WO2013174878A1 - Mehrwellenextruder mit selbstreinigenden förderwellen - Google Patents

Mehrwellenextruder mit selbstreinigenden förderwellen Download PDF

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WO2013174878A1
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shafts
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shaft
screw extruder
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PCT/EP2013/060536
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Josef A. Blach
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Blach Josef A
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    • B29C48/68—Barrels or cylinders
    • B29C48/683—Barrels or cylinders for more than two screws

Definitions

  • the invention relates to a multi-screw extruder according to the preamble of claim 1.
  • Conveying shafts are mainly based on DE 813 154 B and DE 862 668 B.
  • the result was a modular system with a stripping profile formed from three circular arcs
  • the task in the large-volume feed region of the product is one third and more of the total throughput volume in the inner part of the
  • EP 1 423 251 B1 shows a comb width which could possibly be possible for a catchy profile.
  • the object of the invention is to substantially improve the mixing-homogenizing and dispersing efficiency of a multi-screw extruder.
  • the multi-screw extruder several, ie at least three, arranged in parallel, in the same direction rotating, tightly meshing conveyor shafts, which are formed at least relish marc and in each case a bore in the
  • Each conveyor shaft is connected to the crest of one of its aisles
  • the radial clearance is preferably at most three percent of the diameter of the bore.
  • a gap is formed between the crest of one of the other gears of the at least two-speed conveyor shafts and the bore wall.
  • This gap is substantially larger than the mentioned radial clearance between the at least one further comb of the conveyor shaft and the bore wall, but smaller than the flight depth of the conveyor shaft, that is smaller than the difference between the core diameter and outer diameter of the conveyor shaft.
  • adjacent, intermeshing conveyor shafts are each offset by an angle such that each conveyor shaft arranged between two conveyor shafts through the gap forming ridges of the two adjacent conveyor shafts at their flanks between their crests in at least one
  • Rotary position is coated with the flowable material to be processed, wherein the flanks in at least one further rotational position of the conveyor shaft by the for
  • the gap between the comb and housing bore has
  • conveyor shafts can also be three or four-speed
  • Conveying shafts are used, so conveyor shafts with one each first comb having only a radial clearance to the housing bore and a second comb, through which said gap is formed to the housing bore.
  • Conveyor shafts are offset from each other at an angle of 90 degrees.
  • Conveying shafts from this position by 180 degrees takes place through the second combs of the two adjacent conveyor shafts spaced apart from the bore wall with clearance, and then the cleaning of the two flanks of the conveying shaft arranged therebetween from the flowable material.
  • the conveyor shafts of the multi-screw extruder can be arranged in a plane or, for example, along a circular arc.
  • the conveyor shafts in the housing along a closed circle with the same Zentriwinkelabstand
  • the housing consists of an outer housing and a housing core, wherein the outer housing are provided on its inner side and the housing core on its outer side with axially parallel concave circular segments whose circle center lies in the cylindrical surface of the circle on which the axes of the conveyor shafts are located.
  • the cross-sectional profile of the conveyor shafts can be made of three
  • Arcs are formed, two of which correspond to the outer diameter and the cross diameter of the shaft, while the third circular arc has a diameter which is the center distance corresponds to two conveyor shafts.
  • the cross-sectional profile of the conveyor shafts can also be formed from four or more circular arcs with continuously differentiated profile curves.
  • the conveyor shafts can be driven by worm shafts and / or
  • Kneading blocks may be formed, preferably by screw elements or kneading blocks, for example, with a
  • Splines are rotatably mounted on support shafts.
  • the conveyor shafts designed according to the invention can extend over the entire length of the process space of the extruder or only along part of the process space. That is, in one or more areas of the process space, the conveyor shafts may also be designed so that all their combs have only one clearance to the housing bore,
  • a comb has a gap to the housing, so that account for 50% as a shear surface.
  • the snail comb promotes the product, which usually rolls in front of the comb 0 with close play to the housing, on the way from gusset to gusset. Over the crest with selectable gap between the
  • Housing can be either a large-volume, axial
  • Process room meets through the first comb separated in the mirrored gusset area.
  • the dispensing and the receiving conveyor element come to meet and form in a converging space on each side of the mutual inner wall.
  • the whole product volume in the gusset area
  • Circumferential direction and is easy to extend as required to the entire machine length.
  • Demands on the need for effective surfaces and volumes are increasing exponentially if it is to be achieved in the product to the maximum allowable particle sizes in ⁇ - or nm size.
  • success also determines the residence time of the wetted particles in the effective gap and the viscosity of the continuous phase.
