DE102021005026A1 - Extruder mit Mehrschneckenzone - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Extruder mit genau einer Hauptschnecke die mindestens eine Mehrschneckenzone mit mehreren Hilfsschnecken aufweist und dabei insbesondere die Ausführung und Anordnung der Hauptschnecke und/oder der Hilfsschnecken. Dabei soll durch vorgeschlagene Ausführungen und Anordnung der Hauptschnecke und der Hilfsschnecken die Förderleistung der Hauptschnecke und der Hilfsschnecken angepasst werden. Außerdem sollen Bereiche, in denen es zu keiner oder nur zu einer unterdurchschnittlichen Förderwirkung kommt und damit überdurchschnittliche Verweilzeiten und überdurchschnittlicher Materialabbau auftreten können, verkleinert werden. Des Weiteren soll eine verbesserte Homogenisierung des Verarbeitungsmaterials in Umfangsrichtung erreicht werden. Dazu wird unter anderem vorgeschlagen, dass in der Mehrschneckenzone die minimale Gangzahl der Hauptschnecke um mindestens eins größer ist als die maximale Gangzahl mindestens einer Hilfsschnecke.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Extruder mit genau einer Hauptschnecke die mindestens eine Mehrschneckenzone mit mehreren Hilfsschnecken aufweist und dabei insbesondere die Ausführung und Anordnung der Hauptschnecke und/oder der Hilfsschnecken.
  • Extruder sind in vielfältigen Ausführungsformen bekannt und bewährt. Sie dienen beispielsweise in der Kunststoffverarbeitung der Plastifizierung eines zunächst meistens granulat- oder pulverförmig vorliegenden Verarbeitungsmaterials, zumeist Kunststoffrohmaterials, sowie der Förderung der erzeugten Schmelze und dem Druckaufbau für ein nachfolgendes Werkzeug, zum Beispiel ein Extrusionswerkzeug. Einen ähnlichen Aufbau findet man bei der Verarbeitung von aufschmelzbaren Lebensmitteln.
  • Eine Vielzahl von unterschiedlich ausgestalteten Extrudern findet sich im Stand der Technik.
  • Die DE 101 50 627 A1 beschreibt einen Extruder zum Entzug von niedermolekularen Bestandteilen und Erreichen höherer Molekülgrößen mit einer Extruderschnecke, die einen Abschnitt aufweist, auf dem sich mehrere Schneckenspindeln abwälzen.
  • Die DE 10 2013 008 201 A1 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung eines Schaumkörpers mit mehreren Extrudern, wobei mindestens ein Extruder mit einer Extruderschneckenvorrichtung und mehreren Schneckenspindeln, die auf dem Umfang der Extruderschneckenvorrichtung verteilt sind, ausgestattet ist. Hierbei sollen Temperaturunterschiede zwischen unterschiedlichen Radialpositionen im Querschnitt der Kunststoffschmelze verringert werden.
  • Auch die DE 10 2013 008 202 A1 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung eines Schaumkörpers mit mehreren Extrudern, wobei mindestens ein Extruder mit einer Extruderschneckenvorrichtung und mehreren Schneckenspindeln, die auf dem Umfang der Extruderschneckenvorrichtung verteilt sind, ausgestattet sein kann. Auch hierbei sollen Temperaturunterschiede zwischen unterschiedlichen Radialpositionen im Querschnitt der Kunststoffschmelze verringert werden.
  • Sowohl in der DE 101 50 627 A1 , also auch in der DE 10 2013 008 201 A1 und der DE 10 2013 008 202 A1 werden ausschließlich um eine Hauptschnecke liegende Schneckenspindeln beschrieben und/oder gezeigt, die, wie bei Schneckenspindeln üblich, durchgehend umlaufende Schneckenstege aufweisen. Hierdurch tritt nur eine geringe Menge an Verarbeitungsmaterial aus einer Schneckenspindel aus und in die nächste Schneckenspindel ein. Eine radiale Durchmischung ist dadurch zwar gewährleistet. Eine Mischung über das gesamte Verarbeitungsmaterial in Umfangsrichtung wird dadurch erschwert. In den Schriften findet keine Beschreibung der Umfangsmischung statt und ist damit auch nicht als relevant angesehen. Auch wird an keiner Stelle erwähnt, was eine Verbesserung der Umfangsmischung begünstigt. Auf eine Kombination einer verbesserten Förderung mit einer verbesserten Umfangsmischung wird in den Schriften ebenfalls nicht eingegangen. Des Weiteren findet in den Schriften keine Beschreibung einer Verteilung der Förderleistung von Haupt- und Hilfsschnecken statt, z.B. eine Angleichung der Förderleistung von Haupt- und Hilfsschnecken. Auch wird an keiner Stelle erwähnt, was eine Angleichung der Förderleistung von Haupt- und Hilfsschnecken begünstig. An keiner Stelle wird auf ein Verhältnis der Gangzahlen von Haupt- zu Hilfsschnecken Bezug genommen, womit dieses Verhältnis als nicht relevant angesehen wird. Gleiches gilt für das Verhältnis der Gangsteigungen von Haupt- zu Hilfsschnecken.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, dem Stand der Technik eine Verbesserung oder eine Alternative zur Verfügung zu stellen.
