DE10048028A1 - Planetwalzen-Extruder - Google Patents

Abstract

Nach der Erfindung wird der Anlaufring an Planetwalzenextrudern bzw. Planetwalzenextruderabschnitten so angeordnet, daß die Schmelze durch einen äußeren Spalt an dem Anlaufring vorbeiströmt.

Description

Die Erfindung betrifft einen Planetwalzen-Extruder.

Extruder finden insbesondere zur Kunststoffverarbeitung Anwendung. Dabei wird der Kunststoff in der Regel in Form eines Granulates eingesetzt und durch den Extruder plastifiziert und in eine Düse ausgetragen, die den plastifizierten Kunststoff in eine gewünschte Form bringt.

Über das Plastizifzieren hinaus ist die Aufgabe des Extruders, die Schmelze zu homogenisieren. Zumeist müssen Additive und Zuschläge verarbeitet werden. Auch das kann im Extruder erfolgen. In diesem Fall hat der Extruder die Aufgabe, Zuschläge und Additive gleichmäßig zu verteilen.

Extruder finden unter anderem auch in der Lebensmittelindustrie und in der Chemie Anwendung.

Extruder kommen in verschiedenen Bauformen vor. Bekannt sind Einschneckenextruder, Doppelschneckenextruder und Planetwalzenextruder.

Planetwalzenextruder haben im Verhältnis zu den anderen genannten Extrudern eine extrem große Plastifizierungswirkung. Dies eröffnet die Möglichkeit, Rohstoffe zu bearbeiten, die in den anderen Extrudern gar nicht oder nur mangelhaft einsetzbar sind. Planetwalzenextruder können aber auch genutzt werden, um die Produktionsleistung erheblich zu erhöhen.

Planetwalzenextruder besitzen eine umlaufende Zentralspindel, damit kämmende und umlaufende Planetspindeln, die zugleich mit einerinnenverzahnung im umgebenden Gehäuse kämmen. Das umgebende Gehäuse hat in zeitgemäßer Ausbildung einen Doppelmantel. Der Innenmantel wird durch eine Buchse gebildet. Zwischen Innen- und Außenmantel ist die wichtige Kühlung des Planetwalzenextruders vorgesehen.

Die Buchse ist mit der Innenverzahnung versehen. Mit ihr kämmen die umlaufenden Planetspindeln. Soweit im folgenden von einem innen verzahnten Gehäuse gesprochen wird, schließt das die oben beschrieben Ausbildung mit einem Doppelmantel ein.

Die Planetspindeln bedürfen keiner Führung in Umfangsrichtung. Durch die Verzahnung ist gewährleistet, daß der Abstand der Planetspindeln in Umfangsrichtung gleich bleibt. Es kann von einer Eigenführung gesprochen werden.

In axialer Richtung bedarf es einer äußeren Führung, denn die Planetspindeln entwickeln einen mehr oder weniger großen Druck in Längsrichtung. Dieser Druck ist der Reaktionsdruck aus der Förderwirkung der Planetspindeln. Der Druck wird mit einem Anlaufring aufgefangen, an dem die Planetspindeln entlanggleiten.

