DE1816440C - Kontinuierlich arbeitende, Vorzugs weise einwelhge, mehrg&ngige Schneckenma schine zur Behandlung insbesondere zum Kneten, Mischen und Homogenisieren pla stischer Massen - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft eine kontinuierlich arbeitende, vorzugsweise einwellige, mehrgängige Schneckenmaschine zur Behandlung — insbesondere zum Kneten, Mischen und Homogenisieren — plastischer Massen mit einem die Schneckenwelle umschließenden Gehäuse und mit in den Schneckengängen angeordneten Querstegen.

Es ist eine Schneckenmaschine bekannt mit zwei paarweisezusammenwirkenden Schneckenwellen.deren Gewindegänge mit Querstegen versehen sind, so daß in den Gewindegängen einzelne Kammern entstehen. Zwischen diesen aufeinanderfolgenden Kammern verbleibt — bedingt durch diese Querstege — eine gewisse räumliche Verbindung in der Längsrichtung dieser Kammern. Hierdurch soll in besonderem Maße ein Gleichförmigkeitsgrad der erzeugten Mischung herbeigeführt werden. Zwar kann durch solche Querstege es erreicht werden, daß in jedem Gewindegang der Schneckenwelle schichtenartig Material des Materialstromes in die nächstfolgende Kammer übertritt. Die hierbei zusammengeführten Mengen laufen jedoch jeweils nur mehr oder weniger lose nebeneinander her, ohne auch in kleineren Volumenbereichen tatsächlich eine innige Vermischung zu erreichen.

Somit ergibt sich, daß durch die Verwendung von Querstegen allein bei diesen Schneckenmaschincn ein wirklich verbessertes Mischergebnis nicht erwartet werden kann. Dier hat sich in der Praxis auch bestätigt. Insbesondere bei der Verarbeitung von zähplastischen

Massen (hochviskosen Massen) waren in der Tat zufriedenstellende Ergebnisse nicht zu erzielen.

Bei einer bekannten einwelligen Schneckenmaschine sind die Schnecke und das Gehäuse konisch ausgebildet, wobei zur Einstellung des Schneckenspiels die Schnecke im Gehäuse verschiebbar ist. Die Querstege dienen dazu, den Materialstrom zu stauen und das Material beim Durchströmen der Spalte zwischen den Querstegen und der Gehäuseinnenwand auf Grund der auftretenden Reibung zu homogenisieren. Bei dieser bekannten Schneckenmaschine weisen die Querstege die gleiche Höhe auf wie die Schneckejwindungen. Um überhaupt noch einen Materialdurchgang zu ermöglichen, ist das Spiel der Schneckenwindungen gegenüber der Gehäuseinnenwand auf Grund der Konizität des Rotors einsteilbar. Dadurch bildet sich aber wiederum ein Materialring an der Gehäuseinnenwand, uer keinerlei definierten Weg durchläuft. Andererseits wird sich in aen durch Schneckenwindungen und Querstege gebildeten Kammern das Material absetzen und überhaupt nicht gefördert werden. Da somit der konischen Teil der Schnecke keine eigene Förderwirkung hervorruft, ist auch folgerichtig dem konischen Teil der Schnecke eine echte Förderschnecke vorgeschaltet, von der aus das Material durch den mit Querstegen versehenen Teil gedruckt wird.

Weiterhin ist eine kontinuierlich arbeitende, einwellige, mehrgängige Schneckenmaschine zur Behandlung plastischer Massen mit einem die Schnekkenwelle umschließenden Gehäuse bekannt, wobei die Schneckenstege Einkerbungen aufweisen, um dem Materialstrom ein Überströmen von einem Schneckengang in einen benachbarten Schneckengang zur besseren Durchmischung des Materials zu ermöglichen. Ein nennenswertes Überströmen von einem Schneckengang zum benachbarten Schneckengang durch die Einkerbungen in den Schneckenwindungen ist nur dann möglich, wenn die Schneckengänge nur zum Teil gefüllt sind. Eine solche Teilfüllung ist aber dann nicht möglich, wenn eine solche Schnecke gegen ein Werkzeug arbeitet, von dem aus ein Rückstau und ein damit verbundener Druckaufbau erzeugt wird. Des weiteren tritt in diesen Durchbrechungen keine Scherwirkung auf, sondern es fließt lediglich Material von einem Gang in den benachbarten

