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Die Erfindung betrifft einen Zylinder, insbesondere einen Plastifizierzylinder, für eine Kunststoff verarbeitende Maschine. Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Verarbeitung eines Materials, beispielsweise Kunststoff, Kautschuk oder dergleichen, mit einem Mehrschneckenextruder, insbesondere ein Doppelschneckenextruder, wobei der Extruder mindestens zwei Schnecken zur Bearbeitung des Materials aufweist, wobei die Schnecken rotierbar in einem Zylinder gelagert und mittels mindestens eines Antriebs antreibbar sind. Zudem betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines Extruders.
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Vorrichtungen zur Verarbeitung eines Materials mit einem Extruder sind in der Praxis seit langem bekannt. Solche Extruder werden zur Verarbeitung von Material verwendet, beispielsweise zur Plastifizierung oder Aufschmelzung von Kunststoff oder Kautschuk, aber auch in der Lebensmittelindustrie. Insbesondere Zwei- oder Mehrschneckenextruder sind bei der Aufschmelzung bzw. Plastifizierung von Material besonders gut geeignet. Die Schnecken sind gleich oder gegensinnig rotierbar in einem Gehäuse bzgl. Zylinder gelagert, wobei die Schnecken mittels eines Antriebs antreibbar sind. Die Drehrichtung der Schnecken ist hierbei durch den Verlauf der Schneckengänge und die Austragsrichtung des zu verarbeitenden Materials vorgegeben.
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Für bestimmte Anwendungen, beispielsweise für die industrielle Fertigung von Halbzeugen, wie Hart-PVC-Dryblend, etc., werden häufig Mehrwellenextruder wie etwa Doppelschneckenextruder eingesetzt, da die Anforderungen, die hier an den Extruder gestellt werden, durch diese Maschinen besonders gut erfüllt werden. Hervorzuheben ist beispielsweise ein guter konstanter Materialeinzug, eine schonende Materialaufbereitung und ein hohes Druckaufbauvermögen. Für solche Verfahrensaufgaben werden in der Praxis häufig gegenläufige, kämmende (z.B. dichtkämmende) Doppelschneckenextruder bevorzugt. Ein weiterer Vorteil der gegenläufigen Doppelschneckenextruder ist die Selbstreinigung, die sich durch die Zwangsförderung ergibt. Andere Vorrichtungen, wie beispielsweise gleichläufige Doppelschneckenextruder, Kaskadenextruder und Planetwalzenextruder oder dergleichen sind ebenfalls für ähnliche oder andere Verfahrensaufgaben vorteilhaft.
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Aufgrund der Drehung der Schnecken und der Befüllung des Zylinders und der Verarbeitung des Materials treten in der Regel während des Betriebes eines Extruders Kräfte auf, welche die Schnecke in Kontakt mit dem Zylinder/Gehäuse bringen. Bei einem gegenläufigen, dichtkämmenden Doppelschneckenextruder treten beispielsweise resultierende Kräfte auf, welche die Schnecken im Bereich einer Winkelebene von ca. 45° zur Achsebene der Doppelschnecke gegen die Zylinderinnenwand pressen. Durch den Festkörper-Festkörper-Kontakt des Schneckenaußenumfangs und der Zylinderinnenwand kommt es neben dem Adhäsionsverschleiß auch zu Abrasionsverschleiß durch die Verarbeitung von Füllstoffen (beispielsweise Kreise). Der Adhäsionsverschleiß macht den Hauptanteil des Verschleißes am Zylinder und den Schnecken bei Mehrschneckenextrudern aus. Mit zunehmender Laufleistung des Extruders nimmt wegen der kontinuierlich wirkenden Kräfte (und der abnehmenden Nitrierhärte bei nitrierten Zylindern) insbesondere der Verschleiß an der Zylinderinnenwand zu.
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Es gibt nun verschiedene Möglichkeiten, um den Verschleiß am Gehäuse/Zylinder und den Schnecken zu minimieren. Beispielsweise offenbart die
DE 39 35 970 A1 einen Extruder mit einem Extrusionszylinder, der aus einem Stahlmantel und in diesen eingesetzten Büchsen aus Hartmetall oder vergleichbaren Werkstoffen besteht. Tritt nun Adhäsionsverschleiß auf, so werden diese Büchsen einfach ausgetauscht.
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Eine andere Möglichkeit beschreibt die
EP 1 336 465 A1 , bei der die Innenwandung des Plastifizierzylinders mit einer Verschleißschutzschicht versehen ist, wobei in der Innenbeschichtung axial verlaufende Nuten ausgebildet sind.
