DE10320075A1 - Strand forming nozzle for viscoelastic materials (inlet widening) - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Düsenanordnung 1 zur Strangbildung für viskoelastische Massen, insbesondere Polymere, Teigmassen etc., mit mehreren zueinander parallel angeordneten gleichartigen Düsenkanälen 2, die sich jeweils entlang der axialen Förderrichtung F der Masse durch die Düsenanordnung 1 erstrecken. Erfindungsgemäß ist der Einlaufbereich vom Innenbereich zur Einlauföffnung hin entgegengesetzt zur axialen Förderrichtung F entlang einer Länge L¶E¶ aufgeweitet, wobei der zwischen der axialen Förderrichtung und der Innenwand des Kanal-Einlaufbereichs gemessene Aufweitungswinkel der Einlauf-Aufweitung zumindest in axialen Teilbereichen im Bereich von 5 DEG bis 45 DEG , insbesondere im Bereich von 8 DEG bis 25 DEG , liegt.The invention relates to a nozzle arrangement 1 for the formation of strands for viscoelastic masses, in particular polymers, dough masses, etc., with a plurality of identical nozzle channels 2 arranged parallel to one another, each of which extends through the nozzle arrangement 1 along the axial conveying direction F of the mass. According to the invention, the inlet area is widened from the inner area to the inlet opening in the opposite direction to the axial conveying direction F along a length L¶E¶, the widening angle of the inlet widening measured between the axial conveying direction and the inner wall of the channel inlet area at least in axial partial areas in the range of 5 DEG to 45 DEG, in particular in the range from 8 DEG to 25 DEG.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Düsenanordnung bzw. ein Verfahren zur Strangbildung für viskoelastische Massen gemäss dem Oberbegriff von Anspruch 1 bzw. dem Oberbegriff von Anspruch 17.The The invention relates to a nozzle arrangement and a method for strand formation for viscoelastic Masses according to the preamble of claim 1 or the preamble of claim 17.

Düsenanordnungen zur Strangbildung für viskoelastische Massen, insbesondere Polymere, Teigmassen etc, sind an sich bekannt. In der Regel sind sie mit mehreren zueinander parallel angeordneten gleichartigen Düsenkanälen ausgestattet, die sich durch die Düse von jeweils einer Einlauföffnung zu jeweils einer Auslauföffnung erstrecken, wobei die jeweiligen Düsenkanäle jeweils entlang der axialen Förderrichtung der Masse einen Einlaufbereich am stromaufseitigen Ende des Düsenkanals und einen Auslaufbereich am stromabseitigen Ende des Düsenkanals aufweisen. Die Einlauföffnungen sind zueinander benachbart angeordnet.nozzle arrangements for strand formation for viscoelastic Masses, in particular polymers, dough masses, etc., are known per se. As a rule, they are arranged in parallel with several similar nozzle channels equipped, through the nozzle from one inlet opening each one outlet opening each extend, the respective nozzle channels each along the axial conveying direction the mass an inlet area at the upstream end of the nozzle channel and an outlet area at the downstream end of the nozzle channel exhibit. The inlet openings are arranged adjacent to each other.

Bei der Strangbildung viskoelastischer Materialien, wie z.B. Teigmassen, Polymere, werden diese Materialien umgeformt. Die Umformung erfordert aber ein Fliessen des Materials. An bestimmten Stellen kann das Material auch reissen. Aufgrund der elastischen Eigenschaften des viskoelastischen Materials treten bei Verformungen und bei der Rissbildung in einem derartigen viskoelastischen Material auch mechanische Materialspannungen auf, die sich in das umgeformte Material fortpflanzen. Dies kann dann nach der Umformung in dem umgeformten Material zu weiteren, scheinbar spontanen Verformungen führen. In diesem Zusammenhang redet man häufig von "Formgedächtnis", weil das aus der Umformvorrichtung austretende Material mit seinen mechanischen Materialspannungen den Eindruck erweckt, sich an eine vorherige Form zu "erinnern" und in diese zurückkehren will. Bei der Strangbildung von Teigwaren oder Polymeren mittels Düsenanordnungen kann dies zu einer Kräuselung der aus den einzelnen Düsenkanälen austretenden Stränge führen. Die Spannungen werden dabei einerseits bei der Aufteilung und Verteilung des Materials auf die verschiedenen Düsenkanä le und andererseits bei der Dehnung des Materials innerhalb der Düsenkanäle in das Material eingetragen. Die aufgrund der Aufteilung und Zerteilung des Materials in dem Material auftretenden Spannungen dürften aufgrund ihrer Asymmetrie bezüglich der gebildeten Stränge den grössten störenden Einfluss haben. Doch kann aufgrund der Materialspannungen und der dadurch vorhandenen Tendenz der Stränge zur Richtungsänderung in den Düsenkanälen auch eine asymmetrische Wandreibung auftreten, die diese Materialspannungen unter Umständen noch verstärkt. Wie dem auch sei, neigen derartige Stränge aus viskoelastischen Materialien bei ihrem Austritt aus der Düsenanordnung zu der erwähnten Kräuselung.at the strand formation of viscoelastic materials, e.g. doughs, Polymers, these materials are reshaped. The reshaping, however, requires a flow of the material. At certain points the material also tear. Due to the elastic properties of the viscoelastic Materials occur in deformation and crack formation in one such viscoelastic material also mechanical material tensions that propagate into the formed material. Then this can after reshaping in the reshaped material to further, apparently cause spontaneous deformations. In this context, one often speaks of "shape memory" because it comes from the forming device escaping material with its mechanical material tensions gives the impression of "remembering" a previous form and returning to it want. In the strand formation of pasta or polymers by means of nozzle arrangements this can cause a ripple the one emerging from the individual nozzle channels strands to lead. The On the one hand, tensions arise in the division and distribution of the material on the various nozzle channels and on the other hand with the Elongation of the material entered into the material within the nozzle channels. The due to the division and division of the material in the Material stresses are likely due to their asymmetry in terms of of the strands formed the greatest disruptive influence to have. However, due to the material tensions and the resulting existing trend of strands to change direction in the nozzle channels too an asymmetrical wall friction occur that this material stress in certain circumstances reinforced. However, such strands of viscoelastic materials tend to their exit from the nozzle assembly to the mentioned Crimp.

Ausserdem muss bei der Strangbildung aus viskoelastischen Materialien relativ viel Energie bzw. eine hohe Druckdifferenz an der Düsenanordnung aufgewendet werden, um das Material zu zerteilen, auf die formgebenden Düsenkanäle zu verteilen und schliesslich durch die formgebenden Düsenkanäle zu pressen, wobei das Material gedehnt wird. Mit anderen Worten haben die üblichen Düsenanordnungen zur Umformung viskoelastischer Materialien einen relativ hohen Düsenwiderstand für derartige Materialien. Besonders problematisch ist dies bei Teigmassen, da hier – im Gegensatz zu klassischen Polymeren wie Polyestern oder Kautschuk – nur begrenzt die Möglichkeit besteht, durch eine zumindest lokale, wenn auch vorwiegend nur auf die Oberfläche des Materials begrenzte Temperaturerhöhung in der Düsenanordnung deren Düsenwiderstand und die in das Material eingetragenen Spannungen zu verringern.Furthermore must be relative when forming strands from viscoelastic materials a lot of energy or a high pressure difference on the nozzle arrangement to distribute the material, distribute it on the shaping nozzle channels and finally to press through the shaping nozzle channels, the material is stretched. In other words, the usual shaping nozzle arrangements have viscoelastic materials have a relatively high nozzle resistance for such Materials. This is particularly problematic with dough masses, because here in Contrary to classic polymers like polyesters or rubber - only limited the possibility consists of an at least local, if predominantly only the surface of the Limited temperature increase in the nozzle arrangement their nozzle resistance and reduce the stresses introduced into the material.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, derartige Materialspannungen in viskoelastsichen Materialien bei deren Umformung zu Materialsträngen zu minimieren sowie den für die Strangbildung nötigen Energieaufwand bzw. die hierfür nötige Druckdifferenz, d.h. den Düsenwiderstand, zu senken.The The invention is based, such material stresses the task in viscoelastic materials when they are transformed into material strands minimize as well as the for the strand formation necessary Energy expenditure or the corresponding necessary pressure difference, i.e. the nozzle resistance, to lower.

