CH639596A5 - Twin-screw extruder - Google Patents

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CH639596A5
CH639596A5 CH271979A CH271979A CH639596A5 CH 639596 A5 CH639596 A5 CH 639596A5 CH 271979 A CH271979 A CH 271979A CH 271979 A CH271979 A CH 271979A CH 639596 A5 CH639596 A5 CH 639596A5
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screw extruder
rib parts
extruder according
twin
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CH271979A
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Franz Dr Dipl Ing Alber
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Cincinnati Milacron Austria
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Description

Die Erfindung bezieht sich auf Doppelschneckenextruder, insbesondere konische Doppelschneckenextruder. The invention relates to twin-screw extruders, in particular conical twin-screw extruders.

Eine der Hauptforderungen bei der Kunststoffextrusion ist jene nach einem möglichst homogenen Endprodukt. Doppelschneckenextruder, insbesondere solche konischer Bauart, liefern nach dem derzeitigen Stand der Technik das homogenste Extradât. Zufolge der Doppelschneckengeometrie aber erfolgt der Extrusionsvorgang sozusagen portionsweise, so dass das fertige Extradât aus der Aneinanderreihung von — wenn auch volumsmässig kleinen — Kunst-5 stoffpaketen besteht. One of the main demands in plastic extrusion is that the end product should be as homogeneous as possible. According to the current state of the art, twin screw extruders, in particular those of a conical type, provide the most homogeneous extradate. However, due to the twin screw geometry, the extrusion process takes place in portions, so that the finished extradate consists of a series of - albeit small - plastic packages.

Es sind schon zahlreiche Versuche zur Homogenisierung des solcherart aufgebauten Extradates unternommen worden, jedoch haftet allen diesen Versuchen der Nachteil an, dass die Massestränge mit immer denselben Volumsteilen mit der io Schneckenoberfläche in Kontaxt blieben, eine Durchmischung bzw. Homogenisierung des Stranges von seinem Kern her erfolgte solcherart nicht. Numerous attempts have been made to homogenize the extradate constructed in this way, but all these attempts have the disadvantage that the mass strands with the same volume parts always remained in contact with the screw surface, and the strand was mixed or homogenized from its core not like that.

Aufgabe vorliegender Erfindung ist es demgemäss, bei Doppelschneckenextrudern eine verbesserte Homogenität 15 des Kunststoffextradates zu erreichen. Diese Aufgabe wird bei einem Doppelschneckenextruder, insbesondere konischem Doppelschneckenextrader, erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass jede der Schnecken austrittsseitig mit einem Mehrfachmassestromteiler ausgerüstet ist, dessen Teilerelemente 20 förderaktiv angeordnet sind und kämmend zusammenwirken. Durch die Kämmung wird eine Aufteilung des gesamten Extrudatstromes in immer wieder andere Teilströme erreicht und zwar so, dass ein permanenter Wechsel der mit der Schnecke in Berührung stehenden Kunststoffoberflächen, 25 bzw. -Volumina erfolgt. Mit anderen Worten, es wird hie-durch erreicht, dass sich immer kleinere Portionen abkühlen,, d.h. Zylindertemperatur annehmen. Die Kämmung hat zudem noch den Vorteil einer Selbstreinigung* Durch die förderaktive Anordnung ist die Kontinuität der Extrasion ge-30 währleistet. The object of the present invention is accordingly to achieve improved homogeneity 15 of the plastic extradate in twin-screw extruders. In a twin-screw extruder, in particular a conical twin-screw extrader, this object is achieved according to the invention in that each of the screws is equipped on the outlet side with a multiple-mass flow divider, the divider elements 20 of which are arranged in a conveying manner and interact with one another. The combing divides the entire extrudate flow into different partial flows again and again in such a way that there is a permanent change of the plastic surfaces, 25 or volumes in contact with the screw. In other words, it is achieved that smaller and smaller portions cool down, i.e. Accept cylinder temperature. Combing also has the advantage of self-cleaning * The continuity of the extraction is ensured by the active arrangement.

