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Die
Erfindung betrifft Planetenspindeln für Planetwalzenextruder
oder Planetwalzenextruderabschnitte, insbesondere für Überlängen.
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Die
Planetwalzenextruder/Abschnitte besitzen eine angetriebene Zentralspindel,
darum umlaufende Planetwalzenspindeln und ein innen verzahntes,
ortsfestes Gehäuse. Die Zentralspindel und die Planetwalzenspindeln
besitzen eine Außenverzahnung, das Gehäuse besitzt
eine Innenverzahnung. Die Planetspindeln kämmen mit der
Zentralspindel und mit der Innenverzahnung des Gehäuses. Üblicherweise
findet dabei eine Evolventenverzahnung Anwendung.
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Planetwalzenextruder
kommen in vielen Anwendungsbereichen vor. Der häufigste
Anwendungsbereich sind Kunststoffe. Das Einsatzgut wird zwischen
den Zähnen der Zentralspindel, Planetwalzenspindeln und
des Gehäuses bearbeitet und zum Austragsende des Extruders
gefördert.
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Bei
verschiedenem Einsatzgut ist die Einhaltung einer bestimmten Bearbeitungstemperatur
von Vorteil oder sogar notwendig. Das wird durch eine Temperierung
des Gehäuses erreicht. Zum Teil hilft auch eine Temperierung
der Zentralspindel. Für die Temperierung ist das Gehäuse üblicherweise
mit einem Doppelmantel versehen, der von einem Temperierungsmittel
durchströmt wird. Zu dem Doppelmantel gehört bei
zeitgemäßen Extrudern eine Hülse, die innen
und außen verzahnt ist. Die Außenverzahnung bildet
Kanäle zur Führung des Temperierungsmittels. Als
Temperierungsmittel sind Wasser und Öl meistgebräuchlich.
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Die
Innenverzahnung wirkt in der oben beschrieben Form mit den Planetwalzenspindeln
zusammen.
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Kunststoffe
finden vielfältige Anwendung, z. B. für
Formteile,
Werkstücke, Blöcke, Tafeln, Folien, Bahnen, Beläge,
Rohre, Schläuche, Stäbe, Stangen, Profile, Bänder,
Schnüre, Drähte, Borsten, Netze
Klebstoffe,
Lacke, Leime, Kleister, Kitte, Bindemittel
Farben, Putze, Spachtel,
Verguß- und Versiegelungsmassen, Schmelz- und Beschichtungsstoffe, Gele,
Fäden,
Fasern, Garne, Seiden, Stränge, Matten, Vliese, Gewebe
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Die
Kunststoffe können aus Monomeren und/oder aus Polymeren
bestehen. Häufig handelt es sich um ein Gemisch, wobei
auch Mischungen mit anderen Stoffen als Kunststoffen vorkommen.
Das gilt besonders für die Herstellung von Kunststoffschaum.
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Zur
Aufarbeitung von Kunststoffen finden Extruder bevorzugte Anwendung.
Mit einem Extruder lassen sich die eingesetzten Stoffe sehr vorteilhaft aufschmelzen,
mischen bzw. homogenisieren und dispergieren und auf Austrittstemperatur
abkühlen.
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Die
Austrittstemperatur ist in Abhängigkeit von dem jeweiligen
Kunststoff und in Abhängigkeit von der jeweiligen Verfahrensanwendung
zum Teil in sehr engen Grenzen einzuhalten.
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Außerdem
kann das Einsatzgut zugleich erwärmt oder gekühlt
werden. Zur Erwärmung bzw. Kühlung finden sich
in dem Extrudermantel und ggfs. auch in Spindeln Kühlleitungen
bzw. Heizleitungen. Zusätzlich bewirkt die von den Extruderspindeln
auf das Einsatzgut ausgeübte Verformung eine erhebliche
Erwärmung.
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Im
Extruder lassen sich auch sehr schwierige Stoffe miteinander vermischen.
Zu den schwierig zu mischenden Stoffen gehören Holz und
Kunststoff. Das Holz wird dabei in kleinen Partikeln in den Extruder
geführt und dort mit dem Kunststoff umhüllt. Um die
Umhüllung zu bewirken, muß der Kunststoff stark plastifiziert
werden. Das geschieht unter entsprechender Erwärmung und
unter Druck. Die Wärme wird allerdings von dem Holz nur
sehr schlecht weitergegeben. Darüber hinaus ist das Holz
stark porenhaltig.
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Die
Holz-Kunststoffmischung wird auch als Holzsubstitut bezeichnet.
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Als
Kunststoffe kommen alle extrudierbaren Kunststoffe in Betracht,
insbesondere Polyolefine
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Der
Kunststoff wird herkömmlich als Granulat mit Zuschlägen
in den Extruder aufgegeben. Wahlweise beinhalten die Granulate bereits
eine Mischung von Kunststoff und Zuschlägen.
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Vorteilhafterweise
können Extruder aus verschiedenen Elementen bzw. Abschnitten
unterschiedlicher Bauart zusammengesetzt werden. Deshalb ist es
möglich, für die Plastifizierungszone ein dort
günstiges Element in der Bauart eines Doppelschneckenextruders
einzusetzen und dieses Element in anderen Extruderzonen mit anderen
Bauarten zu kombinieren, die dort Vorteile haben. So kann in der
Einfüllzone ein Einschneckenextruderabschnitt verwendet
werden, mit dem sich ein Druckaufbau vorteilhaft darstellen läßt.
Für das Mischen und Homogenisierrm sind andere Abschnitte
besser.
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Unter
Druck und Temperatur schmilzt der Kunststoff auf. Im weiteren Gang
der Einsatzmischung durch den Extruder wird die Mischung homogenisiert.
Für die Homogenisierungszone und Dispergierungszone ist
es von Vorteil, dort Extruderelemente einzusetzen, die eine große
Mischleistung besitzen. Das sind z. B. Elemente mit der Bauart eines Planetwalzenextruders.
Dieses Element besitzt zugleich eine hohe Kühlwirkung,
mit der sich die Verarbeitungstemperatur sehr genau kontrollieren
läßt.
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Wenn
bei der Extrusion keine Feuchte und keine anderen gasförmigen
Bestandteile gewünscht sind, können diese durch
Entgasung entfernt werden. Die Entgasung kann unmittelbar nach der
Verdampfung stattfinden. Das ist regelmäßig in
der Plastifizierungszone der Fall. Dort findet die notwendige Erwärmung
statt.
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Diese
Erwärmung entsteht aus der Verformungsarbeit beim Plastifizieren
und gegebenenfalls durch Zuführung von Wärme.
Die Zuführung von Wärme kann z. B. über
eine Temperierung im Extrudergehäuse erfolgen.
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Die
Entgasung findet, soweit sie gewünscht ist, spätestens
unmittelbar vor der Extrusionsdüse statt.
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Die
Entgasung setzt voraus, daß der Schmelzdruck reduziert
wird.
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Bekannt
ist auch die Entgasung unter Verwendung von zwei einander nachgeschalteten
Extrudern in Tandemanordnung an der Materialübergabe vom
ersten Exftruder in den zweiten Extruder.
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Die
Entgasung kann auch in einem Extruder erfolgen. Die notwendige Druckreduzierung
der Schmelze kann mit verschiedenen Maßnahmen erfolgen,
z. B. durch Änderung der Ganghöhe der Schnecke
im Extruder.
