Misch- und Strangpresse
Die Erfindung bezieht sich auf eine Misch- und Strangpresse, insbesondere für Kunststoffe, bestehend aus einem einseitig offenen Mischgehäuse; aus einer axial im Mischgehäuse angeordneten Welle mit sich zu einem ihrer Enden erstreckenden Förderschnecke und mit an diesem Ende der Welle angeordnetem Anschlussstopfen, der weinen im wesentlichen dem Durchmesser des offenen Endes des Mischgehäuses entsprechenden Durchmesser aufweist; und aus Einrichtungen zum Hinund Herbewegen und Drehen der Welle und des Ab schlussstopfens relativ ! v zum Mischgehäuse.
In der Kunststoffindustrie ist es allgemein üblich, die verschiedenen Plastifizierungsmittel, Farbstoffe und andere Kunststoffbestandteile zu mischen und die gemischte Substanz zu tablettieren. Das Mischen erfolgt unter geregelten Temperatur- und Druckbedingungen, die dafür geeignet sind, die beste Mischung der Bestandteile zu gewährleisten. Normalerweise werden die Kügelchen oder Tabletten gekühlt und anschliessend für die Weiterverarbeitung gespeichert. Während Vorrichtungen zum Tablettieren des Ausstosses der Maschinen dieser Art bekannt sind, gibt es noch keine Einrichtungen zum Abtrennen des Materials in Stränge oder Bänder und zum Zerschneiden der Stränge des gemischten Materials beim Verlassen der Maschine in kurze Längen zur anschliessenden Weitergabe an die Kalanderwalzen, mit denen dann der heisse Kunststoff zu Platten oder Filmen verarbeitet wird.
Viele Faktoren, einschliesslich der Temperatur des stranggepressten Produktes, der Temperatur der Walzen und die Plastizität des Materials bestimmen, ob ein Walzvorgang erfolgversprechend ist.
Die Presse gemäss der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der sich drehende und hin- und herbewegende Abschlussstopfien von innen gegen aussen verlaufende Kanäle zum Durchtritt der Stränge in Achsrichtung aufweist und dass an dem den Stopfen benachbarten Ende des Gehäuses Schneidkanten vorgesehen sind, bei deren Bewegung relativ zu den Kanälen die Stränge in Teillängen zerschnitten werden. In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemässen Einrichtung ist die Abschneidvorrichtung in Achsrichtung verstellbar, um das Ausmass der Rillen oder Nuten zu steuern, welche am Ende des rückwärtigen Hubes der Knetwelle freiliegen.
Es wurde festgestellt, dass die Axialstellung der Abtrennvorrichtung eine Steuerung des Betriebes in dem Sinne gestattet, dass die Lage der Abtrennvorrichtung die Verweilzeit des Materials im Mischer regelt und unmittelbar die Ausgangstemperatur des Materials beeinflusst, welches im wesentlichen direkt den Kalanderwalzen zugeführt wird, und damit als Folge davon auch die endgültige Stärke oder Dicke des ausgewalzten Materials beeinflusst.
Die Trennvorrichtung kann in einer besonderen Ausführungsform während des Misch- und Knetvorganges verstellbar sein, um die erforderliche Regelung sowohl des Misch- als auch Untermischvorganges und irgendwelche unmittelbar sich daran anschliessende Vorgänge vorzusehen.
Die z. B. anfallenden weichen Kunststoffklumpen können unmittelbar den Kalanderwalzen zugeführt werden, die dann diese zu einem kontinuierlichen Blatt oder Film genauester Stärkeabmessungen auswalzen.
Man kann die austretenden Stränge oder Kunststoffbrocken auch verfestigen und zu Körnern zermahlen und anschliessend bei irgendwelchen Formvorgängen zum Einsatz bringen.
Die Verschluss- und Abschneidvorrichtung einer besonderen Ausführungsform kann die Regelung des Rückdruckes in der Mischkammer ermöglichen, während sich die Maschine im Betrieb befindet.
Beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung sollen im folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert werden. Diese Zeichnungen zeigen in
Fig. 1 eine teilweise im Schnitt und teilweise in Seitenansicht wiedergegebene Teildarstellung einer Vorrichtung gemäss der Erfindung;
Fig. 2 einen vergrösserten Schnitt durch einen Teil der Vorrichtung nach Fig. 1 ;
Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie 3-3 der Figur 1;
Fig. 4 einen der Fig. 2 ähnlichen Schnitt einer abgeänderten Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung;
Fig. 5 eine Ansicht der Vorrichtung nach Fig. 4; und in
Fig. 6 einen Schnitt durch die Vorrichtung zum Drehen und Hin- und Herbewegen der Misch- und Presswelle beider wiedergegebener Ausführungsformen.
Eine gemäss der Erfindung konstruierte Vorrichtung eignet sich für die Verwendung in Mischmaschinen üblicher Bauart, beispielsweise einer solchen nach der USA-Patentschrift 3 023 455. Die Mischvorrichtung enthält einen Fuss 1, auf welchem ein Gehäuse 2 montiert ist. Innerhalb des Gehäuses befindet sich eine Vielzahl von Lagern 3, von denen eines in Fig. 6 erkennbar ist.
In diesen Lagern ist eine Antriebshülse 4 gelagert, auf welcher ein Kettenrad 5 oder dergleichen aufgekeilt ist, welches sich durch geeignete Einrichtungen, beispielsweise einen nicht gezeichneten Motor antreiben lässt. Auf der Antriebshülse 4 und von ihr angetrieben ist eine Welle 6 befestigt, die in Lagern 7 gelagert ist, welche sich im Gehäuse 2 befinden.
Ferner sind Vorrichtungen zur Hin- und Herbewegung der Welle 6 in Abhängigkeit von ihrer Lage vorgesehen, die aus einem Paar von Nocken 8 und 9 bestehen, die Rücken an Rücken auf der Welle 6 befestigt sind. Die Nocke 8 ist mit einer Umfangsnockenrille 10 versehen, in welcher ein fester Mitnehmer 11 sitzt, der vom Gehäuse 2 getragen wird. Die Nocke 9 weist eine ähnliche Nockenrille 12 auf, in welcher ein ähnlicher Mitnehmer 13 aufgenommen wird. Die Anordnung ist derart getroffen, dass beim Umlauf der Welle 6 der Eingriff der Nockenmitnehmer 11 und 12 in ihren entsprechenden Nockenrillen zu einer axialen Hin- und Herbewegung der Welle führt.
Die Welle 6 ragt ein wesentliches Stück über das Gehäuse 2 vor und sitzt in einer rohrförmigen Büchse 15, die auf dem Gehäuse 2 gelagert ist. Das Innere der Büchse 15 bildet eine Mischkammer 17, in deren hinteres Ende die zu mischenden Substanzen, beispielsweise Polyvinylchlorid-Kunststoff über einen Trichter 18 zugeführt werden, der mit der Kammer 17 in Verbindung steht. Auf dem Innenumfang der Büchse 15 befinden sich im axialen Abstand Knetzähne 19, die mit einer Misch- und Vorschubschnecke 20 zusammenwirken, die auf der Welle 6 befestigt ist und das zu mischende Material in der Kammer 17 vorschiebt, dabei kräftig durchmischt und schliesslich in Richtung des vorderen Endes der Mischkammer befördert.
Die Mischschnecke ist über ihre Länge, wie bei 21 erkennbar, unterbrochen, so dass eine Hin- und Herbewegung der Welle ohne Störung zwischen den Zähnen 19 und der Schnecke 20 möglich ist. Die Büchse 15 wird von einem Mantel 22 mit Abteilungen 23 umgeben, durch welche ein Wärmeaustauschmedium umgewälzt wird.
Das vordere Ende der Büchse 15 läuft in einem vergrösserten Flansch 24 aus, auf dem eine rohrförmige Verlängerung 25 aufgeschraubt oder in anderer geeigneter Weise befestigt ist. Die rohrförmige Verlängerung 25 besitzt eine Bohrung 26 in Verlängerung der Kammer 17, die an ihrem vorderen Ende offen ausmündet. Die Welle 6 erstreckt sich in die Bohrung 26 und trägt eine Hülse 27, auf deren Aussenoberfläche eine wendelförmige Pressschnecke 28 befestigt ist, die kurz vor dem vorderen Ende der Hülse 27 endet. Die Schnecke 28 passt eng in die Oberfläche der Bohrung 26, hat jedoch ein ausreichendes Spiel, um eine Drehbewegung und axiale Bewegungen relativ zur Hülse 25 zu ermöglichen. Hinter der Schneclçe 28 befindet sich ein vergrösserter Schulterstopfen 28a, welcher die I Kon- trolle des Mischvorganges in der Kammer 17 unterstützt.
