Vorrichtung zur Erzeugung von Granalien oder Pastillen aus fließfähigem Material

Die Erfindung bezieht sich auf ein Vorrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art.

Eine derartige Vorrichtung ist aus dem DE-GM 17 96 148 bekannt. Bei dieser bekannten Vorrichtung wird das relativ hochviskose Material oberhalb des Preßspaltes zwischen der Hohlwalze und de Aupreßwalze eingeleitet, wobei ein Einstreichblech vorgesehen ist, das das Material in die Zahnlücken der Innenverzahnung der Hohlwalze einstreicht, aus denen es mit Hilfe der Außenver¬ zahnung der Preßwalze durch die Bohrungen hinaus ausgepreßt und von der Hohlwalze abgegeben wird. Bei niedrigviskosem Material kann ein Einstreichblech entfallen, da dieses Material von selbst in den Preßsspalt fließt und durch die Austrittsbohrunge der Hohlwalze ausgepreßt wird. Bei dieser bekannten Vorrichtung ist weiterhin vorgesehen, daß durch Ändern des Abstandes der Drehachsen der Auspreßwalze und der Hohlwalze der Preßdruck änderbar ist, um in Abhängigkeit von der Viskosität die Größe und Form der erzeugten Granalien oder Pastillen zu ändern. Durc diese Verstellung der Lage der Auspreßwalze ist damit auch eine gewisse Anpassung an unterschiedlich viskoses Material möglich. Diese Anpassung ist jedoch lediglich über einen gewissen Bereic von Viskositätswerten möglich und es ist in vielen Fällen erwünscht, diesen Viskositätswertebereich zu vergrößern oder au andere Weise auf die Größe der Pastillen oder Granalien Einfluß zu nehmen. Bei der bekannten Vorrichtung ist zu diesem Zweck di Auspreßwalze in höhenverstellbaren Drehlagern gelagert, während

die Hohlwalze am Außenumfang angeordnete Laufringe trägt, die mit Lagerrollen zusammenwirken. Am Außenumfang der Hohlwalze ist eine Verzahnung angeordnet, die mit Antriebsrichtungen in Eingriff steht, die die Hohlwalze und über die Innen und Außenverzahnung auch die Auspreßwalze in Drehung antreiben.

Da die Auspreßwalze exzentrisch zur Hohlwalze gelagert ist, muß diese Hohlwalze entweder als Zylindermantel oder zumindestens mit relativ großen Öffnungen an den Stirnseiten ausgebildet sein, um eine Drehung der Hohlwalze ohne Störung durch die Drehachse der Auspreßwalze zu ermöglichen. Auf diese Weise steh das fließfähige Material im Inneren der Hohlwalze dauernd mit der Umgebungsluft in Berührung, was bei bestimmten Materialien unerwünscht sein kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die unterschiedliche Materialien über einen großen Viskositätsbereich verarbeiten kann.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Vorrichtung ist es möglich, mit der gleichen Vorrichtung verschiedene Materialien zu verarbeiten, deren Viskosität sich über einen großen Bereich erstreckt, ^' wobei es lediglich erforderlich ist, ein Mantelrohr mit vorgegebenen Querschnittsabmeεsungen der Bohrungen durch ein anderes mit Bohrungen größerer oder kleinerer Querschnittsfläche zu ersetzen oder das Mantelrohr vollständig ortzulassen, wobei dann der wirksame Querschnitt der Bohrungen durch die Bohrungen der Hohlwalze bestimmt ist, deren Durchmesser zumindest so groß ist, wie der Durchmesser der Bohrungen des Mantelrohres mit den größten Bohrungsquerschnitte .