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Bei leistungsstraken Extrudern sind die Zylinder hohen Beanspruchungen ausgesetzt, wodurch es trotz verschleißmindernder Maßnahmen, wie sie etwa im Stand der Technik beschrieben sind, zu einer erheblichen Verkürzung der Standzeit Des Zylinders und der Vorrichtung kommt. Ein weiterer Nachteil ist, dass das Extrudergehäuse, wenn überhaupt, nur mit einer spezifischen Verschleißschutzschicht versehen werden kann. Für unterschiedliche Verschleißarten sind jedoch unterschiedliche Schutzschichten erforderlich. Schließlich müssen durch Verschleiß beschädigte Gehäuse in der Regel gegen ein neues Gehäuse ausgetauscht werden. Bei Verschleiß muss also immer das gesamte Bauteil gewechselt werden. Dieser Austausch ist mit hohen Investitionskosten verbunden.
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Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Zylinder für eine Kunststoff verarbeitende Maschine sowie eine Vorrichtung zur Verarbeitung eines Materials der eingangs genannten Art und ein Verfahren zum Betreiben eines Extruders anzugeben, wonach eine möglichst kostengünstige Verlängerung der Standzeit des Zylinders und damit der Vorrichtung ermöglicht wird.
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Erfindungsgemäß wird die vorstehende Aufgabe durch einen Zylinder für eine kunststoffverarbeitende Maschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Demnach weist der Zylinder wenigstens zwei Hohlzylinderkörper auf, wobei zumindest ein Hohlzylinderkörper zumindest in einem Abschnitt mit einer Innenbeschichtung, insbesondere eine Verschleißschutzschicht, versehen ist, und an dem anderen Hohlzylinderkörper anbringbar ist, wobei der eine Hohlzylinderkörper in mehreren unterschiedlichen Positionen an dem anderen Hohlzylinderkörper anbringbar ist. Der Zylinder bzw. Extruderzylinder kann somit mehrteilig ausgebildet sein. Der Zylinder kann mehrere Zylindersegmente in Form von Hohlzylinderkörpern aufweisen. Gemäß einer bevorzugten Variante kann der Zylinder zweiteilig ausgebildet sein. Der Zylinder kann daher eine ersten Hohlzylinderkörper und einen zweiten Hohlzylinderkörper aufweisen. Der erste Hohlzylinderkörper kann vom Hohlzylinderkörper getrennt sein. Der Zylinder kann alternativ auch mehr als zwei, beispielsweise, drei, vier, fünf oder sechs Hohlzylinderkörper aufweisen.
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In erfindungsgemäßer Weise ist erkannt somit worden, dass man in Abkehr zu der bisherigen Praxis nicht allein durch Maßnahmen des Verschleißschutzes an den Schnecken oder dem Gehäuse die Standzeit des Gehäuses erhöhen kann, sondern dass eine Erhöhung der Standzeit dadurch erfolgen kann, dass der Zylinder an unterschiedlichen Bereichen verschlissen wird. Dies wird in technischer Hinsicht in besonders einfacher und raffinierter Weise dadurch erreicht, dass der Zylinder mehrteilig, vorzugsweise zweiteilig, ausgestaltet ist, und zumindest einer der sich daraus ergebenden Hohlzylinderkörper zumindest in einem Abschnitt mit einer Verschleißschutzschicht versehen ist.
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Im Falle von Verschleiß kann der eine Hohlzylinderkörper einfach demontiert und in einer anderen Position, derart angebracht werden, dass eine von Verschleiß gar nicht oder kaum betroffene Stelle der Innenwand des Hohlzylinderkörpers an die Position einer stark verschließenden Stelle rückt. Kinematisch ist der Verschleiß in der Regel immer im oberen Bereich des Zylindersegments bedingt. Durch die Abbringung des Hohlzylinderkörpers in sich wechselnden unterschiedlichen Positionen entsteht ein höheres, z.B. doppeltes, Verschleißvolumen und damit eine längere Einsatzdauer. Somit tritt zwar Verschleiß auf, aber dieser in anderen Bereichen des Zylinderkörpers auftretende Verschleiß ermöglicht es, die Standzeit des Zylinders deutlich zu erhöhen, teils mehr als zu verdoppeln. Ferner wird eine individuelle Anpassung der gewählten Verschleißschutzschicht an die jeweilige Anforderung der Zylinderzone ermöglicht. Der Zylinder kann also mit seiner/seinen nicht oder kaum verschließenden Stelle/n nochmals verwendet werden. Dadurch verlängert sich die Einsatzdauer und die Standzeit der Maschine wird signifikant erhöht. Ebenso fallen keine weiteren Investitionskosten, z.B. für einen neuen Zylinder oder ein Gehäuse an.
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Der mit der Innenbeschichtung versehene Hohlzylinderkörper des Zylinders kann in mehreren Positionen, beispielsweise zwei, an dem anderen Hohlzylinderkörper des Zylinders befestigt oder montiert werden. Der eine Hohlzylinderkörper kann relativ zu einer Ursprungsposition in einer um 180°, 120°, 90° oder 45° verdrehten Position an dem anderen Hohlzylinderkörper anbringbar sein. Die Ursprungsposition ist die Position des Hohlzylinderkörpers, in der dieser zum ersten oder vorherigen Mal an den anderen Hohlzylinderkörper angebracht wurde. Alternativ oder zusätzlich kann der Hohlzylinderkörper dazu ausgebildet sein, um einen beliebigen und/oder je nach Ausgestaltung des Zylinders und/oder eines Extruders definierten Winkel um eine Achse (z.B. die Längsachse) des Zylinders rotierbar/drehbar zu sein.
