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Misch- und Knetvorrichtung mit diskontinuierlicher Arbeitsweise für
plastische Massen Die Erfindung betrifft eine Misch- und Knetvorrichtung mit diskontinuierlicher
Arbeitsweise für plastische Massen, insbesondere für Kautschuk und thermoplastische
Kunststoffe, bestehend aus mindestens einer angetriebenen, mit einem Mischflügel
versehenen waagerechten Welle in einer geschlossenen, mindestens eine Einfüllöffnung
aufweisenden und entleerbaren Mischkammer.
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Bei diesen bekannten Misch- und Knetvorrichtungen sind üblicherweise
zwei zweifach gelagerte Wellen mit je einem Mischflügel vorgesehen, die beide ineinander
arbeiten. Die Mischkammer ist unten mit einer oder mehreren Verschlußschiebern oder
Klappen versehen, die zum Entleeren der gekneteten Masse dienen. Das Zuführen der
Masse erfolgt mittels eines im Einfüllschacht vorgesehenen hydraulisch oder pneumatisch
bewegten Preßstempels, der die Masse in der Mischkammer unter Druck hält, wodurch
auch eine Erhöhung der Mischwirkung in der Zeiteinheit eintritt. Jedes Lager der
Wellen ist gegenüber der Mischkammer durch eine Stopfbüchse abgedichtet. Bei diesen
bekannten Misch- und Knetvorrichtungen ergibt sich, daß zwar der größte Teil einer
eingebrachten Charge von plastischer Masse homogen durchgemischt und ausgebracht
wird, daß aber eine gewisse Menge durch die Spalte der Stopfbüchsen, des Verschlußschiebers
und zwischen dem Preßstempel und den Wänden des Füllschachtes infolge des hohen
Druckes in der Mischkammer nach außen gepreßt wird, so daß sich das Ausbringen je
Charge um diese Menge vermindert. Eine Kontrolle der restlosen Entleerung der Mischkammer
ist wegen des unten angeordneten Verschlußschiebers nur schlecht möglich. Außerdem
fällt beim Zurückziehen des Preßstempels die zwischen diesem und den Wänden des
Füllschachtes hindurchgepreßte und nur schlecht gemischte Masse in die gut gemischte
Masse hinein und verursacht Mängel im Endprodukt.
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Eine wesentliche Verbesserung ist durch eine Misch-und Knetvorrichtung
nach einem älteren Vorschlag erzielt worden, deren Mischflügel fliegend angeordnet
und deren Mischkammer an einer Stirnwand geöffnet wird. Damit ist eine gute Kontrolle
des Entleerens gegeben. Ein Verschlußschieber mit seinem eine Leckstelle bildenden
Spalt sowie zwei Stopfbüchsen entfallen. Es sind aber immerhin noch zwei Stopfbüchsen
und der Füllschacht mit seinem unter hohem Druck stehenden Preßstempel vorhanden.
Auch hier besteht noch die Gefahr, daß unvermischte Massenester in die gut homogenisierte
Masse fallen. Auch ist ein volles Ausbringen der eingebrachten Masse einer Charge
nicht möglich.
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Demgegenüber besteht die Aufgabe der Erfindung darin, die Misch-
und Knetvorrichtung nach der eingangs erwähnten Gattung so zu verbessern, daß die
Masse jeder Charge in ihrer Gesamtheit homogen durchmischt und in kürzester Zeit
verlustlos aus der Mischkammer entleerbar ist.
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Zur Lösung dieser Aufgabe wird vorgeschlagen, daß jede Welle an den
Stirnenden ihres Mischflügels mit einem die Mischkammer abschließenden zylindrischen
Teil versehen ist, dessen Außendurchmesser einen dem zugeordneten Innenmantel der
Mischkammer entsprechenden Durchmesser aufweist, und daß die Mischkammer und jede
Welle eine gegenseitige axiale Verschiebbarkeit mindestens von der Länge der Mischflügel
aufweisen.
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Es ist zwar bei einer kontinuierlich arbeitenden Misch- und Knetvorrichtung,
bestehend aus einer in einem Gehäuse angeordneten Schnecke, bekannt, die Schnecke
periodisch im Gehäuse geringfügig axial zu verschieben, um durch Rückführen der
Masse in den Arbeitsgang eine bessere Misch- und Knetwirkung zu erzielen. Die Schnecke
verbleibt dabei jedoch stets im Gehäuse, so daß eine Lösung der Erfindungsaufgabe
weder geoffenbart noch nahegelegt wird.