  • Dabei liegt die Hauptaufgabe bei den hier vorgeschlagenen Ausführungen und Anordnung der Hauptschnecke und der Hilfsschnecken in dem Anpassen der Förderleistung der Hauptschnecke und der Hilfsschnecken. Bevorzugt soll dabei die Förderleistung der Hauptschnecke und der Hilfsschnecken in Abhängigkeit der jeweiligen Durchmesser angeglichen werden, damit eine gleichmäßigere Förderung des Verarbeitungsmaterials in der Mehrschneckenzone erreicht wird. Neben diesem Angleichen ist aber in Abhängigkeit vom Verarbeitungsmaterial und/oder dem herzustellenden Produkt auch ein bestimmtes Verhältnis der Förderleistung denkbar. Des Weiteren sollen Bereiche verkleinert werden, in denen es zu keiner oder nur zu einer unterdurchschnittlichen Förderwirkung kommt und damit überdurchschnittliche Verweilzeiten und überdurchschnittlicher Materialabbau auftreten können. Eine weitere Aufgabe liegt in einer verbesserten Homogenisierung des Verarbeitungsmaterials in Umfangsrichtung, also eine Verbesserung der Übergabe von mindestens einem Teil des Verarbeitungsmaterials von einer Hilfsschnecke in Richtung einer anderen Hilfsschnecke und/oder zur Hauptschnecke und umgekehrt.
  • Gelöst werden diese Aufgaben mit den Maßnahmen des Patentanspruches 1 und der nebengeordneten oder untergeordneten Patentansprüche.
  • Zunächst sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass im Rahmen der hier vorliegenden Schrift unbestimmte Artikel und Zahlenangaben wie „ein“, „zwei“ usw. im Regelfall als „mindestens“-Angaben zu verstehen sein sollen, also als „mindestens ein...“, „mindestens zwei ...“ usw., sofern sich nicht aus dem jeweiligen Kontext ausdrücklich ergibt oder es für den Fachmann offensichtlich oder technisch zwingend ist, dass dort nur „genau ein ...“, „genau zwei ...“ usw. gemeint sein können.
  • Im Rahmen der hier vorliegenden Schrift wird häufig auf eine axiale Richtung Bezug genommen. Mit der axialen Richtung ist die Austragsrichtung entlang des Extruders gemeint. Die Austragsrichtung des Extruders und damit die axiale Richtung ist dabei die Richtung der Längsachse der Hauptschnecke von der Hauptzuführungszone zur Hauptaustragungszone. Die axiale Richtung ist beispielhaft in 1 mit dem Pfeil 110 gekennzeichnet.
  • Eine „Längsachse“ bezeichnet die jeweilige Drehachse der Hauptschnecke und der Hilfsschnecken, um die sich die jeweilige Schnecke um sich selber dreht.
  • Wird auf eine Länge, eine Lage, einen Anfang oder ein Ende von Positionen, Stellen, Abschnitten, Bereichen, Zonen, Gebieten oder Teilen in der hier vorliegenden Schrift Bezug genommen, ist damit die Länge, die Lage, der Anfang oder das Ende von Positionen, Stellen, Abschnitten, Bereichen, Zonen, Gebieten oder Teilen in axialer Richtung zu verstehen, sofern sich nicht aus dem jeweiligen Kontext ausdrücklich ergibt oder es für den Fachmann offensichtlich oder technisch zwingend ist, dass dort ein anderer Bezug gemeint ist.
  • Für die folgenden Beschreibungen wird auf die 1 verwiesen, in der schematisch und nicht maßstäblich ein Extruder mit einer Schnecke dargestellt ist.
  • Die Länge z.B. der Zone 122 ist entsprechend den obigen Ausführungen die axiale Längenausprägung der Zone 122 entlang der axialen Richtung 110. Der gleiche Sprachgebrauch gilt auch für die Länge von Stellen, Abschnitten, Bereichen, Gebieten und Teilen.
  • Die Zonen 123 und 124 liegen in axialer Richtung nach oder hinter der Zone 122. Die Zonen 122 und 123 liegen in axialer Richtung vor der Zone 124. Die Zone 123 liegt in axialer Richtung direkt nach der Zone 122 und direkt vor der Zone 124. Der gleiche Sprachgebrauch gilt auch für Positionen, Stellen, Abschnitte, Bereiche, Gebiete und Teile.
  • Der Anfang der Zone 123 liegt an der gestrichelten Linie 104 und damit an dem Ende der Zone 122 und das Ende der Zone 123 an der gestrichelten Linie 105 und damit am Anfang der Zone 124. Dies bedeutet auch, dass das Ende der Zone 122 mit dem Anfang der Zone 123 zusammenfällt, also an der gleichen axialen Position vorliegt. Der gleiche Sprachgebrauch gilt auch für den Anfang und das Ende von Abschnitten, Bereichen, Gebieten und Teilen.
  • Der erfindungsgemäße Extruder weist genau eine Hauptschnecke auf, wobei die Hauptschnecke mindestens eine Mehrschneckenzone mit mehreren Hilfsschnecken aufweist.
  • Als Extruder werden im Rahmen der hier vorliegenden Schrift alle Vorrichtungen bezeichnet, in denen sich genau eine Hauptschnecke mit mindestens einer Mehrschneckenzone in einem Gehäuse dreht und dabei ein Verarbeitungsmaterial gefördert und/oder plastifiziert und/oder aufgeschmolzen und/oder abgekühlt und/oder homogenisiert wird. Dies beinhaltet ausdrücklich auch Blasfolienanlagen, Tiefziehfolienanlagen, Spritzgießaggregate, Gummimaschinen, Kautschukextruder, Blasformmaschinen oder ähnliches, in denen sich mindestens ein Extruder mit einer Hauptschnecke mit mindestens einer Mehrschneckenzone befindet.
  • Die Hauptschnecke des Extruders ist während des Betriebs in einem sogenannten Zylinder in einer sogenannten Zylinderbohrung verbaut. Wenn in der vorliegenden Schrift auf eine Zylinderwandung verwiesen wird, ist damit die Innenwand dieses Zylinders gemeint, die während des Betriebs des Extruders üblicherweise mit dem Verarbeitungsmaterial in Kontakt kommt bzw. kommen kann, also mit anderen Worten, die Wandung der Zylinderbohrung.
