CH715687B1

CH715687B1 - Mixing device, in particular for rubber processing, and a method for its operation.

Info

Publication number: CH715687B1
Application number: CH01588/18A
Authority: CH
Original assignee: X Compound Gmbh
Priority date: 2018-12-21
Filing date: 2018-12-21
Publication date: 2022-08-31
Also published as: CH715687A2

Abstract

Die Erfindung betrifft eine kontinuierliche Mischvorrichtung (1), insbesondere zur Kautschukverarbeitung, mit zumindest einem Knetextruder. Die Mischvorrichtung (1) hat ein Gehäuse (2) mit einer zentralen Öffnung (3) für einen Mischraum (4), welche eine im Betrieb rotatorisch umlaufend und translatorisch reversierend angetriebene Schnecke und/oder Kneter aufnimmt. Dem Gehäuse (2) ist eine Zuführung mit zumindest einer Speisewalze (6) zugeordnet, die sich über einen Großteil der axialen Länge des Mischraums (4) erstreckt und die der Zuführung eines strangförmigen Kautschukmaterials dient. Die Schnecke und/oder der Kneter weisen zumindest eine eine Schneide aufweisende radiale Ausformung auf, die sich zumindest über einen Teilbereich der Breite der Zuführung erstreckt, wobei das Gehäuse (2) mit einer Begrenzung der Zuführung ausgestattet ist, die mit der Ausformung der Schnecke und/oder des Kneters zusammenwirkt und eine Scherkante bildet. Die zugeführte Menge des Materialstrangs wird daher allein mittels der Speisewalze (6) bestimmt und im Betrieb durch eine Drehzahländerung eingestellt. Infolgedessen wirkt sich eine Änderung der Drehzahl des Kneters nicht auf den Durchsatz, sondern lediglich auf den Grad der Durchmischung aus, die somit optimal auf ein gewünschtes Ergebnis abgestimmt werden kann und daher eine signifikante Qualitätsverbesserung ermöglicht.The invention relates to a continuous mixing device (1), in particular for processing rubber, with at least one kneading extruder. The mixing device (1) has a housing (2) with a central opening (3) for a mixing chamber (4) which accommodates a screw and/or kneader which is driven in rotation and translationally reversing in operation. The housing (2) is assigned a feed with at least one feed roller (6), which extends over a large part of the axial length of the mixing chamber (4) and is used to feed in a strand-shaped rubber material. The screw and/or the kneader have at least one radial shape with a cutting edge, which extends at least over a partial area of the width of the feed, the housing (2) being equipped with a limitation of the feed, which corresponds to the shape of the screw and / or the kneader interacts and forms a shearing edge. The supplied quantity of the strand of material is therefore determined solely by means of the feed roller (6) and adjusted during operation by changing the speed. As a result, a change in the speed of the kneader does not affect the throughput, but only the degree of mixing, which can thus be optimally adjusted to a desired result and therefore enables a significant improvement in quality.

Description

[0001] Die Erfindung betrifft eine kontinuierliche Mischvorrichtung zur Kautschukverarbeitung mit einem zumindest einen Misch- und/oder Knetextruder mit zumindest einer mehrgängigen Schnecke und/oder einem Kneter, wobei einem Gehäuse der Mischvorrichtung eine Zuführung mit zumindest einer Speisewalze als Fütterwalze zugeordnet ist. Weiterhin betrifft die Erfindung ein kontinuierliches Verfahren zum Betrieb einer solchen Mischvorrichtung. The invention relates to a continuous mixing device for rubber processing with at least one mixing and/or kneading extruder with at least one multi-flight screw and/or a kneader, with a housing of the mixing device being assigned a feed with at least one feed roller as a feed roller. Furthermore, the invention relates to a continuous method for operating such a mixing device.

[0002] Die zentrale verfahrenstechnische Komponente einer kontinuierlich arbeitenden Mischvorrichtung zur Kautschukverarbeitung ist der Extruder. Grundsätzlich besteht der Extruder aus einer Schnecke und/oder einem Kneter, einer Zuführung mit zumindest einer Speisewalze als Fütterwalze, einem Antrieb sowie Temperier- und Schmiersystem. Die Schnecke oder der Kneter zieht im Zusammenwirken mit der Speisewalze das Material ein, verdichtet, fördert und homogenisiert die Mischung. The central procedural component of a continuously operating mixing device for rubber processing is the extruder. Basically, the extruder consists of a screw and/or a kneader, a feed with at least one feed roller as a feed roller, a drive and a temperature control and lubrication system. In cooperation with the feed roller, the screw or kneader draws in the material, compresses, conveys and homogenizes the mixture.

[0003] Für die Herstellung technischer Gummiwaren hat sich der Kaltfütterextruder, häufig ausgestattet mit einer Vakuumzone zur Entgasung der Mischung, durchgesetzt. Die Mischung wird dem Extruder entweder in Form von Granulat oder Streifen zugeführt. For the production of technical rubber goods, the cold-feed extruder, often equipped with a vacuum zone for degassing the mixture, has become established. The mixture is fed to the extruder either in the form of granules or strips.

