CH456937A - Extruder für Kunststoffe und Verfahren zum Betrieb des Extruders - Google Patents

Description

  
 



  Extruder für Kunststoffe und Verfahren zum Betrieb des Extruders
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Extruder für Kunststoffe mit auf zwei nach der Ausstosseite hin zusammenlaufenden Achsen drehbar angeordneten, ineinandergreifenden, konischen Schnecken sowie ein Verfahren zum Betrieb des Extruders.



   Bekannte Extruder mit konischen Doppelschnecken weisen den Nachteil auf, dass die Verarbeitung von Kunststoffrohmaterial mit unterschiedlichem Schüttgewicht zu einem einwandfreien Fertigprodukt einheitlichen Gewichts schwierig ist und dass die aus dem Extruder pro Zeiteinheit ausgestossene oder ausstossbare Menge des Fertigproduktes vom Schüttgewicht des Rohmaterials abhängt.



   Zweck der Erfindung ist, diesen Nachteil zu beheben.



   Erfindungsgemäss ist der Extruder dadurch gekennzeichnet, dass auf jeder Achse zwei Schnecken hintereinander angeordnet sind, von welchen die hintere vorwiegend der Agglomeration des Kunststoffmaterials und die vordere, in die Ausstosseite mündende, der Plastifizierung des Kunststoffmaterials dient, und dass Mittel vorgesehen sind, um die Schnecken mit unterschiedlicher Drehgeschwindigkeit anzutreiben.



   Das Verfahren zum Betrieb des Extruders ist dadurch gekennzeichnet, dass die in die Ausstosseite mündenden vorderen Schnecken mit einer gleichbleibenden Drehgeschwindigkeit und die beiden anderen hinteren Schnekken in Abhängigkeit vom Schüttgewicht des angefüllten Kunststoffmaterials mit einer solchen Drehgeschwindigkeit angetrieben werden, dass die vorderen Schnecken von den hinteren Schnecken immer mit mindestens annähernd gleichmässig verdichtetem Kunststoffmaterial beschickt werden.



   Die Erfindung wird anschliessend anhand einer Figur, die einen Extruder zum Teil im Schnitt und zum Teil in Ansicht zeigt, beispielsweise erläutert. Hierbei ist der Extruder aus zeichnerischen Gründen in zwei quer zu seiner Längsrichtung auseinandergeschnittenen Teilen dargestellt.



   In einem Zylindergehäuse 1, das eine Antriebsseite 2 und eine Ausstosseite 3 aufweist, lagern vier konische Schnecken 4, 5, 7 und 8. Die Schnecken 4 und 5 sind hintereinander auf einer ersten Achse 6 und die Schnekken 7 und 8 hintereinander auf einer zweiten Achse 9 angeordnet, wobei die Achsen 6, 9 nach der Ausstosseite 3 hin zusammenlaufen. Die miteinander im Eingriff stehenden Schnecken 4 und 7 lagern im hinteren, die Antriebsseite 2 aufweisenden Teil des Zylindergehäuses 1, während die miteinander im Eingriff stehenden Schnecken 5 und 8 im vorderen Teil gelagert sind. Die Schnecken 7 und 8 sind in Ansicht, die Schnecken 4 und 5 teilweise im Schnitt und teilweise in Ansicht dargestellt.



  Alle Schnecken 4, 5, 7 und 8 sind angetrieben, wobei jeweils die Schnecken 4 und 7 bzw. 5 und 8 die gleiche Drehgeschwindigkeit, aber einen entgegengesetzten Drehsinn und die Schnecken 4 und 5 bzw. 7 und 8 voneinander unabhängige, insbesondere verschiedene Drehgeschwindigkeiten haben.



   Zum Antrieb der vorderen Schnecken 5 und 8 weisen diese, wie aus der Figur für die Schnecke 5 ersichtlich, eine abgesetzte Welle 11 auf, die mit einer weiteren, in der Achse 6 bzw. 9 liegenden, in einem Getriebekasten 10 angeordneten Welle 12 bzw. 13 verbunden ist, z.B. durch eine lösbare Kupplung.



   Im Zylindergehäuse 1 sind beide Wellen 11 der vorderen Schnecken 5 und 8 in einer zentralen Bohrung der hinteren Schnecken 4 bzw. 7 angeordnet. Die hinteren Schnecken 4 und 7 gehen an ihrem nach dem Getriebekasten 10 weisenden Ende in Hohlwellenstummel 14 bzw.



  15 über, die mit in den Achsen 6 bzw. 9 liegenden Hohlwellen 16 bzw. 17 durch je eine Kupplung 18 bzw.



  19 verbunden sind. Die Hohlwellen 16 und 17 sind ebenfalls im Getriebekasten 10 gelagert.



