DE102020006486A1

DE102020006486A1 - Device for extruding plastics

Info

Publication number: DE102020006486A1
Application number: DE102020006486.8A
Authority: DE
Inventors: Jörg Alexander; Friedel Dickmeiss; Eduard Enns; Tobias Schwirblat
Original assignee: BB Engineering GmbH; BTI Holding SE
Current assignee: BB Engineering GmbH; BTI Holding SE
Priority date: 2020-10-22
Filing date: 2020-10-22
Publication date: 2022-04-28

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Extrudieren von Recycling-Kunststoffen. Hierzu ist innerhalb eines Schneckengehäuses eine Schnecke angeordnet, die zumindest einen ersten Schneckenabschnitt zum Aufschmelze und zumindest einen zweiten Schneckenabschnitt zum Entgasen der Schmelze aufweist. Zwischen den Schneckenabschnitten ist ein Stauelement und eine dem Stauelement zugeordnete Bypass-Einrichtung vorgesehen, die den ersten Schneckenabschnitt mit dem zweiten Schneckenabschnitt verbindet. Um eine möglichst schmutzunabhängige Einstellmöglichkeit zwischen den Schneckenabschnitten zu realisieren, weist erfindungsgemäß die Bypass-Einrichtung eine verstellbare Drosselstrecke auf.The invention relates to a device for extruding recycled plastics. For this purpose, a screw is arranged inside a screw housing, which screw has at least one first screw section for melting and at least one second screw section for degassing the melt. A baffle element and a bypass device which is assigned to the baffle element and which connects the first screw section to the second screw section are provided between the screw sections. In order to realize an adjustment option between the screw sections that is as dirt-independent as possible, the bypass device according to the invention has an adjustable throttle section.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Extrudieren von Kunststoffen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a device for extruding plastics according to the preamble of claim 1.

Zum Aufbereiten und Aufschmelzen von thermoplastischen Kunststoffen ist es allgemein bekannt, dass das eingebrachte Gut Luft- und Wasserdampfeinschlüsse besitzt. Desweiteren können durch die chemische Umsetzung während der Verarbeitung gashaltige Blasen entstehen, die unerwünscht sind und entfernt werden müssen. Um am Ende des Extrusionsprozesses eine homogene und porenfreie Schmelze zu erhalten, ist daher bekannt, während der Extrusion eine Entgasung durchzuführen. Insoweit weisen derartige bekannte Vorrichtungen üblicherweise eine Schnecke mit zumindest zwei Schneckenabschnitte auf, wobei in einem ersten Schneckenabschnitt das zugeführte Gut aufgeschmolzen wird. Im zweiten Schneckenabschnitt erfolgt dann eine Entgasung der Polymerschmelze, in dem ein angelegtes Vakuum der Schmelze die flüchtigen Bestandteile entzieht. Hierfür ist es jedoch erforderlich, dass der Schmelzedruck innerhalb des Gehäuses zwischen dem ersten Schneckenabschnitt und dem zweiten Schneckenabschnitt abgebaut wird. Insoweit ist es weiterhin bekannt, zwischen dem ersten Schneckenabschnitt und dem zweiten Schneckenabschnitt ein Stauelement mit einer zugeordneten Bypass-Einrichtung anzuordnen. Eine derartige Vorrichtung zum Extrudieren ist beispielweise bereits aus der DE 38 17 941 A1 bekannt.For the processing and melting of thermoplastics, it is generally known that the material introduced has air and water vapor inclusions. Furthermore, the chemical reaction during processing can result in the formation of gaseous bubbles, which are undesirable and must be removed. In order to obtain a homogeneous and pore-free melt at the end of the extrusion process, it is therefore known to carry out degassing during the extrusion. In this respect, such known devices usually have a screw with at least two screw sections, the supplied material being melted in a first screw section. The polymer melt is then degassed in the second screw section, in which a vacuum is applied to remove the volatile components from the melt. However, this requires that the melt pressure inside the barrel between the first screw section and the second screw section is reduced. In this regard, it is also known to arrange a baffle element with an associated bypass device between the first screw section and the second screw section. Such a device for extrusion is, for example, already from DE 38 17 941 A1 famous.

Bei der bekannten Vorrichtung weist die zwischen den beiden Schneckenabschnitten der Schnecke angeordnete Bypass-Einrichtung ein Drosselventil auf, um einen Druckabbau zwischen den Zonen zu regulieren. Derartige Drosselventile sind jedoch gegenüber Verschmutzungen innerhalb der Schmelze sehr anfällig, so dass größere Mengen von Verschmutzungen, wie sie üblicherweise in Recycling-Kunststoffen in z.B. Form von Metallpartikeln oder Sand auftreten können, sehr schnell zum Verstopfen der Drosselstelle führen.In the known device, the bypass device arranged between the two screw sections of the screw has a throttle valve in order to regulate a pressure drop between the zones. However, throttle valves of this type are very susceptible to contamination within the melt, so that large amounts of contamination, such as can usually occur in recycling plastics in the form of metal particles or sand, very quickly lead to clogging of the throttle point.