Weiterhin ist ein Torpedokopf mit einer vorgeschalteten eingängigen Förderschnecke bekannt. Der nach Art eines Innenmischers ausgestaltete Torpedokopf ist mit Windungen versehen, die das Material zum Materialauslaß drücken, und weist zusätzlich Windungen auf, die bei einer entsprechenden Drehrichtung dem Material eine entgegen der Förderrichtung gerichtete Bewegungskomponente auferlegen. Bei den Windungen handelt es sich nicht um Schnekkenstege; die Flanken der Windungen weisen vielmehr eine derartig flache Steigung auf, daß das Material auch seitlich über die Flanken weggefördert wird. Diese Windungen üben keine eigene Föderwirkung aus, sondern diese muß von der vorgeschalteten eigentlichen Förderschnecke ausgeübt werden. Das Material wird durch die einzelnen Gänge der Windungen unterschiedlich schnell gefördert, so daß sich ein nicht definiertes Verweilzeitspektrum mit außerordentlich unterschiedlichen Behandlungen der einzelnen Materialteilchen ergibt. Da das Material über die volle Länge der Windungen seitlich hinweggedrückt wird, ist ein gewisses Scherspiel erforderlich, was wiederum zur Folge hat, daß die Gefahr einer Ringbildung an der Gehäuseinnenwand besteht.

Darüber hinaus ist eine kontinuierlich arbeitende, einwellige, eingängige Schneckenmaschine mit einem die Schneckenwelle umschließenden Gehäuse bekannt, bei der, in Förderrichtung gesehen, vor einer Zuführöffnung für gasförmige oder flüssige Zusätze eine Rückströmsicherung in Form eines einzelnen Quersteges im Schneckengang angeordnet ist, wobei dieser Quersteg nicht ganz die Höhe des Außendurchmessers des Schneckensteges aufweist, damit das zu fördernde Material diesen Quersteg noch überwinden kann. Diesem Quersteg kommt die Aufgabe zu, ein Rückströmen der zugeführten Flüssigkeiten oder Gase durch den Schneckengang in Richtung auf die Zuführöffnung zu verhindern.

Schließlich ist noch eine kontinuierlich arbeitende, einwellige, zweigängige Schneckenmaschine zur Behandlung plastischer Massen mit einem die Schnekkenwelle" umschließenden Gehäuse bekannt. Bei dieser bekannten Schneckenmaschine soll die Aufgabe gelöst werden, das Material, welches häufig aus mehreren Ausgangskomponenten zusammengesetzt ist, möghJist vollständig zu durchmischen, so daß am Ende der Schnecke eine homogen aufgeschlossene, gleichmäßig plastizierte und durchgehend gleichmäßig temperierte Mischung entsteht, wobei gleichzeitig die gleichmäßig durchmischte Masse kontinuierlich gefördert und dabei hinreichend verdichtet wird, damit der Ausstoß der Masse aus dem Spritzwerkzeug unter gleichmäßigem und angemessenem Druck erfolgt. Hierzu ist außer einem mit konstanter Steigung verlaufenden Schneckengang ein zweiter Schneckengang vorgesehen, der so ausgebildet ist, daß sein Querschnitt in Förderrichtung zunimmt, während der Querschnitt des anderen Schneckenganges in Förderrichtung abnimmt. Der den ersten Schneckengang vom zweiten Schneckengang trennende Schneckensteg kann niedriger als der andere Schneckengang ausgebildet werden, so daß ein erleichterter Übertritt von bereits verflüssigtem oder viskosem Material in den zweiten Schneckengang möglich ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile bei den bekannten Schneckenmaschinen auszuschalten. Es soll eine kontinuierlich arbeitende Schncckcnmaschine geschaffen werden, welche ein Kneten, Mischen und Homogenisieren, insbesondere auch von plastischen Massen, und zwar auch in kleineren Volumenbereichen mit besonders gutem Ergebnis gewährleistet. Gegenüber der vorstehend erwähnten bekannten /weiwelligen Schneckenmaschine soll bereits auch bei einer einwelligcn Maschine eine weitaus bessere Qualität des behandelten Gutes erreicht werden. Obwohl ein geringerer maschineller Aufwand vorgesehen ist. soll die erzielte Mengenleistung nicht vermindert werden. Die Erfindung bezweckt im wesentlichen.ein Mischen, Kneten und Homogenisieren des zu behandelnden Gutes nach dem Prinzip einer wiederholten gesteuerten Aufteilung und Wiedervereinigung des Materialstromes mittels einer entsprechend gestalteten Schnecke zu ermöglichen.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht bei Maschinen der erwähnten Art erfindungsgemäß darin, daß in den einzelnen Schneckengängen Querstege einerseits und am Außenumfann der Schneckenwinriunpen

