Die Erfindung betrifft einen Extruder zum Verarbeiten von Polymerstoffen, der ein Gehäuse mit drehbarem Ausstosselement aufweist, wobei zwischen diesem Ausstosselement und dem Gehäuse ein Ringspalt vorhanden ist, der mit der im Gehäuse vorgesehenen Beschickungsöffnung für den zu verarbeitenden Werkstoff in Verbindung steht, und wobei die Stirnwand des Ausstosselements mit dem Gehäuse einen Arbeitshohlraum bildet, der mit dem erwähnten Ringspalt und mit der im Gehäuse vorgesehenen Auslauföffnung für den verarbeiteten Werkstoff in Verbindung steht, welcher Extruder einen Antrieb für das drehbare Ausstosselement aufweist.
Derartige Extruder dienen zur Erzeugung von Platten, Filmen, Rohren und Profilwerkstücken sowie zur Versorgung mit geschmolzenem Polymerstoff anderer Maschinen, z. B.
Giessmaschinen.
Zum Verarbeiten von Plasten in Werkstücke wird weitgehend der Scheibenextrnder eingesetzt, der ein Gehäuse mit im letzteren sitzender verschiebbarer Scheibe enthält, die zusammen mit dem Gehäuse den Arbeitshohlraum bildet, der in Verbindung mit der im Gehäuse vorgesehenen Beschickungs- bzw. Auslauföffnung für den verarbeiteten Polymerstoff steht. und der auch einen Antrieb für die verschiebbare Scheibe aufweist (siehe z. B. das französische Patent Nr. 1 432 397).
Der zu verarbeitende Werkstoff wird dabei aus der Beschickungsöffnung im Gehäuse dem Arbeitshohlraum zugeführt und unter intensivem Rühren infolge Einwirkung von Reibkräften geschmolzen, die im Werkstoff beim Einführen desselben in den Spielraum zwischen dem Gehäuse und der rotierenden Scheibe erzeugt werden. Die dabei entstehende Polymerschmelze strömt unter Einwirkung von elastischenund Zähigkeitskräften zum Zentralteil des Arbeitshohlraumes. der mit der Auslauföffnung im Gehäuse in Verbindung steht, und dann läuft die Schmelze aus dem Extruder.
Diese Bauart des Scheibenextruders weist eine relativ niedrige Leistung auf und erzeugt einen geringen Druck des verarbeiteten Werkstoffes am Auslauf aus dem Scheibenextruder, wodurch die Entwicklung von Grossscheibenextrudern erforderlich wird. Die Leistung des bekannten Scheibenextruders ist durch die Abmessungen des Arbeitshohlraumes eingeschränkt. dessen Vergrösserung in bezug auf die Breite eine Verschlechterung der Extrudatgüte verursacht. Eine Vergrösserung des Scheibendurchmessers aber führt zu grossen Abmessungen, ausserdem ist bei einer übermässigen Vergrösserung des Scheibendurchmessers eine Verminderung der Scheibenumlaufgeschwindigkeit erforderlich, da dabei solche Schubkräfte erzeugt werden, bei denen eine Überhitzung und Zerstörung des Werkstoffes erfolgt.
Der Druck des verarbeiteten Werkstoffes an der Auslauföffnung, der durch die ela stischen und Zähigkeits-Eigenschaften des Stoffes bedingt ist, reicht nicht zur Überwindung der Widerstandskräfte an der Formdüse aus, die an der Auslauföffnung des Extruders an geschlossen wird. wodurch die Anordnung von zusätzlichen Einrichtungen zur Erhöhung des Druckes am Auslauf des Scheibenextruders erforderlich werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Extruder zu entwickeln, bei dem zum Vergleich mit dem bekannten Scheibenextruder unter Aufrechterhaltung der Breite und des Durchmessers eine grössere Leistung des Extruders und ein höherer Werkstoffdruck an seinem Auslauf gewährleistet ist.
Diese Aufgabe wird beim erfindungsgemässen Extruder dadurch gelöst, dass das drehbare Ausstosselement die Gestalt einer Büchse hat, dass im Inneren dieser drehbaren Büchse eine feststehende Büchse angeordnet ist, die mit der drehbaren Büchse einen zusätzlichen Arbeitshohlraum bildet, der durch eine Öffnung im Zentralteil der drehbaren Büchse mit der Auslauföffnung des Gehäuses und durch Schlitze in der Seitenwand der drehbaren Büchse mit dem Ringspalt zwischen der drehbaren Büchse und dem Gehäuse in Verbindung steht.