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Der eine Hohlzylinderkörper kann an dem anderen Hohlzylinderkörper lösbar angebracht ist. Beispielsweise kann können die Hohlzylinderkörper miteinander verschraubt sein.
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Die Hohlzylinderkörper können jeweils wenigstens zwei zueinander parallele Längsbohrungen aufweisen, die sich unter Bildung einer Brillenbohrung überschneiden. Alternativ oder zusätzlich können Hohlzylinderkörper drei, vier, fünf oder mehr zueinander parallele Längsbohrungen aufweisen. Die Hohlzylinderkörper können so aneinander angebracht sein, dass die Längsachsen ihrer Bohrungen kongruent zueinander sind. Der Zylinder kann so zwei oder mehr zueinander parallele Längsbohrungen aufweisen.
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Die Innenbeschichtung kann im Wesentlichen im Zwickelbereich der Brillenbohrung ausgebildet sein. Alternativ oder zusätzlich kann die Innenbeschichtung in einem Bereich einer Winkelebene von ca. 45° zu einer Achsebene des Hohlzylinderkörpers oder Zylinders ausgebildet sein. Alternativ kann sich die Innenbeschichtung über die gesamte Innenfläche des Hohlzylinderkörpers erstrecken. Der Hohlzylinderkörper kann ein oder mehrere Innenbeschichtungen aufweisen. Die Innenbeschichtungen können am Hohlzylinderkörper abschnittsweise angeordnet sein.
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Gemäß einer Variante kann der andere Hohlzylinderkörper zumindest in einem Abschnitt mit einer Innenbeschichtung, insbesondere einer Verschleißschutzschicht, versehen sein. Es können auch alle Hohlzylinderkörper des Zylinders zumindest in einem Abschnitt mit einer Innenbeschichtung versehen sein. Vorzugsweise sind jedoch nur die Hohlzylinderkörper des Zylinders mit einer Innenbeschichtung versehen, die in Zonen des größten Verschleißes angeordnet sind.
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Die Innenbeschichtung des einen Hohlzylinderkörpers kann von der Innenbeschichtung des anderen Hohlzylinderkörpers oder der anderen Hohlzylinderkörper verschieden sein. Denkbar ist auch, dass ausgewählte Hohlzylinderkörper zueinander unterschiedliche Verschleißschutzschichten aufweisen. Durch die teilbare Ausgestaltung des Zylinders können unterschiedliche Verschleißschutzschichten in den jeweiligen Zonen der Hohlzylinderkörper realisiert werden. In einer Variante kann die Innenwand eines Hohlzylinderkörpers verschiedene Innenbeschichtungen aufweisen. Dies hat den Vorteil, dass die Verschleißschutzschichten an die jeweiligen Anforderungen und unterschiedlichen Verschleißgegebenheiten angepasst werden können.
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Die Innenbeschichtung bzw. Verschleißschutzschicht kann eine Legierung, vorzugsweise Metalllegierung, Keramik und/oder Bimetall, vorzugsweise Wolframcarbid, oder eine beliebige Kombination davon aufweisen. Zusätzlich oder alternativ kann die Innenbeschichtung durch Härten, beispielsweise induktives Härten, hergestellt sein.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird eine Vorrichtung zur Verarbeitung eines Materials, beispielsweise Kunststoff, Kautschuk oder dergleichen, mit einem Mehrschneckenextruder, insbesondere ein Doppelschneckenextruder, angegeben, wobei der Extruder mindestens zwei Schnecken zur Bearbeitung des Materials aufweist, wobei die Schnecken rotierbar in einem wie vorstehend und/oder nachstehend beschriebenen Zylinder gelagert und mittels mindestens eines Antriebs antreibbar sind.
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Die Schnecke/n kann/können zumindest in einem Abschnitt eine Außenbeschichtung, insbesondere eine Verschleißschutzschicht, aufweisen. Die Außenbeschichtung an der/den Schnecke/n kann im Bereich der Innenbeschichtung des Zylinders bzw. des Hohlzylinderkörpers vorgesehen sein. D.h., die Außenbeschichtung kann an der/den Schnecke/n in dem Bereich vorgesehen sein, an dem gegenüberliegend zur Schnecke der Bereich der Innenbeschichtung des Zylinders bzw. Hohlzylinderkörpers vorgesehen ist. Die Schnecke/n können auch eine Außenbeschichtung aufweisen, welche sich über den Teil der Schnecke erstreckt, der sich innerhalb des Hohlzylinderkörpers, insbesondere des Hohlzylinderkörpers mit einer Innenbeschichtung, befindet. Alternativ kann sich die Außenbeschichtung auch über die gesamte Schneckenlänge erstrecken. Die Schnecke/n können ein oder mehrere Außenbeschichtungen aufweisen. In einer Variante kann die Außenbeschichtung als eine zur Innenbeschichtung des Zylinders adäquate oder entsprechende Verschleißschutzschicht ausgebildet sein. Die Außenbeschichtung der Schnecke/n kann eine Legierung, vorzugsweise Metalllegierung, Keramik, Molybdän und/oder Bimetall, vorzugsweise Wolframcarbid, oder eine beliebige Kombination davon aufweisen. In einer Variante kann/können die Schnecke/n ein oder mehrere Außenbeschichtungen aufweisen. Beispielsweise kann/können die Schnecke/n zwei Außenbeschichtungen aufweisen. Diese zwei Außenbeschichtungen können beispielsweise Molybdän und Wolframcarbid sein.
