CH695934A5

CH695934A5 - Misch- und Knetmaschine.

Info

Publication number: CH695934A5
Application number: CH00530/03A
Authority: CH
Inventors: Werner Henschel
Original assignee: Coperion Buss Ag
Priority date: 2003-03-27
Filing date: 2003-03-27
Publication date: 2006-10-31

Description

[0001] Die Erfindung betrifft eine Misch- und Knetmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Drosselanordnung für eine Misch- und Knetmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 16.

[0002] Misch- und Knetmaschinen der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art werden beispielsweise zum Verarbeiten von zähplastischen Massen, zum Homogenisieren und Plastifizieren von Kunststoffen, zum Einarbeiten von Füll- und Verstärkungsstoffen wie auch zum Herstellen von Ausgangsmaterialien für die Lebensmittelindustrie eingesetzt.

Die Misch- und Knetmaschinen können sowohl mit einem wie auch mit mehreren Arbeitsorganen versehen sein, wobei das jeweilige Arbeitsorgan üblicherweise als sogenannte Schneckenwelle ausgebildet ist, welche das zu verarbeitende Material vorwärts transportiert.

[0003] Bei herkömmlichen Misch- und Knetmaschinen führt das Arbeitsorgan eine rotative Bewegung aus. Daneben sind jedoch auch Misch- und Knetmaschinen bekannt, bei denen das Arbeitsorgan rotiert und sich gleichzeitig translatorisch bewegt. Misch- und Knetmaschinen der letztgenannten Art sind Fachleuten insbesondere unter dem Begriff Buss KOKNETER<(RTM)> bekannt.

[0004] Die Umsetzung mechanischer Energie in ein- und mehrwelligen Misch- und Knetmaschinen ist unter anderem abhängig von der Abdrosselung bzw. Abstauung des Materialflusses im Arbeitsraum.

Zur Drosselung am Auslaufende der Misch- und Knetmaschine dienen nach dem Stand der Technik jegliche Art von Austrittsdüsen oder Werkzeugen, die als feste, nicht einstellbare Drossel oder als im Austrittsquerschnitt veränderbare, d.h. einstellbare Drossel ausgeführt sind. Soll eine Drosselung entlang des Prozessweges, d.h. zwischen Produkteinlauf und Produktauslauf erfolgen, werden solche Drosselungen durch lokale Vergrösserungen des Kerndurchmessers und/oder Verringerung der Steigung des jeweiligen Schneckenwendels des Arbeitsorgans erzeugt.

[0005] Aus der DE 2 924 800 ist eine Drosselvorrichtung für eine zweiwellige Schneckenmaschine bekannt. Die Drosselvorrichtung wird durch eine innere und eine äussere Spalthülse gebildet, welche zwischen sich einen Spalt begrenzen, der das zu bearbeitende Material drosselt.

Die äussere Spalthülse weist auf beiden Seiten eine konische Stirnfläche auf. Um den Querschnitt und insbesondere die Länge des Spaltes verändern zu können, ist die äussere Spalthülse in axialer Richtung relativ zur inneren Spalthülse verschiebbar. An der äusseren Spalthülse greift ein Schiebebolzen an, mittels welchem die Spalthülse in axialer Richtung verschiebbar ist.

Der Schiebebolzen ist durch ein zugeordnetes Langloch im Gehäuse derart nach aussen geführt, dass er von aussen bewegbar ist.

[0006] Ausgehend vom bekannten Stand der Technik besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine Misch- und Knetmaschine der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art derart zu verbessern, dass die Drosselanordnung an beliebiger Stelle entlang des Arbeitsraums angeordnet und der Drosselwiderstand verändert werden kann.

[0007] Diese Aufgabe wird mit einer Misch- und Knetmaschine gelöst,

welche die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angeführten Merkmale besitzt.

