DD233270A3 - MIXING ELEMENT FOR PLASTIC AND / OR FOUNDING CUTTING - Google Patents

MIXING ELEMENT FOR PLASTIC AND / OR FOUNDING CUTTING Download PDF

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DD233270A3 DD82246611A DD24661182A DD233270A3 DD 233270 A3 DD233270 A3 DD 233270A3 DD 82246611 A DD82246611 A DD 82246611A DD 24661182 A DD24661182 A DD 24661182A DD 233270 A3 DD233270 A3 DD 233270A3
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Klaus Grabe
Werner Graner
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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Thermoplastverarbeitung und hat das Ziel und die Aufgabe die Homogenisierung der Thermoplastmasse zu verbessern und die Durchsatzleistung der Schnecke bei gleichbleibendem Energieverbrauch zu erhoehen unter Vermeidung einer Staubildung und Druckerhoehung im Massestrom. Das wird erfindungsgemaess durch ein Mischelement erreicht, das aus auf einem Grundkoerper fixierten Mischteilscheiben mit am Umfang gleich- oder gegenlaeufig eingebrachten konvergenten Bohrungen mit sichelfoermigem Auslauf, zwischengeordneten Distanzscheiben und einer schraeg angeschnittenen, palloid verdrillten Schneckenspitze besteht. Die Erfindung kann bei Plastizier- und/oder Foerderschnecken in Thermoplastverarbeitungsmaschinen, vorzugsweise Einschneckenextrudern angewendet werden. Fig. 1The invention relates to the field of thermoplastic processing and has the object and the task to improve the homogenization of the thermoplastic material and to increase the throughput of the screw with constant energy consumption while avoiding congestion and pressure increase in the mass flow. This is achieved according to the invention by a mixing element, which consists of fixed on a basic body Mischteilscheiben with circumferentially equal or opposite introduced convergent holes with sickle-shaped outlet, intermediate spacers and a geschraeg trimmed, palloid twisted screw tip. The invention can be applied to plasticizing and / or conveying screws in thermoplastic processing machines, preferably single-screw extruders. Fig. 1

Description

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Thermoplastverarbeitung und findet überwiegend bei Einschnecken extrudern Anwendung.The invention relates to the field of thermoplastic processing and finds predominantly in single-screw extruders application.

Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions

Mischelemente für Plastverarbeitungsschnecken sind bereits in verschiedenen Ausführungsformen bekannt, denen allen die zeitweilige Verengung und anschließende Erweiterung des Strömungsquerschnittes für die Plastschmelze gemein ist.Mixing elements for plastic processing screws are already known in various embodiments, which is common to all the temporary narrowing and subsequent expansion of the flow cross-section for the plastic melt.

Es sind Mischelemente bekannt, bei denen koaxial zur Schneckenwelle frei drehbare Mischhülsen angeordnet sind, die aus mehreren mit Durchbrüchen versehene und über Buchsen miteinander verbundene Stauscheiben bestehen (DE OS 2327540). Weiterhin sind Mischelemente bekannt, bei denen über den Umfang der Schnecke verteilte axialgerichtete Aussparungen vorhanden sind, deren Grundflächen in Achsrichtung gekrümmt sind.There are known mixing elements in which freely rotatable mixing sleeves are arranged coaxially to the worm shaft, which consist of a plurality of openings provided with apertures and interconnected via bushings baffle plates (DE OS 2327540). Furthermore, mixing elements are known in which distributed over the circumference of the screw axially directed recesses are present, the base surfaces are curved in the axial direction.

Durch abwechselnde Zu- bzw. Abnahme von größter Aussparungstiefe auf geringste Aussparungstiefe entsteht ein Zwickelbereich zwischen den benachbarten Aussparungen. (DD WP 124024)By alternately increasing or decreasing the greatest recess depth to the smallest recess depth, a gusset area arises between the adjacent recesses. (DD WP 124024)

