DE1679880A1

DE1679880A1 - Einrichtung zum kontinuierlichen Aufbereiten plastischer Massen

Info

Publication number: DE1679880A1
Application number: DE19671679880
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Dr-Ing Seufe Johannes; Woitzel Heinz Otto Wilhelm
Original assignee: Werner and Pfleiderer GmbH
Current assignee: Werner and Pfleiderer GmbH
Priority date: 1967-05-12
Filing date: 1967-05-12
Publication date: 1972-03-09
Also published as: GB1219824A; FR1569144A

Description

Werner & Pfleiderer

7000 Stuttgart-Feuerbach
Theodorstraße 10

Einrichtung zum kontinuierlichen Aufbereiten plastischer Massen

Die Erfindung betrifft eine zum kontinuierlichen Aufbereiten plastischer Massen aus pulverförmigen und/oder körnigen Ausgangsstoffen bestimmte Einrichtung, bei welcher ein zusammenarbeitendes, mit seinen Profilierungen ineinandergreifendes Walzenpaar vorgesehen ist, zwischen dessen gegeneinander umlaufenden Walzen ein Spalt besteht.

Bei der Aufbereitung der Ausgangsstoffe für die Herstellung plastischer Massen ergibt sich insbesondere dann eine Reihe

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von Problemen, wenn es sich um temperaturempfindliche Mischungen handelt j die beispielsweise aus pulverförmigen oder körnigen Ausgangsstoffen hergestellt werden, bei denen zum Plastifizieren bzw. Gelieren bestimmte Temperaturen eingehalten werden müssen.

Zum Plastifizieren und Gelieren dieser Ausgangsstoffe hat man in der Praxis bereits Walzenpaare vorgesehen, die innerhalb eines geschlossenen Gehäuses drehbar angeordnet und mit ineinandergreifenden Profilierungen versehen sind. Eine derartige Anordnung bedingt jedoch durch die unveränderbare Lage der beiden Walzen zueinander einen stets gleichbleiben-™ den Arbeitsspalt und Schwierigkeiten bezüglich einer genauen Einhaltung vorbestimmter Arbeitstemperaturen, da das Abführen der beim Plastifizieren bzw. Gelieren entstehenden Wärme über das Gehäuse erfolgen muß. Aus diesem Grunde ist bei einer vorbekannten Einrichtung das Gehäuse als Wärmetauscher ausgebildet. (Brit.Patentschrift 593 799) Es ist bekannt, daß die Wärmeführung insbesondere dann sehr schwierig ist, wenn das Behandlungsgut über seine gesamte Behandlungsstrecke nicht gleichmäßig erwärmt werden kann und damit auch die Temperatur während des Behandlungsverlaufs nicht gleuchmäßig ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine zum kontinuierk liehen Aufbereiten plastischer Massen, vorzugsweise von solchen aus pulverförmigen und/oder körnigen Ausgangsstoffen, bestimmte Einrichtung zu schaffen, bei welcher es möglich ist, bei geringstem konstruktiven Aufwand, insbesondere ohne Verwendung eines Gehäuses und einer für dieses erforderlichen Kühleinrichtung den gewünschten Plastifizierungsgrad der behandelten Masse in einfacher Weise zu erreichen und dabei gleichzeitig eine optimale Homogenität der Mischung bei kontinuierlichem Austrag zu gewährleisten,

Dieses Ziel wird gemäß der Erfindung im wesentlichen dadurch erreicht, daß die mit unterschiedlichen Umfangsgeschwindigkeiten angetriebenen und bezüglich ihrer Spaltbreite einstellbaren Walzen des Walzenpaares mit ihrer gesamten Arbeitslänge frei-

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liegend abirischen zwei Lagerständern angeordnet sind, wobei eine der Walzen als Arbeitswalze wirkt, auf welcher die plastische Masse dünnschichtig zu einem an einer oder beiden Stirnseiten der Arbeitswalze und der mit dieser zusammenwirkenden Gegenwalze vorgesehenen Abnahmeorgan gefördert wird.

