DE102013003380B3 - Extruder - Google Patents

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DE102013003380B3
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Detlef Gneuss
Stephan Gneuss
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Gneuss GmbH
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Abstract

Ein Extruder zur Gewinnung von Kunststoffschmelzen mit einem Eingangsextruderteil, einer mit dem Eingangsextruderteil verbundenen Evakuierungstrommel, die einen Mehrschneckenextruderteil aufweist, und mit einem Ausgangsextruderteil, wobei der Extruder eine angetriebene Welle aufweist, die zumindest im Bereich der Evakuierungstrommel einen, über einen Mitnehmer drehfest mit der Welle verbundenen Führungskörper für die mehreren an ihren Enden mit mindestens einem in der Evakuierungstrommel angeordneten Zahnkranz kämmenden Zahnräder aufweisenden Satelliten-Schnecken besitzt, soll so weitergebildet werden, dass eine polymerabhängige Optimierung des Extruders und ein schneller und kostengünstiger Umbau des Mehrschneckenextruderteils im Bereich der Evakuierungstrommel möglich ist. Dazu wird vorgeschlagen, dass der Führungskörper in axialer Richtung mindestens zweigeteilt ist, und dass der eine Teil des Führungskörpers die Zahnräder der Satelliten-Schnecken und der zweite Teil des Führungskörpers die Satelliten-Schnecken selbst aufnimmt, dass die jeweiligen Zahnräder und Satelliten-Schnecken drehfest und lösbar miteinander verbunden sind, und dass der mindestens eine Zahnkranz für sich oder mit einem ihn aufnehmenden Teil der Evakuierungstrommel auswechselbar ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Extruder zur Gewinnung von Kunststoffschmelzen mit einem Eingangsextruderteil zur Aufnahme, Erschmelzung und Durchwalkung von Kunststoffgranulat, Bottleflakes oder Fasermaterial, mit einer mit dem Eingangsextruderteil verbundenen Evakuierungstrommel, die einen Mehrschneckenextruderteil aufweist, und mit einem Ausgangsextruderteil zur Ausgabe der Schmelze, wobei der Extruder eine angetriebene Welle aufweist, die zumindest im Bereich der Evakuierungstrommel einen, über einen Mitnehmer drehfest mit der Welle verbundenen, zwischen einem Eingangskonus und einem Ausgangskonusangeordneten Führungskörper für die mehreren an ihren Enden mit mindestens einem in der Evakuierungstrommel angeordneten Zahnkranz kämmenden Zahnräder aufweisenden Satelliten-Schnecken besitzt.
  • Ein derartiger Extruder zur Gewinnung von Kunststoffschmelze ist durch die EP 1 434 680 B1 bekannt geworden. Je nach zu verarbeitendem Polymer und notwendiger Verfahrensaufgabe ist es erforderlich, das Verhältnis der Drehgeschwindigkeiten und die genaue Ausführung der Verzahnung aufeinander abzustimmen. Je nach Verarbeitungsaufgabe kann die Verwendung einer förderwirksameren Schrägverzahnung oder eine Geradverzahnung vorteilhaft sein. Das Verhältnis der Drehgeschwindigkeiten bestimmt die Entgasungsleistungen. Die Anpassung der Drehgeschwindigkeiten erfordert zumindest im Bereich der Verzahnung andere Bohrungsdurchmesser des Führungskörpers.
  • Sollen mit einem Extruder gemäß der EP 1 434 680 B1 unterschiedliche Materialien verarbeitet werden, muss der komplette Mehrschneckenextruderteil aus der Evakuierungstrommel ausgebaut und gegen Satelliten-Schnecken mit anderer Steigung und/oder Zahnräder mit anderen Übersetzungsverhältnissen ausgetauscht werden. In der Regel müssen jedoch nicht die Extruderschnecken, sondern vorzugsweise die Zahnräder und der Zahnkranz gegen Komponenten mit anderen Übersetzungsverhältnissen ausgetauscht werden.
  • Nach dem Stand der Technik ist somit grundsätzlich der Austausch des gesamten Führungskörpers mit den darin befindlichen Satelliten-Schnecken notwendig, obwohl in der Regel nur eine Anpassung im Verzahnungsbereich benötigt wird.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine polymerabhängige Optimierung des Extruders aufzuzeigen durch die ein schneller und kostengünstiger Umbau des Mehrschneckenextruderteils im Bereich der Evakuierungstrommel möglich ist.
  • Zur Lösung der Aufgabe wird vorgeschlagen, dass bei einer Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 der Führungskörper in axialer Richtung mindestens zweigeteilt ist, dass jeder Teil des Führungskörpers mindestens einen Mitnehmer aufweist, dass der eine Teil des Führungskörpers die Zahnräder der Satelliten-Schnecken vollständig, und der zweite Teil des Führungskörpers die Satelliten-Schnecken zumindest bereichsweise aufnimmt, dass die jeweiligen Zahnräder und Satelliten-Schnecken drehfest und lösbar miteinander verbunden sind, und dass der mindestens eine Zahnkranz für sich oder mit einem ihn aufnehmenden Teil der Evakuierungstrommel auswechselbar ist.