Daher ist es Aufgabe der Erfindung, eine gattungsgemäße Vorrichtung zum Extrudieren von Kunststoffen vorzugsweise Recycling-Kunststoffen bereitzustellen, bei welcher ein aufgeschmolzenes Recyclinggut kontinuierlich entgast werden kann.It is therefore the object of the invention to provide a generic device for extruding plastics, preferably recycled plastics, in which a melted recycling material can be continuously degassed.

Ein weiteres Ziel der Erfindung liegt darin, die gattungsgemäße Vorrichtung zum Extrudieren von Recycling-Kunststoffen mit einer möglichst schmutzunempfindlichen Bypass-Einrichtung auszubilden.A further object of the invention is to design the generic device for extruding recycling plastics with a bypass device that is as insensitive as possible to dirt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Bypass-Einrichtung eine verstellbare Drosselstrecke aufweist.This object is achieved according to the invention in that the bypass device has an adjustable throttle section.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Merkmale und Merkmalskombinationen der jeweiligen Unteransprüche definiert.Advantageous developments of the invention are defined by the features and feature combinations of the respective dependent claims.

Die Erfindung löst sich von dem Konzept, den Druckabbau innerhalb des Extruders durch Verstellung eines Strömungsquerschnittes zu regulieren. Um auch größere Verschmutzungsteilchen innerhalb der Schmelze zuzulassen, nutzt die Erfindung eine verstellbare Drosselstrecke, um den nötigen Druckabbau zwischen den Schneckenabschnitten der Schnecke zu regulieren. Somit lassen sich größere Strömungsquerschnitte bei entsprechend langen Drosselstrecken realisieren. Die in der Schmelze mitgeführten Verschmutzungspartikel können die Drosselstrecke ungehindert passieren.The invention breaks away from the concept of regulating the pressure reduction inside the extruder by adjusting a flow cross section. In order to also allow larger contamination particles within the melt, the invention uses an adjustable throttle section to regulate the necessary pressure reduction between the screw sections of the screw. Larger flow cross sections can thus be realized with correspondingly long throttle sections. The dirt particles carried along in the melt can pass through the throttle section unhindered.

Zur Ausbildung der Drosselstrecke innerhalb der Bypass-Einrichtung hat sich die Weiterbildung der Erfindung besonders bewährt, bei welcher die Drosselstrecke durch einen Zylinderstift gebildet ist, welcher mit einem freien Ende in einen Bypass-Kanal hineinragt und einen Ringspalt bildet. Somit lässt sich ein gleichmäßiger und konstanter Strömungsquerschnitt innerhalb der Drosselstrecke erzeugen.To form the throttle section within the bypass device, the development of the invention has proven particularly useful, in which the throttle section is formed by a cylindrical pin, which protrudes with a free end into a bypass channel and forms an annular gap. A uniform and constant flow cross section can thus be generated within the throttle section.

Darüberhinaus bietet die Weiterbildung der Erfindung, bei welcher der Zylinderstift an der Bypass-Einrichtung verschiebbar gehalten ist, die Möglichkeit, eine Länge der Drosselstrecke einzustellen. So lässt sich ein für den Prozess optimaler Druckabbau zwischen den Schneckenabschnitten feinfühlig regulieren.In addition, the further development of the invention, in which the cylinder pin is held displaceably on the bypass device, offers the possibility of adjusting the length of the throttle section. In this way, a pressure reduction between the screw sections that is optimal for the process can be regulated sensitively.

Zusätzlich oder alternativ besteht jedoch auch die Möglichkeit, dass der Zylinderstift an der Bypass-Einrichtung austauschbar gehalten ist, so dass eine Spaltbreite des Ringspaltes durch Austausch des Zylinderstifts einstellbar ist. Je nach Verschmutzungsgrad der Schmelze lassen sich somit relativ kleine oder größere Strömungsquerschnitte im Ringspalt der Drosselstrecke realisieren. In Abhängigkeit von der Spaltbreite des Ringspaltes kann somit die Drosselstrecke in ihrer Länge beeinflusst werden.In addition or as an alternative, however, there is also the possibility that the cylinder pin is held in an exchangeable manner on the bypass device, so that a gap width of the annular gap can be adjusted by exchanging the cylinder pin. Depending on the degree of contamination of the melt, relatively small or larger flow cross sections can be realized in the annular gap of the throttle section. Depending on the gap width of the annular gap, the throttle section can thus be influenced in terms of its length.