Diese Lösungen haben den Nachteil, daß außer einem Durchsatzrückgang im Bereich des Mischelements ein unkontrollierbarer Temperaturanstieg der Plastschmelze, besonders in Totraumzonen eintritt. Durch damit verbundene Förderschwankungen im Massestrom treten Deformationen an den Mischelementen auf und es entsteht ein erhöhter Energieverbrauch. Außerdem ergibt sich ein erheblicher fertigungstechnischer Aufwand bei der Herstellung der Mischhüise bzw. der Mischelemente.These solutions have the disadvantage that, in addition to a reduction in throughput in the region of the mixing element, an uncontrollable rise in the temperature of the plastic melt, especially in dead zones, occurs. As a result of associated delivery fluctuations in the mass flow, deformations occur on the mixing elements and increased energy consumption results. In addition, there is a considerable manufacturing effort in the production of Mischhüise or mixing elements.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Ziel der Erfindung ist es, die Homogenisierung der Thermoplastmasse zu verbessern und die Durchsatzleistung bei gleichbleibendem Energieverbrauch zu erhöhen.The aim of the invention is to improve the homogenization of the thermoplastic material and to increase the throughput while maintaining energy consumption.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gute Homogenisierung der Thermoplastmasse unter Vermeidung einer Stau-und Druckerhöhung im Massestrom zu ermöglichen.The invention has for its object to enable a good homogenization of the thermoplastic material while avoiding congestion and pressure increase in the mass flow.

Das wird erfindungsgemäß durch ein Mischelement gelöst, bei dem auf einem Grundkörper äußerlich konische, rotationssymmetrische Mischteilscheiben mit am Umfang gleich- oder gegenläufig eingebrachten konvergenten Bohrungen mit sichelförmigem Auslauf zur Schneckenspitze und zwischengeordnete, rotationssymmetrische Distanzscheiben fixiert sind. Die Schneckenspitze ist schräg angeschnitten und palloid verdrillt. Der Grundkörper des Mischelementes ist mit der Plastizier-und/oder Förderschnecke lösbar verbunden.This is achieved according to the invention by a mixing element in which on a base externally conical, rotationally symmetric mixing part discs with circumferentially equal or opposite convergent bores with sickle-shaped outlet to the screw tip and intermediate, rotationally symmetrical spacers are fixed. The tip of the snail is obliquely cut and palloid twisted. The main body of the mixing element is detachably connected to the plasticizing and / or screw conveyor.

Die Anordnung der Mischteil- und Distanzscheiben auf dem Grundkörper ist derart ausgeführt, daß am Beginn des Mischelementes und vor der Schneckenspitze sich jeweils eine Distanzscheibe befindet. Die Anzahl der anzuordnenden Mischteilscheiben ist vom Länge-Durchmesser-Verhältnis der Schnecke abhängig.The arrangement of Mischteil- and spacers on the base body is designed such that at the beginning of the mixing element and in front of the screw tip is in each case a spacer. The number of mixing discs to be arranged depends on the length-diameter ratio of the screw.

Die von der PI astizier- und/oder Förderschnecke angelieferte Thermoplastmasse durchströmt mäanderförmig die konvergenten Bohrungen der einzelnen Mischteilscheiben, wobei eine intensive Axialvermischung der Teilmasseströme, bedingt durch die zwischengeordneten Distanzscheiben erfolgt. Die palloid verdrillte Schneckenspitze bewirkt durch ihre Taumelbewegung eine gleichmäßige Verteilung der Teilmasseströme vor der Weiterleitung in anschließende Vorrichtungen.The supplied by the PI astizier- and / or screw conveyor thermoplastic mass flows through meandering the convergent holes of the individual mixing part discs, with an intensive Axialvermischung the partial mass flows, due to the intermediate spacers. The palloid twisted screw tip causes by their wobbling motion a uniform distribution of the partial mass flows before forwarding in subsequent devices.

Durch die fließtechnisch günstige konstruktive Gestaltung des erfindungsgemäßen Mischelementes kommt es zu keinerlei Staubildung vordem Mischelement und damit verbundenen Druckerhöhung im Massestrom. Eine konstante Temperaturführung ohne zusätzliche thermische Belastung der Thermoplastmasse ist jederzeit möglich.Due to the flow-technically favorable structural design of the mixing element according to the invention, there is no accumulation of dust before the mixing element and associated pressure increase in the mass flow. A constant temperature control without additional thermal load of the thermoplastic material is possible at any time.

Ausführungsbeispiel - Die Erfindung soll an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.EXEMPLARY EMBODIMENT The invention will be explained in more detail with reference to an exemplary embodiment.

