BESCHREIBUNG
Die Erfindung betrifft eine Misch- und Knetmaschine mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1.
Eine Maschine dieser Art ist beispielsweise durch die CH-PS 506 322 bekannt, die Knetelemente der zweiten welle haben dort die Aufgabe, die Hauptwelle und deren scheibenförmige Knetelemente zu reinigen. Die für eine gute Mischund Knetwirkung erforderlichen Scherkräfte werden vor allem in dem Bereich erzeugt, in dem die Knetelemente beider Wellen ineinandergreifen. Um ein zu starkes Ausweichen des Materials gegenüber diesen Scherkräften zu vermeiden, wird das Gehäuse in Längsrichtung zweckmässigerweise durch geeignete Stau- oder Kammerplatten in einzelne Kammern unterteilt. Besonders wichtig ist diese Kammerung bei Maschinen wie in dem obenerwähnten Patent CH-PS 506 322, bei denen beide Wellen mit verschiedenen Geschwindigkeiten arbeiten.
Hierbei dienen die Kammerplatten auch dazu, eine unerwünscht schnellere Förderung des Produkts auf der Seite der schneller laufenden Welle zu verhindern. Die Praxis hat erwiesen, dass diese Kammerung des Gehäuses sowohl auf den Misch- und Kneteffekt als auch auf die Verweilzeit sehr wirksam ist, jedoch andererseits die Regelung der Maschine bezüglich dem erwünschten Kneteffekt und dem Durchsatz der Maschine schwierig ist. Es wurde gefunden, dass die erwähnten Parameter vom Querschnitt der Offnung in den Kammerplatten im Bereich der grössten Scherkräfte bei dem Ubergang von einer Kammer zur anderen abhängig sind.
Die Einführung von Schiebern zur kontinuierlichen Ver änderung des Öffnungsquerschnitts gemäss der vorliegenden Erfindung ermöglicht die volle Ausnutzung der durch die Kammerung mehrwelliger Maschinen gegebenen Vorteile.
Die in Patentanspruch 1 definierte Erfindung ist in den beiliegenden Zeichnungen beschrieben. Es zeigt:
Fig. 1: Eine Aufsicht auf eine zweiwellige Maschine mit teilweise weggebrochenem Oberteil, so dass die Wellen mit Knetelementen sichtbar sind.
Fig. 2: Einen vertikalen Querschnitt entlang der Linie II-II der Fig. 1 mit einem längsverschiebbaren Schieber.
Fig. 3: Einen Querschnitt durch Schieber und Schiebergehäuse nach Linie III-III der Fig. 2.
Fig. 4: Einen vertikalen Querschnitt nach Linie II-II der Fig. 1 mit Ausführung des Regelschiebers als Drehschieber.
Fig. 5: Querschnitt eines zweiwelligen Mischkneters mit gleicher Drehzahl der Wellen und zweifachem Schieber.
Fig. 6: Teil des Längsschnitts der Maschine nach Fig. 5.
Die Maschine gemäss der Aufsicht Fig. 1 und dem Querschnitt Fig. 2 hat ein Arbeitsgehäuse 1 mit zwei Gehäuseteilen la und lb in Form von parallel zueinander verlaufenden und ineinander übergehenden Kreiszylindern, so dass der Querschnitt des Gehäuses 1 die Form einer liegenden Acht hat. Das Gehäuse list im oberen Teil mit einem abnehmbaren Flanschdeckel 2 abgeschlossen, auf dem ein Einlaufstutzen 3 vorgesehen ist. Der Deckelflansch 14 ist durch nicht dargestellte Klemmittel wie Schrauben oder Klammern dicht mit dem Flansch 15 des Gehäuseunterteils 16 verbunden.
Der Transport des Produkts durch die Maschine erfolgt von dem an einem axialen Ende des Maschinengehäuses 1 vorgesehenen Einlaufstutzen 3 zu dem am anderen axialen Ende im Gehäuseboden vorgesehenen Auslaufstutzen 4.
Zwischen diesen beiden Stutzen können beliebig andere angebracht sein, z. B. zur Abführung von Dämpfen oder auch für Schaugläser.
