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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Extrudieren einer Kautschukmischung mit einer Mooney-Viskosität von über 50 MU, umfassend einen Extruderzylinder mit einem Zylindergehäuse und mit einer entlang der Länge des Extruderzylinders verlaufenden Mittelachse, mindestens eine in dem Extruderzylinder angeordnete Extruderschnecke mit einer Rotationsachse und mit Schneckensegmenten. Die Erfindung betrifft auch die Verwendung der Vorrichtung zum Extrudieren einer ersten zu einer zweiten Kautschukmischung sowie zum Extrudieren einer dritten zu einer vierten Kautschukmischung.
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In der kautschukverarbeitenden Industrie werden verschiedene Anforderungen an die Hersteller gestellt. Zwei besonders wichtige Anforderungen sind hierbei eine ausreichende Qualität des hergestellten Gummis in dem jeweiligen Gummiartikel und eine ausreichende Produktionsgeschwindigkeit der Gummiartikel. In neuerer Zeit müssen sowohl sehr hochviskose als auch niedrigviskose Kautschukmischungen in Extrudern verarbeitet werden. Beim Wechsel von der sehr hochviskosen Kautschukmischung zu der niedrig viskosen Kautschukmischung oder andersherum muss dabei der verwendete Extruder angehalten werden, damit seine Einstellungen an die neue Kautschukmischung - meist manuell durch einen Mitarbeiter - anzupassen, oder es muss ein anderer Extruder für Mischungen mit einer anderen Viskosität verwendet werden. Dies führt zu Stillstandszeiten des Extruders bzw. zu erhöhten Anschaffungskosten.
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Im Stand der Technik sind folgende Vorrichtungen zum Extrudieren von niedrig viskosen Kautschukmischungen bekannt:
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WO 2007101740 A1 offenbart „eine Extruderschnecke zum Plastifizieren von Kunststoffen beim Spritzpressen oder Spritzgießen von Kunststoffen mit einer Misch- und Schereinrichtung zum Mischen und Scheren von plastifiziertem Kunststoff, wobei die Misch- und Schereinrichtung (3) aus einer auf dem Schneckenkern (4) radial nach außen weisenden Kontur ausgebildet ist, wobei die Kontur aus Einlaufkanälen (5) und Auslaufkanälen (6) besteht, welche parallel zueinander verlaufen, wobei die Einlaufkanäle (5) entgegen der Förderrichtung des Gutes geöffnet ausgebildet sind und die Auslaufkanäle (6) in Förderrichtung geöffnet ausgebildet sind sowie die Ein- und Auslaufkanäle (5, 6) radial nach außen geöffnet sind, wobei in den Einlaufkanälen (5) und/oder Auslaufkanälen (6) vom Schneckenkern (4) radial vorstehende Stifte vorhanden sind“ (s. Zusammenfassung).
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DE 3506424 C1 offenbart einen „Stiftverstelleinrichtung an einem Stiftextruder für die Verarbeitung von Kautschuk oder thermoplastischen Kunststoffen, mit einer in einem Hohlzylinder drehbaren Schnecke, mit von der Innenwandung des Zylinders in etwa gleichmäßigen Abständen um den Umfang und in Achsrichtung verteilt radial sich erstreckenden, auf die Schneckenlängsachse gerichteten Stiften, mit Unterbrechungen der Schneckenstege an den Stellen, an denen die Stifte in den Hohlzylinder hereinragen und mit einer Verstelleinrichtung zur Veränderung der Eintauchtiefe der in den Hohlzylinder eingeschraubten Stifte, dadurch gekennzeichnet, daß mit den aus dem Hohlzylinder (1) herausragenden Enden der Stifte (4) Kettenräder (5) drehfest verbunden sind, und daß die Stifte (4) mittels eines auf die Kettenräder (5) einwirkenden, eine endlose Kette aufweisenden Kettentriebes (6,7,8; 13,14) betätigbar sind.“ (s. Anspruch 1).