[0008] Grundsätzlich kann der Drosselwiderstand sowohl durch radiales Verstellen der Drosselorgane wie auch durch Verdrehen derselben um ihre Längsachse verändert werden.

[0009] Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen 2 bis 15 umschrieben.

[0010] Im Anspruch 16 wird zudem eine Drosselanordnung für eine Misch- und Knetmaschine der genannten Art beansprucht.

[0011] Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert. In diesen Zeichnungen zeigt:
<tb>Fig. 1<sep>eine Innenansicht einer das Gehäuse der Misch- und Kneteinrichtung bildenden, schematisch dargestellten Gehäusehälfte;

<tb>Fig. 2<sep>eine Ansicht von der einen Stirnseite auf das Gehäuse zusammen mit einem ersten Ausführungsbeispiel einer Drosselanordnung;

<tb>Fig. 3<sep>eine vergrösserte Darstellung eines einzelnen Drosselorgans;

<tb>Fig. 4<sep>eine schematische Darstellung von zwei Halbzylinderschalen sowie der Drosselanordnung nach der Fig. 2 in einer Abwicklung;

<tb>Fig. 5<sep>eine Aussenansicht auf ein schematisch dargestelltes Gehäuse einer Misch- und Kneteinrichtung zur Aufnahme einer alternativen Ausführungsform einer Drosselanordnung, und

<tb>Fig. 6<sep>einen Querschnitt durch das Gehäuse gemäss Fig. 5 zusammen mit der schematisch dargestellten Drosselanordnung.

[0012] Die Fig. 1 zeigt eine Innenansicht auf eine von zwei das Gehäuse der Misch- und Kneteinrichtung bildende Gehäusehälfte 1a. Die Gehäusehälfte 1a ist auf der Ober- und Unterseite mit je einem Befestigungsflansch 1b, 1c versehen. Da beide Gehäusehälften spiegelbildlich ausgebildet sind, beziehen sich die nachfolgenden Ausführungen zu der einen Gehäusehälfte auch auf das gesamte Gehäuse 1; insofern wird nachfolgend insbesondere von dem Gehäuse 1 gesprochen. Das im Gehäuse 1 rotierbar und sich ggf. translatorisch bewegbare Arbeitsorgan (Schneckenwelle) ist nicht eingezeichnet.

Auf der Innenseite des Gehäuses 1 sind Zylinderhalbschalen 2a, 2c angeordnet, welche nach dem Verschrauben der beiden Gehäusehälften 1a, 1b zu dem Gehäuse 1 (Fig. 2) einen zylindrischen Arbeitsraum 3 definieren, dessen Längsachse mit dem Bezugszeichen 5 versehen ist. Von der Oberseite mündet ein Materialzufuhrkanal 4 radial in den Arbeitsraum 3. Das Gehäuse 1 sowie die Zylinderhalbschalen 2a, 2c sind mit einer Vielzahl von Bohrungen 6 versehen, die der Aufnahme von sogenannten Knetbolzen (nicht dargestellt) dienen. Auf der dem Materialzufuhrkanal 4 abgewandten Seite ist das Gehäuse 1 mit rechteckigen, planen Flächen 7a, 7b, 7c, 7d versehen, die sich auf der Gehäuseinnenseite ringförmig um den Arbeitsraum 3 herum erstrecken.

Im Zentrum der jeweiligen Fläche 7a, 7b, 7c, 7d ist eine Bohrung 8a, 8b, 8c, 8d angeordnet, die der Aufnahme und Führung von je einem Drosselorgan dienen, wie nachfolgend noch näher erläutert wird. Die Bohrungen 8a, 8b, 8c, 8d sind derart ausgeführt, dass deren Längsachsen zumindest annähernd unter einem rechten Winkel zur Längsmittenachse des Arbeitsraums 3 verlaufen.