Die erfindungsgemässe Bauart des Extruders mit zwei in einem Gehäuse untergebrachten Arbeitshohlräumen ermöglicht es, seine Leistung unter Aufrechterhaltung der Abmessung des Extruders und einer geringen Vergrösserung des Energieaufwandes um das Doppelte zu erhöhen.
Nachstehend wird die Erfindung anhand der Beschreibung eines Ausführungsbeispieles und der beigelegten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 den Längsschnitt eines erfindungsgemässen Extruders,
Fig. 2 den Schnitt II-II der Fig. 1.
Der Extruder enthält ein Gehäuse 1 (Fig. 1) mit Beschikkungs- und Auslauföffnung (2 bzw. 3), das mittels Stangen 4 auf einem Gestell 5 montiert ist. Im Inneren des Gehäuses 1 sind eine drehbare Büchse 6 sowie eine feststehende Büchse 7 angeordnet. Zwischen dem Gehäuse 1 und der drehbaren Büchse 6 sind ein Ringspalt 8 sowie ein Arbeitshohlraum 9 vorhanden. Der Ringspalt 8 ist durch die Seitenfläche der drehbaren Büchse 6 und die Innenseite (Innenoberfläche) des Gehäuses 1 begrenzt. Der Arbeitshohlraum 9 ist durch die Stirnseite der drehbaren Büchse 6 und die erwähnte In nenoberfläche des Gehäuses 1 begrenzt. Der Arbeitshohlraum 9 und der Ringspalt 8 stehen miteinander mit der Beschickungsöffnung 2 und der Auslauföffnung 3 des Gehäuses 1 in Verbindung.
Die feststehende Büchse 7 bildet mit der Stirnseite der drehbaren Büchse 6 einen zusätzlichen Arbeitshohlraum 10. Der Arbeitshohlraum 10 steht durch die in der Seitenwand der drehbaren Büchse 6 ausgeführten Schlitze 11 (Fig. 1, 2) mit der Beschickungsöffnung 2 im Gehäuse 1 in Verbindung. Die Schlitze 11 können in einem beliebigen Teil der Seitenwand der drehbaren Büchse 6 ausgeführt werden. Die Schlitze 11 können für die zwangsweise Versorgung der Arbeitshohlräume mit dem zu verarbeitenden Werkstoff die Form vom Spalten aufweisen, die in Schraubenlinien angeordnet sind. Zum selben Zweck können die Schlitze 11 direkt vor den Arbeitshohlräumen 9 und 10 (Fig. 1) ausgeführt werden, wobei die Seitenwand der drehbaren Büchse 6 mit einem Schraubengewinde zu versehen ist.
Die drehbare Büchse 6 wird durch Schrauben 12 an der mittels Lager 13, 14, 15 und 16 auf dem Gestell 5 drehbar montierten Büchse 17 mit Antriebssternrad 18 befestigt.
Zur Erhöhung des Drucks am Auslauf aus dem Extruder sind die Wände der Auslauföffnung 3 des Gehäuses 1 durch einen zylinderförmigen Vorsprung 19 gebildet; auf der drehbaren Büchse 6 aber ist eine Hohlschnecke 20 mit äusserem und innerem Schraubengewinde vorhanden. die in die Auslauföffnung 3 des Gehäuses 1 eingreift.
An der feststehenden Büchse 7 ist ebenfalls ein zylinderförmigen Vorsprung 21 vorgesehen. Der Ringspalt 22 zwischen den Wänden des zylinderförmigen Vorsprungs 19 und dem äusseren Schraubengewinde der Hohlschnecke 20 dient zum Auslauf des verarbeiteten Werkstoffes aus dem Arbeitshohlraum 9, der Ringspalt 23 aber zwischen dem inneren Schraubengewinde der Hohlschnecke 20 und den Wänden des zylinderförmigen Vorsprungs 21 zum Auslauf des verarbeiteten Werkstoffes aus dem Arbeitshohlraum 10.
Zur Erhöhung des Druckes des verarbeiteten Werkstoffes am Auslauf aus dem Extruder kann anstatt der Hohlschnecke 20 der Vorsprung als ein glatter Hohlzylinder ausgeführt werden. Mit dem Schraubengewinde aber werden die ihm entsprechenden Oberflächen der zylinderförmigen Vorsprünge 19 und 21 am Gehäuse 1 und an der feststehenden Büchse 7 versehen.
