DD216898A1 - COUNTERFEITING DOUBLE SNAIL - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Doppelschnecke in Doppelschneckenextrudern mit gegenlaeufigen kaemmenden Schnecken zum Plastizieren. Homogenisieren und Extrudieren plastischer Masse, insbesondere polymerer Werkstoffe wie PVC, Polyethylen, Polyamid u. a. Ziel der Erfindung ist es, die Durchsatzleistung und die Produktqualitaet des Extrudates von Doppelschneckenextrudern zu verbessern und gleichzeitig den Energieaufwand herabzusetzen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, kaemmende Doppelschnecken zu schaffen die a) eine maximale Durchsatzleistung bei Gewaehrleistung einer vorgegebenen Mindestmischgueteb)eine maximale Mischguete bei Gewaehrleistung einer vorgegebenen Mindestdurchsatzleistungc)eine maximale Durchsatzleistung bei Gewaehrleistung einer optimal hohen Mischguete und einem optimal niedrigen Antriebsbedarfd)eine maximale Mischguete bei Gewaehrleistung einer optimal hohen Durchsatzleistung und einem optimal niedrigen Antriebsbedarf ermoeglichen.Erfindungsgemaess wird die Aufgabe damit geloest, dass vier dimensionslose Verhaeltniskennzahlen gebildet werden, die die gegenseitige Abhaengigkeit der konstruktiven Parameter der Doppelschnecke widerspiegeln und entsprechend der Aufgabenstellungen a) bis d) definiert vorgegebene Wertebereiche annehmen. Die Erfindung findet Anwendung in der Doppelschneckenextrusion zur Herstellung von Halbzeugen und Fertigerzeugnissen.The invention relates to a twin-screw in twin-screw extruders with opposite kaemmenden screws for plasticizing. Homogenizing and extruding plastic mass, in particular polymeric materials such as PVC, polyethylene, polyamide and. a. The aim of the invention is to improve the throughput and the product quality of the extrudate of twin screw extruders and at the same time reduce the energy consumption. The invention has for its object to provide quasi-double screws a) a maximum throughput at Gewaehrleistung a predetermined Mindestmischgueteb) a maximum Mischguete at Gewaehrleistung a predetermined Mindestdurchsatzleistungc) a maximum throughput at Gewaehrleistung an optimally high Mischguete and optimally low Antriebsbedarfd) a maximum Mischguete With the guarantee of an optimally high throughput and an optimally low drive requirement, the object is achieved by forming four dimensionless ratios which reflect the mutual dependence of the design parameters of the twin screw and assume defined ranges of values according to the tasks a) to d) , The invention finds application in twin-screw extrusion for the production of semi-finished and finished products.
Description
Die Erfindung "betrifft eine Doppelschnecke in Doppelschneckenextrudern mit gegenläufigen kämmenden Schnecken zum Plastizieren, Homogenisieren und Extrudieren plastischer Massen, insbesondere polymerer Werkstoffe wie PVC, Polyethylen, Polyamid u. a. .The invention relates to a twin screw in twin-screw extruders with counter-rotating meshing screws for plasticizing, homogenizing and extruding plastic masses, in particular polymeric materials such as PVC, polyethylene, polyamide and others.
Die bekannten Schnecken zum Verarbeiten von plastischen Massen in Schneckenpressen mit zwei kämmenden Schnecken weisen die verschiedensten konstruktiven Merkmale auf, die durch die jeweils mit diesen Schnecken zu realisierenden verarbeitungstechnischen Prozesse bestimmt werden. ( Bei Doppelschneckenextrudern, die mit festem Material, z. 3. in Form von Pulver, Granulat oder Fasern beschickt werden, sind die Verfahrensschritte Fördern, Vorwärmen und Vorverdichten des im festen Zustand befindlichen losen Ausgangsmaterials sowie Aufschmelzen und Komprimieren, Homogenisieren und Auspressen (Extrudieren) der Schmelze zu verwirklichen. Wird der Doppelschneckenextruder mit Schmelze und/oder Fluidum beschickt, dann sind lediglich die Prozesse Fördern der Schmelze zwecks Druckaufbau, Homogenisieren und Auspressen in derselben Maschine durchzuführen.The known screws for processing plastic masses in screw presses with two intermeshing screws have a wide variety of constructional features, which are determined by the respective processing processes to be implemented with these screws. (In the case of twin-screw extruders loaded with solid material, for example in the form of powder, granules or fibers, the process steps are conveying, preheating and precompressing the solid starting material in the solid state, as well as melting and compressing, homogenizing and extruding If the twin-screw extruder is charged with melt and / or fluid, then only the processes conveying the melt for pressure build-up, homogenization and pressing out are to be carried out in the same machine.