Die an. jeder Schnecke erfindungsgemäss angeordneten Mehrfachmassestromteiler können in der verschiedensten Weise realisiert werden. Gemäss einer Ausführangsform der Erfindung können sie aus schräg zur Schneckenlängsachse 35 ausgerichteten Rippen, und/oder Rippenteilen bestehen, die mit zur Schneckenlängsachse geneigten Förderflächen ausgebildet sein können. The on. Each screw mass flow divider arranged according to the invention can be implemented in a wide variety of ways. According to one embodiment of the invention, they can consist of ribs oriented obliquely to the longitudinal axis 35 of the screw, and / or rib parts which can be formed with conveying surfaces inclined to the longitudinal axis of the screw.

Gemäss einer anderen erfindungsgemässen Ausführungsform kann der Massestromteiler aus Rippenteilen bestehen, 40 die parallel zur Schneckenlängsachse ausgerichtet sind und mit zur Schneckenlängsachse geneigten Förderflächen ausgebildet sind. According to another embodiment according to the invention, the mass flow divider can consist of rib parts 40 which are aligned parallel to the longitudinal axis of the screw and are designed with conveying surfaces inclined to the longitudinal axis of the screw.

Nachstehend ist die Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beispielsweise erläutert. Es zeigen: die Fig. 1, 45 3, 5, 7, 9,11, 13 und 15 jeweils das Austrittsende eines konischen Doppelschneckenextraders mit immer wieder anderen Ausführangsformen erfindungsgemässer Mehrfachmassestromteiler und die Fig. 2, 4, 6, 8, IQ, 12, 14 und 16 Querschnitte längs Linien II, IV, VI, Vili, X, XII, XIV und so XVI der Fig. 1, 3, 5, 7, 9, 11 bzw. 13. The invention is explained below with reference to the drawings, for example. 1, 45, 3, 5, 7, 9, 11, 13 and 15 each show the outlet end of a conical twin-screw extrader with repeatedly different embodiments of multiple mass flow dividers according to the invention and FIGS. 2, 4, 6, 8, IQ, 12 , 14 and 16 cross sections along lines II, IV, VI, Vili, X, XII, XIV and so XVI of Fig. 1, 3, 5, 7, 9, 11 and 13 respectively.

Gemäss den Zeichnungen ist die letzte austrittsseitige Zone jeder Schnecke mit immer wieder anders angeordneten Rippenteilen versehen, die mit zur Schneckenlängsachse ausgerichteten und/oder geneigten Flächen ausgebildet sind, 55 wodurch sich deren Förderaktivität ergibt. Bereits jetzt sei darauf hingewiesen, dass die Erfindung auf die dargestellte Form der Rippenteile nicht beschränkt ist. Die Formgebung der Teilerelemente kann an sich beliebig sein, wesentlich ist nur, dass förderaktive Flächenbereiche vorhanden sind und 6o jede Erhebung der einen Schnecke in eine entsprechende Vertiefung der anderen Schnecke mehr oder weniger eingreift, wodurch das kämmende Zusammenwirken gegeben ist. According to the drawings, the last outlet-side zone of each screw is provided with rib parts which are always arranged differently and which are formed with surfaces aligned and / or inclined to the screw longitudinal axis 55, which results in their conveying activity. It should already be pointed out that the invention is not limited to the shape of the rib parts shown. The shape of the divider elements can be arbitrary per se, it is only essential that there are surface areas that are active for conveyance and that each elevation of the one screw engages more or less in a corresponding recess of the other screw, as a result of which the meshing interaction is given.

