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Die
Erfindung betrifft ein Extruderzylindersegment, umfassend wenigstens
ein über
eine Versorgungsleitung, insbesondere eine Stromleitung versorgbares,
integriertes Heizelement, insbesondere eine Widerstandsheizpatrone.
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Extruder
dienen zum Verarbeiten unterschiedlichster Materialien und sind
in verschiedenen Bauformen verfügbar.
Bekannt sind Einschnecken-, Zweischnecken- und Mehrschneckenextruder, die gleich
oder gegenläufig
arbeiten können.
Die Extrusionsschnecken, die mit einem Antriebsgetriebe gekoppelt
sind, sind in einem Extrusionszylinder angeordnet, dem das zu verarbeitende
Gut zugeführt
wird. Ein solcher Extrusionszylinder besteht aus einer Vielzahl
separater Extrusionszylindersegmente, die aneinandergereiht sind
und jeweils eine oder mehrere, der Anzahl der Schnecken entsprechende,
Bohrungen aufweisen.
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Üblicherweise
ist es erforderlich, die meisten oder alle Zylindersegmente für ein optimales
Extrusionsergebnis zu beheizen, wozu in jedem Extruderzylindersegment
wenigstens ein Heizelement integriert ist. Üblicherweise kommen hierfür längliche
Widerstandsheizpatronen zum Einsatz. Bekannt ist es aber auch, Keramikeinsätze zu verwenden,
die in das Zylindersegment, die Schneckenwellenbohrung definierend,
eingesetzt sind, auf welchen Heizleiterbahnen aufgedampft sind,
die zum Beheizen zu bestromen sind. Üblicherweise sind mehrere solcher
Heizelemente, insbesondere Widerstandsheizpatronen, vorgesehen,
typischerweise vier, sechs oder acht an der Zahl. Um diese zu bestromen,
werden die Anschlussabschnitte der einzelnen Heizelemente zu einer Klemmleiste
oder einem Klemmbrett geführt,
wo sie mit einer Stromleitung verbunden werden, wobei die Bestromung
und damit der Betrieb der Heizelemente über eine übergeordnete Steuerungseinrichtung
für jedes
Extruderzylindersegment separat gesteuert wird.
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Aufgrund
der verarbeiteten Materialien, die häufig in sehr feiner Pulverform
vorliegen, insbesondere im Pharmabereich, kommt es zu einer außenseitigen
Verschmutzung des Extrusionszylinders sowie der entsprechenden Segmente
wie auch deren Anbauteile in Form abgehender Leitungen, Stecker etc.
Eine solche Verschmutzung ist vor allem im Pharmabereich kritisch,
weshalb sehr häufig
eine vollständige
Grundreinigung des Extruders erforderlich ist. Zu diesem Zweck ist
es bei bekannten Extrudern erforderlich, den Zylinder vollständig zu
zerlegen und sämtliche
Bauteile wie die Heizpatrone etc. zu entfernen, die Verbindungen
am Klemmbrett zu lösen,
das Klemmbrett zu entfernen und die Stromzufuhr zu entkoppeln etc.
Hiermit ist ein beachtlicher Demontageaufwand und zum erneuten Einrichten Montageaufwand
verbunden.
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Der
Erfindung liegt damit das Problem zugrunde, ein Extruderzylindersegment
anzugeben, das einer einfacheren Reinigung zugänglich ist.
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Zur
Lösung
dieses Problems ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass ein mit
dem Extruderzylindersegment verbundenes flüssigkeitsdichtes Anschlussgehäuse, in
dem das Heizelement mit der Versorgungsleitung verbunden ist, vorgesehen
ist, und in das das Heizelement mit einem Anschlussabschnitt flüssigkeitsdicht
geführt
ist, und an dem ein Anschlussmittel zum Anschließen der Versorgungsleitung
vorgesehen ist, oder in das die Versorgungsleitung flüssigkeitsdicht
geführt
ist.
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Bei
dem erfindungsgemäßen Extruderzylindersegment
ist der gesamte elektrische Anschlussbereich flüssigkeitsdicht in dem Anschlussgehäuse gekapselt.
Das oder die Heizelemente sind flüssigkeitsgeschützt in das
Anschlussgehäuse
geführt
und dort an oder mit dem darin integrierten Klemmbrett oder der
Klemmleiste verschaltet. Das heißt, in diesem Bereich sind
keine freiliegenden oder flüssigkeitssensitiven
Elemente oder elektrische Verbindungen oder dergleichen vorhanden,
vielmehr sind alle Bauteile flüssigkeitsresistent
oder flüssigkeitsdicht gekapselt.