Diese Aufgabe wird bei der eingangs beschriebenen Düsenanordnung erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass der Einlaufbereich der Düsenkanäle vom Innenbereich zur Einlauföffnung hin entgegengesetzt zur axialen Förderrichtung F entlang einer Länge LE aufgeweitet ist, wobei der zwischen der axialen Förderrichtung und der Innenwand des Kanal-Einlaufbereichs gemessene Aufweitungswinkel der Einlauf-Aufweitung im Bereich von 5° bis 45°, vorzugsweise aber im Bereich von 8° bis 25° liegt.This object is achieved according to the invention in the nozzle arrangement described in the introduction in that the inlet region of the nozzle channels is widened from the inner region to the inlet opening opposite to the axial conveying direction F along a length L E , the widening angle measured between the axial conveying direction and the inner wall of the duct inlet region the inflow expansion is in the range from 5 ° to 45 °, but preferably in the range from 8 ° to 25 °.

So kann selbst bei relativ hohen Fördergeschwindingkeiten des Materials durch die Düsenanordnung eine "sanfte", d.h. für das viskoelastische Material ausreichend langsame Dehnung erreicht werden, dass also die Relaxationszeit des viskoelastischen Materials kleiner die Zeitdauer der Dehnung des Materials in der Einlauf-Aufweitung ist.So can even with relatively high conveying speeds of material through the nozzle assembly a "gentle", i.e. for the viscoelastic material sufficiently slow elongation can be achieved, i.e. the relaxation time of the viscoelastic material is less than the amount of time that the Material is in the inlet widening.

Fertigungstechnisch besonders einfach ist es dabei, wenn der Aufweitungswinkel vom Innenbereich zur Einlauföffnung konstant ist, d.h., wenn eine konusartige Einlauf-Aufweitung vorliegt.manufacturing technology It is particularly easy when the widening angle from the interior to the inlet opening is constant, i.e. if there is a conical inflow expansion.

Zweckmässigerweise ist die Düsenanordnung so ausgebildet, dass der Düsenkanal entlang seiner gesamten Länge einen kreisförmigen Querschnitt hat. Damit herrschen überall gleiche Randbedingungen an den Wänden, was zu einer einheitlichen, möglichst symmetrischen Dehnung führt.Conveniently, is the nozzle arrangement designed so that the nozzle channel along its entire length a circular Cross section. The boundary conditions are the same everywhere on the walls, what a uniform, if possible leads to symmetrical elongation.

Eine kompakte Bauweise der Düsenanordnung zeichnet sich dadurch aus, dass die axiale Länge des Kanal-Einlaufbereichs zwischen 50% und 80% der Gesamtlänge des Düsenkanals beträgt.A compact design of the nozzle arrangement is characterized in that the axial length of the channel inlet area between 50% and 80% of the total length of the nozzle channel is.

Die Innenwände des Düsenkanals bestehen zumindest in Teilbereichen aus Teflon oder ähnlichem Material, um das Anhaften des viskoelastischen Materials an den Innenwänden und die Gleitreibung daran zu minimieren.The interior walls of the nozzle channel consist of Teflon or similar at least in some areas Material to ensure the adherence of the viscoelastic material to the interior walls and to minimize sliding friction on it.

Bei einer besonders vorteilhaften Ausführung ist am stromaufseitigen Ende des Düsenkörpers jeweils zwischen zwei benachbarten Einlauföffnungen eine parallel zur axialen Förderrichtung F verlaufende Trennwand angeordnet, die an ihrem stromaufseitigen Ende eine Schneidkante aufweist. Wenn ein viskoelastisches Material, wie z.B. ein Polymermaterial oder eine Teigmasse, etc, auf die erfindungsgemässe Düsenanordnung auftrifft, wird somit der in dem Gehäuse entlang der Förderrichtung F herangeführte Produktstrom in mehrere Teilströme aufgeteilt, von denen jeweils einer durch einen der mehreren Düsenkanäle strömt. Durch die scharfen Schneidkanten wird der an die Düsenanordnung herangeführte Produktstrom schon seinem Eintritt in die mehreren Düsenkanäle in mehrere Teilströme zerschnitten. Da jede der Schneidkanten nur eine sehr kleine Angriffsfläche für das Produkt darstellt, wirkt an der Schneidkante lokal eine sehr grosse Kraft auf das auftreffende viskoelastische Produkt ein. Entlang der Schneidkanten entsteht somit eine lokal konzentrierte Scherkraft, welche das Produkt zerteilt. Bevor aber das an die Schneidkanten herangeführte viskoelastische Produkt an den Schneidkanten abreisst, verformt es sich bis zum Erreichen seiner Bruchspannung und seiner Bruchdehnung, wobei in dem viskoelastischen Material potentielle Energie gespeichert wird, die an die mehreren Teilströme weitergegeben wird. Insgesamt sind aber die bei der Zerteilung und der Verteilung des viskoelastischen Materials mittels Schneidkanten auf die mehreren Düsenkanäle in das Material eingetragenen Spannungen deutlich geringer als bei einer herkömmlichen Düsenanordnung ohne scharfe Schneidkanten, so dass schon beim Verteilen des an die erfindungsgemässe Düsenanordnung herangeführten viskoelastischen Materials auf mehrer Teilstränge viel weniger Inhalt in das Formgedächtnis des viskoelastischen Materials gelangt, wodurch die Verformungsneigung der Produktstränge (Kräuselung, etc) beim Austritt aus den Düsenkanälen sowie der Düsenwiderstand wesentlich verringert wird. Besonders ausgeprägt sind diese positiven Auswirkungen bei Teigwaren-Düsenanordnungen.at A particularly advantageous embodiment is on the upstream side End of the nozzle body in each case between two neighboring inlets parallel to axial conveying direction F extending partition arranged on its upstream End has a cutting edge. If a viscoelastic material, such as. a polymer material or a dough mass, etc., on the nozzle arrangement according to the invention strikes, is thus in the housing along the conveying direction F introduced Product stream in several sub-streams divided, one of which flows through one of the several nozzle channels. By the sharp cutting edges become the product flow brought up to the nozzle arrangement cut into several partial streams as soon as it entered the several nozzle channels. Because each of the cutting edges only has a very small area of attack for the product represents a very large force locally on the cutting edge on the impinging viscoelastic product. Along the cutting edges This creates a locally concentrated shear force, which is the product divided. But before the viscoelastic approach to the cutting edges If the product tears off at the cutting edges, it deforms until Reaching its breaking stress and elongation at break, whereby in potential energy is stored in the viscoelastic material, to the multiple sub-streams is passed on. Overall, however, are those in the division and the Distribution of the viscoelastic material using cutting edges onto the multiple nozzle channels in the material registered voltages significantly lower than a conventional one Nozzle arrangement without sharp cutting edges, so that even when distributing the nozzle arrangement according to the invention brought up viscoelastic material on multiple strands has much less content in the shape memory of the viscoelastic material, causing the tendency to deform of product strands (Crimp, etc) when exiting the nozzle channels as well the nozzle resistance is significantly reduced. These positive effects are particularly pronounced with pasta nozzle arrangements.