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DE 3503911 C1 offenbart einen „Stiftverstelleinrichtung an einem Stiftextruder für die Verarbeitung von Kautschuk oder thermoplastischen Kunststoffen, mit einer in einem Extruderzylinder drehbaren Schnecke, mit von der Innenwandung des Zylinders in etwa gleichmäßigen Abständen um den Umfang und in Achsrichtung verteilt radial sich erstreckenden, auf die Schneckenlängsachse gerichteten Stiften, mit Unterbrechungen der Schneckenstege an den Stellen, an denen die Stifte in den Zylinder hereinragen und mit einer Verstelleinrichtung für die Eintauchtiefe der Stifte, dadurch gekennzeichnet, daß die Stifte durch Kolbenstangen (4) von Hydraulikzylindern (6) gebildet sind, die am Extruderzylinder (1) befestigt sind“ (s. Anspruch 1).
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Eine Aufgabe, die der Erfindung zugrunde liegt, besteht darin, eine Vorrichtung bereitzustellen, die eine konstante Qualität beim Extrudieren von unterschiedlichen Kautschukmischung ermöglicht und/oder Stillstandzeiten der Vorrichtung verkürzt.
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Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung zum Extrudieren einer Kautschukmischung mit einer Mooney-Viskosität von über 50 MU, umfassend
- - einen Extruderzylinder mit einem Zylindergehäuse und mit einer entlang der Länge des Extruderzylinders verlaufenden Mittelachse,
- - mindestens eine, bevorzugt genau eine, in dem Extruderzylinder angeordnete Extruderschnecke mit einer Rotationsachse und mit Schneckensegmenten,
dadurch gekennzeichnet, dass
innerhalb des Zylindergehäuses mindestens eine um eine Drehachse drehbare Strömungsänderungseinheit angeordnet ist, wobei die Drehachse der einen oder der mindestens einen drehbaren Strömungsänderungseinheit senkrecht - - zu der Rotationsachse der einen Extruderschnecke oder
- - zu einer Rotationsachse einer Extruderschnecke der mindestens einen Extruderschnecken oder
- - zu der Mittelachse des Extruderzylinders
angeordnet ist.
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Es ist eine große Leistung der vorliegenden Erfindung, herausgefunden zu haben, dass Kautschukmischungen mit verschiedenen Viskositäten mit einem einzigen Extruder extrudiert werden können und dabei eine qualitativ gleichwertige Vermischung der Kautschukmischungsbestandteile in den unterschiedlichen Kautschukmischungen erreicht werden kann. Dies wurde dadurch erzielt, dass die Verweilzeit der jeweiligen Kautschukmischung im Extruderzylinder mithilfe der vorstehend beschriebenen Strömungsveränderungseinheit genau eingestellt werden kann. Dies ermöglicht es ohne Stillstandzeiten des Extruders Kautschukmischungen mit hoher Viskosität, welche eine lange Verweilzeit im Extruder benötigen, und im gleichen Extruder auch Kautschukmischungen mit geringer Viskosität, welche eine kurze Verweilzeit im Extruder benötigen, in einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zu verarbeiten. Dies stellt nicht nur einen großen Vorteil bei der Produktion dar, weil dann Stillstandszeiten vermieden werden können, sondern eine verbesserte Arbeitssicherheit, da es möglich ist, die vorstehend beschriebenen Strömungsänderungseinheiten automatisch und somit ohne manuelles Zutun eines Mitarbeiters auf die jeweilige Viskosität der extrudierten Kautschukmischung einzustellen. Das Verarbeiten von Kautschukmischungen mit einer Mooney-Viskosität von über 50 MU konnte mit den im Stand der Technik bekannten Extrusionsvorrichtungen bisher nur sehr schwer erreicht werden. Zusätzlich dazu ist es nun mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung möglich, Kautschukmischungen mit sehr unterschiedlichen Viskositäten zu verarbeiten. Ein weiterer Vorteil ist, dass die verschieden starke Wärmeentwicklung in einem Extruder bei Kautschukmischungen mit unterschiedlichen Viskositäten mithilfe einer erfindungsmäßen Vorrichtung dahingehend verbessert werden kann, dass aufgrund des Ausrichtens der vorstehend beschriebenen drehbaren Strömungsänderungseinheiten das Extrudieren der Kautschukmischung so eingestellt werden kann, dass in einer erfindungsgemäßen Vorrichtung Kautschukmischungen mit verschiedenen Viskositäten bei der gleichen Temperatur und mit der gleichen Drehzahl der Extruderschnecke extrudiert werden können, da für jede Kautschukmischung die Strömungsänderungseinheit entsprechend eingestellt werden kann. Dies ist ohne großen Aufwand mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung möglich, insbesondere aufgrund des automatischen Verstellens der drehbaren Strömungsänderungseinheiten, beispielsweise durch Drehung der drehbaren Strömungsänderungseinheiten einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mittels eines Aktuators wie nachstehend beschrieben.