  • Der Zylinder kann aus mehreren Teilen bestehen. Der Zylinder kann entlang der axialen Richtung unterschiedliche Innendurchmesser und unterschiedliche Außendurchmesser aufweisen. Bevorzugt weist der Zylinder in der Mehrschneckenzone einen größeren Innendurchmesser auf als vor und/oder nach der Mehrschneckenzone. Bevorzugt weist der Zylinder in der Mehrschneckenzone einen größeren Außendurchmesser auf.
  • Der Zylinder muss außen nicht zwingend rund sein, sondern kann außen z.B. eine eckige Form aufweisen. Der runde Zylinder ist aber zumeist am kostengünstigsten herstellbar und kann auch zumeist am leichtesten mit z.B. Aggregaten zum Heizen oder Kühlen der äußeren Oberfläche ausgestattet werden. Wenn im Rahmen der hier vorliegenden Schrift ein Zylinder beschrieben wird, sind damit auch alle Formen gemeint, die das Gehäuse des Extruders aufweisen kann, um die Hauptschnecke und die Mehrschneckenzone aufzunehmen. Wenn im Rahmen der hier vorliegenden Schrift eine Zylinderbohrung beschrieben wird, sind damit auch alle Formen gemeint, die das Gehäuse auf der Innenseite aufweisen kann, um die Hauptschnecke und die Mehrschneckenzone aufzunehmen.
  • Eine „Mehrschneckenzone“ bezeichnet den axialen Teil der Hauptschnecke, in dem mehrere Hilfsschnecken drehbar gelagert vorliegen, wobei sich alle Hilfsschnecken einer Mehrschneckenzone in mindestens einem axialen Teil der Hauptschnecke überlagern. Die Mehrschneckenzone beginnt in axialer Richtung betrachtet mit der Hilfsschnecke, die als erstes beginnt und endet mit der Hilfsschnecke, die als letztes endet. Die Hilfsschnecken sind parallel zur Längsachse der Hauptschnecke ausgerichtet und umfänglich um die Hauptschnecke verteilt. Mit anderen Worten sind die Längsachsen der Hilfsschnecken zur Längsachse der Hauptschnecke parallel. Die Hilfsschnecken befinden sich dabei in Hilfsbohrungen, die in die Hauptschnecke eingebracht sind, wobei die Hilfsbohrungen den Schneckengrund der Hauptschnecke teilweise durchdringen. Dadurch sind alle Hilfsschnecken nur teilweise in der Hauptschnecke versenkt. Damit ist gemeint, dass jeweils ein Teil der jeweiligen Hilfsschnecke aus dem Schneckengrund der Hauptschnecke herausragt. Mit anderen Worten ist die Summe des Abstandes der Längsachse der jeweiligen Hilfsschnecke zur Längsachse der Hauptschnecke (erster Summand) und des Stegradius der Hilfsschnecke (zweiter Summand) größer als der Grundradius der Hauptschnecke. Außerdem befindet sich die Längsachse der jeweiligen Hilfsschnecke zwischen der Längsachse der Hauptschnecke und dem Schneckengrund der Hauptschnecke. Mit anderen Worten ist der Abstand der Längsachse der jeweiligen Hilfsschnecke zur Längsachse der Hauptschnecke kleiner als der Grundradius der Hauptschnecke.
  • Ein „Stegradius“ bezeichnet den maximalen Abstand des Stegkopfes einer Schnecke zur Längsachse der jeweiligen Schnecke an einer axialen Position.
  • Ein „Stegkopf‟ bezeichnet die in radialer Richtung der jeweiligen Schnecke betrachtet äußere Oberfläche eines Schneckensteges an einer axialen Position, mit anderen Worten den Teil des Schneckensteges, der in radialer Richtung der jeweiligen Schnecke betrachtet an einer axialen Position den größten Radius hat.
  • Ein „Grundradius“ bezeichnet den minimalen Abstand des Schneckengrundes einer Schnecke zur Längsachse der jeweiligen Schnecke an einer axialen Position.
  • Ein „Hüllkreis“ bezeichnet den Kreis einer Schnecke, den ein Punkt mit dem Abstand des maximalen Stegradius an einer axialen Position der jeweiligen Schnecke zur Längsachse der jeweiligen Schnecke mit einer 360° Drehung um die Längsachse der jeweiligen Schnecke an der axialen Position erzeugt.
  • Auf der Hauptschnecke und auf den Hilfsschnecken verlaufen mindestens auf Teilbereichen Schneckenstege und Schneckenkanäle wendelförmig um die Schnecke herum. Dabei kann die Wendel an allen axialen Positionen jeweils die gleiche Steigung aufweisen, also mit anderen Worten monoton um die Schnecke herum verlaufen. Die Wendel kann aber auch alternativ mindestens teilweise an verschiedenen axialen Positionen jeweils verschiedene Steigungen aufweisen, also mit anderen Worten nicht monoton um die Schnecke herum verlaufen.
  • Auf jeweils einer Schnecke kann ein Steg um die Schnecke wendelförmig verlaufen oder in mindestens einem Teilbereich mehrere Stege um die Schnecke wendelförmig verlaufen. Laufen in einem Teilbereich mehrere Schneckenstege wendelförmig um die Schnecke, wird die Anzahl der Schneckenstege als Gangzahl bezeichnet.
  • Ein Schneckenkanal ist auf beiden Seiten durch einen Schneckensteg begrenzt. Diese Schneckenstege werden in Bezug zum Schneckenkanal als umgebende Schneckenstege bezeichnet.
  • Die Gangtiefe eines Schneckenkanals an einer axialen Position ergibt sich aus dem maximalen Stegradius an der axialen Position abzüglich des Grundradius des Schneckenkanals an der axialen Position.
  • Üblicherweise wird die Steigung der wendelförmigen Stege und/oder Kanäle bei Schnecken von Extrudern als Gangsteigung bezeichnet. Dabei wird häufig die Gangsteigung als dimensionsloser Wert, nämlich als Steigung der Wendel geteilt durch den Durchmesser der Zylinderbohrung angegeben. Diese Angabe findet auch in dieser Schrift statt.
