DD236050A1

DD236050A1 - Temperierbare extruderschnecke, insbesondere fuer doppelschneckenextruder zur verarbeitung thermoplastischer kunststoffe

Info

Publication number: DD236050A1
Application number: DD85275030A
Authority: DD
Inventors: Hans Jarausch
Original assignee: Karl Marx Stadt Maschf
Priority date: 1985-04-10
Filing date: 1985-04-10
Publication date: 1986-05-28
Also published as: DE3606122A1

Abstract

Temperierbare Extruderschnecke, insbesondere fuer Doppelschneckenextruder zur Verarbeitung temperaturempfindlicher thermoplastischer Kunststoffe. Das Ziel der Erfindung besteht in der Erhoehung der Wirksamkeit der Schneckentemperierung. Daraus ergibt sich die Aufgabe zur Schaffung einer temperierbaren Extruderschnecke mit einem besonderen Temperierkanalsystem, das die Kontaktflaechen fuer den Waermeaustausch zu vergroessern ermoeglicht und durch Regelung des Temperiermittelflusses im Kanalsystem eine optimale Einstellung der Schneckentemperierung gestattet. Die Loesung sieht vor, auf der Schneckenwelle im Austragsbereich eine Schneckenbuchse mit einem oder zwei Temperierkanaelen anzuordnen, die von einer ein- oder zweigaengigen aeusseren Wendelnut auf der Schneckenwelle und einer inneren Wendelnut in der Bohrung der Schneckenbuchse im Bereich des Schneckensteges begrenzt sind. Die Einspeisung des Temperiermittels in die Temperierkanaele erfolgt getrennt und regelbar ueber an das Zufuehrrohr angeschlossene Verteilerrohre. Im Hohlraum der Schneckenspitze ist das Zufuehrrohr mit einer Regulierduese zur Regelung des Temperiermittelstromes versehen. Figur

Description

Hierzu 1 Seite Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine temperierbare Extruderschnecke, insbesondere für Doppelschneckenextruder zur Verarbeitung temperaturempfindlicher thermoplastischer Kunststoffe, wie beispielsweise PVC hart zur Herstellung von Halbzeugen.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Es sind Lösungen zur Temperierung von Extruderschnecken mit offenem Temperiersystem und von außen regelbarer Zuführung des Temperiermittels bekannt, bei denen das Temperiermittel über ein in der hohl gebohrten Schneckenwelle zugeleitet wird. Dabei erfolgt insbesondere die Temperierung der Schneckenspitze. Durch den Rücklauf des Temperiermittels in der axialen Bohrung der Schneckenwelle wird zusätzlich Wärme der Schnecken im Austragsbereich abgeführt. Derartige Lösungen sind in den Schriften DE-OS 1629749 und DE-OS 1729347 offenbart. Im weiteren sind aus den Schriften DE-AS 1267833,DE-AS 1729344 und DE-OS 2459209 Lösungen zum Temperieren von Extruderschnecken bekannt, die im wesentlichen das vorbeschriebene Grundprinzip, aber in einem geschlossenen Temperiersystem beinhalten. Bei diesem System soll durch das Abführen der Wärme aus dem Austragsbereich und Übertragen auf den Aufschmelzbereich der Schnecke die Wärmebilanz verbessert werden.

Zu diesem Zweck sind in der nach DE-AS 1729344 beschriebenen Lösung in den Innenmantel der axialen Schneckenbohrung tiefgeschnittene Gewindegänge mit großer Steigung eingearbeitet, oder wie in der DE-AS 1267833 beschrieben, ist ein im axial verlaufenden Hohlraum der Schnecke koaxial dazu angeordnetes Rohr von einer Schraubenfeder als Leitwendel für das Temperiermittel umgeben. In der Lösung nach DE-OS 2459209 ist in einem axial verlaufenden geschlossenen Hohlraum der Schnecke eine Förderwendel mit einem Zentralrohr angeordnet. Durch die Drehbewegung der Schnecke wird das vorhandene Temperiermittel gezielt an die Schneckenspitze gefördert und dort gezwungen durch das Zentralrohr zurückzuströmen, um die Wärme im Aufschmelzbereich der Schnecke abzugeben.