Das Mantelrohr legt damit aufgrund der Querschnittsfläche seiner Bohrungen einen Grobbereich der Viskosität fest, während eine Feineinstellung der Größe der erzeugten Pastillen oder Granalien mit Hilfe der Einstellung der Auspreßwalze relativ zum Innenumfang der Hohlwalze erzielt werden kann. Dadurch ist es möglich, mit der gleichen Vorrichtung Materialien sehr unterschiedlicher Viskositäten verarbeiten, ohne daß ein Auswechseln der aufgrund ihrer Innenverzahnung relativ aufwendigen Hohlwalze erforderlich ist und wobei sich eine sehr hohe Gleichförmigkeit und Einstellbarkeit der Größe der erzeugten Pastillen oder Granalien ergibt.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung können im Innenraum der Hohlwalze in Bewegungsrichtung der Hohlwalze hinter der Auspreßwalze liegende weitere mit einer

Außenverzahnung versehene Walzen angeordnet sein, die während des Umlaufs der Hohlwalze einen zusätzlichen Unterdruck in den Zahnlücken und damit in den Bohrungen der Hohlwalze und des Mantelrohres erzeugen, so daß selbst bei dünnflüssigen Schmelzen ein Nachfließen der Schmelze aus den Bohrungen und ein

Verschmieren des Außenumf nges des Mantelrohres vermieden wird. Hierdurch wird die Vorrichtung selbst für sehr niedrigviskose, d.h. dünnflüssige Materialien geeignet.

Die Schmelze kann der Vorrichtung vorzugsweise über ein

Hohlrohr zugeführt werden, das sich im wesentlichen über die Länge der Auspreßwalze erstreckt und benachbart zu dieser einen Schlitz aufweist, aus dem die Schmelze in Form eines Filmes austritt, der sich auf den Außenumfang der Auspreßwalze legt. Dieses Hohlrohr kann entlang der Achse der Hohlwalze angeordnet sein und sich an deren Stirnfläche durch eine Hohlwelle erstrecken, die zur Lagerung der Hohlwalze dient.

Zusätzlich oder anstelle der Lagerung der Hohlwalze über deren Stirnfläche kann die Hohlwalze auch über eine Umfangslagerung gelagert sein, die beispielsweise durch an den Enden der Hohlwalze mit deren Umfang zusammenwirkende Rollen gebildet ist

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Vorrichtung ist es vorgesehen, die Stirnseiten der Hohlwalze vollständig zu verschließen, wobei die Auspreßwalze im Inneren der Hohlwalze mit Hilfe von Halterungen gelagert ist, die starr an dem zur Zuführung des Materials dienenden Hohlrohr befestigt sind.

Zwischen den Stirnplatten der Hohlwalze und dem Hohlrohr sind vorzugwsweise in Radialrichtung verformbare Dichtungen angeordnet, sodaß die Achse des Hohlrohres und damit die Drehachse der Auspreßwalze in Radialrichtung gegenüber der Drehachse der Hohlwalze verstellbar ist, um die Eingriffstiefe der Außenverzahnung der Auspreßwalze in die Innenverzahnung der Hohlwalze zu verändern.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist es hierbei möglich, die Auspreßwalze gegenüber ihrer üblichen Betriebsstellung mit ihrer Drehachse vertikal unterhalb der Drehachse der Hohlwalze, das heißt am unteren Scheitelpunkt der Hohlwalze, zu verschwenken wodurch ebenfalls in Abhängigkeit vo der Viskosität der Schmelze ein Einfluß auf die Pastillen- oder Granalienform bzw. deren Größe genommen werden kann. Durch das Verschwenken der Halterungen für die Auspreßwalze kann damit erreicht werden, daß die Pastillen oder Granalien bereits vor oder hinter dem unteren Scheitelpunkt der Hohlwalze ausgestoßen und beispielsweise auf einem Kühlband abgelegt werden.

Das Hohlrohr kann sich entweder freitragend durch die Mittel¬ bohrung einer Stirnplatte oder durch Mittelbohrungen beider Stirnplatten hindurcherstrecken und an beiden aus der Hohlwalze vorspringenden Enden gelagert sein.

