DE4014347C1 - Appts. for heating-rotating and/or oscillating work member - comprises heat carrier, pipe, heat exchanger, vessel and ring-shaped hollow chamber with plastic extruder for high temps. - Google Patents

Abstract

Appts. has heat carrier which is fed through a single or multipart shaft and through a heat exchanger. The heat carrier is supplied via a bore in the shaft, and a pipe connects it to the heat exchanger. The heat carrying medium is caught in a catchment vessel as it leaves the ring shaped hollow chamber. USE/ADVANTAGE - Used e.g. together with a plastic extruder, is simple and can operate at high temps..

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Beheizen eines rotierenden und/oder oszillierenden Arbeitsor­ gans mit einem Wärmeträger, welcher durch eine ein- oder mehr­ teilige Welle des Arbeitsorgans und durch einen Wärmeaustau­ scher in geschlossenem Kreislauf geführt ist, wobei die Zufuhr des Wärmeträgers durch ein in eine Sackbohrung der Welle einge­ lassenes und an den Wärmeaustauscher angeschlossenes Rohr und der Rücklauf desselben durch einen das Rohr umgebenden ringför­ migen Hohlraum erfolgt.The present invention relates to a device for Heating a rotating and / or oscillating work unit goose with a heat transfer medium, which by one or more partial shaft of the working organ and through a heat build-up shear in a closed circuit, the supply of the heat transfer medium through a blind hole in the shaft pipe left and connected to the heat exchanger and the return flow of the same through an annular ring surrounding the pipe cavity.

Eine solche Einrichtung ist in den Fig. 33 und 34 der Zeit­ schrift "Der Plastverarbeiter" 1963/11, Seiten 703/704 be­ schrieben und dargestellt. Vorhanden ist ein sog. Maschinenele­ ment für die Zuführung und den Abfluß von Flüssigkeiten zur Temperierung einer Schnecke im geschlossenen Kreislauf.Such a device is of time in Figs. 33 and 34 writing "The plastic processor" 1963/11, pages 703/704 be wrote and presented. There is a so-called machine element ment for the supply and drainage of liquids for Temperature control of a snail in a closed circuit.

Bei dieser Ausführung wird als Nachteil angesehen, daß das Ma­ schinenelement mit Hilfe eines Lagers direkt an einem Verlänge­ rungsrohr angeordnet ist, welches mit dem Schneckenschaft mit­ rotiert und mit dem Hohlraum in Verbindung steht, der ein Strö­ mungsrohr umgibt, und wo die Rückströmung des Wärmeträgers er­ folgt. Da das feststehende Gehäuse des Maschinenelements am ro­ tierenden Verlängerungsrohr angeordnet ist, wird nicht nur die Anordnung eines Lagers unumgänglich, sondern auch die Verwen­ dung einer Dichtung, die das Entweichen des im geschlossenen Kreislauf rückströmenden Wärmeträgers zu verhindern bestimmt ist. Die Dichtung muß eine dynamische Dichtung sein, welche zwischen einem rotierenden und einem stillstehenden Bauteil zu­ verlässig wirkt. In Fig. 34 der genannten Zeitschrift ist eine Lösung ohne Dichtung dargestellt, wobei die Temperierung einer Schnecke mit einer Flüssigkeit in offenem Kreislauf erfolgt. Offene Systeme sind jedoch technisch und sicherheitstechnisch nur mit einem Wärmeträger verwendbar, welcher eine Temperatur bis etwa 40-50°C aufweist, nicht aber mit einem Wärmeträger von über 100°C. Für die Temperierung des Arbeitsraums von Misch- und Kneteinrichtungen sind jedoch hohe Misch- und Reaktions­ temperaturen vorgeschrieben, die genau eingehalten werden müs­ sen. Man war deshalb gezwungen, solche Konstruktionen zu ver­ wenden, welche in der genannten Fig. 33 dargestellt und be­ schrieben sind. Dies bedingt die Verwendung von Dichtungen bzw. Stopfbüchsenkonstruktionen, die einer ständigen Wartung bedür­ fen und reparaturanfällig sind.In this embodiment, it is considered a disadvantage that the machine element is arranged by means of a bearing directly on an extension pipe, which rotates with the screw shaft and communicates with the cavity, which surrounds a flow pipe, and where the backflow of the heat transfer medium he follows. Since the fixed housing of the machine element is arranged on the ro extending extension tube, not only the arrangement of a bearing is inevitable, but also the use of a seal which is intended to prevent the escape of the heat carrier flowing back in the closed circuit. The seal must be a dynamic seal that works reliably between a rotating and a stationary component. In Fig. 34 of said magazine, a solution is shown without a seal, wherein the tempering is carried out of a screw having a liquid in an open circuit. However, open and technical systems can only be used with a heat transfer medium that has a temperature of up to around 40-50 ° C, but not with a heat transfer medium of over 100 ° C. For the temperature control of the working area of mixing and kneading devices, however, high mixing and reaction temperatures are prescribed, which must be strictly observed. One was therefore forced to use such constructions, which are shown in FIG. 33 and described. This requires the use of seals or stuffing box constructions that require constant maintenance and are prone to repair.