  • In der vorliegenden Schrift ist also die Gangsteigung der Hauptschnecke an einer axialen Position die Steigung der wendelförmigen Stege der Hauptschnecke an der axialen Position geteilt durch den Durchmesser der Zylinderbohrung an der axialen Position. Die Gangsteigung der jeweiligen Hilfsschnecke an einer axialen Position ist die Steigung der wendelförmigen Stege der jeweiligen Hilfsschnecke an der axialen Position geteilt durch den Durchmesser der jeweiligen Hilfsbohrung an der axialen Position.
  • Bei einer Gangsteigung von 1 weist z.B. der Schneckensteg einer Hauptschnecke eine Steigung von einem Zylinderbohrungsdurchmesser auf. Dies entspricht ungefähr einem Gangsteigungswinkel von 17,6°. Bei einer Gangsteigung von 2 ist der Gangsteigungswinkel ungefähr 32,5°. Ist der axiale Abstand z.B. der aktiven Flanke axial benachbarter Schneckenstege kleiner als die Gangsteigung, liegt eine Gangzahl von größer als 1 vor. Weist dieser Abstand z.B. die Hälfte der Gangsteigung auf, ist die Gangzahl 2, bei einem Drittel ist die Gangzahl 3, bei einem Viertel ist die Gangzahl 4, usw..
  • Die aktive Flanke eines Steges ist dabei die Flanke des Steges, die in Drehrichtung der jeweiligen Schnecke weist. Dabei können die oben beschrieben Abstände um übliche Fertigungstoleranzen variieren.
  • Es sei ausdrücklich angemerkt, dass sofern eine Komponente drehfest mit der Hauptschnecke verbunden ist, diese Komponente als zur Hauptschnecke zugehörig angesehen wird. Liegen z.B. auf dieser Komponente Schneckenstege vor, gelten diese Schneckenstege damit als Schneckenstege der Hauptschnecke. Sind z.B. in dieser Komponente Hilfsbohrungen eingebracht, gelten die Hilfsbohrungen damit als in der Hauptschnecke eingebracht.
  • Eine „Hilfsöffnung“ bezeichnet den Teil des Schneckengrundes der Hauptschnecke, der durch die Hilfsbohrungen durchdrungen wird. In Umfangsrichtung betrachtet liegt vor und nach der Hilfsöffnung der Schneckengrund der Hauptschnecke vor. Wird in der hier vorliegenden Schrift zum Beispiel an einer axialen Position auf den Grundradius der Hauptschnecke im Bereich der Hilfsöffnung Bezug genommen, ist damit der Grundradius der Hauptschnecke gemeint, der in Umfangsrichtung betrachtet vor und nach der Hilfsöffnung an der axialen Position vorliegt. Mit anderen Worten verläuft die Hilfsöffnung entlang des Schneckengrundes der Hauptschnecke, der vor dem Einbringen der Hilfsbohrung vorlag und durch die Hilfsbohrung entfernt wurde, bzw. der vorliegen würde, wenn die Hilfsbohrung nicht vorhanden wäre. Liegen in Umfangsrichtung betrachtet vor und nach der Hilfsöffnung an einer axialen Position unterschiedliche Grundradien vor, ergibt sich der Grundradius der Hilfsöffnung an der axialen Position aus dem arithmetischen Mittel.
  • Eine „Öffnungslänge“ bezeichnet die Länge einer Hilfsöffnung in Umfangsrichtung um die Hauptschnecke. Entscheidend ist dabei die Lage des Schneckengrundes der Hauptschnecke und nicht die Lage eventuell vorhandener Schneckenstege. Mit anderen Worten beeinflussen eventuell vorhandene Schneckenstege nicht die Öffnungslänge.
  • Ein „Zwischenteil“ bezeichnet den Teil der Hauptschnecke, der in Umfangsrichtung der Hauptschnecke betrachtet zwischen zwei Hilfsbohrungen vorliegt.
  • Eine „Zwischenfläche“ bezeichnet den Schneckengrund der Hauptschnecke, der auf einem Zwischenteil liegt. Liegen auf dem Zwischenteil Schneckenstege vor, verläuft die Zwischenfläche auf der Höhe des Grundradius durch die Schneckenstege hindurch. Wird in der hier vorliegenden Schrift zum Beispiel an einer axialen Position auf den Grundradius der Hauptschnecke im Bereich der Zwischenfläche Bezug genommen, ist damit der Grundradius der Hauptschnecke gemeint, der an der axialen Position auf der Zwischenfläche vorliegt. Liegen in Umfangsrichtung betrachtet auf der Zwischenfläche an einer axialen Position unterschiedliche Grundradien vor, ergibt sich der Grundradius der Zwischenfläche an der axialen Position aus dem arithmetischen Mittel.
  • Eine „Zwischenlänge“ bezeichnet die Länge einer Zwischenfläche in Umfangsrichtung um die Hauptschnecke. Entscheidend ist dabei die Lage des Schneckengrundes der Hauptschnecke und nicht die Lage eventuell vorhandener Schneckenstege. Mit anderen Worten beeinflussen eventuell vorhandene Schneckenstege nicht die Zwischenlänge.
  • Die Hauptschnecke weist in mindestens einer Mehrschneckenzone, bevorzugt in allen Mehrschneckenzonen auf mindestens einem Zwischenteil, bevorzugt auf mindestens 50% der Zwischenteile, besonders bevorzugt auf allen Zwischenteilen mindestens einen Schneckensteg auf, bevorzugt mehrere Schneckenstege.