Vorzugsweise ist der stromaufseitig vom Einlaufbereich jeder der benachbarten Einlauföffnungen angeordnete Bereich vollständig von sich parallel zur axialen Förderrichtung erstreckenden Trennwänden umgeben, deren stromaufseitiges Ende jeweils als Schneidkante ausgebildet ist. Dadurch wird das in die jeweiligen Düsenkanäle eintretende Material praktisch überall geschnitten, wo es noch zerteilt werden muss, so dass äusserst wenig Spannungen in das Material eingetragen werden.Preferably is the upstream of the inlet area of each of the neighboring ones Inlet openings arranged Area completely parallel to the axial conveying direction surrounding partition walls, whose upstream end is designed as a cutting edge is. As a result, the material entering the respective nozzle channels is cut practically everywhere, where it still has to be cut up, so that extremely little tension in the material can be entered.

Die Schneidkanten können einen von 90° verschiedenen Winkel zur axialen Förderrichtung des Materials bilden. Sie können z.B. schräg mit einem Winkel von etwa 30 bis 60° zur Förderrichtung des Materials verlaufen. Ein spitzer Winkel wird jedoch bevorzugt. Je spitzer nämlich der Winkel zur Förderrichtung ist, desto grösser ist die entlang der Förderrichtung gemessene Länge LS des Bereichs, in dem das Schneiden des Materials in radialer Richtung senkrecht zur Förderrichtung, z.B. von radial aussen nach radial innen, erfolgt. Die radial aussen strömenden Bereiche des Materials werden dann z.B. zuerst geschnitten, während die radial innen strömenden Bereich des Materials später geschnitten werden. Dann haben aber die radial äusseren Bereiche schon Zeit gehabt, ihre beim Schneiden ins Material eingetragenen Spannungen abzubauen. Durch den Schneidvorgang werden somit insgesamt nochmals weniger Spannungen in das auf die Düsenkanäle verteilte Material eingetragen als dies bei rechtwinklig zur Strömungsrichtung verlaufenden Schneidkanten (einfaches "Ausstecher"-Prinzip) der Fall wäre.The cutting edges can form an angle other than 90 ° to the axial conveying direction of the material. For example, they can run at an angle of approximately 30 to 60 ° to the material's direction of conveyance. However, an acute angle is preferred. The more acute the angle to the conveying direction, the greater is the length L S, measured along the conveying direction, of the area in which the material is cut in the radial direction perpendicular to the conveying direction, for example from radially outside to radially inside. The radially outwardly flowing areas of the material are then cut, for example, first, while the radially inwardly flowing areas of the material are cut later. Then, however, the radially outer areas already had time to reduce their stresses that were entered into the material during cutting. Through the cutting process, a total of fewer tensions are thus introduced into the material distributed over the nozzle channels than would be the case with cutting edges running at right angles to the direction of flow (simple "cutter" principle).

Vorteilhafterweise ist der Auslaufbereich vom Düsenkanal-Innenbereich zur Auslauföffnung hin über eine Länge LA entlang der axialen Förderrichtung F glockenartig aufgeweitet, wobei vorzugsweise der zwischen der axialen Förderrichtung und der Innenwand des Kanal-Auslaufbereichs gemessene Aufweitungswinkel der Auslauf-Aufweitung entlang der axialen Förderrichtung stetig zunimmt. Insbesondere kann die Zunahme des Aufweitungswinkels entlang der axialen Förderrichtung stetig zunehmen, wobei z.B. der Aufweitungswinkel von 0° im Innern der Düse bis auf 90° am stromabseitigen Ende des Düsenkörpers zunimmt. Hierbei kann die Aufweitung im Längsschnitt z.B. einem Kreisbogen folgen, dessen Krümmungsradius RA grösser als der Radius RK des Düsenkanal-Innenbereichs ist. Dieser gekrümmt aufgeweitete Auslaufbereich ersetzt die Kante herkömmlicher Auslauföffnungen durch einen gekrümmten kontinuierlichen Übergang von einer vertikalen Tangente im Innenbereich des Düsenkanals zu einer gegenüber der Vertikalen schräg verlaufenden, im Extremfall horizontalen, Tangente am stromabseitigen Ende des Auslaufbereichs.The outlet area is advantageously bell-shaped from the inside of the nozzle channel to the outlet opening over a length L A along the axial conveying direction F, the widening angle of the outlet widening along the axial conveying direction, which is measured between the axial conveying direction and the inner wall of the channel outlet area, preferably increasing steadily , In particular, the increase in the widening angle along the axial conveying direction can increase continuously, for example the widening angle increasing from 0 ° in the interior of the nozzle to 90 ° at the downstream end of the nozzle body. Here, the widening in longitudinal section can follow, for example, an arc of a circle whose radius of curvature R A is greater than the radius R K of the interior of the nozzle channel. This curved, widened outlet area replaces the edge of conventional outlet openings by a curved, continuous transition from a vertical tangent in the interior of the nozzle channel to a tangent, which in an extreme case is horizontal, at the downstream end of the outlet area.

Wenn ein viskoelastisches Material, wie z.B. ein Polymermaterial oder eine Teigmasse, etc, auf den Düsenkanal der erfindungsgemässen Düsenanordnung auftrifft, wird der in mehrere Teilströme aufgeteilte Produktstrom durch die mehreren Düsenkanäle gepresst. In dem Material treten beim Eintritt in den Düsenkanal und während der Umformung im Einlaufbereich Spannungen auf. Während des Schneidens an den Schneidkanten und/oder während eines Dehnens in den Düsenkanälen aufgebaute und noch nicht relaxierte Spannungen in dem Material werden dann in dem sich aufweitenden Auslaufbereich praktisch vollständig relaxiert. Somit verlassen bei dieser Düsengeometrie die mehreren kleinen Produktstränge praktisch spannungsfrei die jeweiligen Düsenkanäle. Der aufgeweitete Auslaufbereich ermöglicht eine Relaxation des Produktes sowohl in axialer als auch in radialer Richtung. Dadurch werden Riffelungen ("Haifischhaut") der Oberfläche der aus den Düsenkanälen austretenden viskoelastischen Produktstränge vermieden.When a viscoelastic material, such as a polymer material or a dough mass, etc., strikes the nozzle channel of the nozzle arrangement according to the invention, the product stream, which is divided into several partial flows, is pressed through the several nozzle channels. In the material occur when entering tensions in the inlet area and during the forming process. During the cutting at the cutting edges and / or during a stretching in the nozzle channels and stresses which have not yet relaxed in the material are then practically completely relaxed in the widening outlet area. With this nozzle geometry, the several small product strands leave the respective nozzle channels practically stress-free. The widened outlet area allows the product to relax in both the axial and radial directions. This prevents corrugations ("shark skin") on the surface of the viscoelastic product strands emerging from the nozzle channels.

Bei einer speziellen Ausführung kann die Düsenkanal-Innenwand im Auslaufbereich über eine Länge LR entlang der axialen Förderrichtung eine höhere Oberflächen-Rauhigkeit als der Rest der Düsenkanal-Innenwand aufweisen. Dadurch lässt sich die Oberfläche des Produktes durch die Wahl der Rauhigkeit und/oder des Materials des aufgerauhten Bereichs gezielt beeinflussen.In a special embodiment, the inner wall of the nozzle channel in the outlet area can have a higher surface roughness than the rest of the inner wall of the nozzle channel over a length L R along the axial conveying direction. As a result, the surface of the product can be specifically influenced by the choice of the roughness and / or the material of the roughened area.