  • Conveying element in a rotational position of 0/360 °, 90 °, 120 ° and 270 °;
  • Figure 2a shows an extruder with four in a housing in the same direction rotating double-flight, arranged along a closed circle conveyor shafts;
  • FIG. 2b shows the four conveyor shafts according to FIG. 2a, shown in a plane, in a rotational position of 0/360 °, 90 °, 180 ° and 270 °;
  • the profile of the conveyor shafts 1 to 3, as shown in Figure 1 for the conveyor shaft 3 is formed by a circular arc ef corresponding to the outer diameter of the conveyor shaft and a circular arc E , -F which is capped against the circular arc EF to form the gap, further each flank AB by a circular arc GH which corresponds to the core diameter and two arcs EH and GE ⁇ or FH and GF 'of the center distance between adjacent conveyor shafts, ie between the conveyor shafts, ie in the considered case between the conveyor shafts.
  • Each conveyor shaft 1,2, 3 consists of a support shaft Tl, T2, T3, on the means of spline rotatably sautably sautably sautably sautarate
  • Each of the two-speed conveyor shafts 1, 2, 3 has two combs, namely a first comb a, b, c, which forms a gap relative to the housing bore 1 2 3 and a second comb 0 with little clearance to the housing bore 1 ⁇ , 2 third ⁇ .
  • the first comb b of the second conveyor shaft 2 is offset from the first comb of the first conveyor shaft 1 by 90 °
  • the layer S 3 is formed from the flowable material to be processed.
  • a layer S 2-1 in the gusset Z 1-2 formed of flowable material with the first comb a of the conveyor shaft 1 on the flank B of the conveyor shaft 2, while through the comb C of the conveyor shaft 3 at the flank A of the conveyor shaft 2, a material layer S 2-2 is formed.
  • the housing bore 2 ' is coated with the material and cleaned with the comb 0.
  • the comb b of the conveyor shaft 2 in the gusset Z 1-2 forms a material layer S 3 on the flank A of the conveyor shaft 1, while the comb 0 of
  • the conveyor shaft 2 is coated on its flanks A, B in the one rotational position, namely the 90 0 rotational position by the gap forming first ridge a, c of the two adjacent, offset by 90 ° conveyor shafts 1, 2 with flowable material, wherein the flanks A, B of the second conveyor shaft 2 is cleaned in a rotated by 180 ° further rotational position, namely in the 270 0 rotational position of the conveyor shaft 2 by the second combs 0 of the two adjacent conveyor shafts 1, 3 of the flowable material again.
  • the layer of flowable material is illustrated in the drawings by thick lines.
  • the extruder 4 conveyor shafts 1, 2, 3, 4, the axes of rotation are arranged on the closed circle K.
  • the double-flighted conveying elements 1 to 4 each have two combs, specifically a first comb a, b, c, d, which forms a gap relative to the housing bore 1 2 3 and 4 ', and a second comb 0 slight clearance to the housing bore 1 2 3 ⁇ , 4 ⁇ . Between the first crests a, b, c, d and the second crest 0, each conveying element 1 to 4 on both sides of the flanks A and B on.
  • the first comb b of the second conveying shaft 2 is offset by 90 ° with respect to the first comb a of the first conveying shaft 1, as is the first comb c of the third conveying shaft 3 with respect to the first comb b of the second conveying shaft 2 and the first comb d of the fourth conveying shaft 4 opposite the first comb c of the third conveyor shaft 3.
  • flanks A, B in a rotated by 180 ° rotational position (180 ° rotational position of the shaft 3 or 270 ° - rotational position of the shaft 2) by the second combs 0 of the two adjacent conveyor shafts 2, 4 and 1, third be cleaned from the flowable material again.
  • the outer housing Gl is on the inside and the housing core G-2 on its outside with provided axially parallel concave circle segments, the circle centers lie in the cylinder on which the axes of the conveyor shafts are 1 to 12.
  • each affords exactly conveyor element 1 to 12 two combs, namely a first comb a, b, c, d, which forms a gap relative to the housing bore and a second comb 0 with little play to
  • Housing core G-2 are formed, between which the respective conveyor shaft 1 to 12 is mounted.
  • the first comb b of the second conveyor shaft 2 is offset by 90 ° with respect to the first comb of the first conveyor shaft 1, likewise the first comb c, the third conveyor shaft 3 with respect to the first comb b of the second conveyor shaft 2 and the first comb d of the fourth conveying shaft 4 with respect to the first comb c of the third conveying shaft 3, etc.
  • the conveying waves as shown for the shaft 3, have a cross-sectional profile which consists of the circular arcs E-F, E'-F H-G and E-H,
  • the circular arc EF and E'-F ' runs parallel to the bore wall 3 ⁇ .
  • the circular arc HG has a diameter corresponding to the core diameter
  • the circular arc EF thus corresponds to the outer diameter of the shaft, while the circular arc E -F is capped to form the gap with respect to the circular arc EF.
