DE2810853C2 - Spritzkopf für einen Extruder - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Spritzkopf für einen Extruder mit zwei zusammen drehbaren Schnecken gemäß Gattungsbegriff des Patentanspruches 1.

Bei einem bekannten Spritzkopf der gattungsgemäßen Art (GB-PS 1 07 769) sind zwar Verteilergitter mit Kanälen vorgesehen, die zueinander parallele Achsen haben und die in gleichen Abständen zur Achse der Düse und symmetrisch zur Düsenmittelebene entsprechend einander gegenüberliegenden Kreisbögen gleichen Durchmessers liegen, doch weisen die dortigen Verteilergitter jeweils eine Mehrzahl auf Kreisbögen jeweils unterschiedlicher Durchmesser angeordneter Kanäle auf. Es kann auf diese Weise zwar die von den Schnecken der pastösen Masseströme erteilte Drehgeichwindigkeit gebrochen und in eine lineare Bewegung umgesetzt werden, doch haben die einzelnen aus den Kanälen austretenden Masseströme bei dieser Anordnung durchaus voneinander unterschiedliche Geschwindigkeiten und es herrsehen in ihnen aueh unterschiedliche Drücke, je nach Abstand zur Düsenachse. Ferner ist auch mit der ausschließlichen Ebenwandigkeit der dortigen Verteilergitter zur Druckausgleichskammer hin eine zuverlässige kreisförmige Druckisobarenerzeugung in dieser Druckausgleichskammer nicht zu erzielen. Es müssen sich somit nach den Verteilergittern pastöse Masseströme unterschiedlicher Geschwindigkeiten und unterschiedlichen Druckpotentiais aufgrund unterschiedlicher Ausgangsdrücke und unterschiedlicher Druckverluste vereinigen, was der Erzielung eines möglichst gleichförmigen Endproduktes entgegensteht

Es ist ferner aus der US-PS 32 84 848 ein Spritzkopf mit einem Verteilergitter bekannt, das konisch zulaufend ist Der Konus verläuft dort jedoch in Richtung der Düse auf der der Schneckenspitze abgewandten Seite, so daß

ίο er zu einer anzustrebenden Erzeugung einer kreisförmigen Druckisobare im Druckausgleichsraum, d.h. zwischen der Schneckenspitze und dem Verteilergitter, nicht beiträgt Im übrigen sind auch dort wieder eine Vielzahl von Kanälen mit zueinander parallelen Achsen vorgesehen, die auf mehreren Kreisbögen unterschiedlicher Durchmesser liegea

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Spritzkopf der gattungsgemäßen Art zu schaffen, der mit einfachen Mitteln die Vereinigung von Masseströmen gleicher Geschwindigkeiten und gleichen Druckpotentiales und damit die Erzeugung eines Endproduktes mit sehr hoher Gleichförmigkeit ermöglicht.

Die erfindungsgemäße Lösung ergibt sich aus dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1.

Die bei dieser Ausgestaltung des Spritzkopfes durch die Kanäle des Verteilergitters gelangenden Masseströme haben alle ausschließlich die giaiche Geschwindigkeit und das gleiche Druckpotential, da sie ausgehend von der gleichen kreisförmigen Druckisobare in der Druckausgleichskammer zwischen dem Verteilergitter und der Spitze der Schnecken auch alle den gleichen Druckverlusten unterliegen. Sie können sich somit hinter dem Verteilergitter als linear bewegte Masseströme vollständig gleichförmig vereinigen.

Weitere bevorzugte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet Sind bei einem Spritzkopf beispielsweise zwei Düsen vorgesehen, haben die Kanäle in sinngemäßer Anwendung des Erfindungsgedankens alle den gleichen Abstand von der Symmetrieebene der beiden Düsen.

Insbesondere bei Einsatz nur einer Düse weist ferner das Verteilergitter einen zusätzlichen Zentralkanal auf, der in der Achse der Düse liegt Hierdurch läßt sich der Aufbau einer Stagnationszone in der Druckausgleichskammer zuverlässig vermeiden.