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Durch die vorgeschlagenen sowie die weiteren in den Unteransprüchen
gekennzeichneten Maßnahmen wird indessen nicht nur eine vorteilhafte Lösung der
Erfindungsaufgabe erzielt. Da zum Entleeren der Mischkammer die Mischflügel aus
der Mischkammer herausgezogen bzw. diese von den Mischflügeln abgezogen wird, ist
eine außerordentlich rasche und gut zu überwachende restlose Entleerung gewährleistet,
insbesondere dann, wenn der an den Innenmantel der Mischkammer angepaßte zylindrische
Teil der Welle
aus einem Ringbund besteht. Eine eventuell notwendig
werdende Reinigung der Misch- und Knetvorrichtung ist im auseinandergezogenen Zustand
ohne jede Schwierigkeit möglich. Wenn mindestens auf einer Seite der Mischflügel
der Ringbund als eine die Masse zum Mischflügel hin fördernde Preßschnecke ausgebildet
und der die Mischkammer abschließende zylindrische Teil am äußeren Ende der Mischschnecke
als zylindrische Platte angeordnet ist, erfolgt das Zuführen der Masse kontinuierlich,
so daß eine weitere Verkürzung der Mischzeit erzielt wird, da diese nicht durch
Heben des Preßstempels unterbrochen wird.
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Schließlich gelingt es durch scharfkantige Ausbildung der Preßschnecke
und gegebenenfalls durch Vorschalten einer Preßvorrichtung, deren Druck wesentlich
geringer sein kann als der des Preßstempels der üblichen Misch- und Knetvorrichtungen,
auch Kautschukballen und -felle anstandslos zu verarbeiten. Der Erfindungsgegenstand
gewährleistet somit nicht nur ein vollständiges Ausbringen und Homogenisieren der
je Charge eingebrachten Masse, sondern auch eine noch raschere Arbeitsfolge und
eine universellere Verwendbarkeit der Misch- und Knetvorrichtung. In der Zeichnung
sind Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes schematisch dargestellt. Es
zeigen Abb. 1 und 2 in einem lotrechten Längsschnitt eine Misch- und Knetvorrichtung
mit zwei Einfüllöffnungen, doppelseitiger Lagerung jeder Welle und einer einteiligen
verschiebbaren Mischkammer, wobei Abb. 1 die Betriebs- bzw. Mischstellung und Abb.
2 die Entleerungsstellung ist, Abb. 3 bis 5 jeweils einen Querschnitt durch die
Misch- und Knetvorrichtung nach Abb. 1 längs der Linien III-III, IV-IV und V-V in
Abb. 1 bei ineinandergreifenden Preßschnecken und Mischflügeln, Abb. 6 einen waagerechten
Längsschnitt durch zwei benachbarte Ringbunde zweier Wellen bei ineinandergreifenden
Preßschnecken und Mischflügeln längs der Linie VI-VI in Abb. 3, Abb. 7 und 8 jeweils
einen Querschnitt durch die Misch- und Knetvorrichtung längs der Linie VII-VII und
VIII-VIII in Abb. 1 bei einander berührenden Preßschnecken und Mischflügeln und
Abb. 9 einen waagerechten Längsschnitt hierzu durch zwei benachbarte Ringbunde längs
der Linie IX-IX in Abb. 1, Abb. 10 eine Misch- und Knetvorrichtung mit fliegend
gelagertem Mischflügel und axial verschiebbarer Mischkammer in Betriebsstellung,
Abb. 11 eine Misch- und Knetvorrichtung mit doppelseitig gelagerten Wellen und einer
in der Quermittelebene geteilten axial verschiebbaren Mischkammer ebenfalls in Betriebsstellung
und Abb. 12 eine Misch- und Knetvorrichtung mit feststehender Mischkammer und axial
verschiebbaren, die Mischflügel aufnehmenden Wellen in der Entleerungsstellung.