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Im Rahmen der vorliegenden Erfindung umfasst der Ausdruck „niedrigviskose Mischungen“ solche Mischungen, welche eine Mooney-Viskosität (100°C, ML3+1) bis zu unter 50 MU aufweist. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung umfasst der Ausdruck „hochviskose Mischungen“ solche Mischungen, welche eine Mooney-Viskosität (100°C, ML3+1) von 50 MU oder höher aufweist.
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Im Rahmen der vorliegenden Erfindung beschreibt der Ausdruck „Mittelachse“ bei Einschneckenextrudern die Rotationsachse der Extruderschnecke und bei Zweischneckenextrudern die Achse, welche die geometrische Mitte zwischen den zwei Drehachsen der beiden Extruderschnecken des Zweischneckenextruder darstellt.
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Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist der zur Rotationsachse der Extruderschnecke senkrecht verlaufende Querschnitt eines Zylindergehäuses eines Einschneckenextruders rund, also axialsymmetrisch zur Rotationsachse der Extruderschnecke des Einschneckenextruders. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist der zur Mittelachse eines Zweischneckenextruders senkrecht verlaufende Querschnitt eines Zylindergehäuses des Zweischneckenextruders elliptisch, wobei die längere Halbachse der Ellipse eines jeden Querschnitts des Zylindergehäuses durch die beiden Rotationsachsen und durch die Mittelachse des Zweischneckenextruders verläuft.
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Im Rahmen der vorliegenden Erfindung verläuft die Länge eines Zylindergehäuses eines Extruders entlang der Mittelachse des Extruders, d.h. bei einem Einschneckenextruder entlang der Rotationsachse der einen Extruderschnecke, wobei der Durchmesser des Zylindergehäuses senkrecht zu dessen Länge verläuft.
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Bevorzugt ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung wie vorstehend beschrieben oder wie vorstehend als bevorzugt beschrieben, wobei die eine oder die mindestens eine drehbare Strömungsänderungseinheit eine zu ihrer Drehachse senkrecht verlaufenden bikonvexen Querschnitt besitzt, wobei bevorzugt das Verhältnis des Krümmungsradius R1 der Eintrittsfläche zu dem Krümmungsradius R2 der Austrittsfläche des bikonvexen Querschnitts über 1 liegt, besonders bevorzugt im Bereich von 1,1:1 bis 50, ganz besonders bevorzugt im Bereich von 2:1 bis 10.
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Ein Vorteil des vorstehend beschriebenen Aspekts der vorliegenden Erfindung ist, dass beim Vorbeiströmen der Kautschukmischung um die Strömungsänderungseinheit keine oder nur kleine Todzonen entstehen und somit eine Erhöhung der Drehzahl der Extruderschnecke ohne einen damit einhergehenden Temperaturanstieg erreicht werden kann.
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Bevorzugt ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung wie vorstehend beschrieben oder wie vorstehend als bevorzugt beschrieben, wobei die eine oder die mindestens eine drehbare Strömungsänderungseinheit eine zu ihrer Drehachse senkrecht verlaufenden bikonkaven Querschnitt besitzt, wobei bevorzugt das Verhältnis des Krümmungsradius R1 der Eintrittsfläche zu dem Krümmungsradius R2 der Austrittsfläche des bikonkaven Querschnitts über 1 liegt, besonders bevorzugt im Bereich von 1,1:1 bis 50, ganz besonders bevorzugt im Bereich von 2:1 bis 10.