Um in der rauen Umgebung einer Extrusionsvorrichtung eine stabile Einstellmöglichkeit innerhalb der Bypass-Einrichtung zu erhalten, ist die Weiterbildung der Erfindung bevorzugt ausgeführt, bei welcher der Zylinderstift an einem Halteende ein Gewinde aufweist und bei welchem das Halteende des Zylinderstiftes drehbar in einer Gewindehülse gehalten ist. So lässt sich beispielsweise die Gewindehülse unmittelbar an dem Schneckengehäuse der Vorrichtung befestigen, so dass durch Verdrehen des Zylinderstiftes innerhalb der Gewindehülse das freie Drossselende im Bypass-Kanal verschoben wird.In order to obtain a stable adjustment option within the bypass device in the harsh environment of an extrusion device, the development of the invention is preferably designed in which the cylindrical pin has a thread on a holding end and in which the holding end of the cylindrical pin is rotatably held in a threaded sleeve. For example, the threaded sleeve can be attached directly to the worm housing of the device, so that by twisting of the cylindrical pin within the threaded sleeve, the free end of the throttle is moved in the bypass channel.

Damit der sich innerhalb des Bypass-Kanals ausgebildete Ringspalt in der Drosselstrecke möglichst konzentrisch gleichmäßig ausgebildet ist, wird der Zylinderstift bevorzugt innerhalb einer Führungsbohrung geführt, die koaxial in den Bypass-Kanal mündet. Damit ist eine Ausrichtung des Zylinderstiftes koaxial zum Bypass-Kanal gewährleistet.So that the annular gap formed within the bypass channel is formed as concentrically and uniformly as possible in the throttle section, the cylindrical pin is preferably guided within a guide bore that opens coaxially into the bypass channel. This ensures that the cylinder pin is aligned coaxially with the bypass channel.

Damit die in der Drosselstrecke geführte Polymerschmelze nicht am Umfang des Zylinderstiftes in entgegengesetzter Richtung austritt, ist desweiteren vorgesehen, dass im Bereich zwischen der Führungsbohrung und der Gewindehülse dem Umfang des Zylinderstiftes eine Dichtung zugeordnet ist. Somit ist die Verstellung des Zylinderstiftes von außerhalb durch ein entsprechendes Werkzeug beispielsweise ein Inbusschlüssel in einfacher Art und Weise durchführbar.So that the polymer melt guided in the throttle section does not escape in the opposite direction at the circumference of the cylinder pin, it is also provided that a seal is assigned to the circumference of the cylinder pin in the area between the guide bore and the threaded sleeve. Thus, the adjustment of the cylinder pin can be carried out in a simple manner from the outside using a suitable tool, for example an Allen key.

Damit der Druckabbau zwischen den Schneckenabschnitten innerhalb des Schneckengehäuses in Abstimmung mit dem jeweiligen Prozess nach Vorgaben einstellbar ist, weist die Bypass-Einrichtung einen Druckmessanschluss auf, welcher der Drosselstrecke in Flussrichtung vorgeordnet ist. Über den Druckmessanschluss lässt sich ein Druckmessgerät anschließen, so dass eine ständige Druckkontrolle durch einen Operator möglich ist.So that the pressure reduction between the screw sections within the screw housing can be adjusted according to specifications in coordination with the respective process, the bypass device has a pressure measuring connection which is arranged upstream of the throttle section in the direction of flow. A pressure measuring device can be connected via the pressure measuring connection so that an operator can constantly monitor the pressure.

Für die Einstellbarkeit und Handhabung der Bypass-Einrichtung hat sich die Weiterbildung der Erfindung besonders bewährt, bei welcher die Bypass-Einrichtung in einem Bypass-Gehäuse angeordnet ist, das durch eine Flanschverbindung an dem Schneckengehäuse gehalten ist. Hierbei ist die Bypass-Einrichtung durch eine Auslassöffnung und eine Einlassöffnung im Schneckengehäuse mit dem Schneckenabschnitt verbunden. Darüberhinaus lässt sich die Bypass-Einrichtung dadurch auch vorteilhaft bei Vorrichtungen zum Extrudieren einsetzen, die mehrere Schnecken innerhalb des Schneckengehäuses aufweisen, wie beispielsweise bei einem Doppelschneckenextruder.The further development of the invention, in which the bypass device is arranged in a bypass housing which is held by a flange connection on the screw housing, has proven particularly effective for the adjustability and handling of the bypass device. Here, the bypass device is connected to the screw section through an outlet opening and an inlet opening in the screw housing. In addition, the bypass device can also be used advantageously in devices for extrusion that have several screws within the screw housing, such as in a twin-screw extruder.

Als Stauelement hat sich insbesondere ein am Umfang der Schnecke gehaltener Stauring bewährt, der mit dem Gehäuse einen Durchlassspalt bildet. Damit lässt sich insbesondere die Mengenleistung zusätzlich beeinflussen, die zwischen den beiden Schneckenabschnitten gefördert wird. Hierbei wird der Stauring bevorzugt derart bemessen, dass nur eine geringe Teilmenge der Schmelze direkt innerhalb des Schneckengehäuses von dem ersten Schneckenabschnitt in den zweiten Schneckenabschnitt gelangt.A baffle ring, which is held on the circumference of the screw and forms a passage gap with the housing, has proven particularly useful as a baffle element. In this way, in particular, the quantity output that is conveyed between the two screw sections can be additionally influenced. In this case, the baffle ring is preferably dimensioned in such a way that only a small subset of the melt passes directly inside the screw housing from the first screw section into the second screw section.

Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Extrudieren von Recycling-Kunststoffen unter Bezug auf die beigefügten Figuren näher erläutert.The invention is explained in more detail using an exemplary embodiment of the device according to the invention for extruding recycled plastics with reference to the accompanying figures.

Es stellen dar:

1 schematisch eine Gesamtansicht eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Extrudieren von Recycling-Kunststoffen
2 schematisch ein Teilquerschnitt des Ausführungsbeispiels aus 1
3 schematisch ein Querschnitt eines weiteren Ausführungsbeispiels einer Bypass-Einrichtung mit verstellbarer Drosselstrecke

They represent:

1 schematically shows an overall view of an embodiment of the device according to the invention for extruding recycled plastics
2 schematically shows a partial cross section of the embodiment 1
3 schematically shows a cross section of a further exemplary embodiment of a bypass device with an adjustable throttle section

In der 1 ist schematisch ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Extrudieren von Recycling-Kunststoffen dargestellt. Hierbei sind nur die für die Erfindung wesentlichen Bestandteile zu sehen, um Recycling-Kunststoff aufzuschmelzen und zu entgasen. So weist das Ausführungsbeispiel eine in einem Schneckengehäuse 1 drehbar angeordnete Schnecke 2 auf. Die Schnecke 2 ist an einem Ende mit einer Antriebseinrichtung 3 verbunden. Angrenzend an der Antriebseinrichtung 3 ist ein erster Schneckenabschnitt 2.1 an der Schnecke 2 ausgebildet. Dem ersten Schneckenabschnitt 2.1 ist ein Füllstutzen 4 zugeordnet, durch welches ein Recycling-Gut beispielsweise bottle-grade-chips, der Schnecke 2 zugeführt wird. Der erste Schneckenabschnitt 2.1 erstreckt sich bis zu einem Stauelement in Form eines Stauringes 9, der am Umfang der Schnecke 2 angeordnet ist. Der Stauring 9 ist derart bemessen, dass sich gegenüber dem Schneckengehäuse 1 ein Dichtspalt einstellt.In the 1 a first exemplary embodiment of the device according to the invention for extruding recycled plastics is shown schematically. Only the components that are essential for the invention can be seen here in order to melt and degas recycling plastic. Thus, the exemplary embodiment has a worm 2 rotatably arranged in a worm housing 1 . The screw 2 is connected to a drive device 3 at one end. Adjacent to the drive device 3, a first screw section 2.1 is formed on the screw 2. The first worm section 2.1 is assigned a filler neck 4, through which a recycling material, for example bottle-grade chips, is fed to the worm 2. The first screw section 2.1 extends up to a baffle element in the form of a baffle ring 9, which is arranged on the circumference of the screw 2. The baffle ring 9 is dimensioned in such a way that a sealing gap is created in relation to the worm housing 1 .

In Extrusionsrichtung folgt auf den ersten Schneckenabschnitt 2.1 ein zweiter Schneckenabschnitt 2.2, der sich bis zu einem Auslass 8 erstreckt. Dem zweiten Schneckenabschnitt 2.2 sind mehrere Entgasungsöffnungen 7 im Schneckengehäuse 1 zugeordnet. Sowohl der erste Schneckenabschnitt 2.1 als auch der zweite Schneckenabschnitt 2.2 der Schnecke 2 weisen unterschiedliche Schneckengeometrien auf. Hierbei können die Schneckengeometrien innerhalb der Schneckenabschnitte 2.1 und 2.2 ebenfalls variieren, um mehrere Zonen auszubilden. So sind üblicherweise im ersten Schneckenabschnitt 2.1 der Schnecke 2 eine Beschickungszone, eine Komprimierzone und eine Dosierzone ausgebildet. Ebenso weist der zweite Schneckenabschnitt 2.2 der Schnecke 2 mehrere Zonen auf, um eine Entgasung und einen Austrag der Schmelze zu ermöglichen. So sind beispielsweise eine Entgasungszone, eine Kompressionszone, eine Dosierzone sowie eine Austragzone möglich.In the direction of extrusion, the first screw section 2.1 is followed by a second screw section 2.2, which extends to an outlet 8. Several degassing openings 7 in the screw housing 1 are assigned to the second screw section 2.2. Both the first screw section 2.1 and the second screw section 2.2 of the screw 2 have different screw geometries. Here, the screw geometries within the screw sections 2.1 and 2.2 can also vary in order to form multiple zones. Thus, a feed zone, a compression zone and a dosing zone are usually formed in the first screw section 2.1 of the screw 2. The second screw section 2.2 of the screw 2 also has a number of zones in order to enable degassing and discharge of the melt. For example, a degassing zone, a compression zone, a dosing zone and a discharge zone are possible.

