DE2256902C2 - Kontinuierlich arbeitende Schneckenmaschine - Google Patents

Kontinuierlich arbeitende Schneckenmaschine

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Description

schnitt des Schlitzes des nachfolgenden Schlitzquerstegs überein. Bei der Bemessung der Durchtrittsquerschnitte ist zu berücksichtigen, daß im einen Querschnitt eine Druck- und im anderen eine Schleppströmung herrscht Die hierdurch notwendigen Abweichungen der beiden Querschnitte sind jedoch nicht sehr gru3.
Zweckmißigerweise erstreckt sich jeder Schlitz vom freien äußeren Rand des zugehörigen Schlitzquerstegs in Richtung auf dessen FuB. Die sich frei zum äußeren Rand der Schlitzquerstege öffnenden Schlitze sind einfach herzustellen.
Vorteilhafterweise kann vorgesehen sein, daß jeder Schlitz sich in Richtung auf den Fuß des zugehörigen Schlitzquerstegs verjüngt Dadurch ergibt sich eine gute Quetschwirkung im Schlitz.
Die in Fließrichtung vorne liegenden Eckwinkel zwischen jedem Schlitzquersteg und den benachbarten Schneckenwindungen können bis in den Bereich des Schlitzes ausgerundet oder ausgefüllt sein. Dadurch werden ruhende Materialansammlungen in den Eckwinkeln vermieden.
Die Schlitze können im Mittelbereich oder in einem der Randbereiche des zugehörigen Schlitzquerstegs angeordnet sein.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestel! ι.
Es zeigt
F i g. 1 eine perspektivische Teildarstellung eines Schneckengangs einer erfindungsgemäßen Schneckenmaschine,
Fig.2 eine Schneckenabwicklung einer erfindungsgemäßen Schneckenmaschine in einer ersten Ausführungsform,
Fig.3 eine Schneckenabwicklung einer zweiten Ausführungsform,
Fig.4 eine Schneckenabwicklung einer dritten Ausführungsform der Erfindung und
F i g. 5 einen Gesamtüberblick über eine erfindungsgemäße Schneckenmaschine.
Die aus Fig.5 ersichtliche Schneckenmaschine S dient zum Behandeln plastischer oder sonstiger fließfähiger Massen, insbesondere zum Kneten, Mischen und Homogenisieren. Es handelt sich bei dem gezeichneten Beispiel um eine einwellige, mehrgängige Schneckenmaschine.
Die Schneckenmaschine S enthält als Kernstück eine Schnecke I1 die um ihre ideelle Achse A von einem nicht gezeichneten Motor aus über ein Reduktionsgetriebe R und eine Kupplung K zur Drehung antreibbar ist
Die Schnecke 1 weist in üblicher Weise leistenförmige Schneckenwindungen 2 auf, die außen von einem sich eng an die äußeren Ränder der Schneckenwindungen anschmiegenden Gehäuse G umgeben sind. Die zu behandelnden Massen werden der Schnecke 1 über einen Beschickungstrichter B, eventuell mit Stopfer St, zugeführt
Zwischen den Schneckenwindungen 2 bilden sich Schneckengänge aus, von denen in F i g. 1 bis 3 ein Schneckengang ersichtlich ist In den Schneckengängen sind an für den Verfahrensablauf geeigneten Stellen quer zu der sich längs der Schneckengänge erstreckenden Materialfließrichtung Scherquerstege vorgesehen. Ein solcher Scherquersteg ist insbesondere in F i g. 1 bis 4 ersichtlich. Er erstreckt sich über die gesamte Breite des Schneckenganges 3 und ist an der in der Zeichnung vorne liegenden Anströmseite abgeschrägt und zur Schneckenkernoberfläche hin ausgerundet Die Höhe benachbarten Schneckenwindungen 2. Dadurch verbleibt zwischen dem äußeren Rand des Scherquersteges 4 und der Gehäuseinnenseite ein Durchtrittsspalt dessen Höhe in F i g. 1 mit a bezeichnet ist
In Fließrichtung hinter dem Scherquersteg 4 ist im Schneckengang 3 ein sich wiederum quer zur Fließrichtung des Materials erstreckender Schlitzquersteg 5 angeordnet, der sich bis zur vollen Höhe der Schneckenwindungen 2 erstreckt Der Schlitzquersteg 5 enthält einen sich vom freien, der Gehäuseinnenwand zugewandten äußeren Stegrand im wesentlichen radial zur Schneckenachse A erstreckenden Schlitz 6. Dieser verläuft bis zum Fuß des Schlitzquerstegs 5 und kann sich in der aus F i g. 1 ersichtlichen Weise verjüngen odes·, wie in Fig.5 angedeutet, parallele, radial zum Schneckenkern verlaufende Begrenzungswände haben. Der Schlitzquersteg kann von der Anfließseite her in der in ausgezogenen Linien angedeuteten Weise geneigt und ausgerundet sein; es können aber auch die in Anströmrichtung vorne liegenden Eckwinkel zwischen dem Schlitzquersteg S und den Schneckenwindungen 2 ausgefüllt sein, wie links in F i g. 5 gezeigt und in F i g. 1 mit gestrichelten linien 7 angedeutet Entsprechend können, wie bei 8 in F i g. 2 gestrichelt dargestellt, auch die in Strömungsrichtung hinten liegenden Eckwinkel ausgefüllt oder ausgerundet sein.