Der Anlaufring befindet sich zwangsläufig am Ende der Planetenspindeln. Der Anlaufring befindet sich zugleich am Extruderende, wenn die Planetenspindeln bis zum Extruderende reichen. Dabei kann es sich um Planetenspindeln handeln, die sich über die ganze Länge des Extruders oder über einen Teil der Extruderlänge erstrecken. Das kann sowohl bei herkömmlichen Extrudern mit einteiligem Gehäuse wie auch bei Extrudern mit mehrteiligem Gehäuse wie auch bei mehrteiligen Extrudern in Modulbauweise der Fall sein. Anders ist die Lage des Anlaufringes bei anderer Anordnung der Planetwalzenspindeln. Das ergibt sich aus folgendem:
In jedem Extruder findet eine Bearbeitung des Einsatzgutes in verschiedenen Abschnitten statt. Die verschiedenen Abschnitte sind eingangs schon angesprochen worden. Zwar ist es möglich, für alle Extruderabschnitte das gleiche Extrudersystem einzusetzen. Da die verschiedenen Systeme unterschiedliche Eigenschaften haben, ist zumindest für bestimmte Einsatzstoffe und bestimmte Verfahren der Einsatz von Planetwalzenextruderabschnitten von Vorteil. Das gilt vor allem für die Verfahrensabschnitte "Mischen und Kühlen". Die Kombination von verschiedenen Extrudersystemen läßt sich günstig verwirklichen, wenn ein mehrteiliges Extrudergehäuse vorgesehen ist, insbesondere ein Gehäuse mit verschiedenen Abschnitten. Dann läßt sich jeder Abschnitt nach Wunsch gestalten, z. B. der Abschnitt "Einziehen des Materials" als Einschneckenextruderabschnitt und die Abschnitte "Mischen und Kühlen" als Planetwalzenextruderabschnitte. Der Gehäuseabschnitt für den Einschneckenextruderabschnitt ist innen glatt. Der Gehäuseabschnitt für den Planetwalzenextruderabschnitt besitzt innen die zugehörige Verzahnung.

Zum Einschneckenextruderabschnitt gehört ein Abschnitt auf der im Gehäuse rotierenden Spindel mit entsprechender Außenverzahnung. Der Einschneckenspindelabschnitt wird durch eine Buchse oder Hülse gebildet, die mit den Buchsen und Hülsen anderer Abschnitte in der oben beschriebenen Weise auf einer gemeinsamen Stange sitzt und verspannt wird.

Zum Planetwalzenextruderabschnitt gehören der Zentralspindelabschnitt und die Planetwalzenspindeln. Der Zentralspindelabschnitt fluchtet mit dem Einschneckenspindelabschnitt. Er bildet eine mittige Spindel in dem Planetensystem. Der Zentralspindelabschnitt wird üblicherweise durch andere Buchsen oder Hülsen als bei dem Einschneckenextruderabschnitt gebildet. Die zugehörigen Buchsen und Hülsen sitzen mit den Buchsen und Hülsen anderer Abschnitte, z. B. des Einschneckenextruderabschnittes, auf der gemeinsamen Stange und werden mit den anderen Buchsen und Hülsen verspannt Der Buchsenaußendurchmesser bzw. Hülsenaußendurchmesser des Zentralspindeldurchmessers ist regelmäßig ein anderer als der des Einschneckenspindelabschnittes. Jedenfalls muß der notwendige Raum für die auf dem Zentralspindelabschnitt umlaufenden Planetwalzenspindeln geschaffen werden.

Außerdem können die zugehörigen Gehäuseabschnitte des Planetwalzenextruderabschnittes einen anderen Gehäusedurchmesser besitzen als die Gehäuseabschnitte des Einschneckenextruderabschnittes.

Je nach Anordnung des Planetwalzenextruderabschnittes ergibt sich die Stellung des Anlaufringes am Extruder.

Im weiteren wird immer nur von Anlaufringen gesprochen, obwohl in einem Extruder mit mehren Planetwalzenmodulen für die Anlaufringe der verschiedenen Module unterschiedliche Bezeichnungen, z. B. Anlaufring und Anlaufzwischenring, üblich sind.

Die Anlaufringe haben in herkömmlichen Extrudern unterschiedliche Bauformen; zum Teil sind sie Bestandteil anderer Bauteile. Beliebt sind bei modulweise aufgebauten Extrudern separate Ringe, die zwischen zwei Modulen eingebaut werden. Wie oben bereits angesprochen sind die Module durch Gehäuseabschnitte bestimmter Länge gekennzeichnet. Die jeweils notwendige Extruderlänge wird durch Aneinandersetzen entsprechend vieler Module erreicht. Die Länge der Planetenspindeln entspricht im wesentlichen der Länge der Gehäuseabschnitte. Wie bei anderen Extrudern mit mehreren Gehäuseabschnitten ist auch bei der Modulbauweise eine gemeinsame Zentralspindel für alle Module vorgesehen. D. h. die gemeinsame Zentralspindel erstreckt sich durch alle Gehäuseabschnitte/Module. Wie zu den anderen Extrudern mit mehreren Gehäuseabschnitten beschrieben, ist es auch für die Modulbauweise üblich, die Zentralspindel aus Einzelteilen zusammen zu setzen. Zu den Einzelteilen gehören Buchsen/Hülsen, die außen die typische Verzahnung der Zentralspindel besitzen. Durch die mittige Öffnung der Buchsen/Hülsen erstreckt sich die Stange, mit der die Buchsen/Hülsen zu einer Zentralspindel verspannt werden.

