Chuoh Joto-ku, Osaka /Japan

Stuttgart, den 08.09.1992 G 9962 Da/EiStuttgart, 08.09.1992 G 9962 Da/Ei

Schneckenextruder zum Herstellen von GranulatScrew extruder for producing granules

Die Erfindung betrifft einen Schneckenextruder zum Herstellen von Granulat aus befeuchtetem Pulver mit einem eine Schneckenkammer bildenden Gehäuse, in welchem eine mit einem Rotationsantrieb versehene Schnecke untergebracht ist, in deren axialer Verlängerung eine Form mit einer Vielzahl von Extrusionsöffnungen angeordnet ist, der in dichtem Abstand wenigstens ein Extrudierflügel zugeordnet ist, der am Abgabeende der Schnecke angebracht ist.The invention relates to a screw extruder for producing granules from moistened powder, with a housing forming a screw chamber in which a screw provided with a rotary drive is housed, in the axial extension of which a mold with a plurality of extrusion openings is arranged, to which at least one extrusion blade is assigned at a close distance, which is attached to the discharge end of the screw.

Derartige Schneckenextruder werden häufig in pharmazeutischen Industrie, der Nahrungsmittelindustrie, der landwirtschaftlichen Industrie, der chemischen Industrie und der keramischen Industrie eingesetzt. Es werden angefeuchtete pulverige Rohmateriale, wie Chemikalien, Düngemittel oder Nahrungsmittel in Granulat umgeformt. Der Grundaufbau besteht darin, daß eine rotierende Schnecke benutzt wird, um das angefeuchtete, pulverige Material zu einer Form zu transportieren, die mit Extrusionsöf fnungen versehen ist. Der Druck und die Schabbewirkung der Schnecke zwingt das befeuchtete Pulvermaterial durch die Öffnungen der Form, aus welchen dieses dann in granulierter Form austritt.Such screw extruders are often used in the pharmaceutical industry, the food industry, the agricultural industry, the chemical industry and the ceramic industry. Moistened powdery raw materials, such as chemicals, fertilizers or foodstuffs, are converted into granules. The basic structure consists in using a rotating screw to transport the moistened, powdery material to a mold that is provided with extrusion openings. The pressure and scraping effect of the screw forces the moistened powdery material through the openings of the mold, from which it then emerges in granulated form.

Bei "Fronf'-Extrudern ist die Form in axialer Verlängerung der Förderschnecke angeordnet.In "front" extruders, the mold is arranged in axial extension of the conveyor screw.

üblicherweise bestehen derartige Schneckenextruder aus vier Hauptelementen, nämlich einer einzelnen oder einer Zwillingsschnecke, die von einem Motor angetrieben werden,einem Gehäuse, in welchem die Schnecke angeordnet ist, einem oder mehreren Extrudierflügel, die an dem Stirnende der Schnecke angebracht sind, und aus einer flachen Platte als Form, die an den Stirnenden des Gehäuses in axialer Verlängerung der Schnecke angeordnet ist. Das pulverige Rohmaterial, das vorher befeuchtet und durch Knetmaschinen plastifiziert wird, wird in das Gehäuse über einen Einfülltrichter eingeführt. Das Rohmaterial wird dann zu dem Stirnende des Gehäuses mittels der Förderschnecke transportiert. Während dieses Prozesses wird das Rohmaterial von der Förderschnecke gemischt und gepreßt und kontinuierlich durch die Vielzahl der Extrusionsöffnungen der Form extrudiert. Der innere Extrudierdruck zum Extrudieren des Rohmaterials durch die flache Formplatte hat seinen größten Wert in einem gleichförmigen Bereich, der unmittelbar vor der Formplatte liegt. Aus diesem Grund wird die Dicke der Formplatte so gewählt, daß sie eine ausreichende Festigkeit hat, um den maximalen Extrudierdruck standzuhalten, üblicherweise haben kleinere, konventionelle Schneckenextruder, die eine Schnecke mit einem Durchmesser im Bereich von 60 mm bis 130 mm haben, eine Formplatte mit einer Dicke von wenigstens 5 mm. Größere Schneckenextruder mit Schneckendurchmessern in der Größenordnung von 180 mm bis 300 mm haben eine Formplatte mit wenigstens 8 mm Dicke.Usually, such screw extruders consist of four main elements, namely a single or twin screw driven by a motor, a barrel in which the screw is arranged, one or more extruding blades attached to the front end of the screw, and a flat plate as a mold arranged at the front ends of the barrel in axial extension of the screw. The powdery raw material, which is previously moistened and plasticized by kneading machines, is introduced into the barrel via a hopper. The raw material is then transported to the front end of the barrel by means of the screw conveyor. During this process, the raw material is mixed and pressed by the screw conveyor and continuously extruded through the plurality of extrusion openings of the mold. The internal extrusion pressure for extruding the raw material through the flat mold plate has its greatest value in a uniform region immediately in front of the mold plate. For this reason, the thickness of the die plate is chosen to have sufficient strength to withstand the maximum extrusion pressure, typically smaller, conventional screw extruders having a screw with a diameter in the range of 60 mm to 130 mm have a die plate with a thickness of at least 5 mm. Larger screw extruders with screw diameters in the order of 180 mm to 300 mm have a die plate with a thickness of at least 8 mm.

Schneckenextruder mit flacher Formplatte dieser Art Dicke führen zu einer befriedigenden Produktionsleistung, wenn ihre Extrusionsöf fnungen relativ groß sind, um entsprechend große Granulate zu extrudieren. Wird bei konstanter Dicke die Abmessung der Extrusionsöffnungen vermindert, um kleinere Granulate zu erzeugen, wird die Produktionsleistung derartiger Schneckenextruder bis zu unannehmbar niedrigen Werten reduziert. Letztend-Flat die screw extruders of this type of thickness achieve satisfactory production performance if their extrusion openings are relatively large in order to extrude correspondingly large granules. If the dimensions of the extrusion openings are reduced to produce smaller granules at a constant thickness, the production performance of such screw extruders is reduced to unacceptably low levels. Ultimately-

lieh verursacht diese Durchmesserreduzierung eine Verstopfung der Extrusionslöcher aufgrund der erhöhten Reibung, die gegen den Extrusionsfluß des Materials durch die Löcher wirkt. Es hat sich gezeigt, daß konventionelle Schneckenextruder mit flacher Formplatte mit einer Dicke von 5 mm bis 8 mm Rohmaterial durch Extrusionslöcher mit einem Durchmesser von weniger als 1,5 mm nur mit einer sehr geringen Produktionsleistung extrudieren können, die normalerweise weit unterhalb akzeptierbarer industrieller Produktionsraten ist.This reduction in diameter causes blockage of the extrusion holes due to increased friction acting against the extrusion flow of material through the holes. It has been shown that conventional screw extruders with flat die plates with a thickness of 5 mm to 8 mm can only extrude raw material through extrusion holes with a diameter of less than 1.5 mm at a very low production rate, which is usually well below acceptable industrial production rates.

Dieses Problem wird dadurch besonders dringlich, da kleine Granulatgrößen mehr und mehr in den verschiedenen Industriezweigen gefordert werden. Beispielsweise verlangen die pharmezeutische, die landwirtschaftlich-chemische Industrie und die Industrie für Katalysatoren zunehmend Granulate mit weniger als 1,2 mm Durchmesser, häufig weniger als 1,0 mm Durchmesser und sogar so klein wie 0,3 mm bis 0,6 mm Durchmesser. In der landwirtschaftlich-chemischen Industrie lassen sich kleinere Herbizid-Granulate, beispielsweise in der Größenordnung von 0,7 mm bis 1,2 mm, gleichmäßiger verteilen als größere Granulate, was es ermöglicht, mit einer geringeren Menge der kleineren Granulate denselben Effekt wie mit einer größeren Menge größerer Granulate zu erreichen, wodurch die Kosten der Herbizide verringert und Umweltschäden minimiert werden. In ähnlicher Weise verbessern kleinere Granulate in der Pharmzie die Verfügbarkeit und die Abgabe von Arzneimitteln. In der Katalysatorindustrie stellen kleinere Granulate größere Oberflächen pro Gewichtseinheit zur Verfügung, was dazu führt, daß die Geräte verkleinert und die Wirtschaftlichkeit und der Wirkungsgrad der Funktion verbessert werden können.This problem is becoming particularly pressing as small granule sizes are increasingly required in various industries. For example, the pharmaceutical, agrochemical and catalyst industries increasingly require granules of less than 1.2 mm diameter, often less than 1.0 mm diameter and even as small as 0.3 mm to 0.6 mm diameter. In the agrochemical industry, smaller herbicide granules, for example in the range of 0.7 mm to 1.2 mm, can be distributed more evenly than larger granules, making it possible to achieve the same effect with a smaller amount of the smaller granules as with a larger amount of the larger granules, thereby reducing the cost of the herbicides and minimizing environmental damage. Similarly, in pharmacy, smaller granules improve the availability and delivery of medicines. In the catalyst industry, smaller granules provide larger surface areas per unit weight, which allows equipment to be downsized and the economy and efficiency of operation to be improved.