Die langsamer laufende Welle 5 und die schneller laufende Welle 6 sind auf beiden Gehäuseseiten in Lagern 7 und 8, bzw. 9 und 10, gelagert. Auf der Antriebsseite befinden sich die Lager in einem Reduktionsgetriebe 11, das mittels eines Verbindungsgehäuses 12 (Laterne) an der Stirnseite der Maschine angeflanscht ist. Auf der Gehäuseaustrittsseite sind die Lager in einem ebenfalls angeflanschten Gehäuseteil 13 (Laterne) angeordnet.
Der Antrieb erfolgt vom Antriebszapfen aus, der sich an der schneller laufenden Welle 6 befindet, die über ein nicht dargestelltes Zahnradpaar des Reduktionsgetriebes 11 die langsamer mitlaufende Welle 5 antreibt, im vorliegenden Fall mit einem Drehzahlverhältnis von 4:1.
Die langsamer laufende Welle 5 trägt an ihrem Umfang 4 in gleichmässigem Abstand voneinander angeordnete Knetelemente 20 und 21, mit mehreren in axialer Richtung nebeneinander angeordneten kreissektorförmigen Scheiben 20, die durch einen mit geringer Steigung parallel zur Gehäusewand verlaufenden Knetarm 21 miteinander verbunden sind (Fig. 1). Die Scheibenelemente verlaufen jeweils in eine zur Welle 5 senkrechten Ebene und sind vorzugsweise ebenso wie das Gehäuse 1 beheizt. Zur Vereinfachung der Darstellung sind die Heizkanäle für ein Heizmedium nicht dargestellt, es versteht sich doch, dass in diesem Fall die Welle 5 hohl ausgebildet ist und das Gehäuse zusammen mit den Kammerplatten 25 doppelwandig ist.
Im Gegensatz zu der langsamer laufenden Welle 5 hat die schneller laufende, auch als Putzwelle bezeichnete Welle 6, mehrere in axialer Richtung nebeneinander angeordnete Knetelemente 22 bis 24, so dass die Scheiben 20 der langsamer laufenden Welle 5 sich durch die Lücke zwischen den Knetelementen 22 bis 24 hindurchbewegen können, wenn die Knetelemente beider Wellen zahnradartig kämmend in gegenseitigen Eingriff gelangen. Die Knetelemente der schneller laufenden Welle 6 haben jeweils zwei radial von der Welle weggerichtete Knetbalken 23 und 24. die an ihren äusseren Enden durch einen parallel zur Gehäusewand mit Steigung verlaufenden Knetarm 22 miteinander verbunden sind.
Die Knetelemente der schneller laufenden Welle 6 sind hier rahmenförmig. Sie können jedoch auch als vollflächige Schaufeln ausgebildet werden, wenn besonders hohe Scherkräfte erwünscht sind.
Wie erwähnt, haben die Knetarme 21 der langsamer laufenden Welle 5 und die Knetarme 22 der schneller laufenden Welle 6 eine Steigung. Sie verlaufen parallel zur Gehäusewand, so dass sie ähnlich einer Schraubenlinie oder einer Förderschnecke bei Drehung der Welle eine Förderung in deren Längsrichtung bewirken, d.h. bei entsprechender Drehrichtung in Richtung zu dem Auslaufstutzen 4 hin.
Wenn die Knetarme 22 der einen Welle sich exakt kämmend an den Knetarmen 21 der anderen Welle vorbeibewegen sollen, so müssen die sich schneller bewegenden Knetarme 22 - von denen in Wellenumfangsrichtung jeweils nur einer vorhanden ist - einen entsprechend grösseren Steigungswinkel ihres schraubenlinienförmigen Verlaufs aufweisen.
Im vorliegenden Fall beträgt das Drehzahlverhältnis 4: 1, so dass der Steigungswinkel viermal grösser ist.