Entsprechendes gilt für
die Versorgungsleitung. Diese ist entweder an einem am Anschlussgehäuse befindlichen,
dort flüssigkeitsdicht
montierten Anschlussmittel anzuschließen, kann also sehr leicht
dort demontiert werden. Das Anschlussmittel, das im Gehäuseinneren
mit dem Klemmbrett und dort den Heizleiteranschlüssen verschaltet ist, ist flüssigkeitsdicht
montiert, so dass auch von dort keine Flüssigkeit in das Anschlussgehäuse, wo
wie beschrieben die elektrische Kontaktierung und Verschaltung erfolgt,
möglich
ist. Alternativ dazu besteht die Möglichkeit, eine fest installierte
Versorgungsleitung, die an der Klemmleiste im Anschlussgehäuse fest
installiert ist, flüssigkeitsdicht
aus dem Anschlussgehäuse
zu führen
und sie mit einem am anderen Ende befindlichen Stecker mit der Stromversorgung
zu koppeln.
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Das
erfindungsgemäße Extruderzylindersegment
ist damit, was die elektrischen Verbindungen betrifft, ein vollkommen
flüssigkeitsgeschütztes Bauteil.
Im Falle einer erforderlichen Reinigung ist es lediglich erforderlich,
die jeweilige segmentspezifische Versorgungsleitung, sei es am Anschlussmittel am
Anschlussgehäuse
oder an einem externen Anschlussmittel, zu lösen, wonach das Extruderzylindersegment
samt Anschlussgehäuse
demontiert wird. Das Segment samt Anschlussgehäuse kann nun ohne weiteres
flüssigkeitsgereinigt
werden, beispielsweise dampfgestrahlt oder sonst wie behandelt werden,
nachdem aufgrund der vollständigen
flüssigkeitsgesicherten
Kapselung sämtlicher
elektrischer Kontaktierungen und Verschaltungen sichergestellt ist,
dass diese während
der Reinigung nicht benetzt und damit beschädigt werden können.
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Im
Betrieb bedeutet dies eine wesentliche Vereinfachung, nachdem keine
aufwändigen
Montage- oder Demontageschritte vorzunehmen sind, da lediglich wie
beschrieben die Versorgungsleitung zu lösen ist und das Zylindersegment – das ohnehin
zu demontieren ist – ausgebaut
werden muss. Die Reinigung kann, weil eben flüssigkeitsgeschützt ist, auch
mit relativ grobem Reinigungswerkzeug wie Dampfstrahler oder dergleichen
erfolgen. Insgesamt lässt
also der Einsatz eines solchen erfindungsgemäßen Extruderzylindersegments
die schnelle Reinigung des Extruders zu, so dass dieser auch wesentlich
schneller wieder einsatzbereit ist.
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Das
Anschlussgehäuse
selbst kann nach einer ersten Erfindungsalternative mit dem Extruderzylindersegment über das
oder die Heizelemente tragend verbunden sein. Diese Ausgestaltung
kommt vornehmlich bei Verwendung von länglichen Widerstandsheizpatronen,
die ein hinreichend stabiles Gehäuse
besitzen, zum Einsatz. Das heißt,
es sind keine zusätzlichen
Verbindungselemente zum Haltern des Anschlussgehäuses am Segment vorzusehen, vielmehr
tragen die vom Zylin dersegment zum Anschlussgehäuse laufenden Widerstandsheizpatronen
das Anschlussgehäuse
selbst.
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Bei
Verwendung anderer Heizelemente, die nicht von Haus aus eine selbsttragende
Funktion ausüben
können,
wie beispielsweise bei Verwendung der aufgedampften Leiter, ist
es zweckmäßig, das
Anschlussgehäuse
mit dem Extruderzylindersegment über
einen oder mehrere Verbindungsabschnitte, durch den oder die ein
Anschlussabschnitt eines Heizelements geführt ist, tragend zu verbinden. Die
in diesem Fall vorgesehenen drahtförmigen Verbindungsleitungen
der Heizpatronen werden durch einen entsprechenden Verbindungsabschnitt,
der in Form einer einfachen Hülse
ausgeführt
sein kann, geführt.
Diese Hülse
kapselt den jeweiligen Leiter und stellt gleichzeitig infolge ihrer
Befestigung sowohl am Segment als auch am Anschlussgehäuse die
tragende Verbindung für
das Gehäuse
dar.