Die Hohlwalze kann in der üblichen Weise durch am Außenumfang angeordnete Lagereinrichtungen und Führungsrollen gelagert sein oder es kann zur Lagerung der Hohlwalze ein das Hohlrohr mit Abstand umgebendes Lagerrohr vorgesehen sein, wobei eine der Stirnplatten mit Antriebseinrichtungen, beispielsweise in Form von Zahn- oder Kettenrädern versehen sein kann.

In das Innere der Hohlwalze kann weiterhin ein inertes Schutzgas eingeleitet werden, was insbesondere dann vorteilhaft ist, wenn das fließfähige Material, beispielsweise eine sich auf höherer Temperatur befindliche Schmelze, mit der Umgebungsluft reagieren kann.

Zum Vorheizen der Vorrichtung und gegebenenfalls auch zur Aufrechterhaltung einer gewünschten Betriebstemperatur kann am Außemu fang der Hohlwalze und insbesondere in deren in Vertikalrichtung oberen Bereich ein Heizmantel angeordnet sein, der sich über einen erheblichen Teil des Umfangs der Hohlwalze erstreckt. Dieser Heizmantel kann in geringem Abstand von der Außenoberfläche der Hohlwalze angeordnet sein kann, um den Austritt von Schutzgas aus den nicht mit dem zu verarbeitenden Material gefüllten Bohrungen der Hohlwalze einzuschränken.

Weiterhin kann es vorteilhaft sein, an dem in Drehrichtung der Hohlwalze vorderen oder hinteren Kante des Heizmantelε Abstreifeinrichtungen anzuordnen, die an dem Außenumfang der Hohlwalze anhaftendes Material abstreifen und dieses gg . von außen erneut in die Bohrungen der Hohlwalze einstreichen, so daß diese ebenfalls verschlossen werden und der Austritt von Schutzgas aus dem Inneren der Hohlwalze behindert wird.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnungen noch näher erläutert.

In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine Längsschnittansicht durch die Hohlwalze einer ersten Ausführungεform der Vorrichtung;

Fig. 2 eine Querschnittsansicht durch eine weitere Ausführungsform der Vorrichtung;

Fig. 3 eine Längsschnittansicht einer weiteren

Ausführungsform der Vorrichtung mit verschlossene Stirnflächen;

Fig. 4 eine Querschnittsansicht der Ausführungsform nach Fig.3.

Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform der Vorrichtung ist eine Hohlwalze (1) vorgesehen, die der Hohlwalze nach Fig. entspricht und mit einer Innenverzahnung versehen ist, in die die Außenverzahnung einer Auspreßwalze (2) eingreift. Von den Zahnböden der Innenverzahnung der Hohlwalze (1) erstrecken sich Bohrungen (5) zum Außenumfang der Hohlwalze, wobei diese Bohrungen einen relativ großen Querschnitt aufweisen. Beim Umlauf der Hohlwalze (1) in Richtung des Pfeils (22) gemäß Fig. 2 wird die Auspreßwalze (2) aufgrund des Eingriffs der Außenverzahnung dieser Auspreßwalze (2) mit der Innenverzahnung der Hohlwalze (1) angetrieben und die Zähne der Auspreßwalzen (2) treten in die Zahnlücken der Innenverzahnung der Hohlwalze (1) ein, wobei in den Preßspalt (6) eingeführtes Material, das in die Zahnlücken der Innenverzahnung der Hohlwalze (1) eingetreten ist, aus diesen Zahnlücken über die Bohrungen (5) der Hohlwalze (1) und die Bohrungen (8) eines die Hohlwalze (1) umgebenden und mit dieser verbundenen Mantelrohres (3) ausgepreßt wird und in Form von Pastillen oder Granalien am Außenumfang des Mantelrohres (3) austritt. Diese Pastillen ode Granalien (21) werden auf einer Kühlfläche (13), beispielsweise in Form eines umlaufenden Kühlbandes abgelegt.