[0004] Kautschukmischungen zur Herstellung von Gummiprodukten oder thermoplastische Kunststoffe werden überwiegend mittels Schneckenextrudern verarbeitet. Es kommen dabei 1- oder Mehr-Schneckenextruder zum Einsatz. Solche Extruder bestehen üblicherweise aus drei hintereinander angeordneten Zonen, nämlich aus einer Fütterzone für die Materialzufuhr, einer daran angeschlossenen Plastifizierzone, in der das zugeführte Material unter Einwirkung von Druck und Wärme in den plastischen Zustand überführt wird und aus einer Druckaufbauzone, die den erforderlichen Druck für die Förderung des plastifizierten Materials durch das jeweils für die Formgebung des Produkts benutzte Extrudierwerkzeug aufbringt. Rubber mixtures for the production of rubber products or thermoplastics are mainly processed using screw extruders. Single or multi-screw extruders are used. Such extruders usually consist of three zones arranged one behind the other, namely a feeding zone for the material feed, a connected plasticizing zone, in which the material fed is converted into the plastic state under the action of pressure and heat, and a pressure build-up zone, which generates the necessary pressure for conveying the plasticized material through the extrusion tool used to shape the product.

[0005] Die Bestandteile von Kautschukmischungen lassen sich in vier Komponentengruppen zusammenfassen: Kautschuke, Füllstoffe, Weichmacher und Chemikalien, Aufgrund der unterschiedlichen Stoffeigenschaften der zugegebenen Mischungsbestandteile sind die dabei ablaufenden Mischvorgänge hoch komplex. The components of rubber mixtures can be summarized in four component groups: rubbers, fillers, plasticizers and chemicals. Due to the different material properties of the added mixture components, the mixing processes that take place are highly complex.

[0006] Die Verfahren zur Herstellung von Kautschukmischungen lassen sich prinzipiell unterteilen in diskontinuierliche, chargenweise arbeitende Verfahren auf Walzwerken und in Innenmischern und kontinuierliche Verfahren in Mischextrudern. The processes for the production of rubber mixtures can in principle be divided into discontinuous, batch processes on rolling mills and in internal mixers and continuous processes in mixing extruders.

[0007] Die Vorteile der diskontinuierlichen und chargenweisen Herstellung von Kautschukmischungen im Innenmischer sind vor allem die hohe Flexibilität bei Rezepturwechseln und die einfache Zugabe von nicht-rieselfähigen Produkten. Die chargenweise Herstellung von Kautschukmischungen im Innenmischer führt allerdings zu einer Streuung der Mischungsqualität. The advantages of the discontinuous and batchwise production of rubber mixtures in the internal mixer are above all the high flexibility when changing the recipe and the simple addition of non-free-flowing products. However, the batchwise production of rubber mixtures in the internal mixer leads to a scattering of the mixture quality.

[0008] Kontinuierliche Verfahren werden im Bereich der Kunststofferzeugung und Verarbeitung, und bei der Herstellung dynamisch vulkanisierter thermoplastischer Elastomere zunehmend eingesetzt. Die Entwicklung und Optimierung der Maschinen- und Verfahrenskonzepte eröffnet die Möglichkeit, ihre Mischungen mit geringeren Produktschwankungen und niedrigerem Energie- und Raumbedarf kontinuierlich herzustellen. Bekannt sind heute Verfahren auf Basis gleichläufiger Doppelschneckenextruder, auf Basis von Ringextrudern und von kontinuierlichen Knetern. [0008] Continuous processes are increasingly being used in the field of plastics production and processing, and in the production of dynamically vulcanized thermoplastic elastomers. The development and optimization of the machine and process concepts opens up the possibility of continuously producing your mixtures with fewer product fluctuations and lower energy and space requirements. Methods based on co-rotating twin-screw extruders, on ring extruders and on continuous kneaders are known today.

[0009] Die Voraussetzungen hierfür sind die Verfügbarkeit und Bereitstellung dosierfähiger Materialien, die Entwicklung oder Anpassung von kontinuierlichen Mischaggregaten, eine betriebssichere Beschickungs- und Dosiertechnik, sowie eine Automatisierung des Betriebs durch Steuer- und Regelanlagen. The prerequisites for this are the availability and provision of materials that can be metered, the development or adaptation of continuous mixing units, reliable charging and metering technology, and automation of the operation through control and regulation systems.

[0010] Bei einwelligen Misch- und Knetextrudern besitzt die mehrgängige Schnecke Längs- und Querstege. Die Stege sind so angeordnet, dass der aufgestaute Werkstoff einer starken Scherung unterworfen wird, wobei der Mischeffekt durch die Aufteilung in Teilströme und deren Zusammenführung gesteigert wird. Die Mischqualität hängt von der Anzahl der Scherspalte und deren Weiten ab. In single-shaft mixing and kneading extruders, the multi-flight screw has longitudinal and transverse webs. The webs are arranged in such a way that the accumulated material is subjected to strong shearing, with the mixing effect being increased by dividing it into partial flows and bringing them together. The mixing quality depends on the number of shear gaps and their width.

[0011] Aus der DE 196 52 924 A1 ist der Einsatz sogenannter Speise- oder Fütterwalzen bekannt, die jeweils aus einem Paar gegensinnig laufender Speisewalzen bestehen, in deren Speisewalzenspalt das Rohmaterial in Form von Materialstreifen eingeführt wird, so dass es von den Speisewalzen erfasst und unter Vordruck in den Zahnradextruder eingespeist wird. DE 196 52 924 A1 discloses the use of so-called feed or feed rollers, which each consist of a pair of counter-rotating feed rollers, into the feed roller gap of which the raw material is introduced in the form of material strips, so that it is caught by the feed rollers and is fed into the gear extruder under pre-pressure.