Die üblicherweise außen am Gehäuse eingespannten Anlaufringe lassen einen Spalt zur Zentralspindel hin frei. Durch den Spalt fließt die Schmelze. Die Bauweise hat sich außerordentlich bewährt. Das gilt sowohl für Extruderherstellung als auch für den Extruderbetrieb.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, die Planetwalzenextruder zu verbessern. Dabei hat die Erfindung die außerordentlich bewährte bisherige Bauweise der Anlaufringe infrage gestellt. Dabei wendet sich die Erfindung einer schwierigeren und aufwendigeren Bauweise zu, um sich Verfahrensvorteile zu verschaffen. Nach der Erfindung werden im Vergleich zu herkömmlichen Anlaufringen kleinere Ringe eingesetzt. Das sind Ringe, die außen einen Spalt zum Gehäuse hin frei lassen (äußerer Spalt). Vorzugsweise ist der äußere Spalt mindestens so groß, daß die Planetwalzenspindeln mit ihrer Mitte keine Berührung mit dem Anlaufring haben. Der äußere Spalt kann noch größer gewählt werden, so daß die Planetwalzenspindeln z. B. nur eine minimale Berührungsfläche mit den Anlaufringen haben. Das radiale Maß der Berührungsfläche ist nicht Gegenstand der Erfindung. Es kann das für herkömmliche Anlaufringe bekannte radiale Maß übernommen werden.

Die Erfindung des äußeren Spaltes hat den großen Vorteil einer deutlich größeren Spaltfläche bei gleicher Spaltweite gegenüber einem herkömmlichen inneren Spalt. Infolge der größeren Spaltfläche entsteht bei sonst gleicher Extruderausbildung ein geringerer Rückstau für die Schmelze. Darüber hinaus bilden sich bessere Strömungsverhältnisse für die Schmelze. Die Schmelze kann langsamer fließen. Der Strömungsweg ist günstiger.

Die Kühlfläche auf diesem Strömungsweg ist günstiger. Deshalb hat die Erfindung zusätzliche Vorteile für die Verwendung als Kühlextruder. Es kann sich dabei um einen einteiligen oder um einen mehrteiligen Extruder, insbesondere um einen Extruder in Modulbauweise, handeln. Der Anlaufring wird wahlweise mittels Stegen gehalten, die ihrerseits am Gehäuse bzw. zwischen den Gehäuseabschnitten gehalten sind. Günstig sind mindestens drei gleichmäßig verteilte Stege oder auch mehr gleichmäßig verteilte Stege.

Der Anlaufring kann auch an der Zentralspindel gehalten werden. Dabei ist es möglich, den Anlaufring zwischen den oben beschriebenen Buchsen/Hülsen der Zentralspindel, einzuspannen.

Die erfindungsgemäßen Anlaufringe können bei einer Befestigung am Gehäuse schließend auf der Zentralspindel gleiten oder auch noch einen Abstand zur Zentralspindel besitzen. Wahlweise kann das auch zur Zentrierung der Zentralspindel benutzt werden. Mit dieser Zentrierung kann ein Ausschlagen der Zentralspindel verhindert/reduziert werden. Zwar wirken die Planetwalzenspindeln stützend auf die Zentralspindel. Gleichwohl ist im Rahmen des Bewegungsspieles zwischen den Teilen(Zentralspindel/Planetwalzenspindeln und innen verzahntem Gehäuse) noch ein Ausweichen möglich. Das Ausweichen wird umso gefährlicher, je geringer die Anzahl der Planetwalzenspindeln ist. Bereits ein geringes Ausweichen der Zentralspindel kann zu ungleichmäßigen Verschleiß an den Zähnen bzw. zu einem übermäßigen partiellen Verschleiß führen. Im Extremfall können die Planetwalzenspindeln überspringen. Die Folge ist eine extreme Überbelastung des Planetwalzenextruders, ggfs. sogar ein Bruch.