   Zur Lagerung der Hohlwellen 16 und 17 im Getriebekasten 10 sind je zwei radiale Lager 20 sowie zur Aufnahme des durch den Rückdruck auf die Schnecken 4 und 7 hervorgerufenen Axialdruckes je ein Axiallager 21 vorgesehen. Die inneren Wellen 12 und 13 sind im Getriebekasten 10 ebenfalls mit je zwei Radiallagern 22 und je einem Axiallager 23 gelagert. Zudem ist zur Abstützung der Welle 12 bzw. 13 zwischen dieser und der Hohlwelle 16 bzw. 17 je ein weiteres Lager 24 vorgesehen.  



   Die beiden Wellen 12 und 13 sind im Getriebekasten 10 mit je einem Zahnrad 26 bzw. 27 versehen, die miteinander im Eingriff stehen. Ein weiteres Zahnrad 30, das auf einer im Getriebekasten 10 gelagerten Welle 31 angeordnet ist, steht mit dem Zahnrad 26 der Welle 12 im Eingriff. Die Welle 31 ist mit einem nicht dargestellten Antrieb verbunden, dessen Drehgeschwindigkeit steuerbar ist, und dreht sich in der durch einen Pfeil angedeuteten Richtung. Die Welle 31 dreht demnach über die Zahnräder 30 und 26, die Schnecke 5 und weiter über die Zahnräder 26 und 27, die Schnecke 8 in entgegengesetzter Richtung zur Schnecke 5.



   In entsprechender Weise ist der Antrieb der Schnekken 4 und 7 ausgebildet. Jede der Hohlwellen 16 und 17 trägt ein Zahnrad 28 bzw. 29, die miteinander im Eingriff stehen. Das Zahnrad 29 der Hohlwelle 17 steht mit einem weiteren, auf einer Welle 33 angeordneten Zahnrad 32 in Eingriff. Die Welle 33 ist ebenfalls mit einem nicht dargestellten steuerbaren Antrieb verbunden. Da der Antrieb beispielsweise der Schnecke 7 über zwei Zahnräder, nämlich die Zahnräder 29 und 32 erfolgt, der Antrieb der in der gleichen Achse 6 liegenden Schnecke 8 aber über die drei Zahnräder 30, 26 und 27, muss der Drehsinn der Antriebswelle 33 umgekehrt zu demjenigen der Antriebswelle 31 sein, damit beide hintereinander liegenden Schnecken 7 und 8 in der gleichen Richtung drehen.



   Zur Erwärmung und Kühlung des zu extrudierenden Materials sind verschiedene   Heiz- bzw.    Kühleinrichtungen vorgesehen. Das Zylindergehäuse 1 ist in seiner ganzen Länge von Heizbändern 35 umgeben, die längs der Zylinderachse in mehrere Abschnitte aufgeteilt sind.



  Dadurch wird eine zonenweise Erwärmung des Zylindergehäuses 1 auf unterschiedliche, dem zu verarbeitenden Material angepasste Temperaturen ermöglicht.



   Der die vorderen Schnecken 5 und 8 umgebende Teil des Zylindergehäuses 1 ist insbesondere in der Umgebung der Ausstosseite 3 mit Kühlrohren 36 versehen, durch welche bei Bedarf eine Kühlflüssigkeit wie Wasser geleitet werden kann.



   Schliesslich sind die Schnecken 5 und 8 und im geringeren Ausmass auch die Schnecken 4 und 7 selbst heizbar. Die vorderen Schnecken 5 und 8 sowie die zugehörigen abgesetzten Wellen 11 sind mit einer axialen Bohrung 37 versehen, in welcher ein ebenfalls axiales
Rohr 38 angeordnet ist. Durch einen schematisch darge stellten Heizmittelanschluss 39 strömt das Heizmittel, z.B. öl, in das innere Rohr 38, durch die Welle 11 und die Schnecke 5 bis zur Ausstosseite 3 und dann zurück durch den ringförmigen Hohlraum zwischen dem Rohr
38 und der Innenwand der Bohrung 37 zum Heizmittel anschluss 39, der mit Stopfbüchsen und dgl. zum Abdichten gegenüber den rotierenden Wellen vorgesehen ist.



   In der Einzugszone der Schnecken 4 und 7 ist das Zylindergehäuse 1 mit einem angedeuteten Einfülloch 40 versehen, das zum Zuführen des pulverförmigen Rohmaterials durch einen Trichter dient.



   Zwischen den beiden Schnecken 4 und 5 bzw. 7 und 8 befindet sich im Zylindergehäuse 1 ein Absaugloch 41, auf dem eine   Vakuumentgasung    aufgesetzt werden kann.



   Im Betrieb wird die Doppelschnecke 4, 7 durch die Welle 33 mit einer anderen Geschwindigkeit angetrieben als die Doppelschnecke 5, 8 durch die Welle 31. Es kann also die Doppelschnecke 4, 7 in der Einzugszone des
Einfülloches 40 eine andere Geschwindigkeit besitzen als die Doppelschnecke 5, 8. Dadurch ist die Möglichkeit gegeben, Rohmaterialien mit verschieden hohem Schüttgewicht zu einem gleichmässigen und gleichmässig anfallenden Produkt zu verarbeiten. Mit Vorteil weist hierbei die vordere Doppelschnecke 5, 8 eine gleichbleibende Drehgeschwindigkeit auf, da sie die Aufgabe der Fertig plastifizierung des Materials und der Materialausstossbe wegung erfüllt.

