DE3004746A1

DE3004746A1 - Extrusionsmaschine fuer keramikmaterial

Info

Publication number: DE3004746A1
Application number: DE19803004746
Authority: DE
Inventors: Marti Felipe Verdes
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1979-05-21
Filing date: 1980-02-08
Publication date: 1980-11-27
Also published as: ES480748A1; FR2457164A1; IT8019852A0; IT1140558B

Description

PATENTANWÄLTE

SCIIAUMBUR«, SCHULZ-DÖRLAM & TIIOENES

ZUGELASSENE VERTRETER VOR DEM EUROPÄISCHEN PATENTAMT

Felipe VERDES MARTI Avenida Balmes, 39

Igualada (Barcelona) / Spanien

KARL-HEINZ SCHAUMBURa, Dlpl.-Ing.

WOLFQANQ SCHULZ-DÖRLAM Ingenieur alplömö E.N.S.I. Grenoble

DR. DIETER THOENES, Dlpl.-Phy«.

V 700 7 DE - THrt

Extrusionsmaschine für Keramikmaterial

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MAUERKlRCHLlWTPiASbE 31 · D - 8OOO MÜNCHEN 80 · TELEFON (Ο8Θ) 901979 und 9876 31

TEUEX 5 22O19 ESPAT D

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Extrusionsmaschine für Keramikmaterialien bzw. Lehm, die eine kontinuierliche Verarbeitung von Keramikmaterialien, insbesondere für die Herstellung von Ziegeln, erlaubt.

Die Notwendigkeit, sich an die modernen Anforderungen der industriellen Produktion anzupassen, erfordert, daß auch auf diesem Industriezweig kontinuierlich neue Verbesserungen an Extrusionsmaschinen eingeführt werden. Dabei liegt der Hauptgrund für die Weiterentwicklung derartiger Extrusionsmaschinen darin, daß zunehmend von denselben mehr Funktionen und Aufgaben durchgeführt werden müssen. Während ursprünglich eine derartige Extrusionsmaschine aus einem Rohr bestand, in welchem eine Schnecke zum Drehen gebracht wurde, weisen moderne, von einem einzigen Motor angetriebene Extrusionsmaschinen einen Misch- und Knetbereich sowie eine mit einer Unterdruckpumpe verbundene Unterdruckkammer auf.

Bei den Extrusionsmaschinen moderner Bauweise sind im allgemeinen drei Wellen vorgesehen, die auf verschiedener Höhe angeordnet sind. Die Hauptwelle oder Extruderschnecke befindet sich dabei im unteren Bereich und ist mit einer Wendel versehen, durch welche die Extrusion vorgenommen wird. An einer höheren Stelle und oberhalb oder beinahe oberhalb der Hauptwelle befinden sich zwei Nebenwellen oder Mischschnecken, deren Wendeln den Misch- und Knetvorgang des zu verarbeitenden Materials durchführen.

Es sind ferner mit Unterdruck arbeitende Extrusionsmaschinen bekannt, welche zwei Wellen besitzen, wobei die die Extrusion durchführende Hauptwelle unterhalb angeordnet ist, während die den Misch- und Knetvorgang durchführende Nebenwelle im oberen Bereich oberhalb bzw. beinahe oberhalb der Hauptwelle angeordnet ist. Im letzteren Fall wird jedoch der Misch- und Kentvorgang unzureichend ausgeführt,

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weil eine einzige Welle zur Durchführung dieser Funktion vorgesehen ist.

Bei diesen Konstruktionen muß eine Verteilung der verbrauchten Leistung zwischen der Hauptwelle mit der Extrusionsschnecke und der bzw. den Nebenwellen für den Misch- und Knetvorgang angenommen werden, die theoretisch konstant ist. In der Praxis ergeben sich jedoch gegenüber der angenommenen Verteilung Abweichungen oder verschiedene Verbrauchswerte, die durch Qualitäts- und Festigkeitsunterschiede des zu verarbeitenden Materials oder der Menge des zu verarbeitenden Materials bedingt sind oder die sich ergeben, weil eine der von der Extrusionsmaschine durchzuführende Funktionen einen größeren oder geringeren Kraftaufwand als erwartet erfordert.