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Zur
Entgasung kann die Schmelze auch aus dem Extruder abgezogen und über
eine Entgasungsvorrichtung geführt und wieder in den Extruder
zurückgeführt werden. Dabei kann die Drucksteuerung durch
Zwischenschaltung einer Schmelzepumpe wesentlich erleichtert werden.
Das gilt auch für den Druck unmittelbar vor der Extrusionsdüse
(Werkzeug). Hier kann der Druck zusätzlich noch durch die Schmelzepumpe
vergleichmäßigt werden und so die Qualität
des Extrudats verbessert werden.
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In
dem Extruder erfährt jedes Einsatzmaterial eine Behandlung,
die je nach Bedarf länger oder kürzer dauert.
Die zeitliche Länge der Behandlung bildet sich auch in
der Länge des Extruders ab. Längere Planetwalzenextruder
sind deshalb aus einzelnen Abschnitten zusammengesetzt. Üblicherweise sind
alle Planetwalzenextruder-Abschnitte(Module) mit einem Gehäuse
und umlaufenden Planeten/Planetspindeln und mit einem Anlaufring
versehen, der die Planetspindeln/Planetwalzenspindeln in axialer Richtung
zwischen den Zähnen der Zentralspindel und der Gehäuseverzahnung
hält.
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Die
meisten Hersteller sind um einen modulartigen Aufbau der Planetwalzenextruderabschnitte bemüht.
Durch die Modulbauweise entsteht eine erhebliche Rationalisierung.
Es ist eine Vorratshaltung möglich, weil die Module immer
wieder Anwendung finden, indem sie mit anderen Modulen zu einer
gewünschten Extruderlänge zusammengebaut werden. Das
hat zu der typischen Bauweise geführt, bei der die Gehäuse
an jedem Ende mit einem Flansch versehen sind. Ein Modul wird dabei
mit seinem Flansch am benachbarten Modul befestigt.
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Die
Planetwalzenextrudermodule können mit Modulen anderer Bauart
kombiniert werden. Module anderer Bauart können zum Beispiel
Einschneckenextdruderabschnitte sein. Solche Module besitzen eine
einzige Schnecke, die in dem Gehäuse des Moduls umlauft.
Während die Planetwalzenextrudermodule ein innen verzahntes
Gehäuse besitzen, sind die Module mit Einschneckenextruderbauart üblicherweise
ohne Innenverzahnung.
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Zur
Verbindung mit anderen Modulen sind solche Module mit gleichen Flanschen
wie die Planetwalzenextrudermodule ausgerüstet.
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Beim
Aneinandersetzen der Module zu einer gewünschten Extruderlänge
entsteht dann eine mehr oder weniger passende Extruderlänge.
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Üblicherweise
haben alle Module eines wie oben beschriebenen Extruders eine gemeinsame Zentralspindel.
Dies schließt die Einschnecke eines Moduls mit Einschneckenbauart
ein.
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Allerdings
hat die Modulbauweise auch den Nachteil, daß an dem Übergang
von einem Modul zum anderen Behandlungsstrecke verloren geht. Die Erfindung
hat sich die Aufgabe gestellt, diesen Nachteil zu minimieren.
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Nach
der Erfindung ist dazu zwischen den Gehäusen von zwei hintereinandergeschalteten
Extrudermodulen ein Zwischenring vorgesehen.
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Dabei
kann der Zwischenring unterschiedliche Formen einnehmen. In einer
Form bildet der Zwischenring ein Distanzstück, das zwischen
den Gehäuseenden sitzt. In anderen Formen hat der Zwischenring
eine Hülsenform.
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Dabei
kann der Zwischenring die Zentralspindel im Abstand umgeben. Wenn
die Gehäuse der zugehörigen Planetwalzenteile
herkömmliche Anlaufringe besitzen, dann ergibt sich zwischen
der Zentralspindel und dem Zwischenring ein Hohlraum.
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Wahlweise
ist der Hohlraum so groß gewählt, daß die
Planetspindeln/Planetwalzenspindeln sich durch den Hohlraum erstrecken
und in dem Hohlraum umlaufen können.
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Wahlweise
ist der Zwischenring auch innenseitig mit einer gleichen Verzahnung
wie die Gehäuse der Planetwalzenteile versehen. Dann können
die sich durch den Hohlraum des Zwischenringes erstreckenden Planetspindeln/Planetwalzenspindeln
zugleich mit dessen Innenverzahnung kämmen.
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Durch
Verlängerung der Planetwalzenteile können sich
ungewöhnliche Längen ergeben.
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Nach
der Erfindung können gleichwohl herkömmlich lange
Planetwalzenspindeln in Planetwalzenextrudern Anwendung finden,
in denen aufgrund der Baulänge und aufgrund des langen
Hohlraumes zwischen Zentralspindel und Gehäuseverzahnung an
sich überlange Planetspindeln Anwendung finden müßten.
Das geschieht dadurch, daß die Planetwalzenspindeln in
Längsrichtung fluchtend und aneinander anschließend
angeordnet werden. Die Planetwalzenspindeln können in der
Lage problemlos um die Zentralspindel umlaufen. Sie werden dabei
durch den Verzahnungseingriff mit der Zentralspindel und durch Verzahnungseingriff
mit dem innen verzahnten Gehäuse in der Lage gehalten.
Dann verhalten sich die in Längsrichtung fluchtend und
aneinander anschließend angeordneten Planetwalzenspindeln
wie eine einzige überlange Planetspindel.
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Sofern
die erfindungsgemäß zu einer überlangen
Planetwalzenspindel lose zusammen gesetzten Planetwalzenspindeln
keine passende Länge bilden, kann eine der vorhandenen
kurzen Planetwalzenspindeln auf ein passendes Maß abgelängt
werden. Es ist von Vorteil, wenn dies vor der Wärmebehandlung
der Planetwalzenspindeln erfolgt, mit der die Planetwlazenspindeln
verschleißfest gemacht werden können. Vor Härten
oder Vergüten der Planetspindeloberfläche lassen
sich die Planetwalzentspindeln mit herkömmlichen Mitteln
leichter bearbeiten.
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Erfindungsgemäß können
die überlangen Planetspindeln also nicht nur aus gleichen
oder unterschiedlichen kurzen Planetwalzenspindeln zusammen gesetzt
werden.
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Erfindungsgemäß kann
auch eine der kurzen Planetwalzenspindeln durch Ablängen
auf ein Paßmaß gebracht worden sein.
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Erfindungsgemäß können
auch längere Planetwalzenspindeln, deren Länge
noch im üblichen Rahmen liegt, wie die überlangen
Planetwalzenspindeln aus einzelnen kurzen Planetwalzenspindeln zusammen
gesetzt werden.
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Erfindungsgemäß können
für das Zusammensetzen der Planetwalzenspindeln aus Einzelteile aus
unterschiedlichen Materialien Verwendung und/oder mit unterschiedlicher
sonstiger Beschaffenheit Anwendung finden.
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Durch
erfindungsgemäßes Zusammensetzen der Planetspindeln
werden die Risiken des mit einer Wärmebehandlung üblicherweise
entstehenden Verzuges minimiert. Der bei einer Wärmebehandlung entstehende
Verzug ist nämlich längenabhängig. Je nach
Form und Material der Planetwalzenspindeln bildet sich mehr oder
weniger Verzug.