Längsstege andererseits vorgesehen sind, deren beider Außenkanten sich in einem Abstand von der Innenwandung des Gehäuses befinden, der größer ist als das Laufspiel der Schneckcnwindungcn gegenüber der Gehäuseinnenwand. Hierbei kommt eine an sich bekannte mehrgängige Schnecke zur Anwendung.

Der Quersteg in einem Gewindegang bewirkt ein Anstauen des zu behandelnden Gutes mit einer hochwirksamen Scherwirkung, während in Verbindung mit diesem Anstauvorgang der Längssteg die Wirkung herbeiführt, daß ein Teilstrom des zu behandelnden Gutes in den benachbarten Gewindegang übertreten kann. Vor jedem erneuten Aufteilen des Matcrialstromes werden die vorher zusammengeführten Teilslröme gemeinsam einer intensiv scherenden und knetenden Behandlung unterworfen.

Durch dieses ständige, genau gesteuerte Aufteilen und Wiederzusammenführen des Materialstroms wird ein genau definiertes Verweilzeitspektrum für die einzelnen Materialteilchen erzielt, d. h., es gibt klar definierte maximale und minimale Vcrweilzeiten jedes einzelnen Teilchens in der Föderschnecke. Jedes Teilchen wird hierbei der gleichen maximalen Scherbeanspruchung unterworfen. Durch die Kombination von Querstegen und Längsstegen und Mehrgängigkeit der Schnecke ist es möglich, immer abwechselnd ein Scheren und Fördern zu erreichen

Wie sich gezeigt hat kann mit der erfindungsgemäßen Schneckenmaschine über eine sehr kurze Strecke, nämlich über eine Schneckenlänge vom einbis zweifachen Durchmesser der Schneckenwelle, ein hoher Druck aufgebaut werden. Dies hat zur Folge, daß ein Druckrückstau von einem der Schnecke nachgeschalteten Werkzeug nur über eine kurze Strecke in die Schnecke hinein wirkt. Dies hat aber wiederum zur Folge, daß die Schneckenmaschine auch mit Teilfüllung betrieben werden kann. Ein solcher Betrieb mit Teilfüllung ist aber besonders da sehr wichtig, wo intensive Mischeffekte herbeigeführt werden sollen. Außerdem sei noch darauf verwiesen, daß wegen der möglichen gleichmäßigen Verteilung der Längs- und Querstege über die ganze Schneckenlänge eine große Fläche zum Abführen der bei der Scherbeanspruchung im Material entstehenden Wärme zur Verfügung steht und hierdurch Temperaturspitzen im Material vermieden werden, die z. B. bei Gummi zu einer vorzeitigen Vulkanisierung führen könnten.

Vorzugsweise kann die Anordnung so getroffen werden, daß jeweils ein Quersteg und ein Längssteg einen Winkel mit einem gemeinsamen Scheitelpunkt und die dadurch gegebene Steganordnung Stromaufteilungsknoten bilden.

An dem Quersteg eines solchen Stromauftcilungsknotcns erfolgt ein Anstau des Materialstromes, und im unmittelbaren Bereich dieser Stauzone befindet sich der benachbarte Längssteg, so daß zwangsweise an diesem Längssteg des Stromaufteilungsknotens ein Tcilstrom des zu behandelnden Gutes aus dem bisherigen Schnckkengang in den benachbarten Schneckengang übergeht. Gerade durch das wiederholte Zusammentreffen und anschließend das Aufteilen der Teilströme erfolgt eine innige Vermischung auch in kleinsten Volumenbercichcn.

Die Intensivierung des Misch-, Knct- oder Homopenisierungsvorgantts wird noch gesteigert, wenn hierbei in jedem Schneckcngang Stromaiifleilungsknotcn, bestehend aus einem Quer- und einem Längssteg, vorgesehen sind.