Um dieses Problem zu lösen und Granulate mit geringerem Durchmesser in der Größenordnung von 0,7 mm bis 1,2 mm zu produzieren, wurde ein anderer Typ eines Schneckenextruders entwickelt, der als radialer Schneckenextruder bekannt ist. Bei diesem Typ von Extruder ist zusätzlich zu einer Förderschnecke eine Aus-To solve this problem and produce smaller diameter granules in the range of 0.7 mm to 1.2 mm, another type of screw extruder was developed, known as a radial screw extruder. In this type of extruder, in addition to a conveyor screw, an outlet

-A--A-

treibschnecke in dem Schneckengehäuse angeordnet, das mit einem Formhalter versehen ist, der eine halbzylindrische, gestanzte Platte seitlich außen von der Austreibschnecke hält. Bei diesem Typ von Extruder wird das Rohmaterial zunächst axial in dem Schneckengehäuse von der Förderschnecke gefördert und verdichtet, wonach es in radialer Richtung nach außen durch die halbzylindrische Form mittels der Austreibschnecke gedrückt wird. Ein Problem mit dieser Bauart besteht darin, daß der von der Förderschnecke innerhalb des Gehäuses erzeugte Druck nicht vollständig benutzt werden kann, um das Rohmaterial durch die Form zu drücken, da das Rohmaterial gezwungen ist, seine Richtung von einem im wesentlichen axialen Fluß zu einer radialen nach außen gerichteten Bewegung zu ändern. Dies führt zu Energieverlust und ineffizienter Produktion von Granulaten. Aus diesem Grund ist die Produktionsleistung dieser radialen Schneckenextruder weit geringer als die der "Fronf'-Schneckenextruder. drive screw is arranged in the screw housing, which is provided with a mold holder that holds a semi-cylindrical, punched plate laterally outside of the expulsion screw. In this type of extruder, the raw material is first axially conveyed and compacted in the screw housing by the feed screw, after which it is pushed radially outward through the semi-cylindrical mold by means of the expulsion screw. One problem with this design is that the pressure generated by the feed screw within the housing cannot be fully utilized to push the raw material through the mold, since the raw material is forced to change direction from a substantially axial flow to a radial outward movement. This leads to energy loss and inefficient production of granules. For this reason, the production output of these radial screw extruders is far lower than that of the "front" screw extruders.

Bei einer sehr alten Bauart (US-Patent 33 04 578) , ist die Schnecke in dem Bereich einer stirnseitig angeordneten Form gelagert. Im Bereich dieser entsprechend dickwandigen Form, die eine kegelstumpfförmige oder halbkugelförmig nach außen gewölbte Gestalt aufweist, ist die Schneckenwelle mit einem besonderen Extrudierflügelrad versehen. Mit dieser Bauart ist es nicht möglich, Granulate mit kleinen Durchmessern herzustellen.In a very old design (US patent 33 04 578), the screw is mounted in the area of a mold arranged at the front. In the area of this correspondingly thick-walled mold, which has a truncated cone or hemispherical shape curved outwards, the screw shaft is provided with a special extrusion impeller. With this design it is not possible to produce granules with small diameters.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Schneckenextruder der eingangs genannten Art so auszubilden, daß er in der Lage ist, mit für eine industrielle Anwendung befriedigender Prosuktionsleistung sehr feine Granulate herzustellen, deren Durchmesser 2 mm und weniger und insbesondere auch weniger als 1 mm beträgt.The invention is based on the object of designing a screw extruder of the type mentioned at the outset in such a way that it is able to produce very fine granules with a diameter of 2 mm and less and in particular also less than 1 mm with a production output satisfactory for industrial application.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Form als eine dünnwandige, nach außen gewölbte Schale ausgebildet ist, daß der Durchmesser der Extrusionsöffnungen etwa der Wandstärke derThis task is solved by designing the mold as a thin-walled, outwardly curved shell, and by having the diameter of the extrusion openings approximately equal to the wall thickness of the

Schale entspricht, daß der oder die Extrudierflügel eine der Wölbung der Schale entsprechende Kontur aufweisen, und daß das Abgabeende der Schnecke eine der Schale angepaßte Außenkontur aufweist.Shell, that the extrusion blade(s) have a contour corresponding to the curvature of the shell, and that the discharge end of the screw has an outer contour adapted to the shell.

Es hat sich gezeigt, daß sich mit einem derartigen Schneckenextruder mit hoher Produktionsleistung und Betriebssicherheit sehr feine Granulate herstellen lassen, d.h. sogar Granulate mit Durchmessern von etwa 0,3 mm bis etwa 0,6 mm. Dabei werden Produktionsleistungen erreicht, die den Produktionsleistungen eines vergleichbaren radialen Schneckenextruders weit überlegen sind. Dabei hat sich auch gezeigt, daß aufgrund der Gestalt die Form auch den üblichen, hohen Extrudierdrucken standhält, ohne sich zu deformieren oder gar zerstört zu werden.It has been shown that with such a screw extruder, very fine granules can be produced with high production output and operational reliability, i.e. even granules with diameters of around 0.3 mm to around 0.6 mm. Production outputs are achieved that are far superior to the production outputs of a comparable radial screw extruder. It has also been shown that, due to its shape, the mold can withstand the usual high extrusion pressures without deforming or even being destroyed.

In Ausgestaltung der Erfindung wird vorgesehen, daß die Schale, die vorzugsweise an einer Versteifungsplatte angebracht ist, eine Vielzahl von im wesentlichen gleichmäßig über ihre gesamte Fläche verteilten Extrusionsoffnungen versehen ist. Damit ist sichergestellt, daß eine entsprechend gleichmäßige Belastung der dünnwandigen Schale gewährleistet ist.In an embodiment of the invention, it is provided that the shell, which is preferably attached to a stiffening plate, is provided with a plurality of extrusion openings distributed substantially evenly over its entire surface. This ensures that a correspondingly uniform load is guaranteed for the thin-walled shell.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß der oder die Extrudierflügel einen gleichmäßigen Abstand zu der Schale haben. Auch damit wird eine gleichmäßige Belastungsverteilung erhalten.In a further embodiment of the invention, it is provided that the extruder blade(s) have a uniform distance from the shell. This also ensures an even distribution of the load.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgesehen, daß von der Innenseite der Schale ein oder mehrere Quetschelemente in Richtung zu dem oder den Extrudierf lügein ragen. Diese Quetschelemente haben eine Quetschwirkung auf das angefeuchtete Pulvermaterial zwischen sich und dem Extrudierflügel.In a further embodiment of the invention, one or more squeezing elements protrude from the inside of the shell in the direction of the extrusion wing or wings. These squeezing elements have a squeezing effect on the moistened powder material between themselves and the extrusion wing.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist die Schale eine im wesentlichen halbkugelförmige Gestalt auf. Mit dieser Gestalt besitzt die Schale trotz der dünnen Wandstärke eine hohe Fe-In a preferred embodiment, the shell has a substantially hemispherical shape. With this shape, the shell has a high strength despite the thin wall thickness.