[0012] Durch den Einsatz eines konischen Doppel-Schnecken-Extruders als Futter-Aggregat wird bei der DE 101 13 949 A1 sichergestellt, dass auch bei stark diskontinuierlicher Beschickung des Extruders in dessen Austragszone immer vollständige Füllung erreicht wird, so dass der notwendige minimale Vordruck im Zuführraum der Zahnradpumpe erreicht wird. Through the use of a conical twin-screw extruder as a feed unit, DE 101 13 949 A1 ensures that even with highly discontinuous feeding of the extruder in its discharge zone, complete filling is always achieved, so that the necessary minimum admission pressure is reached in the feed chamber of the gear pump.

[0013] Bei Kautschukextrudern wird der Durchsatz von der Schneckendrehzahl bestimmt. Die Speise- oder Fütterwalzen sorgen hier für eine betriebssichere Fütterung des Extruders. Bei einer konstanten Extruderdrehzahl verändert sich der Durchsatz in der Regel auch dann nicht, wenn sich die Speisewalzendrehzahl ändert. In the case of rubber extruders, the throughput is determined by the screw speed. The feed or feeding rollers ensure reliable feeding of the extruder. With a constant extruder speed, the throughput usually does not change even if the feed roller speed changes.

[0014] Steigende Anforderungen an die Qualität, Reproduzierbarkeit und Flexibilität führen dazu, dass kontinuierlich arbeitende Verfahren zur Mischungsherstellung interessant werden. [0014] Increasing demands on quality, reproducibility and flexibility mean that continuously working methods for producing mixtures are becoming interesting.

[0015] Die wesentliche verfahrenstechnische Herausforderung ist dabei, die Kautschuke in einer Weise aufzubereiten, dass ein definiertes Niveau an eingetragener Energie nicht überschritten und trotzdem eine gute Mischungshomogenität erreicht wird. Die bekannten Verfahren auf der Basis einer Extruderfütterung oder Extruder-Zahnradpumpen-Kombination führen zu einer mitunter unerwünschten Materialbelastung. [0015] The main procedural challenge here is to prepare the rubbers in such a way that a defined level of energy input is not exceeded and good mixing homogeneity is nevertheless achieved. The known methods based on an extruder feed or combination of extruder and gear pump sometimes result in undesired stress on the material.

[0016] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine kontinuierliche Mischvorrichtung zur Kautschukverarbeitung zu schaffen, bei welcher die Durchmischung innerhalb des Mischraums optimal angepasst werden kann. Insbesondere soll dabei ein optimales Verhältnis der Durchmischung sowie des damit verbundenen Energieeintrags und des Durchsatzes erreicht werden. Weiterhin liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betrieb bei der kontinuierlichen Mischvorrichtung zu schaffen. The object of the invention is to provide a continuous mixing device for processing rubber, in which the thorough mixing within the mixing chamber can be optimally adjusted. In particular, an optimal ratio of mixing and the associated energy input and throughput should be achieved. Furthermore, the invention is based on the object of creating a method for operating the continuous mixing device.

[0017] Die erstgenannte Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Mischvorrichtung gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die weitere Ausgestaltung der Erfindung ist den abhängigen Ansprüchen zu entnehmen. The first-mentioned object is achieved according to the invention with a mixing device according to the features of claim 1. The further development of the invention can be found in the dependent claims.

