AT391653B - Schneckenextruder - Google Patents

Description

Nr. 391 653

Die Erfindung bezieht sich auf einen Schneckenextruder, insbesondere für Kunststoffmaterial, mit einem Gehäuse, welches im Bereiche des einen Endes der Schnecke eine Eintrittsöffnung für das zu extrudierende Gut aufweist, wobei sich die Schnecke im Gehäuse mit einer Verlängerung über die seitlich angeordnete Austrittsöffnung für das Gut hinauserstreckt, im Bereiche dieser Verlängerung zur Abdichtung als Rückförderschnecke, deren Länge vorzugsweise kürzer ist als jene der Schnecke, ausgebildet und im Bereiche des freien Endes dieser Verlängerung mit einem Antrieb für den Schneckenextruder versehen ist, und wobei die Rückförderschnecke mit in ihrer Förderrichtung zunehmender Gangtiefe ausgebildet ist.

Ein solcher Schneckenextruder ist bekannt (US-PS 3 550 201).

Es ist bekannt, daß es bei Schneckenextrudem, die im Bereiche des einen Stimendes der Schnecke das zu extrudierende Material zugeführt erhalten und im Bereiche des anderen Stimendes der Schnecke angetrieben sind, zu Schwierigkeiten bei der Abdichtung des letzteren Endes kommt, gegen welches ja die Schnecke von der Guteintrittsöffnung fördert. Zur Vermeidung dieser Schwierigkeiten wurde vorgeschlagen, zwei Schnecken koaxial zueinander auf einer gemeinsamen Welle anzuordnen und gegen die mittig zwischen ihnen befindliche gemeinsame Austrittsöffnung fördern zu lassen, wobei beide Schnecken gleichzeitig stetig mit dem zu extrudierenden Material beschickt sind. Wird die Materialzufuhr zur einen Schnecke unterbrochen, so bleibt das System nur mehr kurze Zeit dicht, dann wird mit zunehmender Temperatur der nicht aktiven Seite Material zu deren Eintrittsöffnung zurückgedrückt. Man hat versucht, durch Kühlung der unaktiven Schneckenseite bzw. Abfuhr der entstehenden Reibungswärme diese unaktive Schneckenseite druckstabil zu halten. Einen Extruder auf diese Art zu betreiben, ist jedoch auf Grund der nahezu doppelten Antriebsenergie sehr unwirtschaftlich.

Es wird deshalb angestrebt, die Länge der inaktiven Kontraschnecke, deren Schneckengänge zu jenen der eigentlichen Extruderschnecke entgegengesetzt gerichtet sind, so kurz wie möglich zu halten. Kurze solche Baulängen ergeben sich, wenn Gangtiefe und Gangsteigerung der Rückförderschnecke - im Vergleich zur eigentlichen Extruderschnecke - klein gehalten werden. Es hat sich jedoch herausgestellt, daß ein zusätzliches Problem dadurch auftritt, daß sich die Stege der Rückförderschnecke, welche ja weitgehend trocken laufen, abnützen, denn bei neuer Rückförderschnecke ist auf Grund des engen Spaltes zwischen den Stegen dieser Schnecke und dem diese Schnecke umgebenden Gehäuse eine Auffüllung der Schnecke und damit eine Schmierung nur teilweise gegeben. Die trocken laufenden Teile nützen sich dadurch rascher ab, wodurch der Spalt zwischen dem die Rückförderschnecke umgebenden Zylinder und der Schneckenflanke größer wird, was in der Folge Leckverluste bei Druckspitzen bedeutet. Diese Nachteile sind auch bei der eingangs «wähnten bekannten Konstruktion nicht völlig vermieden.