[0013] Die Fig. 2 zeigt eine Ansicht von der einen Stirnseite auf das Gehäuse 1 zusammen mit einem ersten Ausführungsbeispiel einer Drosselanordnung 10. Wie aus dieser Darstellung ersichtlich ist, sind die beiden Gehäusehälften 1a, 1b zu dem Gehäuse 1 zusammengeschraubt, wobei die eigentlichen Schraubverbindungen nicht dargestellt sind.

Auf der Innenseite des Gehäuses 1 sind acht Drosselorgane 11a, 11b, 11c ringförmig verteilt angeordnet, welche zusammen eine kreisringförmige, blendenartige, als Drosselabschnitt wirkende Einschnürung bilden.

[0014] Die Fig. 3 zeigt einen vergrösserten Ausschnitt des Details C aus der Fig. 2, aus dem insbesondere ein einzelnes Drosselorgan 11a ersichtlich ist. Das Drosselorgan 11a ist mit einem drehbar in der Halbzylinderschale 2a gelagerten Schaft 12a versehen und besitzt einen rhombenförmigen Querschnitt und eine trapezförmige Kontur. Um ein Verdrehen des Drosselorgans 11a innerhalb des runden Arbeitsraums 3 zu ermöglichen, ist die jeweilige Halbzylinderschale 2a auf der dem Drosselorgan 11a zugewandten Seite mit einer planen, vorzugsweise runden oder rechteckigen, Fläche 7d versehen.

Die der Halbzylinderschale 2a zugewandte Rückseite des Drosselorgans 11 a ist ebenfalls plan ausgebildet. Im Weiteren ist ersichtlich, dass die Bohrung 8a durch die Halbzylinderschale 2a, die Gehäusehälfte 1a hindurch nach aussen geführt ist, wo der Schaft 12a an einem Drehbefestigungsmechanismus 15 fixiert ist. Dieser Drehbefestigungsmechanismus 15 dient dem Verdrehen des Drosselorgans 11a um seine Längsachse 13.

Die Betätigung des Drehbefestigungsmechanismus 15 kann elektromotorisch, mechanisch, hydraulisch oder pneumatisch erfolgen, wobei das Verstellen des Drosselorgans 11a von aussen stufenlos oder in Inkrementen erfolgt, ohne dass die Misch- und Kneteinrichtung geöffnet und der Verarbeitungsprozess unterbrochen werden muss.

[0015] Im vorliegenden Beispiel verläuft die Längsachse 13 des Drosselorgans 11a unter einem rechten Winkel zur Längsmittenachse 5 des Arbeitsraums 3.

Es versteht sich, dass dies keinesfalls zwingend ist, sondern dass die Drosselorgane in Bezug auf die Längsmittenachse 5 des Arbeitsraums 3 durchaus auch geneigt angeordnet werden könnnen, so dass deren Längsachse 13 unter einem von 90 deg. abweichenden Winkel zur Längsmittenachse des Arbeitsraums 3 verläuft.

[0016] Fig. 4 zeigt eine schematische Darstellung von zwei Halbzylinderschalen 2a, 2b sowie der Drosselanordnung 10 nach der Fig. 2 in einer Abwicklung. Aus dieser Darstellung sind acht drehbar im Gehäuse bzw. der Halbzylinderschale 2a angeordneten Drosselorgane 11a-11h ersichtlich. Zudem ist erkennbar, dass die Drosselorgane 11a-11h einen rhombenförmigen Querschnitt besitzen. Die Drosselorgane 11a-11h sind bei diesem Beispiel in einer Ebene E, die senkrecht zur Längsachse 5 des Arbeitsraums verläuft, angeordnet.