Es zeigen dabeiIt show here

Figur 1: ein MischelementFigure 1: a mixing element

Figur 2: eine Einzelheit der MischteilscheibeFigure 2: a detail of the mixing disk

Das in Figur 1 dargestellte Mischelement besteht aus einem Grundkörper 1 mit Gewinde 2 zur Verbindung mit der Schnecke, rotationssymmetrschen Mischteilscheiben 3, die zur Schneckenspitze eine Neigung von 2-10grd aufweisen, rotationssymmetrischen Distanzscheiben 4 und der schräg angeschnittenen palloid verdrillten Schneckenspitze 5. Die Mischteil-und Distanzscheiben 3,4 sind mittels Paßfeder 6 auf dem Grundkörper 1 arretiert. In die Mischteilscheiben 3 sind am Umfang gleich- oder gegenläufig konvergente Bohrungen 7 mit sichelförmigem Auslauf 8 zur Schneckenspitze eingebracht.The mixing element shown in Figure 1 consists of a main body 1 with thread 2 for connection to the screw, rotationally symmetric mixing part discs 3, which have a slope of 2-10grd to the screw tip, rotationally symmetric spacers 4 and obliquely cut palloid twisted screw tip 5. The Mischteil- and spacers 3,4 are locked by means of feather key 6 on the base body 1. In the mixing part discs 3 are on the circumference equal or opposite convergent bores 7 introduced with sickle-shaped outlet 8 to the screw tip.

Am Beginn des Mischelementes und vor der Schneckenspitze 5 ist auf dem Grundkörper 1 je eine Distanzscheibe 4 angeordnet. Die Breite der Distanzscheiben 4 und die Anzahl der anzuordnenden Mischteil- und Distanzscheiben 3,4 ist abhängig vom Länge-Durchmesser-Verhältnis der Schnecke.At the beginning of the mixing element and in front of the screw tip 5 a spacer 4 is disposed on the base body 1. The width of the spacers 4 and the number of Mischteil- and spacers to be arranged 3,4 is dependent on the length-diameter ratio of the screw.

Die Thermoplastmasse durchströmt die konvergenten Bohrungen 7 der Mischteilscheiben 3 mäanderförmig, wobei eine intensive Axialvermischung der Teilmasseströme erfolgt. Durch die Taumelbewegung der schräg angeschnittenen, palloid verdrillten Schneckenspitze 5 erfolgt eine gleichmäßige Verteilung der Thermoplastmasse vor dem Eintritt inThe thermoplastic mass flows through the convergent bores 7 of the mixing part disks 3 in meandering fashion, with intensive axial mixing of the partial mass flows. Due to the tumbling motion of the obliquely cut, palloid-twisted screw tip 5, a uniform distribution of the thermoplastic mass takes place before entry into

Nachfolgeeinrichtungen, wie Siebpaket und Formwerkzeug.Successor devices, such as sieve package and mold.

Claims (1)