Die Bohrungen (8) des Mantelrohres weisen im allgemeinen einen kleineren Querschnitt auf als die Bohrungen der Hohlwalze (1), und dieses Mantelrohr ist auswechselbar am Außenumfang der Hohlwalze (1) befestigt, ^' so daß Mantelrohre mit unterschiedlichen Querschnitten der Bohrungen (8) auf die

Hohlwalze (1) aufgeschoben werden können, um eine Anpassung an die Viskosität des zu verarbeitenden Materials zu ermöglichen. Die Wahl des Mantelrohres mit einer entsprechenden Querschnittsfläche der Bohrungen (8) ermöglicht damit eine Grobeinstellung und Anpassung der Vorrichtung an einen gewisse Viskositätsbereich, während eine Feinanpassung durch eine Einstellung der Lage der Auspreßwalze (2) gegenüber dem Innenumfang der Hohlwalze (1) möglich ist, wobei die Zähne der

Außenverzahnung der Auspreßwalze (2) mehr oder weniger tief in die Zahnlücken der Innenverzahnung der Hohlwalze (1) eintreten. Hierdurch wird der Auspreßraum, in dem sich das Material befindet, entsprechend vergrößert oder verkleinert.

Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform sind gegenüber der Fig. 1 zusätzlich weitere mit Außenverzahnung versehene Walzen (4) im Inneren der Hohlwalze (1) angeordnet, deren Außenverzahnung ebenfalls mit der Innenverzahnung der Hohlwalze (1) kämmt, so daß diese Walzen (4) angetrieben werden. Beim

Umlauf der Hohlwalze (1) treten die Zähne dieser zusätzlichen Walzen (4) in die Zahnlücken der Innenverzahnung der Hohlwalze (1) ein und erzeugen bei ihrer Herausbewegung aus dieser Zahnlücke einen zusätzlichen Unterdruck in diesen Zahnlücken bzw. den Bohrungen (5,8), so daß die in diesen Bohrungen befindliche Schmelze zurückgesaugt wird, was insbesondere bei sehr dünnflüssigen Schmelzen von Bedeutung ist, um eine Verteilung der Schmelze am Außenumfang des Mantelrohres (3) zu verhindern.

Im übrigen entspricht die Ausführungsform nach Fig. 2 der Ausführungsform nach Fig. 1.

Die Hohlwalze (2) ist in der aus Fig. 1 ersichtlichen Weise mit Hilfe einer Stummelwelle (17) lediglich an einer Stirnfläche gelagert, so daß ein Auswechseln des Mantelrohres (3) sehr leicht möglich ist.

Das Mantelrohr selbst weist eine relativ einfache Konstruktion ohne jede Verzahnung auf, so daß gegenüber der Auswechslung der gesamten Hohlwalze und/oder der Anpreßwalzen mit den jeweiligen Verzahnungen ein erheblicher Aufwand eingespart werden kann.

Aus den Fig. 1 und 2 ist weiterhin eine vorteilhafte Möglichkeit der Zuführung der Schmelze zu erkennen. Die

Schmelze wird über ein Hohlrohr (15) eingeleitet, das an ihrem der Auspreßwalze (2) benachbarten Umfangsabschnitt einen eingefrästen Schlitz (15a) aufweist, aus dem die Schmelze in

Form eines Films (16) austritt. Dieser Film legt sich auf den Außenumfang der Auspreßwalze und wird bei deren Umdrehung in den Preßspalt (6) zwischen der Auspreßwalze (2) und dem Innenumfang der Hohlwalze (1) befördert.

Wie dies in den Fig. 1 und 2 dargestellt ist, kann dieses Hohlrohr (15) entlang der Achse der Hohlwalze (1) angeordnet sein, wobei in diesem Fall der Achεstummel (17) zur Lagerung der Hohlwalze als Hohlwelle ausgebildet ist.