Ils hat sich gezeigt, daß auch der Art der Verteilung der Qucrstcge in dcncinzelncn benachbarten Schncckcngängcn in bjzug auf die Lage der Stromaufteihmgsknotcn eine besondere Bedeutung zukommt. Demzufolge kann die Anordnung bevorzugt auch so getroffen werden, daß die Stromaufteilungsknoten benachbarter Schneckcngängc in Förderrichtung der Schnecke vcrsetzt zueinander angeordnet sind und daß das Qucrstcpcnde des einen Stromauftcilungsknotcns mit dem Längsstcganfang des im benachbarten Schneckcngang in Förderrichtung versetzt angeordneten Stromauftcilungsknoters durch ein ununterbrochenes Sch ncckcnwinclungsstück verbunden ist. Hierbei können im Bereich dieses die Stromaufteilungsknoten verbindenden Schneckenwindungsstückes ein oder mehrere zusätzliche Querstege angeordnet sein.

Es empfiehlt sich ferner dafür zu sorgen, daß zwischen jeweils zwei Stromaufteilungsknoten im gleichen Schneckengang ein oder mehrere zusätzliche Qucrstegc angeordnet sind.

Es ist einleuchtend, daß das Lrgebnis des Misch-,

Knot- oder Iloniogenisierungsvorgang.es um so besser ausfallen muß, je mehr Querstege oder Längsstege von dem zu behandelnden Gut überwunden werden müssen.

Deshalb können bei der Schncckcnmaschine bevorzugt zwischen jeweils zwei Stromauflcilungsknotcn im gleichen Schneckengang zusätzliche Qucrstcge ;mgeordnet sein.

Geht man davon aus, daß das einzelne Masseteilchen in dem Materialstrom durch nacheinander erfolgende Stromaufteilungen und Wiedervereinigungen unterschiedliche Wege in der Schneckenmaschine zurücklegen kann, ist es von besonderem Wert dafür zu sorgen, daß jedes Masseteilchen unabhängig \on dem jeweils zurückgelegten Weg innerhalb der Schneckcnmaschine stets die gleiche Anzahl von Längs- und Querstegen überwinden muß. Alsdann kann auch bei jedem kleinen Volumenanteil eine tatsächlich völlig gleichmäßige Behandlung beim Mischen, Kneten und Homogenisieren erreicht werden.

Es ist zweckmäßig, eine Gesetzmäßigkeit praktisch anzuwenden, die — um eine technisch brauchbare Lehre geben zu können — festlegt, wieviel Gänee jeweils die Schnecke aufweist und in welcher Weise der Übergang von der der mit Stromaufteilungsknoten versehenen Scherzone vorgelagerten Einzugszone aus-.gebildet ist. Diesbezüglich wird in den folgenden Ausführungen die Gangzahl der Schnecke mit n, die Reihenfolge dieser Gänge mit Stromauftwilungsknoten mit AI, A 2, A3 usw. und die Zahl der zusätzlich zur Anwendung kommenden Qucr.->tege mit r bezeichnet. Um den Übergang des Materialstromes über die Lärgs- oder Querstege zu erleichtern, können diese bei allen Ausführungsbcispielen der Schncckenau^bildung in Drehrichtung der Schnecke mit einem flachen Anstieg etwa zwischen 15 bis 30" ausgebildet sein. Auch können die Schneckcnwindungcn vorzugsweise an den Stromaufteilungsknoten geknickt sein. Die Erfindung ist an Hand der nachstehend beschriebenen und in der Zeichnung dargestellten Ausföhrungsbcispicle näher erläutert. Cs zeigt:

F i g. 1 einen Teil einer Schnecke in räumlicher Darstellung,

I i g. 2 eine Ausbildungsmögliehkcit der Qucrstegc, I-' i g. 3 teilweise eine Schnecke mit abgewickeltem Mantel.

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F i g. 4 -- ebenΓ;ιIls (eilwcise cine Schncckciiniantclabwieklung mil einer Ausbildung gemäß einer abgewandelten Variante,

F i g. 5 und 6 Abwicklungen jeweils mil wiederum abgeänderten Varianten uno Weiterbildungen.