[0018] Erfindungsgemäß ist also eine Mischvorrichtung vorgesehen, bei der die Schnecke oder der Kneter zumindest eine als Schneide ausgeführte radiale Ausformung aufweist, die sich zumindest über einen Teilbereich der Breite der Zuführung erstreckt, und dass das Gehäuse mit einer der Schnecke oder dem Kneter zugewandten Begrenzung der Zuführung in dem Gehäuse ausgestattet ist, die mit der Ausformung der Schnecke oder des Kneters eine Scherkante bildet. Indem also der Strang des zugeführten Materials zyklisch bei jedem Umlauf der Schnecke oder des Kneters zumindest einmal unterbrochen wird, kann ein im Inneren des Mischraums auftretender Unterdruck oder eine Zugwirkung infolge des um die Schnecke oder den Kneter geführten Materialstreifens und somit eine Rückwirkung auf die Strangzuführung unterbrochen werden. Somit entfällt auch die unerwünschte Nebenwirkung beim Stand der Technik, dass die zugeführte Menge des Materialstrangs durch die Speisewalzen nicht oder zumindest nicht in allen Betriebsphasen definiert eingestellt werden kann. Indem nun erfindungsgemäß der Materialstrang zyklisch unterbrochen wird, wird zugleich auch eine solche Rückwirkung der Schnecke oder des Kneters vermieden. Somit kann der Volumenstrom des zugeführten Materialstrangs zuverlässig durch die Speisewalzen eingestellt werden, was zu einem entsprechend definierten und präzise einstellbaren Volumenstrom in dem Mischraum führt. Darüber hinaus ergibt sich aber noch ein in der Praxis besonders relevanter Effekt für die Durchmischung, denn die Durchmischung ist somit ebenfalls von dem Volumenstrom entkoppelt und kann daher an das gewünschte Durchmischungsverhältnis optimal angepasst werden. Beispielsweise lässt sich die Durchmischung in der Mischstrecke durch eine geänderte Kneterdrehzahl einstellen, ohne dass sich dadurch der Durchsatz verändert. Dementsprechend ist der Durchsatz der Anlage unabhängig von der Drehzahl der Schnecke oder des Kneters einstellbar. Der durch die Speisewalzen bestimmte Füllgrad der Mischvorrichtung ist dabei ein wesentlicher Parameter, um die Materialbelastung und Mischwirkung zu beeinflussen. According to the invention, a mixing device is therefore provided in which the screw or the kneader has at least one radial formation designed as a cutting edge, which extends at least over a partial area of the width of the feed, and that the housing with one of the screw or the kneader facing Limitation of the supply is equipped in the housing, which forms a shearing edge with the shape of the screw or kneader. By cyclically interrupting the strand of the supplied material at least once during each revolution of the screw or the kneader, a negative pressure occurring inside the mixing chamber or a pulling effect as a result of the strip of material being guided around the screw or the kneader and thus a reaction to the strand feed can be interrupted will. This also eliminates the undesired side effect of the prior art that the amount of material strand fed in by the feed rollers cannot be adjusted in a defined manner, or at least not in all operating phases. Since the strand of material is now cyclically interrupted according to the invention, such a reaction of the screw or the kneader is also avoided at the same time. Thus, the volume flow of the material strand supplied can be reliably adjusted by the feed rollers, which leads to a correspondingly defined and precisely adjustable volume flow in the mixing chamber. In addition, however, there is another effect for the mixing that is particularly relevant in practice, because the mixing is thus also decoupled from the volume flow and can therefore be optimally adapted to the desired mixing ratio. For example, mixing in the mixing section can be adjusted by changing the speed of the kneader without changing the throughput. Accordingly, the throughput of the system can be adjusted independently of the speed of the screw or kneader. The degree of filling of the mixing device determined by the feed rollers is a key parameter in influencing the material loading and mixing effect.

[0019] Selbstverständlich könnten auch mehrere Schneiden um den Umfang der Schnecke oder des Kneters gleichverteilt angeordnet sein. Weiterhin kann die Schneide einen geraden oder gebogenen Verlauf aufweisen oder auch Durchbrechung für Scherstifte aufweisen. [0019] Of course, a plurality of cutting edges could also be arranged distributed uniformly around the circumference of the screw or of the kneader. Furthermore, the cutting edge can have a straight or curved course or also have openings for shear pins.

[0020] Dabei hat die Schnecke oder der Kneter eine als Schneide dienende radiale Ausformung mit einer axialen Mindestlänge entsprechend der Breite der Zuführung, wobei die Schneide mit einer Kante der Begrenzung der Zuführung im Inneren des Gehäuses zusammenwirkt. Das kontinuierlich zugeführte Material wird somit zyklisch durch die Schneide abgetrennt und der Strang des Materialvolumens unterbrochen. Anders als beim Stand der Technik, bei dem die Schnecke eine Zugwirkung auf das Material ausübt, und somit der Volumenstrom in erheblichem Maße durch die Förderwirkung der Schnecke oder des Kneters bestimmt wird, kann erfindungsgemäß eine derartige, unerwünschte Rückwirkung auf den Materialstrang unterbunden werden. Im Ergebnis kann der Volumenstrom innerhalb der Mischstrecke durch den Volumenstrom der Speisewalzen bestimmt werden, sodass insbesondere unterschiedliche Schneckendrehzahlen nicht bzw. nicht automatisch zu einer Volumenstromerhöhung innerhalb des Mischraums führen. Erstmals kann so die Schneckendrehzahl im Hinblick auf die gewünschte Durchmischung optimiert werden, ohne dass daran ein bestimmter Volumenstrom gekoppelt ist. Die Mischungsqualität lässt sich so wesentlich verbessern. The screw or the kneader has a radial formation serving as a cutting edge with an axial minimum length corresponding to the width of the feed, the cutting edge interacting with an edge of the limitation of the feed inside the housing. The continuously fed material is thus cyclically cut off by the cutting edge and the strand of material volume is interrupted. In contrast to the prior art, in which the screw exerts a pulling effect on the material and the volume flow is therefore determined to a considerable extent by the conveying effect of the screw or the kneader, such an undesirable reaction on the strand of material can be prevented according to the invention. As a result, the volume flow within the mixing section can be determined by the volume flow of the feed rollers, so that in particular different screw speeds do not or not automatically lead to an increase in volume flow within the mixing chamber. For the first time, the screw speed can be optimized with regard to the desired mixing without a specific volume flow being linked to it. The mixing quality can be significantly improved in this way.

