DE739278C

DE739278C - Vorrichtung zum Homogenisieren und Auspressen von plastischen bis kruemelig weichen Massen, Emulsionen u. dgl.

Info

Publication number: DE739278C
Application number: DEI61883D
Authority: DE
Inventors: Ernst Borgwardt; Dipl-Ing Dr Siegfrie Kiesskalt
Original assignee: IG Farbenindustrie AG
Current assignee: IG Farbenindustrie AG
Priority date: 1938-07-10
Filing date: 1938-07-10
Publication date: 1943-09-17

Description

Vorrichtung zum Homogenisieren und Auspressen von plastischen bis krümelig weichen Massen, Emulsionen u. dgl.
Zum Homogenisieren und Durcharbeiten bildsamer Massen, wie Cellulose, Farbteige u. dgl., ist schon' unter der Bezeichnung Knetpumpe eine Vorrichtung bekanntgeworden, deren Hauptmerkmal darin besteht, daß bei mehreren in einem Gehäuse liegenden Schnekkenspindeln das Gangvolumen der Hauptspindel, deren Anfang am Eintrittsstutzen für das Gut offen liegt, sich nach der Gegenseite hin verengt. während das Gangvolumen der Nebenspindel oder Nebenspindein sich gegenläufig erweitert. Bei dieser Knetpumpe wird das durchzuarbeitende Gut durch die Hauptspindel erfaßt und in die von den Gängen dieser Spindel gebildeten Kammern gedrückt.
Durch die Volumenabnahme dieser Kammern bei Bewegung dieser Spindeln wird das Gut dann durch die gebildeten Spalte zwischen den einzelnen Spindeln geschert, wobei der Durchtritt überall nur an den Flanken der ineinandergreifenden Schneckenspindei n m öglich ist. Die Nebenspindel oder Nebenspindem fördern dann das durchgearbeitete-Gut durch einen der Eintrittsseite gegenüberliegenden Austrittsstutzen im Gehäuse weiter.
Für die \0tirksamkeit der Scherarbeit ist hierbei einerseits das Verhältnis der Veränderungen des Gangvolumens der Hauptspindeln und anderseits die Weite der durch die Flanken der Spindeln gebildeten Spalte maßgebend. Aus stereometrischen Gründen ist es mit Rücksicht auf die Steigung der Gewindegänge bei dieser Vorrichtung nicht möglich, sowohl die Spaltweite unter ein bestimmtes Maß zu verkleinern, wie auch die Änderung des Gangvolomens der Spindeln über eine gewisse Grenze zu steigern.
Um auch plastische Massen, Emulsionen u. dgl., bei denen höhere Drehzahlen oder stärkere Scherarbeit oder beides erwünscht sind, auf diese Veise durcharbeiten zu können, wurde eine neue Vorrichtung entwickelt.
An Stelle von Schraubenspindeln sind hierbei mindestens zwei an sich bekannte, verzahnungsartig ineinandergreifende und in einem Gehäuse liegende Rollkörper vorgesehen, die jeder aus einer Vielzahl von gegeneinander versetzten, auf einer Welle angeordneten Segmentkörpern bestehen. Hierbei bilden die Rollkörper und das Gehäuse abgeschlossene und bei Drehung der Rollkörper weiterwandernde Kammern, deren Rauminhalte an bei den Rollkörpern nach dem Ausgangsende hin abnehmen und die Profile der Rollkörper im axialen Längsschnitt gesehen abgestuft sind.
Ferner hat das Gehäuse zur Aufnahme des zu behandelnden Gutes eine oder mehrere Öffnungen. die dem Gut jedoch nicht zu allen von den Rollkörpern und dem Gehäuse gebildeten Kammern unmittelbaren Zutritt gestatten, während wenigstens in der Nähe derjenigen Rollkörper, deren Kammern nicht in unmittelbarer Verbindung mit der Eintrittsöffnung stehen. am entgegengesetzten Gehäuseende Austrittsöffnungen vorhanden sind.
Bei Umdrehung dieser Rollkörper wird das Gut, das durch eine Aufgabeöffnung im Gehäuse am einen Ende eines oder mehrerer der Rollkörper aufgegeben ist, durch die verdrängende Wirkung der aufeinander abrollenden Profile gefördert.
Das in den beim Zusammengreifen der Rollkörper mit dem Gehäuse gebildeten Kammern enthaltene Gut wird beim Weitenvandern der Kammern durch deren Raumabnahme einem immer größeren Druck ausgesetzt.