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Bei dem Ausführungsbeispiel einer Misch- und Knetvorrichtung nach
den Abb. 1 bis 9 sind, wie bei Misch- und Knetvorrichtungen üblich, zwei waagerecht
angeordnete parallele und etwa in gleicher Höhe angeordnete Wellen 1 vorgesehen,
von denen jede mit einem Mischfiügel 2 versehen ist. Die Mischflügel 2 sind gleich
lang ausgebildet und greifen beim Mischen ineinander, d. h., ihre Kopfkreise überschneiden
sich (Abb. 3 bis 6), oder sie berühren sich (Abb. 7 bis 9).
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Vorteilhaft sind die Mischflügel 2 symmetrisch zu ihrer Quermittelebene
v schraubenförmig gewunden, so daß
die Masse zur Quermittelebene y gefördert wird.
Jede Welle 1 ist mittels zweier voneinander im Abstand befindlicher Lager 3 und
4, die als Gleit- oder Wälzlager ausgeführt sein können, gelagert. Ein Lager 3 jeder
Welle 1 ist dabei, wie bekannt, im Getriebegehäuse 5 angeordnet, das mit dem Maschinengestell
6 fest verbunden ist. Vor und hinter jedem Mischflügel 2 ist jede Welle 1 mit einem
Ringbund 7 versehen, dessen Außendurchmesser dem Innendurchmesser des zugeordneten
Teiles des Innenmantels der die Mischflügel 2 umschließenden Mischkammer 8 entspricht.
Die beiden Ringbunde 7 sind unter sich gleichartig abgebildet und weisen bis auf
eine zylindrische geschlossene, jeweils eine Stirnwand der Mischkammer 8 bildende
Platte 9 eine zum Mischflügel 2 hin fördernde Preßschnecke 10 auf. Die Ringbunde
7 mit ihren Preßschnecken 10 und die Mischflügel 2 weisen vorteilhaft gleichen Durchmesser,
d. h. einen gemeinsamen Außenmantel auf. Notwendig ist auf jeden Fall, daß der Durchmesser
der Mischflügel 2 nicht größer als der der Ringbunde 7 ist.
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Die Mischkammer 8 weist zwei Einfüllöffnungen 11 für die zu homogenisierenden
plastischen Massen, z. B. Kautschuk oder thermoplastische Kunststoffe, wie Polyvinylchlorid,
Polyäthylen, auf, deren jede in Schließstellung bzw. Mischstellung der Mischkammer
8 auf den Außenmantel zweier gleichsinnig fördernder und benachbarter Preßschnecken
10 der beiden Wellen 1 mündet, so daß die jeder Einfüllöffnung 11 zugeführte Masse
in den Mischraum 12 zwischen den Mischflügeln 2 und der Mischkammer 8 mit Druck
eingepreßt wird. Die Länge jeder Preßschnecke 1!S) entspricht dabei mindestens der
axialen Länge der zugeordneten Einfüllöffnung 11. Die beiden jeweils zusammenarbeitenden
Preßschnecken 10 zweier Wellen 1 können mit ihren Schneckengängen ineinandergreifen
(Abb. 3, 4 und 6) oder sich nur mit ihren Schneckengängen (Abb. 7 und 9) berühren.
Das Ineinandergreifen der Preßschnecken 10 hängt dabei davon ab, ob die Mischflügel
2 ineinandergreifen sollen (Abb. 5) oder nicht (Abb. 8). Falls die Preßschnecken
10 und entsprechend die Mischflügel 2 ineinandergreifen, ist es notwendig, daß auch
die zylindrischen geschlossenen, d. h. die die Stirnwände der Mischkammer 8 bildenden
Platten 9 der Ringbunde 7 ineinandergreifen. Hierzu ist die zylindrische Platte
9 eines Ringbundes 7 mit einer Ringnut 13 versehen, in die ein Ringflansch 14 der
zylindrischen Platte 9 des anderen Ringbundes 7 eingreift. Der Außendurchmesser
des Ringflansches 14 entspricht dabei dem Innendurchmesser der zugeordneten Bohrung
der Mischkammer 8.
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Die Länge der Mischkammer 8 entspricht mindestens dem Abstand der
dem jeweiligen Lager 3 bzw. 4 zugewandten äußeren Stirnflächen der Ringbunde 7.
