CH354931A - Extruder - Google Patents

Description

  
 



  Extruder
Die Erfindung betrifft einen Extruder, insbesondere für thermoplastische Kunststoffe. Der Durchflussquerschnitt dieses Extruders ist mittels eines axial verschiebbaren Organs veränderbar.



   Die beim Betrieb eines solchen Extruders von dem zu verarbeitenden Material auf das genannte Organ ausgeübte Kraft ist sehr gross, sie kann beispielsweise 20 Tonnen erreichen. Bei dieser grossen wirksamen Kraft ist es schwierig, das Organ zwecks   Anderung    des Durchflussquerschnittes axial zu verschieben, insbesondere während des Betriebes des Extruders.



   Zur Überwindung dieser Schwierigkeiten hat der Extruder nach der Erfindung wenigstens einen Körper mit einer temperaturabhängigen Abmessung, welche die Stellung des genannten Organs beeinflusst. Ausserdem hat der erfindungsgemässe Extruder steuerbare Mittel zur Veränderung der Temperatur dieses Körpers.



   Es sind Extruder bekannt, in deren Kanal ein Ventil eingebaut ist, dessen Verschlusskörper axial verschiebbar angeordnet ist, und unter der Wirkung einer Feder steht, welche den Verschlusskörper in die Schliesslage drückt. Beim Überschreiten eines vorbestimmten Mindestdruckes des zu extrudierenden Materials öffnet sich dieses Ventil. Dadurch ist der Mindestdruck beim Extrudieren sichergestellt. Ausserdem wird eine Druckregulierung erzielt.



   Bei einem solchen Extruder mit einem Druckregulierventil mit Schliessfeder, dessen Verschlussteil das genannte Organ bildet, ist der genannte Körper zweckmässig zwischen der Schliessfeder und dem Verschlussteil oder dem Ventilsitz angeordnet. Er überträgt dabei die Kraft der Schliessfeder und beeinflusst deren Vorspannung und damit den während des Extrudierens herrschenden Druck.



   Zur Veränderung der Temperatur des genannten Körpers können wenigstens ein elektrisches Heizelement und Mittel zur Steuerung des Heizstromes dienen. Auch kann der genannte Körper mindestens einen Kanal für ein Fluidum vorbestimmter Temperatur aufweisen und dieser Kanal kann mit Mitteln zur Steuerung der Strömungsmenge des ihn durchfliessenden Fluidums ausgerüstet sein. Dabei kann das Fluidum zur Erwärmung des Körpers dienen oder zur Abkühlung, z. B. zur schnellen oder zur geregelten Abkühlung des elektrisch geheizten Körpers. Die Mittel zur Veränderung der Temperatur des genannten Körpers können sowohl willkürlich steuerbar als auch z. B. in Abhängigkeit von der Lage des genannten Organs selbsttätig gesteuert sein.

   Im letzteren Falle ist es bei einem Extruder mit einem Druckregulierventil mit Schliessfeder möglich, den Durchflussquerschnitt gemäss einer vorgegebenen Relation zum Druck des zu extrudierenden Materials selbsttätig zu regeln.



   In der Zeichnung ist eine beispielsweise Ausführungsform des erfindungsgemässen Extruders in wesentlichen Teilen schematisch dargestellt.



   Die einzige Figur zeigt einen teilweisen Längssclmitt durch einen Extruder zur Herstellung von Schläuchen aus thermoplastischem Kunststoff.



   Der dargestellte Extruder hat eine Düse mit einem Gehäuse 1 mit einer durchgehenden Bohrung 2, deren (in der Zeichnung) oberer Längsabschnitt 2a konisch erweitert ist, und deren mittlerer Längsabschnitt 2b einen grösseren Durchmesser hat als der (in der Zeichnung) untere Längsabschnitt 2c. In den   mittr    leren Längsabschnitt 2b der Bohrung 2 mündet ein Materialzufuhrkanal 3, welchem die mittels einer (nicht dargestellten) Schneckenpresse aufgearbeitete Kunststoffmasse in der durch einen Pfeil 4 angege  benen Richtung zugeführt wird. In der Bohrung 2 ist eine Pinole 5 axial verschiebbar. Ein Teil des Schaftes 5b dieser Pinole 5 ist in den unteren, engeren Längsabschnitt 2c der Bohrung 2 dicht eingepasst.