Das Glied 25 ist mit einem inneren Abteil 29 versehen, durch welches ein Wärmeaustauschmedium umgewälzt werden kann, und weist ausserdem eine radiale Entlüftungsöffnung 30 auf, durch welche Gase austreten können.
Am vorderen Ende der Welle 6 ist für eine Drehung und Hin- und Herbewegung zusammen mit der Welle 6 ein Presskopf oder Stopfen 33 vorgesehen, der einen Randteil 34 an seinem inneren oder rückwärtigen Ende aufweist, welcher die Welle 6 aufnimmt. Der Stopfen ist axial zur Aufnahme einer Schraube 35 durchbohrt, welche in eine Öffnung in der Welle 6 eingeschraubt werden kann, so dass es möglich ist, den Stopfen 33 auf der Welle 6 zu befestigen. Das innere Ende des Randes 34 ist radial, wie bei 36 erkennbar, reduziert und wirkt mit einem entsprechend geformten Ende der Hülse 27 zusammen, so dass eine glatte Verbindung zwischen den Gliedern 27 und 33 entsteht.
Der vordere Teil des Stopfens 33 ist relativ zum Randteil 34 vergrössert und der vergrösserte Teil ist mit wendelförmigen Umfangskanälen oder Rillen 37 versehen, welche um den Stopfen herum verlaufen und sich vom hinteren oder inneren Ende der Vergrösserung bis zum vorderen Ende erstrecken, jedoch kurz vor dem vorderen Ende auslaufen. Somit weist das vordere Ende des Stopfens 33 eine glatte, ununterbrochene Umfangskante 38 auf.
Wie man aus den Figuren 1 und 2 erkennt, ragt der Stopfen 33 ein wesentliches Stück nach vorne über die Hülse 25 hinaus. An der Hülse ist jedoch ein Verlängerungsbund 39 mit einer Bohrung 40 von wesentlich grösserem Durchmesser als dem Durchmesser der Bohrung 26 der Hülse 25 aufgeschraubt oder in anderer Weise befestigt.
Die rohrförmige Trenn- oder Schneideinrichtung 41 mit einer ringförmigen Schneidkante 41a ist am vorderen Ende der Misch- und Strangpressvorrichtung montiert und enthält eine ringförmige Hülse 42 zwischen dem Bund 39 und dem Stopfen 33, der vollständig über den Rillen 37 liegt, wenn sich die Welle 6 in ihrer rückwärtigen Stellung befindet, die in den Fig. 1 und 2 voll ausgezogen wiedergegeben ist. Der Ring 42 erstreckt sich in die Bohrung 26 der Verlängerungshülse 25, um derart das Austrittsende der Mischkammer zu reduzieren. Das hintere Ende des Ringes 42 ist bei 43 abgeschrägt, um den Eintritt des gemischten Materials in den Ring zu erleichtern. Der Innendurchmesser der Hülse 42 entspricht dem Durchmesser des Endes 38 des Stopfens 33 mit gerade soviel Spiel, dass die Hülse über den Stopfen gleiten kann.