Die Mischkammer 8 ist auf dem dem Getriebegehäuse 5 abgewandten Teil der Welle 1
mittels eines kurzen Lagers 15 geführt und ist in Richtung zum freien Lager 4 der
Welle 1 axial mindestens um die Länge eines Ringbundes 7 und eines Mischflügels
2 verschiebbar. Zur Führung der Mischkammer 8 können dabei neben den Lagern 15 noch
die Ringbunde 7 dienen, sofern nicht besondere, in der Zeichnung nicht dargestellte
Gleit- oder Rollenführungen für die Mischkammer 8 vorgesehen sind. Das Verschieben
der Mischkammer 8 kann durch einen oder mehrere hydraulische oder pneumatische Arbeitszylinder
16 oder aber mechanisch oder elektrisch erfolgen.
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Die Wirkungsweise der Misch- und Knetvorrichtung ist wie folgt: Der
in der Zeichnung nicht dargestellte Antriebsmotor wird eingeschaltet und treibt
über das im Getriebegehäuse 5 gelagerte Getriebe die beiden Wellen 1 an. Die beiden
Wellen 1 mit ihren Mischflügeln 2 drehen sich je nach Bau- und Arbeitsweise der
Misch-und Knetvorrichtung zueinander gleichsinnig oder entgegengesetzt. Die dem
Fassungsvermögen des Mischraumes 12 entsprechende Masse, also eine Charge, wird
den beiden Einfüllöffnungen 11 und damit den Preßschnecken 10 zugeführt. Die Preßschnecken
10 erfassen die Masse und fördern sie in den Mischraum 12 in den Bereich der Mischflügel
2, welche die Masse unter Druck homogenisieren. Ist der Misch- und Knetvorgang beendet,
so wird mittels des Arbeitszylinders 16 die Mischkammer 8 bei noch laufenden Mischflügeln
2 zurückgezogen, und die gesamte homogenisierte Charge fällt ohne Rückstände in
einen unterhalb der Mischflügel 2 vorgesehenen Behälter 17. Nach dem Entleeren wird
die Mischkammer 8 wieder auf die Ringbunde7 und die Mischflügel 2 geschoben, und
eine neue Charge kann verarbeitet werden. Ein Abschalten der Misch- und Knetvorrichtung
ist zwischen zwei Chargen nicht notwendig.
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Bei dem Ausführungsbeispiel nach den Abb. 1 bis 9 sind zwei parallele
Wellen 1 mit je einem Mischflügel 2 vorgesehen. Es ist jedoch ohne weiteres möglich,
an Stelle zweier Wellen 1 nur eine einzige Welle 1 bzw. mehr als zwei parallele
Wellen 1 mit Mischflügeln 2 vorzusehen.
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Bei dem Ausführungsbeispiel nach der Abb. 10 ist beispielsweise nur
eine einzige mittels zweier in der Zeichnung nicht dargestellter Lager im Getriebegehäuse
5 gelagerte Welle 1 vorgesehen, die einseitig aus dem Getriebegehäuse 5 herausragt
und auf dem herausragenden Ende zwei Ringbunde 7 mit einem zwischenliegenden Mischflügel
2 aufweist. Die Ausbildung der Ringbunde 7 mit Preßschnecken 10 und des Mischflügels
2 entspricht dabei grundsätzlich dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel. Die Mischkammer
8 ist an der dem Getriebegehäuse 5 abgewandten Stirnfläche geschlossen und weist
nur eine auf die Preßschnecke 10a des dem Getriebegehäuse 5 zuliegenden Ringbundes
7 mündende Einfüllöffnung 11 auf. Die der Einfüllöffnung 11 zugeordnete Preßschnecke
10 a ist axial länger ausgebildet als die zweite auf dem anderen Ringbund 7 vorgesehene
Preßschnecke 10 b, da erstere Preßschnecke 10a zum Fördern der Masse und letztere
Preßschnecke 10 b nur als Dichtungsschnecke dient. Die Mischkammer 8 ist zum Entleeren
axial durch beliebige Mittel auf dem Maschinengestell 6 verschiebbar. Dieses Ausführungsbeispiel
einer Misch- und Knetvorrichtung ist vorzugsweise für kleinere Leistungen vorgesehen.
Sie kann selbstverständlich auch wieder zwei- oder mehrwellig ausgeführt werden.
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Das Ausführungsbeispiel einer Misch- und Knetvorrichtung nach Abb.