Zweck der Erfindung ist die Beseitigung dieser Nachteile mit Hilfe einer Konstruktion, die die Verwendung von Wärmeträgern mit sehr hohen Temperaturen im geschlossenen Kreislauf erlaubt und trotzdem keine Dichtungsprobleme stellt.The purpose of the invention is to eliminate these disadvantages Help a construction that the use of heat transfer media  allowed at very high temperatures in a closed circuit and still does not pose any sealing problems.

Die Lösung der gestellten Aufgabe erfolgt mittels einer ein­ gangs beschriebenen Einrichtung, welche die in Anspruch 1 auf­ geführten Merkmale aufweist.The task is solved using a initially described device, which in claim 1 has guided characteristics.

Durch die Verwendung eines Auffanggehäuses wird das drucklose Auffangen des aus dem ringförmigen Hohlraum rückstömenden Wär­ meträgers ermöglicht, wobei das Gehäuse nicht mehr an einem ro­ tierenden Konstruktionsteil mit Hilfe eines Lagers und einer Dichtung, sondern an einem unbewegten Gehäuseteil des Arbeits­ organs befestigt ist. Da das Auffangsgehäuse im Betrieb nur teilweise gefüllt wird, ist eine dynamische Dichtung für den Wärmeträger nicht mehr erforderlich. Die optimale Ausgestaltung der vorgeschlagenen Einrichtung ist in den dem Anspruch 1 zuge­ ordneten Ansprüchen 2-4 definiert. Wesentlich ist dabei, daß das dem Arbeitsraum abgekehrte Ende der Welle eine einen Stauraum begrenzende rotierende Verlängerung aufweist, welche sich in das unbewegliche Auffanggehäuse erstreckt.By using a collecting housing, the unpressurized Collection of the heat flowing back from the annular cavity Meträger enables, the housing is no longer on a ro ting structural part with the help of a bearing and Seal, but on a still part of the housing work organs is attached. Since the collecting housing only in operation is partially filled is a dynamic seal for the Heat transfer medium no longer required. The optimal design the proposed device is in the claim 1 ordered claims 2-4 defined. It is essential that the end of the shaft facing away from the work area is a storage space limiting rotating extension, which is in the immovable collection housing extends.

Dieser Stauraum kann keinesfalls mit der aus der DE-AS 23 51 809 bekanntgewordenen Ab­ führkammer für eine Kühlflüssigkeit verglichen werden und auch nicht mit der Kammer des in der US-PS 24 49 355 beschriebenen Plastikextruders, welche Teile völlig anderen Zwecken dienen und nicht in Verbindung mit einer Einrichtung zur thermischen Behandlung einer Bearbeitungsstelle verwendet werden können. This storage space can by no means with the Ab from DE-AS 23 51 809 guide chamber for a coolant can be compared and also not with the chamber of that described in U.S. Patent No. 2,449,355 Plastic extruders, which parts serve completely different purposes and not in connection with a device for thermal Treatment of a processing point can be used.  

Weitere vorteilhafte Merkmale der erfindungsgemäßen Ein­ richtung gehen aus den Ansprüchen 2-5 vor.Further advantageous features of the invention direction proceed from claims 2-5.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist auf der beiligen­ den Zeichnung dargestellt, welche die für die Erfindung wesentlichen Teile einer Misch- und Kneteinrichtung im Ver­ tikalschnitt zeigt.An embodiment of the invention is on the enclosed the drawing shown, which for the invention essential parts of a mixing and kneading device in Ver tical cut shows.