Der Höhenunterschied zwischen der bzw. den Nebenwellen für die Durchführung des Misch- und Knetvorgangs und der Hauptwelle für den Extrusionsvorgang wird im allgemeinen mit Hilfe einer Unterdruckkammer überbrückt, die die zwei Einheiten der Extrusionsmaschine, d.h. die Einheit für den Misch- und Knetvorgang und die Einheit für den Extrusionsvorgang zu vereinen sucht.

Die modernen Extrusionsmaschxnen haben sich gegenüber den älteren und einfacheren Modellen sehr günstig entwickelt, und zwar im Hinblick auf eine Zunahme ihrer Kapazität, des Vorsehens der Unterdruckkammer, der mechanischen Leistung und der Vielseitigkeit ihrer Verwendbarkeit. Es ergeben sich jedoch einige Nachteile, die im wesentlichen durch die Anordnung von verschiedenen Wellen auf verschiedenen Höhen bedingt ist. Diese Nachteile bestehen beispielsweise darin, daß die Extrusionsmaschine eine relativ große Höhe besitzt, fernerhin daß innerhalb derselben beispielsweise im Bereich

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der Richtungsänderungen uftd Höhenübergänge tote Zonen vorhanden sind, in welchen verarbeitetes Material sich ansammeln kann, das austrocknet und später in eine neue feuchte Mischung gelangt, was zu Störungen beim Formen der Mischung und Verstopfungen im Bereich der Form führen kann. Die bisher bekannten Extrusionsmaschinen weisen ferner einen relativ komplexen mechanischen Aufbau mit einer relativ hohen Anzahl von Einzelelementen auf, die jeweils gewartet werden müssen, was im Hinblick auf den Betrieb und die Wartung der Extrusionsmaschine nachteilig ist.

Im Hinblick auf diesen Stand der Technik ist es demzufolge Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Extrusionsmaschine für Keramikmaterial zu schaffen, welche bei relativ einfachem Aufbau und mit einem einzigen Antriebsmotor eine zufriedenstellende Vermischung und Knetung, Vorverdichtung, Unterteilung, Luftextraktion, Endkompressiön und Extrusion des zu verarbeitenden Materials gewährleistet, um es in eine Form zu füllen.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß die Extrusionsmaschine nur zwei Wellen besitzt, von welchen eine Hauptwelle in Förderrichtung hintereinander im Bereich einer Materialeinführöffnung eine erste Durchmischung und Durchknetung des Materials durchführende Radialflügel, eine eine Vorkompression durchführende Schnecke, am Eingang einer Unterdruckkammer eine Abdichtung des Materials und eventuelle auch eine Unterteilung desselben durchführende Mittel, im Inneren der Unterdruckkammer eine weitere Durchmischung und Verknetung durchführende Flügel und schließlich eine eine endgültige Extrusion durchführende Schnecke aufweist, während eine im gegenläufigen Sinn, jedoch mit derselben Winkelgeschwindigkeit rotierende und parallel zur Hauptwelle angeordnete Nebenwelle eine Vermischung und Durchknetung durchführende Flügel, eine eine Vorkompression durchführende

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Schnecke, eine Abdichtung und eventuell eine Unterteilung des Materials durchführende Mittel sowie innerhalb der Unterdruckkammer eine Durchmischung und Durchknetung durchführende Flügel aufweist, wobei diese Elemente entsprechend den Elementen auf der Hauptwelle angeordnet sind und wobei die Nebenwelle kürzer ausgebildet ist und innerhalb der Unterdruckkammer endet.

Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Wellen in derselben horizontalen Ebene bzw. geringfügig dazu geneigt angeordnet sind. Im allgemeinen erscheint es ferner als zweckmäßig, wenn am Ende der Nebenwelle innerhalb der Unterdruckkammer wahlweise eine einfachgängige Schnecke, eine doppelgängige Schnecke oder Flügel angeordnet sind, wobei diese Elemente dazu dienen, das zu verarbeitende Material der Extrusionsschnecke der Hauptwelle zuzuführen.