Werden schlitzförmige Düsen zur Erzeugung bandförmiger Endprodukte eingesetzt, werden die Düsenschiitze an ihren seitlichen Enden zweckmäßig mit Aufweitungen vergehen, um in den Schlitzenden eine erhöhte Massereibung und damit eine negative Beeinflussung der Gleichförmigkeit des Materials zu vermeiden.

Ausführungsbeispiele von Spritzköpfen gemäß der Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 eine schematische Seitenansicht einer mit einem Spritzkopf und Spannstangen ausgerüsteten Herstellungsanlage, insbesondere für gegrillte Backwarentafeln und Brotschnitten mit der Behandlungsfolge Kochen — Extrudieren — Expandieren,

F i g. 2 einen Längsschnitt durch einen Spritzkopf in seiner Anbringung am Abgabeende des Extruders,

F i g. 3 eine Stirnansicht des Spritzkopfes gemäß Ansichtspfeil A der F i g. 2,

F i g. 4 eine Rückansicht des Spritzkopfes gemäß Ansichtspfei! ßder Fig.2,

Fig. 5, 6 und 7 Schnittdarstellungen und Ansichten entsprechend den Fig. 2, 3 und 4 eines weiteren Aus-

führungsbeispiels eines Spritzkopfes,

Fig.8 einen Längsschnitt durch einen weiteren Spritzkopf, bei dem am Ende einer jeden Schnecke zwei Düsen vorgesehen sind,

Fig.9 eine Rückansicht des Spritzkopfes gemäß Ansichtspfeil C der F i g. 8,

F i g. 10 eine Stirnansicht gemäß Ansichtspfeü D der Fig. 8,

Fig. 11 einen, schematischen Längsschnitt durch das Abgabeende eines Extruders, der mit zwei Spritzköpfen entsprechend der Ausgestaltung nach F i g. 8 ausgerüstet ist,

F i g. 12 ein Kurvendiagraaim über die Druckverhältnisse im Massestrom in Abhängigkeit von der Entfernung von der Mittelachse.

Die in F i g. 1 dargestellte Fertigungsanlage hat einen Speisetrichter mit einer Dosierschraube 2, einen Extruder 3 mit zwei zusammen drehenden Schnecken, von denen mindestens eine mit einem Spritzkopf 4 ausgerüstet ist, hinter dem zwei hebbare Spannstangen 5 und 6 angeordnet sind, sowie ferner einen Trockentunnel 8. ein Laminierwalzenpaar 9, eine Schneidvor'chtung 12 mit rotierenden Messern, einen Grilltunnel 13 und den üblichen Handhabungs- und Verpackungseinrichtungen 14.

Die F i g. 2,3 und 4 zeigen im einzelnen einen Kopf 4, wie er in das vordere Ende des Extruders 3 einsetzbar ist Der Spritzkopf weist, in Strömungsrichtung vor der Düse 15 liegend, ein Verteilergitter 16 auf, das in der vorderen Kammer zwischen die Spitze einer der Schnecken 17 des Extruders 3 und die Druckausgleichskammer 18 zwischengeschaltet ist

Das Verteilergitter 16 weist in symmetrischer Anordnung bezüglich der Mittelebene der Düse 15 zwei Reihen von Kanälen 20 auf, die mit ihren Achsen alle parallel zueinander liegen und die alle im gleichen Abstand zur Achse der Düse 15 gemäß den einander diametral gegenüberliegenden, in F i g. 5 gezeigten Kreisbögen liegen. Das Verteilergitter 16 weist ferner einen Zentralkanal 19 auf, dt - in der Achse der Düse 15 liegt