  • the cross-sectional profile can also be continuous with four or more circular arcs

Abstract

Bei einem Mehrwellenextruder zum Verarbeiten von fließfähigem Material mit einem Gehäuse und mehreren parallel angeordneten, gleichsinnig drehenden, dicht kämmenden, mindestens zweigängigen Förderwellen (1 bis 3), die in jeweils einer Bohrung (1' bis 3') in dem Gehäuse geführt sind, ist jede Förderwelle (1 bis 3) zumindest über einen Teil der Verfahrenslänge des Extruders mit dem Kamm (0) eines ihrer Gänge zur Bohrungswand (1', 2', 3') mit Spiel beabstandet, während zwischen dem Kamm (a, b, c) eines anderen ihrer Gänge und der Bohrungswand (1', 2', 3') ein Spalt gebildet ist. Die Förderwellen (1 bis 3) sind zueinander in einem Winkel derart versetzt angeordnet, dass die zwischen zwei Förderwellen (1 bis 3) angeordnete Förderwelle (2) durch die Spalt bildenden Kämme (a, c) der beiden benachbarten Förderwellen (1 und 3) an ihren Flanken (A, B) zwischen ihren Kämmen (b, 0) mindestens in einer Drehposition mit dem fließfähigen Material beschichtbar sind, welche Flanken (A, B) in mindestens einer weiteren Drehposition der Förderwelle durch die zur Bohrungswand (1', 2', 3') mit Spiel beabstandeten Kämme (0) der beiden benachbarten Förderwellen (1 und 2) von dem fließfähigen Material wieder abreinigbar sind.

Description

MEHRWELLENEXTRUDER MIT SELBSTREINIGENDEN FÖRDERWELLEN
Die Erfindung bezieht sich auf einen Mehrwellenextruder nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Die im Markt führenden selbstreinigenden Doppelschnecken- Extruder mit dicht kämmenden, gleichsinnig drehenden
Förderwellen gehen im Wesentlichen auf DE 813 154 B und DE 862 668 B zurück. Daraus wurde ein modulares Baukastensystem mit einem aus drei Kreisbögen gebildeten Abstreifprofil
entwickelt, das heute in großen Bereichen die
verfahrenstechnischen Anforderungen erfüllen kann.
Mit einem Abstreifprofil mit vier und mehr profilbestimmenden Kreisbögen nach DE 10 2008 029 303 AI, WO 2009/152974 A2 und WO 2011/039016 AI kann durch eine stetig differenzierte
Profilkurve die Dispergier- und Energieeffizienz erhöht werden .
Bei einem Extruder, bei dem die Förderwellen längs eines geschlossenen Kreises angeordnet sind, besteht die Aufgabe im großvolumigen Zuführbereich des Produktes ein Drittel und mehr des gesamten Durchsatzvolumens in den inneren Teil des
zweiteiligen Verfahrensraumes zu transportieren. Dies ergibt sich aus der Forderung einer nachhaltigen Selbstreinigung des Systems, was durch die im Teilkreis am ganzen Profilumfang dichte Verteilung des Verfahrensraumes in einen äußeren Teil und einen inneren Teil erfolgt.
Aus EP 1 434 679 Bl geht ein axial nicht dichtes System hervor. Für ein dichtes System ist kennzeichnend, dass sich der Profilquerschnitt vom Kerndurchmesser aus stetig verjüngt. Gleiches gilt für das selbstreinigende Profil nach EP 1 423 251 Bl, worin für den viskos benetzten Entgasungsbereich eine Fülle von Maßnahmen vorgeschlagen werden, die je nach
Produktverfahren und Betriebsbedingungen unkontrollierbare Totraumzonen entstehen lassen, die eine nachhaltige Produktion unmöglich machen. Darüber hinaus ist in EP 1 423 251 Bl eine Kammbreite dargestellt, die allenfalls für ein eingängiges Profil möglich sein könnte.
Die Anordnung eines zweigängigen, dicht kämmenden
Förderprofils der Förderwellen eines Mehrwellenextruders mit längs eines geschlossenen Kreises angeordneten Förderwellen ist in DE 101 22 462 C2 gezeigt. Gegenüber einem offenen
System hat diese Anordnung den Vorteil, dass alle Förderwellen mit zwei Nachbarwellen eng kämmen und je Umdrehung sich in allen Positionen gegenseitig sowie das Gehäuse zweimal eng abstreifen. Das entspricht bei zweigängigen Doppelschnecken der zweifachen Abreinigung des Gehäuses je Umdrehung der
Wellen, die sich selbst jedoch gegenseitig nur einmal
abstreifen, was im Normalfall auch ausreichend ist.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Misch-Homogenisier- und Dispergiereffizienz eines Mehrwellenextruders wesentlich zu verbessern .
Dies wird erfindungsgemäß mit dem im Anspruch 1
gekennzeichneten Mehrwellenextruder erreicht. In den
Unteransprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen der
Erfindung wiedergegeben.
Nach der Erfindung weist der Mehrwellenextruder mehrere, also mindestens drei, parallel angeordnete, gleichsinnig drehende, dicht kämmende Förderwellen auf, die mindestens zweigängig ausgebildet sind und in jeweils einer Bohrung im
Extrudergehäuse geführt sind.