  • Bevorzugt liegen in mindestens einer Mehrschneckenzone die Schneckenstege von mindestens zwei Zwischenteilen, bevorzugt von allen Zwischenteilen in mindestens einem Teil der Mehrschneckenzone auf mindestens einer Wendel, die mit genau einer Steigung um die Schnecke herumläuft. Besonders bevorzugt liegen die Schneckenstege von mindestens zwei Zwischenteilen, bevorzugt von allen Zwischenteilen in mindestens einem Teil der Mehrschneckenzone auf mehreren Wendeln, die mit genau einer Steigung und bevorzugt jeweils gleichem Abstand zu den jeweils benachbarten Wendeln um die Schnecke herum verlaufen, wobei die Anzahl der Wendeln als Gangzahl bezeichnet wird.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform liegt in radialer Richtung der Hauptschnecke betrachtet nach der Hilfsöffnung kein Schneckensteg vor.
  • In einer alternativen Ausführungsform liegt in radialer Richtung der Hauptschnecke betrachtet nach der Hilfsöffnung mindestens ein Schneckensteg der Hauptschnecke mindestens teilweise vor. Mit anderen Worten liegt im Bereich der Hilfsöffnung teilweise ein Schneckensteg vor. Bevorzugt liegt in radialer Richtung der Hauptschnecke betrachtet nach der Hilfsöffnung mindestens ein Schneckensteg der Hauptschnecke durchgehend vor. Mit anderen Worten liegt im Bereich der Hilfsöffnung ein durchgehender Schneckensteg vor. Bevorzugt liegen in mindestens einer Mehrschneckenzone die Schneckenstege von mindestens zwei Zwischenteilen und einer Hilfsöffnung, bevorzugt von allen Zwischenteilen und allen Hilfsöffnungen in mindestens einem Teil der Mehrschneckenzone auf mindestens einer Wendel, die mit genau einer Steigung um die Schnecke herumläuft. Besonders bevorzugt liegen die Schneckenstege von mindestens zwei Zwischenteilen und einer Hilfsöffnung, bevorzugt von allen Zwischenteilen und allen Hilfsöffnungen in mindestens einem Teil der Mehrschneckenzone auf mehreren Wendeln, die mit genau einer Steigung und jeweils gleichem Abstand zu den jeweils benachbarten Wendeln um die Schnecke herum verlaufen, wobei die Anzahl der Wendeln als Gangzahl bezeichnet wird.
  • Jede Hilfsschnecke weist mindestens einen als Zahnrad ausgebildeten Bereich auf, der in die Hilfsschnecke eingearbeitet ist oder mit der Hilfsschnecke drehfest verbunden ist oder mit einer Komponente drehfest verbunden ist, die wiederum mit der Hilfsschnecke drehfest verbunden ist. Mit anderen Worten findet zwischen dem Zahnrad und der Hilfsschnecke keine Drehbewegung statt. Das Zahnrad greift in mindestens einen innenverzahnten Zahnring ein, der in den Zylinder eingearbeitet ist oder der mit dem Zylinder drehfest verbunden ist oder mit einer Komponente drehfest verbunden ist, die wiederum mit dem Zylinder drehfest verbunden ist. Mit anderen Worten findet zwischen dem Zahnring und dem Zylinder des Extruders keine Drehbewegung statt. Auf mindestens 50% der axialen Länge, bevorzugt auf mindestens 70% der axialen Länge, besonders bevorzugt auf mindestens 80% der axialen Länge der jeweiligen Hilfsschnecke liegt auf der Hilfsschnecke kein Zahnrad vor, das in einen Zahnring des Zylinders eingreift. Durch eine Drehbewegung der Hauptschnecke um Ihre Längsachse drehen die Hilfsschnecken um die Längsachse der Hauptschnecke und zusätzlich durch die Verzahnung der Zahnräder mit dem Zahnring um ihre eigene Längsachse. Mit anderen Worten fördert und/oder homogenisiert die Hauptschnecke das Verarbeitungsmaterial durch Rotation um Ihre eigene Längsachse und die Hilfsschnecken fördern und/oder homogenisieren das Verarbeitungsmaterial durch Rotation Ihrer Längsachse um die Längsachse der Hauptschnecke und durch Rotation um Ihre eigene Längsachse.
  • Die Hilfsschnecken und die Hauptschnecke sind nicht miteinander verzahnt. Mit anderen Worten liegt zwischen den Hilfsschnecken und der Hauptschnecke keine Verzahnung vor. Wiederum mit anderen Worten könnten die Hilfsschnecken frei drehen, wenn die Verzahnung zwischen Hilfsschnecken und Zylinderwand nicht vorliegen würde.
  • Bevorzugt weist jede Hilfsschnecke mindestens zwei als Zahnrad ausgebildete Bereiche auf. Besonders bevorzugt ist der Abstand der Bereiche zum Anfang oder Ende der Hilfsschnecke kleiner, als zur Mitte der Hilfschnecke.
  • Ein „Kanalverhältnis“ bezeichnet den Quotienten aus der Breite des Schneckenkanals quer zu den Schneckenstegen über der maximalen Gangtiefe des Schneckenkanals an einer axialen Position.
  • Sowohl für die Hauptschnecke, als auch für die Hilfsschnecken ergibt sich die Breite eines Schneckenkanals aus dem Abstand den die umgebenden Schneckenstege am Stegkopf senkrecht zur Gangsteigung des Schneckenkanals gemessen aufweisen. Weißt mindestens ein Schneckensteg entlang des wendelförmigen Stegverlaufs mindestens einen Durchbruch oder eine Mischöffnung auf, z.B. die Hauptschnecke über einer Hilfsöffnung und liegen die umgebenden Schneckenstege vor und hinter dem Durchbruch vor, weißt der Schneckenkanal auch während des Durchbruchs dieselbe Breite wie vor und hinter dem Durchbruch vorliegend auf. Liegen entlang des wendelförmigen Stegverlaufs vor und nach dem Durchbruch unterschiedliche Breiten des Schneckenkanals vor, ergibt sich die Breite des Schneckenkanals während des Durchbruchs aus dem arithmetischen Mittel. Die Breite des Schneckenkanals an einer axialen Position ist die Breite des Schneckenkanals, deren genau eine Hälfte vor der axialen Position und deren genau andere Hälfte nach der axialen Position liegt.