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Ein Vorteil des vorstehend beschriebenen Aspekts der vorliegenden Erfindung ist, dass beim Vorbeiströmen der Kautschukmischung um die Strömungsänderungseinheit Todzonen entstehen und somit eine im Vergleich zum vorherigen Aspekt noch besser Homogenisierung oder Vermischung der Kautschukmischung erreicht werden kann, wobei jedoch gleichzeitig eine Erhöhung der Drehzahl der Extruderschnecke nötig ist.
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Besonders bevorzugt ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung wie vorstehend beschrieben oder wie vorstehend als bevorzugt beschrieben, wobei die eine oder die mindestens eine drehbare Strömungsänderungseinheit eine zu ihrer Drehachse senkrecht verlaufenden konkavkonvexen oder einen konvexkonkaven Querschnitt besitzt, bevorzugt einen konkavkonvexen Querschnitt, wobei ebenfalls bevorzugt das Verhältnis des Krümmungsradius R1 der Eintrittsfläche zu dem Krümmungsradius R2 der Austrittsfläche des konkavkonvexen oder des konkavkonvexen Querschnitts über 1 liegt, besonders bevorzugt im Bereich von 1,1:1 bis 50, ganz besonders bevorzugt im Bereich von 2:1 bis 10.
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Ein Vorteil des vorstehend beschriebenen Aspekts der vorliegenden Erfindung ist, dass die vorstehend beschriebenen Vorteile bei der Anwesenheit oder Abwesenheit von Todzonen je nach Bedarf eingestellt werden können, je nachdem ob die vorstehend beschriebenen konkavkonvexen oder des konkavkonvexen Strömungsänderungseinheiten ihren konkave oder ihren konvexe Seite entgegen die Strömung der Kautschukmischung, d.h. entgegen der Extrusionsrichtung, richten. Dies ermöglicht es, Kautschukmischungen mit einem noch größeren Bereich an verschiedenen Viskositäten abzudecken, als mit erfindungsgemäßen Vorrichtungen wie vorstehend beschrieben oder wie vorstehend als bevorzugt beschrieben.
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Bevorzugt ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung wie vorstehend beschrieben oder wie vorstehend als bevorzugt beschrieben, wobei
- - die zu der jeweiligen Drehachse einer Strömungsänderungseinheit senkrecht verlaufende Längserstreckung sämtlicher drehbaren Strömungsänderungseinheiten im Bereich von 1 mm bis 100 mm liegt, bevorzugt im Bereich von 10 mm bis 50 mm,
und/oder
- - der Durchmesser d sämtlicher drehbaren Strömungsänderungseinheiten im Bereich von 0,1 mm bis 50 mm liegt, bevorzugt im Bereich von 1 mm bis 20 mm, wobei der Durchmesser einer Strömungsänderungseinheit senkrecht zur Drehachse der Strömungsänderungseinheit und senkrecht zur Längserstreckung der Strömungsänderungseinheit verläuft.
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Ein Vorteil des vorstehend beschriebenen Aspekts der vorliegenden Erfindung ist, dass Strömungsänderungseinheiten mit den vorstehend beschriebenen oder vorstehend als bevorzugt beschriebenen Maßen, insbesondere wie nachstehend beschrieben in mehrfacher Ausführung, in einer erfindungsgemäßen Vorrichtung eingebaut werden können und somit sich die Strömung der Kautschukmischungen noch feiner anpassen lässt.
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Bevorzugt ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung wie vorstehend beschrieben oder wie vorstehend als bevorzugt beschrieben, wobei die zu der jeweiligen Drehachse einer Strömungsänderungseinheit parallel verlaufende Höhenerstreckung sämtlicher drehbaren Strömungsänderungseinheiten im Bereich von 1 bis 100 mm liegt, wobei die Höhe bevorzugt im Bereich von 5 mm bis 20 mm liegt, wobei die eine oder die mindestens eine drehbare Strömungsänderungseinheit bevorzugt so an der Innenwand des Zylindergehäuses angeordnet ist, dass sämtliche Strömungsänderungseinheiten kein Schneckensegment der einen oder einer der zwei Extruderschnecken während des Extrudierens berühren kann
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Ein Vorteil des vorstehend beschriebenen Aspekts der vorliegenden Erfindung ist, dass Stromänderungseinheiten in eine erfindungsgemäße Vorrichtung eingebaut werden können, ohne dass die Scherkräfte an den Punkten der Zylinderinnenwand des Extruders mit Stromänderungseinheiten und an den Punkten der Zylinderinnenwand des Extruders ohne Stromänderungseinheiten zu stark voneinander abweichen. Dies führt zu einer besseren Homogenität.