Aus der Zeichnung ist das dem Arbeitsorgan abgekehrte Ende einer Einrichtung zum Heizen oder Kühlen einer Bearbei­ tungsstelle in der Form einer Misch- und Kneteinrichtung ersichtlich, welche für die verschiedensten Zwecke einge­ setzt werden kann und mit einer Misch- und Knet- oder Ex­ trusionswelle versehen ist, die vorzugsweise nebst der ro­ tierenden auch noch eine hin-und hergehende Bewegung im Sinne einer Oszillation ausführt.From the drawing is the end facing away from the working organ a device for heating or cooling a machining in the form of a mixing and kneading device can be seen which are used for the most diverse purposes can be set and with a mixing and kneading or Ex Trusionwelle is provided, which preferably together with the ro also a back and forth movement in the In the sense of an oscillation.

Die Welle ist in bekannter Weise mit Förder-, Misch- und Knetorganen ausgerüstet, die sich auf der linken Verlänge­ rung der Zeichnung befinden und nicht näher dargestellt sind. Die Misch-und Knetorgane, die z. B. schraubenlinienförmig um die Welle geführt sind und mit Knetbolzen zusammenwirken, welche sich in das Gehäuseinnere erstrecken und bei der Ro­ tation und Oszillation der Welle durch Unterbruchstellen der Schneckengänge hindurchtreten, bearbeiten das aus ein oder mehr Komponenten bestehende Mischgut, das, je nach Art des Misch- und Knetprozesses, erwärmt oder gekühlt wer­ den muß. Meistens ist es erforderlich, das Mischgut wäh­ rend der Bearbeitung auf einer bestimmten Temperatur zu halten, um übermäßige Erwärmung oder auch Abkühlung zu verhindern, die dem Prozeß hinderlich sein könnte. Sinnge­ mäß gilt dies auch für Zonen wo reine Förderung oder Druckaufbau erfolgt.The shaft is in a known manner with conveying, mixing and Kneading organs equipped, located on the left extension tion of the drawing and are not shown in detail are. The mixing and kneading elements, the z. B. helical the shaft is guided and interact with kneading bolts,  which extend into the interior of the housing and at Ro tation and oscillation of the shaft through break points of the worm threads pass through, work that out on or more components existing mix, depending on Type of mixing and kneading process, heated or cooled that must. It is usually necessary to select the mix processing at a certain temperature keep going to excessive heating or cooling too prevent that could hinder the process. Sinnge This also applies to zones where pure support or Pressure builds up.

Zu diesem Zwecke ist es bereits bekannt, einen fluiden Wär­ meträger zu verwenden, welcher durch eine zentrale Bohrung der Arbeitswelle an die Bearbeitungsstelle geführt und dann durch eine andere Bohrung oder durch das Knetergehäu­ se wieder abgeführt wird. In einem Wärmeaustauscher wird der fluide Wärmeträger wieder erwärmt oder abgekühlt.For this purpose it is already known to use a fluid heat medium to use, which through a central hole the working wave to the processing point and then through another hole or through the kneader housing se is discharged again. In a heat exchanger the fluid heat transfer medium is warmed up or cooled down.

In der Zeichnung ist das eine Ende der Welle mit 1 bezeich­ net. Diese oder eine Verlängerung derselben ist am andern Ende mit den schraubenlinienförmigen Misch- und Knetorganen ausgerü­ stet, die im Knetergehäuse rotieren und gegebenenfalls os­ zillieren.In the drawing, one end of the shaft is denoted by 1 . This or an extension of the same is equipped at the other end with the helical mixing and kneading elements which rotate in the kneader housing and optionally oscillate.