  • Dadurch wird erreicht, dass bedingt durch die Wahl eines anderen Polymers die notwendige Drehzahländerung lediglich durch Austausch des Getriebeteils bestehend aus den Zahnrädern, den sie aufnehmenden Führungskörper und dem Zahnkranz gegen einen Getriebeteil mit einer anderen Übersetzung im Verhältnis kostengünstig und schnell erfolgen kann. Selbstverständlich kann auch bei einem unterschiedlichen Verschleiß z. B. nach unterschiedlich langer Einsatzdauer von Getriebe und Satelliten-Schnecken z. B. ein kostengünstigerer Austausch der Satelliten-Schnecken vorgenommen werden, wenn das Getriebe z. B. nicht mitgetauscht werden muss.
  • Von Vorteil ist, dass die mindestens zwei Führungskörperteile über eine Verzahnung, vorzugsweise eine Vielkeilverzahnung, mit der Welle drehfest auf diese aufsteckbar verbunden sind.
  • Dadurch lassen sich die Führungskörperteile einzeln entnehmen und soll ein anderes Übersetzungsverhältnis gewählt werden, kann der Getriebe-Führungskörperteil durch einen anderen Führungskörperteil, z. B. mit größeren Bohrungen für die Getriebeverzahnung ausgetauscht werden, ohne dass der Führungskörperteil mit den Satelliten-Schnecken aus der Evakuierungstrommel entnommen werden muss. Selbstverständlich können auch beide Führungskörperteile mit den Satelliten-Schnecken und den Zahnrädern zusammen aus der Evakuierungstrommel entnommen werden, und im ausgebauten Zustand getrennt, und nur einzelne Elemente z. B. die Zahnräder ggf. mit dem dazugehörigen Führungskörperteil oder die Satelliten-Schnecken ebenfalls wenn notwendig mit dem dazugehörigen Führungskörperteil ausgetauscht werden. Nach dem Austausch und einem Zusammenbau können dann alle Elemente gemeinsam in die Evakuierungstrommel eingebaut werden.
  • Es hat sich bewährt, dass die Satelliten-Schnecken an wenigstens einer ihrer Enden einen Mitnehmer aufweisen, auf welchem die Zahnräder drehfest jedoch lösbar aufgesteckt sind.
  • Damit lassen sich auch die Zahnräder von den Satelliten-Schnecken problemlos lösen, so dass ein schneller, kostengünstiger Austausch der Getriebezahnräder möglich ist.
  • Zweckmäßig ist, dass die mindestens zwei Führungskörperteile zwischen einem drehfest auf der Welle aufgesteckten Eingangskonus und einem drehfest auf der Welle aufgesteckten Ausgangskonus angeordnet sind.
  • Der Eingangskonus und der Ausgangskonus sorgen für einen verbesserten Fluss der Schmelze im Extruder. Sind der Eingangskonus und/oder der Ausgangskonus nicht fest mit dem Führungskörperteil verbunden, so brauchen diese Konen z. B. bei dem Wechsel der Getriebestufe und/oder der Satellitenschnecken mit den entsprechenden Führungskörperteilen nicht mit ausgewechselt zu werden, wodurch sich wiederum eine Kostenersparnis ergibt.
  • Eine besonders zweckmäßige Ausgestaltung ergibt sich, wenn der die Zahnräder aufnehmende Führungskörperteil an den Ausgangskonus angrenzt.
  • Damit lässt sich die Evakuierungstrommel von dem Ausgang her leicht öffnen und die Getriebestufe entnehmen. Selbstverständlich können auch auf beiden Seiten der Satelliten-Schnecken Getriebestufen vorgesehen werden. In diesem Falle müssten jedoch die Getriebestufen von zwei Seiten oder aber die dazwischen befindlichen Satelliten-Schnecken mit von einer Seite ausgebaut werden und anschließend lediglich die beiden Getriebestufen kostengünstig gegen Getriebestufen mit einem anderen Übersetzungsverhältnis ausgetauscht werden.
  • Selbstverständlich besteht aber auch die Möglichkeit, dass der Eingangskonus und der Ausgangskonus jeweils fest mit einem der Führungskörperteile verbunden sind.
  • Nachahmenswert ist, wenn zumindest der die Zahnräder aufnehmende Führungskörper vorzugsweise in Ihrem Querschnitt einstellbare Bypasskanäle und/oder Bypassbohrungen aufweist, über welche einstellbare Mengen der Schmelze zur Verringerung des Fließwiderstandes an den Zahnrädern vorbei zu den Satelliten-Schnecken führbar sind.
