AT379546B - Schnecke fuer einen extruder - Google Patents

Description

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   Die Erfindung bezieht sich auf eine Schnecke für einen Extruder mit einer axial verlaufenden Sacklochbohrung und einem darin angeordneten, koaxial dazu verlaufenden und mit einem flüssigen Wärmeträger gefüllten Rohr zum axialen Temperaturausgleich im Bereich der Schnecke. 



   Das Rohr einer derartigen, aus der DE-PS Nr. 1267833 bekannten Schnecke ist an beiden Enden zum Durchlass des Wärmeträgers geöffnet und über Zapfen abestützt. Zwischen dem Rohr und der axialen Bohrung sind Schraubengänge vorgesehen, durch die bei Drehung der Schnecke der Wärmeträger zur Schneckenspitze gefördert und dort in das Innere des Rohres gepresst wird. Der Druck zwingt die Flüssigkeit zum Durchlauf und Verlassen des Rohres, um erneut der Förderung durch die Schraubengänge unterworfen zu werden. Mit diesem Umlauf des Wärmeträgers wird durch Wärmeentzug im Bereich der wärmeren Schneckenspitze und Wärmeabgabe im kühleren Einzugbereich der Schnecke ein annähernd axialer Temperaturausgleich erzielt.

   Als Folge der laminaren Strömung kommt es bei dieser bekannten Ausführung allerdings zu einem schlechten Wärmetransport und damit verbunden zu einem schlechten Wärmeübergang. Ausserdem ist der Wärmetransport von der Schneckendrehzahl abhängig. 



   Es ist weiters eine Ölumlauftemperierung bekannt, wobei in einem Heiz-Kühlaggregat temperiertes Öl als Wärmeträger über Druckleitungen und dem Schneckenrohr zur Schneckenspitze und ausserhalb des Rohres wieder zurück gepumpt wird. Dabei kommt es zu einer Wärmeübertragung durch Konvektion zwischen Vor- und Rücklauf des Wärmeträgeröls und zwischen dem zurückfliessenden Öl und der Schnecke. Diese Ausbildung ist mit dem Nachteil eines teilweisen Energieverlustes verbunden, da nicht die ganze der Schneckenspitze entzogene Energie dem Einzugsbereich zugeführt, sondern ein Teil mit dem Wärmeträger aus der Schnecke transportiert wird. Ausserdem erfordert die Abdichtung beim Eintritt des Tempraturmediums in die Schnecke eine aufwendige Konstruktion. 



   Es ist   weiters-beispielsweise   zur Kühlung von Reaktoren - ein sogenanntes Wärmerohr bekannt, mit   dem - unabhängig   von Gravitation und Pumpen, allein durch ein Temperaturgefälle ein Umlauf des Übertragungsmittels bewirkt wird. Dieses Prinzip beruht auf Kapillarkräften bzw. der Oberflächenspannung von Flüssigkeiten. Die Innenwand des aus einem allseits geschlossenen Hohlraum gebildeten Wärmerohres ist mit einem eine Kapillarstruktur aufweisenden Docht ausgebildet. Wird beispielsweise im Bereich des einen Wärmerohrendes Wärme zugeführt, so verdampft dort die   Wärmeträger-Flüssigkeit   und der Dampf strömt in Richtung des Temperaturgefälles zum andern Ende.

   Dort kondensiert er unter Abgabe seiner Verdampfungswärme und wird vom Docht unter Ausnutzung der Kapillarkräfte wieder dem Verdampfungsbereich zugeführt. 



   Weiters wurde durch die US-PS Nr. 3, 588, 956 eine Schnecke mit einer Sacklochbohrung zur Aufnahme eines Einsatzes für die Regelung des Kühlwasserdurchsatzes bekannt. 



   Die Aufgabe der Erfindung besteht nun darin, eine Schnecke der eingangs genannten Art derart auszubilden, dass unter Vermeidung der Nachteile der bekannten Schneckenausbildungen und bei geringem konstruktiven Aufwand ein weitgehend gleichmässiger axialer Temperaturausgleich ermöglicht wird. 