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Der Mehrschneckenextruder kann als gegensinnig oder gleichsinnig drehender Extruder ausgestaltet sein. Der Antrieb kann einen in zwei Drehrichtungen betreibbaren Motor umfassen.
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Bei Betrieb des Mehrschneckenextruders bewirken die aufgrund der Rotation der Schnecken und der Materialbefüllung des Extruders resultierenden Kräfte Verschleiß an der Zylinderinnenwand. Wird nun die Position zumindest eines Hohlzylinderkörpers des Zylinders getauscht, dieser also an einer anderen Position nochmals an dem anderen Hohlzylinderkörper des Zylinders angebracht, tritt der Verschleiß an anderen Bereichen des Hohlzylinderkörpers auf. In diesen Bereichen ist nach vorherigem Betrieb noch die maximale oder zumindest überwiegend Verschleißschutzschicht vorhanden, so dass der Zylinder für eine deutlich erhöhte Standzeit eingesetzt werden kann. Zudem führen die veränderten Kräfte ggf. auch zu einem veränderten Verschleiß an den Schnecken, so dass auch die Laufzeit der Schnecken unter Umständen verlängert werden kann.
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In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung zur Verarbeitung von speziellen Materialien könnte der Extruder als ein gegensinnig bzw. gegenläufig drehender Doppelschneckenextruder mit einem kämmenden, vorzugsweise dichtkämmenden, Schneckenprofil ausgestaltet sein. Es könnten allerdings auch jedwede andere Art von Extruder, beispielsweise Einschneckenextruder, Kaskaden- oder Planetwalzenextruder oder dergleichen denkbar sein. Die Wahl des passenden Extruders hängt dabei von der gestellten Verfahrensaufgabe ab. Die Schnecken könnten beispielsweise als parallele Schnecken oder als konische Schnecken ausgestaltet sein.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Verfahren zum Betreiben eines Extruders mit mindestens zwei Schnecken angegeben. Das erfindungsgemäße Verfahren könnte insbesondere zum Betreiben einer Vorrichtung gemäß den obigen und/oder nachstehenden Ausführungen dienen, wobei ein Hohlzylinderkörper des Zylinders relativ zu seiner Ursprungsposition in einer anderen Position angebracht wird. Bei dem Verfahren ist vorteilhaft, dass durch die Möglichkeit der nachmaligen unterschiedlichen Anbringung des Hohlzylinderkörpers des Zylinders an den anderen Hohlzylinderkörper des Zylinders die Standzeit des Zylinders signifikant erhöht werden kann.
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Je nach Art des Extruders und/oder des verarbeiteten Materials wird die Verarbeitung des Materials gestoppt. Dieser Betriebspunkt kann je nach Verfahrensaufgabe unterschiedlich gewählt werden. Es könnte beispielsweise der Betriebspunkt so gewählt werden, dass der auftretende Verschleiß noch so gering ist, dass es im Verschleißbereich zu keiner wesentlichen Schädigung des Zylinders, der Schnecken und/oder des Produkts führt. In vorteilhafter Weise könnte der Betriebspunkt aber auch so gewählt werden, dass der Verschleiß und die daraus resultierenden Schädigungen zu einer Unbrauchbarkeit des Produktes führen. Die Betriebsdauer könnte sich somit nach der Art des Gehäuses und/oder des verarbeiteten Materials richten. Der Betriebsdauer könnte je nach Verschleiß der Zylinderinnenwand und/oder der Schnecken und/oder der Empfindlichkeit des Materials und/oder Produkts ausgewählt werden. Der Betriebspunkt, an dem die Produktion gestoppt wird, könnte daher teils für zu verarbeitende Materialien berechnet oder aus Erfahrungswerten bestimmt werden. Der Betriebspunkt könnte aber zumindest aus der Qualität des extrudierten Produkts bestimmt werden.