Obwohl bei der vorliegenden Ausführung in Wellenumfangsrichtung gesehen an der schneller laufenden Welle 6 nur jeweils ein Knetelement anstatt vier Knetelemente an der langsamer laufenden Welle 5 vorgesehen ist, bewirkt dieser vielfach grössere Steigungswinkel, verbunden mit der vierfach grösseren Drehgeschwindigkeit, eine wesentlich stärkere Produktförderung im Gehäuseteil lb im Vergleich zu derjenigen im Gehäuseteil la, wenn sie nicht in dem die schnellerlaufende Welle umschliessenden Gehäuseteil lb mit Kammerplatten 25 gebremst wird. Diese schnellere Förderung hätte zur Folge, dass ein Teil des Produkts schneller zu dem Auslassstutzen 4 hin gelangt, d. h. die Verweilzeit entsprechend unterschiedlich ist.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind mehrere Kammerplatten 25 am Deckel befestigt und in Gehäuselängsrichtung nebeneinander in den Bereichen angeordnet, die von den rahmenförmigen Knetelementen 22 bis 24, die auch als Knetschaufeln ausgebildet sein können, nicht bestrichen sind. Die Kammerplatten 25 verlaufen in einer zur Welle 6 senkrechten Ebene und erstrecken sich in Gehäuseumfangsrichtung um einen ausreichenden Winkel in der Grössenordnung von 90" und mehr, so dass eine entsprechend grosse Stauwirkung erzielt wird. Dabei verlaufen die Kammerplatten konzentrisch zum Umfang der Welle 6, obgleich dies nicht notwendig ist. Die Kammerplatte kann auch für spezielle Fälle nach unten verlängert werden, wobei ein gesonderter Teil auch am unteren Gehäuseteil befestigt werden kann.
Die Knetbalken 23 und 24 der Knetelemente streichen an der Kammerplatte 25 entlang und reinigen sie, ebenso wie die parallel zur Gehäusewand verlaufenden Knetarme 22 und 21 die Gehäusewand reinigen. so dass Ankrustungen zerstört oder verhindert werden.
Durch die Kammerplatten werden einzelne Kammern gebildet, die das Produkt vom Einlauf zum Auslauf passieren muss. Diese Kammerung hat eine besondere Bedeutung in dem Bereich der ineinandergreifenden Rührarme der beiden Wellen, der ein Ausweichen des Produktes im Bereich der grössten Pressungen und Scherkräfte verhindert. Dieser Raum ist in Fig. 2 durch die strichpunktierte Linie 27 gekennzeichnet. Es hat sich erwiesen, dass in diesem Bereich die Veränderung des Querschnitts durch den das Produkt in die nächste Kammer transportiert wird, die Knetintensität nach Belieben eingestellt werden kann, am einfachsten erkennbar in der Antriebsleistung des Mischkneters.
Bei der Ausführung nach Fig. 2 ist der freie Transportquerschnitt durch die auf der langsam laufenden Rührwelle befindlichen Scheiben 20 und andererseits durch die Innerkante des Schiebers 28 gegeben, der in einem auf dem Deckel angeordneten Scheibengehäuse 29 mittels des Handgriffs 30 verstellt und mittels der Schraube 31 festgestellt werden kann. Nach aussen ist der Schieber mittels der Runddichtung 32 abgedichtet, die in einem Flansch am Schieberaustritt eingelegt ist. In Fig. 3 ist in einem Teilausschnitt des Längsschnittes der Maschine der Schieber im Querschnitt gezeigt.
Der hier gezeigte Längsschieber ist nicht an die Schrägstellung gebunden. Er kann auch vertikal angeordnet sein.
Fig. 4 zeigt die Ausführung des Schiebers als Drehschieber. Die Schieberplatte 41 wird hierbei in dem Schiebergehäuse 42 um den Drehpunkt 43 geschwenkt. Die ausgeschwenkte Stellung, d. h. der vollständig geöffnete Schieber, ist strichpunktiert sichtbar gemacht. Die Feststellung des Schiebers erfolgt ebenfalls mittels einer Druckschraube 44.
Die hier mit 40 bezeichnete Kammerplatte ist oben dem äusseren Bewegungsradius des Drehschiebers 41 angepasst.
Eine Sonderausführung der Regelvorrichtung ist in Fig. 5 und 6 gezeigt. Das Beispiel betrifft eine Maschine, bei der beide Wellen 50, 51 mit der gleichen Drehzahl laufen, wobei jede Welle mit drei Reihen rahmenförmiger Knetelemente 52, 53, 54 versehen ist. Diese Ausführung macht die Kammerplatten 55a, 55b und Schieber 56a, 56b in jedem Gehäuseteil la, lb notwendig, wobei die Öffnung in jedem Gehäuseteil durch einen gesonderten Schieber, d.h. von insgesamt zwei Schiebern reguliert wird.
Für Sonderausführungen kann es in Frage kommen, dass die Drehrichtung der Maschine den Bereich der grossen Scherkräfte über dem unteren Sattel ergibt und die Anordnung der Regelschieber ebenfalls am unteren Teil des Gehäuses notwendig macht.
