DE60104434T2 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung von mehrlagigen pressgeformten produkten - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von pressgeformten Körpern, welche mindestens zwei verschiedene Schichten von Material aufweisen.
• Die Herstellung von Briketts (pressgeformte Körper aus zusammengebackenen Feststoffen), welche die Kompaktierung (Brikettierung) mit Walzen verwendet, ist ein hinlänglich bekannter Herstellungsprozess und Brikettier-Pressen zum Kompaktieren von Pressstoffmaterialien in komplementären Vertiefungen, die über die Peripherien eines Paars von zusammenwirkenden Walzen angeordnet sind, sind seit vielen Jahren in Verwendung. Die Walzen sind horizontal angeordnet und werden in entgegengesetzte Richtungen um vertikal beabstandete Achsen derart gedreht, dass die Peripherien bzw. Außenflächen der Walzen im Wesentlichen in Roll-Kontakt miteinander angeordnet sind. Pulver wird dann oberhalb der Zone zugeführt, in welcher die Walzen näher in Kontakt zueinander kommen, wobei das Pulver im Walzenspalt, der durch die gegenüberliegenden Vertiefungen der Walzen definiert ist, kompaktiert werden.
• Unterschiedliche Systeme zum Zuführen von Feststoffmaterial in den Walzenspalt von Walzen wurden vorgeschlagen. Das einfachste Zuführsystem ist ein Schwerkraft-Trichter, in welchem es Pulver erlaubt wird, durch die Schwerkraft auf die erforderliche Zone zwischen den Rollen herabzufallen. Dieses Verfahren ist einfach, jedoch wird es nur ausreichend funktionieren, wenn das zugeführte Pulver eine ausreichend hohe Dichte und Fließbarkeit aufweist. Im Falle von leichterem oder weniger fließbarem Pulver ist es notwendig, eine Vor-Komprimierung des Pulvers, das zugeführt wird, auszuführen, um dasselbige gleichförmig unter konstantem Druck in die Brikettier-Walzen zu liefern, um die Bildung von beständig hochqualitativen Briketts sicherzustellen.
• Zum Ausführen der Vor-Komprimierung von Feststoffmaterial oder Pulvern sind Zuführ-Schrauben vorgeschlagen worden ( US 2,977,631 und US 3,269,611 ). Alternativ ist ein axial hin und her gehender Schaft, der innerhalb eines Zuführ-Trichters angeordnet ist, vorgeschlagen worden ( US 4,389,178 ).
• Jedoch sind bekannte Brikettier-Maschinen nicht für das Herstellen von Briketts oder Tabletten gut angepasst, die aus zwei oder mehr Zusammensetzungen hergestellt sind, welche physikalisch bzw. physisch in dem Brikett getrennt sind, d. h. in der Form von getrennten Schichten.
• Geformte Körper, welche getrennte Schichten von Material aufweisen, wurden in der Vergangenheit z. B. aus einer Lösung zum Herstellen von zwei-schichtiggeformten Körpern hergestellt, wie in GB 2 332 387 beschrieben. Zwei unabhängige Zuführsysteme sind zum Dosieren der Zusammensetzungen in Vertiefungen der Walzen entfernt von dem Walzenspalt der Maschine vorgesehen. Dieses Verfahren ist nur an verfestigbaren Flüssig-Zusammensetzungen oder noch allgemeiner an Zusammensetzungen anwendbar, welche an den Vertiefungen haften, wo sie abgesetzt wurden, wenn die Vertiefungen in eine vertikale Stellung kurz vor dem Bilden des Verdichtungs-Walzenspalts bewegt werden. Daher kann diese Lösung nicht zum Brikettieren von frei-fließendem, granulatförmigem Material verwendet werden.
• Eine andere Lösung zum Herstellung von pressgeformten Körpern ist in DE 12 30 523 beschrieben. In dieser Beschreibung wird eine Rotations-Press-Maschine zum Herstellen von Tabletten verwendet, welche unterschiedliche Zusammensetzungen aufweisen, die inkompatibel miteinander sind.
• Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung auf leichte und kosteneffiziente Weise von pressgeformten Körpern bereitzustellen, welche mindestens zwei unterschiedliche Lagen bzw. Schichten von Material aufweisen, ausgehend von frei-fließendem, granulatförmigem oder feststoffförmigem Material.
• Entsprechend stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Herstellen von pressgeformten Körpern bereit, welche mindestens zwei separate Schichten von Material aufweisen, aufweisend:
• – Vorsehen eines Paares von zusammenwirkenden, parallel angeordneten Walzen, welche einen Walzenspalt dazwischen definieren, und welche Vertiefungen aufweisen, die an ihren äußeren Oberflächen vorgegeben sind, wobei jede Vertiefung von einer der Walzen mit einer Vertiefung der anderen Walze zum Bilden von Druckgussmitteln zusammenwirkt, wobei die Achsen der Walzen im Wesentlichen horizontal angeordnet sind;
• – Zuführen von mindestens zwei kontinuierlichen, getrennten Strömen von verschiedenen Feststoffmaterialien in die Druckgussmittel benachbart zu dem Walzenspalt derart, dass jedes Druckgussmittel mit Abschnitten unterschiedlichen Materials gefüllt werden wird;
• – Drehen der Walzen in entgegengesetzte Richtung derart, dass die Materialien, welche in den Druckgussmitteln enthalten sind, in pressgeformte bzw. druckgeformte Körper ("Briketts") komprimiert werden, welche mindestens zwei unterschiedliche Schichten von Material aufweisen.
• Vorzugsweise wird das Feststoffmaterial im Wesentlichen vertikal von oben zugeführt.
• Mindestens einer der getrennten Ströme kann durch Schwerkraft zugeführt werden.
• Mindestens einer der getrennten Ströme kann durch eine Zuführvorrichtung, z. B. eine Zuführ-Schraube, zugeführt werden.
• Es ist bevorzugt, dass ein kompakter Gesamt-Strom von Feststoffmaterial, welcher einen ganzen bzw. gesamten Querschnittsbereich aufweist, zugeführt wird, wobei jeder getrennte Strom einen Teil des gesamten Querschnittsbereichs bildet.
• Zwei getrennte Ströme, welche einen rechteckigen Querschnitt aufweisen, können zugeführt werden.
• Zwei getrennte Ströme können voneinander entlang einer im Wesentlichen vertikalen Trennebene getrennt werden, die parallel zu den Achsen der Walzen ist.
• Mindestens einer der getrennten Materialströme kann vor dem Eintreten in die Druckgussmittel vorkomprimiert werden.
• Vorzugsweise weisen die getrennten Ströme unterschiedliche Farben und/oder unterschiedliche Zusammensetzungen und/oder unterschiedliche Granulometrien auf.
• In einem weiteren Aspekt stellt die Erfindung eine Vorrichtung zum Herstellen von pressgeformten Körpern bereit, welche mindestens zwei separate Schichten von Material aufweisen, insbesondere unter Verwendung des Verfahrens gemäß der Erfindung, aufweisend:
• – ein Paar von zusammenwirkenden, parallel zueinander angeordneten Walzen, welche einen Walzenspalt dazwischen definieren, und welche Vertiefungen aufweisen, die an ihren äußeren Oberflächen vorgegeben sind, wobei jede Vertiefung an einer der Walzen mit einer Vertiefung an der anderen Walze zum Bilden von Druckgussmitteln zusammenwirkt, wobei die Achsen der Walzen im Wesentlichen horizontal angeordnet sind;
• – Antriebsmittel zum gegensinnigen Drehen der Walzen;
• – Zuführmittel zum Zuführen von mindestens zwei kontinuierlichen, getrennten Strömen von unterschiedlichem Feststoffmaterial in die Druck gussmittel, benachbart zu dem Walzenspalt, um jedes Mittel mit Abschnitten eines unterschiedlichen Materials zu befüllen, so dass das Material, welches in den Mitteln enthalten ist, in pressgeformte Körper ("Briketts") komprimiert wird, welche mindestens zwei separate Schichten von Material aufweisen.