Erfindungsanspruch:Invention claim: 1. Mischelement für Piastizier- und/oder Förderschnecken der Thermoplastverarbeitung, dadurch gekennzeichnet, daß das Mischelement aus auf einem Grundkörper fixierten äußerlich konischen, rotationssymmetrischen Mischteilscheiben mit am Umfang gleich- oder gegenläufig eingebrachten konvergenten Bohrungen mit sichelförmigem Auslauf in Fließrichtung der Thermoplastmasse, zwischen den Mischteilscheiben angeordneten rotationssymmetrischen Distanzscheiben und einer schräg angeschnittenen palloid verdrillten Schneckenspitze besteht.1. mixing element for Piastizier- and / or screw conveyors of thermoplastic processing, characterized in that the mixing element of fixed to a body externally conical, rotationally symmetrical mixing part discs with the same or in opposite directions introduced convergent bores with sickle-shaped outlet in the flow direction of the thermoplastic mass, between the mixing part discs arranged rotationally symmetric spacers and an obliquely cut palloid twisted screw tip consists. Hierzu 1 Seite ZeichnungenFor this 1 page drawings Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Thermoplastverarbeitung und findet überwiegend bei Einschnecken extrudern Anwendung.The invention relates to the field of thermoplastic processing and finds predominantly in single-screw extruders application. Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions Mischelemente für Plastverarbeitungsschnecken sind bereits in verschiedenen Ausführungsformen bekannt, denen allen die zeitweilige Verengung und anschließende Erweiterung des Strömungsquerschnittes für die Plastschmelze gemein ist. Es sind Mischelemente bekannt, bei denen koaxial zur Schneckenwelle frei drehbare Mischhülsen angeordnet sind, die aus mehreren mit Durchbrüchen versehene und über Buchsen miteinander verbundene Stauscheiben bestehen (DE OS 2327540). Weiterhin sind Mischelemente bekannt, bei denen über den Umfang der Schnecke verteilte axialgerichtete Aussparungen vorhanden sind, deren Grundflächen in Achsrichtung gekrümmt sind.Mixing elements for plastic processing screws are already known in various embodiments, which is common to all the temporary narrowing and subsequent expansion of the flow cross-section for the plastic melt. There are known mixing elements in which freely rotatable mixing sleeves are arranged coaxially to the worm shaft, which consist of a plurality of openings provided with apertures and interconnected via bushings baffle plates (DE OS 2327540). Furthermore, mixing elements are known in which distributed over the circumference of the screw axially directed recesses are present, the base surfaces are curved in the axial direction. Durch abwechselnde Zu- bzw. Abnahme von größter Aussparungstiefe auf geringste Aussparungstiefe entsteht ein Zwickelbereich zwischen den benachbarten Aussparungen. (DD WP 124024) Diese Lösungen haben den Nachteil, daß außer einem Durchsatzrückgang im Bereich des Mischelements ein unkontrollierbarer Temperaturanstieg der Plastschmelze, besonders in Totraumzonen eintritt. Durch damit verbundene Förderschwankungen im Massestrom treten Deformationen an den Mischelementen auf und es entsteht ein erhöhter Energieverbrauch. Außerdem ergibt sich ein erheblicher fertigungstechnischer Aufwand bei der Herstellung der Mischhülse bzw. der Mischelemente.By alternately increasing or decreasing the greatest recess depth to the smallest recess depth, a gusset area arises between the adjacent recesses. (DD WP 124024) These solutions have the disadvantage that, in addition to a reduction in throughput in the region of the mixing element, an uncontrollable rise in the temperature of the plastic melt, especially in dead space zones, occurs. As a result of associated delivery fluctuations in the mass flow, deformations occur on the mixing elements and increased energy consumption results. In addition, there is a considerable manufacturing effort in the production of the mixing sleeve or the mixing elements. Ziel der ErfindungObject of the invention Ziel der Erfindung ist es, die Homogenisierung der Thermoplastmasse zu verbessern und die Durchsatzleistung bei gleichbleibendem Energieverbrauch zu erhöhen.The aim of the invention is to improve the homogenization of the thermoplastic material and to increase the throughput while maintaining energy consumption. Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gute Homogenisierung der Thermoplastmasse unter Vermeidung einer Stau- und Druckerhöhung im Massestrom zu ermöglichen.The invention has for its object to enable a good homogenization of the thermoplastic material while avoiding congestion and pressure increase in the mass flow. Das wird erfindungsgemäß durch ein Mischelement gelöst, bei dem auf einem Grundkörper äußerlich konische, rotationssymmetrische Mischteilscheiben mit am Umfang gleich- oder gegenläufig eingebrachten konvergenten Bohrungen mit sichelförmigem Auslauf zur Schneckenspitze und zwischengeordnete, rotationssymmetrische Distanzscheiben fixiert sind. Die Schneckenspitze ist schräg angeschnitten und palloid verdrillt. Der Grundkörper des Mischelementes ist mit der Plastizier- und/oder Förderschnecke lösbar verbunden.This is achieved according to the invention by a mixing element in which