stigkeit und bietet gleichzeitig die Möglichkeit, eine große Anzahl von Extrusionsöffnungen anzubringen, die vorzugsweise einen runden Querschnitt aufweisen. Dabei wird weiter vorgesehen, daß die Wandstärke der Schale entwa das 0,8fache bis das l,5fache des Durchmessers der Extrusionsöffnungen beträgt. Um eine gleichmäßige Belastung zu erhalten, wird weiter vorgesehen, daß die Extrusionsöffnungen derart versetzt zueinander angeordnet sind, daß gleichmäßige Abstände zwischen benachbarten Extrusionsöffnungen vorhanden sind.strength and at the same time offers the possibility of installing a large number of extrusion openings, which preferably have a round cross-section. It is further provided that the wall thickness of the shell is approximately 0.8 to 1.5 times the diameter of the extrusion openings. In order to obtain an even load, it is further provided that the extrusion openings are arranged offset from one another in such a way that there are even distances between adjacent extrusion openings.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgesehen, daß zwischen dem Abgabeende der Schnecke und der Schale ein Spalt vorhanden ist, der von außen von dem Bereich großer Radien in Richtung zur Drehachse der Schnecke stetig abnimmt. Auch daduch wird eine Vergleichmäßigung der Belastung erhalten.In a further embodiment of the invention, it is provided that there is a gap between the discharge end of the screw and the bowl, which steadily decreases from the outside from the area of large radii in the direction of the axis of rotation of the screw. This also ensures that the load is evened out.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgesehen, daß innerhalb des Gehäuses mehrere nebeneinanderliegende Schnecken im wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind, und daß jeder Schnecke in ihrer axialen Verlängerung als Form eine Schale zugeordnet ist. Damit läßt sich die Produktionsleistung des Schneckenextruders weiter erhöhen.In a further embodiment of the invention, it is provided that several adjacent screws are arranged essentially parallel to one another within the housing, and that each screw is assigned a shell as a mold in its axial extension. This allows the production output of the screw extruder to be increased further.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und aus der nachfolgenden Beschreibung der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform.Further features and advantages of the invention emerge from the subclaims and from the following description of the embodiment shown in the drawing.

Fig. 1 zeigt eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen
Schneckenextruders,Fig. 1 shows a side view of an inventive
screw extruder,

Fig. 2 eine Draufsicht auf den Schneckenextruder der
Fig. 1,Fig. 2 a top view of the screw extruder of the
Fig.1,

Fig. 3 einen Schnitt durch den Bereich der Extrudierform
des Schneckenextruders nach Fig. 1,Fig. 3 a section through the area of the extrusion die
of the screw extruder according to Fig. 1,

Fig. 4 einen Ausschnitt einer Ansicht auf die Extrudierform zur Erläuterung der Anordnung der Extrusionsöffnungen, Fig. 4 a detail of a view of the extrusion die to explain the arrangement of the extrusion openings,

Fig. 5 einen Schnitt ähnlich Fig. 3 durch eine Ausführungsform mit einem halbkugelförmigen Abgabeende der Schnecke,Fig. 5 is a section similar to Fig. 3 through an embodiment with a hemispherical discharge end of the screw,

Fig. 6 einen Schnitt durch eine Ausführungsform mit einem als Ellipsoid ausgebildete Abgabeende der Schnecke,Fig. 6 is a section through an embodiment with an ellipsoidal discharge end of the screw,

Fig. 7 eine Ansicht von außen auf eine Extrudierform mit einer Versteifungsplatte,Fig. 7 an external view of an extrusion mold with a stiffening plate,

Fig. 8 eine Ansicht von innen auf die Extrudierform nach Fig. 6,Fig. 8 is an inside view of the extrusion die according to Fig. 6,

Fig. 9 einen Schnitt entlang der Linie IX-IX der Fig. 8,Fig. 9 is a section along the line IX-IX of Fig. 8,

Fig. 10 einen Schnitt entlang der Linie X-X der Fig. 8 in größerem Maßstab undFig. 10 is a section along the line X-X of Fig. 8 on a larger scale and

Fig. 11 eine teilweise geschnittene Ansicht eines erfindungsgemäß ausgebildeten Schneckenextruders mit vertikaler Anordnung.Fig. 11 is a partially sectioned view of a screw extruder designed according to the invention with a vertical arrangement.

Der in Fig. 1 und 2 dargestellte Schneckenextruder (50) besitzt ein Extrudiergehäuse (54) , das an ein Motorgehäuse (52) anschließt, das eine Antriebseinrichtung enthält. Das Extrudiergehäuse (54) besitzt in seinem Inneren eine Schneckenkammer (55), in welcher zwei Förderschnecken (56) parallel nebeneinander angeordnet sind, die gegenläufig ausgebildet sind und von der Antriebseinrichtung gegenläufig angetrieben werden. Um das befeuchtete Pulvermaterial einzuführen, ist ein EinfülltrichterThe screw extruder (50) shown in Fig. 1 and 2 has an extrusion housing (54) which is connected to a motor housing (52) containing a drive device. The extrusion housing (54) has a screw chamber (55) inside it in which two conveyor screws (56) are arranged parallel to one another, which are designed to rotate in opposite directions and are driven in opposite directions by the drive device. In order to introduce the moistened powder material, a filling funnel is provided.

(58) vorgesehen, der nach unten in die Schneckenkammer (55) offen ist. Auch wenn die vorliegende Erfindung an dem Beispiel(58) is provided, which is open downwards into the screw chamber (55). Even if the present invention is based on the example

eines Schneckenextruders mit zwei parallelen Förderschnecken (56) erläutert wird, ist es natürlich selbstverständlich, daß die Erfindung auch an einem Schneckenextruder mit nur einer Schnecke oder auch an einem Schneckenextruder mit mehreren Schnecken verwirklicht werden kann.of a screw extruder with two parallel conveyor screws (56), it is of course self-evident that the invention can also be implemented on a screw extruder with only one screw or on a screw extruder with several screws.

An dem Ende des Extrudiergehäuses (54) ist mittels einer Versteifungsplatte (62) eine Extrudierform angebracht, die zwei nach außen gewölbte, halbkugelförmige Schalen (60) aufweist. Die Versteifungsplatte (62) besitzt eine im wesentlichen rechteckige, plattenförmige Gestalt (Fig. 3) und ist in ihrem äußeren Bereich mit einer Vielzahl von Schraubenlöchern versehen, so daß sie mittels Schrauben an dem Extrudiergehäuse (54) angebracht werden kann. In dem mittleren Bereich ist die Versteifungssplatte (62) mit zwei Öffnungen versehen, aus welchen die Schalen (60) hervorragen. Die Schalen (60) sind an der Halteplatte vorzugsweise mittels Schweißen befestigt. Sie können hierzu mit seitlichen flachen Flanschen versehen sein, mit denen sie an der Innenseite der Versteifungsplatte (62) befestigt werden. In dem eingebauten Zustand der Versteifungsplatte (62) liegen die Öffnungen der Versteifungsplatte (62) und die Schalen (60) in axialer Verlängerung mit der jeweiligen Förderschnecke (56) .An extrusion die is attached to the end of the extrusion housing (54) by means of a stiffening plate (62), which has two outwardly curved, hemispherical shells (60). The stiffening plate (62) has a substantially rectangular, plate-like shape (Fig. 3) and is provided with a large number of screw holes in its outer region so that it can be attached to the extrusion housing (54) by means of screws. In the middle region, the stiffening plate (62) is provided with two openings from which the shells (60) protrude. The shells (60) are attached to the holding plate preferably by welding. For this purpose, they can be provided with flat flanges on the sides with which they are attached to the inside of the stiffening plate (62). In the installed state of the stiffening plate (62), the openings of the stiffening plate (62) and the shells (60) are in axial extension with the respective conveyor screw (56).