Bei dem Ausführungi.busplcl nach I·" i g. I handelt es sieh um eine cinwcllige Schnecke einer Schncckenmaschine, die die vier Schneckcngiinge I. II, ill und IV aufweist. Diese Schneekciigänge werden getrennt durch die Selincckcnwindiiiijren 2. In den Sehneekungängen I bis IV sind Querslcgc3 und 3« vorgesehen. In die Schneekcnwindungen 2 sind Länesstege la eingearbeitet. Der Abstand der Außenkante der Längsstege la und der Qucrstegc 3, 3c/ von der Innen wandung des mit Ziffer 14 angedeuteten Gehäuses ist größer als das üblicherweise /wischen Schnecke und Gehäuse befindliche I aufspiel. Die Längssiege la und die Qucr.stcgc 3a sind winkelförmig mit einem gemeinsamen Scheitelpunkt 4</ miteinander \eil>uiideii. Line solche aus einem l.ängssteg la und einem zugehörigen Quersteg 3a bestehende Sleganordming wird als Slromiiiiftcilungsknotcn bezeichnet. In L ig. 1 sind drei Stromaiiftcilungsknolen 1, la, l/i/u erkennen.

Jeweils zwei zusammenarbeitende .Stromaufteilungsknoten folgen in Förderrichtung der Sehnecke (Pfeil /i) so aufeinander, daß /wischen dem linde des Qucrstcgcs 3« des ersten Stromaufteilungsknotcns la und dem Anfang des Längsstegis 2a des /weiten Knotens 1/), der im nächsten Gang angeordnet ist, ein nicht unterbrochenes inid deshalb nicht ausstreichendes Stcglcil, nämlich das Schi eckcnwindimgssliick 20 liegt. Jedem scherend, knetend und ausstreichend wirkenden l.ängssteg la und Quersteg 3. 3« folgt in diesem lalle in UmfangsrichUing die Schncckcnwindimg 2 b/w. das Schnecken«mdiingsstiick 2!) mit niehi ausstreichender Wirkung. Diese Schncckcnwindungcn haben wie üblich eine fördernde Wirkung.

Bei diesem Ausfiihrungsbcispicl mit einer vicrgängigcii Schnecke ist /wischen jeweils zwei in einem Gang aufeinanderfolgenden Knoten ein zusätzlicher Querstep 3 vorgesehen.

In die Schnecke eingezeichnete kleinere Pfeile zeigen an. wie hier beispielsweise die wiederholte, gesteuerte Malerialstromauftcilung und Vereinigung vorsieh geht.

In ;lcr [-" i g. 2 wird erkennbar, wie beispielsweise die Qiiersicgc3, 3a zum umsrhüeß-j.iJün Gehäur.- 14 hin ausgebildet sind, beispielsweise wb die Schcrspaltc gebildet werden können. Die sich hierbei ergebende Spaltbreitc 13 beträgt dabei z. B. zwischen 0,5 und einigen, Millimetern je nach dem zu verarbeitenden Material und anderen Vcrfahrensbedingunie.i. In Drehrichtung der Schnecke gemäß der Pfeilrichtung B in F i g. 2 sind die Querstege- 3, 3a mit einem flachen Anstieg 15 von etwa 15 bis 30 ausgeführt. Dieser Anstieg ist den Reibverhältnissen der zu verarbeitenden Masse anzupassen. In ähnlicher Weise können auch die längsstegc 2a ausgeführt sein.

In der. F i g. 3, wie auch i:i den folgenden Figuren, sind nun Schnecken in Teilstücken dargestellt, wobei aber deren Mantel abgewickelt gezeigt wird. Die F i g. 1 soll einen Eindruck da ion vermitteln, wie man sich auch diese in den nun folae.iden Figuren gezeigten Abwicklungen Körperlich vorzustellen hat. _ In den F i g. 3 und 4 sind auch die Einzugs- und Übergangszonen — vor der eigentlichen Scherzone liegend — der Schnecke {in Abwicklung) mit dargeiiclit. Die F-inzugszone ist in F i p. 3 mit 4 bezeichnet, lic Übcrgangszone mit 5. Die Linztius/one 10 in F i g.4 ist weniger gängig als die folgenden Zonen,damit man die Maschine unabhängig von der Dosierung stets tcilgcfüllt betreiben kann.