   Die hintere Doppelschnecke 4, 7 wird dagegen in Abhängigkeit vom Schüttgewicht des einge füllten Rohmaterials mit einer solchen Drehgeschwindig keit angetrieben, dass die Doppelschnecke 5, 8 immer mit gleichmässig verdichtetem Material entsprechend der vorgesehenen Aufnahme von der vorangehenden Doppel schnecke 4, 7 beschickt wird. Bei niedrigem Schüttge wicht des Rohmaterials wird die Doppelschnecke 4, 7 mit einer höheren Drehzahl angetrieben, bei einem höheren
Schüttgewicht dagegen mit niedrigerer Drehzahl. Das eingefüllte Rohmaterial wird von der Doppelschnecke 4,
7 agglomeriert, jedoch höchstens teilweise plastifiziert.



   Dadurch bleibt das bei der Agglomeration des Rohmate rials anfallende Gas frei und kann am Ende der Doppel schnecke 4, 7 vor der Fertigplastifizierung durch das
Vakuumsaugloch 41 abgesaugt werden. Diese Massnah me sichert den Ausstoss eines einwandfreien Produkts nach der endgültigen Plastifizierung durch die Doppel schnecke 5, 8.



   Durch die beschriebene Anordnung von zwei inner halb der gleichen Achsen hintereinanderliegenden Dop pelschnecken, die mit verschiedener Geschwindigkeit angetrieben werden können, ist es auch möglich, Mi schungen von Hart-PVC oder Weich-PVC, die wenig
Gleichermittelanteil haben und sehr schlecht stabilisiert sind, zu verarbeiten.   

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE 1. Extruder für Kunststoffe mit auf zwei nach der Ausstosseite hin zusammenlaufenden Achsen drehbar angeordneten, ineinandergreifenden konischen Schnek ken, dadurch gekennzeichnet, dass auf jeder Achse (6, 9) zwei Schnecken (4, 5 bzw. 7, 8) hintereinander angeord net sind, von welchen die hintere (4 bzw. 7) vorwiegend der Agglomeration des Kunststoffmaterials und die vor dere (5 bzw. 8) in die Ausstosseite (3) mündende, der Plastifizierung des Kunststoffmaterials dient, und dass Mittel vorgesehen sind, um die Schnecken (4, 7 bzw. 5, 8) mit unterschiedlicher Drehgeschwindigkeit anzutrei ben.

   II. Verfahren zum Betrieb des Extruders nach Patent anspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die in die Aus stosseite (3) mündenden vorderen Schnecken (5, 8) mit einer gleichbleibenden Drehgeschwindigkeit und die bei den anderen hinteren Schnecken (4, 7) in Abhängigkeit vom Schüttgewicht des eingefüllten Kunststoffmaterials mit einer solchen Drehgeschwindigkeit angetrieben wer den, dass die vorderen Schnecken (5, 8) von den hinteren Schnecken (4, 7) immer mit mindestens angenähert gleichmässig verdichtetem Kunststoffmaterial beschickt werden.

   UNTERANSPRÜCHE 1. Extruder nach Patentanspruch I, dadurch gekenn zeichnet, dass jede hintere Schnecke (4 bzw. 7) eine axiale Bohrung aufweist, durch welche eine mit der vorderen Schnecke (5 bzw. 8) verbundene Welle (11) geführt ist.

   2. Extruder nach Patentanspruch I und Unteran spruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jede hintere Schnecke (4 bzw. 7) mit einer Hohlwelle (14 bzw. 16) und jede Welle (11) der vorderen Schnecken (5, 8) mit einer weiteren Welle (12 bzw. 13), die in der Hohlwelle (14 bzw. 16) angeordnet ist und über deren Ende hinausgeführt ist, kraftschlüssig verbunden ist, z.B. durch eine Kupplung (18 bzw. 19).

   3. Extruder nach Unteranspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass auf den weiteren Wellen (12, 13) wie auch auf den Hohlwellen (14, 16) jeweils miteinander im Eingriff stehende Zahnräder (26, 27 bzw. 28, 29) angeordnet sind, wobei je ein Zahnrad der weiteren Wellen (12, 13) bzw. der Hohlwellen (14, 16) mit einem auf einer Antriebswelle (31 bzw. 33) sitzenden Zahnrad (30 bzw.

   32) im Eingriff steht.

   4. Extruder nach Unteranspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswellen (31, 33) mit je einem steuerbaren Antrieb kraftschlüssig verbunden sind.

   5. Extruder nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass in einem die Schnecken (4, 5, 7, 8) tragenden Zylindergehäuse (1) am Orte des Übergangs von der hinteren Schnecke (4 bzw. 7) zur vorderen Schnecke (5 bzw. 8) ein Gasabsaugloch (41) vorgesehen ist.