• Vorzugsweise weisen die Zuführmittel einen Fülltrichter auf, wobei der Fülltrichter entlang mindestens einer im Wesentlichen vertikalen Ebene unterteilt ist, die parallel zu den Achsen der Walzen ist.
• Herkömmlicherweise wird der Zuführ-Trichter durch ein im Wesentlichen vertikales Blatt eines Blechmaterials unterteilt.
• Vorzugsweise erstreckt sich das vertikale Blatt über die gesamte Höhe des Trichters.
• Herkömmlicherweise sind die im Wesentlichen horizontale und/oder die vertikale Position des Blattes einstellbar.
• Herkömmlicherweise ist der Fülltrichter in zwei Hälften unterteilt.
• Vorzugsweise ist ein Vor-Komprimierungs-Mittel zum Vor-Komprimieren von mindestens einem der separaten Ströme, bevor derselbige in die Druckgussmittel eintritt, vorgesehen.
• Herkömmlicherweise ist mindestens eine Zuführvorrichtung zum Zuführen mindestens eines der getrennten Ströme vorgesehen. Mindestens eine Zuführ-Schraube kann innerhalb des Zuführ-Trichters vorgesehen sein. Vorzugsweise ist die zumindest eine Zuführ-Schraube in Richtung zu einem offenen Auslassende des Trichters verjüngt.
• Vorzugsweise weist der Zuführ-Trichter ein offenes Auslassende auf, welches sich nach innen zwischen dem Walzenspalt erstreckt.
• Durch Verwenden der Wörter "im Wesentlichen horizontal" oder "im Wesentlichen vertikal" sind bevorzugt solche Merkmale zu verstehen, die innerhalb von 10°, idealer Weise 5°, der Achsen liegen.
• Andere Gegenstände und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden von der nachfolgenden Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen offenbar, in welchen:
• 1 eine schematische Darstellung ist, welche die Haupt-Bauteile einer Brikettiermaschine gemäß der Erfindung in einer Seitenansicht zeigt; und
• 2 ist eine ähnliche Darstellung zu 1, welche ein alternatives Zuführmittel zeigt.
• Nun Bezug nehmend auf 1 der Zeichnungen ist dort eine Vorrichtung zur Herstellung von pressgeformten Körpern aus Feststoffmaterial gezeigt, z. B. zum Herstellen von Waschmitteln in der Form von kleinen Tabletten, aufweisend ein Paar von zusammenwirkenden, parallel angeordneten Walzen 1, 2, die einen Walzenspalt 3 dazwischen definieren und Vertiefungen (nicht gezeigt) auf ihren äußeren Oberflächen aufweisen. Eine Vertiefung an einer der Walzen wirkt mit einer anderen Vertiefung an der anderen Walze zusammen, wobei Druckgussmittel gebildet werden. Die zusammenwirkenden Vertiefungen können (jedoch müssen nicht notwendigerweise) von der gleichen Größe sein. Jede Rolle weist Vertiefungen auf, die in axial und umfänglicher Richtungen jeweils angeordnet sind. Die Achsen 4, 5 der Walzen 1, 2 sind im Wesentlichen horizontal angeordnet.
• Ein Antriebsmittel (nicht gezeigt) ist zum Drehen der Walzen in entgegengesetzte Richtungen vorgesehen, angedeutet durch die Pfeile 8, 9.
• Ein Zuführ-Trichter 10 ist vertikal oberhalb des Walzenspalts 3 angeordnet. Eine Unterteilung ist in dem Trichter hergestellt, mit einem sich im Wesentlichen vertikal erstreckendem Blatt 11 eines Blechmaterials, wobei das Blatt sich entlang der gesamten vertikalen Höhe des Trichters 10 erstreckt. Die Ausrichtung des Blattes 11 kann leicht von der vertikalen Richtung abweichen, d. h. innerhalb des Bereichs von +/–20°. Eine verlängerte, schlitzartige Auslassöffnung am unteren Ende 14 des Trichters 10 erstreckt sich im Wesentlichen über die axiale Länge der Walzen, um eine Mehrzahl von axial benachbarten Vertiefungen gleichzeitig zu befüllen.