Je nach Anordnung der Anlaufringe können sich Sonderformen der Anlaufringe ergeben. In einem bevorzugten Anwendungsfall wird ein Planetwalzenextruderabschnitt zum Entgasen der Schmelze verwendet.

Alle Extruder haben gemeinsam, daß in der Schmelze bzw. in dem Einsatzgut/Behandlungsgut gasförmige Bestandteile auftreten können. Dabei kann es sich um Bestandteile handeln, die von Anfang an unerwünscht waren. Solche Bestandteile können z. B. Wasser sein. Einige Thermoplaste- bzw. Füllstoffe nehmen Wasser auf. Entweder müssen diese Thermoplaste oder Füllstoffe vorgetrocknet werden, oder aber der im Extruder entstehende Dampf muß abgezogen werden, entgast werden.

Gasförmige Bestandteile, die am Anfang erwünscht und im weiteren Verarbeitungsvorgang unerwünscht sind, können Lösungsmittel, Reaktionsbeschleuniger oder Reaktionsinhibitoren bzw. inerte Gase sein. Soweit kein vollständiger chemischer Umsatz dieser Gase erfolgt, verbleiben Rückstände mit monomeren, oligomeren Abbauprodukten und Zersetzungsprodukten.

Flüchtige Bestandteile in der Schmelze betragen häufig mehr als 3 bis 4 Gew.-% und dürfen in extrudierten Polymeren meist nicht über 0,2 Gew.-% liegen. Es gibt verschiedene Gründe, die zur Entgasung zwingen. Dazu gehören:
Verbesserung der Produktqualität, Vermeidung gesundheitlicher Schädigung
Veringerung der Kosten
Verhindern eines chemischen Abbaus
Durchführung weiterer Verfahrensschritte.

Zum Entgasen werden unterschiedliche Geräte angeboten. Zumeist wird die Entgasung am Extruder vorgenommen. Zunächst wird dazu an Extruder eine Entgasungszone definiert. Beim Extruder sind folgende Zonen bekannt:
Einzugszone, Kompressionszone, erste Plastifizierungs- und Homogenisierungszone und Dekompressionszone, zweite Plastifizierungs- und Homogenisierungs bzw. Dispergierungszone, Kühlzone, Austragzone. Die Bezeichnung der verschiedenen Zonen erläutert deren Funktion. So wird das Einsatzmaterial in der Einzugzone in den Extruder eingezogen und in der Kompressionszone komprimiert. In der Plastifizierungszone erfolgt eine Plastifizierung des Materials, in der Homogenisierungszone eine Homogenisierung des Materials in der Dispergierungszone eine Verteilung von Additiven in dem Material, in der Kühlzone eine Abkühlung usw.

Die vorstehende Zoneneinteilung gilt für Einschneckenextruder oder Doppelschneckenextruder. Bei den Planetwalzenextrudern wird üblicherweise die Plastifizierungs- und Homogenisierungszone zusammengefaßt.

Zum Entgasen werden diverse Lösungen angeboten. Alle Lösungen basieren darauf, daß die in der Schmelze gelösten flüchtigen Bestandteile durch Druckreduzierung frei werden. Der Druckabfall kann auf Umgebungsdruck oder auf einen darüber liegenden Druck erfolgen. Zwangsläufig löst sich das Gas dann aus der Schmelze. Die Gasblasen können dann abgezogen werden.

Bei Kaskadenextruderanlagen bzw. Tandemextruderanlagen findet die Entgasung zumeist zwischen dem Primärteil und dem Sekundärteil statt. Bei den Kaskadenextruderanlagen wird mit einem Extruder (Primärextruder) Schmelze erzeugt und anschließend in einen anderen Extruder (Sekundärextruder) übergeben, wobei die Übergabe vorzugsweise schwerkraftbestimmt ist. D. h. die Schmelze fällt aus dem Primärextruder in die Einzugöffnung des Sekundärextruders. Die Übergabe wird häufig zur Entgasung benutzt. Dabei ist es günstig, die Übergabe einzuhausen und mit einem geeigneten Unterdruck zu beaufschlagen.

