DE3780996T2

DE3780996T2 - Extruder fuer gummimaterial.

Info

Publication number: DE3780996T2
Application number: DE8787302227T
Authority: DE
Inventors: Kazumasa Sarumaru
Original assignee: KOBE MACHINERY CO
Current assignee: KOBE MACHINERY CO
Priority date: 1986-04-01
Filing date: 1987-03-16
Publication date: 1993-03-25
Anticipated expiration: 2007-03-17
Also published as: DE3780996D1; US4723901A; EP0240198A2; EP0240198B1; JPS62231719A; KR930004047B1; JPH0344891B2; EP0240198A3; CN1009908B; CN87102395A; KR870009836A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Extruder zum Mischen, Homogenisieren und Extrudieren von Gummimaterialien, wie natürliches Gummi und synthetisches Gummi.
Ein konventioneller Extruder dieses Typs, wie er in der am 19. Dezember 1981 veröffentlichten japanischen 56-63500, welche die Priorität der am 21. Juli 1972 eingereichten deutschen Anmeldung P 22 35 784.2 beansprucht, dargestellt ist, schließt ein Gehäuse ein, das eine zylindrische Bohrung umschließt, welche eine rotierbare Schnecke enthält, die entlang des Gehäuses einen spiralförmigen Durchgang für Gummimaterialien bildet. Eine Anzahl von Misch-Stiften erstreckt sich radial in das Gehäuse, so daß justierbare Längen der Stifte in den spiralförmigen Durchgang vorspringen. Einige der Stifte erstrecken sich durch einen Durchgang im Gehäuse, der für ein Heiz- oder Kühlmedium vorgesehen ist. Der Gewindegang der Schnecke ist mit Kerben ausgebildet, damit die Stifte dort hindurchlaufen können, wenn die Schnecke rotiert.
In einem konventionellen Extruder der vorgenannten Art ist das Justieren der vorspringenden Längen der Stifte beschwerlich, und die Anordnung begrenzt das Volumen des Durchgangs für das Kühlmedium. Zusätzlich kann das Kühlmedium durch Abdichtungen um die Stifte herum durchsickern.
Es ist ein generelles Ziel der vorliegenden Erfindung, einen Extruder für Gummimaterialien vorzusehen, der es Mischmitteln wie den Stiften ermöglicht, leicht verändert zu werden, um die gewünschten vorspringenden Längen und Intervalle (Abstand) der Stifte gemäß dem Typus des verarbeiteten Materials zu erreichen, und für eine leichte Inspektion und Reparatur.
Es ist ein weiteres Ziel der Erfindung, solch einen Extruder vorzusehen, der ein ausreichendes Durchflußvolumen für ein Heiz-/Kühlmedium aufweist, ohne ein Risiko des Durchsickerns des Mediums in das zu verarbeitende Material zu haben.
Es ist noch ein weiteres Ziel der Erfindung, solch einen Extruder vorzusehen, der einen spiralförmigen Durchgang enthält, worin ein unerwünschter Widerstand gegen den Materialfluß reduziert und dabei der Mischeffekt verbessert wird.
In der EP-A-144192 ist eine Maschine offenbart, in der das Gehäuse oder die Trommel in eine Vielzahl von kurzen angeflanschten axialen Segmenten aufgeteilt ist. Anstatt das die Misch-Stifte oder Rippen durch die Trommelsegmente getragen werden, sind sie ganzteilig auf Platten ausgebildet, welche zwischen den Endflanschen von aufeinanderfolgenden Trommelsegmenten festgeklemmt sind, wobei sich jede Stiftplatte selbst diametral aufspaltet, so daß, wenn die Flanschbolzen gelockert werden und diese verbundenen aufeinanderfolgenden Trommelsegmente auseinandergezogen werden, die beiden Hälften einer Platte radial hinausgeschoben und durch die beiden Hälften einer anderen Platte ersetzt werden können. Diese Konstruktion erleichtert das Problem des Ersetzens von Gruppen von Stiften, aber nur durch das Zerlegen der Trommel in kurze Längen (Stücke). Somit wird das Verfahren des Zusammenfügens der Trommel eine wirklich anspruchsvolle Aufgabe, da jedes Segment der Trommel entlang der Schnecke der Reihe nach von einem Endes aufgeschraubt werden muß, wobei, um das zu tun, die Schnecke von ihren Lagern abgebaut werden muß, wonach die Trommelsegmente so gut wie möglich in einer Linie gehalten werden müssen, während die Flanschbolzen zum Verbinden der Segmente alle eingesetzt und festgezogen werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Extruder vorgesehen, mit einem Gehäuse, das eine darin ausgebildete zylindrische Bohrung hat, und Durchgängen außerhalb der Bohrung für ein Heiz- oder Kühlmedium, einer Schnecke, die sich axial in der Bohrung