Durch die über ihre gesamte Arbeitslänge freiliegenden Walzen und das Verarbeiten der Massen in dünnen Schichten, vorzugsweise in dünnen Grenzschichten, ist gewährleistet, daß lediglich durch eine Bestimmung der Temperatur der Arbeitswalze nach Maßgabe des jeweiligen Behandlungsgutes optimale Scher* Icräfte wirksam gemacht werden können, ohne daß die Gefahr beisteht, daß die Güte des Behandlungsgutes, beispielsweise durch unzulässige Spxtzentemperaturen, an irgendeiner Behandlungsstelle beeinträchtigt wird»

Gemäß einem weiteren Vorschlag der Erfindung soll die gesamte ArbeitslLänge der Falzen in einzelne Arbeitsabsehnitte unterteilt werden, wobei vorteilhaft die Breite des zwischen den beiden Walzen vorhandenen Spaltes nach Wahl einstellbar ist* Durch diese Maßnahme können sowohl die Ärbeitslänge der Walzen und damit die Verweilzeit bzw* Behandlungszeit der Ausgangsstoffe als auch die Wirksamkeit der zur Anwendung kommenden Scherkräfte bestimmt werden. Gemäß der Erfindung werden dabei Schergeschwxndigkeiten von über 3 m/sec angewendet, ohne daß das Eehandlungsgut ungünstig' beeinflußt wird.

Das Verändern der Spaltbreite erfolgt zweckmäßig durch ein Verstellen einer oder beider Walzen in Richtung der Lagerständer/. Die Anordnung lcann auch so getroffen werden, daß sich ein über die gesamte Arbeitslänge oder übel* de« Bereich einzelner Arbeitsabsehnitte verschieden breiter Spalt beispielsweise von gleichmäßig zu- oder abnehmender Größenordnung ergibt. Die gesamte Arbeitslänge der Walzen konnte auch in zwei Arbeitsabsehnitte unterteilt sein, an denen die gewindeartigen Profilierungen von der Mitte der gesamten Arbeits—

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länge gleichmäßig zu den Enden der Walzen hin verlaufen. In diesem Fall kann die Zufuhr der Ausgangsstoffe auf die beiden Walzen etwa in der Mitte der gesamten Arbeitslänge erfolgen» so daß die Behandlung und der Austrag nach beiden Stirnseiten hin vorgenommen wird. Gegebenenfalls kann die gesamte Arbeitslänge der Walzen auch in mehrere Abschnitte mit gleichartig verlaufenden Profilierungen unterteilt sein, wobei die einzelnen Arbeitsabschnitte von verdrehfest auf einer Welle . aufgebrachten Ringen gebildet werden, die. an ihrer Außenseite eine ineinandergehende gewindeartige Profilierung aufweisen. *

Um die jeweils wirksame Arbeitslänge der Walzen in einfacher Weise zu bestimmen, geht ein weiterer Vorschlag der Erfindung dahin, ein. über den Walzen vorgesehenes Zuführungsorgan für die Ausgangsstoffe in Richtung des Walzenspaltes verstellbar anzuordnen. - Bei Walzen mit von der Mitte der gesamten zur Verfügung stehenden Arbeitslänge nach beiden Stirnseiten hin verlaufenden Arbeitsrichtungen können.auch zwei Zuführungsorgane vorgesehen werden, die dann innerhalb der ihnen zugeordneten Arbeitslänge der Walzen verstellbar sind.

Nach Maßgabe des Verlaufes der an den Walzen vorgesehenen gewinde artigen.. Profilierungen sind gemäß der Erfindung an einer oder an beiden Walzenstirnseiten idxnradbmteoctcolckear für die parallel zur Längsachse der Walzen austretende Masse unterhalb der Walzenmitte angeordnete Abnahmeorgane vorgesehen» Die Form der Abnehmer kann verschiedenartig sein und wird sich in erster Linie nach der Art des Behandlungsgutes richten. In diesem Zusammenhang kann jedem der Abnehmeorgane auch eine Granuliereinheit mit umlaufenden Granuliermessern zugeordnet werden, wobei die Umlaufachse der Granuliermesser sowohl parallel als auch quer zur Längsachse der Walzen angeordnet sein kann.