Im folgenden soll ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert und beschrieben werden, wobei auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen ist. Es zeigen:

Fig. 1 eine seitliche Ansicht der erfindungsgemäßen Extrusionsmaschine, teilweise im Schnitt längs Linie I-I in Fig. 2,

Fig. 2 eine Draufsicht teilweise im Schnitt der

in Fig. 1 dargestellten Extrusionsmaschine,

Fig. 3 und 4 vergrößerte Draufsichten ähnlich Fig. 2

von geringfügig abgewandelten Ausführungsformen der in Fig. 2 dargestellten Extrusionsmaschine, wobei jeweils nur das Ausstoßende derselben dargestellt ist,

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Fig. 5 eine Schnittansicht entlang der Linie V-V von Fig. 2 und

Fig. 6 eine Schnittansicht entlang der Linie VI-VI von Fig. 5.

Gemäß Fig. 1 und 2 weist die erfindungsgemäße Extrusionsmaschine zwei parallel zueinander verlaufende Wellen, nämlich eine Hauptwelle 1 und eine Nebenwelle 2 auf. Diese beiden zueinander parallelen Wellen 1, 2 sind in derselben horizontalen Ebene gelagert oder sind dazu nur geringfügig versetzt. Die beiden Wellen 1, 2 rotieren in gegenläufigem Sinne mit derselben Winkelgeschwindigkeit, was mit Hilfe eines in einem Getriebegehäuse 3 angeordneten Getriebes erreicht wird, das von einer Antriebswelle 4 angetrieben wird. Diese Antriebswelle 4 steht über geeignete Transmissionseinrichtungen wie Rollen, Ketten, Riemen, Zahnräder und dgl. mit einem nicht dargestellten Motor, beispielsweise einem Elektromotor oder einem hydraulischen Motor in Verbindung. Die Wellen 1, 2 sind mit entsprechenden Lagern versehen, welche die radialen und axialen Kräfte aufnehmen, denen die Wellen 1 und 2 ausgesetzt sind. Die Wellen 1, 2 können, je nach Bedarf, entweder direkt in das Getriebe 3 hineingeführt und Teil desselben sein oder so wie dies in den Fig. 1 und 2 dargestellt ist, mit Hilfe von Kupplungsmuffen 5 daran angekoppelt sein.

Die erfindungsgemäße Extrusionsmaschine weist ein Gehäuse 7 auf. Im Bereich eines ersten Abschnittes der Achsen 1, 2 besitzt das Gehäuse 7 eine nach oben gerichtete öffnung 6, durch welche das mehr oder weniger befeuchtete zu verarbeitende Material eingegeben wird, das von einem Silo, einem Lager oder einer nicht dargestellten Vorverarbeitungsmaschine über nicht dargestellte geeignete Transporteinrichtungen zugeführt wird. Innerhalb dieses ersten Bereiches

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weisen die Achsen 1, 2 in entgegengesetzten Sinnen schraubenförmig geneigte Radialflügel 8, 9 auf, mit welchen das zu verarbeitende Material gemischt und in Richtung der Austrittsöffnung gefördert wird.

In Richtung der Austrittsöffnung weisen die beiden Wellen 1, 2 weitere Abschnitte 1a, 1b auf, welche mit gegenläufigen Schnecken 10, 11 versehen sind. Durch diese gegenläufigen Schnecken 10, 11 wird das innerhalb einer Kammer 12 befindliche Material in Richtung der Austrittsöffnung gefördert und gleichzeitig einer Vorkompression ausgesetzt. Die Kammer 12, in welcher die beiden gegenläufigen Schnecken 10·, 11 rotieren, endet in einem kegelstumpfförmigen Endabschnitt 13, in dem gemäß Fig. 6 sich konisch erweiternde Buchsen 14, 15 angeordnet sind, welche mit den Wellenabschnitten 1a, 2a verbunden sind und gleichzeitig mit denselben rotieren. Diese konischen Buchsen 14, 15 tragen ihrerseits in den Fällen, in denen das erforderlich ist, im Bereich ihres größeren Durchmessers Kränze von Zähnen oder Vorsprüngen 16, 17, die vor oder gegenüber stationären Rippen 18 des trichterförmigen Abschnittes 13 rotieren (Fig. 1, 5 und 6) .