Bei Tandemanlagen ist eine Übergabe vom Primärextruder zum Sekundärextruder unter Druck vorgesehen. Der Druck wird zum Entgasen an der Übergabestelle nur wesentlich gegenüber dem bis dahin bestehenden Betriebsdruck reduziert.

An den vorstehend beschriebenen Übergabestellen kann der Anlaufring die Form einer Scheibe haben. Bei dieser Form wird der Extruder bis auf den vorgesehenen äußeren Spalt am Austrittsende verschlossen. Die gleiche Wirkung kann mit einem ringförmigen Anlaufring erzielt werden, der auf der Zentralspindel schließend gleitet. Dabei kann ein Austreten von Schmelze zwischen den Zähnen der Zentralspindel z. B. dadurch verhindert werden, daß die Zentralspindel vor dem Anlaufring frei geschnitten ist. Vereinfacht ausgedrückt ist die Verzahnung durch das Freischneiden entfernt worden. Die Verzahnung kann auch in dem Bereich auslaufen.

Ein so ausgebildetes Zentralspindelende kann von dem Anlaufring schließend umfaßt werden. Dabei wirkt der Anlaufring in oben beschriebener Form zentrierend auf die Zentralspindel. Bei einem Anlaufring in Form einer Scheibe ist ein Austreten der Schmelze an der Zentralspindel ausgeschlossen. Die Lagerung der Zentralspindel kann auch an der Scheibe erfolgen, z. B. indem die Scheibe mit einer Nabe in das Zentralspindelende faßt. Bei einem äußeren Umfassen der Zentralspindel ist wieder ein Freischneiden der Zentralspindel günstig.

Ein Entgasen ist auch noch möglich, wenn in dem als Primärextruder ausgebildeten Planetwalzenextruder ein geringer Druck besteht. Der Druck ist immer noch so hoch, daß eine Entspannung der Schmelze nach Austitt durch den äußeren Spalt erfolgen kann.

Die Schmelze hat dann zwar nur noch einen geringen Druck, ggfs. ist die Schmelze sogar drucklos. Die Schmelze wird dann im Sekundärextruder wieder auf den notwendigen Druck zu ihrer Weiterverarbeitung gebracht. Wahlweise ist auch ein Druckaufbau mittels einer zwischengeschalteten Pumpe vorgesehen.

Die Entgasung kann auch in dem als Planetwalzenextruder ausgebildeten Primärextruder zusätzlich oder allein rückwärts erfolgen. In dem Fall tritt die Schmelze mit geringem Druck bzw. ggfs. drucklos durch den äußeren Spalt des Primärextruders.

Bei dem Rückwärtsentgasen im Planetwalzenextruder wird die Schmelze in dem in Strömungsrichtung der Schmelze vorderen Extruderbereich entspannt und Gas abgezogen. Dazu wird durch entsprechende Dosierung der Schmelzemenge sichergestellt, daß zumindest im vorderen Extruderbereich ein zum Entgasen ausreichender, schmelzefreier Hohlraum besteht. Der schmelzefreie Hohlraum ist mindestens 10%, vorzugsweise mindestens 30%, höchtens 90% und vorzugsweise höchstens 70% des Hohlraumes im schmelzefreien Planetwalzenextruder. Dieser Hohlraum wird definiert durch den Innenraum des innen verzahnten Planetwalzenextrudergehäuses, durch die Zentralspindel und durch die Planetspindeln.

Die Entgasung kann auch dadurch unterstützt werden, daß der Sekundärextruder als 4 Planetwalzenextruder ausgebildet ist. Dann bewirkt der Gasabzug an der Übergabestelle zwischen dem Primärextruder und dem Sekundärextruder, daß die Schmelze nicht nur an der Übergabestelle sondern weiterhin rückwärts aus dem Sekundärextruder entgast wird.

Die oben beschrieben Verhältnisse gelten auch, wenn der Primärextruder nur am Ende mit einem Planetwalzenextruderabschnitt versehen ist bzw. der Sekundärextruder nur am Anfang mit einem Planetwalzenextruderabschnitt versehen ist.