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Die
Erfindung erlaubt verschiedene Variationen:
Dies geht davon
aus, daß zeitgemäße Planetwalenextruder
sich aus mindestens zwei Planetwalzenextruderabschnitten/Modulen
zusammensetzen. Häufig sind drei Planetwalzenextruderabschnitte/Module vorgesehen,
gelegentlich sind auch mehr Abschnitte/Module vorgesehen. Wenn diese
Abschnitte/Module in erfindungsgemäßer Weise ohne
Anlaufringe an den Enden der Abschnitte zusammen gesetzt werden
und abschnittsübergreifend/mudulübergreifend von
schließend aneinander liegenden und fluchtenden Planetwalzenspindeln
(nachfolgend zusammen stückige Planetwalzenspindeln genannt,
wobei deren Teile nachfolgen Planetwalzenspindelstücke genannt
werden)) durchdrungen werden, so kommt die Erfindung umso mehr zum
Tragen als die Zahl der Planetwalzenspindelstücke einer
stückigen Planetwalzenspindel mindestens um 1, vorzugsweise
mindestens um 2 größer als die Zahl der Planetwalzenextruderabschnitte/Module
ist. Die Zahl der Planetwalzenspindelstücke kann auch um
mehr als 3 oder mehr als 4 größer als die Zahl
der Planetwalzenextruderabschnitte sein.
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Eine
Stückelung ist vorzugsweise auch vorgesehen, wenn die Planetwalzenspindeln
gegenüber der Zentralspindeln und/oder gegenüber
der Gehäuseinnenverzahnung eine andere Materialbeschaffenheit
hat und infolgedessen einen anderen Ausdehnungskoeffizienten hat,
so daß der eine Ausdehnungskoeffizient mindestens das 1,2fache,
vorzugsweise mindestens das 1,35fache und noch weiter bevorzugt
mindestens das 1,5fache ist. Dabei kann der Ausdehnungskoeffizient
der Planetwalzenspindeln in einer Ausführung größer
als der Ausdehnungskoeffezient der Zentralspindel oder der Gehäuseverzahnung
sein und in einer anderen Ausführung kleiner als der Ausdehnungskoeffizient
der Zentralspindel oder der Gehäuseverzahnung sein. Bei
einem Unterschied von mindestens dem 1,2fachen und noch mehr bei
einem Unterschied von mindestens dem 1,35fachen und noch mehr bei
einem Unterschied von mindestens dem 1,5fachen kann es zu einem Spannungen
in der Verzahnung kommen, der mindestens in einem starken Verschleiß,
in unnötiger Reibungswärme und unnötigem
Verbrauch von Antriebsleistung zur Überwindung der Reibung
führt. Im Extremfall kann auch ein Zahnbruch entstehen,
wenn nicht eine erfindungsgemäße Stückelung
der Planetspindeln erfolgt.
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Zur
Innenverzahnung des Gehäuses (hier als Gehäuseinnenvaerzahnung
genannt) kann ein einteiliges oder ein mehrteiliges Extrudergehäuse oder
Extruderabschnittsgehäuse gehören. Das mehrteilige
Gehäuse besitzt vorzugsweise innenseitige eine Buchse mit
innenseitiger Verzahnung. Außenseitig ist die Buchse üblicherweise
mit gewindeartig am Umfang verlaufenden Gängen versehen,
die zusammen mit dem umgebenden Gehäuseteil Kanäle
zur Führung eines Temperierungsmittels, zumeist Wasser,
zur Gehäusetemperierung bilden. Soweit nachfolgend die
Gehäuseinnenverzahnung angesprochen ist, schließt
das sowohl ein einteiliges Gehäuse mit Innenverzahnung
als auch ein mehrteiliges Gehäuse mit Innenverzahnung ein.
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Durch
die Stückelung der Planetwalzenspindeln können
die entstehenden Stücke der Planeten dem Zahndruck aus
einer Längenänderung, die durch Erwärmung
oder durch Abkühlung verursacht wird, durch Bewegung in
Umfangsrichtung ausweichen. Das heißt, die Spannung wird
bei Stückelung durch Drehung der Stücke gegeneinander
abgebaut.
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Eine
Stückelung ist vorzugsweise auch vorgesehen, wenn der Zahnmodul.
Der Zahnmodul ist von der modulweisen Gestaltung der Extruder zu
unterscheiden. Die modulweise Bauweise ist eine abschnittsweise
Bauweise der Extruder. Das heißt, der Extruder setzt sich – wie
oben ausgeführt – aus verschiedenen Abschnitten
zusammen.
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Der
Zahnmodul ist insbesondere bei der Evolventenverzahnung die wichtigste
Bezugsgröße. Alle Abmessungen des Bezugsprofils
werden als Faktoren des Moduls angegeben. Es können in
die Berechnung einfließen:
Kopfkreisdurchmesser, Teilkreisdurchmesser, Grundkreisdurchmesser,
Fußkreisdurchmesser, Kopfhöhe, Fußhöhe,
Teilung am Teilkreis, Zahndicke am Teilkreis, Zahnlücke
am Teilkreis, Zähnezahl
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Üblicherweise
bestimmt sich der Zahnmodul aus dem Verhältnis von Teilkreisdurchmesser
zur Zähnezahl oder aus dem Verhältnis von Teilung
zu Phi.
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Es
gibt verschiedene Modulreihen, zum Beispiel die Vorzugsreihe I nach DIN
780.
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Nach
der Erfindung ist vorzugsweise ab einem Modul von 5, noch weiter
bevorzugt ab einem Modul von 5,5 eine Stückelung vorgesehen.
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Wahlweise
wird die Stückelung der Planeten auch genutzt, um die einzelne
Teile bei Verschleiß auszuwechseln. Das ist wirtschaftlich.
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Wahlweise
wird die Stückelung auch genutzt, um unterschiedliche Stücke
miteinander zu kombinieren und um je nach Bedarf mit der Beschaffenheit
der Stücke Einfluß auf die Bearbeitung des Einsatzgutes
zu nehmen.
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Während
die üblichen Planetwalzenextruderabschnitte durch Gehäuse
mit darin angeordneten Anlaufringen gekennzeichnet sind, ist bei
einer erfindungsgemäß gestückelten Planetwalzenextruderspindel
nur eines der Gehäuse mit einem Anlaufring versehen. Dieses
eine Gehäuse ist das in Förderrichtung des Extruders
und Strömungsrichtung der Schmelze letzte Gehäuse,
in dem das in dieser Richtung letzte Ende der gestückelten
Planetwalzenspindel in axialer Richtung gehalten wird. Dabei gleitet dieses
Spindelende wie bei herkömmlichen Spindeln umlaufend an
dem Anlaufring.
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Vorteilhafterweise
können für eine gestückelte Planetwalzenspindel
im Übrigen gleiche Gehäuse oder auch unterschiedliche
Gehäuse mit gleicher Innenverzahnung Anwendung finden.
Es können auch gleiche Gehäuse und/oder unterschiedliche
Gehäuse gleicher Innenverzahnung mit einem oder mehreren,
oben beschriebenen Zwischenringen Anwendung finden. Dies gibt dem
Anwender sehr viele Freiheiten. Zu den Freiheiten gehört
die Möglichkeit, im Reparaturfalle auf vorhandene bzw.
sofort lieferbare Gehäuse anderer Länge Rückgriff
nehmen zu können. Soweit dabei kürzere Gehäuse
Anwendung gefunden haben und ein Längenausgleich angestrebt wird,
kann der Längenausgleich mit einem oben beschriebenen Zwischenring
erfolgen.