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Es gibt nun verschiedene Möglichkeit, die Lehre der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten und weiterzubilden. Dazu ist einerseits auf die Patentansprüche und anderseits auf die nachfolgende Erläuterung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Zylinders für eine Kunststoff verarbeitende Maschine und der Vorrichtung zur Verarbeitung eines Materials anhand der Zeichnungen zu verweisen. In Verbindung mit der Erläuterung des bevorzugten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Zylinders, der Vorrichtung und des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben eines Extruders anhand der Zeichnungen werden auch im Allgemeinen bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Lehre erläutert. Weitere Aspekte, Merkmale und Vorteile des hier offenbarten Zylinders und Vorrichtung ergeben sich ebenfalls aus den nachfolgend erläuterten Ausführungsbeispielen sowie aus den Figuren. Es zeigen:
- 1 in einer teilgeschnittenen Seitenansicht ein Ausführungsbeispiel eines Hohlzylinderkörper mit einer Innenbeschichtung;
- 2 in einer teilgeschnittenen Seitenansicht ein Ausführungsbeispiel eines zweigeteilten Zylinders mit dem Hohlzylinderkörper gemäß 1 und einem weiteren Hohlzylinderkörper;
- 3a in einer geschnittenen, schematischen Darstellung ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Verarbeitung eines Materials mit dem Zylinder gemäß 2; und
- 3b in einer geschnittenen, schematischen Darstellung die Vorrichtung zur Verarbeitung eines Materials gemäß 3a, wobei der Hohlzylinderkörper gemäß 1 an einer anderen Position angebracht wurde.
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Im Folgenden werden die Ausführungsbeispiele beispielhaft erläutert. Übereinstimmende oder vergleichbare Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen.
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In 1 ist in einer teilgeschnittenen Seitenansicht ein Ausführungsbeispiel eines Hohlzylinderkörpers 10 dargestellt. Der Hohlzylinderkörper 10 hat eine Längsachse 12. Die Längsachse 12 stellt eine Rotationsachse des Hohlzylinderkörpers 10 dar. Die Längsachse 12 erstreckt sich in Verfahrensrichtung des Hohlzylinderkörpers 19. Entlang seiner Längsachse weist der Hohlzylinderkörper 10 zwei Enden 14 auf. Die Enden 14 des Hohlzylinderkörpers 10 bilden somit gegenüberliegende Seitenflächen.
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An jedem Ende 14 weist der Hohlzylinderkörper 12 einen sich im wesentlich in senkrechter Richtung zur Längsachse 12 des Hohlzylinderkörpers 10 erstreckenden Vorsprung 16 auf. Der Vorsprung 16 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel als Flansch 16 ausgebildet. Der Flansch 16 ist mit dem Hohlzylinderkörper 10 einstückig ausgebildet und bildet daher einen Flanschabschnitt 16 des Hohlzylinderkörpers 10. Der Flanschabschnitt 16 kann einen runden, aber bevorzugt, wie im vorliegenden Ausführungsbeispiels, auch einen rechteckigen Querschnitt aufweisen. Der Querschnitt des Flansches 16 erstreckt sich in einer Ebene, die im Wesentlichen senkrecht oder quer zur Längsachse 12 des Hohlzylinderkörpers 10 verläuft. Die Querschnitte der beiden Flanschabschnitte können gleich oder, wie im vorliegenden Ausführungsbeispiel, eine unterschiedlich große Querschnittsfläche aufweisen. Der Flanschabschnitt bzw. Flansch 16 weist ein oder mehrere Bohrungen 18 auf. Die Bohrungen 18 können als Durchgangsbohrungen oder Sacklochbohrungen ausgeführt sein. Die Bohrungen 18 des Flansches 16 können, wie im vorliegenden Ausführungsbeispiel, ein Innengewinde aufweisen. Die Bohrungen 18 können somit als Gewindebohrungen 18 ausgebildet sein. Mittels dieser Gewindebohrungen 18 kann der Hohlzylinderkörper 10 an einen anderen Hohlzylinderkörper angebracht und vorzugsweise mit diesem mittels Schrauben oder Stiften verschraubt werden (in 2 gezeigt). Ferner kann der Flanschabschnitt 16 Ausnehmungen 20, beispielsweise in Form eines Sechskants, aufweisen. Anderen Formen, wie etwa Dreieck, Viereck und Rund sind ebenso denkbar. Die Ausnehmungen 20 können auch als Bohrung ausgestaltet sein. Die Ausnehmungen 20 können nur an einem der beiden Flanschabschnitte 16 angebracht sein (in 1 an dem rechten Flanschabschnitt) oder an beiden Flanschabschnitten 16 (in 1 nicht gezeigt). Die Flanschabschnitte 16 können weiterhin zusätzlich oder alternativ Bohrungen 22, vorzugsweise Sacklochbohrungen 22, aufweisen. Diese Sacklochbohrungen 22 können ebenfalls nur an einem der beiden Flanschabschnitte 16 angebracht sein (in 1 an dem linken Flanschabschnitt) oder an beiden Flanschabschnitten 16 (in 1 nicht gezeigt). Die beiden Flanschabschnitte 16 können somit ähnlich oder gleich ausgestaltet sein. Die Bohrungen 18, Ausnehmungen 20 und/oder die Sacklochbohrungen 22 erstrecken sich im Wesentlichen in einer Richtung parallel zur Längsachse 12 des Hohlzylinderkörpers 10.