• Durch Vorsehen der Unterteilung in dem Trichter werden im Wesentlichen vertikal sich erstreckende Flusskanäle erzeugt, durch welche unterschiedliche, granulatförmige Materialien ("A" und "B") getrennt in den Trichter zugeführt werden können, wie durch die Pfeile 12, 13 bezeichnet, und diese zwei Materialien werden durch die Schwerkraft in Richtung zu dem Walzenspalt 3 in einem im Wesentlichen vertikalen Fluss bzw. Strom fließen. In der in 1 gezeigten Ausführungsform ist die vertikale Unterteilung des Trichters, z. B. einem Stück Blechmaterial, dargestellt, in einer vertikalen Ebene, parallel zu den Achsen 4, 5 der Walzen ausgerichtet zu sein.
• 2 zeigt eine Modifizierung der Vorrichtung gemäß 1, wobei Zuführ-Schrauben 15, 16 in den zwei Hälften des Trichters 10 vorgesehen sind. Abhängend von der Fließfähigkeit des zuzuführenden Feststoffmaterials wirken die Zuführ-Schrauben simultan als ein Vor-Komprimierungs-Mittel, welches die Dichte des Materials erhöht.
• Die nachfolgenden Ansprüche sind als ein integraler Teil der vorliegenden Offenbarung zu betrachten. Bezugszeichen (auf die Zeichnungen gerichtet), die in den Ansprüchen gegeben sind, dienen zum Erleichtern des Zusammenbringens der ganzen Zahlen der Ansprüche mit den dargestellten Merkmalen der bevorzugten Ausführungsform (Ausführungsformen), sind jedoch nicht dazu bestimmt, in ir gendeiner Art und Weise den Anspruchswortlaut auf dasjenige zu beschränken, was in den Zeichnungen gezeigt ist, außer wenn das Gegenteil deutlich von dem Zusammenhang klar ist.

Claims (22)

1. Verfahren zur Herstellung von pressgeformten Körpern, welche mindestens zwei verschiedene Schichten von Material aufweisen, umfassend: – Vorsehen eines Paares von zusammenwirkenden, parallel angeordneten Walzen (1, 2), welche einen Walzenspalt (3) dazwischen definieren, und welche Vertiefungen aufweisen, die an ihren äußeren Oberflächen vorgegeben sind, wobei jede Vertiefung von einer der Walzen (1, 2) mit einer anderen Vertiefung der anderen Walze (2, 1) zum Bilden von Druckgussmitteln zusammenwirkt, wobei die Achsen (4, 5) der Walzen (1, 2) im Wesentlichen horizontal angeordnet sind, – Zuführen von mindestens zwei kontinuierlichen, getrennten Strömen von verschiedenen Feststoffmaterialien in die Druckgussmittel benachbart zu dem Walzenspalt (3) derart, dass jedes Druckgussmittel mit Abschnitten unterschiedlichen Materials gefüllt werden wird, – Drehen der Walzen (1, 2) in entgegengesetzte Richtung derart, dass die Materialien, welche in den Druckgussmitteln enthalten sind, in druckgeformte Körper (Briketts) komprimiert werden, welche mindestens zwei unterschiedliche Schichten von Material aufweisen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Feststoffmaterial im Wesentlichen vertikal von oben zugeführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei mindestens einer der getrennten Ströme durch Schwerkraft zugeführt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei mindestens einer der getrennten Ströme durch eine Zuführvorrichtung (15, 16) zugeführt wird.
5. Verfahren nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein kompakter Gesamt-Strom von Feststoffmaterial, welcher einen ganzen Querschnittsbereich aufweist, zugeführt wird, wobei jeder getrennte Strom einen Teil des ganzen Querschnittsbereichs bildet.