Der Durchtrittsquerschnitt des Schlitzes 6 entspricht •m wesentlichen dem Querschnitt des zwischen dem äußeren Rand des Spaltquerstegs 4 und der Gehäuseinnenwand freibleibenden Spalts von der Höhe a.
Das in der Schneckenmaschine behandelte Material fließt laminar über den Scherquersteg 4 und wird durch den sich mit dem Durchtrittsspalt oberhalb des Scherquerstegs 4, in Fließrichtung gesehen, kreuzenden Schlitz 6 zu einer Drehung um 90° gezwungen. Dadurch wird die laminare Blockströmung gestört und vermieden, daß sich hinter dem Scherquersteg 4 eine ruhende Materialschicht bildet.
Aus F i g. 2 ist eine mögliche Anordnung von Scher- und Schlitzquerstegen auf einer Schnecke ersichtlich. Die Darstellung der Schneckenabwicklung zeigt, daß im Schneckengang 3 zwischen den Schneckenwindungen 2 jeweils abwechselnd Scherquerstege 4 und Schlitzquerstege 5 mit mittleren Schlitzen 6 angeordnet sind. Bei 7 ist wieder gestrichelt die auch in Fig. 1 ersichtliche Ausfüllung der Eckwinkel in Strömungsrichtung gesehen vor einem Schlitzquersteg angedeutet Das Material strömt in Richtung des Pfeiles Pt. Die mögliche Ausfüllung der in Strömungsrichtung hinten liegenden
Eckwinkel zeigen die gestrichelten Linien 8.
Im rechten Teil der F i g. 2 ist ein geänderter Schlitzquersteg 5' angedeutet, der im wesentlichen senkrecht zu den Schneckenwindungen 2 verläuft und bei dem der radiale Schlitz 6' an einem einer Schneckenwindung 2 benachbarten Randbereich angeordnet ist Das Material muß hier in den Eckwinkel hineinströmen, wie durch den Pfeil Pi angedeutet. Durch diese Umlenkung zur Seite hin kann eine noch stärkere Störung der Laminarströmung erreicht werden. Auch hier können die Eckwinkel vor und hinter dem Schlitzquersteg S' ausgefüllt oder ausgerundet sein.
Die F i g. 3 zeigt die Abwicklung einer Schnecke, wie sie in der deutschen Ausiegeschrift 18 16 440 näher beschrieben ist. Dort weisen die Schneckenwindungen 2
h<> erniedrigte Abschnitte 2a auf, so daß das Material teilweise von einem Schneckengang in den benachbarten überströmen kann, wie durch den Pfeil
des Scherquersieges ist geringci ais die Höhe der angedeutet ist. Bei dieser schnecke können zwischen
zwei Scherquerstegen 4 jeweils Schlitzquerstege 5 mit Schlitz 6 angeordnet werden, um zu vermeiden, daß sich zwischen den Scherquerstegen 4 ein ruhendes Materialbett bildet. Die Durchtrittsschlitze 6 befinden sich bei der Ausführungsform nach F i g. 3 jeweils im Mittelbereich der Schlitzquerstege 5.