Jede Förderwelle ist mit dem Kamm eines ihrer Gänge zur
Bohrungswand mit einem geringen radialen Spiel beanstandet. Das radiale Spiel beträgt dabei vorzugsweise höchstens drei Prozent des Durchmessers der Bohrung.
Demgegenüber ist zwischen dem Kamm eines der anderen Gänge der mindestens zweigängigen Förderwellen und der Bohrungswand ein Spalt gebildet. Dieser Spalt ist wesentlich größer als das erwähnte radiale Spiel zwischen dem wenigstens eines weiteren Kamm der Förderwelle und der Bohrungswand, jedoch kleiner als die Gangtiefe der Förderwelle, also kleiner als die Differenz zwischen Kerndurchmesser und Außendurchmesser der Förderwelle.
Dabei sind benachbarte, miteinander kämmende Förderwellen jeweils um einen solchen Winkel versetzt angeordnet, dass jede zwischen zwei Förderwellen angeordnete Förderwelle durch die Spalt bildenden Kämme der beiden benachbarten Förderwellen an ihren Flanken zwischen ihren Kämmen in mindestens einer
Drehposition mit dem fließfähigen, zu verarbeitenden Material beschichtet wird, wobei die Flanken in mindestens einer weiteren Drehposition der Förderwelle durch die zur
Bohrungswand mit radialen Spiel benachbarten Kämme der beiden benachbarten Förderwellen von dem fließfähigen Material wieder abgereinigt werden.
Der Spalt zwischen Kamm und Gehäusebohrung hat
verfahrenstechnische Aufgaben.
Neben dem radialen Spiel weisen die Förderwellen ein axiales Spiel auf, das für die Selbstreinigung maßgebend ist. Dabei werden insbesondere Fertigungstoleranzen, eine
unterschiedliche Verdrillung der Förderwellen, Toleranzen in der Axiallagerung der Wellen und Wärmedehnungen kompensiert, also verhindert, dass die Wellen gegeneinander anlaufen.
Die Förderwellen können zwar auch drei oder viergängig
ausgebildet sein, vorzugsweise kommen jedoch zweigängige
Förderwellen zum Einsatz, also Förderwellen mit jeweils einem ersten Kamm, der zur Gehäusebohrung lediglich ein radiales Spiel aufweist und einem zweiten Kamm, durch den der besagte Spalt zur Gehäusebohrung gebildet wird.
Die benachbarten, ineinander kämmenden zweigängigen
Förderwellen sind dabei in einem Winkel von 90 Grad zueinander versetzt .
Damit wird jede zwischen zwei Förderwellen angeordnete
zweigängige Förderwelle in einer Drehposition an ihren beiden Flanken zwischen den beiden Kämmen durch die einen Spalt zur Gehäusebohrung bildenden ersten Kämme der beiden benachbarten, um 90 Grad versetzten Förderwellen mit dem fließfähigen, zu verarbeitenden Material beschichtet. Durch Drehung der
Förderwellen aus dieser Position um 180 Grad erfolgt durch die zur Bohrungswand mit Spiel beabstandeten zweiten Kämme der beiden benachbarten Förderwellen dann die Abreinigung der beiden Flanken der dazwischen angeordneten Förderwelle von dem fließfähigen Material.
Die Förderwellen des Mehrwellenextruders können in einer Ebene oder beispielsweise entlang eines Kreisbogens angeordnet sein. Vorzugsweise sind die Förderwellen im Gehäuse längs eines geschlossenen Kreises mit gleichem Zentriwinkelabstand
angeordnet .
Das heißt, das Gehäuse besteht aus einem Außengehäuse und einem Gehäusekern, wobei das Außengehäuse an seiner Innenseite und der Gehäusekern an seiner Außenseite mit achsparallelen konkaven Kreissegmenten versehen sind, deren Kreismittelpunkt in der Zylinderfläche des Kreises liegt, auf dem sich die Achsen der Förderwellen befinden.
Das Querschnittsprofil der Förderwellen kann aus drei
Kreisbögen gebildet sein, von denen zwei dem Außendurchmesser bzw. dem Kreuzdurchmesser der Welle entsprechen, während der dritte Kreisbogen einen Durchmesser hat, der dem Achsabstand zweier Förderwellen entspricht. Das Querschnittsprofil der Förderwellen kann auch aus vier und mehr Kreisbögen mit stetig differenzierten Profilkurven gebildet sein.
Die Förderwellen können durch Schneckenwellen und/oder
Knetblöcke gebildet sein, vorzugsweise durch Schnecken- Elemente oder Knetblöcke, die zum Beispiel mit einer
Keilverzahnung drehfest auf Tragwellen gesteckt sind.