Wie bereits erwähnt, liegt die Scher— bzw. Arbeitsgeschwindigkeit der Arbeitswalze der erfindungsgemäßen Einrichtung über 3 m/sec. Durch diese hohe Arbeitsgeschwindigkeit in Verbindung

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mit der Einstellung eines für gegebene Ausgangsstoffe günstigen Arbeitsspaltes zwischen den Profilierungen der beiden Walzen und einer günstigsten Oberflächenbeschaffenheit der Profilierung der Arbeitswalze und/oder der Gegenwalze werden optimale Ergebnisse sowohl in Bezug auf die Plastifizierung und/oder Gelierung einer bestimmten Masse als auch auf die Temperaturbeherrschung und einen kontinuierlichen Austrag gewährleistet.

Die ohne Gehäuse arbeitenden Walzen ermöglichen darüber hinaus eine schnelle einwandfreie Entgasung der Mischung, falls eine solche notwendig ist, und außerdem eine leichte und genaue Beobachtung des Arbeitsprozesses sowie eine einfache Reinigungsmöglichkeit der einzelnen mit der Masse in Berührung kommenden Teile, Durch die Vereinigung der vorerwähnten Merkmale ergibt sich somit eine vereinfachte Konstruktion, die dennoch einen optimalen Materialdurchsatz bei bester Güte des Fertigprodukts gewährleistet.

In der Zeichnung ist die Erfindung in Ausführungsbeispielen dargestellt; es zeigen:

Fig. 1 eine Einrichtung zum kontinuierlichen Aufbe- ' reiten plastischer Mas.sen in Ansicht,

Fig» 2 eine Seitenansicht der Einrichtung gemäß Fig. 1, Fig.2a einen Querschnitt durch ein Falzenpaar,

Fig. 3 eine Draufsicht auf das Walzenpaar der Einrichtung gemäß Fig. 1 in vereinfachter Darstellung,

Fig. 4 eine abgewandelte Ausführungsform eines Walzenpaares in Draufsicht,

Fig. 5 eine Ansicht des Walzenpaares gemäß Fig. 4,

Fig. 6 eine weitere Abwandlung eines Walzenpaares in Draufsicht, und

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Fig, 7 eine Einzelheit einer Arbeitswalze der Ein- . richtung gemäß Fig. 1,

Auf einer Grundplatte 1 sind in vorgegebenen Abständen zwei Lagerständer 2 angeordnet, in denen Walzen 3» 4 gegeneinander drehbar gelagert sind. Der Antrieb der Walzen erfolgt von einem Motor 5 aus gegebenenfalls über zwischengeschaltete Getriebe bzw» Kupplungselemente 6.

Wie Fig. 2 der Zeichnung zeigt, ist der gegenseitige Abstand der beiden Walzen 3» 4 durch den beiden Lagerstandem 2 zugeordnete Stellglieder 2' einstellbar, so daß in Abhängigkeit ™ von dem jeweiligen Behandlungsgut der günstigste Walzenabstand, also die Breite des Arbeitsspaltes, einstellbar ist.

Wie aus den Fig. 1 und 2 der Zeichnung hervorgeht, ist unterhalb der Walzenmitte im Bereich des Walzenspaltes ein Abnahmeorgan 7 vorgesehen, welches das axial als Strang austretende Behandlungsgut einer Granuliereinrichtung 8 zuführt. Diese besteht aus mehreren umlaufenden Messern 8¹, und bei. dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Umlaufachse parallel zur Achse der Walzen 3» h angeordnet.

Wie in Fig. 3 der Zeichnung veranschaulicht ist, sind die WaI-zen 3» 4 über ihre gesamte zwischen den Lagerständern 2 freiliegende Arbeitslänge mit einer gewindeartigen Profilierung 9 versehen, deren Steigung von einem Zuführungs organ 10, das in Fig. 3 der Zeichnung strichpunktiert angedeutet ist, zu dem Abnehmer 7 an der gegenüberliegenden Walzenstirnseite hin verläuft. Das Zuführungsorgan 10 ist dabei, wie in Fig. 1 gezeigt, über dem .Walzenspalt angeordnet und in Längsrichtung der Walzen 3> 4 verstellbar.