Ls handelt sich in der Abwicklung nach der F i g. 3 um eine//-gängige Schnecke mit jeweils /; ■ I zusätzlichen Qiicrstegcii 3 zwischen den aufeinanderfolgenden Slromaufleiliingsknolen 21, 22 benachbarter Gänge. Das die beiden zusammenarbeitenden Knoten jeweils verbindende nichtausstrcichende Schncckcnwiiidiingsstiick isl wie in F i g. I mit 20 bezeichnet. Auch hier sind, der besseren Verdeutlichung halber, nochmals die kleineren Pfeile zur Kennzeichnung .der Stromrichtungen des Behandlungsgulcs analog zur L i g. I eingezeichnet. Die in F i g. 3 dargestellte Schnecke ist dreigänigg, also // 3, und daher die Zahl der zusätzlichen Quersiege zwischen den Knoten 21,22 jeweils η I,also3 -I gleich 2. Die jeweils durch Schncckcnwindungsslückc 2!( verbundene:! Knoten benachbarter Schneekengänge sind in durch s'.richpunktierte linien angCLleuteten Folgen /·" angeordnet. DicZahl dieser Folgen ist ebenfalls// I.also 3 - 1 gleich 2. In der Übergangszone 5, vor der Scherzo.ie. erkennt man vor jedem ersten Knoten eines A-ten Ganges (wobei 1 -I- ' n) A 1 zusätzliche Quer-Stege 23 und 24. Das heißt also hier: Wenn man den Gang, in welchem in Förderrichtung A gesehen der erste Knoten 21 liegt, mit K₁ und die weiteren Gänge mit K., und K_:l bezeichnet, so ist vor dem ersten Knoten 21 im Gang K₁ kein zusätzlicher Quersteg

vorgesehen, weil dort A- 1, also 1 1 gleich 0 ist. In den Gängen K., und K_x ergibt sich eine Anzahl von 2 1 gleich Ϊ bzw. 3 - I gleich 2 zusätzlichen Querstegen 23 bzw. 24, weiche vor den jeweils ersten Knoten 25 bzw. 22 der Gänge K., bzw. A'., angeordnet

sind.

In F i g. 4 wird nun ein anderes erfolgreiches Ausführungsbeispiel gezeigt. Hier sind die Stroiruufleilungsknoten in mehreren, durch strichpunktierte Linien angedeutete Gruppen (/' vo 1 jeweils auf einem gemeinsamen Kreisumfana liefernden Knote 1 angeordnet. Die Gruppen seihst sind axial in FörJcrric'itung A der Schnecke gescncina'ulcr versetzt. Zwischen jeweils zwei in einem Gang 8 aufeinanderfolge iden Knoten 26, 27 sind zwei Gruppen 2S, 29 zusätzlicher Querstcgc 3 angeordnet. Diese zwei Gruppen 28, 29 zusätzlicher Querstege enthalten zusammen die ungerade Zahl von Qucrstegen »r« (hier also 3). Die eine Gruppe 28 liegt vor dem in Förderrichtung der Schnecke im nächsten Gang 9 angeordneten Knoten 30, die andere Gruppe 29 in Förderrichtung der Schnecke hinter dem

Knoten 30. Die erstgenannte Gruppe enthält^{r +} ' ,

3 + ^J

also ₂ gleich 2, die zuletzt genannte Gruppe hin

gegen - j , also " gleich 1 Querstege. Der

Knoten 30, vor dem die Grupps 28 mit

ζ + 1

Quer-

stegc angeordnet ist, ist von seinem Anfang aus mit dem Ende des ersten Knotens 26 der beiden im gleichen Gang 8 aufeinanderfolgenden Knoten 26, 27 durch ein nichtausstrcichcndes bzw. ununterbrochenes Schnekkenwindungsstück 20 verbunden.