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Vorteilhafterweise
können nach der Erfindung gestückelte Planetwalzenspindeln
einzeln oder auch zu mehreren oder auch in Kombination mit herkömmlichen
Planetwalzenspindeln in einem herkömmlichen Planetwalzenextruderabschnitt/Modul Anwendung
finden. Nach der Erfindung besitzen die Planetwalzenstücke
in axialer Richtung mindestens eine Länge von 4D, wobei
D der Teilkreisdurchmesser der Verzahnung der Planetwalzenspindeln
bzw. Planetwalzenstücke ist. Vorzugsweise ist die Länge mindestens
5D.
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Aus
der
DE 2702390 A1 ist
zwar die Stückelung von Planetspindeln eines Planetwalzenmoduls vorgesehen.
Dem liegt die Aufgabe zugrunde, die Planetenspindeln so auszubilden,
daß sie mit der ganzen Verzahnungslänge eine gleichmäßige
Flächenpressung ausüben. Auf dem Wege soll der
Verschleiß reduziert werden.
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Zugleich
soll verhindert werden, daß Einsatzgut zwischen die Plnaetspindelstücke
dringt, so daß eine axiale Verschiebung der Spindeln entsteht. Diese Überlegung
ist berechtigt, weil eine einstückige Planetwalzenspindel
an dem Anlaufring selbstreinigend umläuft. Zwischen den
Planetspindelstücken findet jedoch keine nennenswerte Gleitbewegung statt,
die zu einer Selbstreinigung führen könnte.
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Vor
dem Hintergrund ist verständlich, wenn in der
DE 2702390 A1 eine Verspannung
der Planetspindelstücke vorgesehen ist. Die Verspannung
soll verhindern, daß sich zwischen den Stücken
Einsatzmataerial anlagert. Die Erfindung setzt sich darüber hinweg
läßt die Planetspindelstücke lose aneinanderstehen.
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Während
bei der bekannten Stückelung vorgesehen ist, daß die
Planetspindelstücke an den Enden genau rechtwinklig abgelängt
worden, ist vorzugsweise bei den erfindungsgemäßen
Planetspindelstücke eine Phase vorgesehen. Noch weiter
bevorzugt ist die Phase mindestens so groß, daß die
mit der Phase verbundene Abschrägung an dem Planetspindelstück-Ende
einen Durchmesser an der Stirnfläche verursacht, der kleiner
oder gleich dem Durchmesser ist, auf dem das Tiefste der Lücke
zwischen zwei benachbarten Zähnen liegt.
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Dadurch
ergeben sich in der Verzahnung der aus Stücken zusammen
gesetzten Planetwalzenspindeln richtige Lücken, in die
Schmelze ausweichen kann. Gleichwohl zeigen die erfindungsgemäßen
Extruder keine Störungen durch Aufbau von Schichten aus
Einsatzmaterial zwischen den Planetspindelstücken.
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Vorteilhafterweise
wird der Flächendruck durch die erfindungsgemäße
Reduzierung der Größe der Berührungsfläche
wesentlich erhöht. Dadurch verringert sich die Gefahr,
daß Einsatzmaterial zwischen die Stücke der Planetwalzenspindeln
gelangt.
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Vorzugsweise
ist der Durchmesser, auf dem das Tiefste der Zahnlücken
zwischen zwei benachbarten liegt, kleiner oder gleich zwei Drittel
des zugehörigen Außendurchmessers der Planetwalzenspindelstücke.
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Im
Ergebnis setzt sich die Erfindung über ein erklärtes
Vorurteil der
DE 2702390
A1 hinweg.
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Wie
oben beschrieben, kann die Stückelung durch Zusammenstellung
aus vorhandenen Planetwalzenspindeln kurzer Länge erfolgen.
Dabei können Planetwalzenspindelstücke gleicher
und/oder unterschiedlicher Stücke verwendet werden. Soweit
dabei ein Planetwalzenspindelstück eine zu große
Länge aufweist, kann es auf die richtige Länge
gekürzt werden. Das Kürzen eines Planetwalzenspindelstückes ist
einfach, solange das Material nicht oberflächengehärtet
ist. Aber auch für oberflächengehärtete
Materialien gibt es geeignete Schneidverfahren. Vorzugsweise werden
oberflächengehärtete und gekürzte Planetwalzenspindelstücke
entweder im Abstand von einem Anlaufring für eine erfindungsgemäße Planetwalzenspindel
verbaut oder bei vorgesehener Berührung mit dem Anlaufring
an dem Ende gekürzt, das dem am Anlaufring gleitenden Ende
gegenüberliegt.
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Wahlweise
können die Planetwalzenststücke an den Stirnflächen,
an denen sie einander berühren, zu mehreren miteinander
verbunden werden.
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Wahlweise
kann der Zwischenring auch zusätzliche Funktionen übernehmen,
zum Beispiel kann er einen Anschluß zum Eintragen der flüssigen Kunststoffschmelze
bilden und/oder einen Anschluß für eine Entgasung
bilden und/oder einen Anschluß für eine Temperaturmeßstelle
bilden.
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Der
Zwischenring kann unterschiedliche Formen aufweisen.
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Es
kann sich um ein Rohrstück handeln, das bis auf die geringe
axiale Länge mit dem Gehäuse des Einschneckenmoduls
bzw. Abschnitts vergleichbar ist. Dann besitzt es gleichfalls Kragen
an den Enden, mit denen die Befestigung des Zwischenringes an den
Gehäusen der benachbarten Extrudermodulen bzw. Abschnitten
erfolgt. Der Zwischenring wird von der Extruderschnecke/Spindel
durchdrungen. Die Extruderschnecke/Spindel ist im Bereich des Einschneckenmoduls
bzw. des Einschneckenabschnitts eine Einschnecke, im Bereich der
Planetwalzenmodule eine Zentralspindel.
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Die
Extruderschnecke/Spindel ist wahlweise ein- oder mehrteilig ausgebildet.
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Desgleichen
kann die Zentralspindel ein- oder mehrteilig ausgebildet sein.
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Bei
mehrteiliger Ausbildung ist eine Hülse mit der jeweiligen
Verzahnung an der Außenseite vorgesehen. Die Hülse
besitzt eine zentrische Öffnung. In der zentrischen Öffnung
sitzt ein Anker, der die Hülse mit dem Getriebe des Extruders
verspannt. Vorzugsweise ist dabei zugleich eine Verzahnung der miteinander
verspannten Teile vorgesehen. Auf dem Wege wird das Drehmoment der
Abtriebswelle des Getriebes auf die Hülse übertragen
wird.
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Bei
modular aufgebautem Extruder ist die Schnecke des Einschneckenmoduls
mit der Zentralspindel der Planetwalzenextrudermodule gekoppelt. Bei
einteiliger Beschaffenheit der Zentralspindel und Schnecke kann
die Kupplung im Wege einer Verzahnung erfolgen.
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Bei
den Schnecken ist es leicht, anstelle einer einteiligen Hülse
eine aus verschiedenen Ringen zusammengesetzte Hülse zu
verwenden. Die Ringe werden durch den Anker miteinander zu der zusammengesetzten
Hülse verspannt. Dieser Aufbau erlaubt in Grenzen eine
Veränderung der Schnecke durch Auswechselung von Ringen.
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Bei
den Zentralspindeln steht einer Übernahme der an Einschnecken
bekannten Zusammensetzung einer Hülse aus Ringen entgegen,
daß die Zentralspindel keine vergleichbare Führung
im Gehäuse hat.