Bei dem Verfahren zur Strangbildung für die genannten viskoelastische Massen, insbesondere Polymere, Teigmassen etc, unter Verwendung der oben beschriebenen Düsenanordnung wird die viskoelastische Masse mittels eines Druckgefälles Δp zwischen dem stromaufseitigen Ende und dem stromabseitigen Ende der Düsenanordnung durch diese hindurchgepresst. Erfindungsgemäss wird dabei das Druckgefälle Δp derart gewählt, dass die Strömungsgeschwindigkeit vF der viskoelastischen Masse entlang der Förderrichtung F in einem jeweiligen axialen Teilbereich der Düsenanordnung, in dem zumindest ein Teil der für die Strangbildung erforderlichen Material-Umformung stattfindet, die Bedingung vF < L/TRELAX erfüllt, wobei TRELAX die Relaxationszeit der viskoelastischen Masse und L (= LS, LE, LA) die axiale Länge des jeweiligen axialen Teilbereichs der Düsenanordnung ist.In the process for strand formation for the viscoelastic masses mentioned, in particular polymers, dough masses, etc., using the nozzle arrangement described above, the viscoelastic mass is pressed through it by means of a pressure gradient Δp between the upstream end and the downstream end of the nozzle arrangement. According to the invention, the pressure drop Δp is chosen such that the flow velocity v F of the viscoelastic mass along the conveying direction F in a respective axial partial area of the nozzle arrangement in which at least part of the material deformation required for the strand formation takes place, the condition v F <L / T RELAX is fulfilled, where T RELAX is the relaxation time of the viscoelastic mass and L (= L S , L E , L A ) is the axial length of the respective axial partial region of the nozzle arrangement.

Dadurch wird gewährleistet, dass in den zur Strangbildung notwendigen einzelnen Umformungsschritten des viskoelastischen Materials, wie z.B. dem Schneiden entlang einer Länge LS an den Schneidkanten, dem Dehnen entlang einer Länge LE der Einlauf-Aufweitung und dem endgültigen Relaxieren entlang der Länge LA der Auslauf-Aufweitung, dem Material immer genug Zeit zum Relaxieren bleibt, so dass das Material bei seinem Austritt am Ende der erfindungsgemässen Düsenanordnung praktisch keine Spannungen mehr aufweist.This ensures that in the individual forming steps of the viscoelastic material necessary for strand formation, such as cutting along a length L S at the cutting edges, stretching along a length L E of the inlet widening and the final relaxation along the length L A of Spout widening, the material always has enough time to relax, so that when it emerges at the end of the nozzle arrangement according to the invention, the material has practically no tension.

Um den weiter oben erwähnten aufgerauhten axialen Teilbereich optimal zu nutzen, wird bei dem erfindungsgemässen Verfahren die Strömungsgeschwindigkeit vF der viskoelastischen Masse entlang der Förderrichtung F mit der Länge LR des aufgerauhten axialen Teilbereichs der Düsenanordnung derart abgestimmt, dass die Bedingung vF > LR/TRELAX erfüllt ist, wobei TRELAX die Relaxationszeit der viskoelastischen Masse und LR die axiale Länge des aufgerauhten Teilbereichs ist. Dadurch lässt sich, wie schon weiter oben erwähnt, die Oberfläche des Produktes durch die Wahl der Rauhigkeit und/oder des Materials des aufgerauhten Bereichs gezielt beeinflussen.In order to make optimal use of the roughened axial partial area mentioned above, in the method according to the invention the flow velocity v F of the viscoelastic mass along the conveying direction F is matched with the length L R of the roughened axial partial area of the nozzle arrangement such that the condition v F > L R / T RELAX is fulfilled, where T RELAX is the relaxation time of the viscoelastic mass and L R is the axial length of the roughened partial area. As already mentioned above, this allows the surface of the product to be specifically influenced by the choice of the roughness and / or the material of the roughened area.

Die axiale Länge LR des rauhen Bereichs ist also vorzugsweise kleiner als die axiale Länge LA der Auslauf-Aufweitung, kleiner als die axiale Länge LE der Einlauf-Aufweitung und kleiner als die axiale Länge LS der Schneidkanten.The axial length L R of the rough region is therefore preferably less than the axial length L A of the outlet widening, less than the axial length L E of the inlet widening and less than the axial length L S of the cutting edges.

Es ist jedoch auch vorteilhaft, über grösse axiale Teilbereiche der Düsenkanäle mehrere aufeinanderfolgende aufgerauhte Bereiche vorzusehen, die jeweils die Bedingung vF > LR/TRELAX erfüllen. Auf diese Weise kann dass Wechselspiel von Wandhaftung und Wandgleitung (Haft/Gleit-Effekt) beeinflusst werden. So lassen sich durch die Periodizität bzw. durch die räumliche Frequenz der rauhen axialen Wandabschnitte der Länge LR sowie durch die Strömungsgeschwindigkeit mehr Wandabrisse pro Zeiteinheit gezielt auslösen, d.h. es wird "künstlich" durch die abwechselnden relativ rauhen und relativ glatten Wandabschnitte ein höherfrequenter Haft/Gleit-Effekt erzwungen. Dies hat den Vorteil, dass sich keine so hohen Materialspannungen aufbauen können und somit kleinere oder gar keine Risse am Produkt auftreten.However, it is also advantageous to provide a plurality of successive roughened areas over large axial partial areas of the nozzle channels, each of which fulfills the condition v F > L R / T RELAX . In this way, the interplay of wall adhesion and wall gliding (sticking / sliding effect) can be influenced. The periodicity or the spatial frequency of the rough axial wall sections of length L R and the flow velocity allow more wall breaks to be triggered per unit of time, ie the alternating relatively rough and relatively smooth wall sections result in a higher-frequency adhesion / Forced sliding effect. This has the advantage that no such high material tensions can build up and thus there are little or no cracks on the product.

Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich aus der nun folgenden Beschreibung nicht einschränkend aufzufassender bevorzugter Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnung, wobei:Further Advantages, features and possible uses of the invention result not to be construed restrictively from the following description preferred embodiments based on the drawing, whereby:

1 eine Schnittansicht durch eine erfindungsgemässe Düsenanordnung entlang der axialen Produkt-Förderrichtung F ist; 1 is a sectional view through a nozzle arrangement according to the invention along the axial product conveying direction F;

2 eine Draufsicht auf die erfindungsgemässe Düsenanordnung von 1 entlang der Produkt-Förderrichtung F ist; 2 a plan view of the inventive nozzle arrangement of 1 along the product conveying direction F;

3 eine Schnittansicht durch einen erfindungsgemässen Düsenkanal entlang der axialen Produkt-Förderrichtung F ist; 3 is a sectional view through a nozzle channel according to the invention along the axial product conveying direction F;

4 eine Schnittansicht durch einen weiteren erfindungsgemässen Düsenkanal entlang der axialen Produkt-Förderrichtung F ist; 4 is a sectional view through a further nozzle duct according to the invention along the axial product conveying direction F;

5 eine Schnittansicht durch einen Düsenkanal des Stands der Technik entlang der axialen Produkt-Förderrichtung F ist; und 5 a sectional view through a nozzle channel of the prior art along the axial product conveying direction F; and

6 eine Schnittansicht durch einen weiteren Düsenkanal des Stands der Technik entlang der axialen Produkt-Förderrichtung F ist. 6 a sectional view through another nozzle channel of the prior art along the axial product conveying direction F.