Die hier gezeigte einfache Form der Regelschieber kann mit bekannten Mitteln auch motorisiert werden und erlaubt dann eine Fernsteuerung mittels Impulsen, die z. B. von der gemessenen Antriebsleistung der Maschine ausgehen können.
DESCRIPTION
The invention relates to a mixing and kneading machine with the features of the preamble of patent claim 1.
A machine of this type is known for example from CH-PS 506 322, the kneading elements of the second shaft have the task of cleaning the main shaft and its disk-shaped kneading elements. The shear forces required for a good mixing and kneading effect are primarily generated in the area in which the kneading elements of the two shafts mesh. In order to avoid excessive deflection of the material in relation to these shear forces, the housing is expediently divided into individual chambers in the longitudinal direction by suitable baffle plates or chamber plates. This chambering is particularly important in machines such as in the above-mentioned patent CH-PS 506 322, in which both shafts operate at different speeds.
Here, the chamber plates also serve to prevent an undesirably faster conveying of the product on the side of the faster-running shaft. Practice has shown that this chambering of the housing is very effective both on the mixing and kneading effect and on the residence time, but on the other hand it is difficult to control the machine with regard to the desired kneading effect and the throughput of the machine. It was found that the parameters mentioned depend on the cross section of the opening in the chamber plates in the area of the greatest shear forces during the transition from one chamber to another.
The introduction of slides for continuously changing the opening cross-section according to the present invention enables the full use of the advantages provided by the chambering of multi-shaft machines.
The invention defined in claim 1 is described in the accompanying drawings. It shows:
Fig. 1: A top view of a twin-shaft machine with the top part broken away so that the shafts with kneading elements are visible.
Fig. 2: A vertical cross section along the line II-II of Fig. 1 with a longitudinally displaceable slide.
3: a cross section through slide and slide housing according to line III-III of FIG. 2.
Fig. 4: A vertical cross section along line II-II of Fig. 1 with execution of the control slide as a rotary slide.
Fig. 5: cross section of a twin-screw mixer with the same speed of the shafts and double slide.
6: Part of the longitudinal section of the machine according to FIG. 5.
The machine according to the plan view of FIG. 1 and the cross section of FIG. 2 has a working housing 1 with two housing parts 1 a and 1 b in the form of circular cylinders that run parallel to one another and merge into one another, so that the cross section of the housing 1 has the shape of a figure eight. The housing list is completed in the upper part with a removable flange cover 2, on which an inlet connector 3 is provided. The cover flange 14 is tightly connected to the flange 15 of the lower housing part 16 by clamping means, not shown, such as screws or clamps.
The product is transported through the machine from the inlet nozzle 3 provided at one axial end of the machine housing 1 to the outlet nozzle 4 provided at the other axial end in the housing base.
Any other, z. B. for the removal of vapors or for sight glasses.
The slower shaft 5 and the faster shaft 6 are supported on both sides of the housing in bearings 7 and 8, or 9 and 10. On the drive side, the bearings are located in a reduction gear 11, which is flanged to the front of the machine by means of a connection housing 12 (lantern). On the housing outlet side, the bearings are arranged in a housing part 13 (lantern) which is also flanged.
The drive takes place from the drive pin, which is located on the faster-running shaft 6, which drives the slower-rotating shaft 5 via a gear pair (not shown) of the reduction gear 11, in the present case at a speed ratio of 4: 1.
The slower-running shaft 5 has on its circumference 4 equally spaced kneading elements 20 and 21, with a plurality of circular sector-shaped disks 20 arranged next to one another in the axial direction, which are connected to one another by a kneading arm 21 running parallel to the housing wall with a slight slope (FIG. 1 ). The disk elements each run in a plane perpendicular to the shaft 5 and are preferably heated in the same way as the housing 1. To simplify the illustration, the heating channels for a heating medium are not shown, but it is understood that in this case the shaft 5 is hollow and the housing together with the chamber plates 25 is double-walled.
In contrast to the slower-running shaft 5, the faster-running shaft 6, also referred to as the cleaning shaft, has a plurality of kneading elements 22 to 24 arranged next to one another in the axial direction, so that the disks 20 of the slower-running shaft 5 extend through the gap between the kneading elements 22 to 24 can move through when the kneading elements of both shafts come into meshing engagement in a gear-like manner. The kneading elements of the faster-running shaft 6 each have two kneading bars 23 and 24 which are directed radially away from the shaft and which are connected to one another at their outer ends by a kneading arm 22 running parallel to the housing wall with an incline.