Die Übcrgangszone 11 — vom Einzug zur hcherzone — ist bei der Schnecke nach F i g. 4 anders ausgebildet als bei dem \orhcr beschriebenen Ausführungsbcispiel. Diese Schnecke hat nämlich in ihrer

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Schei/one die gerade Gangzahl /; (hier 4). Hie Γ.ίη-/ugszone K) der Maschine hat dieGang/ahl ., (also 2) (aus den schon genannten Gründen). In tier Übergangszone 11 wird nun jeder /weite Gang eier Scher-/one nicht direkt, sondern über den eisten Knoten, der in I örderriehlung im näehsten Gang liegt, angeströmt, z. B. tier Gang .ν über den ersten Knoten 31 des Ganges r. Außerdem siiiel nach dem ersten Knoten im besagten zweiten Gang (hier also nach dem Knoten

31 im Gang .v) " zusätzliche Qucrslege 3 (hier

einer) angeordnet, wenn die Zahl eier zwischen zwei im gleichen Gang aiifeinanderfolgenelen Knoten angeordneten Qucrstege gleich _ (hier gleich 3) ist.

Zur Wirkungsweise der Schneckenmaschinc wurden bereits eingehende Ausführungen gemacht. Die Grenzen der Vcrwcil/tit eines Masscteilehens des Behandlungsgutes ergeben sich nach, unten hin dadurch, daß das betrachtete Masse teilchen stets die rechte Schersteghälfte jedes Slromauftcilimgsknotens passiert und somit den kürzesten Weg zurücklegt, nach oben hin dadurch, daß das betrachtete Masseteilchen stets die linke Schersteghälfte jedes Stromaufteiliingsknotens passiert und somit den längsten Weg zurücklegt. Die Breite des Vcrweilzcitspcktrums ist damit deliniert. Trotz der den einzelnen Massetcilchen gegebenen Möglichkeiten zum unterschiedlich langen Verweilen ist sichergestellt, dall jedes Masseteilehen die gleiche Behandlung i,i der Schr.eckeninasclüue erfährt, indem es stets die gleiche Anzahl von Längs- uiiel Querstegen überwinden muli.

In tkr I·" i g. 5 (ebenso wie in der fol;jcnelcn F i g. 6) wird gezeigt, dall die Ausbildung tier Schnecken-

ao

30 inaschii e i.och ei ic Reihe von Sonderfällen beinhaltet. Die hier dargestellten beiden Varianten sind dafür nur l'eispiele.

I i g. 5, die nur einen Ausschnitt aus einer Schnekkemrantelabwieklunii darstellt, lallt erkennen, dall die SehiHckenwmdungcM 2 in der Abwicklung auch geknickt verlaufend erscheinen können. In der I· i g. 5 ist der Windiingsverluiif in einem Fall mit strichpunktierten linien angedeutet. Die Knickstellcn sind jeweils mil 18 bezeichnet.

Stromaulleilungsknoten I und zusätzliche Querslege 3 sind - wie schon beschrieben —· auch hier selbstverständlich vorhanden. Diesen Sonderfall der Ausbildung der Schncckeninaschine hat man in diesem Beispiel gewählt, um mehr Stromaufteilungsknolen auf einer gleich grollen Schneekenlänge unterbringen zu können. Je mehr Stromaufteilungsknoten auf der gleichen Schneckenlänge bzw. Scherzonenlängc der Schnecke untergebracht werden können, um so größer wird die Breite des Verweilzeitspektrums.

F i g. 6 stellt einen dem oben beschriebenen ganz ähnlichen Fall dar. Auch hier ist der Verlauf tier Schneckenwindungen 2 wieder mit strichpunktierten Linien gekennzeichnet und die Knickstcllc mit 18 bezeichnet. In dem in der F i g. 6 dargestellten Sonderfall der Ausbildung der Sehneckenmaschine sind die Qiierstege der Stromaufteilungsknoten I mit den zusätzlichen ()uerstegen 3 oder Gruppen dieser zusätzlichen Querstege, wie sie in den vorher geschilderten Beispielen vorkommen, zusammengezogen, wobei die Gebilde 12 entstehen. Line derartige Ausbildung lädi die überhaupt größtmögliche Zahl von Stromauf-(eilungskiioten auf einer gleich großen Schnecken-Hinge zu.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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Claims (11)

Patentanspr üche:

1. Kontinuierlich arbeitende, vorzugsweise einwellige, mehrgängige Schneckenmaschine zur Behandlung — insbesondere zum Kneten, Mischen und Homogenisieren — plastischer Massen mit einem die Schneckenwelle umschließenden Gehäuse und mit in den Schneckengängen angeordneten Querstegen, dadurch gekennzeichnet, daß in den einzelnen Schneckengängen (I, II, III, IV) Querstege (3, 3a) einerseits und am Außenumfang der Schneckenwindungen (2) Längsstege (la) andererseits vorgesehen sind, deren beider Außenkanten sich in einem Abstand von der Innenwandung des Gehäuses (14) befinden, der größer ist als das Laufspiel der Schneckenwindungen (2) gegenüber der Gehäuseinnenwand.