Die Fig.8, 9, 10 und 11 zeigen Einzelheiten eines Spritzkopfes 25, der in das Abgabeende eines Extruders einsetzbar ist, wobei in diesem Ausführungsbeispiel am Ende einer jede Schnecke jeweils zwei Düsen 26 und 27 vorgesehen sind. Dieser Spritzkopf weist, in Strömungsrichtung gesehen vor den beiden Düsen 26 und 27 liegend, ein Verteilergitter 29 auf, das in der vorderen Kammer bzw. der Kompressionskammer 30 zwischen die Spitze einer der beiden Schnecken 28 des Extruders und die Druckausgleichskammer 31 zwischengeschaltet ist Dieses Verteilergitter 29 weist in symmetrischer Anordnung zjr Symmetrieeböne der beiden Düsen 26 und 27 zwei Reihen von Kanälen 32 auf, die alle zueinander parallele Achsen haben und die alle im gleichen Abstand zur Mittelachse der Symmetrieebene der Düsen gemäß zwei einander gegenüberliegenden Kreisbögen (s. Fig.9) liegen. Dieses Verteilergitter hat keinen Zentralkanal in der Achse der Symmetrieebene der beiden Düsen.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach den F i g. 2, 3 und 4 ist das Vorhandensein eines Zentralkanals zweckmäßig, um, gegenüberliegend der einzig vorhandenen Düse, die Schaffung einer Stagnationszone in der Druckausgleichskammer zu verhindern und um ein Verstopfen der Düse durch eine Akkumulation der pastösen Masse zu verhindern. Bei dem Ausführungsbeispiel nach den F i g. 8, 9, 10 u.d 11 ist jedoch das Ende einer ieden der zusammen drehenden Schnecken des Extruders mit mindestens zwei Düsen ausgerüstet Es bildet sich somit, wie in Fig. 11 gezeigt, in den Druckausgleichskammern 31a, 31 6 im Zentrum des VerteilergU-ters 29a, 296 zwei Totzonen 33a, 336, in die Masse gar nicht eintritt, so daß es hier auch nicht zu einer Stagnation kommen kann.

Bei dem in den F i g. 2,3 und 4 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die den Spritzkopf bildenden Teile zu einem Stück zusammengefaßt, sei es, daß sie einstückig hergestellt sind, sei es, daß sie durch Verschweißen untrennbar miteinander verbunden sind. Das Verteilergitter 16 nimmt in dem Spritzkopf eine feste Lage ein, ist jedoch nicht mit ihm unverlierbar verbunden, sondern durch Flansche oder andere Befestigungsmittel 21 lösbar befestigt

Gemäß der in den F i g. 5,6 und 7 dargestellten Ausführungsform besteht der Spritzkopf aus zwei Teilstükken, die durch eine Verbindung 22, gebildet aus Flanschen und Zugankern, in lösbarer Form miteinander verbunden sind. Hierdurch wird riie Reinigung des Spritzkopfes und insbesondere der ixise 15 sehr erleichtert Das Verteilergitter 16 hat im Spritzkopf wieder eine feste Lage, ist aber lösbar befestigt Bei allen vorstehend beschriebenen Ausführungsformen ist die Gesundheit der Einrichtung ausgehend vom Mischer bis zum Ende Des Extruders durch elektrischen Induktionsstrom beheizt, um die für das zu extrudierende Gemisch erforderlichen Temperaturen zu erreichen.
Die pulverförmigen Bestandteile des zu extrudierenden Gemisches werden in einem Mischer vermischt, bevor sie der Dosierschnecke 2 (s. F i g. 1), die dem Extruder 3 vorgeschaltet ist, zugeführt werdea Zugleich wird auch die erforderliche Wassermenge mittels einer Dosierpumpe (nicht dargestellt) zugeführt Knetscheiben (nicht dargestellt) werden in üblicher Weise vor den Schnecken des Extruders 3 angeordnet Sie bewirken eine gute Vermischung des Pulvergemisches mit dem Wasser und gewährleisten eine homogene Wässerung der Gesamtheit der Bestandteile des zu extrudierenden Produktes.

D>e Steigung der Schnecken des Extruders verkleinert sich ausgehend vom Einlaß zum Auslaß hin progressiv, wodurch sich der Druck auf das zu extrudierende Produkt progessiv steigert Gegengewindestücke (nicht dargestellt) üblichen Aufbaus sind hinter den Schnecken und vor der vorderen Druckkammer des Extruders angeordnet, um eine Stagnation der pastösen Masse, die zu Ungleichförmigkeiten im extrudierten Produkt führen könnte, zu verhindern.