  • Durch derartige Bypasskanäle bzw. Bypassbohrungen lässt sich der Schmelze Strom hin zu den Satelliten-Schnecken und ggf. von diesen weg, optimal einstellen. Vorteilhaft können dabei auch der Eingangs- und/oder Ausgangskonus bereits mit den Bypasskanälen bzw. Bypassbohrungen der Führungskörper in Verbindung stehende Bypasskanäle bzw. Bypassbohrungen aufweisen.
  • Bedeutsam ist, dass die Welle mindestens zweigeteilt ist, dass die Teilung der Welle im Bereich der Evakuierungstrommel liegt, dass die mindestens zwei Teile der Welle über eine Schraubverbindung drehfest miteinander verbunden sind, dass jeder Wellenteil mindestens eine Schulter aufweist, an denen sich einer der Führungskörperteile und/oder der Eingangs- bzw. Ausgangskonus in axialer Richtung abstützen, und dass zumindest die Führungskörperteile durch die Schraubverbindung in axialer Richtung gegeneinander verspannt sind.
  • Durch diese zusammenschraubbare Welle ist eine platzsparende Bauweise des Mehrschneckenextruderteils möglich. Zusätzliche Vorrichtungen zum Zusammenhalt der einzelnen Bauteile werden nicht benötigt. Hinzu kommt, dass diese Bauteile gleichzeitig für die Vorspannung von Dichtungselementen zwischen den einzelnen Teilen Sorge trägt.
  • Es empfiehlt sich, dass die Welle mindestens eine Längsbohrung aufweist, und dass in der Längsbohrung Temperiermittel geführt ist.
  • In der Regel handelt es sich bei dem Temperiermittel um Kühlmittel, wobei gegebenenfalls z. B. beim Aufheizen der Extrudervorrichtung auch anfangs ein Heizmittel durch die Längsbohrungen geführt werden kann.
  • Zweckmäßig ist, dass die Welle im Eingangsextruderteil und/oder im Ausgangsextruderteil als Schnecke ausgebildet ist oder eine aufsteckbare drehfest mit der Welle verbundene Schnecke aufnimmt.
  • Die Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt
  • 1 einen erfindungsgemäßen Extruder in geschnittener Darstellung und
  • 2 eine vergrößerte Teilansicht nach 1.
  • 1 zeigt einen Extruder 1 mit einem Eingangsextruderteil 2, einer Evakuierungstrommel 3 sowie einem Ausgangsextruderteil 4. Der Extruder 1 ist von einer Welle 5 durchzogen, die im Eingangsextruderteil 2 als Schnecke 6 und im Ausgangsextruderteil 4 als Schecke 7 ausgebildet ist. Die Welle 5 weist eine Bohrung 8 auf, die dem Temperiermitteltransport dient.
  • Die Welle 5 ist im Bereich der Evakuierungstrommel 3 geteilt und über entsprechende Gewinde 9 miteinander verbunden. Auf der Welle 5 sitzt in der Evakuierungstrommel 3 ein Mehrschneckenextruderteil 10.
  • 2 zeigt in vergrößerter Darstellung einen Ausschnitt im Eingangsbereich der Evakuierungstrommel 3. Hier ist die Welle 5 mit der Bohrung 8 und dem Gewinde 9 zu erkennen. Die Welle 8 weist eine Schulter 11 auf, an der sich ein drehfest auf die Welle 5 aufgesteckter Eingangskonus 12 abstützt. Im Anschluss an den Eingangskonus 12 ist auf der Welle 5 ein Führungskörper 13 drehfest auf der Welle 5 angeordnet, an den sich ein weiterer Führungskörper 14 anschließt. Der Führungskörper 14 nimmt die Satelliten-Schnecken 15, 15' auf. Die Enden der Satelliten-Schnecken 15, 15' reichen bis in den Führungskörper 13. Im Führungskörper 13 sind auf den Enden der Satelliten-Schnecken 15, 15' Zahnräder 16, 16' drehfest aufgestellt, die mit einem in der Evakuierungstrommel 3 fest angeordneten Zahnkranz 17 kämmen.