Die Trennvorrichtung 41 ist auf der Mischvorrichtung zur axialen Einstellung der Welle 6 montiert. Die Befestigungsvorrichtung besteht aus einer mit Gewinde versehenen Vergrösserung 44 auf der Hülse 42 und einem mit entsprechendem Gewinde versehenen, radial nach innen vorspringendem Flansch 45 auf dem Glied 39. Die Anordnung ist derart getroffen, dass bei Drehung des Gliedes 41 in der einen Richtung die Hülse 42 sich nach rückwärts relativ zum Bund 39 und zur Mischhülse bewegt, während eine Drehbewegung des Gliedes 41 in der anderen Richtung eine Vorwärtsbewegung der Hülse relativ zum Bund 39 und zur Mischbüchse zur Folge hat.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind Antriebsvorrichtungen 46 zur axialen Einstellung der Trennvorrichtungen 41 vorgesehen. Diese Antriebsvorrichtungen bestehen vorzugsweise aus einem Elektromotor 47, der mit der Eingangswelle 48 eines Untersetzungsgetriebes 49 verbunden ist. Auf die angetriebene Ausgangswelle 50 dieses Untersetzungsgetriebes ist ein Ritzel 51 aufgekeilt, welches mit einem Zahnrad 52 kämmt, das drehbar auf dem Bund 39 mit Hilfe eines Lagers 53 montiert ist. Ein auf dem Glied 39 befestigter Halternngsring 54 verhindert eine Axialbewegung des Zahnrades 52 relativ zum Glied 39, erlaubt aber eine freie Drehbewegung des Zahnrades.
Wie man am deutlichsten aus Fig. 3 erkennt, umfasst die Trennvorrichtung 41 eine im allgemeinen dreieckige Platte 55 mit drei Öffnungen 56. In jeder der Öffnungen 56 sitzt ein Antriebsübertragungsstift 57, welcher an dem Zahnrad 52 befestigt ist und von diesem nach vorne vorsteht. Ausbildung und Anordnung der AntHIebsvorrilchtung 46 sind so getroffen, dass die Drehung des Ritzels 51 in einer Richtung eine Drehung des Ringes 41 über die Stifte 57 in solcher Richtung zur Folge hat, dass sich die Hülse 42 nach vorne relativ zur iückwärtigen Stellung der Welle 6 bewegt, und eine Drehung des Ritzels in der anderen Richtung dazu führt, dass sich die Hülse 42 relativ zur rückwärtigen Stellung der Welle nach rückwärts bewegt.
Beim Betrieb der bis jetzt beschriebenen Vorrichtung werden die zu mischenden Materialien in die Kammer 17 über den Einlass 18 eingeführt, und der Hauptantriebsmotor, der aus Gründen der Vereinfachung der Zeichnungen nicht dargestellt ist, wird angelassen, so dass die Welle 6 über das Kettenrad 5 in Umlauf versetzt wird. Wenn sich die Welle 6 dreht, dann bewegt sie sich auch gleichzeitig hin und her, wie man auch aus der eingangs genannten USA-Patentschrift entnehmen kann, so dass die Materialien in der Mischkammer gemischt und geknetet und nach vorne in Richtung des vorderen Endes der Mischkammer gefördert werden. Das gesamte aus der Mischkammer abgegebene Material muss zwischen dem Stopfen 33 und der Hülse 42 über die Nuten oder Rillen 37 hindurchlaufen, welche Kanäle zwischen Stopfen und Hülse bilden.
Die Menge des aus der Mischkammer austretenden Materials hängt von den entsprechenden Stellungen von Stopfenende 38 und Ringglied 41 ab. Die Relativstellungen dieser Glieder werden teilweise durch die Hin- und Herbewegung der Welle 6 und durch die Lage des Ringgliedes 41 gesteuert. Die Konstruktion ist derart getroffen, dass bei Einstellung des Ringgliedes 41 in die hinterste Stellung, wie sie voll ausgezogen in Fig. 2 dargestellt ist, und bei in der rückwärtigsten Stellung stehender Welle 6, wie sie ebenfalls voll ausgezogen in Fig. 2 wiedergegeben ist, das vordere Ende der Hülse 42 vollständig über den Rillen 37 liegt und sie verschliesst und damit den Austritt irgendwelchen Materials durch diese Rillen verhindert.
Wird die Rille 6 in Achsrichtung nach vorne in die gestrichelt gezeichnete Stellung nach Fig. 2 bewegt, dann öffnen sich die vorderen Enden der Rillen 37, wodurch mehrere Stränge oder Bänder des Materials zwischen dem Ring 41 und dem Stopfen 38 austreten können. Bei nach rückwärts gerichteter Axialbewegung der Welle 6 aus der gestrichelt gezeichneten Stellung nach Fig. 2 arbeitet die äus sere Kante 41a des Gliedes 41 mit der Kante 38a des Stopfens 33 zusammen, um das ausgepresste Material abzutrennen und damit Längen des Materials zu formen, die sich für einen Zwischentransport zu üblichen Kalan derwalzen eignen, während sie sich noch in heissem Zustande befinden.