Es sind bereits eine Reihe von Schneckenkonstruktionen bekannt, die das Ziel verfolgen, eine kontrollierte Energieeinleitung in das Verarbeitungsmaterial, eine gute Homogenisierung des Materials und hohe Durchsatzleistungen zu gewährleisten.There are already a number of screw constructions known which aim to ensure a controlled introduction of energy into the processing material, a good homogenization of the material and high throughput rates.
Die Lösungen nach DD-WP 90628 und DD-VVP 125258 betreffen jedoch nur Einschnecken bzw. riichtkämmende Dopple- oder Mehrschnecken.The solutions according to DD-WP 90628 and DD-VVP 125258, however, concern only single-screw or multi-worm or double-flight worms.
Der Erfindung DD-WP 134616 liegt eine Lösung zugrunde, die vorsieht, daß mindestens ein Schneckenkanal querschnittsmäßig so gestaltet ist, daß durch mehrere vorzugsweise parallel zum Schneckensteg verlaufende und in ihrem Längsprofil versetzt angeordnete Spuren gebildet werden. Dadurch soll eine Anpassung der Querschnitts™ geometrie an den Piastizier- und Förderprozeß erreicht werden, die es ermöglicht, den Feststoffdruck voll für eine schonende deformstive Beanspruchung und optimale Durchmischung des Verarbeitungsmaterials zu nutzen und optimale Wärmeübergangsverhältnisse zu realisieren. Die Erfindungen nach DD-AP 109826 und DE-AS 1802593 sehen vor, daß zwischen wendelförmig geführten Schnekkenstegen und Schneckennuten Arbeitsflächen und im Zwichelbereich der Schnecken Arbeitsspalte gebildet werden bzw. daß eine gegebene zugeführte Wärmeenergie in Verbindung mit einer Innenheizung der Schnecken realisiert wird, die zu einer Verhinderung der Rückströmung, zur Steigerung des Massedruckes am Ausstoßende, zur Verbesserung der Homogenisierung und der Förderleistung führen sollen.The invention DD-WP 134616 is based on a solution which provides that at least one screw channel is designed cross-sectionally that are formed by a plurality of preferably parallel to the screw land extending and offset in their longitudinal profile arranged tracks. This is an adaptation of the Querschnittsε geometry to the Piastizier- and conveying process can be achieved, which makes it possible to fully utilize the solid pressure for a gentle deformstive stress and optimal mixing of the processing material and to realize optimal heat transfer conditions. The inventions according to DD-AP 109826 and DE-AS 1802593 provide that working surfaces are formed between helically guided Schnekken webs and worm grooves and working areas in Zwichelbereich the worm or that a given supplied heat energy is realized in conjunction with an internal heating of the worm, the prevent the return flow, increase the melt pressure at the discharge end, to improve the homogenization and the delivery rate.
Allen bekannten Doppelschneckenausführungsformen einschließlich DE-PS 879913 und DE-PS 1007499 ist gemeinsam, daS ihre funktionellen Eigenschaften in Hinblick auf den erforderlichen Oruckverlauf über die Extruderlänge, das Durchsatzverhalten und in Hinblick auf eine gute Durchmischung des Verarbeitungsgutes nicht befriedigen. Allen erwähnten Konstruktionsprinzipien kämmender Dop-»All known twin-screw embodiments including DE-PS 879913 and DE-PS 1007499 have in common that their functional properties in view of the required Oruckverlauf over the extruder length, the throughput behavior and with regard to a good mixing of the processed material is not satisfactory. All mentioned construction principles of combing dop- »
pelschnecken ist eigen, daß die genannten Zielstellungen durch die Neugestaltung eines einzelnen konstruktiven oder technologischen Merkmals erreicht werden sollen. Diese Verfahrensweise kann aber im Gegensatz zu Einschnekken aufgrund des bei kämmenden Doppelschnecken ausgeprägten Wechselverhältnisses zwischen allen konstruktiven \ind technologischen Parametern sowie den integralen Prozeßgrößen (Durchsatz, Druckaufbau, Mischwirkung, Antriebsleistungsbedarf) nicht befriedigen. Eine Verhinderung der l^ückströmung im Zwickelbereich nach der konstruktiven Lösung DE-PS 1802593 führt zwar zu einer Steigerung des Hassedruckes am Ausstoßende des Extruders und zu einer Verbesserung der Förderleistung. Gleichzeitig verschlechtert sich aber die Austauschhäufigkeit des Fördervolumens zwischen den einzelnen Schneckenkammern über die Schneckenlänge, die I-Iomogenisierwirkung des im Schnekkenkanal außerhalb des Zwickelbereiches befindlichen Materials nimmt ab und der für kämmende