2. Schneckenmaschine nach Anspruch 1, da- · durch gekennzeichnet, daß jeweils ein Quersteg (3«) und ein 1 iingssteg (2n) einen Winkel mit einem gemeinsamen Scheitelpunkt (4a) und die dadurch gegebenen Steganordnuncren Stromaufteilungsknoten (1, la, I Λ) bilden.

3. Schneckemnaschinc nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in jedem Schneckengang (I, II, III, IV) Stromaufteilungsknoten (1, I«, lh), bestehend aus einem Quer- und eiiiem I.ängsstcg (2a, 3«), vorgesehen sind

4. Schneckenmaschine nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromaufteilungsknoten (I, la, Ib) benachbarter Schncckengänge(l, II. III. IV) in Förderrichtung der Schnecke versetzt zueinander angeordnet sind und daß das Querstegendc des einen Stromaufteilungsknotens mit dem Längssteganfang des im benachbarten Schneckengang in Förderrichtung versetzt angeordneten Stromaufteilungsknotcns durch ein ununterbrochenes Schneckcnwindungsstück (20) verbinden ist.

5. Schneckenmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich dieses die Stromaufteilungsknoten (1, la, Ib) verbindenden Schnekkenwindungsstückes (20) ein oder mehrere Querstege (3, 3a) angeordnet sind.

6. Schneckenmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen jeweils zwei Stromaufteilungsknoten (1, la, Ib) im gleichen Schnekkengang (I, II, III, IV) ein oder mehrere zusätzliche Querstege (3) angeordnet sind.

7. Schneckenmaschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 6 mit der Gangzahl;;, dadurch gekennzeichnet, daß sich im Bereich des Schneckenwindungsstückes (20), welches zwei in Förderrichtung versetzte Stromaufteilungsknoten benachbarter Schneckengänge (I, II, III, IV) verbindet, η — 1 zusätzliche Querstege befinden, wobei die durch das Schneckenwindungsstück (20) verbundenen Stromaufteilungsknoten in η — 1 Folgen (F) angeordnet sind und am Übergang zwischen Einzugszone (4) und Übergangszone (5) vor jedem ersten Stromaufteilungsknoten eines k-ten Ganges k — 1 zusätzliche Querstege (3) sich befinden, wobei die Bedingung I < k < η erfüllt ist.

8. Schneckenmaschine nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei gerader Gangzahl η und bei Anordnung der Stromaufteilungsknoten (26, 27, 31) in parallel zueinanderliegenden Gruppen (G) von jeweils auf einer gemeinsamen Querschnittsebene liegenden Siromaufteilungsknoten zwischen jeweils zwei in einem Schneckengang aufeinanderfolgenden Knoten eine ungerade Zahl ζ zusätzlicher Querstege angeordnet ist, von denen sich ^z^— zusätzliche Querstege in dem Bereich des Schneckenwindungsstückes (20) befinden, während die restlichen Querstege ^z _?— in Förderrichtung lunter dem auf das Schneckenwindungsstück (20) folgenden Knoten liegen (F i g. 4).

9. Schneckenmaschine nach Anspruch 8, dadurch

gekennzeichnet, daß bei einer Gangzahl y in der Einzugszone (10) vor der Scherzone mit regelmäßiger Zuordnung von stets zwei Gängen der Scherzone zu einem Gang der vorherigen Zone

jeweils * zusätzliche Querstege in den Gängen

der Stromaufteilungsknoten (26,27,31) der zweiten Gruppe (C) der in einer Querschnittsebene liegenden Knoten, und zwar axial jeweils zwischen der ersten und der zweiten Gruppe (G) der Knoten angeordnet sind (F i g. 4).

10. Schneckenmaschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneckenwindungen (2) vorzugsweise an den Stromaufteilungsknoten geknickt sind.

11. Schneckenmaschine nach den Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsstege (2a) und die Querstege (3,3a) in Drehrichtung der Schnecke mit einem flachen Anstieg (15) zwischen 15 bis 30° ausgeführt sind.