Bei in seiner am weitesten rückwärts liegenden Stellung des Ringes 41 ist der Aufstoss des Materials ein Maximum. Der Austritt des Materials kann durch Be tätigung der Airriebsvorrichtung 46 in der Weise, dass sich der Ring 41 nach vorne in die gestrichelte Stellung nach Fig. 2 bewegt, reduziert werden. Die Hülse 42 lässt sich soweit nach vorne bewegen, um den Austritt jeglichen Materials aus der Mischmaschine zu verhindern, oder den Austritt jeder Menge zwischen Null und diesem Maximum zu ermöglichen. Die Steigung der Vorschubschnecke 28 ist derart gewählt, dass die Rillen 37 immer gefüllt sind.
Die Vorrichtung 46 lässt sich betreiben, wenn die Welle 6 der Mischmaschine gedreht und hin- und herbewegt wird, wobei der Maschinenarbeiter die Menge des auszupressenden Materials den jeweiligen Bedingungen ohne Schwierigkeiten anpassen kann. Darüberhinaus befähigt die Möglichkeit der Regulierung des Austrittes während des Betriebes der Maschine den Arbeiter zu Einstellungen zur Regulation der Temperatur des Materials innerhalb der Mischkammer und damit auch zur Regelung der Austrittstemperatur. Durch Verringerung der aus dem Mischer abgegebenen Materialmenge kann beispielsweise die Haltezeit des Materials im Mischer und damit die Temperatur der innerhalb der Mischkammer zu mischenden und zu knetenden Materialien vergrössert werden.
Bei der Ausführungsform nach den Fig. 4 und 5 sollen nur die Teile, die sich von den Teilen der bereits beschriebenen Ausführungsformen unterscheiden, im einzelnen näher erörtert werden.
Die in den Fig. 4 und 5 wiedergegebene Vorrichtung umfasst eine Verlängerungshülse 25a ähnlich der Hülse 25, ausser dass die Hülse 25a an ihrem vorderen Ende in einer flachen Fläche ausläuft. Ein Stopfen 33a ist auf dem vorderen Ende der Welle 6 in der gleichen Weise wie der Stopfen 33 montiert und umfasst eine Verlängerung 38a mit über den Umfang im Abstand angeordneten Umfangsrillen 37a, welche sich über die ganze Länge der Verlängerung erstrecken und Kanäle zwischen dieser Verlängerung und der Bohrung 26a des Gliedes 25a bilden, durch welche das Material aus der Mischkammer ausgepresst werden kann.
Auf dem vorderen Ende des Gliedes 25a ist in Achsrichtung vor dem Stopfen 33a ein Ring 60 mit Hilfe von Schrauben 61 oder dgl. befestigt und umfasst einen Ringteil 62, der sich über die Rillen 37a legt. Der Ringteil 62 ist mit einer Reihe radial nach innen vorstehender Messer 63 versehen, die in ihrer Anzahl der Anzahl der Rillen 37a entsprechen. Eine radiale Kante jedes Messers 63 ist, wie bei 64 angedeutet, geschärft.
Der Stopfen 33a bewegt sich mit der Welle 6 zwischen den voll ausgezogenen und gestrichelt gezeichneten Stellungen nach Fig. 4 hin und her und dreht sich in Richtung des Pfeiles a nach Fig. 5. Bei umlaufender Welle werden die Materialien in der Mischkammer gemischt und geknetet und nach vorne zum offenen Ende des Mischers durch die Mischschnecke und die Schnekken 28 gefördert. Da sich der Stopfen dreht und hinund herbewegt, bewegt sich das Material durch die von den Rillen 37a gebildeten Kanäle derart, dass Bänder oder Stränge ausgepresst werden. Da der Stopfen 33a umläuft, wird jedes Materialband aufeinanderfolgend einem Messer 63 gegenübergestellt, welches das Band am Ende des Vorwärtshubes des Stopfens 33a abtrennt, so dass die gewünschten Längen entstehen. In diesem Falle halten die Schnecken 28 ebenfalls die Rillen 38a zu jedem Zeitpunkt gefüllt.