  • Die „Hauptzuführungszone“ ist die axiale Zone des Extruders, in der üblicherweise der größte Teil der aufschmelzbaren oder aufgeschmolzenen Bestandteile des Verarbeitungsmaterials oder das gesamte Verarbeitungsmaterial dem Extruder zugeführt wird. Zu diesem Zweck befindet sich in dieser Zone im Schneckenzylinder eine Öffnung, wie z.B. eine Bohrung. Die Ausprägung der Öffnung in axialer Richtung definiert die axiale Länge der Hauptzuführungszone. In einem Extruder liegt genau eine Hauptzuführungszone vor.
  • Die „Hauptaustragungszone“ ist die axiale Zone, durch die mindestens ein Teil des Verarbeitungsmaterials, bevorzugt mindestens ein Großteil, besonders bevorzugt das gesamte Verarbeitungsmaterial zur Weiterverarbeitung, z.B. zu einem formgebenden Extrusionswerkzeug oder Spritzgießwerkzeug ausgetragen wird. Die Hauptaustragungszone liegt zumeist am Ende des Extruders, kann in Sonderfällen aber auch eine axiale Zone des Extruders sein, in der noch mindestens eine Schnecke vorliegt. Liegt die Hauptaustragungszone am Ende des Extruders, beginnt sie direkt nach dem Ende der Schnecke, die als letztes in axialer Richtung endet und sie endet am Ende des Extruders. Liegt im Extruder mindestens eine Schnecke vor, die am Ende teilweise in einer dem Extruder folgenden Komponente liegt, wie z.B. einem Siebwechsler, so beginnt und endet die Hauptaustragungszone mit dem Ende der letzten Schnecke. Liegt die Hauptaustragungszone in einem axialen Teil des Extruders, in dem noch mindestens eine Schnecke vorliegt, befindet sich dort zum Zweck der Austragung im Schneckenzylinder eine Öffnung, wie z.B. eine Bohrung. Die Ausprägung der Öffnung in axialer Richtung definiert die axiale Länge der Hauptaustragungszone. In einem Extruder liegt genau eine Hauptaustragungszone vor.
  • Eine „Nebenaustragungszone“ ist die axiale Zone des Extruders in der noch mindestens eine Schnecke vorliegt und in der aus dem Extruder ein Teil des Verarbeitungsmaterials und/oder mindestens ein Teil mindestens eines Bestandteils des Verarbeitungsmaterials ausgetragen wird. Dabei kann es sich um feste, flüssige, schmelzeförmige und/oder gasförmige Teile mindestens eines Bestandteils des Verarbeitungsmaterials handeln. Zu diesem Zweck befindet sich in dieser Zone im Zylinder eine Öffnung, wie z.B. eine Bohrung. Die Ausprägung der Öffnung in axialer Richtung definiert das Gebiet der Nebenaustragungszone. In einem Extruder können keine, eine oder mehrere Nebenaustragungszone(n) vorliegen.
  • Eine „Verfahrenszone“ ist die Zone einer Schnecke, in der die Schnecke üblicherweise mit dem Verarbeitungsmaterial in Kontakt kommt. Weist die Schnecke ein Rückfördergewinde, eine Verzahnung oder einen Schneckenschaft auf, so gehören diese Zonen nicht zur Verfahrenszone der Schnecke, selbst wenn diese mit dem Verarbeitungsmaterial in Kontakt kommen, außer es wird ausdrücklich erwähnt, dass diese Zonen zur Verfahrenszone dazugehören.
  • In dem erfindungsgemäßen Extruder soll ein beliebiges Verarbeitungsmaterial verarbeitet werden können. Mindestens ein Bestandteil des Verarbeitungsmaterials ist dabei aufschmelzbar und wird im Extruder mindestens teilweise aufgeschmolzen und/oder dem Extruder mindestens teilweise im aufgeschmolzenen Zustand zugeführt und liegt zumeist mindestens teilweise nach einer optionalen Ausformung feststoffförmig vor z.B. aber nicht ausschließlich nach einem Extrusionswerkzeug oder in einem Spritzgießwerkzeug und den jeweiligen Prozess entsprechenden Kühlmethoden. Alternativ besteht auch die Möglichkeit, dass der Extruder das Verarbeitungsmaterial in schmelzeförmigem Zustand an ein weiteres Aggregat, z.B. einen weiteren Extruder übergibt. Neben den aufschmelzbaren Bestandteilen können nicht aufschmelzbare Materialien, z.B. Holz, Kalziumcarbonat, Fasern, z.B.
  • Kohlenstofffasern, Ruß, mineralische Substanzen oder ähnliches ebenfalls Bestandteile des Verarbeitungsmaterials sein. Andere Bestandteile können auch Materialien sein, die erst bei sehr hohen Temperaturen aufschmelzen, wie z.B. Sand, Glaskugeln oder ähnliches, Glashohlkörper, Fasern, z.B. Glasfasern oder ähnliches. Diese Bestandteile sind, wie beschrieben, zwar ebenfalls aufschmelzbar, bleiben im Extruder aber üblicherweise aufgrund ihrer hohen Aufschmelztemperatur im festen Zustand. Im Rahmen der hier vorliegenden Schrift sind mit aufschmelzbaren Bestandteilen des Verarbeitungsmaterials die Bestandteile gemeint, die im Extrusionsprozess üblicherweise mindestens teilweise aufgeschmolzen werden. Bevorzugt liegt die Aufschmelztemperatur dieser aufschmelzbaren Bestandteile unter 450°C, bevorzugt unter 400°C, besonders bevorzugt unter 350°C.
  • Bevorzugt ist mindestens ein Teil des Verarbeitungsmaterials mindestens ein thermoplastisches Polymer. Besonders bevorzugt wird das thermoplastische Polymer mindestens zusammen mit Additiven und/oder Füllstoffen im Extruder verarbeitet.