Der Strom der pastösen Masse wird durch die Drehbewegung, die ihm durch die Schnecke 17 oder die beiden zusammen drehenden Schnecken 28a, 286 des Extruders erteilt wird, in den Raum getrieben, der zwischen den vorstehenden Konen am Ende der Schnecken und den diese Konen aufnehmenden kegelfö-migen Aussparungen 23 des Verteilergitters 16 oder der Verteilergitter 29a, 296 gebildet ist In dem in F i g. 11 dargestellten Fall bildet dieser Raum die Druckkammern 30s, 306.

Die Spitzen der Schnecken üben somit auf die pastöse Masse im Bereich dieser Druckkammer einen gewissen Druck aus, wobei die Isobarkurven in d::r Masse konzentrische Kreise sind, deren Mittelpunkt in der Achse der Schnecke liegt Das Druckdiagramm in Abhängigkeit vom Abstand ο von diesem Zentrum ist in Fi g. 12 gezeigt; Oi und O\\ sind hierbei jeweils einander entsprechende Stellen.

Die Kanäle des Verteilereitters die in den Abstands-

punkten I, J, K, L liegen, nehmen alle eine pastöse Masse auf, die unter einem Druck von etwa 150 bar steht. Die Wegbahnen, die von den die Kanäle durchquerenden Massestrahlen durchlaufen werden, sind identisch. Demzufolge sind die Belastungsverluste für die vier Massestrahlen identisch. In den Punkten Ii₁Ji₁Ki und Ll (Fig. 11) unterliegen diese Strahlen dem gleichen Druck und haben die gleiche Geschwindigkeit. Am Ausgang der Kanäle des Verteilergitters laufen die Strahlen ausgehend von den Punkten Ii, Ji, Ki und Li unter Vereinigung zusammen, bilden eine vollkommen homogene Masse und durchtreten die Düsen 26a, 27a, 266,27b und ergeben ein vollkommen ebenes Band, das weder Längsnuten aufweist noch Ungleichmäßigkeiten in der Oberfläche hat.

Die drehende Bewegung, die der pastösen Masse von den Schnecken erteilt wird, wird somit gebrochen und in eine lineare Bewegung transformiert, wobei die jedem Massestrahl. der aus den Kanälen des Verteilergitters austritt, auferlegte lineare Geschwindigkeit für alle Strahlen die gleiche ist.

Die spezielle Ausgestaltung der Düsen ermöglicht es darüber hinaus, ein Masseband gleichförmiger Dicke über die ganze Breite zu erreichen. Die in Fig. 10 dargestellten Düsen 26 und 27 sind nämlich an ihren seitlichen Enden mit Aufweitungen 34 und 35 versehen. Hierdurch treten Belastungsverluste und eine Verlangsamung der Masse an den seitlichen Enden der Düse nicht auf.

Beispielsweise der Schlitz der Düse 26 empfängt Massestrahlen, die von zehn Kanälen 32 kommen, die in Kreisbogenform im unteren Teil des in F i g. 9 gezeigten Verteilergitters angeordnet sind. Diese Strahlen, die mit ein und derselben Geschwindigkeit aus den Kanälen 32 kommen, laufen unter Vereinigung in der Druckausgleichskammer 31 zusammen bevor sie durch die Düse 26 extnidiert werden. Im Augenblick des Durchganges durch die Düse haben diese zehn Strahlen alle einen identischen Reibkoeffizienten an den oberen und unteren Wandungen der Düse. Wenn jedoch diese Düse aus einem über die ganze Breite gleichförmigen Schlitz gebildet wäre, hätten die beiden Massestrahlen, die sich in den entsprechenden Endlagen befinden, eine stärkere Reibung an den Seitenwänden der Düse, so daß sich an diesen beiden Enden ein stärkerer Belastungsverlust und damit eine Verlangsamung ergeben würde. Dieses ist durch die seitlichen Aufweitungen 34 und 35 verhindert, die gewährleisten, daß die beiden Massestrahlen in den Endlagen einen größeren Durchschnittsquerschnitt vorfinden als die anderen Massestrahlen.