Gemäß der dargestellten Ausführung besteht das Wellenende aus zwei konzentrischen Rohren, zwischen welchen das ent­ sprechende Wellenende des eigentlichen Arbeitsorgans ein­ geschraubt wird. Das Getriebe zum oszillierenden Antreiben der Welle 1 weist einen in einem Getriebegehäuse 2 angeord­ neten Kugelsitz 3 auf, in welchem das Oszillieren mittels eines, eine Taumelbewegung ausübenden Organs 4 erzeugt und auf die Welle übertragen wird.According to the illustrated embodiment, the shaft end consists of two concentric tubes, between which the corresponding shaft end of the actual working element is screwed. The gear for oscillating driving of the shaft 1 has a ball seat 3 in a gear housing 2 , in which the oscillation is generated by means of a wobbling member 4 and transmitted to the shaft.

Die Welle 1 weist eine durchgehende Bohrung 5 auf, welche in die entsprechende Bohrung der die Fortsetzung bildenden und die Arbeitsorgane tragenden Welle (nicht gezeigt) über­ geht. Die letztere Bohrung endet vor dem Wellenende, so daß eine zusammenhängende Sackbohrung gebildet wird. In die Sackbohrung 5 ist ein Rohr 6 eingesetzt, welches ebenfalls aus mehreren, vorzugsweise zusammengeschraubten Rohrteilen bestehen kann, wobei das Gesamtrohr sich bis vor das Ende der Sackbohrung erstreckt. Der Außendurchmes­ ser des Rohres 6 ist etwas kleiner als der Durchmesser der Sack­ bohrung 5, so daß das Rohr 6 von einem ringförmigen Hohl­ raum 7 umgeben ist. Das Wellenende 1 ist mit einer zylin­ drischen Verlängerung 8 versehen, welche an der Stirnflä­ che des Wellenendes 1 befestigt oder aus einem Stück mit diesem gebildet ist. Die Verlängerung 8 umgibt koaxial das aus der Sackbohrung 5 herausgeführte Rohr 6 und ro­ tiert und oszilliert gegebenenfalls mit diesem.The shaft 1 has a continuous bore 5 which merges into the corresponding bore of the shaft (not shown) which forms the continuation and carries the working members. The latter bore ends before the shaft end, so that a continuous blind bore is formed. A tube 6 is inserted into the blind bore 5 , which can also consist of several, preferably screwed together tube parts, the overall tube extending to the end of the blind bore. The outer diameter of the tube 6 is slightly smaller than the diameter of the blind bore 5 , so that the tube 6 is surrounded by an annular cavity 7 . The shaft end 1 is provided with a cylindrical extension 8 , which is attached to the end face of the shaft end 1 or is formed in one piece therewith. The extension 8 coaxially surrounds the tube 6 led out of the blind bore 5 and ro tiert and oscillates with this, if necessary.

Das offene Ende 9 der zylindrischen Verlängerung 8 ist mit einer ringförmigen Staublende 10 versehen, welche einen in der Verlängerung gebildeten Stauraum 11 begrenzt. Um das Ende der zylindrischen Verlängerung 8 ist ein Auffanggehäu­ se 12 angeordnet, welches an einem Gehäuseteil 13 der Misch-und Kneteinrichtung bei 14 angeschraubt ist. Der Ge­ häuseteil 13 selbst ist am Maschinenflansch 15 des Getrie­ beteils mittels Schrauben 16 festgemacht.The open end 9 of the cylindrical extension 8 is provided with an annular dust cover 10 which delimits a storage space 11 formed in the extension. Around the end of the cylindrical extension 8 a Auffanggehäu se 12 is arranged, which is screwed to a housing part 13 of the mixing and kneading device at 14 . The Ge housing part 13 itself is attached to the machine flange 15 of the transmission by means of screws 16 .

Das Rohr 6 ist durch die Stirnwand 17 des Auffanggehäuses 12 herausgeführt, an der Durchtrittsstelle 18 in einer Hül­ se geführt und dort durch Schweißen befestigt. Das freie Rohrende ist mit dem Vorlaufanschluß 24 eines Wärmeaustau­ schers 19 verbunden, der auch eine Zirkulationspumpe bein­ haltet.The tube 6 is led out through the end wall 17 of the collecting housing 12 , guided at the passage point 18 in a sleeve and fastened there by welding. The free pipe end is connected to the flow connection 24 of a heat exchanger 19 which also holds a circulation pump.