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Bevorzugt ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung wie vorstehend beschrieben oder wie vorstehend als bevorzugt beschrieben, wobei die eine oder die mindestens eine drehbare Strömungsänderungseinheit an einer oder an der Innenwand des Extruderzylinders angeordnet sind, bevorzugt in einer oder mehreren sich entlang der Mittelachsenerstreckung verlaufenden Reihen angeordnet sind, und eine Zylinderstange zum Rotieren der einen drehbaren Strömungsänderungseinheit um ihre Drehachse aufweist, wobei sich die Zylinderstange bevorzugt durch das Zylindergehäuse des Extruderzylinders erstreckt und senkrecht zur Drehachse der einen oder der mindestens einen drehbaren Strömungsänderungseinheit erstreckt.
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Ein Vorteil des vorstehend beschriebenen Aspekts der vorliegenden Erfindung ist, dass mehrere Strömungsänderungseinheiten gleichzeitig eingestellt werden können.
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Bevorzugt ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung wie vorstehend beschrieben oder wie vorstehend als bevorzugt beschrieben, wobei der Querschnitt des Zylindergehäuses senkrecht zur Rotationsachse der einen Extruderschnecke senkrecht verlaufenden oder senkrecht zu der Mittelachse des Extruderzylinders verläuft und rund ist.
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Bevorzugt ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung wie vorstehend beschrieben oder wie vorstehend als bevorzugt beschrieben, wobei die Vorrichtung zusätzlich einen Aktuator zum Antreiben der Drehung der drehbaren Strömungsänderungseinheiten umfasst, wobei der Aktuator, beispielsweise ein Aktuator für translatorische Bewegung wie ein Hydraulikzylinder, und die mindestens eine drehbare Strömungsänderungseinheit bevorzugt so eingerichtet sind, dass jede Strömungsänderungseinheit über einer Pleuelstange mittels einer parallel zur Mittelachse des Extruderzylinders bewegbaren Verstellachse des Aktuators gedreht werden kann.
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Ein Vorteil des vorstehend beschriebenen Aspekts der vorliegenden Erfindung ist, dass mehrere Strömungsänderungseinheiten gleichzeitig eingestellt werden können.
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Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist ein vorstehend beschriebener Aktuator bevorzugt ein Antriebsmotor, welcher die entsprechende Hydraulik zum Bewegen der Pleuelstange und der Verstellachse umfasst.
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Bevorzugt ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung wie vorstehend beschrieben oder wie vorstehend als bevorzugt beschrieben, wobei zwei, drei, vier, fünf, sechs, sieben, acht, neun oder zehn von entlang der Mittelachsenerstreckung verlaufenden Reihen an drehbaren Strömungsänderungseinheiten angeordnet sind, wobei jede entlang der Mittelachsenerstreckung verlaufende Reihe bevorzugt zwei, drei, vier, fünf, sechs, sieben, acht, neun, zehn, elf, zwölf oder 13 bis 20 drehbare Strömungsänderungseinheiten aufweist.
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Ein Vorteil des vorstehend beschriebenen Aspekts der vorliegenden Erfindung ist, dass 13 bis 20 drehbaren Strömungsänderungseinheiten gleichmäßig auf der Innenwand des Zylinders des Extruders verteilt werden können und somit die Scherkräfte an den unterschiedlichen Punkten der Innenwand des Zylinders nicht zu stark schwanken.