Die Fig.4 zeigt in einer wiederum der deutschen Auslegeschrift 18 16 440 entsprechenden Schneckenabwicklung ein Ausführungsbeispiel, bei dem jeweils Gruppen von drei Scherquerstegen 4 und Gruppen von ι ο Schlitzquerstegen 5' mit im seitlichen Randbereich angeordneten Schlitzen 6' aufeinanderfolgen. Dabei ist als Besonderheit vorgesehen, daß die Schlitze 6' in den drei aufeinanderfolgenden Schlitzquerstegen jeweils an gegenüberliegenden Rändern angeordnet sind, so daß das Material zwischen den Schlitzquerstegen 5' im Schneckengang hin- und herfließen muß.
Die F i g. 4 zeigt auch, daß in den Schneckenwindungen 2 Schlitze 6" vorgesehen sein können.
Die Erfindung ist nicht auf die gezeichneten Ausführungsbeispiele beschränkt. Namentlich ist es nicht erforderlich, daß die Schlitze 6 rein radial zur Schneckenachse A verlaufen. Auch zur Radialen geneigte Schlitze 6 bewirken die erwünschte Störung der laminaren Strömung, soweit in Fließrichtung gesehen ein Winkel zwischen dem Durchtrittsspalt oberhalb der Scherquerstege 4 und den Schlitzen 6 verbleibt. Beispielsweise könnte man mehrere Schlitzquerstege in Fließrichtung hintereinander anordnen, wobei die Schlitze von einer nur unter kleinerem Winkel von der Lage der Durchlaßspalte oberhalb der Querstege abweichenden Lage zunehmend zur Radialen hin gedreht sind. Hier bekommt man dann eine allmähliche Umlenkung der Materialströmung um 90° Auch die Form der Schlitze 6 kann anders gewählt werden, wenn das zu behandelnde Material aie: erfordert. Beispielsweise ist eine Verjüngung dei Schlitze 6 zum Fuße der Schlitzquerstege hin nichi unbedingt erforderlich. Vielmehr dürfte sich in der meisten Fällen eine Ausführung ebensogut oder sogai besser eignen, bei der die Schlitze von der äußerer Begrenzung des Schlitzquerstegs bis zum Kerndurch messer der Schneckenwelle parallele Wände aufweisen Diese Ausführungsform ist jedenfalls besonders einfach herzustellen.
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (12)

  1. Patentansprüche:
    I. Kontinuierlich arbeitende Schneckenmaschine zum Behandeln fließfähiger Massen mit einem die Schnecke umschließenden Gehäuse und in den Schneckengängen angeordneten Scherquerstegen, deren Höhe kleiner als die der Schneckenwindung ist, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich in der Höhe mit der Schneckenwindungshöhe übereinstimmende Schlitzquerstege (5) vorgesehen sind, die je einen sich ungefähr radial zur Schneckenachse (1) bis zum Fuß des Schlitzquerstegs erstreckenden Schlitz (6) aufweisen.
  2. 2 Schneckenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Scherquersteg (4) ein Schlitzquersteg (6) in Fließrichtung nachgeordnet ist
  3. 3. Schneckenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils einer Gruppe von Scherquerstegen (4) ein Schlitzquersteg (S) oder mehrere Schlitzquerstege in Fließrichtung nachgeordnet ist bzw. sind.
  4. 4. Schneckenmaschine nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchtrittsquerschnitt zwischen der Oberseite jedes Scherquerstegs (4) und der Gehäuseinnenwand ungefähr mit dem Durchtrittsquerschnitt des Schlitzes (6) des nachfolgenden Schlitzquerstegs (5) übereinstimmt
  5. 5. Schneckenmaschine nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Schlitz (6) sich vom freien äußeren Rand des zugehörigen Schlitzquerstegs (S) in Richtung auf dessen Fuß erstreckt.
  6. 6. Schneckenmaschine nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Schlitz (6) sich radial zur Schnecke erstreckende, parallele Begrenzungswände hat.
  7. 7. Schneckenmaschine nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Schlitz (6) sich in Richtung auf den Fuß des zugehörigen Schlitzquerstegs (S) verjüngt.
  8. 8. Schneckenmaschine nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die in FlieQrichtung vorn liegenden Eckwinkel zwischen jedem Schlitzquersteg (5) und den benachbarten Schneckenwindungen (2) bis in den Bereich des Schlitzes (6) ausgerundet oder ausgefüllt sind.