Bevorzugt besitzen die Schalen (60) eine halbkugelförmige Gestalt. Jedoch sind auch andere Gestaltungen möglich, beispielsweise Schalen, die als hohle Ellipsoide o.dgl.ausgebildet sind, die mit einer Abflachung oder auch mit einer Verlängerung versehen sind.Preferably, the shells (60) have a hemispherical shape. However, other designs are also possible, for example shells that are designed as hollow ellipsoids or the like, which are provided with a flattening or with an extension.

Die Schalen (60) sind aus einer relativ dünnen gestanzten Platte, insbesondere aus einem Edelstahl hergestellt. Ihre schalenförmigen Bereiche besitzen eine Vielzahl von kreisrunden Öffnungen (64) , die weitgehend gleichmäßig über die gesamte schalenförmige Fläche verteilt sind,und zwar in einer geometrischen Anordnung. Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 sind dieThe shells (60) are made from a relatively thin stamped plate, in particular from stainless steel. Their shell-shaped areas have a large number of circular openings (64) which are distributed largely evenly over the entire shell-shaped surface, in a geometric arrangement. In the embodiment according to Fig. 4, the

Öffnungen (64) versetzt zueinander derart angeordnet, daß sie sich in den Ecken von jeweils gleichschenkligen Dreiecken befinden. Der Abstand (P) zwischen den Öffnungen (64), d.h. der Abstand zwischen den Mittelpunkten der benachbarten Öffnungen, beträgt jeweils etwa das Doppelte ihrer Durchmesser (d) . Die Wandstärke der Schalen (60) liegt in dem Bereich des etwa 0,8-fachen bis zu dem etwa l,5fachen des Durchmessers (d) der Extrusionsöf fnungen (64), so daß der Durchmesser der Extrusionsöffnungen (64) allgemein im wesentlichen etwa gleich der Wandstärke der Schalen (60) ist. Die Extrusionsöf fnungen (64) sind radial zu dem Mittelpunkt der Schale (60) ausgerichtet. Ihr Durchmesser (d) wird so gewählt, daß er im wesentlichen dem Durchmesser der zu extrudierenden Granulate entspricht. Wie später noch im einzelnen erklärt wird, ist der erfindungsgemäße Schneckenextruder besonders vorteilhaft für das Extrudieren von Granulaten mit weniger als 2 mm Durchmesser, insbesondere von Granulaten mit weniger als 1,0 mm bis 1,2 mm und sogar für Granulate von 0,3 mm bis 0,6 mm Durchmesser,sofern die Extrusionsöffnungen in einem vergleichbaren Durchmesser vorgesehen werden. Openings (64) are arranged offset from one another in such a way that they are located in the corners of isosceles triangles. The distance (P) between the openings (64), i.e. the distance between the centers of the adjacent openings, is approximately twice their diameters (d). The wall thickness of the shells (60) is in the range of approximately 0.8 times to approximately 1.5 times the diameter (d) of the extrusion openings (64), so that the diameter of the extrusion openings (64) is generally approximately equal to the wall thickness of the shells (60). The extrusion openings (64) are aligned radially to the center of the shell (60). Their diameter (d) is selected so that it corresponds essentially to the diameter of the granules to be extruded. As will be explained in more detail later, the screw extruder according to the invention is particularly advantageous for extruding granules with a diameter of less than 2 mm, in particular granules with a diameter of less than 1.0 mm to 1.2 mm and even granules with a diameter of 0.3 mm to 0.6 mm, provided that the extrusion openings are provided with a comparable diameter.

Die vorstehenden Parameter für die Bemessung und die Anordnung der Extrusionsöffnungen (64) versehen die Schalen (60) mit einem relativ hohen Öffnungsverhältnis, das als Gesamtquerschnittsfläche der Extrusionsöffnungen (64) im Verhältnis zu der Gesamtfläche der Schale (60) gemessen wird. Dieses Öffnungsverhältnis liegt vorzugsweise in dem Bereich von etwa 10% bis etwa 25% der Gesamtfläche der Schale (60). Das Öffnungsverhältnis der erfindungsgemäßen halbkugelförmigen Schalen (60) kann als Prozentsatz von der gesamten Halbkugelfläche ausgedrückt werdenThe above parameters for the dimensioning and arrangement of the extrusion openings (64) provide the shells (60) with a relatively high opening ratio, which is measured as the total cross-sectional area of the extrusion openings (64) in relation to the total area of the shell (60). This opening ratio is preferably in the range of about 10% to about 25% of the total area of the shell (60). The opening ratio of the hemispherical shells (60) according to the invention can be expressed as a percentage of the total hemispherical area

und nach der folgenden Formel berechnet werden:and calculated using the following formula:

F = 0.907 ' (d ) * 100 (%)
PF = 0.907 ' (d ) * 100 (%)
P

Darin bedeutet F das Öffnungsverhältnis in Prozent, d ist der Durchmesser der runden Extrusionsöffnung (64) und &rgr; ist der Ab-Where F is the opening ratio in percent, d is the diameter of the round extrusion opening (64) and &rgr; is the distance

-Kl--Cl-

stand zwischen den runden Extrusionsöffnungen (64). Daraus ergibt sich für eine halbkugelförmige Schale (60) mit einem Durchmesser von 106 mm die folgende Tabelle für verschiedene Ausführungsformen, die jeweils Extrusionsöffnungen (64) mit unterschiedlichen Durchmessern und unterschiedlichen Abständen aufweisen:between the round extrusion openings (64). This results in the following table for a hemispherical shell (60) with a diameter of 106 mm for different embodiments, each of which has extrusion openings (64) with different diameters and different distances:

Loch
durchmesserHole
diameter Wand
stärkeWall
strength Loch
abstandHole
distance Öffnungs
verhältnisOpening
relationship Anzahl der
öffnungennumber of
openings (d) mm(d) mm mmmm (p) mm(p) mm (F) %(F) % 11 1,01.0 2,02.0 22,722.7 51005100 0,80.8 1,71.7 20,120.1 20,120.1 70607060 0,60.6 1,31.3 19,319.3 19,319.3 1205012050

Bei abgewandelten Ausführungsformen werden die Schalen (60) nicht als Stanzteile hergestellt, sondern in anderer geeigneter Weise, durch die sich die Schalenform mit im wesentlichen gleichbleibender Wandstärke und der geeigneten Perforation ergibt. Beispielsweise kann die Schale als eine halbkugelförmige geschlossene Platte gepreßt werden, in welche anschließend die Löcher eingearbeitet werden, beispielsweise durch Bohren, oder Lasereinbrennen oder Funkenerosion o.dgl. Ebenso ist es möglich, die metallischen Schalen aus Siebgeweben herzustellen, die in eine halbkugelförmige oder andere Schalenform verformt werden.In modified embodiments, the shells (60) are not manufactured as stamped parts, but in another suitable manner, which results in the shell shape with a substantially constant wall thickness and the appropriate perforation. For example, the shell can be pressed as a hemispherical closed plate, into which the holes are then machined, for example by drilling, or laser burning or spark erosion or the like. It is also possible to manufacture the metal shells from sieve fabrics, which are deformed into a hemispherical or other shell shape.

Wie aus Fig. 3 zu ersehen ist, hat jede Förderschnecke (3) einen länglichen, im wesentlichen zylindrischen Grundkörper, der mit einer Wendel (59) versehen ist, die nach außen von dem Grundkörper abragt und sich über die gesamte Länge des zylindrischen Grundkörpers erstreckt. An dem vorderen Ende oder dem Abgabeende ist ein Endteil (57) vorgesehen, das mit wenigstens einem, vorzugsweise mehreren, wendelförmig gebogenen Extrudierflügeln (70) versehen ist, die sich von diesem Endteil nach außen in gegenseitigem Abstand erstrecken. Die Kontur der äußeren Kante der gebogenen Extrudierflügel (70) entspricht der Kontur der Schale (60). Wie aus Fig. 3 zu ersehen ist,erstrecktAs can be seen from Fig. 3, each conveyor screw (3) has an elongated, substantially cylindrical base body, which is provided with a helix (59) which projects outwardly from the base body and extends over the entire length of the cylindrical base body. At the front end or the discharge end, an end part (57) is provided which is provided with at least one, preferably several, helically curved extrusion blades (70) which extend outwardly from this end part at a mutual distance. The contour of the outer edge of the curved extrusion blades (70) corresponds to the contour of the shell (60). As can be seen from Fig. 3,

sich die äußere Kante (72) jedes Extrudierflügeis (70) in den Bereich der zugehörigen Schale (6) , wobei diese äußere Kante (72) im wesentlichen konzentrisch zu der Schale (60) verläuft und einen konstanten Abstand zu der Innenfläche (66) der Schale (60) einhält.the outer edge (72) of each extrusion blade (70) extends into the area of the associated shell (6), this outer edge (72) running essentially concentrically to the shell (60) and maintaining a constant distance from the inner surface (66) of the shell (60).