In dem ersten Schneckenabschnitt 2.1 bis vor dem Stauring 9 wird aus dem Recycling-Gut eine Schmelze erzeugt. Die Mengenleistung je Stunde ist eine Funktion der Schneckengröße, der Schneckengeometrie, der Drehzahl, der Polymereigenschaften und des am Stauring anliegenden Schmelzedruckes. Der zweite Schneckenabschnitt 2.2 der Schnecke 2 hat in einem Entgasungsbereich die Aufgabe, per angelegtem Vakuum der Schmelze flüchtige Bestandteile, wie beispielsweise Wasserdampf zu entziehen. Die Schneckengangtiefe ist im Entgasungsbereich des zweiten Schneckenabschnitts 2.2 im Vergleich zu den anderen Schneckenabschnitten tief, so dass die Schnecke 2 in diesem Bereich nur teilgefüllt ist. Damit wird erreicht, dass das Vakuum an einer großen freien Oberfläche der Schmelze wirken kann. Im weiteren Verlauf der Schnecke 2 wird die Gangtiefe reduziert, so dass der Schneckengang vollständig gefüllt ist. Ab hier wird in dem zweiten Schneckenabschnitt 2.2 der Schnecke auch wieder ein Schmelzedruck aufgebaut. Die beiden Schneckenabschnitte müssen aufeinander abgestimmt sein, d.h. bei zwangsläufig gleicher Drehzahl der beiden Schneckenabschnitte 2.1 und 2.2 muss der Entgasungsbereich, der sich unmittelbar dem Stauring 9 anschließt, teilgefüllt bleiben und im weiteren Verlauf des Schneckenabschnittes 2.2 muss der am Auslass 8 benötigte Schmelzedruck wieder aufgebracht sein. Diese Abstimmung muss dann über einen gewissen Mengenleistungsbereich und bei einer Schwankungsbreite der Viskosität und des Schmelzedruckes funktionieren. Für diese Abstimmung der Mengenleistung und des Schmelzedruckes zwischen dem ersten Schneckenabschnitt 2.1 und dem zweiten Schneckenabschnitt 2.2 ist neben dem Stauring 9 eine Bypass-Einrichtung 5 angeordnet.In the first screw section 2.1 up to before the baffle ring 9, a melt is produced from the recycling material. The hourly output is a function of the screw size, the screw geometry, the speed, the polymer properties and the melt pressure at the baffle ring. In a degassing area, the second screw section 2.2 of the screw 2 has the task of extracting volatile components, such as water vapor, from the melt by applying a vacuum. The depth of the screw thread in the degassing area of the second screw section 2.2 is deep compared to the other screw sections, so that the screw 2 is only partially filled in this area. This ensures that the vacuum can act on a large free surface of the melt. In the further course of the screw 2, the flight depth is reduced so that the screw flight is completely filled. From here, a melt pressure is built up again in the second screw section 2.2 of the screw. The two screw sections must be matched to one another, i.e. if the speed of the two screw sections 2.1 and 2.2 is necessarily the same, the degassing area, which is immediately adjacent to the baffle ring 9, must remain partially filled and the melt pressure required at the outlet 8 must be applied again as the screw section 2.2 progresses . This adjustment must then work over a certain volume range and with a range of fluctuations in viscosity and melt pressure. A bypass device 5 is arranged next to the baffle ring 9 for this coordination of the quantity output and the melt pressure between the first screw section 2.1 and the second screw section 2.2.

Die Bypass-Einrichtung 5 ist in 1 schematisch angedeutet, wobei die Bypass-Einrichtung 5 über eine Einlassöffnung 10 mit dem ersten Schneckenabschnitt 2.1 und über eine Auslassöffnung 11 mit dem zweiten Schneckenabschnitt 2.2 verbunden ist. Die Bypass-Einrichtung 5 enthält eine Drosselvorrichtung 6, um die Abstimmung zwischen den beiden Schneckenabschnitten 2.1 und 2.2 der Menge und dem Druck zu ermöglichen. Zur weiteren Erläuterung wird nun Bezug zu der 2 genommen.The bypass device 5 is in 1 schematically indicated, the bypass device 5 being connected via an inlet opening 10 to the first screw section 2.1 and via an outlet opening 11 to the second screw section 2.2. The bypass device 5 contains a throttle device 6 in order to enable the amount and the pressure to be coordinated between the two screw sections 2.1 and 2.2. For further explanation, reference will now be made to the 2 taken.

In der 2 ist schematisch eine Querschnittsansicht des Ausführungsbeispiels in 1 dargestellt, wobei nur der Ausschnitt im Bereich des Übergangs zwischen dem ersten Schneckenabschnitt 2.1 und dem zweiten Schneckenabschnitt 2.2 dargestellt ist. Die Bypass-Einrichtung 5 ist in einem Bypass-Gehäuse 19 ausgebildet und weist mehrere Bypass-Kanäle 12.1, 12.2 und 12.3 auf. Der Bypass-Kanal 12.1 ist der Einlassöffnung 10 am Schneckengehäuse 1 zugeordnet. Der Bypass-Kanal 12.3 mündet in die Auslassöffnung 11 im Schneckengehäuse 1. Die Bypass-Kanäle 12.1 und 12.3 sind durch einen weiteren Bypass-Kanal 12.2 miteinander verbunden.In the 2 is a schematic cross-sectional view of the embodiment in FIG 1 shown, only the section in the region of the transition between the first screw section 2.1 and the second screw section 2.2 being shown. The bypass device 5 is formed in a bypass housing 19 and has several bypass channels 12.1, 12.2 and 12.3. The bypass channel 12.1 is assigned to the inlet opening 10 on the worm housing 1. The bypass channel 12.3 opens into the outlet opening 11 in the screw housing 1. The bypass channels 12.1 and 12.3 are connected to one another by a further bypass channel 12.2.