1 ist eine Schnittansicht durch eine speziell für Teig zur Nudelherstellung ausgelegte erfindungsgemässe Düsenanordnung 1 entlang der axialen Produkt-Förderrichtung F. Die insgesamt vier Düsenkanäle 2 aufweisende Düsenanordnung 1 (siehe 2) ist in einem zylindrischen Gehäuse 7 untergebracht. Eine Einlauföffnung 3 befindet sich am stromaufseitigen Ende jedes Düsenkanals 2, und eine Auslauföffnung 4 befindet sich am stromabseitigen Ende jedes Düsenkanals 2. Der sich an die Einlauföffnung 3 anschliessende Einlaufbereich 2a jedes Düsenkanals 2 ist konusartig aufgeweitet, während der Auslaufbereich 2c zylindrisch ausgebildet ist. Der Aufweitungswinkel α (siehe 3) beträgt etwa 10–20°. Am stromaufseitigen Ende der Düsenanordnung 1 befinden sich vier Trennwände 5 (siehe 2), die parallel zur axialen Förderrichtung F verlaufen und den Bereich stromauf von den Einlauföffnungen 3 in vier Teilbereiche unterteilen, die sich jeweils stromauf von einer Einlauföffnung 3 befinden. Die entgegengesetzt zur axialen Förderrichtung F weisenden Kanten der Trennwände 5 sind jeweils als schräg verlaufende Schneidkante 5a ausgebildet, die sich von der Innenwand des Gehäuses 7 sowohl radial einwärts als auch in der Förderrichtung F erstreckt. 1 is a sectional view through a nozzle arrangement according to the invention specially designed for dough for noodle production 1 along the axial product conveying direction F. The total of four nozzle channels 2 having nozzle arrangement 1 (please refer 2 ) is in a cylindrical housing 7 accommodated. An inlet opening 3 is located at the upstream end of each nozzle channel 2 , and an outlet opening 4 is located at the downstream end of each nozzle channel 2 , Which is at the inlet opening 3 subsequent inlet area 2a every nozzle channel 2 is widened like a cone during the outlet area 2c is cylindrical. The expansion angle α (see 3 ) is about 10-20 °. At the upstream end of the nozzle arrangement 1 there are four partitions 5 (please refer 2 ) that run parallel to the axial conveying direction F and the area upstream from the inlet openings 3 divide into four sections, each upstream from an inlet opening 3 are located. The edges of the partition walls pointing opposite to the axial conveying direction F. 5 are each as an inclined cutting edge 5a formed from the inner wall of the housing 7 extends both radially inwards and in the conveying direction F.

2 ist eine Draufsicht auf die erfindungsgemässe Düsenanordnung 1 von 1 entlang der Produkt-Förderrichtung F (siehe 1). Man erkennt die vier Düsenkanäle 2 mit ihrem jeweiligen konusartig aufgeweiteten Einlaufbereich 2a sowie die sich von dem zylindrischen Gehäuse 7 radial nach innen erstreckenden Trennwände 5, die den Bereich oberhalb der Düsenanordnung 1 in vier Teilbereiche unterteilt. Die vier scharfen Schneidkanten 5a erstrecken sich schräg entgegengesetzt zur Förderrichtung F. 2 is a top view of the nozzle assembly according to the invention 1 of 1 along the product conveying direction F (see 1 ). You can see the four nozzle channels 2 with their respective conical inflow area 2a as well as that of the cylindrical housing 7 radially inwardly extending partitions 5 covering the area above the nozzle arrangement 1 divided into four sections. The four sharp cutting edges 5a extend diagonally opposite to the conveying direction F.

Wenn nun, wie in 1 mit dem Strömungsprofil V(r) schematisch angedeutet, ein viskoelastisches Material, wie z.B. ein Polymermaterial oder eine Teigmasse, etc, auf die erfindungsgemässe Düsenanordnung 1 auftrifft, wird der in dem Gehäuse 7 entlang der Förderrichtung F herangeführte Produktstrom in vier Teilströme aufgeteilt, von denen jeweils einer durch einen der vier Düsenkanäle 2 strömt. Durch die scharfen Schneidkanten 5a wird der an die Düsenanordnung 1 herangeführte Produktstrom schon vor dem Eintritt in die vier Düsenkanäle 2 in vier Teilströme zerschnitten. Da jede der Schneidkanten 5a nur eine sehr kleine Angriffsfläche an das Produkt entgegengesetzt zur Förderrichtung F darstellt, wirkt an der Schneidkante 5a lokal eine sehr grosse Kraft auf das auf die Schneidkante 5a auftreffende viskoelastische Produkt ein. Entlang der Schneidkanten 5a entsteht eine lokal konzentrierte Scherkraft, welche das Produkt zerteilt. Bevor aber das an die Schneidkanten 5a herangeführte viskoelastische Produkt an der Schneidkante abreisst, verformt es sich bis zum Erreichen seiner Bruchspannung, wobei in dem viskoelastischen Material potentielle Energie gespeichert wird, die an die vier Teilströme weitergegeben wird und in diesen vier Teilströmen zu einer partiellen Relaxation führt, bevor eine weitere Verformung bzw. Umformung des viskoelastischen Materials in den vier Produkt-Teilströmen stattfindet, wenn das Material in die jeweiligen Düsenkanäle 2 eintritt. Auch hier treten in dem Material beim Eintritt in die Düsenkanäle 2 und während der Umformung in den jeweiligen Einlaufbereichen 2a Spannungen auf. Diese sind jedoch geringer als an den Schneidkanten 5a und führen zu keinem Produkt-Abriss.If so, as in 1 schematically indicated with the flow profile V (r), a viscoelastic material, such as a polymer material or a dough mass, etc., on the nozzle arrangement according to the invention 1 strikes, that is in the housing 7 Product stream led along the conveying direction F is divided into four partial streams, one of which flows through one of the four nozzle channels 2 flows. Through the sharp cutting edges 5a the nozzle assembly 1 Product flow introduced before entering the four nozzle channels 2 cut into four streams. Because each of the cutting edges 5a only a very small contact surface on the product opposite to the conveying direction F acts on the cutting edge 5a locally a very large force on the cutting edge 5a impinging viscoelastic product. Along the cutting edges 5a there is a locally concentrated shear force that breaks up the product. But before that to the cutting edges 5a If the viscoelastic product tears off at the cutting edge, it deforms until it reaches its breaking stress, whereby potential energy is stored in the viscoelastic material, which is passed on to the four partial flows and leads to partial relaxation in these four partial flows before further deformation or Reshaping of the viscoelastic material in the four product sub-streams takes place when the material enters the respective nozzle channels 2 entry. Here, too, occur in the material as it enters the nozzle channels 2 and during the forming in the respective inlet areas 2a Tensions on. However, these are less than at the cutting edges 5a and do not lead to product demolition.

Gegenüber herkömmlichen Düsenanordungen ohne Schneidkanten und ohne konusartige Aufweitung mit einem erfindungsgemässen Aufweitungswinkel von etwa 10–20° verringert die erfindungsgemässe Auslegung der Schneidkanten 5a der Trennwände 5 und der Einlaufbereiche 2a der Düsenkanäle 2 das Ausmass der in dem durch die erfindungsgemässe Düsenanordnung 1 beförderten und in ihr umgeformten Material entstehenden Spannungen sowie den Strömungswiderstand der Düsenanordnung 1.Compared to conventional nozzle arrangements without cutting edges and without a conical widening with an expansion angle according to the invention of approximately 10-20 °, the design of the cutting edges according to the invention reduces 5a of the partitions 5 and the lead-in areas 2a of the nozzle channels 2 the extent of that in the nozzle arrangement according to the invention 1 conveyed tensions and formed in the material formed as well as the flow resistance of the nozzle arrangement 1 ,