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Nach
der Erfindung kann das durch eine erhöhte Festigkeit, zum
Teil auch durch eine erhöhte Zahl von Planetwalzenspindeln
ausgeglichen werden.
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Gleichwohl
ist üblicherweise bei Planetwalzenextrudermodulen eine
einteilige Hülse vorgesehen. Die einteilige Hülse
wird von dem oben beschriebenen Anker durchdrungen.
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Wahlweise
sind in dem Extruder nicht nur Anlaufringe für Planetwalzenspindeln,
sondern auch Zwischenringe vorgesehen. Die Zwischenringe können
auf der Zentralspindel oder dem auf der Einschnecke sitzen. Die
Zwischenringe können auch in dem Gehäuse und bei
modularem Extruderaufbau zwischen den Modulgehäusen angeordnet
sein.
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Die
Zwischenringe können unterschiedliche Funktionen haben.
Häufig dienen die Zwischenringe als Stauringe oder zum
Eintragen von Medien oder zum Entgasen. Zum Eintragen von Medien
sind die Zwischenringe in der oben beschriebenen Weise mit Eintragdüsen
werden. Davon leitet sich die Bezeichnung „Bedüsungsring” ab.
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Als
Entgasungsring besitzt ein Zwischenring vorzugsweise eine Vielzahl
gleichmäßig verteilter Entgasungsöffnungen.
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Soweit
der Zwischenring auf der Zentralspindel oder auf der Schnecke angeordnet
ist und die Zentralspindel bzw. die Schnecke eine mehrteilige Ausführung
mit der beschriebenen Hülse besitzt, dann erstreckt sich
der Anker durch den oben beschriebenen Zwischenring.
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Wahlweise
ist der Zwischenring in gleicher Weise wie die Extrudermodule/Abschnitte
mit einer Temperierung versehen, die nach Bedarf eine Kühlung
oder eine Beheizung erlaubt.
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Der
Zwischenring kann zwischen den Modulgehäuse, insbesondere
zwischen Flanschen/Kragen an Modulgehäusen verspannt werden.
Der Zwichenring kann auch ohne die Flansche/Kragen montiert werden.
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Günstig
ist, wenn ein Zwischenring in eine Zentrieröffnung der
benachbarten Gehäuse bzw. Kragen greift oder umgekehrt
die benachbarten Gehäuse in eine Zentrieröffnung
des Zwischenringes greifen. Die Zentrieröffnung kann durch
eine Ausdrehung an der Stirnfläche der Flansche/Kragaen
bzw an der Stirnfläche des Zwischenringes bzw. des benachbarten
Gehäuses gebildet werden. Dabei kann eine kleine Ausdrehung
ausreichen. Mit der Ausdrehung korrespondiert ein entsprechender
Vorsprung an der jeweils gegenüberliegenden Berührungsfläche.
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Für
die Zuführung der flüssigen Schmelze sind in dem
Zwischenring vorzugsweise mehrere gleichmäßig
am Umfang verteilte Eintrittsbohrungen vorgesehen. Zu den verschiedenen
Eintrittsbohrungen können einzelne Leitungen führen.
Es kann aber auch eine Verbindung der Eintrittsbohrungen durch eine
Ringnut im Zwischenring gegeben sein, die mittels eines Deckels
geschlossen ist und über eine gemeinsame Zuführungsleitung
mit flüssiger Schmelze oder andere Prozeßmittel
gespeist wird.
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Die
Zuführungsleitungen verbinden im Falle der Eindüsung
flüssiger Schmelze einen zur Herstellung der flüssigen
Schmelze vorgesehenen Seitenarmextruder mit dem Zwischenring. Es
ist von Vorteil, die Zuführungsleitungen zu isolieren und
zu beheizen, damit kein unerwünschter Temperaturabfall
in der Schmelze eintritt oder die Schmelze sogar einfriert.
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Wahlweise
sind in den verschiedenen Zuführungsleitungen zum Zwischenring
Ventile oder Blenden zur Einstellung des Schmelzestromes vorgesehen.
Die Ventile erlauben wahlweise ein Nachstellen und Einflussnahme
auf den Schmelzestrom während des Betriebes. Das kann zur
Vergleichmäßigung oder zur Erzeugung von Unterschieden
genutzt werden. Zusätzlich oder anstelle der Ventile kann
auch eine Veränderung des Schmelzestromes durch Einsätze
erreicht werden, die in den Zuführungsleitungen positioniert
werden. Die Einsätze können auch in dem Zwischenring
vorgesehen sein.
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Im
Falle der Zuführung flüssiger Schmelze kann die
Zuführung durch die Drehzahl des zur Plastifizierung des
Kunststoffes vorgesehenen Extruders bestimmt werden.
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Von
Vorteil ist, wenn der Zwischenring wie die Gehäuse der
Extrudermodule eine Temperierung besitzt.
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Wahlweise
ist auch unmittelbar an den Zwischenring eine Prozeßmittelpumpe
als Druckpumpe oder auch eine Saugpumpe zum Entgasen angeflanscht.
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Der
unmittelbar angeflanschte Extruder kann als Seitenarmextruder bezeichnet
werden. Dieser Extruder kann ein Einschneckenextruder sein. Es kann
aber auch ein Extruder anderer Bauart zum Einsatz kommen.
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Für
das Eintragen der Prozeßmittel in den Zwischenring muß dieser
durchbohrt werden. Dabei wird ein zur Temperierung doppelwandig
ausgeführte Mantel durchbohrt. Damit einerseits das Prozeßmittel nicht
in den Hohlmantel strömt und andererseits das Temperierungsmittel
nicht das Prozeßmittel verunreinigt, kann ein Flansch angebracht
werden, der mit einem Kragen in die Bohrung ragt und den Hohlmantel wieder
verschließt. Entsprechendes gilt für den Fall der
Entgasung.
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Nach
der
DE 10356423 wird
das mit einer Buchse dadurch erreicht, daß
- die Bohrung durch das Gehäuse hindurchgeführt ist
und in die im Gehäuse sitzende Buchse ragt,
- wobei die Materialzuführung mit einem Zuführungsgehäuse
in die Bohrung ragt und
- aa) wobei die Bohrung im Bereich der zum Temperieren dienenden
Kanäle eine ringförmige Erweiterung aufweist,
so daß um das Zuführungsgehäuse herum
ein ringförmiger Verbindungskanal für die zum
Temperieren dienenden Kanäle entsteht oder
- bb) wobei die Bohrung bis in eine Nut reicht, die sich über
den gesamten Umfang oder über einen Teil des Umfangs der
im Gehäuse sitzenden Buchse erstreckt und deren Breite
größer als der Durchmesser des Zuführungsgehäuses
ist, so daß um das Zuführungsgehäuse
herum ein Verbindungskanal für die dem Temperieren dienenden
Kanäle entsteht
oder
- cc) wobei ein Zuführungsgehäuse verwendet wird,
das in die Buchse ragt, wobei das Zuführungsgehäuse
im Bereich der dem Temperieren dienenden Kanäle mit mindestens
einem Verbindungskanal für diese Kanäle versehen
ist
Vorteilhafterweise kann der Verbindungskanal nach cc) spanabhebend
durch Fräsen oder Drehen außen in die das Zuführungsgehäuse
eingearbeitet werden. Vorzugsweise ist ein Zuführungsgehäuse
mit mehreren Verbindungskanälen vorgesehen, so daß jede
durch die Bohrung entstandene Unterbrechung eines Kanals durch einen Verbindungskanal
aufgehoben bzw. überbrückt worden ist.