Innerhalb des Bypass-Kanals 12.3 ragt ein Zylinderstift 13 mit einem Drosselende 13.1 hinein. Der Zylinderstift 13 ist an dem Bypass-Gehäuse 19 in einer Führungsbohrung 16 verschiebbar gehalten. Das Drosselende 13.1 des Zylinderstiftes 13 bildet eine Drosselstrecke 14, deren Länge über eine Eintauchtiefe des Drosselendes 13.1 des Zylinderstiftes 13 verstellbar ist. Das Drosselende 13.1 ist im Durchmesser kleiner ausgeführt als der Bypass-Kanal 12.3 und bildet somit einen Ringspalt 15.A cylinder pin 13 with a throttle end 13.1 protrudes inside the bypass channel 12.3. The cylindrical pin 13 is held on the bypass housing 19 in a guide bore 16 so that it can be displaced. The throttle end 13.1 of the cylinder pin 13 forms a throttle section 14, the length of which can be adjusted over an immersion depth of the throttle end 13.1 of the cylinder pin 13. The throttle end 13.1 has a smaller diameter than the bypass channel 12.3 and thus forms an annular gap 15.

An dem Bypass-Gehäuse 19 ist ein Druckmessanschluss 17 ausgebildet, der mit dem Bypass-Kanal 12.2 verbunden ist, und an dem ein Druckmessgerät 18 angeschlossen ist.A pressure measuring connection 17 is formed on the bypass housing 19 and is connected to the bypass channel 12.2 and to which a pressure measuring device 18 is connected.

Wie aus der 2 hervorgeht, gelangt die im ersten Schneckenabschnitt 2.1 innerhalb des Schneckengehäuses 1 geführte Schmelze im wesentlichen über die Einlassöffnung 10 zur Bypass-Einrichtung 5. Der Stauring 9 ist vorzugsweise derart dimensioniert, dass nur noch eine kleine Teilmenge der Schmelze über den Stauring 10 in den zweiten Schneckenabschnitt gelangt. Der größte Teil der Schmelze wird über den Bypass-Kanal 12.1 und 12.2 zu der Drosselvorrichtung 6 geführt. Über die Drosselstrecke 14 in dem Bypass-Kanal 12.3 gelangt die Schmelze dann zur Auslassöffnung 11 und in den zweiten Schneckenabschnitt 2.2. Die Drosselstrecke 14 ist dabei derart bemessen, dass ein großzügiger Ringspalt 15 bei entsprechender Länge der Drosselstrecke 14 vorherrscht, so dass die Drosselstrecke 14 unempfindlich gegenüber Verschmutzungsteilchen innerhalb der Schmelze ist. Durch die verstellbare Drosselstrecke 14 in Verbindung mit einer Druckmessung am Eingang der Drosselstrecke 14 können dann die beiden Schneckenabschnitte 2.1 und 2.2 aufeinander abgestimmt werden.How from the 2 As can be seen, the melt guided in the first screw section 2.1 within the screw housing 1 essentially reaches the bypass device 5 via the inlet opening 10. The baffle ring 9 is preferably dimensioned in such a way that only a small partial quantity of the melt via the baffle ring 10 into the second screw section reached. Most of the melt is fed to the throttle device 6 via the bypass channel 12.1 and 12.2. The melt then reaches the outlet opening 11 and the second screw section 2.2 via the throttle section 14 in the bypass channel 12.3. The throttling section 14 is dimensioned in such a way that a generous annular gap 15 prevails with a corresponding length of the throttling section 14, so that the throttling section 14 is insensitive to dirt particles within the melt. The two screw sections 2.1 and 2.2 can then be matched to one another by means of the adjustable throttle section 14 in conjunction with a pressure measurement at the inlet of the throttle section 14.

Um die Einstellung im laufenden Betrieb der erfindungsgemäßen Vorrichtung ändern zu können, ist in 3 ein konstruktives Ausführungsbeispiel der Bypass-Einrichtung 5 in einer Querschnittsansicht gezeigt, wie sie beispielsweise in dem Ausführungsbeispiel nach 1 einsetzbar wäre.In order to be able to change the setting during operation of the device according to the invention, in 3 a constructive embodiment of the bypass device 5 is shown in a cross-sectional view, as for example in the embodiment according to 1 could be used.