Hierdurch und durch die besonders enge Einstellung der Flankenspalte wird die Scherwirkung svesentlich erhöht. Da sich die einzelnen Flanken der beiden Rollkörper nur in ebenen Flächen berühren. ist die dauernde Innehaltung kleinstmöglicher Spaltweiten gewährleistet.
Es können außer den obengenannten Austrittsöffnungen am Endc der Rollkörper auch noch solche vorhanden sind. die denjenigen Rollkörpern benachbart sind, deren Kammern mit der Eintrittsöffnung unmittelbar in Verbindung stehen. Zweckmäßig sind die letzteren Austrittsöffnungen ganz oder teilweise verschließbar. Dicse Anordnung der verschiedenartigen .\ustrittsöfl'nungen ermöglicht es. die ganze Vorrichtung wahlweise entweder zum Durchkneten von Massen durch die Flankenspalte zu verwenden, oder nur aus plastischen oder halbplastischen Massen Flüssigkeiten, z. B. solche anderer Phase, auszuquetschen.
Eine der möglichen Ausführungsformen ist in der Zeichnung veranschaulicht.
Alib. @ zeigt einen lotrechten Längsschnitt nach der Linie A-B der Abb. 2 bis 4. in Richtung des Pfeiles Y gesehen. Abb. 2 einen Querschnitt nach der Linie C-D, Abb. 3 einen Querschnitt nach der Linie E-F und Abb. 4 einen Querschnitt nach der Linie G-H der Åbb. l, sämtlich in Richtung des Pfeiles gesehen.
Die Vorrichtung besteht aus einem Gehäuse 1, in dem zwei Rollkörper 2 und 3 übereinander parallelachsig gelagert sind. Die Rollkörper 2 und 3 werden durch die miteinander gekuppelten Zahnräder 4 und 5 angetrieben und bestehen im wesentlichen aus den Wellen 6 und 7, auf denen Bunde 8 und 9 sowie eine Anzahl von Segmentkörpern 10 bis 35 bzw. 36 bis 6i sitzen. Die einzelnen Segmentkörper 10 bis 35 und 36 bis 61, die die Profile der Rollkörper bilden, werden mit Nuten und Keilen 62, G3 auf den Wellen 6, 7 festgehalten und beim Anziehen der Ringmuttern 64, 65 bzw. 66, 67 auf den Gewinden 6S, 69 gegen die Bunde 8 und g gezogen. Die Profile der ersten Segmente 12, 13, 14 bzw. 38, 39, 40 sind aus den Abb. 2 bis 4 ersichtlich, in denen die jeweils auf den beiden Wellen sitzenden benachbarten Segmente im Schnitt dargestcllt sind. Die Form der Segmente ist derart gewählt, daß diese mit ihrem größten Durchmesser die entsprechenden Hohlräume des Gehäuses 1 zur Hälfte ausfüllen, während auf ihrem kleineren Durchmesser der entsprechend große Durchmesser des Gegensegmentes abrollen kann. Hierbei sind die Flächen 70, die aus den Übergängen vom großen zum kleinen Durchmesser der Segmente entstehen und die beim Abrollen miteinander in Eingriff kommen, als Verzahnung ausgebildet und nach dem größeren Segmentkörpermantel hin etwas abgeschrägt.
Jedes Segment ist gegenüber dem auf der gemeinsamen Welle benachbarten um einen gleichbleibenden Winkel α versetzt - in den Abb. 2 bis 4 ist α = 45° gewählt; es kann auch ein anderer Winkel gewählt werden, doch muß dieser bei allen ineinandergreifenden Segmenten gleich sein und die Stärke der Segmente 11, 13, 15 usw. auf der Welle G sowie der Segmente 37, 39, 41 usw. auf der Welle 7 nimmt in Richtung des Pfeiles X ab.
Die ersten Segmente mit geraden Ziffern, 10, 12, 14 bzw. 36, 38. 40 haben gleiche Stärken. Hierdurch erhalten die von dem Gehäuse und den Segmenten gebildeten und bei Drehung der Rollkörper 2 und ; weiterwandernden Kammern in der Bewegungsrichtung abnehmende Volumina, die in Abb. 1 mit 71, 72, 73 oberhalb des Rollkörpers 2 und mit 74. 75, 76 unterhalb des Rollkörpers 3 bezeichnet sind; das durch die einzelnen Segmentkörper gebildete Längsprofil der Rollkörper ist der besseren Deutlichkeit halber in Abb. 1 mit stärkeren Begrenzungslinien dargestellt.