Das in der Sackbohrung 5 geführte, unbewegliche Rohr 6 ist mehrfach durch Gleitorgane 20 abgestützt, die eine Rota­ tion und Oszillation der Welle 1 bei stillstehendem zentra­ len Rohr 6 gestatten.The guided in the blind bore 5 , immovable tube 6 is supported several times by sliding members 20 , which allow a rotation and oscillation of the shaft 1 when the central tube 6 is stationary.

Das am stillstehenden Gehäuseteil 13 durch Schrauben 14 be­ festigte Auffanggehäuse 12 weist an seinem Bodenteil 22 einen Ablasstutzen 23 auf, welcher mit dem erwähnten Wärme­ austauscher 19 verbunden ist und den Rücklaufanschluß bil­ det.The on the stationary housing part 13 by screws 14 be fastened collecting housing 12 has on its bottom part 22 a drain port 23 which is connected to the heat exchanger 19 mentioned and the return port bil det.

Als fluider Wärmeträger kann in konventioneller Weise Öl, Wasser oder Dampf, aber auch Luft verwendet werden, welch letztere gewaltige Vorteile mit sich bringt, die in erhöh­ ter Betriebssicherheit, im Vergleich zu Öl oder Wasser in hö­ heren Arbeitstemperaturen, in Vereinfachungen und Einsparun­ gen resultieren. Der fluide Wärmeträger gelangt aus dem Wärmeaustauscher 19 in das feste Rohr 6, durchströmt es und erwärmt oder kühlt dabei die im Arbeitsraum des Kne­ ters in Bearbeitung stehenden Produkte. Dies geschieht hauptsächlich nach Verlassen des Rohres 6 am Ende dessel­ ben und nach dem Übertritt in den das Rohr 6 umgebenden Hohlraum 7, welcher unmittelbar von einer Wand der Welle begrenzt ist, auf welcher die Misch- und Knetorgane ange­ ordnet sind und mit welcher die Produkte während der Bear­ beitung in Berührung kommen.As a fluid heat transfer medium, oil, water or steam, but also air can be used in a conventional manner, the latter bringing tremendous advantages, which result in increased operational reliability, compared to oil or water in higher working temperatures, in simplifications and savings . The fluid heat transfer medium comes from the heat exchanger 19 into the fixed tube 6 , flows through it and heats or cools the products in the working area of the Kne ters. This is mainly done after leaving the tube 6 at the end of the same and after passing into the tube 7 surrounding the cavity 7 , which is directly delimited by a wall of the shaft on which the mixing and kneading elements are arranged and with which the products come into contact during machining.

Der fluide Wärmeträger gelangt am anderen Ende des ringför­ migen, von der rotierenden und oszillierenden Welle 1 be­ grenzten Hohlraumes 7 in die ebenfalls rotierende und os­ zillierende Verlängerung 8, wird dort durch die Ringblende 10 gestaut und entweicht schlußendlich in das feste Auf­ fanggehäuse 12. Von dort aus fließt der Wärmeträger zum Wärmeaustauscher 19 zurück.The fluid heat transfer medium reaches the other end of the ringför shaped, from the rotating and oscillating shaft 1 be limited cavity 7 in the rotating and os zillierend extension 8 , is jammed there by the ring diaphragm 10 and ultimately escapes into the fixed catch housing on 12th From there, the heat transfer medium flows back to the heat exchanger 19 .

Durch das Stauen des Wärmeträgers mittels der Ringblende 10 in der zylindrischen Verlängerung 8 wird eine einwand­ freie Befüllung des Wellensystems erreicht und eine genaue Temperaturkontrolle ermöglicht. Wird als Wärmeträger Luft oder ein anderes inertes Gas verwendet, so muß dieses nicht gestaut werden.Due to the accumulation of the heat transfer medium by means of the ring diaphragm 10 in the cylindrical extension 8 , the shaft system is filled properly and an exact temperature control is possible. If air or another inert gas is used as the heat transfer medium, this does not have to be stowed.

Die beschriebene Einrichtung eignet sich hervorragend zur dichtunglosen Zufuhr von fluiden Wärmeträgern zu dynamisch betriebenen Wärmeverbrauchern, insbesondere an solche, die rotierende Wellen oder rotierende und oszillierende Be­ standteile aufweisen und welche geheizt oder gekühlt wer­ den müssen.The device described is ideal for sealless supply of fluid heat carriers too dynamic operated heat consumers, especially those who rotating shafts or rotating and oscillating loading have components and which are heated or cooled have to.