Der schematische Aufbau des in 3 dargestellten Ausführungsbeispiels der Bypass-Einrichtung 5 ist im wesentlichen identisch zu dem Ausführungsbeispiel nach 2, so dass nachfolgend nur die Unterschiede erläutert werden und ansonsten Bezug zu der vorgenannten Beschreibung genommen wird.The schematic structure of the in 3 illustrated embodiment of the bypass device 5 is essentially identical to the embodiment according to 2 , so that only the differences are explained below and otherwise reference is made to the above description.

Die Bypass-Einrichtung 5 ist an einem Bypass-Gehäuse 19 angeordnet. Das Bypass-Gehäuse 19 ist über eine Flanschverbindung 23 an dem Schneckengehäuse 1 angeflanscht. Innerhalb des Bypass-Gehäuses 19 ist der Bypass-Kanal 12.1 mit der Einlassöffnung 10 und der Bypass-Kanal 12.3 mit der Auslassöffnung 11 verbunden. Koaxial zu dem Bypass-Kanal 12.3 ist eine Führungsbohrung 16 und eine Gewindehülse 20 angeordnet. Die Gewindehülse 20 ist an dem Bypass-Gehäuse 19 befestigt. Innerhalb der Gewindehülse 20 ist ein Halteende 13.2 eines Zylinderstiftes 13 über ein Gewinde 21 gehalten. Der Zylinderstift 13 weist ein gegenüberliegendes Drosselende 13.1 auf, das in den Bypass-Kanal 12.3 hineinragt. Die Eindringtiefe des Zylinderstiftes 13 mit dem Drosselende 13.1 bildet innerhalb des Bypass-Kanals 12.3 eine Drosselstrecke 14. Dabei weist die Drosselstrecke 14 einen kapillarförmigen Ringspalt 15 auf, der sich zwischen dem Drosselende 13.1 des Zylinderstiftes 13 und dem Bypass-Kanal 12.3 einstellt.The bypass device 5 is arranged on a bypass housing 19 . The Bypass Ge housing 19 is flanged to the worm housing 1 via a flange connection 23 . Inside the bypass housing 19, the bypass duct 12.1 is connected to the inlet opening 10 and the bypass duct 12.3 is connected to the outlet opening 11. A guide bore 16 and a threaded sleeve 20 are arranged coaxially to the bypass channel 12.3. The threaded sleeve 20 is attached to the bypass housing 19 . A holding end 13.2 of a cylinder pin 13 is held by a thread 21 within the threaded sleeve 20 . The cylindrical pin 13 has an opposite throttle end 13.1, which protrudes into the bypass channel 12.3. The penetration depth of the cylinder pin 13 with the throttle end 13.1 forms a throttle section 14 within the bypass channel 12.3. The throttle section 14 has a capillary annular gap 15 which occurs between the throttle end 13.1 of the cylinder pin 13 and the bypass channel 12.3.

Am Ende der Führungsbohrung 16 ist zwischen der Gewindehülse 20 und dem Bypass-Gehäuse 19 eine Dichtung 22 angeordnet. Die Dichtung 22 umschließt den Umfang des Zylinderstiftes 13 und dichtet somit die Führungsbohrung 16 gegenüber der Umgebung ab.A seal 22 is arranged at the end of the guide bore 16 between the threaded sleeve 20 and the bypass housing 19 . The seal 22 encloses the circumference of the cylinder pin 13 and thus seals off the guide bore 16 from the environment.

Der Bypass-Kanal 12.2, der die Bypass-Kanäle 12.1 und 12.3 verbindet, ist am Bypass-Gehäuse 19 durch einen Stopfen 24 abgedichtet.The bypass channel 12.2, which connects the bypass channels 12.1 and 12.3, is sealed on the bypass housing 19 by a plug 24.

Neben der Gewindehülse 20 ist auf Höhe des Bypass-Kanals 12.1 ein Druckmessanschluss 17 ausgebildet, der über eine Druckbohrung 25 mit dem Bypass-Kanal 12.2 verbunden ist. An dem Druckmessanschluss 17 lässt sich ein Druckaufnehmer oder auch ein Druckmessgerät direkt anschließen.A pressure measuring connection 17 is formed next to the threaded sleeve 20 at the level of the bypass channel 12.1, which is connected to the bypass channel 12.2 via a pressure bore 25. A pressure transducer or also a pressure measuring device can be connected directly to the pressure measurement connection 17 .

Die Funktion des in 3 dargestellten Ausführungsbeispiels der Bypass-Regelung ist identisch zu dem vorgenannten Ausführungsbeispiel. Hierbei besteht jedoch die Möglichkeit, dass der Zylinderstift 13 über ein Werkzeug beispielsweise ein Inbusschlüssel innerhalb der Gewindehülse 20 verdreht wird, so dass sich die Drosselstrecke 14 in ihrer Länge verändert. Damit lässt sich die Einstellung während des Betriebes variieren.The function of the in 3 illustrated embodiment of the bypass control is identical to the aforementioned embodiment. In this case, however, there is the possibility that the cylinder pin 13 is rotated using a tool, for example an Allen key, within the threaded sleeve 20 so that the throttle section 14 changes in length. This allows the setting to be varied during operation.