[0021] Es wurde bereits festgestellt, dass bei konstanter Kneterdrehzahl der Durchsatz der Anlage über die mittels der Speisewalzen zugeführten Materialstreifen gesteuert werden kann. Das bedeutet, dass beispielsweise der Durchsatz in einem Bereich von 1:10 eingestellt werden kann. Zugleich kann, nachdem der Durchsatz entsprechend eingestellt wurde, die Kneterdrehzahl variiert werden, ohne dass sich der Durchsatz änderte. Daher ist der Massedurchsatz der Vorrichtung durch die vorzugsweise paarweise eingesetzten Speisewalzen bestimmt. Für das Compoundieren ist die getrennte Einstellung von Durchsatz und Drehzahl wichtig, um die Balance aus Materialbelastung und Mischgüte zu finden, was mit der erfindungsgemäßen Mischvorrichtung erstmals ermöglicht wird. Darüber hinaus wird es möglich, weitere Komponenten einer Mischung im richtigen Verhältnis zum Volumenstrom der Kautschukstreifen zuzugeben. It has already been established that at a constant kneader speed the throughput of the system can be controlled via the material strips supplied by means of the feed rollers. This means that the throughput can be set in a range of 1:10, for example. At the same time, after the throughput has been adjusted accordingly, the kneader speed can be varied without the throughput changing. The mass throughput of the device is therefore determined by the feed rollers, which are preferably used in pairs. The separate setting of throughput and speed is important for compounding in order to find the balance between material loading and mixing quality, which is made possible for the first time with the mixing device according to the invention. In addition, it is possible to add other components to a mixture in the correct ratio to the volume flow of the rubber strips.

[0022] Die als Schneide dienende radiale Ausformung könnte ihrerseits mit einer Steigung ausgeformt sein, um auf diese Weise die Trennung des Materialstrangs infolge einer stetigen Reduzierung der Strangbreite über einen Winkelbereich der Rotation des Kneters oder der Schnecke herbeizuführen. Eine ruckartige Unterbrechung des zugeführten Materialstrangs wird dadurch vermieden. Ferner können Ausnehmungen in der Ausformung vorgesehen sein, wenn der zugeführte Materialstrang beispielsweise nicht vollständig unterbrochen, sondern lediglich dessen Querschnitt auf ein Minimum begrenzt werden soll. Im Bereich der Ausnehmung kann so ein dünner Materialstreifen ununterbrochen erhalten bleiben. Serving as a cutting edge radial formation could in turn be formed with a pitch to bring about in this way the separation of the strand of material as a result of a continuous reduction in strand width over an angular range of rotation of the kneader or the screw. This avoids a jerky interruption of the supplied strand of material. Furthermore, recesses can be provided in the formation if the supplied strand of material is not to be completely interrupted, for example, but only its cross section is to be limited to a minimum. In this way, a thin strip of material can remain uninterrupted in the area of the recess.

[0023] Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung wird hingegen dadurch erreicht, dass die als Schneide wirkende radiale Ausformung eine Orientierung parallel zu einer durch die Rotationsachse der Schnecke und/oder des Kneters verlaufende Ebene aufweist. Hierdurch wird eine scharfe Trennung durch eine maximale Schwerwirkung herbeigeführt, wobei gegebenenfalls auch eine austauschbare Schneide vorgesehen sein kann. Diese kann gegebenenfalls auch eine konkave Form aufweisen, um die Trennwirkung zu verbessern. Hierdurch werden insbesondere schlagartige Belastungsspitzen, verursacht durch die beim Trennen auftretenden Kräfte infolge von Kompressionen, weitgehend reduziert und so insbesondere auch unerwünschte Rückwirkungen die Umlaufgeschwindigkeit oder Schwingungen der Schnecke oder des Kneters vermieden. Im Querschnitt kann die Ausformung eine prismatische Form bzw. Geometrie aufweisen. In contrast, a particularly advantageous embodiment of the invention is achieved in that the radial formation acting as a cutting edge has an orientation parallel to a plane running through the axis of rotation of the screw and/or the kneader. In this way, a sharp separation is brought about by a maximum gravitational effect, with an exchangeable cutting edge also being able to be provided if necessary. This can optionally also have a concave shape in order to improve the separating effect. In this way, in particular sudden load peaks, caused by the forces occurring during separation as a result of compression, are largely reduced and thus, in particular, undesired repercussions, the rotational speed or vibrations of the screw or the kneader are avoided. In cross section, the formation can have a prismatic shape or geometry.

[0024] Gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltungsform sind mehrere Speisewalzen paarweise zu Speisewalzenpaaren angeordnet. Hierdurch wird eine zuverlässige Steuerung des zugeführten Strangvolumens mittels der eingestellten Drehzahl der Speisewalzen ermöglicht, wobei der Materialstrang in dem Speisewalzenspalt geführt wird. Indem die Speisewalzen im Speisewalzenspalt einen ausreichenden Druck auf den Materialstrang übertragen, wird zudem ein unerwünschtes Durchrutschen vermieden. According to a particularly preferred embodiment, several feed rollers are arranged in pairs to form pairs of feed rollers. This enables reliable control of the supplied strand volume by means of the set speed of the feed rollers, with the material strand being guided in the feed roller gap. Since the feed rollers in the feed roller gap transfer sufficient pressure to the strand of material, undesired slippage is also avoided.

[0025] Vorzugsweise ist mindestens eine Walze angetrieben. Bei mehreren Speisewalzen werden beispielsweise mittels Zahnrädern oder eines Kettentriebs die Drehzahlen der einzelnen Walzen kinematisch gekoppelt oder elektrisch synchronisiert, wobei die Kopplung vorzugsweise derart realisiert ist, dass der Speisewalzenspalt jederzeit auch im Betrieb insbesondere stufenlos einstellbar ist. Der Antrieb kann dabei auf eine einzige Speisewalze beschränkt werden, wobei zumindest eine weitere Speisewalze gegebenenfalls auch bedarfsweise kinematisch mit der angetriebenen Speisewalze gekoppelt werden kann. At least one roller is preferably driven. If there are several feed rollers, the speeds of the individual rollers are kinematically coupled or electrically synchronized, for example by means of gear wheels or a chain drive, with the coupling preferably being realized in such a way that the feed roller gap is continuously adjustable at any time, especially during operation. The drive can be limited to a single feed roller, in which case at least one additional feed roller can also be kinematically coupled to the driven feed roller, if necessary.