Bei der erfindungsgemässen Düsenanordnung 1 erfolgt nämlich die mit einem Aufbau von Materialspannungen verbundene Umformung von einem grossen in vier kleine Produktstränge im wesentlichen in zwei Schritten. In einem ersten Schritt wird der grosse Produktstrang an den Schneidkanten 5a in vier kleine Teilstränge zerschnitten. In einem zweiten Schritt werden die vier Teilstränge dann in den konischen Einlaufbereichen 2a gedehnt. Sofort nach dem ersten Schritt (Schneiden an den Schneidkanten 5a) und noch vor dem zweiten Schritt (Dehnen in dem Einlaufbereich 2a) erfolgt eine zumindest partielle Relaxation (Spannungsabbau, Abbau potentieller Energie) in dem Material während es an den Trennwänden 5 entlanggleitet. Wenn das Produkt dann in den konischen Einlaufbereichen 2a gedehnt wird, bauen sich ebenfalls Materialspannungen auf, woraufhin in den sich anschliessenden zylindrischen Auslaufbereichen 2c wiederum eine zumindest partielle Relaxation erfolgt. Somit verlässt das in vier kleine Produktstränge aufgeteilte viskoelastische Material praktisch spannungsfrei die Auslauföffnungen 4 der Düsenkanäle 2, so dass es zu keinen nennenswerten Verformungen (z.B. Kräuselungen) der vier austretenden Produktstränge kommt. Da aufgrund der Schneidkanten ein Produkt-Abriss schon bei viel geringeren Produkt-Schubkräften erfolgt, wird auch der Strömungswiderstand der erfindungsgemässen Düsenanordnung 1 deutlich verringert.In the nozzle arrangement according to the invention 1 namely, the transformation of a large to four small product strands associated with the build-up of material stresses takes place essentially in two steps. In a first step, the large product strand at the cutting edges 5a cut into four small strands. In a second step, the four partial strands are then in the conical inlet areas 2a stretched. Immediately after the first step (cutting on the cutting edges 5a ) and before the second step (stretching in the inlet area 2a ) there is at least partial relaxation (stress reduction, reduction of potential energy) in the material while it is on the partition walls 5 slides. If the product is in the conical inlet areas 2a is stretched, material tensions also build up, whereupon in the subsequent cylindrical outlet areas 2c again an at least partial relaxation takes place. The viscoelastic material, which is divided into four small product strands, leaves the outlet openings practically stress-free 4 of the nozzle channels 2 , so that there are no noteworthy deformations (eg ripples) of the four emerging product strands. Since, due to the cutting edges, the product is torn off at much lower product shear forces, the flow resistance of the nozzle arrangement according to the invention also becomes 1 significantly reduced.

Die erfindungsgemässe Düsenanordnung 1 ermöglicht somit den Betrieb mit einer gegenüber herkömmlichen Düsenanordnungen geringeren Druckdifferenz, d.h. einem geringeren Druckgefälle im Produkt entlang der Düsenanordung 1 und mit einer praktisch vollständigen "Löschung" des Formgedächtnisses bei den austretenden Teilsträngen des Produktes.The nozzle arrangement according to the invention 1 thus enables operation with a lower pressure difference than conventional nozzle arrangements, ie a lower pressure drop in the product along the nozzle arrangement 1 and with a practically complete "deletion" of the shape memory in the emerging partial strands of the product.

3 ist eine Schnittansicht durch einen ebenfalls speziell für Teig zur Nudelherstellung ausgelegten erfindungsgemässen Düsenkanal 2 entlang der axialen Produkt-Förderrichtung F. Dieser Düsenkanal 2 kann als Ersatz für die in 1 gezeigten Düsenkanäle 2 verwendet werden. Anstelle des zylindrischen Auslaufbereichs 2c des Düsenkanals 2 der 1 schliesst sich hier stromabseitig von dem Einlaufbereich 2a zunächst ein relativ kurzer zylindrischer Innenbereich 2b und dann ein glockenartig aufgeweiterter Auslaufbereich 2c an. Dieser Auslaufbereich 2c ersetzt die Kante der Auslauföffnung 4 (siehe 1) durch einen gekrümmten kontinuierlichen Übergang von einer vertikalen Tangente im Innenbereich 2b des Düsenkanals 2 zu einer horizontalen Tangente am stromabseitigen Ende des Auslaufbereichs 2c. Der Krümmungsradius RA der Auslauf-Aufweitung nimmt zur Auslauföffnung 4 hin kontinuierlich ab, d.h., es liegt eine glockenartige Aufweitung mit zur Auslauföffnung 4 abnehmender Krümmung vor. 3 is a sectional view through a nozzle channel according to the invention also specially designed for dough for noodle production 2 along the axial product conveying direction F. This nozzle channel 2 can replace the in 1 nozzle channels shown 2 be used. Instead of the cylindrical outlet area 2c of the nozzle channel 2 the 1 closes here downstream of the inlet area 2a initially a relatively short cylindrical interior 2 B and then a bell-shaped expanded area 2c on. This run-out area 2c replaces the edge of the outlet opening 4 (please refer 1 ) by a curved continuous transition from a vertical tangent in the interior 2 B of the nozzle channel 2 to a horizontal tangent at the downstream end of the outlet area 2c , The radius of curvature R A of the outlet widening increases towards the outlet opening 4 continuously, ie there is a bell-like widening with the outlet opening 4 decreasing curvature.

Wenn nun, wie in 1 beschrieben, ein viskoelastisches Material, wie z.B. ein Polymermaterial oder eine Teigmasse, etc, auf den Düsenkanal 2 der erfindungsgemässen Düsenanordnung 1 auftrifft, wird der in vier Teilströme aufgeteilte Produktstrom durch die vier Düsenkanäle 2 gepresst (siehe 1 und 2). Wie in 1 treten auch hier in dem Material beim Eintritt in den Düsenkanal 2 und während der Umformung im Einlaufbereich 2a Spannungen auf. Während des ersten Schritts (Schneiden an den Schneidkanten 5a) und/oder während des zweiten Schritts (Dehnen in dem Einlaufbereich 2a) aufgebaute und noch nicht relaxierte Spannungen in dem Material werden auch hier in dem sich aufweitenden Auslaufbereich 2c praktisch vollständig relaxiert. Somit verlassen auch bei dieser Düsengeometrie die vier kleinen Produktstränge praktisch spannungsfrei die Düsenkanäle 2. Ein besonderer Vorteil des aufgeweiteten Auslaufbereichs 2c besteht aber nun darin, dass er eine Relaxation des Produktes sowohl in axialer als auch in radialer Richtung ermöglicht. Dadurch lassen sich Riffelungen ("Haifischhaut") der Oberfläche der aus den Düsenkanälen 2 austretenden viskoelastischen Produktstränge vermeiden, wie sie bei einer scharfkantigen Auslauföffnung 4 an einem zylindrischen Auslaufbereich 2c (siehe 1) praktisch immer auftreten.If so, as in 1 described, a viscoelastic material, such as a polymer material or a dough, etc., on the nozzle channel 2 the nozzle arrangement according to the invention 1 strikes, the product flow divided into four partial flows is through the four nozzle channels 2 pressed (see 1 and 2 ). As in 1 also occur in the material when entering the nozzle channel 2 and during forming in the lead-in area 2a Tensions on. During the first step (cutting on the cutting edges 5a ) and / or during the second step (stretching in the inlet area 2a ) Tensions in the material that have not yet relaxed have also been released in the widening outlet area 2c practically completely relaxed. This means that even with this nozzle geometry, the four small product strands leave the nozzle channels practically stress-free 2 , A particular advantage of the expanded outlet area 2c but now consists in the fact that it enables the product to relax both in the axial and in the radial direction. This can cause corrugations ("shark skin") on the surface of the nozzle channels 2 Avoid emerging viscoelastic product strands, such as those with a sharp-edged outlet opening 4 at a cylindrical outlet area 2c (please refer 1 ) practically always occur.

Die axiale Länge der in 1 und in 3 dargestellten Relaxationsbereiche, die im wesentlichen durch die axiale Länge LS der Schneidkante 5a sowie durch die axiale Länge LA des Auslaufbereichs 2c gebildet werden und die maximale Strömungsgeschwindigkeit vF der viskoelastischen Masse entlang der Produkt-Förderrichtung F werden vorzugsweise derart an die Relaxationszeit TRELAX des Produktmaterials angepasst, dass das Material beim Durchlaufen der jeweiligen Relaxationsbereiche genügend Zeit hat, um die in ihm zuvor aufgebauten Spannungen abzubauen, d.h. VF × TRELAX < LS oder VF × TRELAX < LA.The axial length of the in 1 and in 3 shown relaxation areas, essentially by the axial length L S of the cutting edge 5a and the axial length L A of the outlet area 2c are formed and the maximum flow velocity v F of the viscoelastic mass along the product conveying direction F is preferably adapted to the relaxation time T RELAX of the product material such that the material has enough time to pass through the respective relaxation areas in order to reduce the stresses built up in it beforehand, ie V F × T RELAX <L S or V F × T RELAX <L A.