The kneading elements of the faster-running shaft 6 are frame-shaped here. However, they can also be designed as full-surface blades if particularly high shear forces are desired.
As mentioned, the kneading arms 21 of the slower shaft 5 and the kneading arms 22 of the faster shaft 6 have an incline. They run parallel to the housing wall, so that, like a screw line or a screw conveyor, they cause conveyance in the longitudinal direction when the shaft rotates, i.e. with a corresponding direction of rotation towards the outlet connection 4.
If the kneading arms 22 of one shaft are to mesh precisely with the kneading arms 21 of the other shaft, then the faster moving kneading arms 22 - of which only one is present in the shaft circumferential direction - must have a correspondingly larger pitch angle of their helical course.
In the present case, the speed ratio is 4: 1, so that the pitch angle is four times larger.
Although only one kneading element instead of four kneading elements instead of four kneading elements is provided on the slower running shaft 5 in the present embodiment in the shaft circumferential direction, this much larger pitch angle, combined with the four times greater rotational speed, results in a much stronger product delivery in the housing part 1b compared to that in the housing part 1 a, if it is not braked in the housing part 1 b surrounding the faster-running shaft with chamber plates 25. This faster conveyance would have the consequence that a part of the product reaches the outlet connection 4 faster, i. H. the dwell time is correspondingly different.
In the exemplary embodiment shown, a plurality of chamber plates 25 are fastened to the cover and arranged next to one another in the longitudinal direction of the housing in the regions which are not covered by the frame-shaped kneading elements 22 to 24, which can also be designed as kneading blades. The chamber plates 25 run in a plane perpendicular to the shaft 6 and extend in the housing circumferential direction by a sufficient angle in the order of magnitude of 90 "and more, so that a correspondingly large accumulation effect is achieved. The chamber plates run concentrically to the circumference of the shaft 6, although The chamber plate can also be extended downwards for special cases, wherein a separate part can also be attached to the lower housing part.
The kneading bars 23 and 24 of the kneading elements sweep along the chamber plate 25 and clean them, just as the kneading arms 22 and 21 running parallel to the housing wall clean the housing wall. so that incrustations are destroyed or prevented.
The chamber plates form individual chambers that the product has to pass from the inlet to the outlet. This chambering is of particular importance in the area of the intermeshing stirring arms of the two shafts, which prevents the product from escaping in the area of the greatest pressures and shear forces. This space is identified in FIG. 2 by the dash-dotted line 27. It has been shown that in this area the change in the cross-section through which the product is transported to the next chamber, the kneading intensity can be set as desired, most easily recognizable in the drive power of the mixing kneader.
In the embodiment according to FIG. 2, the free transport cross section is given by the disks 20 located on the slow-moving agitator shaft and, on the other hand, by the inner edge of the slide 28, which is adjusted in a disk housing 29 arranged on the cover by means of the handle 30 and by means of the screw 31 can be determined. The slide is sealed to the outside by means of the round seal 32, which is inserted in a flange at the slide outlet. In Fig. 3, the slide is shown in cross section in a partial section of the longitudinal section of the machine.
The longitudinal slide shown here is not tied to the inclined position. It can also be arranged vertically.
Fig. 4 shows the design of the slide as a rotary slide. The slide plate 41 is pivoted in the slide housing 42 about the pivot point 43. The pivoted position, i.e. H. the fully opened slide is made visible by dash-dotted lines. The slide is also fixed by means of a pressure screw 44.
The chamber plate designated 40 here is adapted to the outer radius of movement of the rotary slide 41 above.
A special version of the control device is shown in FIGS. 5 and 6. The example relates to a machine in which both shafts 50, 51 run at the same speed, each shaft being provided with three rows of frame-shaped kneading elements 52, 53, 54. This design makes the chamber plates 55a, 55b and slides 56a, 56b in each housing part la, lb necessary, the opening in each housing part by a separate slider, i.e. is regulated by a total of two sliders.
For special versions, it may be the case that the direction of rotation of the machine results in the area of high shear forces above the lower saddle and that the arrangement of the control slide on the lower part of the housing also becomes necessary.
The simple form of the control slide shown here can also be motorized using known means and then allows remote control by means of pulses which, for. B. can start from the measured drive power of the machine.