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Der Hohlzylinderkörper 10 weist zwei zueinander parallele Längsbohrung 24 auf, die sich im Wesentlichen in Richtung der Längsachse 12 des Hohlzylinderkörpers 10 erstrecken. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel überscheiden sich die Längsbohrungen 24 und Bildung einer Brillenbohrung 24 (in 3a und 3b schematisch dargestellt). Die Brillenbohrung 24 definiert eine Innenfläche 26 des Hohlzylinderkörpers 10. Alternativ kann der Hohlzylinderkörper 10 je nach Anwendung nur eine Längsbohrung 24 oder mehrere, beispielsweise drei, vier oder fünf Längsbohrungen 24 aufweisen, wobei sich im letzteren Fall die Längsbohrungen 24 zumindest paarweise überscheiden können.
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Wie in 1 gezeigt, weist der Hohlzylinderkörper 10 zumindest in einem Abschnitt eine Innenbeschichtung 28 auf. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Innenbeschichtung 28 über die gesamte Innenfläche 26 des Hohlzylinderkörpers 10 ausgebildet. Alternativ kann die Innenbeschichtung 28 nur abschnittsweise an der Innenfläche 26 des Hohlzylinderkörpers 10 ausgebildet sein. Beispielsweise ist die Innenbeschichtung 28 im Wesentlichen im Zwickelbereich der Brillenbohrung 24 des Hohlzylinderkörpers 10 ausgebildet. Die Innenbeschichtung 28 ist insbesondere eine Verschleißschutzschicht 28. Die Verschleißschutzschicht 28 ist vorzugsweise aus einem verschleißhemmenden Material gefertigt. Die Verschleißschutzschicht 28 kann beispielsweise eine Legierung, vorzugsweise Metalllegierung, Keramik, und/oder Bimetall, vorzugsweise Wolframcarbid, oder eine Kombination davon aufweisen. Alternativ oder zusätzlich kann die Verschleißschutzschicht 28 durch Härten, beispielsweise induktives Härten, hergestellt sein. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Verschleißschutzschicht 28 aus Wolframcarbid gebildet.
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2 zeigt nun in einer teilgeschnittenen Seitenansicht ein Ausführungsbeispiel eines zweigeteilten Zylinders 30 mit dem Hohlzylinderkörper 10 gemäß 1 und einem weiteren Hohlzylinderkörper 32. Es können aber auch mehrere, z.B. drei, vier, fünf, usw. Hohlzylinderkörper 10 und/oder Hohlzylinderkörper 32 einen Zylinder 20 bilden.
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Der Hohlzylinderkörper 32 entspricht im Wesentlichen dem Hohlzylinderkörper 10. Der Hohlzylinderkörper 32 weist somit im Wesentlichen die mit Bezug zu dem Hohlzylinderkörper 10 beschriebenen und in 1 gezeigten Merkmale auf. Ein Unterschied zwischen dem Hohlzylinderkörper 32 und dem Hohlzylinderkörper 10 liegt jedoch darin, dass im vorliegenden Ausführungsbeispiel der Hohlzylinderkörper 32 keine Innenbeschichtung 28 aufweist. Alternativ kann der Hohlzylinderkörper 32 zumindest in einem Abschnitt eine Innenbeschichtung 28 aufweisen, vorzugsweise an der Innenfläche 26 seiner Längsbohrung(en) 24. In einer Variante kann der Hohlzylinderkörper 32 an seiner gesamten Innenfläche 26 eine Innenbeschichtung in Form einer Verschleißschutzschicht 28 aufweisen. Die Innenbeschichtung 28 des Hohlzylinderkörpers 10 kann von der Innenbeschichtung 28 des Hohlzylinderkörpers 32 verschieden sein. Die Innenbeschichtung 28 kann somit an die jeweilige Verfahrenszone des Zylinders 30 angepasst sein. Die Innenbeschichtung 28 kann jedoch alternativ bei den Hohlzylinderkörper 10, 32 gleich ausgebildet sein.
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Der Hohlzylinderkörper 10 ist an dem anderen Hohlzylinderkörper 32 angebracht, wobei der Hohlzylinderkörper 10 in mehreren Unterschiedlichen Positionen an dem anderen Hohlzylinderkörper 32 anbringbar ist. Zu diesem Zweck ist der Hohlzylinderkörper 10 im vorliegenden Ausführungsbeispiel an dem anderen Hohlzylinderkörper 32 lösbar angebracht. Wie in 2 gezeigt sind die beiden Hohlzylinderkörper 10 und 32 mittels Schrauben 34 miteinander verschraubt. Alternativ oder zusätzlich können die Hohlzylinderkörper 10, 32 mittels Stiften, Gewindestangen, Konterschrauben, etc. miteinander verbunden werden. In 2 ist dies beispielshaft mit Gewindestiften 36 dargestellt. Die Hohlzylinderkörper 10, 32 sind mittels ihrer Flanschabschnitte 16 aneinander angebracht. Dabei sind sie so miteinander verbunden, dass die Brillenbohrung 24 des Hohlzylinderkörpers 10 mit der Brillenbohrung 24 des Hohlzylinderkörpers 32 in Längsrichtung entlang der Längsachse 12 deckungsgleich ausgerichtet sind. Die Längsachsen der Brillenbohrungen 24 sind somit kongruent zueinander ausgebildet.