Je nach den Eigenschaften des zu extrudierenden Materials können die mit den Wellen 1, 2 verbundenen Buchsen 14, 15 sowie der trichterförmige Abschnitt 13 vollkommen glatt ausgebildet sein oder - so wie dies in Fig. 5 und 6 gezeigt ist - Zähne 16, 17 bzw. Rippen 18 aufweisen. Die Funktion der konischen Buchsen 14, 15 in Verbindung mit dem trichterförmigen Abschnitt 13 ist dabei die, das in eine folgende Unterdruckkammer 21 geförderte Material zu verdichten und gleichzeitig zu verhindern, daß von außen in diese Unterdruckkammer 21 Luft eindringen kann. Falls jedoch, je nach

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Anforderungen, innerhalb der Unterdruckkammer 21 nur ein geringer Unterdruck herrschen muß, dann besteht die Funktion darin, das zu verarbeitende Material in kleinere Portionen aufzuteilen. Die konischen Buchsen 14, 15 bilden ferner einen Schutz gegen das Eindringen des bewegten Materials in darunter angeordnete Gleitlager 19, die mit Hilfe von radialen Armen oder Stegen 20 gegenüber dem trichterförmigen Abschnitt 13 gehalten sind.

In Richtung der Austrittsöffnung weisen die beiden Wellen 1, 2 im Bereich der bereits erwähnten Unterdruckkammer 21 Wellenabschnitte 1b, 2b auf. Die Unterdruckkammer 21 ist über eine Rohrleitung 22 mit einer nicht dargestellten Unterdruckpumpe verbunden. Die beiden Wellenabschnitte 1b, 2b sind mit in entgegengesetzten Richtungen schraubenförmig geneigten Radialflügeln 23, 24 versehen, durch welche gemeinsam eine Vermischung bzw. Durchknetung des zu verarbeitenden Materials mit Unterdruckbedingungen erfolgt. Am Ende des Wellenabschnittes 2b der Nebenwelle 2 und der Unterdruckkammer ist wahlweise eine in Fig. 2 dargestellte einfachgängige Schnecke 25, eine in Fig. 3 dargestellte doppelgängige Schnecke 26, oder einige in Fig. 4 dargestellte Anordnung mit der Durchmischung und Förderung dienenden Flügeln 27 vorgesehen.

In Richtung der Abgabeöffnung ist die Unterdruckkammer 21 mit einem trichterförmigen Zwischenabschnitt 2 9 und einem in etwa zylindrischen Einschneckengehäuseabschnitt 28 versehen, wobei der trichterförmige Zwischenabschnitt 29 aufgrund seiner Formgebung eine progressive Einengung in Richtung der Hauptwelle 1 bildet, weil die Nebenwelle 2 am hinteren Ende der Unterdruckkammer 21 endet. Innerhalb des rohrförmigen Gehäuseabschnittes 2 8 liegt ein letzter

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Wellenabschnitt 1c der Hauptwelle 1, wobei dieser Wellenabschnitt 1c mit einer Extrusionsschnecke 30 versehen ist. Im Bereich des Endes dieser Extrusionsschnecke 30 ist an dem rohrförmigen Gehäuseabschnitt 28 ein trichterförmiges Mundstück 31 befestigt, an dessen'Ende wiederum ein Formträgerrahmen 32 befestigt ist, an dem entsprechend dem Profil der herzustellenden Formlinge eine entsprechende Form oder Formreihe befestigt werden kann.