In der DE-OS 2311717 ist eine Lösung beschrieben, die eine Kombination zwischen geschlossenem und offenem Temperiersystem vorsieht. Innerhalb einer koaxialen Bohrung der Extruderschnecke ist ein in die Bohrung hineinragender Wärmeaustauscher angeordnet, der von einem Temperiermittel durchflossen wird (geschlossenes System). Dieser wird von einem vom Außenrand über entsprechende Mittel zu- und abgeführten Kühlmedium in dosierbaren Mengen umströmt (offenes System) und regelt dadurch den Wärmeaustausch des geschlossenen Systems.

Die Nachteile der bekannten Lösungen mit offenem Temperiersystem bestehen im wesentlichen darin, daß bei dem drucklosen Ablauf des Temperiermittels nach Austritt aus dem Zuführungsrohr nur eine begrenzte Möglichkeit besteht, Wärme aus der besonders thermisch beanspruchten Zone im Austragsbereich abzuführen.

Mit den Lösungen, die eine Zuführung des Temperiermittels im geschlossenen System zur Schneckenspitze mittels entsprechender Leitelemente vorsehen, wird zwar eine Teilverbesserung der Schneckentemperierung erreicht. Jedoch bei der üblichen Zusammensetzung einer Schneckenwelle aus einzelnen Sc'hneckenbuchsen und sonstigen Wirkelementen zu einer kompletten Schneckengeometrie auf einer Schaftwelle, insbesondere bei Dopppelschneckenextrudern, treten sehr hohe Wärmeübertragungsverluste auf, die eine Temperierung der Schnecken im hochbeanspruchten Austragsbereich beeinträchtigt.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht in der Erhöhung der Wirksamkeit der Schneckentemperierung, um die Verarbeitung thermisch empfindlicher Kunststoffe qualitativ zu verbessern und thermische Schädigungen der Plastmasse bei einer Steigerung der Durchsatzmenge zu vermeiden.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zur Schaffung einer temperierbaren Extruderschnecke, insbesondere für Doppelschneckenextruder zugrunde, um durch eine besondere Ausbildung und Gestaltung des Temperierkanalsystems im Austragsbereich eine Vergrößerung der Kontaktflächen zur Verbesserung des Wärmeaustausches zwischen der Plastschmelze, der Schneckenbuchse und dem Temperiermittel zu ermöglichen und durch Regelung des Temperiermittelflusses im Kanalsystem eine optimale Einstellung der Schneckentemperierung zu erreichen.

Die erfindungsgemäße Lösung der Aufgabe sieht vor, im Austragsbereich einer hohl gebohrten und mit einem koaxial angeordneten Zuführrohr für das Temperiermittel versehenen Schneckenwelle eine drehfest verbundene und auf einem Gegenlager abgestützte Schneckenbuchse auf der Schneckenwelle anzuordnen, die mit einer Schneckenspitze befestigt ist. Die Schneckenbuchse ist mit einem Temperierkanal versehen, der einerseits von einer auf der Schneckenwelle angeordneten schraubenförmigen äußeren Wendelnut und andererseits von einer in der Bohrung der Schneckenbuchse im Bereich des Schneckensteges befindlichen inneren Wendelnut begrenzt wird. Die Wendelnuten auf der Schneckenwelle und in der Buchsenbohrung besitzen eine mit der Schneckenbuchse übereinstimmende Steigung. Zur Einspeisung des Temperiermittels in den Temperierkanal ist an das Zuführrohr ein Verteilerrohr mit einem Regulierelement angeschlossen, das mit dem Ganganfang der Wendelnut in Verbindung steht. Am Gangende ist eine Ablaufbohrung angeordnet, die mit der axialen Bohrung der Schneckenwelle als Ablaufkanal in Verbindung steht. Zur optimalen Temperierung der Schnecke im Austragsbereich ist erfindungsgemäß weiterhin vorgesehen, eine zweigängige Wendelnut auf der Schneckenwelle anzuordnen und damit räumlich voneinander getrennte Temperierkanäle in der Schneckenbuchse zu schaffen.

Durch den ersten Temperierkanal wird eine Temperierzone für das Schneckenprofil und durch den zweiten Temperierkanal eine Temperierzone für den Schneckenkern gebildet. Die Beaufschlagung des zweiten Temperierkanals mit Temperiermittel erfolgt getrennt vom ersten Temperierkanal durch ein an das Zuführrohr angeschlossenes und mit einem Regulierelement versehenes zweites Verteilerrohr, das in den Ganganfang der zweiten Wendelnut mündet. Der Ablauf des Temperiermittels am Gangende erfolgt über eine mit dem Ablaufkanal in Verbindung stehende zweite Ablaufbohrung.

