CH459769A - Vorrichtung zur mechanischen Bearbeitung und gleichzeitigen Förderung von Flüssigkeiten und zähflüssigen, plastischen sowie pulverförmigen Massen - Google Patents

Description

  
 



  Vorrichtung zur mechanischen Bearbeitung und gleichzeitigen Förderung von
Flüssigkeiten und zähflüssigen, plastischen sowie pulverförmigen Massen
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur mechanischen Bearbeitung und gleichzeitigen Förderung von Flüssigkeiten und zähflüssigen, plastischen sowie pulverförmigen Massen, die aus mindestens zwei in einem gemeinsamen Gehäuse angeordneten Schnecken besteht, die mit exzentrischem Kern ausgestattet sind.



   Bei den bekannten Vorrichtungen dieser Art drehen sich die benachbarten Schnecken im   entgegenge-    setzen Sinne; ihre Stege und Nuten greifen nicht ineinander, so dass in den Gängen Reste zurückbleiben können, die an der mechanischen Bearbeitung der Massen nicht teilnehmen und den Mischeffekt in Frage stellen.



  Ausserdem weisen diese Vorrichtungen den Nachteil auf, dass sich bei der Aufgabe von plastischen oder pulverförmigen Stoffen Einzugsschwierigkeiten einstellen und dass eine gleichmässige Förderung nicht gewährleistet ist.



   Es wurde nun gefunden, dass die genannten Nachteile behoben sind, wenn erfindungsgemäss die Mittel  achslen    der Schneckenkerne der benachbarten Schnecken derart exzentrisch zu den im gleichen Sinne   uminufen-    den Antriebs achsen der Schnecken angeordnet sind, dass die Schneckenstege der einen Schnecke in die Schneckennuten der benachbarten Schnecke eingreifen.



   Eine vorteilhafte Ausbildungsform des Erfindungsgegenstandes besteht darin, dass zusätzlich auch die Mittelachsen der Schneckestege exzentrisch zu den An  triebsachsen    der Schnecken angeordnet sind.



   In der Zeichnung sind   Ausführungsbeispiele    der Erfindung schematisch dargestellt.



   Fig. 1 zeigt den Längsschnitt durch eine Doppelschnecke mit Gehäuse. Bei den ineinandergreifenden beiden Schnecken liegen sowohl die Mittelachsen der Schneckenstege als auch die Mittelachsen der Schneckenkerne exzentrisch zu den Antriebsachsen der Schnecken.



  Fig. 2, 3, 4 und 5 zeigen vier verschiedene Drehstellungen der in Fig. 1 gezeigten Doppelschnecke im Querschnitt.



   Die Fig. 6, 7, 8 und 9 zeigen die Querschnitte durch ein Schneckenpaar in vier verschiedenen Drehstellungen. Bei der   termen    der ineinandergreifenden Schnecken fällt die Mittelachse des Schneckensteges mit der Antriebs achse der Schnecke zusammen und bei der benachbarten Schnecke fallt die Mittelachse des Schneckenkerns mit der Antriebsachse der Schnecke zusammen.



   Die Fig. 10, 11, 12 und 13 veranschaulichen ein Schneckenpaar in vier verschiedene Drehstellungen in Querschnitten. Bei der einen Schnecke fallen die Mittelachsen des Schneckensteges mit   scher    Antriebsachse der Schnecke zusammen, während bei der benachbarten Schnecke sowohl die Mittelachse des Schneckenkerns als auch die Mittelachse des Schneckensteges exzentrisch zur. Antriebsachse angeordnet sind.



   In Fig. 14, 15, 16 und 17 sind ineinandergreifende Schnecken in vier verschiedenen Drehstellungen im Querschnitt dargestellt, bei denen die Mittelachsen der Schneckenstege mit den Antriebsachsen der Schnecken zusammenfallen und jeweils die Mittelachsen der Schneckenkerne exzentrisch zu den Antriebs achsen liegen.