[0026] Weiterhin hat es sich bereits als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn die Rotationsachsen der Speisewalzen parallel zu der Rotationsachse der Schnecke und/oder des Kneters angeordnet sind, sodass der Materialstrang quer zu der Rotationsachse der Schnecke oder des Kneters insbesondere tangential erfolgt. Furthermore, it has already proven particularly advantageous if the axes of rotation of the feed rollers are arranged parallel to the axis of rotation of the screw and/or the kneader, so that the strand of material is transverse to the axis of rotation of the screw or the kneader, in particular tangentially.

[0027] Indem die axiale Erstreckung jeder Speisewalze wesentlich größer ist als der Durchmesser der jeweiligen Speisewalze, wird eine vergleichsweise kleine Kontaktfläche zwischen der Umfangsfläche der Speisewalze und dem Materialstrang erreicht. By the axial extent of each feed roller being substantially larger than the diameter of the respective feed roller, a comparatively small contact area between the peripheral surface of the feed roller and the strand of material is achieved.

[0028] Ferner kann die Speisewalze beheizbar und beispielsweise von einem Wärmeträgerfluid durchströmbar ausgeführt sein, um konstante Bedingungen und Eigenschaften des zugeführten Materials sicherzustellen. [0028] Furthermore, the feed roller can be heatable and, for example, be designed so that a heat transfer fluid can flow through it, in order to ensure constant conditions and properties of the supplied material.

[0029] Besonders bevorzugt weisen die Speisewalzen eine umfangsseitige Strukturierung, insbesondere Zahnung auf, wobei die Strukturen benachbarter Speisewalzen gegebenenfalls auch miteinander kämmen können. [0029] Particularly preferably, the feed rollers have a peripheral structuring, in particular toothing, with the structures of adjacent feed rollers also being able to mesh with one another, if appropriate.

[0030] Durch die Strukturierung wird die Zuführung des Materialstranges und somit der Durchsatz präzise steuerbar und kann innerhalb kürzester Zeit verändert werden, ohne dass es dabei zu einem unerwünschten Durchrutschen kommt. Hierbei schließen die Speisewalzen zwischen sich einen Spalt ein, der an die Querschnittsform und die Abmessungen des Stranges anpassbar ist. Um ein seitliches Austreten des Materialstrangs zu vermeiden können ferner auch Anlaufscheiben vorgesehen sein. [0030] The structuring makes it possible to precisely control the feeding of the strand of material and thus the throughput and to change it within a very short time without any undesired slippage occurring. Here, the feed rollers enclose a gap between them, which can be adapted to the cross-sectional shape and the dimensions of the strand. In order to prevent the strand of material from escaping laterally, thrust washers can also be provided.

[0031] Bei einer anderen, ebenfalls besonders praxisnahen Ausgestaltungsform ist das Speisewalzenpaar direkt in das Gehäuse der Mischvorrichtung integriert, insbesondere also in eine Öffnung in dem Gehäuse eingelassen, welche sich über die gesamte Mischstrecke erstreckt. Dadurch wird einerseits eine kompakte Bauform der Mischvorrichtung sichergestellt, andererseits die Zuführstrecke zwischen der Speisewalze und der Schnecke bzw. dem Kneter auf ein Minimum reduziert. In another, also particularly practical embodiment, the pair of feed rollers is integrated directly into the housing of the mixing device, ie in particular embedded in an opening in the housing, which extends over the entire mixing section. On the one hand, this ensures a compact design of the mixing device and, on the other hand, the feed distance between the feed roller and the screw or the kneader is reduced to a minimum.

[0032] Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Variante sind die Schnecke oder der Kneter in mehrere Segmente unterteilt, die jeweils axial und modular verbunden sind. Jedes der Segmente bildet somit einen axialen Abschnitt, wobei zur Übertragung einer Antriebsleistung für die Rotation der Schnecke oder des Kneters eine drehfeste Anordnung auf einer Welle, beispielsweise Keilwelle, vorgesehen ist. Ferner können gegebenenfalls auch einzelne Umfangsabschnitte austauschbar angeordnet sein. Eine sich über mehrere axiale Abschnitte erstreckende radiale Ausformung kann dabei durch im Wesentlichen spaltfrei gegeneinander anliegende, insbesondere kontur- oder flächenbündige Teilbereiche der Ausformung an mehreren Segmenten gebildet sein. According to a further particularly preferred variant, the screw or the kneader are divided into several segments which are each connected axially and in a modular manner. Each of the segments thus forms an axial section, with a non-rotatable arrangement on a shaft, for example a splined shaft, being provided for the transmission of drive power for the rotation of the screw or the kneader. Furthermore, if necessary, individual peripheral sections can also be arranged interchangeably. A radial formation that extends over a plurality of axial sections can be formed by partial areas of the formation on a plurality of segments that lie against one another essentially without a gap, in particular that are flush with the contour or surface.