erstreckt und geeignet ist, gedreht zu werden, daß die Schnecke einen Gewindegang oder Gewindegänge aufweist, welche einen spiralförmigen Durchgang oder Durchgänge entlang der Bohrung bilden, um Material zu bearbeiten, mit einer sich axial erstreckenden zylindrischen Buchse, die in der Bohrung um die Schnecke herum eingebaut ist, und einer Vielzahl von Vorsprüngen, die sich radial einwärts in den spiralförmigen Durchgang oder die Durchgänge erstrecken, daß der Gewindegang oder die Gewindegänge Kerben für die Vorsprünge aufweisen, damit sie dort hindurchlaufen, wenn die Schnecke rotiert, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleitlager, die inwändigen Vorsprünge, das Gehäuse und die Buchse jeweils in bestimmten axialen Ebenen in mindestens zwei einzelne Teile geteilt sind, und Klemmittel vorgesehen sind, welche für das Gehäuse verwendet werden, um die Teile im zusammengesetzten Zustand lösbar zusammenzuklemmen. Auf diese Weise wird ein Extruder vorgesehen, der ein leichtes Wechseln der Misch-Stifte oder Rippen gewährt, ohne darin Zuflucht nehmen zu müssen, das Gehäuse axial in Segmente aufzuteilen.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun beispielhaft unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, wobei:
Fig. 1 ist eine Draufsicht in axialem Querschnitt auf einen Extruder gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 2 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie 2-2 von Fig. 1;
Fig. 3 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie 3-3 von Fig. 1;
Fig. 4a und 4b sind jeweils End- und Seitenansicht einer Form eines Misch-Stifts für eine Maschine aus Fig. 1 und 2;
Fig. 6a und 5b sind jeweils End- und Seitenansicht einer anderen Form eines Misch-Stifts;
Fig. 6a bis 6d sind korrespondierende Zeichnungen zu Fig. 2, die aber zeigen, wie die Teile des Extruders demontiert werden;
Fig. 7 ist eine Querschnittsdarstellung einer Modifikation, in welcher die Buchse die Schnecke, die die ganzen Misch-Rippen trägt, umgibt; und
Fig. 8 ist eine Ansicht entlang der Linie 8-8 von Fig. 7.
Gemäß Fig. 1 enthält ein Extruder einen Einlaßabschnitt 11, in welchen Gummimaterial eingespeist wird, einen Haupt- oder Zentralabschnitt 13, in welchem die Materialien zusammengemischt werden und einen Kopfabschnitt 15, von welchem die Mixtur in einer vorbestimmten Querschnittsform extrudiert wird. Die Abschnitte 11, 13 und 15 schließen jeweils rohrförmige Gehäuse 17, 19 und 21 ein, welche in einer End-zu-End- Beziehung miteinander befestigt sind. Die drei Gehäuse haben in einer Linie liegende zylindrische Bohrungen 18, 20 und 22, die durch sie hindurch ausgebildet sind, und eine rotierbare Schnecke 23 erstreckt sich durch die Bohrungen. Die Schnecke 23 ist an beiden Enden in in den Gehäusen 17 und 21 befindlichen Lagern gelagert und ist an einem ihrer Enden mit einem Antrieb (nicht dargestellt) verbunden.
Die Bohrung 18 des Einlaßgehäuses 17 ist an ihrem rückseitigen Ende durch einen Verschluß 24 verschlossen, und eine Einlaßöffnung 25 ist an einer Seite ausgebildet. Die Öffnung 26 ist mit einem Einspeiser 27 vorgesehen und an dem Einspeiser kann ein Einfüllstutzen (nicht dargestellt) vorgesehen sein. Das Kopfgehäuse 21 hat ein offenes vorderes Ende 28.
Wie in Fig. 2-3 dargestellt ist, schließt das zentrale Gehäuse 19 eine sich axial erstreckende äußere Wand 29, welche im radialen Querschnitt oval ist, und eine zylindrische innere Wand 31 ein. Das Gehäuse ist umfangsmäßig in obere und untere Hälften aufgeteilt. Jede Gehäusehälfte ist mit einem longitudinalen Durchgang 33 zwischen den äußeren und inneren Wänden 29 und 31 für den Durchfluß eines Heiz-/Kühlmediums ausgebildet, um die zu verarbeitenden Materialien auf einer gewünschten Temperatur zu halten.
Jede Gehäusehälfte hat ebenfalls ein Paar longitudinaler Flansche 36, die an beiden Seitenecken von der äußeren Wand 29 nach außen vorspringen. Benachbart zu den Flanschen 35 ist ein Paar sich longitudinal erstreckender Klemmen 37 vorgesehen, die mit einer darin befindlichen longitudinalen Aussparung 39 vorgesehen sind, um mit den Flanschen 35 an einer Seite des Gehäuses 19 in Eingriff zu stehen, wenn es geschlossen ist. Die Klemmen 37 umgreifen abgeschrägte äußere Oberflächen 36 der Flansche 35 und halten die Flansche (und die Gehäusehälften) fest zusammen. Die Flansche gemäß Fig. 2 sind an den äußeren und inneren Wänden angeschweißt.