6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei zwei getrennte Ströme, welche einen rechteckigen Querschnitt aufweisen, zugeführt werden.
7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei zwei Ströme voneinander entlang einer im Wesentlichen vertikalen Trennebene getrennt werden, die parallel zu den Achsen (4, 5) der Walzen ist.
8. Verfahren nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mindestens einer der getrennten Ströme von Material vor dem Eintreten in die Druckgussmittel vorkomprimiert wird.
9. Verfahren nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die getrennten Ströme unterschiedliche Farben und/oder unterschiedliche Zusammensetzungen und/oder unterschiedliche Granulometrien aufweisen.
10. Vorrichtung zur Herstellung von pressgeformten Körpern, welche mindestens zwei getrennte Schichten von Material aufweisen, insbesondere unter Verwenden des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, aufweisend: – ein Paar von zusammenwirkenden, parallel zueinander angeordneten Walzen (1, 2), welche einen Walzenspalt (3) dazwischen definieren, und welche Vertiefungen aufweisen, die an ihren äußeren Oberflächen vorgegeben sind, wobei jede Vertiefung an einer der Walzen (1, 2) mit einer Vertiefung an der anderen Walze (2, 1) zum Bilden von Druckgussmitteln zusammenwirkt, wobei die Achsen (4, 5) der Walzen (1, 2) im Wesentlichen horizontal angeordnet sind, – Antriebsmittel zum gegensinnigen Drehen der Walzen (1, 2), – Zuführmittel (10, 15, 16) zum Zuführen von mindestens zwei kontinuierlichen, getrennten Strömen von unterschiedlichen Feststoffmaterialien in die Druckgussmittel benachbart zu dem Walzenspalt (3), um jedes Mittel mit Abschnitten eines unterschiedlichen Materials zu befüllen, so dass das Material, welches in den Mitteln enthalten ist, in pressgeformte Körper (Briketts) komprimiert wird, welche mindestens zwei separate Schichten von Material aufweisen.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei die Zuführmittel einen Fülltrichter (10) aufweisen, wobei der Fülltrichter (10) entlang mindestens einer im Wesentlichen vertikalen Ebene unterteilt ist, die parallel zu den Achsen (4, 5) der Walzen (1, 2) ist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei der Fülltrichter (10) durch ein im Wesentlichen vertikales Blatt (11) eines Blechmaterials unterteilt ist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, wobei das im Wesentlichen vertikale Blatt (11) sich über die gesamte Höhe des Trichters (10) erstreckt.
14. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, wobei die horizontale und/oder vertikale Position des Blatts einstellbar ist.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, wobei der Fülltrichter (10) in zwei Hälften unterteilt ist.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 15, wobei ein Winkel zwischen dem im Wesentlichen vertikalen Blatt und der vertikalen Richtung weniger als 20° beträgt.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 16, wobei Vor-Komprimierungs-Mittel zum Vorkomprimieren von mindestens einem der getrennten Ströme vorgesehen sind, bevor derselbige in die Druckgussmittel eintritt.
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 17, wobei mindestens eine Zuführvorrichtung (15, 16) zum Zuführen von mindestens einem der getrennten Ströme vorgesehen ist.
19. Vorrichtung nach Anspruch 18, wobei mindestens eine Zuführ-Schraube (15, 16) innerhalb des Fülltrichters (10) vorgesehen ist.
20. Vorrichtung nach Anspruch 19, wobei mindestens eine Zuführ-Schraube sich in Richtung zu einem offenen Auslassende (14) des Trichters (10) verjüngt.
21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 20, wobei der Fülltrichter (10) ein offenes Auslassende (14) aufweist, welches sich nach innen zwischen dem Walzenspalt (3) erstreckt.
22. Vorrichtung nach Anspruch 21, wobei der Abstand zwischen dem offenen Auslassende (14) und dem Walzenspalt (3) einstellbar ist.