Die Form des Endteils (57) der Förderschnecke (56) muß jedoch nicht der Kontur der Schale (60) entsprechen. Wie in Fig. 3 und Fig. 5 dargestellt ist, besitzt bei diesem Ausführungsbeispiel das Endteil (57, 157) eine halbkugelförmige Gestalt. Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 besitzt das Endteil (257) die Form eines Ellipsoiden. Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 fällt die geometrische Mitte des Endteils (27) mit der geometrischen Mitte der Schale (60) zusammen, so daß ein über den gesamten Bereich gleichmäßiger Spalt für das zu extrudierende Material zwischen dem Endteil (57) und der Schale (60) erhalten wird. Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 dagegen sind die Mitten des halbkugelförmigen Endteils (157) der Förderschnecke (56) und der Schale (60) um einen Abstand (e) exzentrisch angeordnet. Dadurch entsteht ein Spalt zwischen dem Endteil (57) und der Schale (60) , dessen Querschnitt sich stetig von dem Randbereich mit dem größeren Durchmesser hin bis zu der Rotationsachse der Schnecke (56) verringert. Der gleiche Effekt wird bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 dadurch erhalten, daß das Endteil (257) der Förderschnecke (56) als ein Ellipsoid ausgebildet ist.However, the shape of the end part (57) of the conveyor screw (56) does not have to correspond to the contour of the shell (60). As shown in Fig. 3 and Fig. 5, in this embodiment the end part (57, 157) has a hemispherical shape. In the embodiment according to Fig. 6 the end part (257) has the shape of an ellipsoid. In the embodiment according to Fig. 3 the geometric center of the end part (27) coincides with the geometric center of the shell (60), so that a gap for the material to be extruded between the end part (57) and the shell (60) is obtained that is uniform over the entire area. In the embodiment according to Fig. 5, on the other hand, the centers of the hemispherical end part (157) of the conveyor screw (56) and the shell (60) are arranged eccentrically by a distance (e). This creates a gap between the end part (57) and the shell (60), the cross-section of which decreases continuously from the edge area with the larger diameter to the axis of rotation of the screw (56). The same effect is achieved in the embodiment according to Fig. 6 by the fact that the end part (257) of the conveyor screw (56) is designed as an ellipsoid.

Bei den Ausführungsformen nach Fig. 5 und 6 ist die Form, die Größe und die Anordnung des gewölbten Endteils (157, 257) derart gewählt,daß die Querschnittsfläche des Ringspaltes zwischen dem Endteil (157, 257) und der Schale an jedem Radius des Endteils unter Berücksichtigung eines konstanten Faktors proportional der Oberfläche der Schale (60) ist, die sich auf der der Förderschnecke (56) abgewandten Seite befindet. Wie beispielsweise in Fig. 6 dargestellt ist, besitzt der Spalt in einer zur Achse der Schnecke (56) radialen Ebene (P) zwischen dem EndteilIn the embodiments according to Fig. 5 and 6, the shape, size and arrangement of the curved end part (157, 257) is selected such that the cross-sectional area of the annular gap between the end part (157, 257) and the shell at each radius of the end part is proportional to the surface of the shell (60) which is located on the side facing away from the conveyor screw (56), taking into account a constant factor. As shown for example in Fig. 6, the gap has in a plane (P) radial to the axis of the screw (56) between the end part

(157) und der Schale (60) eine Spaltweite (Sl) mit einer Querschnittsfläche, die multipliziert mit einem Faktor (K) proportional zu der Gesamtfläche der Schale (60) ist, die sich außerhalb auf der der Förderschnecke (56) abgewandten Seite befindet und die mit (SAl) bezeichnet ist. In entsprechender Weise besitzt der Spalt an einem Kegel (C), der sich nach außen von dem zur Achse der Schnecke (56) koaxialen geometrischen Mittelpunkt des Endteils erstreckt, eine Spaltweite (S2), deren Querschnittsfläche proportional mit dem gleichen Multiplikationsfaktor K zu der Gesamtfläche (S2) ist, die von dem Kegel (C) eingeschlossen wird. Die gleiche Beziehung besteht bezüglich des Spaltes zu jedem anderen Radius des Endteils (157) .(157) and the shell (60) has a gap width (Sl) with a cross-sectional area which, multiplied by a factor (K), is proportional to the total area of the shell (60) located outside on the side facing away from the conveyor screw (56) and which is designated by (SAl). Similarly, the gap on a cone (C) extending outward from the geometric center of the end part coaxial with the axis of the screw (56) has a gap width (S2) whose cross-sectional area is proportional to the total area (S2) enclosed by the cone (C) by the same multiplication factor K. The same relationship exists with respect to the gap at any other radius of the end part (157).

Der ellipsoide Endteil (257) der Ausführungsform nach Fig. 6 besitzt die gleiche Beziehung bezüglich der ringförmigen Querschnitte des Spaltes bezüglich der außerhalb liegenden Fläche der Schale (60) bei jedem Radialschnitt auch das Endteil (257). Der Querschnitt der Spaltweite (Sl) multipliziert mit einem Faktor ist proportional zu der Gesamtfläche (SAl). Ebenso ist die Querschnittsfläche der Spaltweite (S2) multipliziert mit dem gleichen Faktor entsprechend proportional zu der umschlossenen Fläche (SA2) der Schale (60) .The ellipsoidal end part (257) of the embodiment according to Fig. 6 has the same relationship with respect to the annular cross-sections of the gap with respect to the outside area of the shell (60) in each radial section as the end part (257). The cross-section of the gap width (Sl) multiplied by a factor is proportional to the total area (SAl). Likewise, the cross-sectional area of the gap width (S2) multiplied by the same factor is proportional to the enclosed area (SA2) of the shell (60).

Im Betrieb wird pulverförmiges Rohmaterial, das durch eine Vorbehandlung mit einer Knetmaschine befeuchtet und plastifiziert ist, über den Einfülltrichter (58) in die Extrudierkammer (54) eingefüllt. Das Material wird zusammengedrückt, verdichtet und unter Druck gesetzt, wenn es aufgrund der Rotation der Schnekken (56) zu dem vorderen Ende der Schneckenkammer (55) und zu den Schalen (60) zwangsweise geführt wird. Wenn das Material den Raum zwischen den vorderen Enden (57) der Förderschnecken (56) und der inneren Fläche (66) der Schalen (60) erreicht, wird es zwangsweise und kontinuierlich durch die Extrusionsöffnungen (64) hindurch extrudiert, und zwar aufgrund der Kombination eines Schabeeffektes oder Abstreicheffektes auf das auf der inneren Fläche (66) der Schale (60) befindliche MaterialIn operation, powdered raw material moistened and plasticized by pretreatment with a kneading machine is fed into the extrusion chamber (54) via the hopper (58). The material is compressed, compacted and pressurized as it is forced to the front end of the screw chamber (55) and to the bowls (60) due to the rotation of the screws (56). When the material reaches the space between the front ends (57) of the screw conveyors (56) and the inner surface (66) of the bowls (60), it is forced and continuously extruded through the extrusion openings (64) due to the combination of a scraping effect or a wiping effect on the material on the inner surface (66) of the bowl (60).

infolge der schraubenlinienförmig geformten Extrudierflügel und aufgrund des Druckes, der von den Förderschnecken (56) erzeugt wird. Bei Ausführungsformen, wie nach Fig. 5 und 6, bei welchen der Querschnitt des Spaltes zwischen den Endteilen (157, 257) der Förderschnecken (56) und den Schalen (60) sich in Richtung von den Förderschnecken (56) hinweg allmählich verjüngt, wird vorteilhaft erreicht, daß zwischen dem Spalt zufließenden Material und aus den Extrusionsöffnungen (64) extrudierten Material im wesentlichen ein Gleichgewicht über die gesamte Fläche der Schalen (60) erhalten wird. Dies führt dazu, die Produktionsleistung zu optimieren und außerdem zu einem gleichmäßigen Betrieb beizutragen.due to the helically shaped extrusion blades and due to the pressure generated by the conveyor screws (56). In embodiments such as those shown in Fig. 5 and 6, in which the cross-section of the gap between the end parts (157, 257) of the conveyor screws (56) and the shells (60) gradually tapers in the direction away from the conveyor screws (56), it is advantageously achieved that a substantially equilibrium is maintained over the entire area of the shells (60) between the material flowing into the gap and the material extruded from the extrusion openings (64). This leads to optimizing the production output and also contributes to smooth operation.