Noch
weiter bevorzugt ist ein Zuführungsgehäuse mit
mehreren Verbindungskanälen versehen, die übereinander
liegen. Die einzelnen Verbindungskanäle können
als neben einander liegende Nuten in das Zuführungsgehäuse
gearbeitet werden. Die Kanäle können außen
an dem Zuführungsgehäuse liegen.
Günstig
ist dabei, wenn die übereinander liegenden Verbindungskanäle
eine Höhe besitzen, die geringer als die Breite ist. Zugleich
ist die Breite so groß gewählt, daß die
Verbindungskanäle gleichwohl einen ausreichenden Querschnitt
zur störungsfreien Weiterleitung des Temperierungsmittels
besitzt, vorzugsweise ist der Querschnitt gleich.
Günstig
ist, wenn die Höhe der Verbindungskanäle so gewählt
ist, daß die Gesamthöhe der übereinander
liegenden und durch einen Steg voneinander getrennten Verbindungskanäle
nicht höher als die Höhe bzw. Tiefe der zum Temperieren
dienenden Kanäle in der Buchse ist.
Vorteilhafterweise
können die übereinander liegenden Kanäle
mit das Zuführungsgehäuse in diesem Bereich außen
umschließenden Rohrmantel geschlossen werden. Der außen
liegende Rohrmantel ist dann mit Einlaßöffnungen
und Auslaßöffnungen versehen. Jede Einlaßöffnung ist
so angeordnet, daß sie an dem zugehörigen, durch
die beschriebene Unterbrechung entstandenen Kanalende liegt
Wahlweise
sind die Verbindungskanäle auch an einer Innenseite des
Zuführungsgehäuses eingearbeitet worden und sind
die Verbindungskanäle durch einen innen liegenden Rohrmantel
verschlossen. Durch außen in das Zuführungsgehäuse
eingearbeitete Einlaßöffnungen und Auslaßöffnungen
entstehen gleichwohl Verbindungskanäle.
oder
- dd) wobei die Bohrung gegenüber dem Zuführungsgehäuse
vergrößert ist und wobei in dem Gehäuse
ein Einsatz mit einer Öffnung oder einem Anschluß zur
Aufnahme des Zuführungsgehäuses vorgesehen ist.
Der Einsatz besitzt außen liegend oder innen liegend einen
oder mehrere Verbindungskanäle, die wie die Verbindungskanäle
unter cc) ausgebildet sind bzw. hergestellt werden.
- ee) wobei in der Bohrung ein Einsatz sitzt, an dem das Zuführungsgehäuse
befestigt ist und der Einsatz außen liegend oder innen
liegend oder innen hegend einen oder mehrere Verbindungskanäle besitzt,
die wie die Verbindungskanäle unter cc) ausgebildet sind
bzw. hergestellt werden.
-
Das
oben beschriebene Zuführungsgehäuse kann eine
im Zwischenring sitzende Buchse, die mit dem Zwischenring einen
Doppelmantel bildet, so weit durchdringen, daß sie mit
der Innenfläche der Buchse ganz oder teilweise abschließt.
Ist das Zuführungsgehäuse der Innenfläche
der Buchse angepaßt und kann ganz mit der Innenfläche
der Buchse abschließen. Das kann auch auf innen verzahnte
Buchsen eines Extrudergehäuses Anwendung finden. Die Anpassung
wird durch Drehen oder Fräsen oder Schleifen bzw. bei der
Anpassung an innen verzahnte Gehäusebuchsen dadurch erreicht,
daß in die Gehäusewandung eine Verzahnung in gleicher
Weise eingearbeitet wird wie beim Innenverzahnen der im Extrudergehäuse
sitzenden Buchse. Günstig ist dabei die Anwendung des Funkenerodierens
zum Verzahnen.
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Der
Seitenarmextruder kann verschiedene Bauweisen haben.
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Es
gibt Einschneckenextruder, Doppelschneckenextruder und Planetwalzenextruder.
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Der
Einschneckenextruder ist die billigste Bauart eines Extruders, aber
auch der Extruder mit der kleinsten Bauweise.
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Bei
der Verwendung eines Einschneckenextruders soll die Steigung der
Schnecke die gewünschte Förderwirkung verursachen.
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Der
Doppelschneckenextruder besitzt zwei parallel nebeneinander angeordnete
und miteinander kämmende Schnecken. Der Doppelschneckenextruder
ist zwar aufwendiger als ein Einschneckenextruder. Der Doppelschneckenextruder
hat jedoch eine wesentlich größere Förderwirkung
als ein Einschneckenextruder. Gleichwohl ist der Doppelschneckenextruder
noch verhältnismäßig günstig.
Außerdem baut der Doppelschneckenextruder noch sehr klein. Aufgrund
der hohen Förderwirkung läßt sich mit
dem Doppelschneckenextruder leicht sicherstellen, daß Kunststoff
verflüssigt und die flüssige Schmelze mit dem
richtigen Druck in den Zwischenring eingespritzt wird.
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Wahlweise
wird für diesen Seitenarmextruder auch ein Planetwalzenteil/Extruder
verwendet. In der Anwendung kann auch dieser Planetwalzenteil so
gefahren werden, daß der notwendige Druck zum Plastifizieren
von Kunststoff und Einspritzen der flüssigen Schmelze entsteht.
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Vorteilhafterweise
lassen sich die unterschiedliche Planetspindelstücke miteinander
kombinieren. Dazu gehört zum Beispiel eine Transportspindel,
wie sie in der
EP 060145166 beschrieben
ist. Desgleichen gehört dazu eine Noppenspindel wie sie in
der
EP 04023632 beschrieben
ist.
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Bei
den Transportspindeln sind einzelne oder mehrere Zähne
aus dem Zahnbesatz herausgearbeitet worden.
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Bei
den Noppenspindeln entstehen die Noppen dadurch, daß nach
einer herkömmlichen Verzahnung (Normalverzahnung) eine
gegenläufige Verzahnung in die Planetwalzenspindel eingeschnitten
wird.
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Die
unterschiedlichen Planetwalzenstücke können mit
gleicher oder unterschiedlicher Verzahnung auf der Zentralspindel
und/oder unterschiedlicher Innenverzahnung des Modulgehäuses
bzw. der Buchse in dem Modulgehäuse kombiniert werden. Statt
einer Normalverzahnung kann die korrespondierende Verzahnung an
der Zentralspindel und/oder die korrespondierende Innenverzahnung
des Gehäuses bzw. der Gehäusebuchse eine gleiche
Noppenverzahnung oder eine andere Noppenverzahnung oder eine gleiche
oder andere Transportspindelverzahnung sein. Umgekehrt gilt auch,
die Zentralspindel und/oder die Gehäusebuchse bzw. das
Modulgehäuse kann mit gleicher Verzahnung auf dem korrespondierenden
Planetwalzenmodulteil kombiniert werden. Mit der Zentralspindel
korrespondieren die Planetenspindeln. Mit der Gehäusebuche
bzw. dem Modulgehäuse korrespondieren die Planetenspindeln. Mit
den Planetenspindeln korrespondieren die Zentralspindel und die
Gehäusebuchse bzw. das Gehäuse.