11 ist für sehr hohe Leistungen vorgesehen. Es entspricht im wesentlichen Aufbau
dem Ausführungsbeispiel nach den Abb. 1 bis 9.
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Lediglich um noch kürzere Entleerungszeiten zu erzielen, ist die Mischkammer
8 in der Quermittelebene y geteilt. Jeder Mischkammerteil 8 ci und 8 b ist mit der
dem zugeordneten Lager 3 bzw. 4 der Welle 1 zugewandten Stirnwand 18 auf der Welle
1 gelagert.
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Zwischen jedem Ringbund 7 und dem benachbarten Lager 3 bzw. 4 ist
ein Abstand vorgesehen, der dem
Hub des zugehörigen Mischkammerteiles 8 8n bzw. 8
b, d. h. mindestens der halben axialen Länge des Mischflügels 2 entspricht. Jeder
Mischkammerteil 8 a und 8 b ist im Beispielsfalle mit einem hydraulischen oder pneumatischen
Arbeitszylinder 16 zum Öffnen und Schließen der Mischkammer 8 versehen.
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Es ist nun keinesfalls notwendig, daß die Mischkammer 8 oder ihre
Mischkammerteile 8 8a und 8 b gegenüber der oder den Wellen 1 verschiebbar ausgebildet
sind. Ohne am Prinzip des Erfindungsgegenstandes etwas zu ändern, ist es möglich,
an Stelle der Mischkammer 8 die Welle 1 oder die Wellen 1 axial verschiebbar auszubilden.
Wesentlich ist lediglich, daß die Mischkammer 8 und die Wellen 1 mit ihren Mischflügeln
2 und Ringbunden 7 relativ gegeneinander axial bewegbar sind.
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Bei dem Ausführungsbeispiel einer Misch- und Knetvorrichtung nach
Abb. 12 ist die Mischkammer 8 fest mit dem Maschinengestell 6 verbunden. Die Mischkammer
8 ist im Bereich ihrer geschlossenen Stirnwand mit einer Einfüllöffnung 11 versehen,
der ein Einfülltrichter 19 mit einer beispielsweise hydraulisch oder pneumatisch
bewegten Preßvorrichtung 20 zugeordnet ist. Die Welle 1 oder die Wellen 1 der Misch-und
Knetvorrichtung sind mit je einem Mischflügel 2 zwischen zwei Ringbunden 7 versehen
und etwa um die axiale Länge eines Mischflügels 2 mit Ringbunden 7 axial verschiebbar
ausgebildet. Jeder Ringbund 7 ist wie bei den vorhergehenden Ausführungsbeispielen
mit einer ein- oder mehrgängigen, zum Mischflügel 2 hin fördernden Preßschnecke
10 versehen Die Einfüllöffnung 11 mündet auf die antriebsseitigen Preßschnecken
10. Die Preßvorrichtung 20 ist für Misch-und Knetvorrichtungen vorgesehen, die zum
Verarbeiten von Masseballen, z. B. Kautschukballen dienen, da das Einziehen zusammenhängender
elastischer Masseballen mittels der Preßschnecken 10 Schwierigkeiten bereitet. Um
das Fördern dieser Ballen zu erleichtern und um mit geringer Preßkraft für die Preßvorrichtung
auszukommen, sind die Preßschnecken 10 mit sägezahnartigen Querschnitt aufweisenden
Schneckengängen (Abb. 9) versehen, deren in Förderrichtung liegende Kante scharf
ausgebildet ist und mit auswechselbaren Messern ausgerüstet sein kann. Diese Ausbildung
der Preßschnecken 10, gegebenenfalls im Zusammenhang mit der Preßvorrichtung 20
in der Einfüllöffnung 11, kann selbstverständlich auch für die Misch- und Knetvorrichtungen
nach den vorhergehenden Ausführungsbeispielen angewandt werden.
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Das Verschieben der Wellen 1 mit den Mischflügeln 2 und Ringbunden
7 kann wie bei den Mischkammern 8 hydraulisch, pneumatisch, elektrisch oder rein
mechanisch erfolgen. An Stelle einer pneumatisch bewegten Preßvorrichtung 20 kann
in vielen Fällen auch eine Förderschnecke im Einfüllschacht vorgesehen werden.