   In der Fig. 18 ist ein Längsschnitt und in Fig. 19 der zugehörige Querschnitt durch ein Schneckenpaar veranschaulicht, bei dem   jede    der Schnecken mindestens zwei einander entgegengesetzt fördernde Schneckenteile enthält.



   Fig. 20 zeigt den Längsschnitt durch ein kernloses Schneckenpaar und die Fig. 21, 22, 23 und 24 Querschnitte durch das kernlose Schneckenpaar bei vier verschiedenen Drehstellungen. Die Mittelachse der kernlosen geschlossenen Schraubenfläche jeder Schnecke ist exzentrisch zum Antriebszapfen der Schnecke angeordnet.



   Fig. 25 stellt einen Längsschnitt und Fig. 26 einen Querschnitt durch ein Schneckenpaar dar, wobei jede Schnecke als konische Schnecke ausgebildet ist.  



   Fig. 27 zeigt den Querschnitt durch zwei Schneckenpaare, wobei die Ebenen der Antriebs achsen der Paare gegeneinander geneigt sind.



   Im einzelnen sind gemäss Fig. 1 mindestens zwei Schnecken in einem   gemeinsamen    Gehäuse so angeordnet, dass die Mittelachsen der Kerne 5a und 5b, Fig. 2, exzentrisch zu den im gleichen Sinne umlaufenden Antriebsachsen 3a und 3b, Fig. 2, liegen, so dass die Schneckenstege 6a der einen Schnecke la in die   Schneckeunuten    7b der benachbarten Schnecke   lb,    Fig. 1, eingreifen.



   Wenn die Mittelachsen der Schneckenkerne 5a und 5b, Fig. 2-5, exzentrisch zu den Antriebsachsen 3a und 3b, liegen, so ist der Abstand der Mittelachse des Stegs 4a und des Kerns 5a von der Mittelachse des Kerns 5b und der Mittelachse des Stegs 4b der benachbarten Schnecke   lb    immer gleich dem Abstand der Antriebsachsen 3a und 3b. Unter diesen Bedingungen verschwindet der Spalt 8 zwischen der Schneckennut 7b und umgekehrt der Spalt 8 zwischen 6b und 7a der Fig. 1, so dass der Steg der einen Schnecke auf den Kern der benachbarten Schnecke und umgekehrt gleitet.



   Diese Schnecken reinigen sich in der Nut bei' der Förderung selbsttätig, so dass keine Massen bzw. Stoffreste in den Nuten zurückbleiben, die die Verweilzeitverteilung ungünstig   beeinflussen.    Bei dieser Ausführungsform ändert sich der Spalt zwischen den Schneckenstegen der beiden Schnecken und der Gehäusewandung laufend während einer Umdrehung der Schnecken.



   Eine weitere Ausführungsform der Schneckenvorrichtung erhält man, wenn die Mittelachse des Schneckensteges 13a, mit der Antriebsachse 12a der Schnecke 10a, Fig. 6, zusammenfällt und bei der unmittelbar benachbarten Schnecke lOb die Mittelachse des Schneckenkerns 14b mit der Antriebsachse 12b zusammenfällt. Auch diese   Ausführungsform    ist dadurch gekennzeichnet, dass der   Eingriffsspalt:16,    Fig. 6, zwischen den Schneckenstegen und   den Nuten    der benachbarten Schnecke verschwindet und die Selbstreinigung zwischen Steg und Nut gegeben ist.

   Hinzu kommt, dass bei dieser Ausführungsform der Gehäusespalt der einen Schnecke   1 pa,    Fig. 6, konstant ist, während der Gehäusespalt der benachbarten Schnecke   lob,    Fig. 6 bis 9, während einer Umdrehung der Schnecke sich laufend ändert, so dass während der rotierenden Bewegung der Schnecke ein sich dauernd wandelnder sichelförmiger Raum entsteht.