Nach den Fig. 1, 3, 9 und 11 besitzen die Rippenteile in 65 Draufsicht gesehen Rechteckform, nach den Fig. 5, 7,13 und 15 und Parallelogrammform; sie sind immer wieder nach einer anderen Gesetzmässigkeit angeordnet. Die Ausrichtung der Rippenteile ist mit Ausnahme der Ausführangs- According to FIGS. 1, 3, 9 and 11, the rib parts have a rectangular shape when viewed in top view, according to FIGS. 5, 7, 13 and 15 and a parallelogram shape; they are always arranged according to a different law. The orientation of the rib parts is with the exception of the

3 3rd

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formen gemäss Fig. 13 und 15 schräg zur Schneckenlängsachse. Nach diesen Fig. 13 und 15 sind sie parallel zur Schneckenlängsachse ausgerichtet. 13 and 15 obliquely to the longitudinal axis of the screw. According to these FIGS. 13 and 15, they are aligned parallel to the longitudinal axis of the screw.

Die Gesetzmässigkeit der Anordnung der Rippenteile gemäss Fig. 1 besteht darin, dass die Rippenteile 10 hintereinander längs zueinander paralleler Kegelschnitte angeordnet sind. Alternativ können die einzelnen Reihen 11 durchgehend mit Rippenteilen besetzt oder es können auch Lük-ken in den einzelnen Reihen ausgespart sein. Ferner sind nach Fig. 1 die Rippenteile der einen Schnecke 1 gegenüber den Rippenteilen der anderen Schnecke 2 versetzt angeordnet. Die entsprechende Versetzung der Konturenlinien 12' und 12" ist mit A bezeichnet. Abgesehen von dieser Versetzung können entweder für sich oder in Kombination mit A die Rippenteile in benachbarten Reihen 11 einer Schnecke gegeneinander versetzt sein, was Fig. 7 für die parallelo-grammässig gestalteten Rippenteile zeigt. The law of the arrangement of the rib parts according to FIG. 1 is that the rib parts 10 are arranged one behind the other along parallel conical sections. Alternatively, the individual rows 11 can be continuously occupied with rib parts or gaps can also be left out in the individual rows. 1, the rib parts of one worm 1 are offset from the rib parts of the other worm 2. The corresponding offset of the contour lines 12 'and 12 "is denoted by A. Apart from this offset, the rib parts in adjacent rows 11 of a worm can be offset from one another either alone or in combination with A, which is shown in FIG. 7 for the parallelogram Rib parts shows.

Gemäss Fig. 3 besteht die Gesetztmässigkeit der Anordnung der Rippenteile 30 darin, dass sie an jeder Schnecke 1, 2 längs in sich geschlossenen Umfangslinien 31' bis 31"" angeordnet sind; diese Umfangslinien sind vorliegendenfalls Kreise und durch zur Schneckenlängsachse senkrechte Ebenen entstanden zu denken. Die gegenseitige Anordnung der Rippen in den einzelnen Reihen 30' bis 30"" ist in dem dargestellten Fall beliebig gewählt. 3, the lawfulness of the arrangement of the rib parts 30 is that they are arranged on each screw 1, 2 along longitudinally closed circumferential lines 31 'to 31 ""; in the present case, these circumferential lines are circles and are thought to have arisen from planes perpendicular to the longitudinal axis of the screw. The mutual arrangement of the ribs in the individual rows 30 'to 30 "" is arbitrary in the case shown.