Die erfindungsgemäß ausgebildete Förderwellen können sich über die gesamte Länge des Verfahrensraums des Extruders erstrecken oder nur entlang eines Teils des Verfahrensraumes. Das heißt in einem oder mehreren Bereichen des Verfahrensraumes können die Förderwellen auch so ausgebildet sein, dass alle ihre Kämme nur ein Spiel zur Gehäusebohrung aufweisen,
beispielsweise in einem Entgasungsbereich des
Verfahrensraumes, z. B. durch entsprechend aufgesteckte
Elemente .
Nach der Erfindung wird z. B. bei zweigängigen Förderwellen durch den einen Spalt bildenden Kamm der Förderwellen das fließfähige Material quasi als Band mit einer Breite wie bei einer eingängigen Förderwelle gleicher Steigung unter
permanent wechselnden Bedingungen durch den Extruder
befördert. Von besonderer Bedeutung ist die Übergabe des fließfähigen Materials auf die in Drehrichtung nachfolgende Welle in dem zwischen den Übergängen zwischen zwei
benachbarten Gehäusebohrungen. Das fließfähiges Material abgebende Förderelement und das fließfähiges Material
aufnehmende Förderelement kommen sich dort entgegen und bilden jeweils die gegenseitige Innenwand. Kurzfristig wird mit einer Änderung der Strömungsrichtung das ganze Materialvolumen im Zwickelbereich auf gedoppelte Umfangsgeschwindigkeit
beschleunigt. Damit entfällt die Schwerwirkung des Kamms zum Gehäuse und die hochwirksamen Dehnströmungen wirken sich gleichmäßig dispergierend auch auf das zusätzlich entstandene Bandvolumen aus. Bei Erreichen der nachfolgenden Gehäusekante an dem Übergang zwischen den beiden Gehäusebohrungen wird das gesamte Material unter erhöhtem Druck unter Generierung neuer Dehnströmungen bei geänderten Strömungsrichtungen auf
Umfangsgeschwindigkeit plötzlich wieder abgebremst.
Es ist bekannt, dass zwischen Kamm 0 mit engem Spiel und dem Gehäuse mit reiner Scherströmung der größte Energieanteil im Produkt generiert wird. Dies trägt jedoch nur zur
Temperatursteigerung, aber nicht Verbesserung der
Produktqualität bei. Erfindungsgemäß hat der eine Kamm einen Spalt zum Gehäuse, so dass 50% als Scherfläche entfallen. Der Schneckenkamm fördert das vor dem Kamm 0 mit engem Spiel zum Gehäuse meist rollende Produkt, auf dem Weg von Zwickel zu Zwickel. Über den Kamm mit wählbarem Spalt zwischen dem
Gehäuse kann entweder ein großvolumiger , axialer
Stoffaustausch von Gang zu Gang, bis hin zu einer abgestimmten Kombination von Dehn- zu Scherströmung über den Kamm hinweg erfolgen. Mit dem Eintritt der beiden Kämme in das dadurch auch vergrößerte Volumen im Zwickelbereich ändern sich die Verhältnisse grundlegend. Der äußere und der innere
Verfahrensraum trifft durch den ersten Kamm getrennt im gespiegelten Zwickelbereich aufeinander. Das abgebende und das aufnehmende Förderelement kommen sich entgegen und bilden in einem allseits konvergenten Raum jeweils die gegenseitige Innenwand. Das ganze Produktvolumen im Zwickelbereich
unterliegt augenblicklich Verhältnissen mit doppelter
Geschwindigkeit, und fällt mit Erreichen der nachfolgenden Gehäusekante bei geänderten Strömungsrichtungen plötzlich auf Umfangsgeschwindigkeit wieder zurück. Bei einem Extruder mit zwölf Wellen, die längs eines Kreises angeordnet sind, erfolgt dies im äußeren und inneren Verfahrensraum je 12mal in
Umfangsrichtung, und ist einfach nach Erfordernis bis auf die ganze Maschinenlänge zu verlängern. Die Anforderungen an den Bedarf wirksamer Oberflächen und Volumen steigen expotentiell, wenn es im Produkt um maximal zulässige Teilchengrößen in μπι- oder nm-Größe zu erreichen gilt. Darüber hinaus entscheidet über den Erfolg auch die Verweildauer der benetzten Teilchen im wirksamen Spalt und die Viskosität der kontinuierlichen Phase .