Von oben nach unten gesehen sind die einzelnen Drosselorgane 11a-11h jeweils um 15 deg. um ihre Längsachse verdreht dargestellt. Um eine möglichst grosse Stauwirkung längs des Arbeitsraums zu bewirken, werden die Drosselorgane in die Querposition gedreht, während eine Drehung in die Längsposition die geringste Stauwirkung bzw. den geringsten Drosselwiderstand hervorruft. Das mit dem Bezugszeichen 11b versehene Drosselorgan ist in der Querposition dargestellt, während das mit dem Bezugszeichen 11h versehene Drosselorgan in der Längsrichtung dargestellt ist. Natürlich sind auch alle Zwischenstufen zwischen der Quer- und der Längsposition möglich. Unter Drosselwiderstand ist derjenige Widerstand zu verstehen, der dem in der Misch- und Kneteinrichtung zu verarbeitenden Produkt bei der längsgerichteten Bewegung im Arbeitsraum durch die Drosselanordnung entgegengesetzt wird.

Durch Verändern des Drosselwiderstands kann ein für die Qualität des Endprodukts massgebender Parameter produktspezifisch variiert werden, ohne dass das Gehäuse 1 dazu geöffnet und der Verarbeitungsprozess unterbrochen werden muss.

[0017] Alternativ zum gezeigten Ausführungsbeispiel, bei dem die Drosselorgane in einer Ebene E angeordnet sind, können die Drosselorgane auch räumlich versetzt, beispielsweise sinusförmig, angeordnet werden.

Anstelle einer einzigen Drosselanordnung kann die Misch-und Kneteinrichtung auch mit einer Mehrzahl von Drosselanordnungen versehen sein, wobei der Abstand zwischen den jeweiligen Drosselanordnungen den Anforderungen entsprechend angepasst werden kann.

[0018] Die Fig. 5 zeigt eine Aussenansicht auf ein schematisch dargestelltes Gehäuse 20 einer Misch- und Kneteinrichtung, die der Aufnahme einer alternativen Ausführungsform der Drosselanordnung dient. Aus dieser Darstellung ist insbesondere ein ringförmiger Abschnitt 21 ersichtlich, der mit radialen Bohrungen 22 zur Aufnahme von einzelnen Drosselorganen versehen ist.

Der Arbeitsraum des Gehäuses 20 ist mit dem Bezugszeichen 23 versehen, während ein von oben in den Arbeitsraum 23 mündender Materialzufuhrkanal das Bezugszeichen 24 trägt.

[0019] Fig. 6 zeigt schematisch einen Querschnitt durch das Gehäuse gemäss Fig. 5 und eine ebenfalls schematisch dargestellte Drosselanordnung 25. Die einzelnen Drosselorgane 26a-26i sind als Bolzen mit rundem Querschnitt ausgebildet, die auf der Rückseite mit einem Gewindestift 28a-28i versehen sind, an dem je eine Feststellmutter 27a-27i angreift. Nach dem Lösen der Feststellmutter 27a-27i können die Drosselorgane 26a-26i durch Drehen des jeweiligen Gewindestifts 28a-28i von aussen in radialer Richtung einzeln verschoben und der Drosselwiderstand damit verändert werden.

Unter radialer Richtung ist im vorliegenden Fall zu verstehen, dass die Drosselorgane 26a-26i radial zum runden Arbeitsraum 3 verschoben werden können.

[0020] Nebst den beiden vorgängig gezeigten Beispielen, bei dem im einen Fall der Drosselwiderstand durch Verdrehen des Drosselorgans um die Längsachse und im anderen Fall durch ein radiales Verstellen des Drosselorgans verändert wird, sind natürlich auch Kombinationen von radialer Verstellung und Drehung um die Längsachse möglich. Die einzig zwingende Voraussetzung für eine solche Kombination besteht darin, dass das jeweilige Drosselorgan einen von einem Kreis abweichenden Querschnitt besitzt.

Claims

1. Misch- und Knetmaschine, mit einem Gehäuse (1) zur Aufnahme von zumindest einem rotierenden Arbeitsorgan, einem vom Gehäuse (1) umschlossenen Arbeitsraum (3) sowie zumindest einer Drosselanordnung zur Drosselung der im Arbeitsraum (3) zu verarbeitenden Materialien, dadurch gekennzeichnet, dass die Drosselanordnung (10, 25) in den Arbeitsraum (3) hineinragende Drosselorgane (11a-11i; 26a-26i) aufweist, welche zum Verändern des Drosselwiderstands in radialer Richtung verstellbar und/oder um ihre Längsachse (13) drehbar sind.