   Die Aufgabe wird bei einer Schnecke der eingangs genannten Art erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass das Rohr von einem beidseitig abgeschlossenen Wärmerohr gebildet ist, wobei die zur Aufnahme des Wärmerohres vorgesehene koaxiale Bohrung als zum Schneckenschaft hin offene und sich bis zur Schneckenspitze erstreckende Sackloch-Bohrung ausgebildet ist. 



   In Weiterbildung der Erfindung kann die Schnecke derart ausgebildet sein, dass im Bereich nach der Schneckenspitze bis zum Schaftende eine Vergrösserung der Bohrung über den Durchmesser des Wärmerohres hinaus vorgesehen ist und zwischen vergrösserter Bohrung und Wärmerohr einerseits im vorderen, an die Schneckenspitze angrenzenden Bereich ein zylindrischer Isolationseinsatz und anderseits im anschliessenden hinteren Bereich ein zylindrischer, aus wärmeleitfähigem Material bestehender Einsatz angeordnet ist. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, dass die bei einem Wärmerohr in einander benachbarten Bereichen auftretenden gegensätzlichen Aufgabe - einerseits einer guten Wärmeübertragung und anderseits einer guten Isolierung - unter Beibehaltung einer einfachen konstruktiven Ausbildung der Schnecke gelöst werden.

   Durch die spezielle Sacklochbohrung wird unter Beibehaltung einer hohen Festigkeit im Spitzenbereich der Schnecke eine einfache Möglichkeit der Einbringung des Wärmerohres erreicht, wobei ausserdem durch den Isolationseinsatz eine wirkungsvolle Isolierung einzelner Schneckenzonen gegen einen Wärmetausch mit angrenzenden Zonen erzielbar ist. 

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   Wieder eine andere Ausführungsform der Erfindung nach dem Merkmal kann darin bestehen, dass der wärmeleitfähige Einsatz im hinteren, dem Schneckenschaft zugekehrten Bereich einen im Vergleich zum vorderen Bereich geringeren Aussendurchmesser aufweist. Hiedurch ist eine konstruktiv einfache und wirkungsvolle Längeneinstellung des gewünschten, durch das Wärmerohr beheizbaren Schneckenbereiches möglich. 



   Ferner kann die erfindungsgemässe Schnecke auch so weitergebildet werden, dass der dem Schneckenschaft zugekehrte, in der vergrösserten Bohrung befindliche Bereich des Wärmerohres und der Isolationseinsatz mit einer wärmeleitfähigen Metallegierung eingegossen ist. Hiedurch wird eine sehr gute Wärmeübertragung im Bereich des hinteren, wärmeabgebenden Wärmerohrbereiches gewährleistet. 



   Die Erfindung wird nun im folgenden an Hand zweier in den Zeichnungen dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es   zeigen : Fig. 1   und 2 einen Querschnitt durch eine schematisch dargestellte Schnecke eines konischen Doppelschneckenextruders. 



   Die in Fig. 1 dargestellte Schnecke-l-ist mit einer axialen   Sacklochbohrung --2-- ausge-   bildet, deren Öffnung am Ende des Schneckenschaftes --3-- liegt. Diese Sacklochbohrung --2-weist etwa ab der Schneckenmitte bis zur Öffnung eine vergrösserte Bohrung --4-- auf. Ein an sich bekanntes und in der Einleitung bereits näher beschriebenes, einen abgeschlossenen zylindrischen Hohlraum bildendes   Wärmerohr --5-- ist   in der Sacklochbohrung --2-- im Bereich der gesamten Schneckenlänge angeordnet. Im vorderen, der Schneckenspitze zugekehrten Bereich der vergrösserten Bohrung --4-- ist ein das   Wärmerohr --5-- umgebender   zylindrischer Isolationseinsatz - und im anschliessenden hinteren Bereich ein zylindrischer Einsatz --7-- aus wärmeleitfähigem Material vorgesehen.