Der Vorteil der perforierten, dünnwandigen Schale (60) besteht darin, daß die Festigkeit wesentlich erhöht wird, so daß eine dünne, gestanzte Platte als Material für die Extrudierform verwendet werden kann. Anfängliche Experimente haben gezeigt, daß die Schale (60) nach der vorliegenden Erfindung einen inneren Extrusionsdruck innerhalb der Extrudierkammer aushalten kann, der bis zu 12fach höher ist, als derjenige, den eine flache Platte gleicher Wandstärke als Form aushalten kann. Darüber hinaus wird durch die schalenförmige Fläche der effektive Austrittsquerschnitt der Gesamtheit der Extrusionsöffnungen bis zu dem 3fachen gegenüber demjenigen von flachen Formplatten erhöht. Insgesamt führt dies dazu, daß aufgrund der schalenförmigen Extrudierformen entsprechend der vorliegenden Erfindung die Reibungswiderstände reduziert wurden und eine beträchtlich erhöhte Produktionsleistung erhalten wird, insbesondere wenn kleinere Granulate extrudiert werden, beispielsweise in dem Bereich von 1,2 mm und weniger. Es ist möglich, mit gutem Wirkungsgrad feine Granulate im Bereich von 0,3 mm bis 0,6 mm zu extrudieren, was mit den konventionellen Schneckenextrudern schwierig oder sogar unmöglich ist. Zusätzlich haben Extrudierformen entsprechend der vorliegenden Erfindung eine beträchtlich längere Lebensdauer. Darüber hinaus ist die Extrudierkraft weitgehend gleichförmig über die ganze Innenfläche der Extrudierform ver-The advantage of the perforated, thin-walled shell (60) is that the strength is significantly increased so that a thin, punched plate can be used as the material for the extrusion die. Initial experiments have shown that the shell (60) according to the present invention can withstand an internal extrusion pressure within the extrusion chamber that is up to 12 times higher than that which a flat plate of the same wall thickness can withstand as a die. In addition, the shell-shaped surface increases the effective exit cross-section of the total extrusion openings up to 3 times that of flat die plates. Overall, this means that due to the shell-shaped extrusion dies according to the present invention, the frictional resistances have been reduced and a considerably increased production output is obtained, especially when smaller granules are extruded, for example in the range of 1.2 mm and less. It is possible to extrude fine granules in the range of 0.3 mm to 0.6 mm with good efficiency, which is difficult or even impossible with conventional screw extruders. In addition, extrusion dies according to the present invention have a considerably longer service life. In addition, the extrusion force is distributed largely uniformly over the entire inner surface of the extrusion die.

teilt. Dieser Effekt wird durch die Kombination des vortreibenden, durch die Förderschnecke erzeugten Druckes und durch die Reib- und Schabwirkung des Extrudierflügeis erhalten, die auf das Material in dem Bereich zwischen der äußeren Kante des rotierenden Extrudierflügels und der inneren Fläche der Schale erhalten. Dies trägt zu einer gleichmäßigen und verbesserten Extrudierwirkung und zu einer erhöhten Produktionsleistung bei.This effect is achieved by the combination of the propulsive pressure generated by the screw conveyor and the rubbing and scraping action of the extruder blade on the material in the area between the outer edge of the rotating extruder blade and the inner surface of the bowl. This contributes to a uniform and improved extruding action and to increased production output.

Zu Vergleichszwecken wurde ein Schneckenextruder entsprechend der vorliegenden Erfindung mit einer relativ dünnen, halbkugelförmigen Schale (60) im Vergleich zu einem Schneckenextruder mit einer flachen Formplatte mit konventioneller Dicke, sowie im Vergleich mit einem Schneckenextruder mit einer flachen Formplatte aus einem relativ dünnen gestanzten material getestet. Es wurden jeweils Extrudierarbeiten durchgeführt, indem entsprechende Formen installiert wurden. Dabei wurde das gleiche befeuchtete, pulverförmige Rohmaterial granuliert. Als zusätzlicher Vergleich wurde ein entsprechendes Extrudieren mit einem konventionellen, radialen Schneckenextruder vergleichbarer Konstruktion durchgeführt, der mit einer halbzylindrischen Schale als Form versehen war.For comparison purposes, a screw extruder according to the present invention with a relatively thin, hemispherical shell (60) was tested in comparison with a screw extruder with a flat die plate of conventional thickness, and in comparison with a screw extruder with a flat die plate made of a relatively thin stamped material. In each case, extrusion operations were carried out by installing corresponding molds. The same moistened, powdered raw material was granulated. As an additional comparison, corresponding extrusion was carried out with a conventional, radial screw extruder of comparable design, which was provided with a semi-cylindrical shell as a mold.

Der Front- oder Stirnextruder, der als Basis für diese Tests genommen wurde, war das Modell EXDF-100,das von der Fuji Paudal K.K., Osaka, Japan, hergestellt wurde. Als Radialschneckenextruder wurde das Modell EXD-100 verwendet, das ebenfalls von Fuji Paudal hergestellt wird. In allen Fällen war der Extruder mit einer Förderschnecke mit einem Durchmesser von 100 mm bestückt, die mit einem Motor von 3 kW mit konstanter Geschwindigkeit angetrieben wurde. In allen Fällen wurde als Rohmaterial eine Mischung aus 70% Talkumpulver und 30% Bentonitpulver, die als Befeuchtigungsmittel mit 17% Wasser bezogen auf das trockene Gewicht der Pulvermaterialien versehen wurde. Die Extrudierform mit der halbkugelförmigen Schale entspricht der vorliegenden Erfindung. Die Form hatte eine Wandstärke von 1 mm und war mit einer Anzahl gleichmäßig verteilter Löcher mit je-The front extruder used as a basis for these tests was the EXDF-100 model manufactured by Fuji Paudal K.K., Osaka, Japan. The radial screw extruder used was the EXD-100 model, also manufactured by Fuji Paudal. In all cases the extruder was equipped with a 100 mm diameter screw driven by a 3 kW motor at a constant speed. In all cases the raw material used was a mixture of 70% talcum powder and 30% bentonite powder, to which 17% water was added as a humectant based on the dry weight of the powder materials. The extrusion mold with the hemispherical shell corresponds to the present invention. The mold had a wall thickness of 1 mm and was provided with a number of evenly distributed holes each with a diameter of 100 mm.