Auch zwischen den Abschnitten eines Extruders ist die Anwendung der erfindungsgemäßen Anlaufringe günstig. Das gilt auch dann, wenn am Übergang von einem Extruderabschnitt in den anderen Abschnitt Schmelze aus dem Extruder nach außen abgezogen und anschließen dem Extruder wieder zugeführt wird. Das gilt auch für eine Entgasung durch Abzug des Gases an den Anlaufringen. Der Schmelzeabzug kann unterschiedliche Gründe haben, z. B. die oben angesprochene Entgasung oder nur die Zwischenschaltung einer Pumpe zur Druckerhöhung.

Die Entgasung kann auch ohne Schmelzeabzug an dem Anlaufring stattfinden. Dazu ist in Strömungsrichtung hinter dem Anlaufring ein Druckabfall vorgesehen.

Der niedrigere Druck wird durch eine Zone geringer Druckwirkung erreicht. Das kann z. B. durch Unterbrechungen der Zähne der Planetspindeln erreicht werden. Ein Bereich ohne Druckwirkung kann dadurch erreicht werden, daß die Planetspindeln in der Zone keine Zähne besitzen oder daß eine Volumenserweiterung dadurch entsteht, daß die Planetspindeln in einigem Abstand von dem Anlaufring beginnen. Der Abstand ist abhängig vom Durchmesser.

Mit Durchmesser ist der Teilkreisdurchmesser der Innenverzahnung des Gehäuses bei einem Planetwalzenextruder bezeichnet. Der Abstand kann bis 200 mm und im Extremfall mehr betragen. Dabei ist von Vorteil, wenn nicht alle Planetspindeln den Abstand besitzen und mindesten eine der Planetspindeln geringen Abstand hat, z. B. höchtens 10 mm. Das dient dazu, die Entgasungsöffnung in dem Anlaufring frei zu halten. Ein unerwünschter Materialaufbau vor der Entgasungsöffnung wird verhindert.

Wahlweise sind die Planetspindeln im Wechsel kurz/lang ausgestaltet. Es kommt auch ein anderer gleichmäßiger oder ungleichmäßiger Wechsel von "kurz" und "lang" in Betracht, z. B. kurz-kurz-lang.

Für die Entgasung ist das Druckgefälle vor und hinter dem Anlaufring von wesentlicher Bedeutung. Vorzugsweise wird das Druckgefälle durch Änderung des Durchtrittsspaltes an dem Anlaufring eingestellt. Vorzugsweise verläuft der Durchtrittsspalt konisch. Die Spaltverstellung kann durch Verstellung der Zentralspindel in axialer Richtung erreicht werden. Die axiale Verstellung der Zentralspindel kann hydraulisch oder mechanisch erfolgen. Beide Verstellungen können stufenlos sein, so daß das Druckgefälle gleichfalls stufenlos veränderbar ist. In der Praxis sind die optimalen Zentralspindelstellungen für jedes Material und für jeden Betriebszustand des Extruders schnell gefunden.

Wahlweise ist auch eine stufenweise Verstellung vorgesehen.

Für die Entgasung kann ausreichend sein, wenn lediglich Öffnungen vorhanden sind, durch die das frei werdende Gas entweichen kann.

Durch Anlegen eines Saugzuges wird die Entgasungsleistung wesentlich gesteigert. Die Entgasung erfolgt vorzugsweise durch den Anlaufring hindurch in einen Vakuumdom. Der Vakuumdom hat ein erhebliches Volumen. An den Vakuumdom ist ein Unterdruck angelegt. Das große Volumen des Doms trägt zur Betriebssicherheit der Entgasung und zur Trennschärfe der Entgasung bei.