Claims (4)

1. Einrichtung zum Beheizen eines rotierenden und/oder oszillierenden Arbeitsorgans mit einem Wärmeträger, welcher durch eine ein- oder mehrteilige Welle (1) des Arbeitsorgans und durch einen Wärmeaustauscher (19) in geschlossenem Kreis­ lauf geführt ist, wobei die Zufuhr des Wärmeträgers durch ein in eine Sackbohrung der Welle (1) eingelassenes und an den Wär­ meaustauscher (19) angeschlossenes Rohr (6) und der Rücklauf desselben durch einen das Rohr (6) umgebenden ringförmigen Hohlraum (7) erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit Ablauf (23) versehenes, geschlossenes Auffangge­ häuse (12) zum drucklosen Auffangen des aus dem ringförmigen Hohlraum (7) strömenden Wärmeträgers direkt an einem unbewegten Gehäuseteil (13) des Arbeitsorgans befestigt und durch einen Ablauf (23) mit dem Wärmeaustauscher (19) verbunden ist.1. Device for heating a rotating and / or oscillating working element with a heat carrier, which is guided through a single or multi-part shaft ( 1 ) of the working element and through a heat exchanger ( 19 ) in a closed circuit, the supply of the heat carrier through a in a blind bore of the shaft ( 1 ) and connected to the heat exchanger ( 19 ) connected pipe ( 6 ) and the return flow of which takes place through an annular cavity ( 7 ) surrounding the pipe ( 6 ), characterized in that an outlet ( 23 ) Provided, closed Auffangge housing ( 12 ) for pressure-free collection of the heat carrier flowing from the annular cavity ( 7 ) directly attached to an immovable housing part ( 13 ) of the working member and connected by a drain ( 23 ) to the heat exchanger ( 19 ). 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (6) mit seinem sich in die Sackbohrung (5) er­ streckenden Teil in der Bohrung durch Gleitorgane (20) abge­ stützt ist, die eine Drehung und Oszillation der das Rohr (6) umgebenden Welle (1) gestatten.2. Device according to claim 1, characterized in that the tube ( 6 ) with its in the blind bore ( 5 ) it is stretching part in the bore by sliding elements ( 20 ) is supported abge, the rotation and oscillation of the tube ( 6 ) surrounding shaft ( 1 ). 3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das dem Arbeitsraum abgekehrte Ende der Welle (1) eine das feste Rohr (6) umgebende und einen Stauraum (11) begrenzende, rotierende Verlängerung (8) aufweist, welche mit dem ringför­ migen Hohlraum (7) in Verbindung steht und sich in das unbeweg­ liche Auffanggehäuse (12) erstreckt, das die Verlängerung (8) lose umgibt und einen, durch den Rücklauf des Wärmeträgers nur teilweise gefüllten, drucklosen Sammelraum bildet.3. Device according to claim 2, characterized in that said remote from the working space end of the shaft (1) has a the fixed tube (6) surrounding and a storage (11) delimits, rotating extension (8) which-shaped with the ringför cavity ( 7 ) is connected and extends into the immovable collecting housing ( 12 ) which loosely surrounds the extension ( 8 ) and forms a pressure-free collecting space, which is only partially filled by the return of the heat transfer medium. 4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die rohrförmig ausgebildete, einerends an das zugekehrte Ende der Welle (1) mitrotierend angeschlossene Verlängerung (8) am anderen Ende eine radial gegen das sich durch die Verlänge­ rung (8) erstreckende Rohr (6) gerichtete Ringblende (10) be­ sitzt, die den aus dem Hohlraum (7) in die Verlängerung (8) strömenden Wärmeträger zu stauen bestimmt ist.4. Device according to claim 3, characterized in that the tubular, one end to the facing end of the shaft ( 1 ) co-rotating extension ( 8 ) at the other end radially against the through the exten tion ( 8 ) extending tube ( 6 ) directed ring diaphragm ( 10 ) sits, which is intended to stow the heat carrier flowing from the cavity ( 7 ) into the extension ( 8 ).