gegenläufige Doppelschnecken bekannte Kernstrang im Querschnitt des Schneckenkanals, der durch eine schlechte Mischwirkung gekennzeichnet ist,nimmt in seinen Abmessungen zu. Die kontrollierbar zuführbare Wärme nach DD-AP 109826 verbessert zwar die Bedingungen für einen gesteuerten Piastizier- und Fördervorgang allgemein, aber auch hier wie in allen anderen erwähnten Lösungen ist es nicht Gegenstand der Erfindung, die komplexen Zusammenhänge zwischen den konstruktiven und technologischen Parametern der Schnecken bzw. des Extruders und den integralen Prozeßgrößen für die konstruktive Lösung zu nutzen. In keinem dieser Fälle wird eine direkte Minimierung des Antriebsleistungsbedarfs der Doppelschnecken erreicht oder angestrebt.It is peculiar that the stated objectives should be achieved by redesigning a single constructive or technological feature. However, this procedure can not satisfy, unlike Einschnekken due to the pronounced intermeshing twin screws exchange ratio between all constructive \ ind technological parameters and the integral process variables (throughput, pressure build-up, mixing effect, drive power demand). Although a prevention of the backflow in the gusset area according to the design solution DE-PS 1802593 leads to an increase in the hate pressure at the discharge end of the extruder and to an improvement in the delivery rate. At the same time, however, the exchange frequency of the delivery volume between the individual screw chambers worsened over the length of the screw, the ionizing effect of the material located in the screw channel outside the gusset region decreases and the core strand known for intermeshing counter-rotating twin screws in the cross section of the screw channel, which is characterized by a poor mixing effect , increases in its dimensions. Although the controllable heat supplied to DD-AP 109826 improves the conditions for a controlled Piastizier- and conveying process in general, but here as in all other solutions mentioned, it is not the subject of the invention, the complex relationships between the design and technological parameters of the screw or of the extruder and the integral process variables for the constructive solution. In none of these cases is a direct minimization of the drive power requirement of the twin screws achieved or desired.
Ziel der ErfindungObject of the invention
Ziel der Erfindung ist es, die Durchsatzleistung und die Produktqualität (Homogenität) des Extrudats von Doppelschneckenextrudern 2u verbessern und gleichzeitig den Energieaufwand zur Extrusion herabzusetzen.The aim of the invention is to improve the throughput and the product quality (homogeneity) of the extrudate of twin-screw extruders and at the same time reduce the energy expenditure for extrusion.
Darlegung des Wesens der Erfindung Presentation of the essence of the invention
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, kämmende Doppelschnecken zu schaff en,die unter Berücksichtigung der gegenseitigen Abhängigkeit der konstruktiven Parameter Axialspiel, Radialspiel, Gangsteigung, Schneckendurchmesser und Schneckeneingriffsgrad (Verhältnis von Radialspiel und Schneckengangtiefe) bei einer dem Verarbeitungsmaterial angepaßten schnellen und schonenden Förderung von Polymerschmelzen und/Oder anderen FluidenThe invention has the object of providing meshing twin screws to schaff s, taking into account the mutual dependence of the constructive parameters axial play, radial play, pitch, screw diameter and Schneckeneingriffsgrad (ratio of radial play and worm thread depth) with the processing material adapted fast and gentle promotion of polymer melts and / Or other fluids
a) eine maximale Durchsctzleistung bei Gewährleistung einer vorgegebenen Mindestmischgüte (Qualität),a) a maximum throughput while ensuring a predetermined minimum mixing quality (quality),
b) eine maximale Mischgüte bei- Gewährleistung einer vorgegebenen Mindestdurchsatzleistung,b) a maximum mixing quality while ensuring a specified minimum throughput,
cj eine maximale Durchsetzleistung bei Gewährleistung einer optimal hohen Mischgüte und einem optimal niedrigen Antriebsbedarf undcj a maximum throughput while ensuring an optimal mix quality and an optimal low drive requirement and
d) eine maximale Mischgüte bei Gewährleistung einer optimal hohen Durchsatzleistung und einem optimal niedrigen Antriebsbedarfd) a maximum mixing quality while ensuring an optimal high throughput and an optimally low drive requirement
erzielen...achieve...
Erfindungagemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Abhängigkeit zwischen den genannten konstruktiven Parametern einer gegenläufig kämmenden Doppelschnecke durch die folgenden dimensionslosen Verhältniskennzehlen beschrieben werden können, die entsprechend der Aufgabenstellungen a) bis d) folgende in der Tabelle 1 angegebene Wertebereiche annehmen.According to the invention, the object is achieved in that the dependence between said design parameters of a counter-meshing twin screw can be described by the following dimensionless ratio indicators, which according to the tasks a) to d) assume the following value ranges given in Table 1.
Verhältnis-KennzahlRelationship code
Aufga-tasks
benstellunc benstellunc
K,K
K.K.
0,50-0,520.50 to 0.52
0,159-0,1630.159 to 0.163
4,16-4,324.16 to 4.32
0,81-0,850.81 to 0.85
0,37-0,39from 0.37 to 0.39
0,192-0,196.192-.196
4,37-4,554.37 to 4.55
0,82-0,860.82 to 0.86
0,39-0,410.39 to 0.41
0,176-0,1820.176 to 0.182
4,56-4,744.56 to 4.74
0,83-0,870.83 to 0.87
0,39-0,410.39 to 0.41
0,113-0,1190.113 to 0.119
7,06-7,357.06 to 7.35
0,75-0,790.75 to 0.79
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Die Erfindung soll nachstehend an vier Ausführungsbeispielen erläutert werden.The invention will be explained below in four embodiments.
Beispiel 1 ' : ".'Example 1 ' : ".'
Die Auslegung einer Doppelschnecke entsprechend der erfindungsgemäßen Lösung nach der Aufgabenstellung a) ist dadurch gekennzeichnet, daB die in Figur 1 abgebildeten konstruktiven Parameter die in Tabelle 2 angegebenen Werte annehmen ·The design of a twin screw according to the solution according to the invention according to the object a) is characterized in that the design parameters depicted in FIG. 1 assume the values indicated in Table 2.
Beispiel 2 ' .Example 2 '.
Die Auslegung einer Doppelschnecke entsprechend der erfindungsgemäßen Lösung nach der Aufgabenstellung b) ist dadurch gekennzeichnet, daß die in Figur 1 abgebildeten konstruktiven Parameter die in Tabelle 2 angegebenen Werte annehmen .The design of a twin screw according to the solution of the invention according to the task b) is characterized in that the structural parameters shown in Figure 1 assume the values given in Table 2.
Beispiel 3 .. . 'Example 3 ... '
Die Auslegung einer Doppelschnecke entsprechend der erfindungsgemäßen Lösung nach der Aufgabenstellung c) ist dadurch gekennzeichnet, daß die in Figur 1 abgebildeten Konstruktiven Parameter die in Tabelle .2 angegebenen Werte annehmen.The design of a twin screw according to the solution according to the invention according to the task c) is characterized in that the structural parameters shown in Figure 1 take the values indicated in Table .2.
Die Auslegung einer Doppelschnecke entsprechend der er» findungsgernäSen Lösung nach der Aufgabenstellung d) ist dadurch^gekennzeichnet, daß die in Figur 1 abgebildeten konstruktiven Parameter die in Tabelle 2 angegebenen Werte annehmen.The design of a twin screw according to the invention solution according to the problem d) is characterized by the fact that the design parameters depicted in FIG. 1 assume the values indicated in Table 2.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DD25366283A DD216898A1 (en) | 1983-08-03 | 1983-08-03 | COUNTERFEITING DOUBLE SNAIL |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DD25366283A DD216898A1 (en) | 1983-08-03 | 1983-08-03 | COUNTERFEITING DOUBLE SNAIL |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DD216898A1 true DD216898A1 (en) | 1985-01-02 |
Family
ID=5549547
Family Applications (1)
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DD25366283A DD216898A1 (en) | 1983-08-03 | 1983-08-03 | COUNTERFEITING DOUBLE SNAIL |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DD (1) | DD216898A1 (en) |
-
1983
- 1983-08-03 DD DD25366283A patent/DD216898A1/en not_active IP Right Cessation
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