2. Misch- und Knetmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Drosselanordnung (10, 25) entlang des Arbeitsraums (3) angeordnet ist und mit einer Vielzahl von Drosselorganen (11a-11i; 26a-26i) versehen ist, welche ringförmig um den Arbeitsraum (3) herum angeordnet sind.

3. Misch- und Knetmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsachse (13) des jeweiligen Drosselorgans (11a) zumindest annähernd unter einem rechten Winkel zur Längsmittenachse (5) des Arbeitsraums (3) verläuft.

4. Misch- und Knetmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Drosselorgane in Bezug auf die Längsmittenachse (5) des Arbeitsraums (3) geneigt sind, so dass die Längsachse der Drosselorgane mit der Längsmittenachse (5) des Arbeitsraums (3) einen Winkel zwischen 45 deg. und 90 deg. einschliessen.

5. Misch- und Knetmaschine nach einem der Ansprüche 1, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Drosselorgane in Bezug auf die Längsmittenachse (5) des Arbeitsraums (3) versetzt angeordnet sind.

6. Misch- und Knetmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Drosselorgane sinusförmig räumlich versetzt angeordnet sind.

7. Misch- und Knetmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Drosselorgane einzeln in das Gehäuse (20) der Misch- und Knetmaschine eingesetzte Bolzen (26a-26i) mit kreisförmigem Querschnitt sind, wobei die Bolzen (26a-26i) in radialer Richtung verschiebbar sind.

8. Misch- und Knetmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Drosselorgane (11a-11h) einzeln in das Gehäuse (1) der Misch- und Knetmaschine eingesetzt sind und einen von einem Kreis abweichenden Querschnitt besitzen, und dass die Drosselorgane (11a-11h) um ihre Längsachse (13) drehbar sind.

9. Misch- und Knetmaschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Drosselorgane (11a-11h) eine kreisringsektor- oder trapezförmige Kontur aufweisen.

10. Misch- und Knetmaschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Drosselorgane (11a-11h) derart ausgebildet und angeordnet sind, dass sie zusammen eine kreisringförmige Einschnürung bilden.

11. Misch- und Knetmaschine nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Drosselorgane (11a-11h) einen rhombenförmigen Querschnitt aufweisen.

12. Misch- und Knetmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Misch- und Knetmaschine mit mehreren Drosselanordnungen versehen ist, welche versetzt entlang des Arbeitsraums (3) angeordnet sind.

13. Misch- und Knetmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf der dem Arbeitsraum (3) zugewandten Innenseite des Gehäuses (1) eine Vielzahl von planen Flächen (7a-7d) angeordnet ist, in deren Zentrum je eine Bohrung (8a-8d) zur drehbaren Lagerung von je einem Drosselorgan (11a-11d) angeordnet ist.

14. Misch- und Knetmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Drosselorgane (11a-11i; 26a-26i) von aussen ohne Öffnen des Gehäuses (1, 20) stufenlos oder in Inkrementen verstellbar sind.

15. Misch- und Knetmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Innenseite des Gehäuses (1) den Arbeitsraum (3) umschliessende Zylinderhalbschalen (2a) angeordnet sind

16. Drosselanordnung für eine nach einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildete Misch- und Knetmaschine, dadurch gekennzeichnet, dass die Drosselanordnung (10, 25) mit einer Mehrzahl von radial vorstehenden Drosselorganen (11 a-11i; 26a-26i) versehen ist, welche zum Verändern des Drosselwiderstands in radialer Richtung verstellbar und/oder um ihre Längsachse drehbar sind.