Wenn die Düsenkanäle 2 mit dem konischen Einlaufbereich 2a und dem glockenartigen Auslaufbereich 2c der 3 in der mit Schneidkanten 5a ausgestatteten Düsenanordnung 1 verwendet werden, ermöglicht dies nicht nur ein geringeres Druckgefälle im Produkt entlang der Düsenanordung 1 und eine praktisch vollständige "Löschung" des Volumen-Formgedächtnisses bei den austretenden Teilsträngen des Produktes, sondern auch eine "Löschung" des Oberflächen-Formgedächtnisses dieser Produktstränge.If the nozzle channels 2 with the conical inlet area 2a and the bell-like outlet area 2c the 3 in the with cutting edges 5a equipped nozzle arrangement 1 are used, this not only enables a lower pressure drop in the product along the nozzle arrangement 1 and a practically complete "deletion" of the volume shape memory in the emerging partial strands of the product, but also a "deletion" of the surface shape memory of these product strands.

Ein weiterer Vorteil des glockenartigen Auslaufbereichs 2c der Düsenkanäle besteht darin, dass er einen sanften Übergang von der im Innern der Düsenkanäle 2 vorliegen den Strömung mit parabelförmigem Geschwindingkeitsprofil zu der ausserhalb der Düsenkanäle 2 vorliegenden "Strömung" mit konstantem Geschwindigkeitsprofil, d.h. dem bewegten Strang ermöglicht. Somit kann einer Rissbildung an der Oberfläche der aus den Düsenkanälen 2 austretenden Stränge vorgebeugt werden.Another advantage of the bell-like outlet area 2c The nozzle channels is that there is a smooth transition from the inside of the nozzle channels 2 are the flow with a parabolic velocity profile to the outside of the nozzle channels 2 existing "flow" with a constant speed profile, ie the moving strand allows. This can cause cracking on the surface of the nozzle channels 2 emerging strands can be prevented.

4 ist eine Schnittansicht durch einen weiteren ebenfalls speziell für Teig zur Nudelherstellung ausgelegten erfindungsgemässen Düsenkanal 2 entlang der axialen Produkt-Förderrichtung F. Der sich an die Einlauföffnung 3 anschliessende Einlaufbereich 2a des Düsenkanals 2 ist glockenartig aufgeweitet, während der Auslaufbereich 2c zylindrisch ausgebildet ist. Der Krümmungsradius RE der Einlauf-Aufweitung ist an der Einlauföffnung 3 am kleinsten und nimmt mit zunehmender Eindringtiefe entlang des Düsenkanals 2 zu, um tangential in den zylindrischen Auslaufbereich 2c überzugehen. 4 is a sectional view through a further nozzle channel according to the invention, also specially designed for dough for noodle production 2 along the axial product conveying direction F. The is at the inlet opening 3 subsequent inlet area 2a of the nozzle channel 2 is widened like a bell during the discharge area 2c is cylindrical. The radius of curvature R E of the inlet widening is at the inlet opening 3 smallest and increases with increasing depth of penetration along the nozzle channel 2 to to tangentially into the cylindrical outlet area 2c proceed.

Ähnlich wie der glockenartige Auslaufbereich trägt der glockenartig aufgeweitete Einlaufbereich 2a zu einer schonenden Behandlung des Produktes bei. Abrupte Geschwindigkeitsänderungen, die meist zu Rissen im Produkt führen, werden vermieden durch die schonende Beschleunigung des Produktes in dem glockenartig aufgeweiteten Einlaufbereich 2a, so dass auch hier ein sanfter Übergang von einer Strömung mit konstantem Geschwindigkeitsprofil stromauf von den Düsenkanälen 2 zu einer Strömung mit parabelförmigem Geschwindigkeitsprofil im Innern der Düsenkanäle 2 erfolgt.Similar to the bell-like outlet area, the bell-shaped inlet area carries 2a to a gentle treatment of the product. Abrupt changes in speed, which usually lead to cracks in the product, are avoided by the gentle acceleration of the product in the bell-shaped inflow area 2a , so that here too a smooth transition from a flow with a constant speed profile upstream of the nozzle channels 2 to a flow with a parabolic velocity profile inside the nozzle channels 2 he follows.

5 ist eine Schnittansicht durch einen Düsenkanal 2 des Stands der Technik entlang der axialen Produkt-Förderrichtung F. Der Düsenkanal ist von seiner Einlauföffnung 3 bis zu seiner Auslauföffnung 4 als Zylinder mit konstantem Radius RK ausgebildet. 5 is a sectional view through a nozzle channel 2 of the prior art along the axial product conveying direction F. The nozzle channel is from its inlet opening 3 up to its outlet opening 4 designed as a cylinder with a constant radius R K.

6 ist eine Schnittansicht durch einen weiteren Düsenkanal 2 des Stands der Technik entlang der axialen Produkt-Förderrichtung F. Der Einlaufbereich 2a weist einen gegenüber der Erfindung viel grösseren Aufweitungswinkel α auf und hat eine wesentlich kürzere Länge LE als bei der Erfindung. 6 is a sectional view through another nozzle channel 2 of the prior art along the axial product conveying direction F. The inlet area 2a has a much larger expansion angle α than the invention and has a much shorter length L E than in the invention.

11
Düsenanordnungnozzle assembly
22
Düsenkanalnozzle channel
2a2a
Einlaufbereich des Düsenkanalsintake area of the nozzle channel
2b2 B
Innenbereich des Düsenkanalsinterior of the nozzle channel
2c2c
Auslaufbereich des Düsenkanalsdischarge area of the nozzle channel
33
Einlauföffnung des DüsenkanalsInlet opening of the nozzle channel
44
Auslauföffnung des DüsenkanalsOutlet opening of the nozzle channel
55
Trennwandpartition wall
5a5a
Schneidkantecutting edge
77
Gehäusecasing
FF
Förderrichtungconveying direction
LS L S
axiale Ausdehnung der Schneidkanteaxial Expansion of the cutting edge
LE L E
axiale Ausdehnung der Einlauf-Aufweitungaxial Expansion of the inlet widening
LA L A
axiale Ausdehnung der Auslauf-Aufweitungaxial Extension of the outlet widening
RK R K
Krümmungsradius des Düsenkanal-Querschnittsradius of curvature of the nozzle channel cross section
RE R E
Krümmungsradius der Einlauf-Aufweitungradius of curvature the enema widening
RA R A
Krümmungsradius der Auslauf-Aufweitungradius of curvature the spout widening
vF v F
Strömungsgeschwindigkeit des viskoelastischen Materialsflow rate of the viscoelastic material
αα
Aufweitungswinkelexpansion angle

Claims (18)