weils 1 mm Durchmesser derart versehen, daß ein Öffnungsverhältnis von 22,4% erhalten wurde, die konventionelle flache Extrudierform hatte 5 mm Dicke und eine ausreichende Anzahl von gleichmäßig verteilten Extrusionsöffnungen mit 1 mm Durchmesser, um das gleiche Öffnungsverhältnis von 22,4% zu erzielen. Die flache gestanzte Extrudierform hatte 1 mm Dicke und Extrusionslöcher mit einem Durchmesser von 1 mm, die ebenfalls ein Öffnungsverhältnis von 22,4% ergaben. Die halbzylindrische Form, die mit dem Radial-Schneckenextruder benutzt wurde, bestand aus einer 1 mm dicken gestanzten Platte, die mit Extrusionsöf fnungen von 1 mm Durchmesser bei einem Öffnungsverhältnis von 22,4% versehen waren. Bei den Versuchen mit der halbkugelförmigen Schale als Extrudierform war die Förderschnecke mit einem gewölbten vorderen Ende versehen, das mit einem schraubenlinienförmig geformten Extrudierflügel versehen war, der nach außen davon abstand. Dagegen war die Förderschnecke, die zum Testen der beiden flachen plattenförmigen Extrudierformen benutzt wurde, mit zwei flachen Flügeln an ihrem vorderen Ende versehen. An dem vorderen Ende der Förderschnecke des Radial-Schneckenextruders war eine Austreibschnecke mit konventioneller Form angebracht.was provided with a 1 mm diameter extrusion die to give an aperture ratio of 22.4%, the conventional flat extrusion die was 5 mm thick and had a sufficient number of evenly spaced 1 mm diameter extrusion holes to give the same aperture ratio of 22.4%. The flat punched extrusion die was 1 mm thick and had 1 mm diameter extrusion holes which also gave an aperture ratio of 22.4%. The semi-cylindrical die used with the radial screw extruder consisted of a 1 mm thick punched plate provided with 1 mm diameter extrusion holes at an aperture ratio of 22.4%. In the experiments using the hemispherical bowl as the extrusion die, the screw conveyor was provided with a curved front end provided with a helically shaped extrusion vane projecting outwardly therefrom. In contrast, the screw conveyor used to test the two flat plate-shaped extrusion dies was provided with two flat blades at its front end. At the front end of the screw conveyor of the radial screw extruder a conventionally shaped expulsion screw was attached.

Bei dem Betrieb des Extruders, der mit der flachen Extrudierform mit 5 mm Dicke versehen war, wurde eine Produktionsleistung von etwa 150 kg Granulat per Stunde erhalten, wobei dem Antriebsmotor 15 bis 18 A zugeführt wurden. Der Betrieb dieses Extruders war nicht stabil. Ein Verstopfen der Extrusionslöcher wurde beobachtet.Wenn dieser Schneckenextruder mit der flachen, plattenförmigen Form aus einer 1 mm dicken, gestanzten Platte versehen wurde, wurde eine Produktionsleistung von etwa 1200 kg Granulat pro Stunde erreicht, wobei der Motor mit 15 A versorgt wurde. Diese Leistung wurde erreicht, bevor die Extrudierform sich verformte und bereits kurz nach Beginn der Arbeit brach. Der Radial-Schneckenextruder erreichte eine Produktionsleistung von etwa 520 kg Granulat pro Stunde bei 15 A Stromversorgung. Er lief stetig und kontinuierlich, ohne daß die ExtrudierformWhen the extruder was fitted with the flat extrusion die of 5 mm thickness, a production output of about 150 kg of granules per hour was obtained, with 15 to 18 A being supplied to the drive motor. The operation of this extruder was not stable. Clogging of the extrusion holes was observed. When this screw extruder was fitted with the flat plate-shaped die made of a 1 mm thick punched plate, a production output of about 1200 kg of granules per hour was achieved, with 15 A being supplied to the motor. This output was achieved before the extrusion die deformed and broke shortly after the start of operation. The radial screw extruder achieved a production output of about 520 kg of granules per hour with 15 A power supply. It ran steadily and continuously without the extrusion die

verformt wurde. Jedoch neigte dieser Extruder zu einer pulsierenden Arbeitsweise. Der erfindungsgemäße Schneckenextruder, der mit der halbkugelförmigen Extrudierform entsprechend der vorliegenden Erfindung versehen war und dessen Motor mit 15 A versorgt wurde, erreichte eine Produktionsleistung von etwa 1950 kg Granulat pro Stunde. Er lief gleichmäßig ohne Verformung der Extrudierform. Außerdem trat kein Pulsieren des Extrudierens auf.deformed. However, this extruder tended to operate in a pulsating manner. The screw extruder according to the invention, which was equipped with the hemispherical extrusion die according to the present invention and whose motor was supplied with 15 A, achieved a production capacity of about 1950 kg of granules per hour. It ran smoothly without deformation of the extrusion die. In addition, no pulsation of the extrusion occurred.

Ähnliche Vergleichsversuche wurden mit diesen Extrudern durchgeführt, wobei ein 5,5 kw Antriebsmotor für die Förderschnecke installiert wurde und wobei Extrudierformen (halbkugelförmige Schalen entsprechend der Erfindung, flache Platten und halbzylindrische Schalen für den Radial-Schneckenextruder) vorgesehen wurden, die 0,4 mm Dicke hatten und mit Extrusionsoffnungen von 0,3 mm Durchmesser derart versehen waren, daß ein Öffnungsverhältnis von 13% erhalten wurde. Es wurde beobachtet, daß der erfindungsgemäße Schneckenextruder, der mit der schalenförmigen Extrudierform versehen war, gleichmäßig und kontinuierlich ohne Probleme lief und eine Produktionsleistung von etwa 400 Kg Granulat pro Stunde erreichte. Die flache Extrudierform für den konventionellen Extruder scheiterte jedoch aufgrund der Deformation dieser Form, die sehr kurz nach Beginn des Betriebes auftrat, ohne daß irgendeine nennenswerte Produktion von Granulat erzeugt wurde. Der Radial-Schneckenextruder arbeitete während etwa 10 Minuten, wobei er eine effektive Produktionsleistung von etwa 80 Kg Granulat pro Stunde erreichte. Nach 10 Minuten verursachte eine Verformung der Extrudierform eine Betriebsstörung .Similar comparative tests were carried out with these extruders, installing a 5.5 kw drive motor for the screw conveyor and providing extrusion dies (hemispherical shells according to the invention, flat plates and semi-cylindrical shells for the radial screw extruder) which were 0.4 mm thick and provided with extrusion openings of 0.3 mm diameter so as to obtain an opening ratio of 13%. It was observed that the screw extruder according to the invention provided with the shell-shaped extrusion die ran smoothly and continuously without problems and achieved a production output of about 400 kg of granules per hour. However, the flat extrusion die for the conventional extruder failed due to the deformation of this die which occurred very shortly after the start of operation without producing any appreciable production of granules. The radial screw extruder worked for about 10 minutes, achieving an effective production capacity of about 80 kg of granulate per hour. After 10 minutes, a deformation of the extrusion die caused an operational malfunction.

Wie in Fig. 11 dargestellt ist, ist es auch möglich, die vorliegende Erfindung in einem vertikalen Schraubenextruder (80) einzusetzen. Dieser enthält ein vertikal ausgerichtetes Motorgehäuse (82) , dessen Antriebselement nach unten weist und ein längliches Schneckengehäuse (86), das sich von dem Motorgehäuse (82) nach unten erstreckt. Ein in der Seitenansicht dreieckför-As shown in Fig. 11, it is also possible to use the present invention in a vertical screw extruder (80). This contains a vertically aligned motor housing (82) whose drive element points downwards and an elongated screw housing (86) which extends downwards from the motor housing (82). A triangular-shaped screw housing (86) in side view