Anstelle oder zusätzlich zur Lagerung der Hohlwalze (1) über deren Stirnfläche kann auch, insbeεondere bei längeren Hohlwalzen, eine Umfangslagerung mit Hilfe von Rollen verwendet werden, die am Außenumfang der Hohlwalze angreifen, wie dies beiεpielsweiεe in DE-GM 17 96 248 beεchreiben ist.

Die in den Figuren 3 und 4 dargestellte Ausführungsform der Vorrichtung umfaßt eine Hohlwalze (1), die ebenso wie bei der Ausführungεform nach den Figuren 1 und 2 eine Innenverzahnung aufweiεt, von deren Zahnböden aus sich Auεtrittεbohrungen (13) zum Außenumfang der Hohlwalze (1) erstrecken.

Im Inneren der Hohlwalze ist eine mit Außenverzahnung verεehen Auεpreßwalze (2) angeordnet, die mit der Innenverzahnung der Hohlwalze (1) in Eingriff εteht, um in die Zahnlücken der

Innenverzahnung eingeleitetes zu verarbeitendes Material durch die Austrittsbohrungen (13) hindurch auεzupreεεen. Die Hohlwal (1) kann wiederum mit einem auswechselbaren Mantelrohr (3) versehen sein, um es zu-ermöglichen, für Materialien εtark unterschiedlicher Viskositäten ein hinsichtlich des Querschnit seiner Austrittεbohrungen am besten geeigneter Mantelrohr auszuwählen, ohne daß die gesamte Hohlwalze mit ihrer Innenverzahnung und den Antriebεeinrichtungen auεgewechselt werden muß.

Daε zu verarbeitende Material wird über daε Hohlrohr (15) eingeleitet, das an dem mit dem Pfeil (25) bezeichneten Ende offen und am gegenüberliegenden axialen Ende verschlossen ist

Dieses Hohlrohr (15) weist einen Schlitz (15a) auf, der auf die Auspreßwalze (2) gerichtet ist und aus dem das Material in Form eines Films (16) austritt und auf den Außenumfang der Auspreßwalze (2) aufgelegt wird, die daε Material dann in die Zahnlücken der Hohlwalze (1) transportiert. An dem Hohlrohr (15) sind Halterungen in Form von Haltearmen (14) befestigt, die drehfest mit den Hohlrohr (15) verbunden εind und die Auεpreßwalze drehbar lagern. Durch diese Art der Lagerung der Auεpreßwalze (2) iεt eε möglich, die beiden Stirnεeiten der Hohlwalze (1) durch Stirnplatten (la und lb) zu verschließen, s daß im Inneren der Hohlwalze ein abgeschlossener Raum gebildet wird, der ggf. über im Inneren des Hohlrohres (15) verlaufende Leitungen mit einem Schutzgas wie zum Beispiel Stickstoff füllbar ist.

Die Stirnplatten (la und lb) weisen Mittelbohrungen (12) auf, i denen radial verformbare Dichtungen (18) angeordnet εind, die eine Relativverschiebung der Längεachεe des Hohlrohreε (15) und damit der Drehachse der Auspreßwalze (2) gegenüber der Drehachs der Hohlwalze (1) ermöglichen, wenn dies zur Steuerung der Größ und Form der herzustellenden Granalien oder Pastillen erwünscht ist.

Weiterhin ist es möglich, mit Hilfe von nicht dargestellten Schwenkeinrichtungen das Hohlrohr (15) um seine Längsachse und damit die Halterarme (14) und die Auspreßwalze in Umfangsrichtung zu verschwenken. Hierdurch wird erreicht, daß das Material nicht am unteren Scheitelpunkt der Hohlwalze (1) austritt, wie dies in Fig. 4 dargestellt ist, sondern in Umfangsrichtung vor oder hinter diesem unteren Scheitelpunkt, was ebenfalls eine Einflußnahme auf die Form und Größe der Pastillen oder Granalien ermöglicht. Auf diese Weise ist die Anzahl der einzustellenden Parameter und damit der Bereich der Viskositätswerte des mit der Vorrichtung verarbeitbaren Materials wesentlich vergrößert.