   Eine andere Ausführungsform ist auch dadurch gegeben, dass bei der einen Schnecke 18a, Fig. 10, die Mittelachse des Schneckenstegs   21a,    Fig. 10, mit der Antriebsachse 20a zusammenfällt und bei der benachbarten Schnecke   1 8b    sowohl die Mittelachse des Schneckenkerns 22b als auch die Mittelachse des Schneckenstegs 21b exzentrisch zur Antriebsachse 20b liegt. Diese Ausführungsform zeigt, wie die Fig. 10-13 erkennen lassen, dass hier die Höhe des Eingriffsspalts 24 zwischen den Schneckenstegen und -nuten der benachbarten Schnecken während einer Umdrehung der beiden Schnecken von einem Minimum über ein Maximum wieder zu einem Minimum sich ändert.

   Auch hier umschliesst die Gehäusewandung die Schnecke 18a und gibt bei der benachbarten Schnecke   1 8b    einen mit der Umdrehung der Schnecke sich wandelnden sichelförmigen Raum frei.



   Wenn bei beiden Schnecken 26a und 26b, Fig. 14 bis 17, die Mittelachsen der Schneckenstege 29a und 29b mit den zugehörigen Antriebsachsen 28a und 28b zusammenfallen und jeweils die Mittelachsen der Schneckenkerne 30a und 30b exzentrisch zu den Antriebsachsen 28a und 28b liegen, so erhält man eine Ausführungsform, bei der die Gehäusewandung beide Schnecken gleichmässig dicht umschliesst, vgl. Fig. 14 bis 17, und der Eingriffsspalt 32 zwischen den Schnekkenstegen und -nuten der benachbarten Schnecken sich in der Höhe während einer Umdrehung von einem Minimum zu einem Maximum und wiederum zu einem Minimum ändert.



   Diese verschiedenen Ausführungsformen der Schnekkenvorrichtung umfassen einen derartigen Anwendungsbereich, dass die Schneckenvorrichtung jeder zu verarbeitenden Masse, ob flüssig, plastisch oder pulverförmig usw. und jedem Verwendungszweck, wie z. B. als kontinuierlich arbeitender und fördernder Rührer, Mischer, Kneter, Zerreiber, Löser usw. auch einer Kombination optimal angepasst werden kann, wobei die mit gleichmässiger Förderung verbundene   Über-    tragbarkeit grosser Scherkräfte auf kleinste Bereiche der zu verarbeitenden Masse in jedem sich selbst reinigenden Schneckengang diese Schneckenvorrichtung auch für Reaktionen, wie z. B. Polymerisationen und Kondensationen, sogar mit festen Endprodukten sowie zur Formgebung besonders geeignet macht.



   Man erhält eine weitere Ausbildung der Schneckenvorrichtung, wenn jede dieser benachbarten Schnecken mindestens aus zwei auf derselben Antriebsachse befindlichen und mit entgegengesetzter Steigung versehenen Schnecken 34a und 35a sowie 34b und 35b, Fig. 18, besteht. In Fig. 18 ist ein Längsschnitt und in Fig. 19 ein Querschnitt einer Ausführungsform dargestellt.



  Die Förderrichtungen der Schnecken 34a und 35a sowie 34b und 35b sind bei gleichem   Umlaufsinn    der Schnecken entgegengesetzt gerichtet (Fig. 18), wobei die Förderung des einen ineinandergreifenden Schneckenpaares 34a und 34b überwiegt und damit die Förderrichtung der zu verarbeitenden Masse bestimmt. Diese Ausführungsform ist, wie Fig. 18-19 erkennen lassen, dadurch gekennzeichnet, dass der Spalt 44 zwischen dem Schneckensteg 41a und dem Schneckenkern   3 6b    sowie zwischen dem Schneckenkern 36a und dem Schneckensteg 41b und ganz analog bei dem Gegenschneckenpaar zwischen dem Schneckensteg 42a und dem Schneckenkern 37b bzw. zwischen 42b und 37a verschwindet, d. h. Steg und Nut der benachbarten   Schneckenpaare    gleiten aufeinander, vgl. auch Fig. 19.