  • Bevorzugt ist mindestens ein Teil des Verarbeitungsmaterials ein Elastomer und/oder Kautschuk und/oder Gummi und/oder Duromer.
  • Bevorzugt ist mindestens ein Teil des Verarbeitungsmaterials mindestens ein aufschmelzbares Lebensmittel.
  • Bevorzugt ist mindestens ein Teil des Verarbeitungsmaterials ein pharmazeutischer Wirkstoff.
  • Bevorzugt wird ein Großteil der Bestandteile des Verarbeitungsmaterials dem Extruder als Feststoff zugeführt. In einer alternativen Ausführungsform wird dem Extruder ein Großteil der Bestandteile des Verarbeitungsmaterials im bereits schmelzeförmigem und/oder flüssigem und/oder gasförmigem Zustand zugeführt.
  • Ein Teil des Verarbeitungsmaterials kann im Extruder vor der Hauptaustragungszone abgeführt werden. Auch ist die Zuführung von festen und flüssigen Materialien möglich, die erst durch eine weitere Temperaturzuführung, Scherung und/oder Druckreduzierung flüssig oder gasförmig werden, wie z.B. Treibmittel. Das Verarbeitungsmaterial kann dem Extruder an einer oder mehreren Stellen zugeführt werden.
  • Bei der gemittelten Aufschmelztemperatur des Verarbeitungsmaterials werden nur die Aufschmelztemperaturen der Bestandteile des Verarbeitungsmaterials berücksichtigt, deren Aufschmelztemperatur unterhalb von 450°C, bevorzugt unterhalb von 400°C, besonders bevorzugt unterhalb von 350°C liegen. Bei diesen Bestandteilen handelt es sich im Wesentlichen, aber nicht ausschließlich um aufschmelzbare thermoplastische Polymere oder aufschmelzbare Lebensmittel. Die Basis für die Ermittlung des Mittelwertes ist dabei das Gewicht und nicht das Volumen der einzelnen Bestandteile. Bestandteile, deren Aufschmelztemperatur nicht berücksichtigt werden, sind im Wesentlichen, aber nicht ausschließlich Glasbestandteil, wie z.B. Glasfasern oder Glaskugeln, sowie Sand und weitere mindestens teilweise mineralische Füllstoffe.
  • Allen folgenden Aspekten liegt dieselbe erfinderische Idee zugrunde, den Extruder mit einer Hauptschnecke und mindestens einer Mehrschneckenzone in vorteilhaften Ausführungen einzusetzen, um mindestens eine der oben beschriebenen Aufgaben zu erfüllen.
  • Nach einem ersten Aspekt der Erfindung löst die oben genannte Aufgabe ein Extruder zur Verarbeitung eines Verarbeitungsmaterials mit einer Hauptschnecke und mindestens einer Mehrschneckenzone in der mehrere Hilfsschnecken in Hilfsbohrungen vorliegen,
    wobei in mindestens 30% der Länge der Mehrschneckenzone, bevorzugt in mindestens 50% der Länge der Mehrschneckenzone, besonders bevorzugt in mindestens 70% der Länge der Mehrschneckenzone an allen axialen Positionen jeweils die minimale Gangzahl der Hauptschnecke in mindestens einem Zwischenteil, bevorzugt in allen Zwischenteilen um mindestens eins größer ist als die maximale Gangzahl mindestens einer Hilfsschnecke, bevorzugt aller Hilfsschnecken, bevorzugt um mindestens zwei größer ist, besonders bevorzugt um mindestens 3 größer ist.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist in mindestens 30% der Länge der Mehrschneckenzone, bevorzugt in mindestens 50% der Länge der Mehrschneckenzone, besonders bevorzugt in mindestens 70% der Länge der Mehrschneckenzone an allen axialen Positionen jeweils die minimale Gangzahl der Hauptschnecke in mindestens einem Zwischenteil, bevorzugt in allen Zwischenteilen mindestens 2-mal so groß wie die maximale Gangzahl mindestens einer Hilfsschnecke, bevorzugt aller Hilfsschnecken, bevorzugt mindestens 3-mal so groß, besonders bevorzugt mindestens 4-mal so groß.
  • Versuche an mehreren Prototypen haben gezeigt, dass hierdurch eine günstigere Verteilung der Förderleistung auf Hauptschnecke und Hilfsschnecken erreicht und das Förderverhalten der Hauptschnecke in den Zwischenteilen erhöht wird. Bereiche, in denen es zu keiner oder nur zu einer geringen Förderwirkung kommt und damit lange Verweilzeiten und Materialabbau auftreten können, werden hierdurch verkleinert. Außerdem wird eine verbesserte Homogenisierung des Verarbeitungsmaterials in Umfangsrichtung der Hauptschnecke erreicht.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist in mindestens 30% der Länge der Mehrschneckenzone, bevorzugt in mindestens 50% der Länge der Mehrschneckenzone, besonders bevorzugt in mindestens 70% der Länge der Mehrschneckenzone an allen axialen Positionen jeweils die Gangsteigung der Hauptschnecke in mindestens einem Zwischenteil, bevorzugt in allen Zwischenteilen mindestens 0,8 bevorzugt mindestens 1, bevorzugt mindestens 1,2, besonders bevorzugt mindestens 1,4.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung beträgt in mindestens 30% der Länge der Mehrschneckenzone, bevorzugt in mindestens 50% der Länge der Mehrschneckenzone, besonders bevorzugt in mindestens 70% der Länge der Mehrschneckenzone an allen axialen Positionen jeweils in mindestens einem Zwischenteil, bevorzugt jeweils in allen Zwischenteilen das Kanalverhältnis maximal 8, bevorzugt maximal 6, besonders bevorzugt maximal 5.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung beträgt die Gangzahl der Hauptschnecke in mindestens 30% der Länge der Mehrschneckenzone, bevorzugt in mindestens 50% der Länge der Mehrschneckenzone, besonders bevorzugt in mindestens 70% der Länge der Mehrschneckenzone an allen axialen Positionen mindestens 2, bevorzugt mindestens 3, bevorzugt mindestens 4, besonders bevorzugt mindestens 5, besonders bevorzugt mindestens 6.