  Ein anschliessender Teil des Schaftes 5b wird von der Wand des mittleren Längsabschnitts 2b der Bohrung 2 in einem Abstand umgeben. Der Kopf 5a am (in der Zeichnung) oberen Ende der Pinole 5 ist dem konischen Verlauf des Längsabschnittes 2a der Bohrung 2 entsprechend konisch erweitert. Im Bereiche der Längsabschnitte 2a und 2b der Bohrung 2 ist zwischen der Pinole 5 und dem Gehäuse 1 ein Ringspalt 19 gebildet, wobei die Spaltweite im Bereiche des konischen Längs abschnittes 2a der Bohrung 2 durch Längsverschiebung der Pinole 5 relativ zum Gehäuse 1 veränderbar ist. Das dem konisch erweiterten Kopf 5a abgewandte Ende des Schaftes   5b    der Pinole 5 ist mit einer Platte 6 verbunden. Zwischen der Platte 6 und dem Gehäuse 1 sind mehrere Stahlrohre 7 und Tellerfedern 8 mit je einer zentralen Öffnung, durch welche der Schaft 5b hindurchragt, angeordnet.

   Dabei befindet sich zwischen den Rohren 7 und den Tellerfedern 8 ein Ring 9, auf welchem das eine Ende der untersten Tellerfeder aufliegt.



   Die Pinole 5 hat einen zentrischen Kanal 16, welcher sich durch den Kopf 5a der Pinole und einen an diesen angrenzenden Teil des Schaftes 5b erstreckt. Beim Betrieb des Extruders wird durch diesen Kanal 16 Blasluft in den extrudierten Schlauch 17 geleitet. Im Bereich der Rohre 7 hat   der Schaft 5b    der Pinole 5 einen zweiten Kanal 18, durch welchen beim Betrieb des Extruders dauernd Kühlwasser geleitet wird.



   Jedes der Rohre 7 trägt eine elektrische Heizwicklung 10. Die Heizwicklungen 10 sind an einem mit Wechselstrom gespeisten Reguliertransformator 11 angeschlossen. Jedes der Rohre 7 hat an einem Ende einen Kühlwassereinlass 12 und am anderen Ende einen Kühlwasserauslass 13. Das Kühlwasser wird in Richtung des Pfeiles 14 durch ein Regelventil 15 dem Einlass 12 der beiden Rohre 7 zugeführt.



   Die Wirkungsweise des beschriebenen Extruders ist folgende:
Die zu extrudierende Kunststoffmasse wird unter der Wirkung der (nicht dargestellten) Schneckenpresse in Richtung des Pfeiles 4 durch den Kanal 3 in den Ringspalt 19 gepresst und aus dem (in der Zeichnung) oberen Ende desselben extrudiert, wodurch der Schlauch 17 gebildet wird. Der Schlauch 17 wird durch Blasluft, welche durch den Kanal 16 zugeführt wird, aufgeblasen. Je nach dem im Ringspalt 19 herrschenden Materialdruck stellt sich eine bestimmte Weite des konischen Teiles des Ringspaltes 19 ein, welche von der Federkonstante und der Vorspannung der Tellerfedern 8 (bzw. der Spaltweite im drucklosen Ruhezustand) abhängt. Zur willkürlichen Verstellung der Weite des konischen Teiles des Ringspaltes werden die Heizwicklungen
10 der Rohre 7 in einstellbarem Masse aus dem Reguliertransformator 11 gespeist.

   Dadurch werden die Rohre 7 auf eine bestimmte Temperatur geheizt, sie dehnen sich dementsprechend aus, wodurch die Pinole 5 in der Bohrung 2 zurückgezogen und die Weite des konischen Teiles des Ringspaltes 19 verkleinert wird. Wenn die Rohrlänge beispielsweise 50 cm beträgt, dehnen sich die Rohre 7 bei einer Erwärmung von 20 auf   2000C    um etwa 1,1 mm aus. Um dieselbe Strecke verschiebt sich dabei die Pinole 5, wodurch die Weite des konischen Teiles des Ringspaltes 19 um einen Betrag herabgesetzt wird, welcher durch diese Verschiebung und den Winkel gegeben ist, welchen die Mantellinien der konischen   Ringspaltflächen    mit der Konusachse einschliessen.