Die Ausbildung des Mehrfachmassestromteilers gemäss Fig. 5 entspricht hinsichtlich Gesetztmässigkeit der Anordnung und Ausrichtung der Rippenteile dem Mehrfachmassestromteiler gemäss Fig. 1. Die Rippenteile sind an jeder Schnecke hintereinander in Reihen 51 angeordnet, wobei die Rippenteile in den einzelnen Reihen einer Schnecke gegenüber den Rippenteilen in den einzelnen Reihen der anderen Schnecke versetzt sind, was durch die Versetzung A der beiden Konturen 52' und 52" angedeutet ist. Unterschiedlich gegenüber der Ausführungsform nach Fig. 1 ist die Ausbildung der Rippenteile in Form von Parallelogrammen mit Förderflächen 55, wodurch das förderaktive Verhalten des Mehrfachmassestromteilers noch verbessert wird. 5 corresponds in terms of the legality of the arrangement and orientation of the rib parts to the multi-mass flow divider according to FIG. 1. The rib parts are arranged in rows on each screw in rows 51, the rib parts in the individual rows of a screw compared to the rib parts in individual rows of the other worm are offset, which is indicated by the offset A of the two contours 52 'and 52 ". Different from the embodiment according to FIG. 1 is the design of the rib parts in the form of parallelograms with conveyor surfaces 55, as a result of which the promotionally active behavior of the Multiple mass flow divider is still improved.

Fig. 7 zeigt eine Weiterbildung des Mehrfachmassestromteilers nach Fig. 5 bei welchem die Rippenteile 70 in abwechselnden Reihen derselben Schnecke 1 bzw. 2 jeweils gegeneinander versetzt sind. Die Konturen 73', 73" und 73"' lassen dies klar erkennen. Darüber hinaus sind die Rippenteile der einen Schnecke gegenüber den Rippenteilen der anderen Schnecke versetzt, was durch die Versetzung A* der Mittellinien 72' und 72" angedeutet ist. FIG. 7 shows a development of the multiple mass flow divider according to FIG. 5, in which the rib parts 70 are each offset from one another in alternating rows of the same screw 1 or 2. The contours 73 ', 73 "and 73"' clearly show this. In addition, the rib parts of one screw are offset from the rib parts of the other screw, which is indicated by the offset A * of the center lines 72 'and 72 ".

Bei den Ausführungsformen gemäss Fig. 9 und 11 be-5 steht die Gesetzmässigkeit der Anordnung darin, dass die Rippenteile 90, 110 bzw. 111 längs schraubenlinienförmiger Umfangslinien 91, 112 bzw. 114 angeordnet sind. Hiebei sind die rechteckig berandeten Rippenteile 90,110,111 jeweils schräg zur zugehörigen Schneckenlängsachse aus-io gerichtet. Eine Besonderheit der Ausführungsform gemäss Fig. 11 besteht darin, dass jede Schnecke Schraubenlinien unterschiedlicher Steigung und zwar die Schraubenlinien 112 und 114 aufweist. Die schraubenlinienförmige Anordnung kann insbesondere für den Fall, dass durchgehende Rippen 15 oder an nur wenigen Stellen durchbrochene Rippen vorgesehen sind auch extrem mehrfachgängig, z.B. zwanziggängig, gewählt werden. In the embodiments according to FIGS. 9 and 11 be-5, the law of the arrangement is that the rib parts 90, 110 and 111 are arranged along helical circumferential lines 91, 112 and 114, respectively. The rectangularly bordered rib parts 90, 110, 111 are each oriented obliquely to the associated longitudinal axis of the screw. A special feature of the embodiment according to FIG. 11 is that each screw has screw lines of different pitch, namely screw lines 112 and 114. The helical arrangement can also be extremely multi-start, in particular in the event that continuous ribs 15 or ribs broken at only a few points are provided, e.g. twenty courses.

Wieder eine andere in den Fig. 13-15 gezeigte Ausführungsform des erfindungsgemässen Mehrfachmassestrom-20 teilers kann darin bestehen, dass die Rippenteile 130 bzw. Yet another embodiment of the multiple mass flow divider 20 according to the invention shown in FIGS. 13-15 can consist in that the rib parts 130 or

150 parallel zur Schneckenlängsachse ausgerichtet und mit zur Schneckenlängsachse geneigten Förderflächen 131 bzw. 150 aligned parallel to the longitudinal axis of the screw and with conveying surfaces 131 or inclined to the longitudinal axis of the screw