Die Funktionsweise der beschriebenen Extrusionsmaschine ist wie folgt: Das zu verarbeitende Material wird durch die obere öffnung 6 eingegeben und mit Hilfe der mit gleicher Geschwindigkeit, aber gegenläufig rotierenden Radialflügeln 8, 9 gemischt und geknetet, wobei gleichzeitig eine Förderung bis zu der eine Vorkompression durchführenden Kammer 12 zustandekommt. Innerhalb dieser Kammer 12 fördern die Schnecken 10, 11 das bereits zum Teil verarbeitete Material in Richtung der trichterförmigen Abschnitte 13, die durch die konischen Buchsen 14, 15 voneinander getrennt sind. Falls gewünscht, wird das bereits komprimierte Material mit Hilfe der Zähne 16, 17 oder der länglichen Rippen 18 in kleinere Portionen aufgeteilt. Im Anschluß daran wird das zu verarbeitende Material in die Unterdruckkammer 21 gefördert, innerhalb welcher erneut eine Durchmischung und Verknetung mit Hilfe der Radialflügel 23, 24 zustandekommt. Innerhalb dieses Bereiches endet die Nebenwelle, die an ihrem Endabschnitt (Wellenabschnitt 2b) je nach den Eigenschaften des zu verarbeitenden Materials wahlweise eine einfachgängige Schnecke 25, eine doppelgängige Schnecke 26 oder Flügelblätter 27 aufweist. Am Ende der Unterdruckkammer 21 ermöglicht der trichterförmige Zwischenabschnitt 29 eine progressive Verringerung der Breite bis zu dem rohrförmigen Gehäuseabschnitt 28,

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von wo aus das verarbeitete Material dem trichterförmigen Mundstück 31 und von dort den an dem Formträgerrahmen 32 befestigten Formen zugeführt wird.

Die größten Vorzüge der erfindungsgemäß verbesserten Extrusionsmaschine liegen darin, daß Störungen des Betriebs aufgrund einer überlastung weitgehend ausgeschlossen sind, weil der Großteil der Funktionen, d.h. das Vermischen und Kneten, die Vorkompression, die eventuelle Aufteilung des zu verarbeitenden Materials sowie das erneute Vermischen und Verkneten bei Unterdruck mit Hilfe der beiden Wellen 1, 2 gemeinsam durchgeführt wird, so daß die Belastung auf beide Wellen verteilt ist. Demzufolge werden eventuelle Uberbelastungen aufgrund der oben erwähnten Funktionen ebenfalls auf die beiden Wellen 1,2 verteilt, so daß die Belastung der Hauptwelle 1 verringert ist. Da die eigentliche Extrusion nur durch die Hauptwelle 1 durchgeführt wird und diese Funktion eine erhebliche Belastung darstellt, ist die Hauptwelle 1 bereits so berechnet, daß dieselbe die Belastung aufgrund der Extrusion sowie die Hälfte der anderen Belastungen drehmomentmäßig übertragen kann.

Die übertragung der Funktion des Mischens und Knetens auf beide Wellen 1, 2 bewirkt,daß diese Funktion des Vermischens und Knetens auf einfache Weise innerhalb der Unterdruckkammer 21 sehr zufriedenstellend durchgeführt werden. Um den Eingang der Unterdruckkammer 21 abzudichten, wird, wie bei bekannten Extrusionsraaschinen, eine Vorkompression durchgeführt, wobei gleichzeitig, falls gewünscht, eine Unterteilung des zu verarbeitenden Materials in kleine Portionen mit Hilfe der Schnecken 10, 11 und der Zähne 16, 17 durchgeführt wird. Die Radialflügel 23, 24 innerhalb der Unterdruckkammer 21 helfen dabei bei der Extraktion

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der Luft, indem die räumliche Konfiguration des zu verarbeitenden Materials dauernd geändert wird, das innerhalb
dieser zweiten Misch- und Knetphase dem Einfluß eines
Unterdrucks ausgesetzt wird.

Aufgrund des Vorsehens von nur zwei Wellen zur Durchführung der oben erwähnten Funktionen, wird das zu verarbeitende Material mehr oder weniger nur in einer Richtung
allein bewegt, so daß sich keine Ecken und Bereiche bilden, in welchen Teile des zu verarbeitenden Materials sitzen
bleiben bzw. sich von oben bis unten verschieben. Auf diese Weise wird die Möglichkeit ausgeschlossen, daß bestimmte
Teile des zu verarbeitenden Materials austrocknen können, sich lösen und beim Extrudieren in der Form zu Schwierigkeiten führt.