   Das dauernd durch den Kanal 18 fliessende Kühlwasser verhindert, dass der Schaft 5b der Pinole 5 allmählich die Temperatur der Rohre 7 annimmt, wodurch die Wirkung der Temperatur der Rohre 7 auf die Weite des konischen Teiles des Ringspaltes 19 mehr oder weniger aufgehoben würde.



   Zur Vergrösserung der Weite des konischen Teiles des Ringspaltes 19 wird der Heizstrom mittels des Reguliertransformators 11 verkleinert oder auch ganz ausgeschaltet und, um den Reguliervorgang zu   beschleunigen,    das Ventil 15 geöffnet, so dass die Rolle 7 von dem in Richtung des Pfeiles 14 zuströmenden Kühlwasser gekühlt werden.



   Durch Betätigung des Reguliertransformators 11 und gegebenenfalls des Ventils 15 kann auf diese Weise auch der in der Düse herrschende Druck gesteuert werden; denn dieser Druck hängt vom Spannungszustand der Tellerfedern 8 ab, welcher durch änderung der Länge der Rohre 7 veränderbar ist.



  Diese Steuerung der Spaltweite, bzw. des in der Düse herrschenden Druckes ist in einfacher Weise ohne Kraftaufwand während des Betriebes des Extruders möglich. Hierzu sei bemerkt, dass eine Dehnung oder Zusammendrückung der betriebsmässig einer sehr hohen Kraft von beispielsweise 20 Tonnen ausgesetzten Tellerfedern um den oben angegebenen Betrag von 1,1 mm bereits relativ grossen Änderungen der Federkraft und entsprechend grossen Änderungen des in der Düse herrschenden Druckes entspricht.



   An Stelle des Reguliertransformators 11 können beispielsweise ein Potentiometer und ein magnetischer Verstärker Verwendung finden, wobei das Potentiometer den magnetischen Verstärker steuert, und dieser die Heizwicklungen 10 speist.



   Der Heizstrom für die Heizwicklungen 10 kann auch automatisch gesteuert werden, beispielsweise in Abhängigkeit von der Weite des konischen Teiles des Ringspaltes. Diese Spaltweite ist durch den Abstand der Platte 6 vom Düsengehäuse 1 bestimmt.



  Abhängig von diesem Abstand kann der Heizstrom beispielsweise dadurch gesteuert werden, dass am Düsengehäuse 1 der   Reguliertrausformator    oder ein diesem entsprechendes Potentiometer befestigt, und dessen Schleifkontakt über eine Hebelübersetzung  

Claims (1)

1. 2. Extruder nach Patentanspruch, gekennzeichnet durch wenigstens ein elektrisches Heizelement (10) zur Erhöhung der Temperatur des genannten Körpers (7) und durch Mittel (11) zur Steuerung des Heizstromes.

   3. Extruder nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der genannte Körper (7) mindestens einen Kanal für ein Fluidum aufweist, und dass der Extruder mit Mitteln (15) zur Steuerung der Strömungsmenge des den Kanal durchfliessenden Fluidums ausgerüstet ist.

   4. Extruder nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass die Mittel (11) zur Veränderung der Temperatur des genannten Körpers (7) in Abhängigkeit von der Lage des genannten Organs (5a) selbsttätig gesteuert sind.

   5. Extruder nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Teil (5b), welcher zusammen mit dem genannten Körper (7) die Stellung des genannten Organs (5a) beeinflusst, mit Mitteln (18) zum Kühlen versehen ist. mit der Platte 6 verbunden ist. Auf diese Weise kann erreicht werden, dass der Druck des thermoplastischen Materials in einer bestimmten Beziehung zur Spaltweite steht, indem die Regelcharakteristik des Reguliertransformators bzw. Potentiometers entsprechend gewählt wird.

   PATENTANSPRUCH Extruder, dessen Durchflussquerschnitt mittels eines axial verschiebbaren Organs veränderbar ist, gekennzeichnet durch wenigstens einen Körper (7) mit einer temperaturabhängigen Abmessung, welche die Stellung des genannten Organs (Sa) beeinflusst, und steuerbare Mittel (10, 11, 15) zur Veränderung der Temperatur dieses Körpers.

   UNTERANSPRÜCHE 1. Extruder nach Patentanspruch mit einem Druckregulierventil mit Schliessfeder, dessen Verschlussteil das genannte Organ ist, gekennzeichnet durch eine solche Ausbildung, dass der genannte Körper (7) die Kraft der Schliessfeder (8) überträgt.