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Gesicherte
Verhältnisse, sowohl bei ungestückelten wie auch
bei gestückelten Planetspindeln, ergeben sich, wenn
- a) die Planetenspindeln mit Noppenverzahnung und/oder
Transportspindelverzahnung mit normalverzahnten Zentralspindeln
und normalverzahnter Gehäusebuchse bzw. normalverzahnter Gehäusebuchse
korrespondieren
- b) die Zentralspindel mit Noppenverzahnung und/oder Transportspindelverzahnung
mit normalverzahnten Planetspindeln korrespondieren
- d) die Gehäusebuchse bzw. Gehäuse mit Noppenverzahnung
und/oder Transportspindelverzahnung mit normalverzahnten Planetspindeln korrespondieren.
- e) die über eine Verzahnung korrespondierenden Planetwalzenmodulteile
alle eine gleiche Noppenverzahnung oder Transportspindelverzahnung aufweisen
und wenn jeweils auf einem Planetspindelstück beiderseits
einer Noppenverzahnung oder Transportspindelverzahnung eine Normalverzahnung
vorgesehen ist. Dabei hat die beiderseits der Noppenverzahnung oder
Transportspindelverzahnung vorgesehene Länge der Normalverzahnung
mindestens eine Länge von mindestens 0,8D, noch weiter
bevorzugt von mindestens 1D und höchst bevorzugt von mindestens 1,2D,
wobei D der Teilkreisdurchmesser der Verzahnung ist.
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In
der Varianten a) bis e) schließt die Bezeichnung Planetspindelstück
sowohl kurze als auch lange Planetspindelstücke ein.
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Ferner
können auch einstückige Planetwalzenspindeln nach
einer der Varianten a) bis e) gestaltet und kombiniert werden.
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Soweit
vorstehend gleiche Verzahnungen angesprochen sind, betrifft das
die Zähne, nicht die Teilkreisdurchmesser von Zentralspindel,
Planetenspindel und Gehäuseverzahnung.
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Die
Planetenspindeln besitzen jedoch regelmäßig gemeinsam
einen gleichen Teilkreisdurchmesser.
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In
der Zeichnung sind verschiedene Ausführungsbeispiele der
Erfindung dargestellt.
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1 zeigt
einen Extruder für die Herstellung von Mischungen aus Kunststoff
und Holzpartikeln. Der Extruder besitzt vier Abschnitte. Drei Extruderabschnitte
sind als Planetwalzenextruderabschnitte ausgebildet, der vierte
Extruderabschnitt ist als Einschneckenextruder ausbildet und dient
dem Materialeinzug.
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Dabei
sind mit 5 die Gehäuse der Planetwalzenextruderabschnitte
und das Gehäuse des Einschneckenextruderabschnittes mit 1 bezeichnet.
Jedes Gehäuse 5 besitzt angeschweißte
Flansche 6 und 7, die in nicht dargestellter Form
mit- einander verschraubt sind. Das Gehäuse 1 ist
mit Flanschen 3 und 4 versehen, die wie die Flansche 6 und 7 der
Befestigung dienen. Jedes Gehäuse 1 und 5 ist
innen mit Buchsen ausgekleidet.
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Ferner
sind an der Gehäuseinnenseite Kanäle dargestellt,
die je nach Bedarf mit Heizmittel oder Kühlmittel beaufschlagt
werden.
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Die
dargestellten Enden der Gehäuse 5 sind hinten
ausgedreht und jeweils mit einem Zentrierring 11 und Anlaufring
und Verschleißring 8 versehen.
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Der
Anlaufring und Verschleißring 8 bildet die Gleitfläche
für Planetspindeln/Planetwalzenspindeln 10. Der
Anlaufring und Verschleißring 8 besitzt einen Innendurchmesser
der kleiner als der bezeichnete Rollradius der Planetwalzenspindeln 10 ist.
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Alle
Extruderabschnitte besitzen eine gemeinsame Spindel. Diese gemeinsame
Spindel ist im Bereich der Planetwalzenextruderabschnitte mit 9 und
im Bereich des als Einzug dienenden Einschneckenextruderabschnittes
mit 19 bezeichnet.
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In
einem weiteren Ausführungsbeispiel ist zwischen dem Füllteil
und dem Planetwalzenteil ein Zwischenring vorgesehen. In anderen
Ausführungsbeispielen ist der Zwischenring zwischen zwei
Planetwalzenteilen bzw. Planetwalzenmoduln angeordnet.
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Der
Zwischenring ist in 3 dargestellt. In 3 sind
die Gehäuse des Einfüllteiles mit 211 und das
Gehäuse des Planetwalzenteiles mit 210 bezeichnet.
Die beiden gegenüberliegenden Gehäuseenden sind
mit einem Kragen 214 und 213 versehen. Zwischen
beiden Kragen ist ein Zwischenring 212 eingelassen. Der
Zwischenring 212 ist in Zentrieröffnungen an den
Stirnflächen der Kragen eingelassen. Der Zwischenring 212 besitzt
mehrere gleichmäßig am Umfang verteilte Öffnungen,
zu denen Schmelzeleitungen 216 von dem Extruder führen. Der
Zwischenring 212 ist zwischen den Kragen 211 und 213 verspannt.
Die Verspannung wird durch Spannschrauben bewirkt, von denen nur
eine Mittellinie 215 dargestellt ist. Die Spannschrauben
durchdringen beide Kragen und wirken mit Schraubenmuttern zusammen.
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2 zeigt
einen weiteren Zwischenring 125 zwischen zwei Gehäusen 101 und 102.
Die Gehäuse 101 und 102 gehören
im Ausführungsbeispiel zu Planetwalzenextruderabschnitten/Modulen.
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Die
Gehäuse 101 und 102 besitzen Flansche 103 und 104 und
sind an den Flanschen miteinander verspannt. Die Verspannung erfolgt
durch Schrauben und Mutter, von denen eine Mittellinie dargestellt
ist. Der Zwischenring 125 hat im Ausführungsbeispiel zugleich
die Funktion, beide Gehäuse 101 und 102 zu
zentrieren. Dazu sind beide korrespondierenden Gehäusenden
mit entsprechenden, zentrischen Paßflächen für
den Zwischenring 125 versehen.
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Zu
den Gehäusen der Planetwalzenextruderabschnitten/Modulen
gehören innen verzahnte Buchsen 106 und 107.
Durch die miteinander verbundenen Gehäuse 101 und 102 erstreckt
sich eine Zentralspindel 108.
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Zwischen
der Zentralspindel 108 und den innen verzahnten Gehäusen 101 und 102 sind
Planetwalzenspindeln 110 und 111 vorgesehen. Die
Planetwalzenspindeln 110 und 111 stehen zugleich
mit der Zentralspindel 108 und mit der Innenverzahnung
der Gehäuse 101 und 102 im Eingriff.
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Im
Unterschied zu den herkömmlichen Planetwalzenextrudern
werden die Planetwalzenspindeln 110 nicht durch Anlaufringe
in axialer Richtung gehalten, an denen die Planetwalzenspindeln
umlaufend entlang gleiten. Vielmehr liegen die Planetwalzenspindeln 111 bei 115 mit
dem in Strömungsrichtung vorderen Ende an dem hinteren
Ende der Planetwalzenspindeln 110 an. Zugleich fluchten
die aneinander liegenden Planetwalzenspindeln miteinander. Das Fluchten
bleibt während des Umlaufens der Planetwalzenspindeln erhalten.