Die inneren Gehäusewände 31 umgeben eine rohrförmige Buchse 41, welche umfangsmäßig in zwei halbkreisförmige Teile aufgeteilt ist, und die zwei Teile sind axial aufgeteilt, um eine Vielzahl von axial in einer Linie angeordneten Paaren gewölbter Segmente 43 zu bilden.
Die Schnecke hat ein Paar spiralförmiger Rippen oder Außengewinde 45, welche innerhalb der Buchse 41 spiralförmige Durchgänge 47 für die Gummimaterialien bilden. Die äußeren Oberflächen der Gewinde liegen eng benachbart zu den inneren Oberflächen der Buchse 41. Die Gewinde 45 haben einen Abstand, der sich allmählich vom rückseitigen Ende 24 des Einlaßabschnitts 11 zum vorderen Ende des Hauptabschnitts 13 hin reduziert. Die Abstandsreduktion erzeugt ein allmähliches Anwachsen des Drucks auf die Materialien, um sie zu erhitzen und zu mischen. Die Gewinde 45 eines Abschnitts der Schnecke innerhalb des zentralen Gehäuses 19 sind mit axial beabstandeten Paaren von darin befindlichen umfangsmäßig in einer Linie liegenden Kerben 49 ausgebildet.
Wie in Fig. 1-2 dargestellt ist, erstrecken sich eine Vielzahl von Bolzen 61 lose durch die Klammern 37 und sind in die unteren Gehäuseflansche 35 eingeschraubt. Auf die Bolzen 51 sind zur Verbindung mit den Klammern 37 Muttern 52 aufgeschraubt, um die Hälften des Gehäuses 19 und der Segmente 43 zusammenzuklemmen. Mit Gewinde versehene Bolzen sind durch die Klemmen 37 ausgebildet, und eine Vielzahl von Auslösebolzen 53 sind in die Löcher eingeschraubt und halten die unteren Flansche 35 fest. Durch das Hineinschrauben der Bolzen 53 werden die Klemmen 37 weggedrückt und freigegeben. Die Bolzen 61 und 63 sind abwechselnd entlang der Länge der Klemme 37 vorgesehen, aber in Fig. 1 sind nur einige der Bolzen dargestellt.
Die gewölbten Segmente 43 der Buchse 41 und der inneren Wand 31 der oberen Gehäusehälfte sind mit korrespondierenden axialen Aussparungen 65 für eine Verbindung mit einem sich axial erstreckenden Keil 57 (Fig. 2 und 6a) ausgebildet, um sie normal zusammenzuhalten und um eine Relativrotation zu vermeiden. Die Aussparungen 55 sind derart angeordnet, daß sie die diametralen Grenzecken 69 der Segmente 43 winkelförmig von den Seitenflanschen 35 des Gehäuses weg verschieben, wie dies in Fig. 2 gezeigt ist.
Wie Fig. 3 zeigt, werden eine Vielzahl von Festziehbolzen 61 durch einen der unteren Flansche 35 hindurchgeschraubt und erstrecken sich durch das Gehäuse 19 parallel zu den Bolzen 51 und 53. Jeder Bolzen 61 ist für die Verbindung mit einem gewölbten Segment 43 von jedem Paar an einem winkelförmigen Ort entfernt von den Grenzecken 59 vorgesehen. Die Bolzen 61 können durch Löcher 63, welche in der passenden Klemme 37 ausgebildet sind, hindurchgesteckt werden, um die Segmente 43 zusätzlich zur Festklemmung durch die Klemmen 37 positiver festzuklemmen.
Wie in Fig. 2 dargestellt ist, ist jedes Segment 43, außer denen an beiden Enden, mit einer Anzahl von umfangsmäßig in einer Linie liegenden radialen Löchern 65 ausgebildet. Jedes Loch 65 hat einen inneren Bohrungsbereich und eine radiale äußere Gegenbohrung, die in ihrem Durchmesser relativ zur inneren Bohrung größer ist. Die Löcher 66 liegen in einer Linie mit den Kerben 49 der Gewinde der Schnecke. Durch jedes Loch 66 erstreckt sich ein Stift 67. Wie in Fig. 4a, 4b, 5a, 5b dargestellt ist, hat jeder Stift 67 einen Kopf 69 doppelten Durchmessers zur rotierbaren Verbindung innerhalb eines Loches 65, und einen Schenkel 71 kleineren Durchmessers, welcher von dem zugeordneten Segment 43 radial nach innen eines spiralförmigen Durchgangs 47 vorspringt. Der Schenkel 71 ist axial angeordnet, um durch die Gewindekerben 49 hindurchzulaufen, wenn die Schnecke 23 rotiert wird. Diese Konstruktion ermöglicht es, eine größere Anzahl von Stiften 67 für eine gleichmäßigere Mischung der Materialien vorzusehen. Wie in Fig. 4a und 5a dargestellt ist, haben die Schenkel 71 vorzugsweise einen abgeschrägten oder stromlinienförmigen Querschnitt.