Düsenanordnung zur Strangbildung für viskoelastische Massen, insbesondere Polymere, Teigmassen etc, mit mindestens einem sich durch die Düse von einer Einlauföffnung zu einer Auslauföffnung erstreckenden Düsenkanal, der entlang der axialen Förderrichtung der Masse durch die Düse einen Einlaufbereich am stromaufseitigen Ende des Düsenkanals, einen Innenbereich im Innern der Düse und einen Auslaufbereich am stromabseitigen Ende des Düsenkanals aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Einlaufbereich vom Innenbereich zur Einlauföffnung hin entgegengesetzt zur axialen Förderrichtung F entlang einer Länge LE aufgeweitet ist, wobei der zwischen der axialen Förderrichtung und der Innenwand des Kanal-Einlaufbereichs gemessene Aufweitungswinkel der Einlauf-Aufweitung zumindest in axialen Teilbereichen im Bereich von 5° bis 45°, insbesondere im Bereich von 8° bis 25° liegt.Nozzle arrangement for strand formation for viscoelastic masses, in particular polymers, dough masses, etc., with at least one nozzle channel extending through the nozzle from an inlet opening to an outlet opening, which along the axial conveying direction of the mass through the nozzle has an inlet region at the upstream end of the nozzle channel, an inner region in the Inside of the nozzle and an outlet area at the downstream end of the nozzle channel, characterized in that the inlet area is widened from the inner area to the inlet opening opposite to the axial conveying direction F along a length L E , the between the axial conveying direction and the inner wall of the channel inlet area measured expansion angle of the inlet expansion is at least in the axial partial ranges in the range from 5 ° to 45 °, in particular in the range from 8 ° to 25 °. Düsenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufweitungswinkel vom Innenbereich zur Einlauföffnung konstant ist.nozzle assembly according to claim 1, characterized in that the expansion angle from the inside to the inlet opening is constant. Düsenanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Düsenkanal entlang seiner gesamten Länge einen kreisförmigen Querschnitt hat.nozzle assembly according to claim 1 or 2, characterized in that the nozzle channel along its entire length a circular Cross section. Düsenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Länge des Kanal-Einlaufbereichs zwischen 50% und 80% der Gesamtlänge des Düsenkanals beträgt.nozzle assembly according to one of the preceding claims, characterized in that the axial length of the duct inlet area between 50% and 80% of the total length of the Nozzle channel is. Düsenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenwände des Düsenkanals zumindest in Teilbereichen aus Teflon bestehen.nozzle assembly according to one of the preceding claims, characterized in that the inner walls of the nozzle channel consist of Teflon at least in some areas. Düsenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie mehrere zueinander parallel angeordnete gleichartige Düsenkanäle mit zueinander benachbarten Einlauföffnungen aufweist und dass am stromaufseitigen Ende des Düsenkörpers jeweils zwischen zwei benachbarten Einlauföffnungen eine parallel zur axialen Förderrichtung F verlaufende Trennwand angeordnet ist, die an ihrem stromaufseitigen Ende eine Schneidkante aufweist.nozzle assembly according to one of the preceding claims, characterized in that they have several mutually parallel nozzle channels of the same type with each other adjacent inlet openings and that at the upstream end of the nozzle body between two adjacent ones inlet openings one parallel to the axial conveying direction F extending partition is arranged on its upstream End has a cutting edge. Düsenanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der stromaufseitig vom Einlaufbereich jeder der benachbarten Einlauföffnungen angeordnete Bereich vollständig von sich parallel zur axialen Förderrichtung erstreckenden Trennwänden umgeben ist, deren stromaufseitiges Ende jeweils als eine Schneidkante ausgebildet ist.nozzle assembly according to claim 6, characterized in that the upstream arranged from the inlet area of each of the adjacent inlet openings Area completely parallel to the axial conveying direction extending partitions surround is formed, the upstream end of each as a cutting edge is. Düsenanordnung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneidkanten einen von 90° verschiedenen Winkel zur axialen Förderrichtung F bilden.nozzle assembly according to claim 6 or 7, characterized in that the cutting edges one different from 90 ° Angle to the axial conveying direction Form F. Düsenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Auslaufbereich vom Düsenkanal-Innenbereich zur Auslauföffnung hin über eine Länge LA entlang der axialen Förderrichtung F, insbesondere glockenartig, aufgeweitet ist.Nozzle arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the outlet area is widened from the inner area of the nozzle channel to the outlet opening over a length L A along the axial conveying direction F, in particular bell-shaped. Düsenanordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der zwischen der axialen Förderrichtung und der Innenwand des Kanal-Auslaufbereichs gemessene Aufweitungswinkel der Auslauf-Aufweitung entlang der axialen Förderrichtung stetig zunimmt.nozzle assembly according to claim 9, characterized in that the between the axial conveying direction and the expansion angle measured on the inner wall of the channel outlet area the widening of the outlet increases continuously along the axial conveying direction. Düsenanordnung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Zunahme des Aufweitungswinkels entlang der axialen Förderrichtung stetig zunimmt.nozzle assembly according to claim 9 or 10, characterized in that the increase of the widening angle increases continuously along the axial conveying direction. Düsenanordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufweitungswinkel von 0° im Innern der Düse bis auf 90° am stromabseitigen Ende des Düsenkörpers zunimmt.nozzle assembly according to claim 11, characterized in that the expansion angle from 0 ° in Inside the nozzle up to 90 ° am downstream end of the nozzle body increases. Düsenanordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufweitung im Längsschnitt einem Kreisbogen folgt.nozzle assembly according to claim 12, characterized in that the widening in longitudinal section follows an arc. Düsenanordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Krümmungsradius RA des Kreisbogens der Aufweitung grösser als der Radius RK des Düsenkanal-Innenbereichs ist.Nozzle arrangement according to claim 13, characterized in that the radius of curvature R A of the circular arc of the widening is greater than the radius R K of the interior of the nozzle channel. Düsenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsenkanal-Innenwand im Auslaufbereich über eine Länge LR entlang der axialen Förderrichtung eine höhere Oberflächen-Rauhigkeit als der Rest der Düsenkanal-Innenwand aufweist.Nozzle arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the inner wall of the nozzle channel in the outlet area has a higher surface roughness than the rest of the inner wall of the nozzle channel over a length L R along the axial conveying direction. Düsenanordnung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Länge LR des rauhen Bereichs kleiner als die axiale Länge LA des Auslaufs und kleiner als die axiale Länge LE des Einlaufs ist.Nozzle arrangement according to claim 15, characterized in that the axial length L R of the rough area is less than the axial length L A of the outlet and less than the axial length L E of the inlet. Verfahren zur Strangbildung für viskoelastische Massen, insbesondere Polymere, Teigmassen etc, unter Verwendung einer Düsenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, bei dem die viskoelastische Masse mittels eines Druckgefälles Δp zwischen dem stromaufseitigen Ende und dem stromabseitigen Ende der Düsenanordnung durch diese hindurchgepresst wird, dadurch gekennzeichnet, dass das, Druckgefälle Δp derart gewählt wird, dass die Strömungsgeschwindigkeit vF der viskoelastischen Masse entlang der Förderrichtung F im Innenbereich eines Düsenkanals die Bedingung vF < LA/TRELAX erfüllt, wobei TRELAX die Relaxationszeit der viskoelastischen Masse und LA die axiale Länge der Auslauf-Aufweitung ist.A method for strand formation for viscoelastic masses, in particular polymers, dough masses, etc., using a nozzle arrangement according to one of Claims 1 to 16, in which the viscoelastic mass is pressed through it by means of a pressure gradient Δp between the upstream end and the downstream end of the nozzle arrangement characterized in that the pressure drop Δp is selected such that the flow velocity v F of the viscoelastic mass along the conveying direction F in the interior of a nozzle duct fulfills the condition v F <L A / T RELAX , where T RELAX is the relaxation time of the viscoelastic mass and L A is the axial length of the outlet widening. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsgeschwindigkeit vF der viskoelastischen Masse entlang der Förderrichtung F im In nenbereich eines Düsenkanals die Bedingung vF > LR/TRELAX erfüllt, wobei TRELAX die Relaxationszeit der viskoelastischen Masse und LR die axiale Länge des rauhen Bereichs ist.A method according to claim 17, characterized in that the flow velocity v F of the viscoelastic mass along the conveying direction F in the inner region of a nozzle channel fulfills the condition v F > L R / T RELAX , T RELAX the relaxation time of the viscoelastic mass and L R the axial Length of the rough area is.
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