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Die Erfindung betrifft ein Extruderzylindersegment, umfassend wenigstens ein über eine Versorgungsleitung, insbesondere eine Stromleitung versorgbares, integriertes Heizelement, insbesondere eine Widerstandsheizpatrone und einen Extruder mit einem Extruderzylinder, umfassend mehrere derartige Extruderzylindersegmente.
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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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Aus
DE 44 04 031 C1 ist ein elektrisch beheiztes Gehäuse für eine zweiwellige Schneckenmaschine beschrieben, das aus mehreren aneinandergeflanschten Gehäuseabschnitten gebildet ist. Zur Verbesserung des Wärmeübergangs ist das Außengehäuse mit zwei gegenüberliegenden radialen Aussparungen versehen, in die beidseitig die Anschlusskontur des Innengehäuses eng umschließende und in der Mitte aneinanderstoßende Einsätze formschlüssig eingesetzt sind, welche mit mehreren, in unterschiedlichen Ebenen angeordneten und unterschiedlich in Form und Leistung ausgebildeten Heizelementen ausgerüstet sind. Hierdurch wird ermöglicht, die Wärme der Heizelemente eines Gehäuseabschnitts an Stellen freizusetzen, an denen sie benötigt wird.
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Aus
US 5,200,205 A ist eine Vorrichtung bekannt, die eine bessere Regulierung der Temperatur eines Extruderzylinders ermöglicht. Hierfür kommen separate Heiz- und Kühlmethoden zum Einsatz. Insbesondere wird ein Aufbau beschrieben, der ohne Flüssigkeitskreislauf auskommt, um Leckageprobleme zu vermeiden. Zum Schutz eines elektrischen Anschlusses gegen Luftfeuchtigkeit, die in der als Kühlmedium angesaugten Umgebungsluft enthalten ist, ist das Aufschrumpfen eines Kunststoffschrumpfschlauchs auf die Anschlussverbindung beschrieben.
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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 ein Extruderzylindersegment nach Anspruch 1 vorgesehen.
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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 ist 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 Zylindersegment zum Anschlussgehäuse laufenden Widerstandsheizpatronen das Anschlussgehäuse selbst.
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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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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, mit 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 änglichen 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 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 den 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 Stromversorgungsleitung 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 vollständig 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, gleich wie 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.