Im Betrieb wird die Schnecke 23 gemäß Fig. 1 durch einen Antrieb rotiert. Gummimaterialien werden durch die Einlaßöffnung 25 in den Einlaßabschnitt 11 eingespeist und durch die Schnecke 23 axial vorwärts (nach links) zum Hauptabschnitt 13 geschoben. Weil der Abstand der Gewindegänge 46 in Vorwärtsrichtung abnimmt, werden die Materialien zusätzlich mit einem ansteigenden Druck entlang des Durchgangs 47 spiralförmig vorwärts geschoben und folglich geknetet und gemischt. Die Materialien bewegen sich dann in Kontakt mit den stationären (aber rotierbaren) Stiften 67, welche die Mischung fördern.
Die Materialien bewegen sich in verschiedenen Winkeln, was vom Abstand der Gewindegänge 45 und der Dichte der Materialien abhängt. Wie vorstehend erwähnt und in Fig. 4a und 6a dargestellt, sind die Stifte 71 vorzugsweise stromlinienförmig oder abgeschrägt, und die Stifte sind in ihren Löchern rotierbar.
Der Durchfluß des bearbeiteten Materials bringt die rotierbaren Stifte dazu, in Positionen zu rotieren, in denen sie den minimalen Flußwiderstand haben. Dies reduziert ebenfalls die Kräfte auf die Stifte. Das gemischte Material wird vom offenen Ende 28 des Kopfabschnitts 15 in eine vorbestimmte Querschnittsform extrudiert, welche durch die Form der Öffnung 28 oder ein Gesenk (nicht dargestellt) bestimmt wird. Die Stifte 67 können eine Form- und/oder Längenabhängigkeit haben für und entsprechend einem spezifischen Typ von Material. Die Stifte können abhängig von der Natur des Materials ersetzt werden, oder die Buchse 41 kann zum Zweck der Inspektion oder Reparatur auseinandergenommen werden, und zwar auf die folgende Weise:
Die Festziehbolzen 61 (Fig. 3) und die Muttern 62 (Fig. 1-2) werden gelöst. Gemäß Fig. 6a werden die Auslösebolzen 63 in die Klemme 37 eingeschraubt, um die Klemmen von den Gehäuseflanschen 35 wegzudrücken. Wie in Fig. 6b dargestellt ist, werden die obere Hälfte des Gehäuses 19 und der Keil 57 von der unteren Hälfte getrennt und entfernt. Wie in Fig. 6c gezeigt ist, werden ein oder mehrere Paare der gewölbten Segmente 43 um den notwendigen Winkel in die Position rotiert, in der das obere Segment zugänglich ist, und das obere Segment wird entfernt. Gemäß Fig. 6d wird dann das untere Segment 43 nach oben rotiert und entfernt. Neue Stifte und Segmente können dann in umgekehrter Weise zusammengefügt werden.
Das zweite Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 7-8 unterscheidet sich vom ersten Ausführungsbeispiel dadurch, daß es anstelle der Stifte gewölbte Segmente 143 mit einer Anzahl von Rippen 167 einschließt. Die Rippen 167 sind ganz mit den Segmenten verbunden und erstrecken sich von den inneren Oberflächen der Segmente 143 nach innen in Richtung der Schnecke (nicht dargestellt), und die Rippen liegen in einem Winkel in bezug auf die Achse der Segmente 143 und der Schnecke. Die Form und Richtung der Rippen 167 ist vorbestimmt und abhängig vom Abstand der Schneckengewindegänge und der Art des zu verarbeitenden Materials.
In jedem der Ausführungsbeispiele kann die Buchse 41 andererseits eine Anzahl von ungeteilten Ringen (nicht dargestellt) ohne Stifte 67 oder Rippen 167 einschließen, welche zwischen anderen axial gekürzten gewölbten Segmenten (ebenfalls nicht dargestellt), die mit Stiften oder Rippen versehen sind, eingefügt sind. Ebenfalls kann die Buchse 41 umfangsmäßig in drei oder mehr gewölbte Segmente, anstelle der dargestellten zwei Segmente, aufgeteilt sein.
Die Hauptvorteile des Extruders gemäß dieser Erfindung sind folgende:
A. Der Hauptkörper der Vorrichtung kann leicht auseinandergebaut und wieder zusammengebaut werden, und insbesondere die segmentierte Buchse, die die Stifte oder Rippen trägt, kann leicht ersetzt werden. Dies erleichtert die Reparatur und die Inspektion und gestattet das Ersetzen durch eine Buchse mit Stiften oder Rippen, die für den zu verarbeitenden Typ von Gummimaterial geeignet sind.
B. Die Durchgänge 33 für das Kühl-/Heizmedium sind im Gehäusekörper ausgebildet, welcher von der Buchse getrennt ist, die die Stifte oder Rippen hat. Dies ermöglicht den Durchgängen ein ausreichend großes Volumen. Ebenfalls erstrecken sich die Stifte nicht durch die Durchgänge, und somit wird verhindert, daß das Medium um die Stifte herum durchsickert.