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Zweckmäßigerweise
sind dabei das Heizelement oder das Verbindungselement in einer
jeweiligen Bohrung im Extrusionszylinder und/oder einer Bohrung
im Anschlussgehäuse über ein
das Heizelement oder das Verbindungselement fixierendes, dichtendes
Haltemittel, insbesondere eine Halteschraube fixiert. Vornehmlich
kommen hierzu Schneidringschrauben zum Einsatz, die mit einem Gewindeabschnitt
in eine entsprechende Bohrung im Segment bzw. dem Gehäuse eingeschraubt
werden, und andererseits über
einen Schneidbund in die Außenmantelung
der Heizpatrone bzw. des Verbindungselements, also der Hülse, einschneiden
und so eine formschlüssige
Dichtung erwirken.
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Neben
der beabstandeten Anordnung des Anschlussgehäuses ist es natürlich auch
denkbar, das Anschlussgehäuse
direkt auf das Extruderzylindersegment abgedichtet aufzusetzen.
Das heißt,
es wird unmittelbar auf das Segment unter Zwischenschaltung einer
geeigneten Dichtung, beispielsweise einer umlaufenden Ringdichtung,
aufgeschraubt.
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Das
Anschlussgehäuse
selbst verfügt
bevorzugt über
einen dichtend schließbaren
Deckel, der zu Kontaktierungszwecken geöffnet werden kann, wenn nämlich die
in das Zylindersegment eingesetzten Heizpatronen oder sonstigen
Heizleiter mit dem im Anschlussgehäuse befindlichen Klemmbrett
oder dergleichen kontaktiert werden müssen, bzw. auch das gehäuseseitige
Anschlussmittel oder die fest installierte Versorgungsleitung am
Klemmbrett verschaltet werden müssen.
Der Deckel selbst wird anschließend
wieder flüssigkeitsdicht
geschlossen, gleichwohl bietet sich stets die Möglichkeit, in das Innere des
Gehäuses
zu gelangen.
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Weiterhin
kann das erfindungsgemäße Extruderzylindersegment
zwei Anschlussmittel für
Kühlmittelleitungen
aufweisen, über
die Kühlmittel
in einen segmentseitigen Kühlkanal
zu- bzw. abgeführt werden
kann. Zur Demontage werden in diesem Fall lediglich die beiden Kühlmittelleitungen
gelöst,
was ebenfalls sehr schnell und ohne Umstand vonstatten geht.
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Ferner
betrifft die Erfindung einen einen Zylinder mit mehreren solcher
Zylindersegmente aufweisenden Extruder.
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Weitere
Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus
dem im folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiel sowie anhand der
Zeichnungen. Dabei zeigen:
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1 eine
Prinzipdarstellung eines Extruders mit einem Extruderzylinder umfassend
mehrere einzelne Extrudersegmente,
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2 eine
Perspektivansicht eines erfindungsgemäßen Extruderzylindersegments,
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3 eine
Teilschnittansicht durch das Segment aus 2 in einer
ersten Ansicht, und
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4 die
Darstellung aus 3 in einer zweiten Ansicht.
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1 zeigt
eine Prinzipdarstellung eines Extruders 1, in der lediglich
die wesentlichen Elemente, nämlich
der Motor 2, das Getriebe 3 sowie der Extruderzylinder 4 dargestellt
sind. Der Extruderzylinder 4 besteht in an sich bekannter
Weise aus mehreren aneinander gereihten Zylindersegmenten 5,
die über nicht
näher gezeigte
Spannmittel fest miteinander verspannt sind.
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2 zeigt
ein Extruderzylindersegment 5 in vergrößerter Ansicht. Das Extrudersegment 5 weist im
gezeigten Beispiel vier Bohrungen 6 auf, von denen in den
Schnittdarstellungen gemäß den 3 und 4 lediglich
zwei zu sehen sind. In jeder der vier Bohrungen 6 ist ein
Heizelement 7 in Form einer länglichen Widerstandsheizpatrone
angeordnet. Über
diese Widerstandsheizpatronen ist es möglich, das Extruderzylindersegment 5 zu
beheizen. Die Bohrungen 6 sind als Durchgangsbohrungen
ausgeführt,
die an ihrem freien Ende jeweils mit einer Dichtschraube 8 flüssigkeitsdicht
geschlossen sind. Die einzelnen Widerstandsheizpatronen 7 sind über Halteschrauben 9,
bei denen es sich um Schneidringschrauben handelt, in der jeweiligen
Bohrung 6 lagefest fixiert.