Um eine getrennte Wärmeabführung in den von den befden Temperierkanälen gebildeten Temperierzonen durch das unter Überdruck eingespeiste Temperiermittel zu gewährleisten, ist eine zweckentsprechende Passungpaarung zwischen den Stegen der Wendelnuten und der Bohrung der Schneckenbuchse vorhanden, die ein Überströmen des Temperiermittels zwischen den Temperierkanälen verhindert. Zur Regelung der Temperierung der Schneckenspitze ist das in den Hohlraum der Schneckenspitze ragende Zuführrohr mit einer Regulierdüse versehen.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll an einem Ausführungsbeispiel nachstehend näher erläutert werden.

Die zugehörige Zeichnung zeigt:

— den Längsschnitt der Schneckenwelle im Austragsbereich.

Als Grundausführung ist die aus Schneckenbuchsen und Schneckenwelle aufgebaute Schnecke für einen Doppelschneckenextruder dargestellt.

Zur Einspeisung des Temperiermittels besitzt die Schneckenwelle 6 das koaxial in dem axialen Ablaufkanal 14 angeordnete Zuführrohr 10. Im Austragsbereich ist auf der im Durchmesser abgesetzten Schneckenwelle 6 mittels der Paßfedern 22; 23 drehfest verbunden und auf dem Gegenlager 7 abgestützt die Schneckenbuchse 1 angeordnet und mit der Schneckenspitze 21 befestigt.

In der Bohrung 2 der Schneckenbuchse 1 ist im Bereich des Schneckensteges 5 die innere Wendelnut 16 angeordnet, die zusammen mit der äußeren Wendelnut 8 auf der Schneckenwelle 6 den Temperierkanal 3 im Bereich vom Schneckensteg 5 bis zum Schneckenkern 15 begrenzt. Die Wendelnuten 8; 16 besitzen die gleiche Steigung wie die Schneckenbuchse 1.

Der Temperierkanal 3 ist damit zur Erzielung großer Kontaktflächen für den Wärmeaustausch zwischen der Plastschmelze der Schneckenbuchse 1 und dem Temperiermittel optimal dimensioniert.

Zur Einspeisung des Temperiermittels in den Temperierkanal 3 ist an das Zuführrohr 10 das Verteilerrohr 11 angeschlossen, das zur Einstellung des Temperiermittelstromes das Regulierelement 12 besitzt. Das Verteilerrohr 11 mündet in den Ganganfang der Wendelnut 8 und am Gangende ist die mit dem Ablaufkanal 14 in Verbindung stehende Ablaufbohrung 13 angeordnet.

Zur getrennten Temperierung besonders beanspruchter Bereiche im Profil der Schnecke ist vorgesehen, die Wendelnut als zweigängige Nut 8; 9 auf der Schneckenwelle 6 anzuordnen und damit zwei räumlich voneinander getrennte Temperierkanäle 3; 4zu schaffen. Durch den ersten Temperierkanal 3 wird die Temperierzone für das Schneckenprofil des Steges 5 und durch den zweiten Temperierkanal 4 die Temperierzone für den Schneckenkern 15 gebildet.

Die Beaufschlagung des zweiten Temperierkanals 4 mit Temperiermittel erfolgt getrennt vom ersten Temperierkanal 3 durch das an das Zuführrohr 10 angeschlossene zweite Verteilerrohr 18 mit dem Regulierelement 19, das in den Ganganfang der Wendelnut 9 mündet. Der Ablauf des Temperiermittels am Gangende erfolgt über die mit dem Ablaufkanal 14 in Verbindung stehende Ablaufbohrung 17.

Zur Gewährleistung der gezielten Wärmeabführung in den beiden Temperierzonen durch das unter Überdruck eingespeiste Temperiermittel wird durch eine zweckentsprechende Passungspaarung zwischen den Stegen der Wendel nuten 8; 9 und der Bohrung 2 der Schneckenbuchse 1 ein Überströmen des Temperiermittels zwischen beiden Temperierkanälen 3; 4 verhindert.

Im Bereich der Schneckenspitze 21 ist das Zuführrohr 10 mit der Regulierdüse 20 versehen, um den Temperiermittelfluß im Hohlraum der Schneckenspitze 21 ebenfalls gezielt beeinflussen zu können.

An den Enseiten ist die Schneckenbuchse 1 durch die Anordnung von Dichtringen 24; 25 zur Verhinderung des Austritts von Temperiermittel abgedichtet.