Nachstehend ist die Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung beispielhaft näher erläutert. Darin zeigen jeweils schematisch im Querschnitt
Figur 1 einen Extruder mit drei in einem Gehäuse gleichsinnig drehenden zweigängigen Förderelementen mit dem mittleren
Förderelement in einer Drehposition von 0/360°, 90°, 120° und 270°;
Figur 2a einen Extruder mit vier in einem Gehäuse gleichsinnig drehenden zweigängigen, längs eines geschlossenen Kreises angeordneten Förderwellen;
Figur 2b die in einer Ebene dargestellten vier Förderwellen nach Figur 2a in einer Drehposition von 0/360°, 90°, 180° und 270°;
Das Profil der Förderwellen 1 bis 3 wird, wie in Figur 1 für die Förderwelle 3 dargestellt durch einen Kreisbogen e-f gebildet, der den Außendurchmesser der Förderwelle entspricht und einem Kreisbogen E,-F der gegenüber dem Kreisbogen E-F zur Bildung des Spalts gekappt ist, ferner jede Flanke AB durch einen Kreisbogen G-H der dem Kerndurchmesser entspricht und zwei Kreisbögen E-H und G-E λ bzw. F-H und G-F' der dem Achsabstand zwischen benachbarten Förderwellen, also zwischen den Förderwellen, also in dem betrachteten Fall zwischen den Förderwellen entspricht.
In Figur 3a einen Extruder mit zwölf in einem Gehäuse
gleichsinnig drehenden, zweigängigen, längs eines Kreises angeordneten Förderwellen in einer Drehposition von 0/360°, 90°, 180° und 270°; und Figur 3b die in einer Ebene dargestellten zwölf Förderwellen nach Figur 3a in der Drehposition von 0/360°, 90°, 180° und 270° .
Gemäß Figur 1 weist der Extruder in einem Gehäuse mit drei Gehäusebohrungen 1 2 3λ drei parallel angeordnete in
Drehrichtung D gleichsinnig drehende, zweigängige Förderwellen 1,2,3 auf, die dicht kämmend ineinander greifen.
Jede Förderwelle 1,2, 3 besteht aus einer Tragwelle Tl, T2, T3, auf die mittels Keilverzahnung drehfest zweigängige
Förderelemente El, E2, E3 aufgesteckt sind.
Jede der zweigängigen Förderwellen 1, 2, 3 weist zwei Kämme auf, und zwar einen ersten Kamm a, b, c, welcher gegenüber der Gehäusebohrung 1 2 3 einen Spalt bildet und einen zweiten Kamm 0 mit geringen Spiel zur Gehäusebohrung 1λ, 2 3λ.
Zwischen dem ersten Kamm a, b, c und dem zweiten Kamm 0 weist jede Förderwelle 1, 2, 3 auf beiden Seiten die Flanken A und B auf .
Im Übergang von der Gehäusebohrung 1 Λ zur Gehäusebohrung 2 λ wird der Zwickel Z 1-2 und im Übergang von der Gehäusebohrung 2λ zur Gehäusebohrung 3' der Zwickel Z 2-3 gebildet.
Der erste Kamm b der zweiten Förderwelle 2 ist gegenüber dem ersten Kamm der ersten Förderwelle 1 um 90° versetzt
angeordnet, ebenso der erste Kamm C der dritten Förderwelle 3 gegenüber dem ersten Kamm b der zweiten Förderwelle 2.
Betrachtet man die mittlere Förderwelle 2 in der Drehposition 0/360° zusammen mit den Nachbarwellen 1 und 3, so reinigt deren zweiter Kamm 0 von der Flanke B der Förderwelle 1 das fließfähige Material ab, während durch den Kamm b der zweiten Förderwelle 2 an der Flanke B der dritten Förderwelle 3 im Zwickel Z 2-3 die Schicht S 3 aus dem zu verarbeitenden fließfähigen Material gebildet wird. In der 90 °-Drehposition der Förderwelle wird mit dem ersten Kamm a der Förderwelle 1 an der Flanke B der Förderwelle 2 eine Schicht S 2-1 im Zwickel Z 1-2 aus fließfähigem Material gebildet, während durch den Kamm C der Förderwelle 3 an der Flanke A der Förderwelle 2 eine Materialschicht S 2-2 gebildet wird. Gleichzeitig wird mit dem Kamm B der Förderwelle 2 die Gehäusebohrung 2' mit dem Material beschichtet und mit dem Kamm 0 gereinigt.
In der 180°-Drehposition der Förderwelle 2 bildet der Kamm b der Förderwelle 2 im Zwickel Z 1-2 eine Materialschicht S 3 an der Flanke A der Förderwelle 1, während der Kamm 0 der
Förderwelle 2 von der Flanke A der Förderwelle 3 das
fließfähige Material im Zwickel Z 2-3 abreinigt.
In der 270° Drehposition der Förderwelle 2 reinigt der Kamm 0 der Förderwelle 1 die Flanke A der Förderwelle 2 in dem
Zwickel Z 1-2, während der Kamm 0 der Förderwelle 3 von der Flanke B der Förderwelle 2 das fließfähige Material abreinigt.