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Wie in 2 gezeigt kann aufgrund der geteilten Ausbildung des Zylinders 30 der Hohlzylinderkörper 10 wieder demontiert werden. Insbesondere im Verschleißfall kann der Hohlzylinderkörper 10 mittels der Schrauben 34 und Stifte 36 wieder vom Hohlzylinderkörper 32 gelöst werden. Der Hohlzylinderkörper 10 ist damit relativ zu seiner Ursprungsposition (d.h., zu seiner ursprünglich montierten Position) in einer um beispielsweise 180°, 120°, 90° oder 45° verdrehten Position an dem anderen Hohlzylinderkörper 32 anbringbar. Der Hohlzylinderkörper 10 kann um seine Längsachse 12 rotiert werden und anschließend wieder an dem anderen Hohlzylinderkörper 32 angebracht werden. Alternativ oder zusätzlich kann der Hohlzylinderkörper 10 auch um eine zur Längsachse 12 senkrechte Achse gedreht werden. Diese senkrechte Achse liegt vorzugsweise in der Horizontalebene des Hohlzylinderkörpers 10. Bevorzug ist eine Drehung des Hohlzylinderkörper 10 um 180° um die Längsachse 12 und/oder um die zur Längsachse 12 senkrechte Achse des Hohlzylinderkörpers 10. Alternativ oder zusätzlich kann der Hohlzylinderkörper 10 dazu ausgebildet sein, um einen beliebigen und/oder je nach Ausgestaltung des Zylinders 30 und/oder eines Extruders benötigten Winkel um eine Achse des Zylinders 30 rotierbar/drehbar zu sein. Der Hohlzylinderkörper 10 kann somit in zwei oder mehr Positionen an einem anderen Hohlzylinderkörper montiert werden.
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In den 3a und 3b ist in einer geschnittenen, schematischen Darstellung ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung 38 zur Verarbeitung eines Materials, ind diesem Falle Kunststoff, mit dem Zylinder 30 gemäß 2 dargestellt. Die Vorrichtung umfasst einen Extruder, wobei der Extruder als Mehrschneckenextruder ausgebildet ist. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Extruder ein Doppelschneckenextruder. Der Extruder weist zwei Schnecken 40 zur Plastifizierung von Kunststoff auf. Die Schnecken sind rotierbar in dem Zylinder 30 gelagert. Wie in 3a und 3b erkennbar sind die Schnecken in der Brillenbohrung 24 des Zylinders 30 gelagert.
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Die Schnecken 40 können zumindest in einem Abschnitt eine Außenbeschichtung, insbesondere eine Verschleißschutzschicht, aufweisen. Die Außenbeschichtung an den Schnecken 40 kann im Bereich der Innenbeschichtung 28 des Zylinders 30 bzw. des Hohlzylinderkörpers 10 vorgesehen sein. D.h., die Außenbeschichtung kann an den Schnecken 40 in dem Bereich vorgesehen sein, an dem gegenüberliegend zur Schnecke 40 der Bereich der Innenbeschichtung 28 des Zylinders 30 bzw. Hohlzylinderkörpers 10 vorgesehen ist. In einer Variante kann die Außenbeschichtung als eine zur Innenbeschichtung 28 des Zylinders 30 adäquate oder entsprechende Verschleißschutzschicht ausgebildet sein. Die Außenbeschichtung der Schnecken 40 kann eine Legierung, vorzugsweise Metalllegierung, Keramik, Molybdän und/oder Bimetall, vorzugsweise Wolframcarbid, oder eine beliebige Kombination davon aufweisen. In einer Variante können die Schnecken 40 ein oder mehrere Außenbeschichtungen aufweisen. Beispielsweise können die Schnecken zwei Außenbeschichtungen aufweisen. Diese zwei Außenbeschichtungen können beispielsweise Molybdän und Wolframcarbid sein. Im vorliegend Ausführungsbeispiel haben die Schnecken 40 eine Außenbeschichtung, welche sich über den Teil der Schnecke erstreckt, der sich innerhalb des Hohlzylinderkörpers 10 befindet, wobei die Außenbeschichtung als zur Innenbeschichtung 28 des Hohlzylinderkörpers 10 adäquate Verschleißschutzschicht ausgebildet ist und Wolframcarbid aufweist.