  • Die Evakuierungstrommel 3 ist über Schrauben 18 mit dem Eingangsextruderteil 2 verbunden. Werden die Schrauben 18 gelöst, so kann, nachdem das Gewinde 9, 9' auseinandergeschraubt worden ist, die Evakuierungstrommel geöffnet werden und die Zahnräder 16 und gegebenenfalls der Führungskörper 13 ausgetauscht werden. Damit lassen sich schnell und einfache die Getriebeverhältnisse ändern ohne, dass der Führungskörper 14 und die Satelliten-Schnecken 15 aus der Evakuierungstrommel 3 genommen werden müssen.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Extruder
    2
    Eingangsextruderteil
    3
    Evakuierungstrommel
    4
    Ausgangsextruderteil
    5
    Welle
    6
    Schnecke
    7
    Schnecke
    8
    Bohrung
    9
    Gewinde
    10
    Mehrschneckenextruderteil
    11
    Schulter
    12
    Eingangskonus
    13
    Führungskörper
    14
    Führungskörper
    15, 15'
    Satelliten-Schnecke
    16, 16'
    Zahnräder
    17
    Zahnkranz
    18
    Schraube

Claims (10)

  1. Extruder (1) zur Gewinnung von Kunststoffschmelzen mit einem Eingangsextruderteil (2) zur Aufnahme, Erschmelzung und Durchwalkung von Kunststoffgranulat, Bottleflakes oder Fasermaterial, mit einer mit dem Eingangsextruderteil (2) verbundenen Evakuierungstrommel (3), die einen Mehrschneckenextruderteil (10) aufweist, und mit einem Ausgangsextruderteil (4) zur Ausgabe der Schmelze, wobei der Extruder (1) eine angetriebene Welle (5) aufweist, die zumindest im Bereich der Evakuierungstrommel (3) einen, über einen Mitnehmer drehfest mit der Welle (5) verbundenen, zwischen einem Eingangskonus und einem Ausgangskonus angeordneten Führungskörper für mehrere Satelliten-Schnecken (15) besitzt, wobei die Satelliten-Schnecken (15) an ihren Enden mit mindestens einem in der Evakuierungstrommel (3) angeordneten Zahnkranz (17) kämmende Zahnräder (16) aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass der Führungskörper (13, 14) in axialer Richtung mindestens zweigeteilt ist, dass jeder Teil des Führungskörpers (13, 14) mindestens einen Mitnehmer aufweist, dass der eine Teil des Führungskörpers (13) die Zahnräder (16) der Satelliten-Schnecken (15) vollständig, und der zweite Teil des Führungskörpers (14) die Satelliten-Schnecken (15) zumindest bereichsweise aufnimmt, dass die jeweiligen Zahnräder (16) und Satelliten-Schnecken (15) drehfest und lösbar miteinander verbunden sind, und dass der mindestens eine Zahnkranz (17) für sich oder mit einem ihn aufnehmenden Teil der Evakuierungstrommel (3) auswechselbar ist.
  2. Extruder (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei Führungskörperteile (13, 14) über eine Verzahnung, vorzugsweise eine Vielkeilverzahnung, mit der Welle (5) drehfest, auf dieser aufsteckbar verbunden sind.
  3. Extruder (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Satelliten-Schnecken (15) an mindestens einem ihrer Enden einen Mitnehmer aufweisen, auf welchem die Zahnräder (16) drehfest jedoch lösbar aufgesteckt sind.
  4. Extruder (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei Führungskörperteile (13, 14) zwischen dem jeweils auf die Welle (5) drehfest aufgesteckten Eingangskonus (12) und Ausgangskonus angeordnet sind.
  5. Extruder (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der die Zahnräder (16) aufnehmende Führungskörperteil (13) an den Ausgangskonus angrenzt.
  6. Extruder (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Eingangskonus (12) und der Ausgangskonus jeweils fest mit einem der Führungskörperteile (13, 14) verbunden ist.
  7. Extruder (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest der die Zahnräder (16) aufnehmende Führungskörper (13) vorzugsweise in Ihrem Querschnitt einstellbare Bypasskanäle und/oder Bypassbohrungen aufweist, über welche einstellbare Mengen der Schmelze zur Verringerung des Fließwiderstandes an den Zahnrädern (16) vorbei zu den Satelliten-Schnecken (15) führbar sind.
  8. Extruder (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (5) mindestens zweigeteilt ist, dass die Teilung der Welle im Bereich der Evakuierungstrommel (3) liegt, dass die mindestens zwei Teile der Welle (5) über eine Schraubverbindung (9) drehfest miteinander verbunden sind, dass jeder Wellenteil mindestens eine Schulter (11) aufweist, an denen sich einer der Führungskörperteile (13, 14) und/oder der Eingangs- (12) bzw. Ausgangskonus in axialer Richtung abstützen, und dass zumindest die Führungskörperteile (13, 14) durch die Schraubverbindung in axialer Richtung gegeneinander gespannt sind.
  9. Extruder (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (5) mindestens eine Längsbohrung (8) aufweist, und dass in der Längsbohrung (8) Temperiermittel geführt wird.
  10. Extruder (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (5) im Eingangsextruderteil (2) und/oder im Ausgangsextruderteil (4) als Schnecke (6, 7) ausgebildet ist oder eine aufsteckbare, drehfest mit der Welle (5) verbundene Schnecke aufnimmt.
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