Die Erfindung setzt sich zur Aufgabe, diese Nachteile zu vermeiden und einen Schneckenextruder mit Rückförderschnecke der eingangs geschilderten Art so zu verbessern, daß bei kurzer Baulänge der Rückförderschnecke auch bei nur geringem Förderdruck und neuer Rückförderschnecke eine gute Auffüllung der Rückförderschnecke und damit eine gute Schmierung und daher eine geringe Abnützung vorliegt. Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, daß die Rückförderschnecke auch mit in ihrer Förderrichtung zunehmender Gangbreite ausgebildet ist. Überraschenderweise hat es sich gezeigt, daß hiedurch der Trockenlauf von Teilen der Rückförderschnecke weitgehend vermieden und damit die Abnützung der Rückförderschnecke verringert werden kann, so daß sich in der Folge eine verbesserte Abdichtung auch nach langer Betriebszeit ergibt, insbesondere dann, wenn gemäß einer Weiterbildung der Erfindung Gangtiefe und Gangbreite der Rückförderschnecke verlaufend zunehmen, so daß also die Veränderung der Gangtiefe bzw. Gangbreite kontinuierlich und nicht stufenweise erfolgt.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung beträgt die Gangtiefe bzw. die Gangbreite der Rückförderschnecke an ihrer der Austrittsöffnung zugewendeten Seite das 1,5- bis 2,5-fache der Gangtiefe bzw. Gangbreite am der Austrittsöffnung abgewendeten Ende der Rückförderschnecke. Dieses Intervall hat sich als besonders günstig zur Erzielung der erwähnten Vorteile erwiesen. Es ist hiebei weiters von Vorteil, wenn die Gangbreite der Rückförderschnecke über ihre ganze Länge nur einen Bruchteil der Gangbreite der Schnecke, vorzugsweise 1/6 bis 1/2 derselben, beträgt. Die Gangtiefe der Rückförderschnecke beträgt jedoch bei einer zweckmäßigen Ausführungsform an ihrer der Austrittsöffnung zugewendeten Seite etwa 1/3 bis 1/2 der Gangtiefe der Schnecke an ihrer der Austrittsöffnung zugewendeten Seite. Bei der Konstruktion nach der eingangs erwähnten US-PS 3 550 201 ist hingegen die Gangbreite der Rückförderschnecke überall gleich, ebenso wie bei einer weiteren bekannten Konstruktion (FR-Zusatz-PS 83 139/1 282 578), bei welcher noch dazu die Gangtiefe der Rückförderschnecke - im Gegensatz zur Erfindung - in Fördemchtung abnimmt. Aus der US-PS 3 577 494 ist zwar eine Schnecke mit in Förderrichtung zunehmender Gangbreite bekannt, jedoch handelt es sich um eine das Gut zu einer Form fördernde Förderschnecke und nicht um eine Rückförderschnecke. Dem entsprechend ist in beiden Fällen der Anwendungszweck unterschiedlich: Bei der bekannten Konstruktion hat die in Fördemchtung zunehmende Gangbreite den Zweck, den Axialschub auf das Fördergut zu vergrößern, wogegen beim Erfindungsgegenstand diese Maßnahme dem Zweck einer besseren Abdichtung dient

Es ist zweckmäßig, wenn - wie dies aus der US-PS 3 550 201 bekannt ist - sich an der der Austrittsöffnung abgewendeten Seite der Rückförderschnecke ein im Gehäuse liegender, gewindeloser, zylindrischer Abschnitt der Verlängerung anschließt, dessen Durchmesser gleich ist dem Spitzendurchmesser des benachbarten Ganges der Rückförderschnecke. Dieser zylindrische Abschnitt bildet ein Gleitlager für die Rückförderschnecke, so daß diese und die mit ihr verbundene eigentliche Förderschnecke exakt im Gehäuse gelagert sind. Die axiale Länge dieses -2-

Nr. 391 653 zylindrischen Abschnittes kann 80 bis 120 %, vorzugsweise etwa 100 % seines Durchmessers betragen.

Eine weitere Verbesserung der Abdichtung der Rückförderschnecke ergibt sich im Rahmen der Erfindung dann, wenn der die Rückförderschnecke umgebende Abschnitt des Gehäuses und auch der den zylindrischen, an die Rückförderschnecke anschließenden Abschnitt der Verlängerung umgebende Abschnitt des Gehäuses in an sich bekannter Weise mit einer Kühlvorrichtung, vorzugsweise mit durch ein Gebläse gekühlten Kühlrippen oder mit in der Gehäusewand verlaufenden Kanälen für ein Kühlmittel, versehen sind. Dadurch läßt sich die Temperatur im Rückförderschneckenbereich zunindest annähernd auf einem vorbestimmten, vergleichsweise niedrigen Wert halten, was eine Erhöhung der Viskosität des von der Rückförderschnecke geförderten thermoplastischen Kunststoffmateriales durch Kühlung desselben zur Folge hat. Dieses Kunststoffmaterial wird jedoch nicht so fest, daß das Drehmoment zu hoch wird, vielmehr lassen sich leicht die für das jeweils vorliegende Kunststoffmaterial bzw. -materialgemisch günstigsten Werte ermitteln. Jedenfalls läßt sich durch diese Maßnahme die Baulänge der Rückförderschnecke weiter verkürzen, was sich auf den Gesamtpieis der Anlage vorteilhaft auswirkt. Die Anordnung einer Kühlvorrichtung an einer Rückförderschnecke ist an sich bekannt (US-PS 3 785 760).