Das heißt, die Förderwelle 2 wird an ihren Flanken A, B in der einen Drehposition, nämlich der 900 -Drehposition durch den Spalt bildenden ersten Kamm a, c der beiden benachbarten, um 90° versetzten Förderwellen 1, 2 mit fließfähigem Material beschichtet, wobei die Flanken A, B der zweiten Förderwelle 2 in einer um 180° weiter gedrehten Drehposition, nämlich in der 2700 -Drehposition der Förderwelle 2 durch die zweiten Kämme 0 der beiden benachbarten Förderwellen 1, 3 von dem fließfähigem Material wieder abgereinigt wird.
Die Schicht aus fließfähigem Material ist in den Zeichnungen durch dicke Linien veranschaulicht.
Nach Figur 2a und 2b weist der Extruder 4 Förderwellen 1, 2, 3, 4 auf, deren Drehachsen auf dem geschlossenen Kreis K angeordnet sind. Entsprechend Figur 2a und 2b weisen die zweigängigen Förderelemente 1 bis 4 jeweils zwei Kämme auf, und zwar einen ersten Kamm a, b, c, d, welcher gegenüber der Gehäusebohrung 1 2 3 und 4^ einen Spalt bildet, und einen zweiten Kamm 0 mit geringem Spiel zur Gehäusebohrung 1 2 3λ, 4Λ. Zwischen den ersten Kämmen a, b, c, d und dem zweiten Kamm 0 weist jedes Förderelement 1 bis 4 auf beiden Seiten die Flanken A und B auf.
Der erste Kamm b der zweiten Förderwelle 2 ist gegenüber dem ersten Kamm a der ersten Förderwelle 1 um 90° versetzt, ebenso der erste Kamm c der dritten Förderwelle 3 gegenüber dem ersten Kamm b der zweiten Förderwelle 2 sowie der erste Kamm d der vierten Förderwelle 4 gegenüber dem ersten Kamm c der dritten Förderwelle 3.
Damit wird jede Förderwelle 2, 3 zwischen zwei Förderwellen 1 und 3, 2 und 4 an ihren Flanken A, B zwischen den beiden
Kämmen 0, b; 0 c in einer Drehposition z. B. Welle 3 in der Drehposition 0/360° und Welle 2 in der 90° Drehposition durch die Spalt bildenden ersten Kämme b, d der beiden benachbarten um 90° versetzten Förderwellen 2, 4 bzw. durch die Spalt bildenden ersten Kämme a, c der beiden benachbarten, um 90° versetzten Förderwellen 1, 3 mit fließfähigem Material
beschichtet, wobei die Flanken A, B in einer um 180° gedrehten Drehposition (180°-Drehposition der Welle 3 bzw. 270°- Drehposition der Welle 2) durch die zweiten Kämme 0 der beiden benachbarten Förderwellen 2, 4 bzw. 1, 3 von dem fließfähigen Material wieder abgereinigt werden.
Bei der Ausführungsform nach Figur 3a und 3b sind zwölf
Förderwellen 1 bis 12 im Gehäuse längs eines geschlossenen Kreises K mit gleichem Zentriwinkelabstand angeordnet. Das heißt, das Gehäuse besteht aus dem Außengehäuse G-l und dem Gehäusekern G-2. Das Außengehäuse G-l ist an der Innenseite und der Gehäusekern G-2 an seiner Außenseite mit achsparallelen konkaven Kreissegmenten versehen, deren Kreismittelpunkte in dem Zylinder liegen, auf dem sich die Achsen der Förderwellen 1 bis 12 befinden.
Entsprechend Figur 3a und Figur 3b weist jedes zweigängige Förderelement 1 bis 12 zwei Kämme auf, und zwar einen ersten Kamm a, b, c, d, der gegenüber der Gehäusebohrung einen Spalt bildet und einen zweiten Kamm 0 mit geringem Spiel zur
Gehäusebohrung, wobei nach Figur 3a und 3b die Gehäusebohrung durch die beiden Kreissegmente Außengehäuse G-l und
Gehäusekern G-2 gebildet werden, zwischen denen die jeweilige Förderwelle 1 bis 12 gelagert ist.
Wie Figur 3a und 3b zu entnehmen, ist der erste Kamm b der zweiten Förderwelle 2 gegenüber dem ersten Kamm der ersten Förderwelle 1 um 90° versetzt, ebenso der erste Kamm c, der dritten Förderwelle 3 gegenüber dem ersten Kamm b der zweiten Förderwelle 2 und der erste Kamm d der vierten Förderwelle 4 gegenüber dem ersten Kamm c der dritten Förderwelle 3 usw.
Es ist ersichtlich, dass die zwölf Förderwellen 1 bis 12 nach Figur 3a und 3b sich aus drei Gruppen von jeweils vier
Förderwellen zusammensetzen, die den vier Förderwellen 1 bis 4 nach Figur 2a und 2b entsprechen. Die zwölf Förderwellen 1 bis 12 werden damit in gleicher Weise beschichtet und wieder abgereinigt, wie im Zusammenhang mit Figur 2a und 2b
geschildert .