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Bevorzugt ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung wie vorstehend beschrieben oder wie vorstehend als bevorzugt beschrieben, wobei der maximale Durchmesser sämtlicher drehbaren Strömungsänderungseinheiten weniger als 45%, weniger als 30%, weniger als 22%, weniger als 19%, weniger als 15%, weniger als 12%, weniger als 11%, weniger als 10%, weniger als 8%, weniger als 6% oder weniger als 5% der Länge des Extruderzylinders und/oder mindestens 1% der Länge des Extruderzylinders entspricht.
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Ein Vorteil des vorstehend beschriebenen Aspekts der vorliegenden Erfindung ist, dass solche drehbaren Strömungsänderungseinheiten gleichmäßig auf der Innenwand des Zylinders des Extruders verteilt werden können und somit die Scherkräfte an den unterschiedlichen Punkten der Innenwand des Zylinders nicht zu stark schwanken.
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Die vorstehend beschriebenen vorteilhaften Aspekte einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Extrudieren einer Kautschukmischung mit einer Mooney-Viskosität von über 50 MU gelten auch für sämtliche Aspekte einer nachstehend beschriebenen Verwendung und die nachstehend diskutierten vorteilhaften Aspekte erfindungsgemäßer Verwendungen gelten entsprechend für sämtliche Aspekte einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Extrudieren einer Kautschukmischung mit einer Mooney-Viskosität von über 50 MU.
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Die Erfindung betrifft auch eine Verwendung der Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche zum Extrudieren einer ersten zu einer zweiten Kautschukmischung sowie zum Extrudieren einer dritten zu einer vierten Kautschukmischung, wobei der Unterschied in der Mooney-Viskosität (100°C, ML3+1) der ersten Kautschukmischung zu der Mooney-Viskosität der dritten Kautschukmischung mindestens 50 MU ist, bevorzugt im Bereich von 70 MU bis 200 MU liegt, besonders bevorzugt im Bereich von 80 MU bis 180 MU liegt, ganz besonders bevorzugt im Bereich von 90 MU bis 160 MU liegt. Das Verarbeiten von Kautschukmischungen mit einer Mooney-Viskosität von über 50 MU konnte mit den im Stand der Technik bekannten Extrusionsvorrichtungen bisher nur sehr schwer erreicht werden. Zusätzlich dazu ist es nun mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung möglich, Kautschukmischungen mit sehr unterschiedlichen Viskositäten zu verarbeiten, wie in der in der nachstehend beschriebenen en bevorzugten Verwendungen beschrieben.
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Bevorzugt ist eine erfindungsgemäße Verwendung wie vorstehend beschrieben oder wie vorstehend als bevorzugt beschrieben, wobei der Unterschied in der Mooney-Viskosität (100°C, ML3+1) der zweiten Kautschukmischung zu der Mooney-Viskosität der vierten Kautschukmischung weniger 50 MU ist, bevorzugt im Bereich von 10 MU bis 45 MU liegt, besonders bevorzugt im Bereich von 1 MU bis 30 MU liegt, ganz besonders bevorzugt im Bereich von 0,1 MU bis 20 MU liegt.
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Die vorstehend beschriebenen Senkungen der Mooney-Viskosität von Kautschukmischungen sind insbesondere auch auf die vorstehend beschriebenen Querschnitte der Strömungsänderungseinheiten zurückzuführen, wobei einige Querschnitte eine größere Senkung der Mooney-Viskosität entsprechend der nachstehenden Tabelle hervorrufen können:
| Unterschied in der Mooney-Viskosität (100°C, ML3+1) zwischen der ersten und dritten Kautschukmischung wie vorstehend in der bevorzugten erfindungsgemäßen Verwendung beschrieben | Unterschied in der Mooney-Viskosität (100°C, ML3+1) zwischen der zweiten und vierten Kautschukmischung wie vorstehend in der bevorzugten erfindungsgemäßen Verwendung beschrieben | Querschnitt der einzusetzenden Strömungsänderungseinheit |
| mindestens 50 MU | weniger 50 MU | bikonvex |
| 70 MU bis 200 MU | 10 MU bis 45 MU | konkavkonvex |
| 80 MU bis 180 MU | 1 MU bis 30 MU | konvexkonkav |
| 90 MU bis 160 MU | 1 MU bis 20 MU | bikonkav |
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Figurenliste
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Es zeigt:
- 1: Draufsicht auf eine schematisch dargestellte erfindungsgemäße Vorrichtung mit sechs drehbaren Strömungsänderungseinheiten in Form von Pins;
- 2: Ausschnitt einer Querschnittsansicht mit einer entlang der in 1 gezeigten Linie AA verlaufenden Querschnittsebene einer erfindungsgemäßen Vorrichtung aus 1, welche nur eine Extruderschnecke umfasst.