Ebenso besteht die Möglichkeit, den Zylinderstift 13 bei einer Prozessunterbrechung komplett aus der Gewindehülse 20 zu schrauben und durch einen weiteren Zylinderstift 13 zu ersetzen, der beispielsweise ein Drosselende 13.1 aufweist, das einen größeren oder einen kleineren Außendurchmesser im Verhältnis zum Bypass-Kanal 12.3 aufweist. So kann vorteilhaft auch die Spaltbreite des Ringspaltes 15 verändert werden.There is also the possibility of completely unscrewing the cylinder pin 13 from the threaded sleeve 20 in the event of a process interruption and replacing it with another cylinder pin 13, which has a throttle end 13.1, for example, which has a larger or smaller outer diameter in relation to the bypass channel 12.3. In this way, the gap width of the annular gap 15 can advantageously also be changed.

Das in 3 dargestellte Ausführungsbeispiel zur Ausbildung der Drosselstrecke ist konstruktiv nur eine Möglichkeit. Grundsätzlich sind auch weitere Alternativen zur Verschiebung des Zylinderstiftes innerhalb des Bypass-Kanals möglich, die beispielsweise automatisiert durch elektrische oder pneumatische Antriebe erfolgen. Insoweit lassen sich auch automatisierte Regelungen über ein Steuergerät integrieren, um gewünschte Abstimmungen zwischen dem ersten Schneckenabschnitt und dem zweiten Schneckenabschnitt zu erhalten.This in 3 illustrated embodiment for the formation of the throttle section is structurally only one possibility. In principle, other alternatives for shifting the cylinder pin within the bypass channel are also possible, which, for example, take place in an automated manner using electric or pneumatic drives. In this respect, automated controls can also be integrated via a control device in order to obtain desired adjustments between the first screw section and the second screw section.

Der besondere Vorteil der Erfindung liegt darin, dass die Entgasung der Schmelze im zweiten Schneckenabschnitt der Schnecke mit hoher Gleichmäßigkeit intensiv erfolgen kann. Die Gefahr, dass der Vakuumbereich innerhalb des Schneckengehäuses mit Schmelze geflutet wird, besteht nicht. Zudem besteht die Möglichkeit, anschließend einen höheren Ausgangsdruck zu realisieren. Aufgrund der Unempfindlichkeit gegenüber Verschmutzungen ist die Erfindung besonders zur Extrusion von Recycling-Materialien geeignet.The particular advantage of the invention lies in the fact that the degassing of the melt in the second screw section of the screw can take place intensively with a high degree of uniformity. There is no risk of the vacuum area inside the screw housing being flooded with melt. There is also the option of subsequently realizing a higher outlet pressure. Due to the insensitivity to contamination, the invention is particularly suitable for the extrusion of recycling materials.

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

DE 3817941 A1 [0002]

Claims

Device for extruding plastics, preferably recycled plastics, with a screw (2) arranged inside a screw housing (1), which has at least one first screw section (2.1) for melting and at least one second screw section (2.2) for degassing, with a baffle element (9 ) between the first screw section (2.1) and the second screw section (2.2) and with a bypass device (5) which is assigned to the baffle element (9) and which connects the first screw section (2.1) to the second screw section (2.2), characterized in that that the bypass device (5) has an adjustable throttle section (14).

device after claim 1 , characterized in that the throttle section (14) is formed by a cylinder pin (13) which projects with a free throttle end (13.1) into a bypass channel (12.3) and forms an annular gap (15).

device after claim 2 , characterized in that the cylindrical pin (13) on the bypass device (5) is held displaceably in such a way that a length of the throttle section (14) is adjustable.

device after claim 2 , characterized in that the cylinder pin (13) on the bypass device (5) is held exchangeable and that a gap width of the annular gap (15) by replacing the cylinder pin (13) is adjustable.

device after claim 3 or 4 , characterized in that the cylindrical pin (13) has a thread (21) on an opposite holding end (13.2) and that the holding end (13.2) of the cylindrical pin (13) is rotatably held in a threaded sleeve (20).

Device according to one of claims 2 until 5 , characterized in that the cylindrical pin (13) is guided within a guide bore (16) which opens coaxially into the bypass channel (12.3).

device after claim 6 , characterized in that in the area between the guide bore (16) and the threaded sleeve (20) the circumference of the cylindrical pin (13) is associated with a seal (22).

Device according to one of Claims 1 until 7 , characterized in that the bypass device (5) has a pressure measuring connection (17) which is arranged upstream of the throttle section (14) in the direction of flow.

Device according to one of Claims 1 until 8th , characterized in that the bypass device (5) is arranged in a bypass housing (19) which is held by a flange connection (23) on the screw housing (1), the bypass device (5) through an outlet opening (11) and an inlet opening (10) in the screw housing (1) is connected to the screw sections (2.1, 2.2).

Device according to one of Claims 1 until 9 , characterized in that the baffle element is formed by a baffle ring (9) held on the periphery of the screw (2) and forming a passage gap with the screw housing (1).