Damit läßt sich dann die tatsächliche Arbeitslänge der Walzen 3, 4 und somit die Behandlungsstrecke für die Masse ebenso wie deren Verweilzeit in den Profilen der Arbeitswalze 3» 4 bestimmen und regeln. * _v

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Wie Fig. k der Zeichnung zeigt, kann die Profilierung auch so gestaltet sein, daß die Gewindegänge von der Walzenmitte nach beiden Endseiten hin verlaufen. Hierbei dienen an beiden Walzenstirnseiten Abnahmeorgane 7 zur Abnahme des strangfäärnLg austretenden Behandlungsgutes 11, wie es in Fig» 5 der Zeich-r' nung veranschaulicht ist. Auch bei dieser Anordnung ist der Abstand der beiden Walzen 3'» ^' voneinander in einfacher Weise durch ein in Fig« 2 gezeigtes Stellglied 2¹ zu bestimmen«

Nach dem in Fig. 6 der Zeichnung veranschaulichten Aüsführungsbeispiel kann der zwischen den Walzenprofilen vorgesehene Spalt auch von dem Zuführungsorgan 10 für die Ausgangsstoffe aus zu dein Abnahmeorgan 7 hin kleiner werden und über die gesamte Walzenlänge bzw. ihre Arbeitslänge konisch sein*

Schließlich zeigt Fig. 7 der Zeichnung eine mögliche Ausführungsform einer oder beider Walzen in der Weise, daß die Arbeitslänge in einzelne Arbeitsabschnitte uniTerteiJLt ist, wobei jeder Arbeitsabschnitt von einem Ring 12 gebildet wird, der auf die Welle 13 aufgeschoben und über Keile I^ mit dieser drehfest verbunden ist. Die Axialsicherung der einzelnen Ringe 12 kann dann durch zusätzliche Scheiben 15 oder dergl. vorgenommen werden. Die Breite der einzelnen Arbeitsabschnitte entsprechend den Ringen 12 kann dabei ebenso wie deren Durchmesser verschieden gewählt werden. '

Die gesamte Arbeitslänge der Walzen könnte auch von nur zwei Abschnitten gebildet werden, die dann gemäß Fig, k der Zeichnung auf die Welle 13 aufgeschoben und in der erwähnten Weise mit dieser verbunden sind. Diese Anordnung bietet den Vorteil, daß die Art der Profilierung, insbesondere aber auch ihre öberflächenbeschaffenheit, wie z.B. Rauhigkeit, und gegebenenfalls auch ihr Werkstoff verschieden gewählt werden können« Die Temperierung der Walzen oder nur der Arbeitswalze kann in einer bekannten Weise Vorgenommen werden»

Bei der Inbetriebnahme der Einrichtung werden die Ausgangsstoffe durch das Zuführungsorgan 10 in den Walzenspalt der gegeneinander umlaufenden Walzen 3, ^ gegeben, zwischen de-

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nen sie dann durch die hohen Schergeschwindigkeiten von ca. 3 m/sec oder darüber' schnell plastifiziert bzw. geliert werden, WObei durch einen wiederholten Durchgang der Masse in dünnen Schichten auf der Arbeitswalze durch den Behandlungsspalt eine intensive Behandlung der Mischung gewährleistet wird. Gleichzeitig erfolgt eine einwandfreie Entgasung, und eine Einhaltung gegebener Grenztemperaturen wird in einfacher Weise ermöglicht. Außerdem ist eine Beobachtung der Mischungen über die gesamte Arbeitslänge der falzen hin möglich, so daß auch gegebenenfalls eine "Veränderung beispielsweise der Schergeschwindigkeit und/oder der Temperatur herbeigeführt werden kann.

Das an einer der beiden Walzenstirnseiten je nach Maßgabe der Art der Walzenprofilierung vorgesehene Abnahmeorgan 7 leitet die als Strang kontinuierlich austretende fertige Mischung im Bedarfsfalle der bereits beschriebenen Granuliereinrichtung oder einer anderen beliebigen Weiterverarbeitungsstelle zu.