- 3: Ausschnitt einer Querschnittsansicht mit einer entlang der in 1 gezeigten Linie BB verlaufenden Querschnittsebene einer erfindungsgemäßen Vorrichtung aus 1, welche nur eine Extruderschnecke umfasst,
- 4a,b: zwei schematische Darstellungen von Strömungsänderungseinheiten einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer ersten Ausführungsform und
- 5: eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer weiteren Ausführungsform.
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1 zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 zum Extrudieren einer Kautschukmischung mit einer Mooney-Viskosität von über 50 MU in einer ersten Ausführungsform. Die Vorrichtung 1 umfasst einen Extruderzylinder 2 mit einem Zylindergehäuse und mit einer entlang der Länge 4 des Extruderzylinders 2 verlaufenden Mittelachse 5, eine in dem Extruderzylinder 2 angeordnete Extruderschnecke mit einer Rotationsachse 7 und mit Schneckensegmenten, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des Zylindergehäuses mindestens eine um eine Drehachse 10 drehbare Strömungsänderungseinheit 9 angeordnet ist, wobei die Drehachse 10 der einen oder der mindestens einen drehbaren Strömungsänderungseinheit 9 senkrecht zu der Rotationsachse 7 der einen Extruderschnecke, welche gleichzeitig die Mittelachse des Extruderzylinders 2 ist, angeordnet ist. Die Strömungsänderungseinheiten 9 können durch die Pleuelstange 12 mit der Verstellachse 13 von einem Aktuator 19 in Bewegungsrichtung 21 bewegt werden. Dabei kann der Aktuator 19 sämtliche Strömungsänderungseinheiten 9 wie gewünscht im Extruderzylinder 2, welcher eine Länge 4 aufweist, ausrichten.
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2 zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 zum Extrudieren einer Kautschukmischung mit einer Mooney-Viskosität von über 50 MU in der gleichen ersten Ausführungsform, entlang der in 1 gezeigten Schnittebene AA. Die Vorrichtung 1 umfasst einen Extruderzylinder 2 mit einem Zylindergehäuse 3 und mit einer entlang der Länge 4 des Extruderzylinders 2 verlaufenden Mittelachse 5, eine in dem Extruderzylinder 2 angeordnete Extruderschnecke 6 mit einer Rotationsachse 7 und mit Schneckensegmenten 8, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des Zylindergehäuses 3 mindestens eine um eine Drehachse 10 drehbare Strömungsänderungseinheit 9 angeordnet ist, wobei die Drehachse 10 der einen oder der mindestens einen drehbaren Strömungsänderungseinheit 9 senkrecht zu der Rotationsachse 7 der einen Extruderschnecke 6, welche gleichzeitig die Mittelachse 5 des Extruderzylinders 2 ist, angeordnet ist. Zudem sind der Schneckenkern 11 und die Pleuelstange 12 sowie drei der Schneckensegmente 8 gezeigt. In 2 sind diese Segmente dem Fachmann bekannte Fördersegement.
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3 zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 in einer weiteren Ausführungsform, wobei der Extruderzylinder 2 zwei Extruderschnecken 6 mit einem Schneckenkerns 11 und Schneckenflügeln 15 umfasst. Die verschiedenen Strömungsänderungseinheiten 9 mit ihren Drehachsen 10 sind entlang der Innenwand des Extruderzylinders 2 angeordnet, wobei ihre Drehachsen 10 entweder senkrecht durch eine der Rotationsachsen 7 der Extruderschnecken 6 oder senkrecht durch die Mittelachse 5 verlaufen. Letztere sind dabei mittig zwischen den beiden Extruderschnecken an der jeweiligen Innenwand des Zylindersgehäuses 3 angeordnet. Zudem sind auch die Höhe 14 und die Länge 10 einzelner Strömungsänderungseinheiten 9 in 3 gezeigt.