miger Einfülltrichter (84) ist an dem Gehäuse (86) angebracht, um Rohmaterial einfüllen zu können. Eine Förderschnecke (88) steht in Antriebsverbindung mit dem Motor des Motorgehäuses (82). Ein in der Seitenansicht dreieckförmiger Einfülltrichter (84) ist an dem Schneckengehäuse (86) angebracht, um Rohmaterial einzufüllen. Eine Förderschnecke (88) ist in Antriebsverbindung mit dem Motor (82) und erstreckt sich nach unten durch das Schneckengehäuse (88) hindurch. Die Förderschnecke (88) entspricht im wesentlichen in ihrem Aufbau den Förderschnecken (56) der vorausgehenden Ausführungsbeispiele. Sie besitzt eine schraubenlinienförmige Wendel (89) , die sich über die gesamte Länge des zylindrischen Teils der Schnecke (88) erstreckt. Sie besitzt ferner einen Extrudierflügel (90) , der an dem vorderen unteren Ende (87) der Schnecke (88) befestigt ist. Eine Extrudierform (94) mit einer perforierten halbkugelförmigen oder anders gewölbten Schale ist an einer Versteifungsplatte (92) angebracht, die ihrerseits an dem Schneckengehäuse (86) derart angebracht ist, daß sich die Schale der Form (94) in axialer Verlängerung der Schnecke (88) befindet. Der Extrudierflügel (90) ist ebenfalls schraubenlinienförmig, wobei seine Außenkante im wesentlichen der halbkugelförmigen oder sonstwie gewölbten Innenfläche der Schale der Form (94) entspricht. Die Funktion dieses Ausführungsbeispiels der Erfindung ist im Prinzip die gleiche wie für die bereits geschilderten Ausführungsformen, mit der Ausnahme, daß die Extrudierwirkung, die durch den Schabeeffekt des Extrudierflügeis (90) und durch den von der Schnecke (88) erzeugten Druck bewirkt wird, etwas durch die Schwerkraft (G) unterstützt wird.A filling funnel (84) of a rectangular shape is attached to the housing (86) in order to be able to fill in raw material. A conveyor screw (88) is in drive connection with the motor of the motor housing (82). A filling funnel (84) which is triangular in side view is attached to the screw housing (86) in order to fill in raw material. A conveyor screw (88) is in drive connection with the motor (82) and extends downwards through the screw housing (88). The conveyor screw (88) corresponds essentially in its structure to the conveyor screws (56) of the previous embodiments. It has a helical helix (89) which extends over the entire length of the cylindrical part of the screw (88). It also has an extruding blade (90) which is attached to the front lower end (87) of the screw (88). An extrusion die (94) having a perforated hemispherical or otherwise curved shell is attached to a stiffening plate (92) which in turn is attached to the screw housing (86) such that the shell of the die (94) is in axial extension of the screw (88). The extrusion blade (90) is also helical, with its outer edge substantially corresponding to the hemispherical or otherwise curved inner surface of the shell of the die (94). The function of this embodiment of the invention is in principle the same as for the embodiments already described, with the exception that the extrusion action, which is caused by the scraping effect of the extrusion blade (90) and by the pressure generated by the screw (88), is somewhat assisted by gravity (G).

In Fig. 7 bis 10 ist eine Ausführungsform mit halbkugelförmigen Schalen (60) für die Extrudierform dargestellt. Bei dieser Ausführungsform ist die innere konkave Oberfläche der Schale mit einem Paar von sich diametral erstreckenden und lotrecht schneidenden Quetschstangen (96) versehen, die radial nach innen abstehen, wie dies in Fig.9 und 10 zu sehen ist. Beispielsweise besitzen die Quetschstangen (96) eine Breite von etwa 3In Fig. 7 to 10 an embodiment with hemispherical shells (60) for the extrusion die is shown. In this embodiment the inner concave surface of the shell is provided with a pair of diametrically extending and perpendicularly intersecting pinch rods (96) which project radially inwardly as can be seen in Fig. 9 and 10. For example the pinch rods (96) have a width of about 3

-13--13-

mm und eine Dicke von etwa 0,4 mm. Aufgrund des geringeren Abstandes dieser Quetschstangen (96) zu der äußeren Kante (72) des Extrudierflügeis ergibt sich ein Quetscheffekt auf das angefeuchtete Pulver zwischen den Extrudierflügein (72) und den Quetschstangen, wodurch der Schabeeffekt des Extrudierflügeis auf das befeuchtete Pulver auf der Innenseite (66) der Schale erhöht wird. Darüber hinaus dienen die Quetschstangen (96) dazu, einer Neigung des befeuchteten Pulvermaterials entgegenzuwirken, die darin besteht, auf der Innenfläche (66) der Schalen (60) zu gleiten. Ebenso verhindern sie eine Neigung des Pulvermaterials an den Extrudierflügein (72) hängenzubleiben.mm and a thickness of about 0.4 mm. Due to the smaller distance between these squeezing rods (96) and the outer edge (72) of the extruding blade, a squeezing effect on the moistened powder occurs between the extruding blades (72) and the squeezing rods, which increases the scraping effect of the extruding blade on the moistened powder on the inside (66) of the shell. In addition, the squeezing rods (96) serve to counteract a tendency of the moistened powder material to slide on the inner surface (66) of the shells (60). They also prevent a tendency of the powder material to get stuck on the extruding blades (72).

Claims

Protection claims

1. Screw extruder for producing granules from moistened powder with a housing forming a screw chamber in which at least one screw provided with a rotary drive is housed, in the axial extension of which an extrusion mold with a plurality of extrusion openings is arranged, to which at least one extrusion blade is assigned at a close distance, which is attached to the discharge end of the screw, characterized in that the extrusion mold is designed as a thin-walled, outwardly curved shell (60), that the diameter of the extrusion openings (64), which is a maximum of 2 mm, corresponds approximately to the wall thickness of the shell (60), that the extrusion blade or blades (72) have a contour corresponding to the curvature of the shell and that the discharge end (57, 157, 257) of the screw (56) has an outer contour adapted to the shell (60).

2. Screw extruder according to claim 1, characterized in that the shell (60), which is preferably attached to a stiffening plate, is provided with a plurality of extrusion openings (64) distributed substantially evenly over its entire surface.

3. Screw extruder according to claim 1 or 2, characterized in that the extruding blade or blades (72) have a uniform distance from the shell (60).

4. Screw extruder according to claim 3, characterized in that the distance between the extruding blade (72) and the shell

(60) is about 1 mm.

5. Screw extruder according to one of claims 1 to 4, characterized in that the extruding blade or blades (72) have a helical shape.

6. Screw extruder according to one of claims 1 to 5, characterized in that one or more squeezing elements (96) protrude from the inner side (66) of the shell (60) in the direction of the extruding blade(s) (72).

7. Screw extruder according to one of claims 1 to 6, characterized in that the shell (60) has a substantially hemispherical shape.

8. Screw extruder according to one of claims 1 to 7, characterized in that the extrusion openings (64) have a diameter of less than 2 mm.

9. Screw extruder according to claim 8, characterized in that the extrusion openings (64) have a diameter of about 0.3 mm to about 0.6 mm.

10. Screw extruder according to claim 8, characterized in that the extrusion openings (64) have a diameter of about 0.7 mm to about 1.2 mm.

11. Screw extruder according to one of claims 1 to 10, characterized in that the wall thickness of the shell (60) is approximately 0.8 times to 1.5 times the diameter of the extrusion openings (64).

12. Screw extruder according to one of claims 1 to 11, characterized in that the extrusion openings (64) are arranged offset from one another in such a way that uniform distances are present between adjacent extrusion openings.

13. Screw extruder according to claim 12, characterized in that the extrusion openings (64) are arranged in the corner points of equilateral triangles.

14. Screw extruder according to claim 12 or 13, characterized in that the distance between the extrusion openings

(64) is approximately twice its diameter.

15. Screw extruder according to one of claims 1 to 14, characterized in that the total cross section of the extrusion openings (64) is about 10% to about 25% of the total area of the shell (60).

16. Screw extruder according to one of claims 1 to 15, characterized in that the geometric center of the shell

(60) and the geometric centre of the discharge end (57, 157, 257) of the screw (56) are at the same location.

17. Screw extruder according to one of claims 1 to 15, characterized in that between the discharge end (157, 257) of the screw (56) and the shell (60) there is a gap which decreases continuously from the outside from the region of larger radii in the direction of the axis of rotation of the screw.

18. Screw extruder according to one of claims 1 to 17, characterized in that the discharge end (257) of the screw

(56) has the shape of an ellipsoid.

19. Screw extruder according to one of claims 1 to 17, characterized in that the discharge end (57, 157) of the screw (56) is hemispherical.

20. Screw extruder according to one of claims 1 to 19, characterized in that several screws (56) lying next to one another are arranged essentially parallel to one another within the housing (54), and that each screw (56) is assigned a shell (60) in its axial extension as an extrusion mold.