   Der Innendurchmesser   beider Einsätze-6, 7-entspricht   dem Aussendurchmesser des   Wärmerohres --5--.   Der Aussendurchmesser des wärmeleitfähigen Einsatzes --7-entspricht ebenso wie jener des   Isolationseinsatzes --6-- dem   Innendurchmesser der vergrösserten Bohrung --4--, wobei jedoch der über das Wärmerohr hinausgehende Teil des Einsatzes --7-- unter Bildung eines Luftspaltes --8-- einen geringeren Aussendurchmesser aufweist. Zur Verbesserung des Wärmeüberganges wird auf die Oberflächen Wärmeleitpaste aufgetragen. Mit einer derartigen Ausführung ist eine einfache Demontage ohne besondere Hilfsmittel durchführbar. 



   Im folgenden wird die Funktionsweise der erfindungsgemäss ausgebildeten Schnecke-lbeschrieben. 



   Die in der Ausstosszone auftretende hohe Schererwärmung wird durch den in diesem Bereich befindlichen vorderen Teil des   Wärmerohres --5-- unter   Verdampfung des Wärmeträgers aufgenommen und selbsttätig dem kühleren Einzugsbereich am hinteren Schneckenende zugeführt. Dabei wird durch den etwa im mittleren Teil der   Schnecke-l-befindlichen Isolationseinsatz-6-- eine   unerwünschte vorzeitige Wärmeabgabe zuverlässig ausgeschlossen. Im Bereich des wärmeleitfähigen Einsatzes --7-- wird schliesslich die Wärme unter Kondensation des Dampfes an die Schnecke-labgegeben, so dass es durch die erfindungsgemässe Ausbildung zur selbsttätigen Bildung eines gleichmässigen Temperaturprofils kommt.

   Durch die Möglichkeit einer Längenvariation sowohl des   Isolationseinsatzes --6-- als   auch des wärmeleitfähigen Einsatzes --7-- und des Luftspaltes --8-kann die Länge des beheizten Bereiches der Schnecke-l-zur genauen Einstellung des gewünschten axialen Temperaturprofils verändert werden. 



   Die in Fig. 2 dargestellte Schnecke-l-ist mit derselben, bereits beschriebenen Sacklochbohrung --2-- ausgebildet. Der hintere Teil eines   Wärmerohres --9-- ist   mitsamt einem Isolationseinsatz --10-- durch eine wärmeleitfähige Metallegierung eingegossen, wodurch ein Aufsatz --11-am   Wärmerohr --9-- gebildet   ist, dessen Aussendurchmesser im Innendurchmesser der vergrösserten Bohrung --4-- entspricht. Mit dieser Ausführung wird ein besonders guter Wärmeübergang erzielt. 



  Der Isolationseinsatz --10-- liegt lediglich in seinen beiden Randbereichen --12-- am Wärmerohr - auf.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE : 1. Schnecke für einen Extruder mit einer axial verlaufenden Sacklochbohrung und einem darin angeordneten, koaxial dazu verlaufenden und mit einem flüssigen Wärmeträger gefüllten Rohr zum axialen Temperaturausgleich im Bereich der Schnecke, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr von einem beidseitig abgeschlossenen Wärmerohr (5 ; 9) gebildet ist, wobei die zur Aufnahme des Wärmerohres (5 ; 9) vorgesehene koaxiale Bohrung als zum Schneckenschaft hin offene und sich bis zur Schneckenspitze erstreckende Sacklochbohrung (2) ausgebildet ist.

   2. Schnecke nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich nach der Schneckenspitze bis zum Schaftende eine Vergrösserung der Bohrung über den Durchmesser des Wärmerohres EMI3.1 seits im vorderen, an die Schneckenspitze angrenzenden Bereich ein zylindrischer Isolationseinsatz (6 ; 10) und anderseits im anschliessenden hinteren Bereich ein zylindrischer, aus wärmeleitfähigem Material bestehender Einsatz (7) angeordnet ist.

   3. Schnecke nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der wärmeleitfähige Einsatz (7) im hinteren, dem Schneckenschaft zugekehrten Bereich einen im Vergleich zum vorderen Bereich geringeren Aussendurchmesser aufweist.

   4. Schnecke nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der dem Schneckenschaft zugekehrte, in der vergrösserten Bohrung (4) befindliche Bereich des Wärmerohres (9) und der Isolationseinsatz (10) mit einer wärmeleitfähigen Metallegierung eingegossen ist (Fig. 2).