Die Funktion der dargestellten temperierbaren Extruderschnecke wird auf folgende Weise realisiert.

Das Temperiermittel wird über eine nicht dargestellte Zuführeinrichtung in das Zuführrohr 10 eingespeist und dem Temperierkanal 3 über das Verteilerrohr 11 zugeführt. Die Einstellung des Temperiermittelstromes erfolgt durch das Regulierelement 12 je nach den Temperierungsbedingungen. Bei der Anordnung des zweiten Temperierkanals 4 erfolgt die Einspeisung über das zweite Verteilerrohr 18 und die Regulierung durch das Regulierelement 19 ebenfalls entsprechend den Temperierungsbedingungen.

Für den Abfluß des Temperiermittels sind an den Gangenden die Ablauf bohrungen 13; 17 in Verbindung mit dem Ablauf kanal angeordnet, der das Temperiermittel dem Versorgungssystem zurückführt.

Ein dritter Teilstrom des Temperiermittels wird der Schneckenspitze 21 durch das Zuführrohr 10 zugeleitet, wobei der Strom mittels der Regulierdüse 20 einstellbar ist und der Rücklauf durch den Ablaufkanal 14 erfolgt. Die vorteilhafte Ausbildung des Temperierkanlasystems in der Schneckenbuchse 1 schafft große Kontaktflächen für den Wärmeübergang sowie einzeln regelbare Temperierzonen und damit weitgehende Möglichkeiten, besonders thermisch beanspruchte Zonen der Schnecke im Austragsbereich unabhängig voneinander zu temperieren.

Claims

Patentansprüche:

1. Temperierbare Extruderschnecke, insbesondere für Doppelschneckenextruder zur Verarbeitung thermoplastischer Kunststoffe, bei der ein flüssiges Temperiermittel durch ein koaxial in einer axialen Bohrung der Schneckenwelle angeordnetes und bis zur Schneckenspitze reichendes Zuführrohr eingespeist und durch die als Ablaufkanal dienende axiale Bohrung abgeführt wird, gekennzeichnet dadurch, daß im Austragsbereich der Schnecke auf der Schneckenwelle (6) eine drehfest verbundene und auf einem Gegenlager (7) abgestützte Schneckenbuchse (1) mit einem Temperierkanal (3) angeordnet und mit der Schneckenspitze (21) befestigt ist, wobei der Temperierkanal (3) einerseits von einer auf der Schneckenwelle (6) angeordneten schraubenförmigen äußeren Wendelnut (8) und andererseits von einer in der Bohrung (2)

. der Schneckenbuchse (1) im Bereich des Schneckensteges (5) befindlichen inneren Wendelnut (16) begrenzt ist und die Wendelnuten (8; 16) eine mit der Schneckenbuchse (1) übereinstimmende Steigung besitzen, und daß zur Einspeisung des Temperiermittels in den Temperierkanal (3) an das Zuführrohr (10) ein Verteilerrohr (11) mit einem Regulierelement (12) angeschlossen ist, das mit dem Ganganfang der Wendelnut (8) in Verbindung steht und das Gangende eine mit dem Ablaufkanal (14) in Verbindung stehende Ablaufbohrung (13) besitzt.
2. Temperierbare Extruderschnecke nach Punkt ^gekennzeichnet dadurch, daß durch die Anordnung einer zweigängigen Wendelnut (8; 9) auf der Schneckenwelle (6) zwei räumlich voneinander getrennte Temperierkanäle (3; 4) in der Schneckenbuchse (1) vorhanden sind, wobei der Temperierkanal (3) von der Wendelnut (8) auf der Schneckenwelle (6) und derWendelnut(16)im Bereich des Schneckensteges (5), und der Temperierkanal (4) von der Wendelnut (9) auf der Schneckenwelle (6) und der Wandung des Schneckenkerns (15) begrenzt sind, und daß zur Einspeisung des Temperiermittels in den Temperierkanal (4) an das Zuführrohr (10) ein zweites Verteilerrohr (18) mit einem Regulierelement (19) angeschlossen ist, das mit dem Ganganfang der Wendelnut (9) in Verbindung steht und das Gangende eine mit dem Ablauf kanal (14) in Verbindung stehende Ablaufbohrung (17) besitzt.
3. Temperierbare Extruderschnecke nach den Punkten 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß das Zuführrohr (10) im Bereich des Hohlraumes der Schneckenspitze (21) mit einer Regulierdüse (20) versehen ist.