Gemäß Figur 1 weisen die Förderwellen, wie für die Welle 3 dargestellt, ein Querschnittsprofil auf, das sich aus den Kreisbögen E-F, E'-F H-G und E-H,
G-E F-H und G-F zusammensetzt. Der Kreisbogen E-F und E'-F' verläuft parallel zur Bohrungswand 3 Λ . Der Kreisbogen H-G hat einen Durchmesser, der dem Kerndurchmesser entspricht, und die Kreisbögen E-H, G-E F-H und G-F' haben einen Durchmesser, der dem Achsabstand der Förderwellen 2 und 3 entspricht. Der Kreisbogen E-F entspricht also dem Außendurchmesser der Welle, während der Kreisbogen E -F zur Bildung des Spalts gegenüber dem Kreisbogen E-F gekappt ist. Das Querschnittsprofil kann aber auch durch vier und mehr Kreisbögen mit stetig
differenzierten Profilkurven gebildet sein.

Claims

Patentansprüche
Mehrwellenextruder zum Verarbeiten von fließfähigem
Material mit einem Gehäuse und mehreren parallel
angeordneten, gleichsinnig drehenden, dicht kämmenden, mindestens zweigängigen Förderwellen (1 bis 12) , die in jeweils einer Bohrung (1Λ bis 4') in dem Gehäuse geführt sind, dadurch gekennzeichnet, dass jede Förderwelle (1 bis 12) zumindest über einen Teil der Verfahrenslänge des Extruders mit dem Kamm (0) eines ihrer Gänge zur
Bohrungswand (1 2 3Λ, 4') mit Spiel beabstandet ist, während zwischen dem Kamm (a, b, c, d) eines anderen ihrer Gänge und der Bohrungswand (1 2 3 4Λ) ein Spalt gebildet ist und die Förderwellen (1 bis 12) zueinander in einem Winkel derart versetzt angeordnet sind, dass jede zwischen zwei Förderwellen (1 bis 12) angeordnete Förderwelle (1 bis 12) durch die Spalt bildenden Kämme (a, b, c, d) der beiden benachbarten Förderwellen (1 bis 12) an ihren Flanken (A, B) zwischen ihren Kämmen (a, b, c, d, 0) mindestens in einer
Drehposition mit dem fließfähigen Material beschichtbar sind, welche Flanken (A, B) in mindestens einer weiteren Drehposition der Förderwelle durch die zur Bohrungswand (1 2 3 4') mit Spiel beabstandeten Kämme (0) der beiden benachbarten Förderwellen (1 bis 12) von dem fließfähigen Material wieder abreinigbar sind.
Mehrwellenextruder nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, dass die Förderwellen (1 bis 12)
zweigängig ausgebildet und in einem Winkel von 90° zueinander versetzt angeordnet sind, wobei jede zwischen zwei Förderwellen (1 bis 12) angeordnete Förderwelle (1 bis 12) an ihren Flanken (A, B) zwischen den beiden
Kämmen (a, b, c, d, 0) in einer Drehposition durch den Spalt bildenden ersten Kamm (a, b, c, d) der beiden benachbarten, um 90° versetzten Förderwellen (1 bis 12) mit dem fließfähigen Material beschichtbar ist, welche Flanken (A, B) in einer um 180° gedrehten Drehposition der Förderwelle (1 bis 12) durch die zur Bohrungswand (1 2 3 4Λ) mit Spiel beabstandeten zweiten Kämme (0) der beiden benachbarten Förderwellen (1 bis 12) von dem fließfähigen Material wieder abreinigbar sind.
3. Mehrwellenextruder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, dass der Spalt, der zwischen dem einem bzw. ersten Kamm (a, b, c, d) jeder Förderwelle und der Bohrungswand (1λ, 2 3 4') gebildet ist, größer als das Spiel zwischen dem wenigstens einen weiteren bzw. zweiten Kamm (0) der Förderwelle (1 bis 12) und der
Bohrungswand (1 2 3 4 ) und kleiner als die
Gangtiefe der Förderwelle (1 bis 12) ist.
4. Mehrwellenextruder nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Spiel zwischen dem wenigstens einen Kamm bzw. ersten Kamm (a, b, c, d) jeder Förderwelle (1 bis 12) und der Bohrungswand (1 2 3 4Λ) höchstens drei Prozent des Bohrungsdurchmessers beträgt .
5. Mehrwellenextruder nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Förderwellen (1 bis 12) im Gehäuse längs eines geschlossenen Kreises mit gleichem Zentriwinkelabstand angeordnet sind.
6. Mehrwellenextruder nach Anspruch 5, dadurch
gekennzeichnet, dass wenigstens vier Förderwellen oder eine einem Vielfachen von vier entsprechende Anzahl von Förderwellen (1 bis 12) vorgesehen sind. Mehrwellenextruder nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Förderwellen (1 bis 12) durch Schneckenwellen und/oder Knetblöcke gebildet sind.
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