   Auch die folgenden, in Fig. 6-17 geschilderten Aus  führungsformen    sind bei dieser Schneckenvorrichtung ohne Schwierigkeiten technisch realisierbar, und da in dieser Schneckenvorrichtung mit ihren Ausführungsformen den intensiven Scherkraftfeldern in den Schnekkennuten   bzw. -gängen    noch durch die   Gegeuschnecken    ein zusätzliches Scherkraftfeld überlagert ist, so entstehen in kleinsten Bereichen der zu verarbeitenden Flüssigkeiten und   zähen,    plastischen oder pulverförmigen Massen besonders intensive Rühr-, Misch- und Knetwirkungen bei engstem Verweilzeitspektrum. Diese Vorrichtungen sind besonders geeigent zur Durchführung allgemeiner chemischer Reaktionen.



   Eine weitere Schneckenvorrichtung ist in Fig. 20 im Längsschnitt und in Fig. 21-24 im Querschnitt dargestellt. Hier greifen zwei Schnecken 46a und 46b, die als kernlose geschlossene Schraubenflächen  ausgebildet und deren Mittelachsen 48a und 48b exzentrisch zu den Antriebszapfen 47a und 47b liegen bzw.



  49b in die als Schraubenflächen ausgebildeten Nuten der benachbarten Schnecken wechselsteitig so eingreifen, dass der Eingriffspalt 50 zwischen den Stegen und Nuten der benachbarten Schnecken verschwindet und die Stege auf die Schraubenflächen gleiten, vgl. Fig. 20 bis 24.



   Diese Schneckenvorrichtung mit ihren verschiedenen Ausführungsformen ist ebenfalls vielseitig anwendbar, insbesondere jedoch zum thermischen Trocknen sowie zum Ausdampfen monomerer und anderer flüchtiger Bestandteile aus den zähen Massen bei gleichzeitigem Rühren bzw. Mischen.



   Wählt man für jede der benachbarten Schnecken eine konische Form, vgl. 25, so dass der Schneckensteg 58a in die Nut 59b so eingreift, dass die Schneckenstege 58a bw. 58b auf die Schneckenkerne 54b bzw. 54a gleiten und der Eingriffsspalt zwischen den Stegen und Nuten der benachbarten Schnecke verschwindet, dann erhält man, vgl. auch Fig. 26, in den verschiedenen Ausführungsformen eine Schneckenvorrichtung, die nicht nur gut mischt und knetet, sondern auch bei Ausbildung der Gehäusewand als   Sieb- bzw.      Loch- oder    Spaltseiher besonders geeignet für das mechanische Abpressen von Flüssigkeiten ist.



   Die bisher geschilderten Schnecken können nun in dem sie umschliessenden Gehäuse 70 verschieden angeordnet werden, und zwar so, dass die Antriebsachsen 64a-d aller derartiger Schnecken in einer Ebene liegen oder auch beispielsweise so, dass die Antriebsachsen   paarreise    in einer Ebene liegen und schliesslich auch so - wie Fig. 27 zeigt - dass die Ebenen der Antriebsachsen 64a und 64b bzw. 64c und 64d der Schneckenpaare 62a und 62b bzw. 62c und 62d gegeneinander geneigt sind, wobei der Drehsinn paarweise gleich oder auch von sämtlichen Schnecken gleich sein kann.



   Diese Anordnung der Schnecken im Gehäuse ermöglicht bei diesen Schneckenvorrichtungen neben einem intensiven Rühren, Mischen, Kneten ein   thermi-    sches Trocknen der Massen bzw. ein Konzentrieren der Lösungen, aber auch ein Ausdampfen monomerer und anderer flüchtiger Bestandteile aus den Massen und schliesslich die Durchführung von Wasserdampfdestillationen unter gleichzeitiger Einwirkung intensiver Scherkräfte und damit gleichzeitig ablaufender Mischund Knetprozesse, wobei durch geeignete Wahl der Ausführungsformen auch die Wärmeübertragung auf die zu verarbeitenden Massen bei   Trocknungs-und    Ausdampfungsprozessen usw. besonders günstig gestaltet werden kann.   