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Die Schnecken 40 sind mittels eines nicht dargestellten Antriebs antreibbar. Der Antrieb umfasst einen in zwei Drehrichtungen betreibbaren Motor. Zusätzlich kann der Antrieb ein Getriebe und/oder Übertragungselemente in Form von Kupplungselementen umfassen. Der Extruder kann als gegensinnig oder gleichsinnig drehender Extruder ausgestaltet sein. Im vorliegendem Ausführungsbeispiel ist der Extruder als kämmender (hier dichtkämmender), gegensinnig drehender (angedeutet durch die Pfeile in 3a und 3b) Doppelschneckenextruder ausgestaltet. Der Antrieb treibt die erste Schnecke 40 (in 3a und 3b die linke Schnecke) gegen den Uhrzeigersinn und die zweite Schnecke 40 (in 3a und 3b die rechte Schnecke) im Uhrzeigersinn an. Denkbar ist jedoch auch ein umgekehrter Drehsinn der Schnecken.
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In 3a sind die Drehrichtung der einzelnen Schnecken 40 und die wirkenden Anpresskräfte F gezeigt. Im Betrieb wirken die Schnecken 40 auf den Zylinder 30 und damit auf den Hohlzylinderkörper 10. Verschleiß tritt insbesondere am Hohlzylinderkörper 10 im Bereich etwa 9.00 bis 11.00 Uhr und 13.00 bis 15.00 Uhr; schematisch dargestellt durch die verdickten Kreisbögen 42. Der Zylinderverschleiß tritt wie in 3a gezeigt an der Verschleißschutzschicht 28 auf. Somit wird der Hohlzylinderkörper 10 nicht direkt beschädigt. Je nach verarbeitetem Kunststoffmaterial wird die Verarbeitung nach einer bestimmte Betriebsdauer gestoppt, bei der der auftretende Zylinderverschleiß 42 noch so gering ist, dass es noch zu keiner wesentlichen Schädigung des Produkts, des Zylinders 30 und/oder der Schnecken 40 führt. Dies ist meistens der Falls, wenn nur die Verschleißschutzschicht 28 des Hohlzylinderkörpers 10 von Verschleiß betroffen ist. Ist dieser Betriebspunkt erreicht, so wird der Hohlzylinderkörper 10 des Extruderzylinders 30 relativ zu seiner Ursprungsposition in einer anderen Position angebracht. Im vorliegendem Ausführungsbeispiel wird der Hohlzylinderkörper 10 zunächst mittels der Schrauben 34 von dem Hohlzylinderkörper 32 gelöst. Sodann wird der Hohlzylinderkörper 10 um 180° um seine Längsachse 12 gedreht. Foglich wird der Hohlzylinderkörper 10 in dieser Position wieder an den Hohlzylinderkörper 32 angebracht bzw. verschraubt. Der Hohlzylinderkörper 10 wurde somit von seiner Ursprungsposition (wie in 3a gezeigt) in einer unterschiedlichen Position (hier um 180° gedreht) an dem anderen Hohlzylinderkörper 32 angebracht (wie in 3b gezeigt.)
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3b zeigt nun den Hohlzylinderkörper 10 in einer um 180° um die Längsachse 12 gedrehten und an dem anderen Hohlzylinderkörper 32 wieder verschraubten Position. Der vorhandene Zylinderverschleiß 42 liegt daher nun im Bereich etwa 7.00 bis 9.00 Uhr und 15.00 bis 17.00 Uhr. Wird die Verarbeitung von Kunststoffmaterial nun wieder aufgenommen, erfolgt der Zylinderverschleiß nunmehr an der noch nicht verschließenden oder kaum betroffen Verschleißschutzschicht 28 im oberen Bereich des Hohlzylinderkörper 10 bzw. wieder etwa im 9.00 bis 11.00 Uhr und 13.00 bis 15.00 Uhr Bereich auf.
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Hinsichtlich weiter Details wird zur Vermeidung von Wiederholungen auf die allgemeine Beschreibung verwiesen.
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Schließlich sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel bzw. Ausführungsbeispiele lediglich zur Erörterung der beanspruchten Lehre dient, jedoch diese nicht auf das Ausführungsbeispiel einschränkt.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Hohlzylinderkörper mit Beschichtung
- 12
- Längsachse
- 14
- Ende
- 16
- Flanschabschnitt
- 18
- Gewindebohrungen
- 20
- Ausnehmungen
- 22
- Sacklochbohrungen
- 24
- Längsbohrungen / Brillenbohrung
- 26
- Innenfläche
- 28
- Innenbeschichtung / Verschleißschutzschicht
- 30
- Zylinder
- 32
- Hohlzylinderkörper ohne Beschichtung
- 34
- Schrauben
- 36
- Gewindestifte
- 38
- Vorrichtung / Extruder
- 40
- Schnecke(n)
- 42
- Zylinder-Verschleiß
- F
- Anpresskräfte
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 3935970 A1 [0005]
- EP 1336465 A1 [0006]