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4a zeigt eine schematische Darstellung einer Strömungsänderungseinheiten 9 einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer ersten Ausführungsform, welche einen bikonvexen Querschnitt und eine Drehachse 10 aufweist und einen Durchmesser d und einen Krümmungsradius R1 der Eintrittsfläche 18 und einen Krümmungsradius R2 der Austrittsfläche 17 aufweist. Die Eintrittsfläche 18 und die Austrittsfläche 17 definieren sich danach, wo das Kautschuk entlang der Extrusionsrichtung 20 zuerst auftritt und somit die Eintrittsfläche darstellt.
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4b zeigt eine schematische Darstellung einer Strömungsänderungseinheiten 9 einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer weiteren Ausführungsform, welche einen bikonkaven Querschnitt und eine Drehachse 10 aufweist und einen Durchmesser d und einen Krümmungsradius R1 der Eintrittsfläche 18 und einen Krümmungsradius R2 der Austrittsfläche 17 aufweist. Die Eintrittsfläche 18 und die Austrittsfläche 17 definieren sich danach, wo das Kautschuk entlang der Extrusionsrichtung 20 zuerst auftritt und somit die Eintrittsfläche darstellt.
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5 zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 in einer weiteren Ausführungsform. Die Vorrichtung 1 umfasst einen Extruderzylinder 2 mit einem Zylindergehäuse 3 und eine drehbaren Strömungsänderungseinheit 9, welche innerhalb des Zylindergehäuses 3 angeordnet ist (aufgrund der gestrichelten Umrandung angedeutet). Die Strömungsänderungseinheit 9 ist mittels einer durch das Zylindergehäuse 3 verlaufenden Achse mit einem außerhalb des Zylindergehäuses 3 angeordneten Zahnrad verbunden und kann durch das Zahnrad mittels der Verstellachse 13 von einem Aktuator 13 in Bewegungsrichtung 21 bewegt werden. Dabei kann der Aktuator 19 sämtliche Strömungsänderungseinheiten 9 (nicht alle in 5 gezeigt) wie gewünscht im Extruderzylinder 2 ausrichten.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Vorrichtung zum Extrudieren einer Kautschukmischung mit einer Mooney-Viskosität von über 50 MU; Einschneckenextruder; Zweischneckenextruder
- 2
- Extruderzylinder mit Eintritts- und Austrittsöffnung sowie mit Zylindergehäuse 3
- 3
- Zylindergehäuse
- 4
- Länge des Extruderzylinders
- 5
- entlang der Länge des Extruderzylinders verlaufenden Mittelachse
- 6
- Extruderschnecke
- 7
- Rotationsachse der Extruderschnecke
- 8
- Schneckensegmenten der Extruderschnecke
- 9
- drehbare Strömungsänderungseinheit
- 10
- Drehachse der drehbaren Strömungsänderungseinheit
- 11
- Schneckenkern
- 12
- Pleuelstange
- 13
- Verstellachse
- 14
- Höhe oder Höhenerstreckung der drehbaren Strömungsänderungseinheit
- 15
- Schneckenflügel
- 16
- Länge oder Längserstreckung der drehbaren Strömungsänderungseinheit
- 17
- Austrittsfläche einer drehbaren Strömungsänderungseinheit
- 18
- Eintrittsfläche einer drehbaren Strömungsänderungseinheit
- 19
- Aktuator zum Antreiben der Drehung der drehbaren Strömungsänderungseinheiten
- 20
- Extrusionsrichtung
- 21
- Bewegungsrichtung der durch den Aktuator angetriebenen Verstellachse
- R1
- Krümmungsradius der Eintrittsfläche
- R2
- Krümmungsradius der Austrittsfläche
- d
- Dicke, Durchmesser d der drehbaren Strömungsänderungseinheit
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2007101740 A1 [0004]
- DE 3506424 C1 [0005]
- DE 3503911 C1 [0006]