Die Entgasung wirkt über den unmittelbaren Raum hinter dem Anlaufring hinaus auch in das von den Spindeln erfaßte und in Förderrichtung gedrängte Material hinein, bis die Verdichtung des Materials eine weitere Entgasung verhindert. Dabei ist für die Entgasung besonders förderlich, wenn die Zahl der Planetspindeln geringer als normal ist. Die Anzahl der Planetspindeln hängt vom Durchmesser ab. Mit Durchmesser ist der Teilkreisdurchmesser der Innenverzahnung am Gehäuse des Planetwalzenextruders bezeichnet. Nachfolgend sind die normalen Planetspindelzahlen im Abhängigkeit vom Durchmesser und von der Spindellänge wiedergegeben:

Nach der Erfindung werden vorzugsweise zur Entgasung mindestens 3 Planetspindeln weniger als bei Normalspindelzahl eingesetzt werden.

Dadurch ergibt sich ein relativ großer Abstand zwischen den Planetspindeln, in dem das Material relativ lange entgasen kann.

Hinsichtlich dieses Materials entsteht - solange eine Entgasung noch stattfindet - eine Form der Rückwärtsentgasung, weil das Gas in Bezug auf die Förderwirkung des Extruders rückwärts abgezogen wird.

Wahlweise erfolgt eine mehrstufige Entgasung.

Besonders günstige Verhältnisse ergeben sich, wenn ein Vertikal-Extruder verwendet wird. In dem Vertikalextruder bildet sich durch die Schwerkraft der Schmelze/Einsatzgut/Behandlungsgutes hinter dem Anlaufring ein der Entgasung sehr förderlicher Hohlraum, indem zugleich durch entsprechenden Extruderdurchsatz sichergestellt wird, daß die nachströmende Schmelze/Einsatzgut/Behandlungsgut den Hohlraum nicht ausfüllt. Dem Gas stehen in der vertikalen Anordnung der geringste Widerstand gegen Austreten aus der Schmelze und aus dem Extruder entgegen.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.

Im Ausführungsbeispiel wird aus PVC-Granulat mittels eines Extruders eine PVC-Schmelze gewonnen.

Mit 1 ist ein zylindrisches Extrudergehäuse für einen Planetwalzenextruderabschnitt bezeichnet. Das Gehäuse 1 ist mit einer Buchse 2 ausgekleidet, die innen mit einer Verzahnung versehen ist. Mit der Verzahnung der Buchse 2 kämmen 6 Planetwalzenspindeln 3. Die Planetwalzenspindeln kämmen zugleich mit einer nicht dargestellten Zentralspindel. Die Zentralspindel besitzt einen üblichen Antrieb.

Die Planetwalzenspindeln 3 werden von einem Anlaufring 4 in Form einer Scheibe in axialer Richtung gehalten. Die Planetwalzenspindeln 3 gleiten an der Scheibe entlang.

Zwischen dem Anlaufring 4 und der Buchse 2 besteht ein äußerer Spalt, durch den die Schmelze austritt.

Der Anlaufring 4 ist dabei mit drei gleichmäßig am Umfang verteilten Stegen 5 am Gehäuse 1 gehalten.

Claims (27)

1. Extruder für die Herstellung und/oder Bearbeitung von plastischen Stoffen, insbesondere von Schmelze, wobei der Extruder mindestens abschnittsweise als Planetwalzenextruder ausgebildet ist und dort eine Zentralspindel, umlaufende Planetwalzenspindeln und ein innen verzahntes Gehäuse sowie in Strömungsrichtung der Schmelze hinter den Planetwalzenspindeln einen Anlaufring besitzt, wobei die Planetwalzenspindeln mit ihrer Verzahnung sowohl mit der Verzahnung der Zentralspindel als auch mit der . Innenverzahnung des Gehäuses kämmen und wobei die Planetwalzenspindeln an dem Anlaufring entlang gleiten, dadurch gekennzeichnet, daß der Anlaufring einen äußeren Spalt bildet.

2. Extruder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anlaufring im Gehäuse oder in der Zentralspindel gehalten ist.

3. Extruder nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch Stege als Halterung.

4. Extruder nach Anspruch 2 oder 3 gekennzeichnet durch eine Einspannung zwischen Gehäuseabschnitten oder zwischen den Buchsen oder Hülsen der mittigen Spindel.

5. Extruder nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine Zentrierung der mittigen Spindel mittels des Anlaufringes.