[0033] Außerdem hat sich bereits eine Abwandlung als besonders sinnvoll erwiesen, bei welcher die Schnecke und/oder der Kneter mehrere Gänge mit Durchbrechungen aufweist, die im Betrieb zur Erhöhung der Scherkräfte für radial von außen in die Mischstrecke hineinreichende Stifte dienen. In addition, a modification has already proven to be particularly useful, in which the screw and/or the kneader has a plurality of passages with openings which serve to increase the shearing forces for pins extending radially from the outside into the mixing section.

[0034] Die erfindungsgemäße Aufgabe wird weiterhin auch noch mit einem Verfahren zum Betrieb der Mischvorrichtung dadurch gelöst, dass der mittels zumindest einer Speisewalze zugeführte Materialstrang mittels der Schneide, welche an der radialen Ausformung ausgebildet ist, infolge der Rotation der Schnecke und/oder des Kneters zyklisch unterbrochen wird und der Volumenstrom des Materialstrang mittels der Drehzahl der zumindest einen Speisewalze einerseits und die Durchmischung des zugeführten Materials sowie gegebenenfalls weiterer zugeführter Bestandteile in der Mischstrecke durch die Drehzahl der Schnecke und/oder des Kneters andererseits unabhängig voneinander eingestellt wird. Hierdurch entfällt die bisherige Zwangskopplung des Durchmischungsgrads von dem Durchsatz, welche sich beim Stand der Technik als limitierend bei der Optimierung der Qualität der hergestellten Mischung erwiesen hat. Dadurch kann erfindungsgemäß auch während des Betriebs eine Anpassung der Durchmischung insbesondere aufgrund erfasster Messwerte vorgenommen werden. The object according to the invention is also achieved with a method for operating the mixing device in that the strand of material fed by means of at least one feed roller is cut by means of the cutting edge, which is formed on the radial formation, as a result of the rotation of the screw and/or the kneader is cyclically interrupted and the volume flow of the material strand is set independently of one another by the speed of the at least one feed roller on the one hand and the thorough mixing of the material supplied and any other components supplied in the mixing section by the speed of the screw and/or the kneader on the other. This eliminates the previous forced coupling of the degree of mixing to the throughput, which in the prior art has proven to be limiting in the optimization of the quality of the mixture produced. As a result, according to the invention, the mixing can also be adjusted during operation, in particular on the basis of recorded measured values.

[0035] Die Erfindung lässt verschiedene Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips ist eine davon in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Diese zeigt jeweils in einer perspektivischen Darstellung in Fig. 1 eine Mischvorrichtung mit zwei Speisewalzen; Fig. 2 einen Kneter der Mischvorrichtung.The invention permits various embodiments. To further clarify its basic principle, one of them is shown in the drawing and is described below. This shows in a perspective representation in FIG. 1 a mixing device with two feed rollers; 2 shows a kneader of the mixing device.

[0036] Die erfindungsgemäße Mischvorrichtung 1 zur Kautschukverarbeitung wird nachstehend anhand der Figuren 1 und 2 näher erläutert. Wie in der Figur 1 dargestellt, hat die Mischvorrichtung 1 ein Gehäuse 2 mit einer zentralen Öffnung 3 für einen Mischraum 4, welche einen in der Figur 2 gezeigten, im Betrieb rotatorisch umlaufend und translatorisch reversierend angetriebenen Kneter 5 aufnimmt. In dem Gehäuse 2 sind weiterhin zwei Speisewalzen 6 angeordnet, die sich über einen Großteil der axialen Länge des Mischraums 4 erstrecken und die der Zuführung eines nicht dargestellten strangförmigen Kautschukmaterials dienen. Die Rotationsachsen 7 der Speisewalzen 6 erstrecken sich parallel zu einer Rotationsachse 8 des Kneters 5. Der wesentliche erfindungsgemäße Gedanke betrifft die zyklische Trennung des zugeführten Materialstrangs innerhalb des Mischraums 4 durch eine umlaufende Schneide 9 an dem Kneter 5, die an einer radialen Ausformung 10 des Kneters 5 gebildet ist und sich zumindest über die Breite der Speisewalzen 6 erstreckt. Dadurch wird der Strang des zugeführten Kautschukmaterials unterbrochen und damit im Gegensatz zum Stand der Technik vermieden, dass sich ausgehend von dem rotierenden Kneter 5 eine Sog- bzw. Zugwirkung auf den Materialstrang ergibt, der zumindest mitbestimmend für den Durchsatz in dem Mischraum 4 wirkt. Die zugeführte Menge des Materialstrangs wird daher allein mittels der Speisewalzen 6 bestimmt und im Betrieb durch eine Drehzahländerung eingestellt, wobei eine nutenförmige Profilierung 14 an der Umfangsfläche der Speisewalzen 6 in Verbindung mit einer kinematischen Kopplung der Speisewalzen 6 einen definierten Materialfluss sicherstellt. Infolgedessen wirkt sich eine Änderung der Drehzahl des Kneters 5 nicht auf den Durchsatz in dem Mischraum 4 aus, sondern lediglich auf den Grad der Durchmischung, die somit optimal auf ein gewünschtes Ergebnis abgestimmt werden kann und daher eine signifikante Qualitätsverbesserung ermöglicht. Der Kneter 5 ist in mehrere Segmente 11 unterteilt, die axial hintereinander auf einer nicht gezeigten Keilwelle angeordnet werden und dadurch einen modularen Aufbau ermöglichen. Wie zu erkennen ist, weist der Kneter 5 mehrere mit Ausnehmungen 12 für nicht gezeigten Stifte ausgestattete Windungen 13 auf, während die radiale Ausformung der Schneide 9 sich im Wesentlichen in einer mit der Rotationsachse 8 des Kneters 5 gemeinsamen Ebene erstreckt. The mixing device 1 according to the invention for processing rubber is explained in more detail below with reference to FIGS. As shown in FIG. 1, the mixing device 1 has a housing 2 with a central opening 3 for a mixing space 4, which accommodates a kneader 5 shown in FIG. In the housing 2 there are also two feed rollers 6 which extend over a large part of the axial length of the mixing chamber 4 and which serve to feed in a strand-like rubber material (not shown). The axes of rotation 7 of the feed rollers 6 extend parallel to an axis of rotation 8 of the kneader 5. The essential idea according to the invention relates to the cyclical separation of the supplied strand of material within the mixing chamber 4 by a circumferential cutting edge 9 on the kneader 5, which is attached to a radial formation 10 of the kneader 5 is formed and extends at least over the width of the feed rollers 6. This interrupts the line of rubber material supplied and, in contrast to the prior art, prevents the rotating kneader 5 from causing a suction or pulling effect on the material line, which at least has a co-determining effect on the throughput in the mixing chamber 4 . The supplied amount of the material strand is therefore determined solely by means of the feed rollers 6 and adjusted during operation by changing the speed, with a groove-shaped profiling 14 on the peripheral surface of the feed rollers 6 in connection with a kinematic coupling of the feed rollers 6 ensuring a defined material flow. As a result, a change in the speed of the kneader 5 does not affect the throughput in the mixing chamber 4, but only the degree of mixing, which can thus be optimally matched to a desired result and therefore enables a significant improvement in quality. The kneader 5 is divided into a number of segments 11 which are arranged axially one behind the other on a splined shaft (not shown) and thereby enable a modular design. As can be seen, the kneader 5 has a plurality of windings 13 equipped with recesses 12 for pins (not shown), while the radial shape of the blade 9 essentially extends in a plane common to the axis of rotation 8 of the kneader 5 .