Die Erfindung beschränkt sich nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele, vielmehr sind z.B. hinsichtlich der Verstellung der beiden Walzen und auch bei der Profilierung mannigfache Änderungen möglich. Dies gilt auch für die Anordnung des Zuführungsorgans und des Antriebs sowie für die Art der Lagerung der Walzen. Welche der beiden Walzen jeweils als Arbeitswalze ψ ausgebildet wird, richtet sich nach der Art des zu behandelnden Gutes. In jedem Fall wird die Masse auf der Arbeitswalze in dünnen Grenzschichten durch den Walzenspalt gebracht und als neu durchgemischte Schicht weitergefördert.

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Claims

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1,) Einrichtung zum kontinuierlichen Aufbereiten plastischer Massen aus pulverförmigen und/oder körnigen Ausgangsstoffen, bei welcher ein zusammenarbeitendes, mit ineinandergreifenden Profilierungen versehenes Walzenpaar vorgesehen ist, zwischen dessen gegeneinander umlaufenden Falzen ein Spalt besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die mit unterschiedlichen Umfangsgeschwindigkeiten angetriebenen und bezüglich ihrer Spaltbreite einstellbaren Walzen (3, V) des Walzenpaares mit ihrer gesamten Arbeitslänge freiliegend zwischen zwei Lagerständern (2) angeordnet sind, wobei eine der Walzen als Arbeitswalze wirkt, auf welcher die Masse (ll) dünnschichtig zu einem an einer oder beiden Stirnseiten der Arbeitswalze und der mit ihr zusammenwirkenden Gegenwalze vorgesehenen Abnahmeorgan (7) gefördert wird.

2,) Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gesarate Arbeitslänge der Walzen (3» ^) in einzelne Arbeitsabschnitte unterteilt ist,

3.) Einrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite des zwischen den beiden Walzen vorhandenen Spaltes über die Länge einzelner Arbeitsabschnitte der Walzen (3» Ό verschieden ist,

4,) Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Spaltbreite durch ein radiales Verstellen einer oder beider Walzen (3* 4) in den Lagerständern (2) veränderbar ist,

5.) Einrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die gesamte Arbeitslänge der Walzen (3, k) in zwei Arbeitsabschnitte unterteilt ist, an denen die gewindeartigen Profilierungen von der Mitte der gesamten Arbeitslänge gleichmäßig zu den Enden der Walzen (3¹, V) hin verlaufen,

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6.) Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die gesamte Arbeitslänge der Walzen (3» 4) in mehr als zwei Abschnitte mit gleichartig verlaufenden Profilierungen unterteilt ist.

7«) Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Arbeitsabschnitte von verdrehfest auf einer Welle aufgebrachten Ringen (l2) gebildet werden, die an ihrem Umfang eine gewindeartige Profilierung aufweisen.

8.) Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 7> dadurch gekenn-' zeichnet, daß ein über dem Walzenspalt vorgesehenes Zuführungsorgan (lO) für die Ausgangsstoffe in Richtung des Walzenspaltes verstellbar ist.

9.) Einrichtung nach Anspruch 1 und folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereiche der an einer oder beiden Walzenstirnseiten vorgesehene Abnahme.s teile für die parallel zur Längsachse der Walzen (3> 4) austretende Masse ein unterhalb der Walzenmitte angesetztes Abnahmeörgan (7) vorgesehen ist,

10.) Einrichtung nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Abnahmeorgane (7) eine Granuliereinheit (8) mit umlaufenden Granuliermessern (8') zugeordnet ist, deren Umlaufachse parallel oder quer zur Längsachse der Walzen (3, 4) verläuft.

11.) Einrichtung nach Anspruch 1 und folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Scher- bzw. Arbeitsgeschwindigkeit der Arbeitswalze mindestens 3 m/sec beträgt.

12.) Einrichtung nach Anspruch 1 und folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenbeschaffenheit der Profilierungen der Arbeitswalze und der Gegenwalze verschieden ist.

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