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Vorrichtung zur mechanischen Bearbeitung und gleichzeitigen Förderung von flüssigen, zähflüssigen, plastischen oder pulverförmigen Massen, bestehend aus mindestens zwei in einem gemeinsamen Gehäuse angeordneten Schnecken, die mit exzentrischen Antriebsachsen ausgestattet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittelachsen der Schneckenkerne der benachbarten Schnecken derart exzentrisch zu den im gleichen Sinne umlaufenden Antriebsachsen der Schnecken angeordnet sind, dass die Schneckenstege der einen Schnecke in die Schneckennuten der benachbarten Schnecke eingreifen.

   UNTERANSPRÜCHE 1. Vorrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass auch die Mittelachsen der Schneckenstege exzentrisch zu den Antriebsachsen der Schnecken angeordnet sind.

   2. Vorrichtung nach Patentanspruch oder Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schnekkensteg der einen Schnecke auf dem Schneckenkern der benachbarten Schnecke gleitet.

   3. Vorrichtung nach Patentanspruch oder Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Spalt zwischen Schneckensteg und Schneckennut je nach der Exzentrizität und der Drehstellung der Schnecken während einer Umdrehung von einem Maximum bis zu einem Minimum sich ändert, wobei das Minimum des Spaltes im Grenzfall zu einer Berührung von Nut und Steg führt.

   4. Vorrichtung nach Patentanspruch und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand der Mittelachsen des Steges und des Kerns der einen Schnekken von den Mittelachsen des Kerns und des Steges der benachbarten Schnecken immer gleich dem Abstand der Antriebsachsen ist.

   5. Vorrichtung nach Patentanspruch und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei den ineinandergreifenden Schnecken bei der einen Schnecke die Mittelachse des Schneckensteges mit der Antriebs achse zusammenfällt und bei der benachbarten Schnecke die Mittelachse des Schneckenkerns mit der Antriebs achse zusammenfällt.

   6. Vorrichtung nach Patentanspruch und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei den ineinandergreifenden Schnecken bei der einen Schnecke die Mittelachse des Schneckensteges mit der Antriebsachse der Schnecke zusammenfällt, während bei der benachbarten Schnecke die Mittelachse des Schneckensteges exzentrisch zur Antriebsachse steht.

   7. Vorrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass bei den ineinandergreifenden Schnekken die Mittelachsen der Schneckenstege mit den Antriebsachsen der Schnecken zusammenfallen und jeweils die Mittelachsen der Schneckenkerne exzentrisch zu den Antriebs achsen liegen.

   8. Vorrichtung nach Patentanspruch und Unteransprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass jede der benachbarten Schnecken mindestens zwei einander entgegengesetzt fördernde Schneckenteile enthält.

   9. Vorrichtung nach Patentanspruch und Unteransprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass jede der benachbarten Schnecken als kernlose geschlossene Schraubenfläche ausgebildet ist, deren Mittelachse exzentrisch zum Antriebszapfen der Schnecke angeordnet ist.

   10. Vorrichtung nach Patentanspruch und Unteransprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass jede der benachbarten Schnecken als konische Schnecke ausgebildet ist.

   11. Vorrichtung nach Patentanspruch und Unteransprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass mehr als zwei Schnecken nebeneinander so angeordnet sind, dass die Antriebsachsen alle in einer Ebene liegen oder beispielsweise so angeordnet sind, dass die Antriebsachsen paarweise in einer Ebene liegen, oder auch so angeordnet sind, dass die Ebene der Antriebsachsen der Paare gegeneinander geneigt sind, wobei der Drehsinn paarweise gleich oder auch von sämtlichen Schnecken gleich ist.