151 ausgebildet sind. Die Förderflächen 131, 151 bzw. 53 können längs beliebiger Umfangslinien ausgerichtet sein. Ge- 151 are formed. The conveying surfaces 131, 151 and 53 can be aligned along any circumferential lines. -

25 mäss Fig. 15 sind dies z.B. Ellipsen; eine besonders zweckmässige Ausrichtung kann längs schraubenlinienförmiger Umfangslinien erfolgen. Die Steigung dieser Schraubenlinien aber auch jener längs welcher die Anordnung der Rippenteile selbst erfolgen kann, nämlich der Schraubenlinien 91, 30 112 und 114, ist zweckmässig grösser als der Schneckendurchmesser. Ein Verhältnis von 1:10 hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen. 25 according to FIG. 15 these are e.g. Ellipses; a particularly expedient alignment can take place along helical circumferential lines. The pitch of these helical lines, but also along that along which the arrangement of the rib parts themselves can take place, namely the helical lines 91, 30 112 and 114, is expediently larger than the screw diameter. A ratio of 1:10 has proven to be particularly advantageous.

Wie die Schnittansichten gemäss Fig. 2, 4, 6, 8, 10,12, 14 und 16 erkennen lassen, erfolgt die Kämmung der Rip-35 pen, bzw. Rippenteile stets so, dass an den Rippenflanken keine Abwälzbewegung stattfindet und gewährleistet ist, dass der Materialstrom immer wieder getrennt wird. As the sectional views according to FIGS. 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14 and 16 show, the ripping of the rip-35 pen or rip parts is always carried out in such a way that no rolling motion takes place on the flank flanks and is guaranteed, that the material flow is separated again and again.

Es ist aber auch möglich, dass die Rippen bzw. Rippenteile durch die Zähne eines Zahnrades gebildet oder in der 4o Art einer Schneckenradverzahnung angeordnet sind. Auch in diesem Fall können die Stirnseiten solcherart angeordneter bzw. ausgebildeter Rippenteile schräg zur Schneckenlängsachse verlaufen, wodurch die förderaktiven Eigenschaften entweder begründet oder verbessert werden können. However, it is also possible for the ribs or rib parts to be formed by the teeth of a gearwheel or to be arranged in the manner of a worm gear toothing. In this case, too, the end faces of rib parts arranged or formed in this way can run obliquely to the longitudinal axis of the screw, as a result of which the active conveying properties can either be justified or improved.

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5 Blätter Zeichnungen 5 sheets of drawings

Claims (15)