Die Nebenwelle 2 hilft dabei nicht nur bei der Funktion
des Mischens und Verknetens, sondern unterstützt auch das Vorschieben des Materials in einer Richtung, wobei am Ende der Nebenwelle 2, wie bereits erwähnt, verschiedene Arten von Schnecken bzw. Flügelblättern 25 bis 27 angeordnet
sind.

Die Tatsache, daß im Gegensatz zu bekannten Extrusionsmaschinen, bei welchen die beiden Wellen übereinander angeordnet sind, im Rahmen der vorliegenden Erfindung die
beiden Wellen 1, 2 im wesentlichen in derselben horizontalen Ebene bzw. nur geringfügig geneigt dazu angeordnet
sind, und die Tatsache, daß die beiden Wellen 1, 2 alle
Funktionen der Extrusionsmaschine durchführen, erlaubt,
daß dieselbe eine sehr geringe Höhe besitzt, was die optische Überwachung der einzelnen Funktionen sowie die Wartung der Extrusionsmaschine erleichtert.

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Claims

Patentansprüche

1. Extrusionsmaschine für Keramikmaterialien, welche einen Misch- und Knetvorgang, eine Vorkompression, eine Unterteilung des zu verarbeitenden Materials am Eingang einer Unterdruckkammer, eine Kompression und schließlich durch eine Formplatte hindurch eine Extrusion unter Verwendung eines einzigen Antriebsmotors durchführt,dadurch gekennzeichnet, daß sie nur zwei Wellen (1, 2) besitzt, von welchen eine Hauptwelle (1) in Förderrichtung hintereinander im Bereich einer Materialeinführöffnung (6) eine erste Durchmischung und Durchknetung des Materials durchführende Radialflügel (8), eine eine Vorkompression durchführende Schnecke (10), am Eingang einer Unterdruckkammer (21) eine Abdichtung des Materials und eventuell auch eine Unterteilung desselben durchführende Mittel (13, 14, 16, 18), im Inneren der Unterdruckkammer (21) eine weitere Durchmischung und Verknetung durchführende Flügel (23) und schließlich eine eine endgültige Extrusion durchführende Schnecke (30) aufweist, während eine im gegenläufigen Sinn, jedoch mit derselben Winkelgeschwindigkeit rotierende und parallel zur Hauptwelle (1) angeordnete Nebenwelle (2) eine Vermischung und Durchknetung durchführende Flügel (9), eine eine Vorkompression durchführende Schnecke (11), eine Abdichtung und eventuell eine Unterteilung des Materials durchführende Mittel (13, 14) sowie innerhalb der Unterdruckkammer (21) eine Durchmischung und Durchknetung durchführende Flügel (2 4) aufweist, wobei diese Elemente entsprechend den Elementen auf der Hauptwelle (1) angeordnet sind und wobei die Nebenwelle (2) kürzer ausgebildet ist und innerhalb der Unterdruckkammer (21) endet.

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2. Extrusionsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Wellen (1, 2) in derselben horizontalen Ebene bzw. geringfügig dazu geneigt angeordnet sind.

3. Extrusionsmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß am Ende der Nebenwelle (2) innerhalb der Unterdruckkammer (21) wahlweise eine einfachgängige Schnecke (25), eine doppelgängige Schnecke (26) oder Misch- und Förderflügel (27) angeordnet sind, wobei diese Elemente dazu dienen, das zu verarbeitende Material der Extrusionsschnecke (30) der Hauptwelle (1) zuzuführen.

4. Extrusionsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zwischen dem Ausstoßende der Extrusionsmaschine und dem zu diesem hinweisenden Ende der Nebenwelle (2) angeordnete Vorderwand (29) der Unterdruckkammer (21) derart zur Hauptwelle (1) hin geneigt ist, daß die Zuführung des zu verarbeitenden Materials zum Ausgang der Unterdruckkammer (21) und in Richtung zur Hauptwelle (1) bzw. zum Extrusionsbereich (28, 31, 32) erleichtert wird.

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