6. Extruder nach einem der Ansprüche 2 bis 5, gekennzeichnet durch eine Freischneidung oder Auslaufen der Verzahnung im Bereich der mittigen Spindel und/oder durch eine Stegzahl von 3 oder mehr und/oder durch eine gleichmäßige Verteilung der Stege.

7. Extruder nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der im Gehäuse gehaltene Anlaufring schließend und zugleich gleitend auf der mittigen Spindel sitzt.

8. Extruder nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch einen scheibenförmigen Anlaufring am Ende eines Extruders.

9. Extruder nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der scheibenförmige Anlaufring mit einer Nabe zentrierend in das Ende der mittigen Spindel greift oder mit einem Bund das Ende der mittigen Spindel umgreift.

10. Extruder nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch einen Druckabfall der Schmelze nach Austritt aus dem äußeren Spalt und durch eine anschließende Entgasung.

11. Extruder nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Schmelzeaustritt durch den äußeren Spalt in einer Kaskadenanordnung an der Übergabe der Schmelze vom Primärextruder zum Sekundärextruder vorgesehen ist.

12. Extruder nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Schmelzeaustritt durch den äußeren Spalt in einer Tandemanordnung an der Übergabe der Schmelze vom Primärextruder zum Sekundärextruder vorgesehen ist.

13. Extruder nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Anlaufring in einem Extruder zwischen zwei Extruderabschnitten angeordnet ist.

14. Extruder nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmelze zur Entgasung aus dem Extruder abgezogen und nach der Entgasung wieder eingespeist wird oder daß die Entgasung im Planetwalzenextruderabschnitt durch einen Gasabzug am bzw. im Anlaufring erfolgt.

15. Extruder nach einem der Ansprüche 11, 12, 14, dadurch gekennzeichnet, daß im Schmelzestrom nach der Entgasung eine Pumpe zum Druckaufbau vorgesehen ist.

16. Extruder nach einem Anspruch 14, gekennzeichnet durch einen Druckabfall für die Entgasung in dem sich anschließenden Extruderabschnitt.

17. Extruder nach Anspruch 16, gekennzeichnet durch eine geringere Förderwirkung in Förderrichtung hinter dem Anlaufring und/oder eine Vergrößerung des Hohlraumvolumens.

18. Extruder nach Anspruch 17, gekennzeichnet durch einen dem Anlaufring folgenden Planetwalzenextruderabschnitt, in dem Planetspindeln mit im Entgasungsbereich unterbrochenen Zähnen oder in dem Planetspindeln ohne Zähne im Entgasungsbereich oder in dem Planetspindeln vorgesehen sind, die einen Hohlraum freilassen.

19. Extruder nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der schmelzefreie Hohlraum im Extruder mindestens 10% und höchstens 90%, vorzugsweise mindestes 30% und vorzugsweise höchstens 70% vom gesamten Hohlraumvolumen in dem Planetwalzenextruderabschnitt beträgt.

20. Extruder nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Planetwalzenspindeln alle oder einzeln gleichen oder unterschiedlichen Abstand von dem Ablaufring besitzen.

21. Extruder nach Anspruch 20, gekennzeichnet durch Verwendung mindestens einer Planetspindel mit einem Abstand von höchstens 10 mm und/oder mindestens einer Planetspindel mit einem größeren Abstand.

22. Extruder nach Anspruch 21, gekennzeichnet durch Verwendung eines Abstandes bis 200 mm und/oder wechselnder Längen der Planetspindeln

23. Extruder nach einem der Ansprüche 14 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas in Förderrichtung des Extruders hinten an dem Anlaufring abgezogen wird.

24. Extdruder nach einem der Ansprüche 14 bis 23, gekennzeichnet durch einen angeschlossenen Vakuumdom zum Entgasen.

25. Extruder nach einem der Ansprüche 14 bis 24, gekennzeichnet durch Vertikalanordnung des Extruder.

26. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 25, gekennzeichnet durch die Verwendung von Planetwalzenextrudermoduln mit einer Planetspindelzahl, die mindstens um die Zahl 3 geringer als die Normalplanetspindelzahl ist.

27. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 26, gekennzeichnet durch eine Kühlung und/oder Beheizung der Module im Entgasungssbereich.