Zum selben Zweck kann anstatt der Hohlschnecke 20 der Vorsprung als ein Hohlzylinder mit in Schraubenlinien liegenden Schlitzen ausgeführt werden.
Damit die Breite des Arbeitsraumes 9 einstellbar ist, sind die Stangen 4 mittels Büchsen 24 verschiebbar auf dem Gestell 5 montiert. Die Stangen 4 sind über einen Flansch 26 mit der Mutter 25 verbunden. Die Mutter 25 sitzt auf einem Gewindestab 27, der die Verlängerung eines Schneckenrades 28 darstellt. Das Schneckenrad 28 steht mit einer Schnecke 29 in Eingriff.
Zur Einstellung der Breite des Arbeitshohlraumes 10 ist die feststehende Büchse 7 durch eine Achse 30, die ein Gewinde am Ende aufweist, mittels einer auf dem Gestell 5 angeordneten Gewindebüchse 31 mit einer Handkurbel 32 verbunden.
Die Anlasserwärmung des Extruders erfolgt durch Heizgeräte 33, die auf dem Gehäuse 1 und auf der feststehenden Büchse 7 angeordnet sind.
Der Betrieb des Extruders verläuft in folgender Weise.
Vom Motor aus wird über einen (in der Zeichnung nicht dargestellten) Kettenantrieb das Antriebssternrad 18 angetrieben. Durch das Sternrad 18 wird eine Büchse 17 und die mit ihr verbundene drehbare Büchse 6 angetrieben.
Der zu verarbeitende Werkstoff wird der Beschickungs öffnung 2, die in bezug auf den Ringspalt 8 im Gehäuse 1 tangential angeordnet ist, zugeführt, dann durch die durchgehenden Schlitze 11 mitgenommen und in die Arbeitshohlräume 9 und 10 befördert. In den Arbeitshohlräumen 9 und 10 wird der zu bearbeitende Werkstoff geschmolzen, gemischt und als Schmelze durch die Wirkung von elastischen und Zähigkeits-Kräften den Ringspalten 22 und 23 zugeführt.
Die Schmelze wird dann durch die Hohlschnecke 20 aus den Arbeitshohlräumen 9 und 10 entnommen und zwangsweise in die (in der Zeichnung nicht angegebene) Formdüse gepresst, die an der Auslauföffnung 3 des Extruders angeschlossen ist.
Die erforderliche Breite der Arbeitshohlräume 9 und 10 wird in Abhängigkeit von der Art des zu verarbeitenden Werkstoffes durch die relative Verschiebung in Axialrichtung des Gehäuses 1 und der Büchsen eingestellt, welche die erwähnten Arbeitsräume bilden. In Fig. 1 ist der Fall einer axialen Versetzung des Gehäuses 1 und der feststehenden Büchse 7 in bezug auf die drehbare Büchse 6 dargestellt. Die Einstellung der Breite des Arbeitshohlraumes 9 zwischen dem Gehäuse 1 und der drehbaren Büchse 6 erfolgt durch Drehung der Schnecke 29. Durch Drehung der Schnecke 29 wird über das Schneckenrad 28 mit Gewindestab 27 eine Versetzung der Mutter 25 in Axialrichtung ausgeführt, die über den Flansch 26 und die Stangen 4 das Gehäuse 1 verschiebt.
Zur Einstellung der Breite des Arbeitshohlraumes 10, der durch die drehbare Büchse 6 und die feststehende Büchse 7 gebildet ist, wird durch die Handkurbel 32 die Gewindebüchse 31 gedreht. Dabei wird die durch das Gewinde in der Büchse sitzende Achse 30 in Axialrichtung versetzt, die hiermit die mit ihr starr verbundene feststehende Büchse 7 mitnimmt.
Die Breite der Arbeitshohlräume 9 und 10 kann sowohl beim Stillstand des Extruders als auch während seines Betriebes eingestellt werden.
Der Einsatz des erfindungsgemässen Extruders in der Industrie ermöglicht es, den Energieaufwand zum Verarbeiten von Polymerstoffen wesentlich zu verringern und den Metallbedarf sowie die Abmessungen der bestehenden Anlagen zur Produktion von Werkstücken aus Polymerstoffen zu vermindern.