Für die Anordnung der einzelnen Segmentkörper auf den Wellen ergeben sich verschiedene Möglichkeiten. Die in Abb. 1 gezeigte Ausbildung, bei der im Anfang zwischen aufeinanderfolgenden Segmentkörpern von abnehmender Stärke noch jeweils ein Segmentkörper von gleichbleibender, geringerer Stärke gelagert ist, ergibt den Vorteil einer späteren besonders starken Volumenabnahme auf kurzen Längen der Rollkörper. Dies ist besonders dann zweckmäßig, wenn die Vordichtung sehr kurz sein soll und wenn sehr zähes Gut zu verarbeiten ist, bei dem eine Beanspruchung der Rollkörper auf Durchbiegung vermieden werden muß.
Es ist natürlich auch möglich, die aufeinanderfolgenden Segmentkörper von Anfang an abnehmen zu lassen, z. B. gleichmäßig; hierbei wird die Verminderung des Kammervolumens auf eine längere Strecke verteilt.
Dies kann bei größeren Umlaufgeschwindigkeiten zweckmäßiger sein.
Im vorliegenden ist angenommen worden, daß der Winkel a, um den die aufeinanderfolgenden Segmentkörper gegeneinander versetzt liegen, bei jedem Rollkörper immer gleichbleibend ist. Es ist aber natürlich auch möglich, den Versetzungswinkel zu ändern, und zwar in der Weise, daß der Winkel am Eintrittsende geringer ist und gegen das aus trittsende hin zunimmt. Auch in diesem Falle muß aber der Versetzungswinkel jeweils mehrerer ineinandergreifender Segmentteile immer derselbe sein. Auch hierdurch wird eine Verkleinerung der Kammervolumina erreicht.
Es ist auch möglich, die Verengung der Kammervolumina sowohl durch Verringerung der Segmentkörperstärke wie auch durch Anwendung eines größer werdenden Versetzungswinkels zu erreichen.
Der Vorteil, der bei gleichbleibenden Segmentkörperstärken durch die Veränderung des Versetzungswinkels erreicht wird, ist der, daß für den Aufbau der Rollkörper nur Segmentkörper gleicher Stärke verwendet zu werden brauchen, bei denen lediglich die Lage der für die Befestigung mit den Keilen 62, 63 erforderlichen Nuten veränderlich ist. Dies bietet naturgemäß bei der Herstellung Vorteile.
Die Spaltweite ist bei der beschriebenen Ausbi]dung der Rollkörper äußerst klein, kann aber im Bedarfsfalle auch größer gewählt werden, was z. B; durch Zwischenlegen von Abstandsscheiben zwischen aufeinanderfolgende Segmentkörper möglich ist.
Selbstverständlich ist es auch möglich, die Rollkörper statt aus einer Vielzahl von auf Wellen sitzenden Segmentkörpern in der Weise herzustellen, daß die ganzen Rollkörper aus dem Vollen gefräst werden.
Das Gehäuse ist mit einer Eintrittsöffnung 77 oberhalb der Kammer 71 der Welle 2. und mit zwei Austrittsöffnungen 78 nahe dem Rollkörper 2 und 79 nahe dem Rollkörper 3 vcrsehen. Die Öffnung 78 ist verschließbar. Die Kugellager 8o, 8I dienen zur Aufnahme des Axialschubes der Wellen 2 und 3.
Das zu behandelndc Gut tritt durch die öffnung 77 in die Kammer 7I des Rollkörpers 2 und wird beim Umlaufen des Rollkörpers 2 entgegengesetzt dem Uhrzeigersinn, wie in Abb. 2 gezeigt, in Richtung des Pfeiles X weitergefördert, wobei die Kammer 71 nacheinander an die Stellen der in Abb. I gezeigten Kammern 72 und 73 tritt. Soll auf das Gut eine Scherwirkung ausgeübt werden, so bleibt die Austrittsöffnung 78 geschlossen; in diesem Falle tritt das Gut durch die Flankenspalte 82 und an den Flächen 70 in die Kammern 74, 75, 76 zwischen dem Rollkörper 3 und dem Gehäuse 1; aus den Kammern 75 und 76 kann es dann bei 79 austreten.
Soll die Vorrichtung jedoch zum Abquetschen von Flüssigkeiten aus plastischen oder halbplastischen Massen dienen, z. B. von Wasser aus Kautschukmassen oder von öl aus Ölsaaten, so bleibt die Öffnung 78 offen. In diesem Falle wird zwar das Ausgangsgut beim Weiterwandern der Kammer 71 nach 73. hin durch die Volumenverringerung unter starken Druck gesetzt, jedoch nicht durch die hierbei sehr eng gehaltene Spalte der Flanken 82 gepreßt. Durch die Flanken 82 wird nur die aus dem Gut auszupressende Flüssigkeit gedrückt, während der Rückstand nach Erreichung der Kammer 73 bei 78 herausgedrückt wird.