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Im
Ausführungsbeispiel nach 2 ist der Zwischenring
innen mit einer Verzahnung versehen, so daß die in Planetwalzenspindeln 110,
welche aus dem Gehäuse 101 heraus in den Zwischenring
ragen, auch mit der Verzahnung des Zwischenringes kämmen.
Die Planetwalzenspindeln sind infolgedessen auch in den Bereichen 115 geführt.
Die Führung wird durch den Eingriff in die Verzahnung der
Zentralspindel und durch den Eingriff in die Verzahnung des Zwischenringes
gebildet.
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In
anderen Ausführungsbeispielen umgibt der Zwischenring die
Planetwalzenspindeln in einigem Abstand.
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In
weiteren Ausführungsbeispielen ragen die Planetwalzenspindeln
aus dem einen Modul über den Zwischenring hinaus in den
anderen Modul.
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Die
Planetwalzenspindeln 110 und 111 bilden zusammen überlange,
mehrteilige Planetwalzenspindeln, die sich durch mehrere hintereinander angeordnete
Planetwalzenextruderabschnitte erstrecken. Dabei liegen die Planetspindelstücke
lose aneinander. Ein nicht dargestellter Anlaufring befindet sich
an dem in Förderrichtung der zusammen gesetzten Planetwalzenspindel
hinteren Ende.
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Die
Planetspindelstücke liegen aneinander, weil der Axialdruck
der Planetspindelstücke dies bewirkt. Das Einsatzmaterial
gelangt nicht zwischen die Berührungsflächen/Anlageflächen
der Planetspindelstücke. Dazu trägt bei, daß die
Planetspindelstücke an den Stirnflächen stark angephast
sind. Das Anphasen ist an sich bekannt, insbesondere zur Verringerung
der Verletzungsgefahr für Betriebsleute, die sich sonst
an scharfen Kanten schneiden können. Im Ausführungsbeispiel
entsteht durch das Anphasen unter 45 Grad ein Durchmesser an den
Planetspindelstück-Enden. der kleiner als 2/3 des Außendurchmessers
der Planetspindelstücke ist. In anderen Ausführungsbeispielen
ist dieser Durchmesser anders, zum Beispiel kleiner oder gleich
dem Durchmesser auf dem das Tiefste zwischen benachbarten Zähnen liegt.
Der Winkel beim Anphasen kann auch größer oder
kleiner als 45 Grad sein.
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Durch
das Anphasen wird die Berührungsfläche der Planetspindelstücke
kleiner, vorzugsweise mindestens 5%, noch weiter bevorzugt mindestens 10%
und höchst bevorzugt mindestens 15% kleiner als die ohne
Anphasen maximal sich ergebende Berührungsfläche.
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Die
Planetwalzenspindeln besitzen üblicherweise mehrere Zähne,
die als Evolventenverzahnung ähnlich wie ein mehrgängiges
Gewinde am Umfang der Planetwalzenspindeln verlaufen. Dabei ist
jeder Zahn mit einem Gewindegang vergleichbar. Zwischen zwei benachbarten
Zähnen befindet sich eine Zahnlücke. Die Zahnlücke
hat ein Tiefstes.
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Gegenüber
einteiligen langen Planetwalzenspindeln hat die erfindungsgemäße
Stückelung erhebliche Vorteile.
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Zu
den Vorteilen gehört geringerer Ausschuß durch
Verzug nach der Wärmebehandlung der Planetwalzenspindeln.
Die Wärmebehandlung dient dazu, die Planetwalzenspindeln
an der Oberfläche verschleißfest zu machen. Die
Wärmebehandlung hat jedoch auch einen Verzug der Planetwalzenspindeln zur
Folge, der im Mittel umso größer ist, je länger
die Planetwalzenspindeln sind.
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Durch
das erfindungsgemäße Zusammensetzen der überlangen
Planetwalzenspindeln aus kürzeren Spindeln wird das Verzugsrisiko
erheblich minimiert.
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4 zeigt
eine Zentralspindel 300 für eine Planetwalzenextruder.
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Zu
diesem Planetwalzenextruder gehören weitere nicht dargestellte
Teile, ein innen verzahntes Gehäuse, in dem die Zentralspindel
angeordnet ist. Das Gehäuse umgibt die Zentralspindel im
Abstand. Dabei ist an beiden Enden der Zentralspindel 300 eine
Lagerung der Zentralspindel 300 im Gehäuse vorgesehen.
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Mit
dem Extruder wird im Ausführungsbeispiel Kunststoff aufbereitet.
Dazu wird der Kunststoff in schmelzflüssiger Form an einem
Endes Extruders mit Zuschlägen aufgegeben, auf dem Wege
durch den Extruder mit den Zuschlägen vermischt und am anderen
Ende des Extruders wieder ausgetragen.
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Das
in Strömungsrichtung der Schmelze vordere Ende 303 der
Zentralspindel ist mit einer Keilwellenverzahnung versehen. Mit
diesem Ende 303 sitzt die Zentralspindel in der Abtriebswelle
eines an das Gehäuse angeflanschten Getriebes.
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Das
in Strömungsrichtung der Schmelze hintere Ende 305 ist
mit einer Aufnahmebohrung für einen Dorn vorgesehen. Der
Dorn ist Bestandteil einer nicht dargestellten und am Gehäuse
befestigten Zentralspindelspitzenhalterung.
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In
dem Hohlraum zwischen der Zentralspindel und der Gehäuseinnenverzahnung
laufen Planetspindeln um die Zentralspindel
300 um. Die
Planetspindeln sind mit einer Außenverzahnung versehen und
kämmen mit der Innenverzahnung des Gehäuses und
mit der Außenverzahnung der Zentralspindel. Die Außenverzahnung
ist eingangsseitig des Extruders Normalverzahnung
302 und
im weiteren als Noppenverzahnung
304 ausgebildet. Die Noppenverzahnung
entspricht in der
EP 04023632 beschriebenen
Verzahnung der Anmelderin. In anderen Ausführungsbeispielen
ist anstelle der Noppenverzahnung eine Transportspindelverzahnung
vorgesehen, wie sie in der
EP06014516 beschrieben
ist.
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Die 5 bis 8 zeigen
verschiedene Verzahnungskombinationen an einem Planetwalzenextruder
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7 zeigt
schematisch eine Kombination mit überall gleicher Normalverzahnung
der Zentralspindel 501, Planetenspindeln 503 und
Gehäsueinnenverzahnung 502
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6 zeigt
schematisch eine Kombination mit gleicher Normalverzahnung an der
Zentralspindel 401 und der Gehäuseinnenverzahnung 402 sowie eine
Noppenverzahnung an den Planetspindeln 403.
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8 zeigt
schematisch eine Kombination mit gleicher Normalverzahnung der Zentralspindel 601 und
der Planetenspindeln 603 sowie eine Noppenverzahnung an
der Gehäuseinnenverzahnung.
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5 zeigt
schematisch eine Zentralspindel 701, Planetenspindeln 703 und
eine Gehäuseinnenverzahnung 702. In den Abschnitten 707 und 706 ist an
allen Teilen eine gleiche Normalverzahnung und in den Abschnitten 705 überall
eine gleiche Noppenverzahnung vorgesehen.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
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Zitierte Patentliteratur
-
- - DE 2702390
A1 [0058, 0060, 0065]
- - DE 10356423 [0094]
- - EP 060145166 [0102]
- - EP 04023632 [0102, 0140]
- - EP 06014516 [0140]
-
Zitierte Nicht-Patentliteratur
-