on a base externally conical, rotationally symmetric mixing part discs with circumferentially equal or opposite convergent bores with sickle-shaped outlet to the screw tip and intermediate, rotationally symmetrical spacers are fixed. The tip of the snail is obliquely cut and palloid twisted. The main body of the mixing element is detachably connected to the plasticizing and / or conveying screw. Die Anordnung der Mischteil- und Distanzscheiben auf dem Grundkörper ist derart ausgeführt, daß am Beginn des Mischelementes und vor der Schneckenspitze sich jeweils eine Distanzscheibe befindet. Die Anzahl der anzuordnenden Mischteilscheiben ist vom Länge-Durchmesser-Verhältnis der Schnecke abhängig.The arrangement of Mischteil- and spacers on the base body is designed such that at the beginning of the mixing element and in front of the screw tip is in each case a spacer. The number of mixing discs to be arranged depends on the length-diameter ratio of the screw. Die von der Piastizier- und/oder Förderschnecke angelieferte Thermoplastmasse durchströmt mäanderförmig die konvergenten Bohrungender einzelnen Mischteilscheiben, wobei eine intensive Axialvermischung der Teilmasseströme, bedingt durch die zwischengeordneten Distanzscheiben erfolgt. Die palloid verdrillte Schneckenspitze bewirkt durch ihre Taumelbewegung eine gleichmäßige Verteilung der Teilmasseströme vor der Weiterleitung in anschließende Vorrichtungen.The delivered from the plastication and / or screw conveyor thermoplastic mass flows meandering through the convergent holes of the individual mixing part discs, with an intensive Axialvermischung the partial mass flows, due to the intermediate spacers. The palloid twisted screw tip causes by their wobbling motion a uniform distribution of the partial mass flows before forwarding in subsequent devices. Durch die fließtechnisch günstige konstruktive Gestaltung des erfindungsgemäßen Mischelementes kommt es zu keinerlei Staubildung vordem Mischelement und damit verbundenen Druckerhöhung im Massestrom. Eine konstante Temperaturführung ohne zusätzliche thermische Belastung der Thermoplastmasse ist jederzeit möglich.Due to the flow-technically favorable structural design of the mixing element according to the invention, there is no accumulation of dust before the mixing element and associated pressure increase in the mass flow. A constant temperature control without additional thermal load of the thermoplastic material is possible at any time. Ausführungsbeispielembodiment Die Erfindung soll an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.The invention will be explained in more detail using an exemplary embodiment. Es zeigen dabeiIt show here Figur 1: ein MischelementFigure 1: a mixing element Figur 2: eine Einzelheit der MischteilscheibeFigure 2: a detail of the mixing disk Das in Figur 1 dargestellte Mischelement besteht aus einem Grundkörper 1 mit Gewinde 2 zur Verbindung mit der Schnecke, rotationssy.nmetrschen Mischteilscheiben 3, die zur Schneckenspitze eine Neigung von 2-10grd aufweisen, rotationssymmetrischen Distanzscheiben 4 und der schräg angeschnittenen palloid verdrillten Schneckenspitze 5. Die Mischteil- und Distanzscheiben 3,4 sind mittels Paßfeder 6 auf dem Grundkörper 1 arretiert. In die Mischteilscheiben 3 sind am Umfang gleich- oder gegenläufig konvergente Bohrungen 7 mit sichelförmigem Auslauf 8 zur Schneckenspitze eingebracht.The mixing element shown in Figure 1 consists of a base body 1 with thread 2 for connection to the screw, rotationssy.nmetrschen mixing part discs 3, the screw tip having a slope of 2-10grd, rotationally symmetric spacers 4 and the obliquely cut palloid twisted screw tip 5. Die Mischteil- and spacers 3,4 are locked by means of key 6 on the base body 1. In the mixing part discs 3 are on the circumference equal or opposite convergent bores 7 introduced with sickle-shaped outlet 8 to the screw tip. Am Beginn des Mischelementes und vor der Schneckenspitze 5 ist auf dem Grundkörper 1 je eine Distanzscheibe 4 angeordnet.At the beginning of the mixing element and in front of the screw tip 5 a spacer 4 is disposed on the base body 1. Die Breite der Distanzscheiben 4 und die Anzahl der anzuordnenden Mischteil- und Distanzscheiben 3,4 ist abhängig vom Länge-Durchmesser-Verhältnis der Schnecke.The width of the spacers 4 and the number of Mischteil- and spacers to be arranged 3,4 is dependent on the length-diameter ratio of the screw. Die Thermoplastmasse durchströmt die konvergenten Bohrungen 7 der Mischteilscheiben 3 mäanderförmig, wobei eine intensive Axialvermischung der Teilmasseströme erfolgt. Durch die Taumelbewegung der schräg angeschnittenen, palloid verdrillten Schneckenspitze 5 erfolgt eine gleichmäßige Verteilung der Thermoplastmasse vor dem Eintritt in Nachfolgeeinrichtungen, wie Siebpaket und Formwerkzeug.The thermoplastic mass flows through the convergent bores 7 of the mixing part disks 3 in meandering fashion, with intensive axial mixing of the partial mass flows. Due to the tumbling motion of the obliquely cut, palloid-twisted screw tip 5, a uniform distribution of the thermoplastic material takes place before entry into downstream devices, such as sieve packet and molding tool.
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