In den Figuren 3 und 4 ist die Art der Lagerung der Hohlwalze und des Hohlrohres nur schematisch angedeutet. Die Hohlwalze

kann entweder in der aus dem DE-GM 17 96 248 bekannten Weise in am Außenumfang der Hohlwalze angeordnete Lagereinrichtungen drehbar gelagert sein, wobei auch Antriebseinrichtungen am Außenumfang angeordnet sind, oder die Hohlwalze (1) kann in der in Fig. 3 angedeuteten Form auf Lagerhülεen (19) gelagert εein, die εich mit Abεtand von dem Hohlrohr (15) um dieses herum erstrecken und zur Lagerung der Stirnplatten (la,lb) der Hohlwalze (1) dienen. Mit einer der Stirnplatten (lb) kann weiterhin ein Zahn- oder Kettenrad (7) verbunden sein, das den Antrieb der Hohlwalze (1) ermöglicht und drehbar auf einer der Lagerhülsen (19) gelagert ist.

Wie dieε in Fig. 3 weiterhin schematisch dargestellt ist, wird bei einer ortεfeεten Lagerung der Hohlwalze beiεpielsweiεe durc Exzentereinrichtungen (11) eine radiale Verstellung zwischen de Drehachse der Auspreßwalze (2) und der Drehachse der Hohlwalze (1) erreicht. An einem Ende des Hohlrohreε (15) können weiterhi Schwenkeinrichtungen zum Verschwenken deε Hohlrohres (15) um desεen Längεachεe und damit der Auspreßwalze in Umfangεrichtung vorgesehen εein, wie dies in Fig. 4 durch den Pfeil (20) schematiεch angedeutet iεt.

Wie dieε in Fig. 4 weiterhin angedeutet iεt, kann der Außenumfang der Hohlwalze (1) zumindestens im vertikal oberen Bereich von einem Heizmantel (10) umgeben sein, der mit relativ geringem Abstand von dem Außenumfang der Hohlwalze (1) bzw. des Mantelrohres (3) angeordnet ist und eine Vorheizung der Hohlwalze und ggfs. eine Steuerung ihrer Betriebεtemperatur ermöglicht. Dieεer Heizmantel (10) kann weiterhin den Austritt des Schutzgaseε aus dem Inneren der Hohlwalze (1) durch die Austrittεbohrungen (5,8) hindurch einεchränken.

Weiterhin iεt es möglich, an dem in Drehrichtung vorderen oder hinteren Ende deε Heizmantels (10) Abεtreifeinrichtungen (9) anzuordnen, die das am Außenumfang der Hohlwalze (1) bzw. des Mantelrohreε (3) anhaftende Material abεtreifen und dies ggf. erneut in die Austrittsbohrungen einleiten, sodaß diese Bohrungen verschlossen werden und den Austritt des Schutzgaseε

aus dem Inneren der Hohlwalze einschränken.

Bei der dargestellten Ausführungsform erstreckt sich das Hohlrohr (15) durch beide Stirnplatten hindurch. Es ist jedoch auch möglich, daß sich das Hohlrohr (15) freitragend durch die Mittelbohrung (12) einer Stirnplatte (la,lb) in daε Innere der Hohlwalze erεtreckt, wenn das Hohlrohr entsprechend biegefest ausgebildet ist.

Auch bei der Ausführungsform nach den Fig. 3 und 4 können die i Fig. 2 dargestellten zusätzlichen Walzen 4 verwendet werden, um bei sehr dünnflüssigen Schmelzen in den Austrittsbohrungen (5,8) verbleibendes Material zurückzusaugen. Diese zusätzlichen Walze können mit Hilfe von weiteren Haltearmen ähnlich den Haltearmen (14) nach Fig. 3 an dem Hohlrohr gelagert werden.