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E : 1. Vorrichtung zum Homogenisieren und Auspressen von plastischen bis krümelig weichen Massen, Emulsionen u. dgl.-mit wenigstens zwei in einem Gehäuse liegenden verzahnungsartig ineinandergreifenden Rollkörpern, dadurch gekennzeichnet, daß die Rollkörper aus einer Vielzahl von gegeneinander versetzt auf einer Welle angeordneten Segmentkörpern bestehen, derart, daß die Rollkörper und das Gehäuse abgeschlossene und bei Drchung der Rollkörper weiterwandernde Kammern bilden, deren Rauminhalte an beiden Rollkörpern nach dem Ausgangsende hin abnehmen, daß die Profile der Rollkörper im axialen Längsschnitt gesehen abgestuft sind, und daß das Gehäuse zur Aufnahme des zu behandelnden Gutes eine oder mehrere Öffnungen hat, die dem Gut jedoch nicht zu allen von den Rollkörpern und dem Gehäuse gebildeten Kammern unmittelbaren Zutritt gestatten, während wenigstens in der Nähe derjenigen Rollkörper, deren Kammern nicht in unmittelbarer Verbindung mit der Eintrittsöffnung stehen, am entgegengesetzten Gehäuseende Austrittsöffnungen vorhanden sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß am Austrittsende im Gehäuse nahe denjenigen Rollkörpern. deren Kammern mit der Eintrittsöffnung unmittelbar in Verbindung stehen, noch Austrittsöffnungen vorhanden sind, die gegebenenfalls geschlossen werden können.

Zur Abgrenzung des Anmeldungsgegenstandes vom Stand der Technik sind im Erteilungsverfahren in Betracht gezogen worden: deutsche Patentschrift Nr. 652 990; französische - ..... - 694 484; britische - ..... - 200 547; amerikanische Patentschrift - 2 1 15 oo6.