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Das
Extruderzylindersegment 5 weist weiterhin ein Anschlussgehäuse 10 auf,
in das die freien Enden der Widerstandsheizpatronen 7 geführt sind. Hierzu
weist das Anschlussgehäuse 10 entsprechende
Durchbrechungen auf, die von der jeweiligen Widerstandsheizpatrone 7 durchsetzt
sind. Die Fixierung erfolgt auch hier über entsprechende Halteschrauben 11 in
Form von Schneidringverschraubungen. Nachdem die Widerstandsheizpatronen 7 ein hinreichend
stabiles Außengehäuse besitzen,
wird das Anschlussgehäuse 10 ausschließlich über die vier
sich vom Segment 5 zum Anschlussgehäuse 10 erstreckenden
Widerstandsheizelemente 7 getragen. Die jeweiligen Verbindungen über die
Halteschrauben 9 und 11 sind jeweils flüssigkeitsdicht,
so dass auch in diesem Verschraubungsbereich sichergestellt ist,
dass keine Reinigungsflüssigkeit
in die Bohrung 6 oder das Anschlussgehäuse 10 eindringen kann.
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Im
Anschlussgehäuse 10 ist,
wie in 2 lediglich exemplarisch dargestellt ist, eine
Anschlusseinrichtung 12 in Form einer Klemmleiste oder
eines Klemmbretts vorgesehen. Die jeweiligen Heizleiter 13 der
einzelnen Heizpatronen 7 sind an dieser Anschlusseinrichtung 12 zusammengeführt, mithin
also miteinander verschaltet. Am Anschlussgehäuse 10 befindet sich
ferner ein flüssigkeitsdicht
montiertes Anschlussmittel 14, an das ein Anschlussstecker
einer Stromversorgungs leitung angeschlossen werden kann. Die entsprechende
Kontaktleitung 15 des Anschlussmittels 14 ist
in entsprechender Weise an die Anschlusseinrichtung 12 geführt und
wird über
diese mit den einzelnen Heizleitern 13 kontaktiert. Das
Anschlussmittel 14 ist dabei so ausgeführt, dass es bei einer Demontage
der angeschlossenen Stromleitung vollständig flüssigkeitsdicht ist, so dass
mithin auch in diesem Bereich keine Flüssigkeit eindringen kann.
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Des
Weiteren sind am Segment 5 zwei Anschlussmittel 16 für Kühlmittelleitungen
vorgesehen, an die entsprechende Leitungen zur Zu- und Abfuhr eines
Kühlmittels,
vornehmlich Wassers, lösbar
angeschlossen werden können.
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Wie
bereits beschrieben, ergibt sich insgesamt eine voltständig flüssigkeitsdichte
Ausgestaltung, das heißt,
sämtliche
elektrischen Kontakte sind flüssigkeitsdicht
in dem Anschlussgehäuse 10,
das zu Kontaktierungszwecken über
einen abnehmbaren und dichten schließbaren Deckel 17 verfügt, aufgenommen.
Im Falle einer Reinigung kann das Zylindersegment 5 sehr
einfach demontiert werden, nachdem lediglich die Stromversorgungsleitung
vom Anschlussmittel 14 und die Kühlmittelleitungen von den Anschlussmitteln 16 zu
lösen sind.
Nach der Montage des Segments 5 kann dieses dann unter
Verwendung grober Reinigungsgerätschaften
wie Dampfstrahler oder dergleichen ohne weiteres vollständig flüssigkeitsgereinigt
werden, ohne dass die Gefahr besteht, dass Flüssigkeit in die elektrische
Kontaktzone gelangt, die dabei wie auch die Heizpatronen geschädigt werden
könnten.
Die Reinigung kann infolgedessen sehr gründlich und sehr schnell vonstatten
gehen, gleichwie auch die Demontage und nachfolgende Montage sehr
schnell und auf einfache Weise möglich
ist.
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Anstelle
der in den Figuren gezeigten Durchgangsbohrungen 6 wäre es auch
denkbar, diese Bohrungen als Sacklochbohrungen auszuführen. Auch ist
es denkbar, das Anschlussgehäuse 10 nicht
beabstandet zum Segment 5 anzuordnen, sondern unmittelbar
auf dieses aufzuschrauben, wobei im Verbindungsbereich eine entsprechende
umlaufende Dichtung zwischengeschaltet ist. In diesem Fall könnten zumindest
die Halteschrauben 11 entfallen.
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Der
Einsatz eines solchen erfindungsgemäßen Extruderzylindersegments
ist nicht nur auf den Pharmaziebereich beschränkt. Vielmehr können diese
Segmente überall
dort eingesetzt werden, wo mit hochfeinen Pulvern gearbeitet wird,
mithin also eine Verschmutzung und zwingende Reinigung häufig vorkommt.