Claims

1 . Extruder mit einem Gehäuse (19), das eine darin ausgebildete zylindrische Bohrung (20) hat, und Durchgängen (33) außerhalb der Bohrung für ein Heiz- oder Kühlmedium, einer Schnecke (23), die sich axial in der Bohrung erstreckt und geeignet ist, gedreht zu werden, daß die Schnecke einen Gewindegang oder Gewindegänge (46) aufweist, welche einen spiralförmigen Durchgang oder Durchgänge (47) entlang der Bohrung bilden, um Material zu bearbeiten, mit einer sich axial erstreckenden zylindrischen Buchse (41), die in der Bohrung um die Schnecke herum eingebaut ist, und einer Vielzahl von Vorsprüngen (67, 167), die sich radial einwärts in den spiralförmigen Durchgang oder die Durchgänge erstrecken, dar der Gewindegang oder die Gewindegänge Kerben (49) für die Vorsprünge aufweisen, damit sie dort hindurchlaufen, wenn die Schnecke rotiert, gekennzeichnet dadurch, daß die Gleitlager, die inwändigen Vorsprünge, das Gehäuse und die Buchse jeweils in bestimmten axialen Ebenen in mindestens zwei einzelne Teile geteilt sind, und Klemmittel (37, 51, 62) vorgesehen sind, welche für das Gehäuse verwendet werden, um die Teile im zusammengesetzten Zustand lösbar zusammenzuklemmen.

2. Extruder nach Anspruch 1, worin die Teilungsebene des Gehäuses horizontal und die Teilungsebene der Buchse winkelig versetzt von der Horizontalen ist.

3. Extruder nach Anspruch 1 oder 2, worin die Buchse in axialen Abständen in eine Vielzahl von Segmenten (43) geteilt ist.

4. Extruder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin die Vorsprünge Bolzen mit halbwegs stromlinienförmigem Querschnitt umfassen, welche drehbar auf der Buchse befestigt sind, so daß sie in der Lage sind sich zu drehen, um weniger Fließwiderstand zu bieten.

5. Extruder nach einem der Ansprüche 1 bis 3, worin die Vorsprünge einwärts gerichtete radiale Rippen (167) aufweisen, welche einteilig auf der Buchse ausgebildet sind und jede in Bezug auf die axiale Ebene, welche die radiale Achse der Rippe enthält, um einen Winkel geneigt ist.

6. Extruder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin das Gehäuse eine innere zylindrische Wand (31) und einen äußeren Wandbereich (29), welcher von der inneren Wand getrennt ist, umfaßt, um dazwischen Durchgänge (33) für ein Heiz- und Kühlmedium vorzusehen.