  9. 9. Schneckenmaschine nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die in Fließrichtung hinten liegenden Eckwinkel zwischen jedem Schlitzquersteg (5) und den benachbarten Schneckenwindungen (?) bis in den Bereich des Schlitzes (6) ausgerundet otlcr ausgefüllt sind.
  10. 10. Schneckenmaschine nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlitz (6) im Mittelbereich des zugehörigen Schlitzquerstegs (S) angeordnet ist
  11. II. Schneckenmaschine nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlitz (6') im seitlichen Randbereich des zugehörigen Schlitzquerstegs angeordnet ist.
  12. 12. Schneckenmaschine nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis Ii, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils zwischen zwei Scherquerstegen (4) ein Schlitzquersteg (S) angeordnet ist
    Die Erfindung bezieht sich auf eine kontinuierlich arbeitende Schneckenmaschine zum Behandeln fließfähiger Massen mit einem die Schnecke umschließenden Gehäuse und in den Schneckengängen angeordneten Scherquerstegen, deren Höhe kleiner als die der Schneckenwindung ist
    Bei bekannten Maschinen dieser Art (z. B. deutsche Auslegeschrift 18 16440, USA-Patentschrift 31 15 674) besteht die Gefahr, daß sich in Fließrichtung hinter den Querstegen Material ablagert, das dort haftenbleibt Das den Scherquersteg überströmende Material gleitet dann einfach über den haftenden Materialanteil hinweg, wodurch die Vermischung mangelhaft wird. Diese Gefahr besteht insbesondere dann, wenn zwei oder mehr Scherquerstege hintereinander angeordnet sind. Dann bilden sich zwischen den Scherquerstegen Taschen aus, die sich mit Material vollsetzen, während die fließende Masse ansonsten laminar über die vollgesetzten Taschen hinwegströmt Ein weiterer Machteil der bekannten Schneckenmaschinen ist, daß das behandelte Material die Schneckengänge in Form einer sogenannten Blockströmung durchströmen kann, bei welcher die äußeren Schichten zwar gegeneinander verschoben und miteinander gemischt werden, die aber in ihrer Mitte eine tote Zone aufweist Diese Zone kann unter Umständen die ganze Länge der Schneckenmaschine durchqueren, ohne richtig gemischt zu werden. Auch beim Überqueren von Scherstegen wird das Material im inneren Bereich unter Umständen nur zusammengedrückt
    Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schneckenmaschine der eingangs beschriebenen Gattung so auszugestalten, daß ruhende Materialinseln hinter den Scherquerstegen vollständig oder wenigstens weitgehend vermieden und in einer eventuell auftretenden laminaren Blockströmung die inneren ungemischten Bereiche zerstört werden.
    Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zusätzlich in der Höhe mit der Schneckenwindungshöhe übereinstimmende Schlitzquerstege vorgesehen sind, die je einen sich ungefähr radial zur Schneckenachse bis zum Fuß des Schlitzquerstegs erstreckenden Schlitz aufweisen.
    Bei der erfindungsgemäßen Schneckenmaschine wird
    das Material gezwungen, nach Überströmen eines oder mehrerer Scherquerstege einen Schlitz zu durchfließen, der sich, in Fließrichtung gesehen, mit dem Durchtrittsspalt oberhalb der Scherstege kreuzt Dadurch wird das Material um bis zu 90° umgelenkt, wodurch der laminare Fluß gestört und eine gute Durchmischung des Materials hinter den Scherstegen erreicht wird. Auf diese Weise wird die Bildung ruhender Materialinseln hinter den Scherstegen ebenso vermieden wie das Auftreten einer laminaren Blockströmung.
    Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann jedem Scherquersteg ein Schlitzquersteg in Fließrichtung nachgeordnet sein. Dadurch wird zuverlässig die Bildung von ruhenden Materialinseln hinter jedem Scherquersteg ausgeschaltet Es kann jedoch auch zweckmäßig sein, daß jeweils einer Gruppe von Scherquerstegen ein Schlitzquersteg oder mehrere Schlitzquerstege in Fließrichtung nachgeordnet ist bzw. sind. Auch hierdurch wird die laminare Blockströmung ausreichend gestört, um die Bildung ruhender Material-
    b% inseln weigehend zu vermeiden.
    Vorzugsweise stimmt der Durchtrittsquerschnitt zwischen der Oberseite jedes Scherquerstegs und der Gchäusc'innenwand ungefähr nut
    L/ui VlItI Uta
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