Die Aufeinanderfolge der Arbeitsvorgänge ist schemtisch aus Fig. 1 ersichtlich. Die extrudierte pastöse Masse tritt aus der Düse 15 in Form eines noch pastösen Bandes 24 aus, das nach oben gebogen ist. Das Band läuft unter der Spannstange 6 hindurch und wird unmittelbar vom Förderband des Trockentunnels 8 ergriffen. Die hebbare Spannstange 5 befindet sich dabei in abgesenkter Stellung, wie in F i g. 1 strichpunktiert

dargestellt. Man hebt dann die Spannstange 5 an, indem man sie um die Achse der Spannstange 6 verschwenken läßt, und bringt die Spannstange mit ihren Haltern in eine etwa vertikale Lage, wobei man die Lage in Abhängigkeit der gewünschten Spannung variieren kann,

wobei die Spannung wiederum von der Plastizität des pastösen Bandes abhängt. Das Band 24 durchläuft dann die Wegbahn, die in F i g. 1 in ausgezogener Linie dargestellt ist. Die Spannstangen 5 und 6 bilden dabei eine Art Schikane. Falls man es nicht für erforderlich hält, dem Band am Ausgang des Spritzkopfes irgendeine Spannung zu geben, läßt man die Spannstangen insgesamt um die Achse 7 nach unten verschwenken, so daß sie vollständig horizontal liegen.
Nach Durchlaufen des Trockentunnels 8 läuft das Band zwischen dem Laminierwalzenpaar 9 hindurch. Es wird dann in Tafeln der gewünschten Größe durch rotierende Messer der Schneidvorrichtung 12 zerschnitten. Die Tafeln durchlaufen dann einen Grilltunnel 13. Sie werden anschließend auf einem Förderband gekühlt, das unter der Beeinflussung von Kaltluft steht, bevor sie weiteren Handhabungen und ihrer Abpackung unterzogen werden.

Auf die vorstehend beschriebene Weise können beispielsweise tafelförmige gegrillte Backwaren, Brotschnitten, Spezialbrote u. dgl. hergestellt werden.

Abweichend von den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen können die Extrudierdüsen auch eine halbkreisförmige Form, eine Kreuzform oder eine Rautenform haben.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Spritzkopf für einen Extruder mit zwei zusammen drehbaren Schnecken, bei dem zwischen der Spitze der Schnecken und einer Druckausgleichskammer ein zur Druckausgleichskammer ebenwandiges Verteilergitter angeordnet ist, das Kanäle aufweist, die zueinander parallele Achsen haben und die in gleichen Abständen zur Achse der Düse und symmetrisch zur Düsenmittelebene entsprechend einander gegenüberliegender Kreisbögen gleichen Durchmessers liegen, dadurch gekennzeichnet, daß das Verteilergitter (16, 29) auf der der Schneckenspitze zugewandten Seite eine dem Schneckenspitzenkonus entsprechende konische Ausnehmung aufweist und ausschließlich nur solche Kanäle (20, 32) mit parallel zueinander liegenden Achsen hat, die alle im gleichen Abstand von der Däsenachse und symmetrisch zur Düsenmittelebene entsprechend zweier einander gegenüberliegender Kreisbögen gleichen Durchmessers liegen.

Z Spritzkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verteilergitter (16) zusätzlich einen Zentralkanal (19) aufweist, der in der Achse der Düse (15) liegt

3. Spritzkopf nach Anspruch 1, mit zwei Düsen, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Reihen von Kanälen (20) des Verteilergitters (29a, 296) alle den gleichen Abstand von der Symmetrieebene der beide Düsen (26a, 27*; 266,2"b) haben und symmetrisch zu dieser SymmeHeebene angeordnet sind.

4. Spritzkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse (15; 26a, 27a; 26i>, 276) schlitzförmig ausgebildet und an den Schlitzenden mit Aufweitungen (34,35) versehen ist