639596 639596 PATENTANSPRÜCHE PATENT CLAIMS 1. Doppelschneckenextruder, dadurch gekennzeichnet, dass jede der Schnecken austrittsseitig mit einem Mehrfachmassestromteiler ausgerüstet ist, dessen Teilerelemente förderaktiv angeordnet sind und kämmend zusammenwirken. 1. Double screw extruder, characterized in that each of the screws is equipped on the outlet side with a multiple mass flow divider, the divider elements of which are arranged in a conveying manner and cooperate with one another. 2. Doppelschneckenextruder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Mehrfachmassestromteiler jeder Schnecke aus schräg zur Schneckenlängsachse ausgerichteten Rippen und/oder Rippenteilen besteht (Fig. 1 bis Fig. 12). 2. Double screw extruder according to claim 1, characterized in that the multiple mass flow divider of each screw consists of ribs and / or rib parts aligned obliquely to the longitudinal axis of the screw (Fig. 1 to Fig. 12). 3. Doppelschneckenextruder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Rippenteile mit zur Schneckenlängsachse geneigten Förderflächen ausgebildet sind. 3. Double-screw extruder according to claim 2, characterized in that the rib parts are formed with conveying surfaces inclined to the longitudinal axis of the screw. 4. Doppelschneckenextruder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Mehrfachmassestromteiler aus Rippenteilen besteht, die parallel zur Schneckenlängsachse ausgerichtet sind und mit zur Schneckenlängsachse geneigten Förderflächen ausgebildet sind (Fig. 13 bis Fig. 15). 4. Twin screw extruder according to claim 1, characterized in that the multiple mass flow divider consists of rib parts which are aligned parallel to the longitudinal axis of the screw and are formed with inclined conveying surfaces to the longitudinal axis of the screw (Fig. 13 to Fig. 15). 5. Doppelschneckenextruder nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Rippen bzw. Rippenteile jeder Schnecke jeweils längs einer in sich geschlossenen Umfangslinie angeordnet sind (Fig. 1 bis Fig. 7). 5. Double screw extruder according to one of claims 1 to 4, characterized in that the ribs or rib parts of each screw are each arranged along a self-contained circumferential line (Fig. 1 to Fig. 7). 6. Doppelschneckenextruder nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Rippen bzw. Rippenteile jeder Schnecke längs schraubenlinienförmigen Um-fangslinien angeordnet sind (Fig. 9 bis Fig. 12). 6. Double screw extruder according to one of claims 1 to 4, characterized in that the ribs or rib parts of each screw are arranged along helical circumferential lines (Fig. 9 to Fig. 12). 7. Doppelschneckenextruder nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass jede Schnecke Schraubenlinien unterschiedlicher Steigung aufweist (Fig. 11). 7. twin screw extruder according to claim 6, characterized in that each screw has helical lines of different pitch (Fig. 11). 8. Doppelschneckenextruder nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die schraubenlinienförmige Anordnung mehrfachgängig, z.B. zwangiggängig, ist. 8. twin screw extruder according to claim 6 or 7, characterized in that the helical arrangement is multi-start, e.g. compulsive, is. 9. Doppelschneckenextruder nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Förderflächen aufeinanderfolgender Rippenteile längs einer Schraubenlinie ausgerichtet sind. 9. twin screw extruder according to claim 7 or 8, characterized in that the conveying surfaces of successive rib parts are aligned along a helix. 10. Doppelschneckenextruder nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Steigung der Schraubenlinie grösser als der Schneckendurchmesser ist. 10. Double screw extruder according to one of claims 4 to 9, characterized in that the pitch of the helix is greater than the screw diameter. 11. Doppelschneckenextruder nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Rippen bzw. Rippenteile durch die Zähne eines Zahnrades gebildet sind, welche gegebenenfalls zur Schneckenlängsachse verlaufende Stirnflächen aufweisen. 11. Double screw extruder according to claim 2 or 3, characterized in that the ribs or rib parts are formed by the teeth of a gear, which optionally have end faces extending to the longitudinal axis of the screw. 12. Doppelschnecken extrader nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Massestromteiler durch Rippen bzw. Rippenteile gebildet ist, welche an den beiden Schnecken in Form von in gegenseitigem Eingriff gelangender Verzahnung angeordnet sind. 12. twin-screw extrader according to claim 1, characterized in that the mass flow divider is formed by ribs or rib parts which are arranged on the two screws in the form of intermeshing teeth. 13. Doppelschneckenextruder nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die längs verschiedener Umfangslinien an derselben Schnecke angeordneten Rippenteile gegeneinander versetzt sind (Fig. 7). 13. Double screw extruder according to one of claims 1 to 12, characterized in that the rib parts arranged along different circumferential lines on the same screw are offset from one another (FIG. 7). 14. Doppelschneckenextruder nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Rippenteile der einen Schnecke gegenüber den Rippenteilen der anderen Schnecke versetzt angeordnet sind (Fig. 5, Fig. 7). 14. Twin screw extruder according to one of claims 1 to 13, characterized in that the rib parts of one screw are arranged offset from the rib parts of the other screw (Fig. 5, Fig. 7). 15. Doppelschneckenextruder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass er als konischer Doppelschneckenextruder ausgebildet ist. 15. Twin screw extruder according to claim 1, characterized in that it is designed as a conical twin screw extruder.
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