BEZUGSZEICHENLISTEREFERENCE LIST

[0037] 1 Mischvorrichtung 2 Gehäuse 3 Öffnung 4 Mischraum 5 Kneter 6 Speisewalze 7 Rotationsachse 8 Rotationsachse 9 Schneide 10 Ausformung 11 Segment 12 Ausnehmung 13 Windung 14 Profilierung 1 mixing device 2 housing 3 opening 4 mixing chamber 5 kneader 6 feed roller 7 axis of rotation 8 axis of rotation 9 cutting edge 10 formation 11 segment 12 recess 13 winding 14 profiling

Claims

1. Mixing device (1), in particular for processing rubber, with at least one kneading extruder and with at least one screw and/or one kneader (5), with a housing (2) of the mixing device (1) being assigned a feed with at least one feed roller (6). is, characterized in that the screw and / or the kneader (5) has at least one cutting edge (9) having radial formation (10) which extends at least over a portion of the width of the feed, and that the housing (2) with a limitation of the feed in the housing (2) facing the screw or the kneader (5), which works together with the molding (10) of the screw and/or the kneader (5) and forms a shearing edge.

2. Mixing device (1) according to claim 1, characterized in that the cutting edge (9) of the radial formation (10) has an orientation parallel to a plane passing through an axis of rotation (8) of the screw and/or the kneader (5).

3. Mixing device (1) according to claim 1 or 2, characterized in that several feed rollers (6) are arranged in pairs to form pairs of feed rollers.

A mixing device (1) according to claim 3, characterized in that the plurality of feed rollers (6) are kinematically coupled or electrically synchronized.

Mixing device (1) according to any one of the preceding claims, characterized in that an axis of rotation (7) of the at least one feed roller (6) is arranged parallel to the axis of rotation (8) of the screw and/or the kneader (5).

Mixing device (1) according to any one of the preceding claims, characterized in that the feed rollers (6) do not mesh.

7. Mixing device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one feed roller (6) has a peripheral structuring or profiling (14), in particular groove-shaped, in particular rhombic depressions.

Mixing device (1) according to any one of the preceding claims, characterized in that the at least one feed roller (6) is integrated into an opening in the housing (2) of the mixing device (1).

9. Mixing device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the screw and/or the kneader (5) has a plurality of modular and axially connected segments (11) whose geometry in the feed area merges almost seamlessly and/or has interruptions .

10. Mixing device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the kneader (5), in addition to a rotational movement about the axis of rotation (8), performs a translatory movement in the plane of the axis of rotation (8) of the kneader (5) during operation.

11. Method for operating the mixing device (1) according to one of the preceding claims, in which a strand of material is fed to a mixing space (4) in the housing (2) of the mixing device (1) by means of at least one feed roller (6), while the screw and /or the kneader (5) is driven in rotation, characterized in that the strand of material fed by at least one feed roller (6) is cut by means of the cutting edge (9) which is formed on the radial formation (10) as a result of the rotation of the screw and/or of the kneader (5) is cyclically interrupted, and that the volume flow of the strand of material by means of the speed of the at least one feed roller (6) and the thorough mixing of the supplied material and, if applicable, other supplied components in the mixing chamber (4) by the speed of the screw and/or of the kneader (5) is set independently of one another.