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt. Fig. 1 zeigt die gesamte Schneckenextruderanordnung im Vertikalschnitt Fig. 2 zeigt den die Rückförderschnecke beinhaltenden Teil der Anlage nach Fig. 1 in größerem Maßstab, gleichfalls im Vertikalschnitt.

Eine Anlage zum Extrudieren von Kunststoffmaterial nach Fig. 1 hat einen Einfülltrichter (1) für das zu extrudierende Material, der in eine Eintrittsöffnung (2) für dieses Material mündet die an der Oberseite eines horizontalliegenden rohrförmigen Gehäuse (3) angeordnet ist, in welchem eine Schnecke (4) gelagert ist. Statt einer seitlichen Einführung des zu extrudierenden Materials in das Gehäuse (3) kann die Zufuhr dieses Materiales auch am Stimende der Schnecke (4) erfolgen, z. B. dann, wenn die Schnecke (4) dazu dient, vorzerkleinertes Kunststoffmaterial, etwa zu Wiederaufbeieitungszwecken, aus einem Behälter abzuführen, von dessen Seitenwand das Gehäuse (3) im wesentlichen radial absteht. Die Schnecke (4) kann, wie Fig. 1 zeigt, einen unterschiedlichen Kemdurchmesser haben, was die Einbringung des zu extrudierenden Materials in die Schneckengänge erleichtert. Dieser Kemdurchmesser vergrößert sich in Richtung zu einer Austrittsöffnung (5), durch welche das Material von der Schnecke (4) ausgedrückt wird. Diese Kerndurchmesservergrößerung bewirkt gegen die Austrittsöffnung (5) zu einen erhöhten Druck auf das zu extrudierende Material, was erwünscht ist. Im Bereich der Austrittsöffnung (5) ist die Schnecke (4) mit einer ringsum verlaufenden Einziehung (6) ihres Kernes versehen, an die sich als Verlängerung der Schnecke (4) eine Rückförderschnecke (7) anschließt, die in einem jenseits der Austrittsöffnung (5) angeordneten Abschnitt (3') des Gehäuses (3) gelagert ist. Zur Verbesserung dieser Lagerung ist an dem der Austrittsöffnung (5) abgewendeten Ende der Rückförderschnecke (7) ein zylindrischer Abschnitt (11) im Anschluß an die Rückförderschnecke (7) vorgesehen, dessen Durchmesser und axiale Länge gleich sind dem Spitzendurchmesser der benachbarten Rückförderschnecke (7), die über die restliche Länge der Verlängerung bis zur Austrittsöffnung (5) durchläuft. Die Gangrichtung dieser Rückförderschnecke (7) ist jener der Schnecke (4) entgegengesetzt, so daß beide Schnecken (4), (7) gegen die Austrittsöffnung (5) zu fördern. Die Förderrichtung der Schnecke (4) ist in Fig. 2 mit (a) bezeichnet, die Fördemchtung der Rückförderschnecke (7) mit (b). In Richtung des Pfeües (d) wird das extrudierte Material aus der Austrittsöffnung (5) ausgestoßen.

Der Antrieb des Scheckenextruders erfolgt am der Eintrittsöffnung (2) entgegengesetzten Ende des Gehäuses (3) über eine an den Abschnitt (11) angesetzte Welle (8), die in Richtung des Pfeiles (9) umläuft und von • einem Motor (10) über ein Getriebe angetrieben wird.

Wie Fig. 2 zeigt, ist die Rückförderschnecke (7) mit variabler Gangtiefe und variabler Gangbreite ausgebildet, und zwar nehmen sowohl die Gangtiefe als auch die Gangbreite in Richtung zur Austrittsöffnung (5) zu, vorzugsweise verlaufend bzw. kontinuierlich. Zweckmäßig ist die Gangtiefe (X) der Rückförderschnecke (7) an ihrem der Austrittsöffnung (5) benachbarten Ende etwa 1,5- bis 2,5 mal so groß wie die Gangtiefe (Z) am anderen Ende der Rückförderschnecke (7). In analoger Weise ist Gangbreite (W) der Rückförderschnecke (7) am der Austrittsöffnung (5) benachbarten Ende dieser Schnecke etwa 1,5- bis 2,5 mal so groß wie die Gangbreite (Y) am anderen Ende der Rückförderschnecke (7). Dies trägt wesentlich dazu bei, einen Trockenlauf der Rückförderschnecke (7) und damit eine erhöhte Abnützung derselben zu verhindern, ohne daß das Dichtverhalten der Schnecke (7) beeinträchtigt wird, zumal der zylindrische Abschnitt (11) zu einer Verbesserung der Dichtung wesentlich beiträgt.

Wie Fig. 2 ferner zeigt, ist die Gangbreite der Rückförderschnecke über ihre ganze Länge wesentlich geringer als die Gangbreite der Schnecke (4), vorzugsweise 1/6 bis 1/2 derselben. Die Gangtiefe der Rückförderschnecke (7) ist im Bereich der Austrittsöffnung (5) etwa 1/3 bis 1/2 der Gangtiefe der Schnecke (4) im Bereich der Austrittsöffnung (5), aus Gründen einer verbesserten Schergeschwindigkeit und einer verbesserten Dichtheit

Zu einer weiteren Verbesserung des Dichtverhaltens dieses Schneckenextruders im Bereich der Rückförderschnecke trägt eine Kühlung des Gehäuseabschnittes (3') bei, in welchem die Rückförderschnecke (7) angeordnet ist. Wie Fig. 1 zeigt, kann hiezu dieser Abschnitt (3') mit ringsumlaufenden Kühlrippen (12) versehen sein, welche von einem Gebläse (13) mit Kühlluft bestrichen werden. Eine Variante hiezu zeigt Fig. 2: In die Gehäusewand (17) sind Kanäle (14) eingebettet, durch welche ein Kühlmittel läuft, das durch einen Zulauf (15) zugeführt und durch einen Ablauf (16) abgeführt wird. Dieses Kühlmittel läuft im Gegenstrom zur Richtung der zugeführten Wärme. -3-

Claims (6)

1. Nr. 391 653 PATENTANSPRÜCHE 1. Schneckenextruder, insbesondere für Kunststoffmaterial, mit einem Gehäuse, welches im Bereiche des einen Endes der Schnecke eine Eintrittsöffnung für das zu extrudierende Gut aufweist, wobei sich die Schnecke im Gehäuse mit einer Verlängerung über die seitlich angeordnete Austrittsöffnung für das Gut hinauserstreckt, im Bereiche dieser Verlängerung zur Abdichtung als Rückförderschnecke, deren Länge vorzugsweise kürzer ist als jene der Schnecke, ausgebildet und im Bereiche des freien Endes dieser Verlängerung mit einem Antrieb für den Schneckenextruder versehen ist, und wobei die Rückförderschnecke mit in ihrer Förderrichtung zunehmender Gangtiefe ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückförderschnecke (7) auch mit in ihrer Förderrichtung zunehmender Gangbreite (B, Y) ausgebildet ist.
2. 2. Schneckenextruder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Gangtiefe und Gangbreite der Rückförderschnecke (7) verlaufend zunehmen.
3. 3. Schneckenextruder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gangtiefe (X) bzw. die Gangbreite (W) der Rückförderschnecke (7) an ihrer der Austrittsöffnung (5) zugewendeten Seite das 1,5- bis 2,5-fache der Gangtiefe (Z) bzw. Gangbreite (Y) am der Austrittsöffnung (5) abgewendeten Ende der Rückförderschnecke (7) beträgt.
4. 4. Schneckenextruder nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Gangbreite (Y, W) der Rückförderschnecke (7) über ihre ganze Länge nur einen Bruchteil der Gangbreite der Schnecke (4), vorzugsweise 1/6 bis 1/2 derselben, beträgt.
5. 5. Schneckenextruder nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Gangtiefe (X) der Rückförderschnecke (7) an ihrer der Austrittsöffnung (5) zugewendeten Seite etwa 1/3 bis 1/2 der Gangtiefe der Schnecke (4) an ihrer der Austrittsöffnung (5) zugewendeten Seite beträgt.
6. 6. Schneckenextruder nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der die Rückförderschnecke (7) umgebende Abschnitt (3') des Gehäuses (3) und auch der einen zylindrischen, an die Rückförderschnecke (7) anschließenden Abschnitt (11) der Verlängerung umgebende Abschnitt des Gehäuses (3) in an sich bekannter Weise mit einer Kühlvorrichtung, vorzugsweise mit durch ein Gebläse (13) gekühlten Kühlrippen (12) oder mit in der Gehäusewand (17) verlaufenden Kanälen (14) für ein Kühlmittel, versehen sind. Hiezu 1 Blatt Zeichnung -4-