  • Nach einem zweiten Aspekt der Erfindung löst die oben genannte Aufgabe ein Extruder zur Verarbeitung eines Verarbeitungsmaterials mit einer Hauptschnecke und mindestens einer Mehrschneckenzone in der mehrere Hilfsschnecken in Hilfsbohrungen vorliegen,
    wobei die Hauptschnecke mindestens zwei Zwischenteile und mindestens zwei Hilfsöffnungen aufweist und in mindestens 30% der Länge der Mehrschneckenzone, bevorzugt in mindestens 50% der Länge der Mehrschneckenzone, besonders bevorzugt in mindestens 70% der Länge der Mehrschneckenzone an allen axialen Positionen jeweils der Quotient aus der minimalen Zwischenlänge mindestens eines Zwischenteils, bevorzugt jeweils aller Zwischenteile über der maximalen Öffnungslänge mindestens einer Hilfsöffnung, bevorzugt jeweils aller Hilfsöffnungen mindestens 0,8 beträgt, bevorzugt mindestens 0,9 beträgt, bevorzugt mindestens 1 beträgt, besonders bevorzugt mindestens 1,1 beträgt, besonders bevorzugt mindestens 1,2 beträgt.
  • Versuche an mehreren Prototypen haben gezeigt, dass hierdurch eine günstigere Verteilung der Förderleistung auf Hauptschnecke und Hilfsschnecken erreicht und das Förderverhalten der Hauptschnecke in den Zwischenteilen erhöht wird. Bereiche, in denen es zu keiner oder nur zu einer geringen Förderwirkung kommt und damit lange Verweilzeiten und Materialabbau auftreten können, werden hierdurch verkleinert. Außerdem wird eine verbesserte Homogenisierung des Verarbeitungsmaterials in Umfangsrichtung der Hauptschnecke erreicht.
  • Es sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass der Gegenstand des zweiten Aspektes mit dem Gegenstand des ersten Aspektes der Erfindung vorteilhaft kombinierbar ist, und zwar einzeln oder in beliebiger Kombination kumulativ, sofern sich Gegenstände der Aspekte für den Fachmann technisch nicht ausschließen.
  • Nach einem dritten Aspekt der Erfindung löst die oben genannte Aufgabe ein Extruder zur Verarbeitung eines Verarbeitungsmaterials mit einer Hauptschnecke und mindestens einer Mehrschneckenzone in der mehrere Hilfsschnecken in Hilfsbohrungen vorliegen,
    wobei die Hauptschnecke mindestens zwei Zwischenteile und mindestens zwei Hilfsöffnungen aufweist und in mindestens 30% der Länge der Mehrschneckenzone, bevorzugt in mindestens 50% der Länge der Mehrschneckenzone, besonders bevorzugt in mindestens 70% der Länge der Mehrschneckenzone an allen axialen Positionen jeweils die Breite mindestens eines Schneckenkanals in mindestens einem Zwischenteil, bevorzugt in jeweils allen Zwischenteilen maximal 2,5-mal so groß ist, wie die Zwischenlänge des Zwischenteils, bevorzugt maximal 2-mal so groß ist, besonders bevorzugt maximal 1,5-mal so groß ist.
  • Versuche an mehreren Prototypen haben gezeigt, dass hierdurch eine günstigere Verteilung der Förderleistung auf Hauptschnecke und Hilfsschnecken erreicht und das Förderverhalten der Hauptschnecke in den Zwischenteilen erhöht wird. Bereiche, in denen es zu keiner oder nur zu einer geringen Förderwirkung kommt und damit lange Verweilzeiten und Materialabbau auftreten können, werden hierdurch verkleinert. Außerdem wird eine verbesserte Homogenisierung des Verarbeitungsmaterials in Umfangsrichtung der Hauptschnecke erreicht.
  • Es sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass der Gegenstand des dritten Aspektes mit dem Gegenstand der vorstehenden Aspekte der Erfindung vorteilhaft kombinierbar ist, und zwar einzeln oder in beliebiger Kombination kumulativ, sofern sich Gegenstände der Aspekte für den Fachmann technisch nicht ausschließen.
  • Nach einem vierten Aspekt der Erfindung löst die oben genannte Aufgabe ein Extruder zur Verarbeitung eines Verarbeitungsmaterials mit einer Hauptschnecke und mindestens einer Mehrschneckenzone in der mehrere Hilfsschnecken in Hilfsbohrungen vorliegen,
    wobei sich die Gangtiefe mindestens einer Hilfsschnecke entlang der Längsachse der Hilfsschnecke ändert und mindestens 2 lokale Minima und/oder 2 lokale Maxima aufweist,
    bevorzugt mindestens 3 lokale Minima und/oder 3 lokale Maxima aufweist,
    besonders bevorzugt mindestens 4 lokale Minima und/oder 4 lokale Maxima aufweist.
  • Versuche an mehreren Prototypen haben gezeigt, dass hierdurch eine verbesserte Homogenisierung des Verarbeitungsmaterials in Umfangsrichtung der Hauptschnecke erreicht wird.
  • In einer vorteilhaften Ausführungsform ändert sich die Gangtiefe von mindestens 50% der Hilfsschnecken, bevorzugt von allen Hilfsschnecken entlang der Längsachse der jeweiligen Hilfsschnecke, wobei die jeweilige Hilfsschnecke mindestens 2 lokale Minima und/oder 2 lokale Maxima aufweist, bevorzugt mindestens 3 lokale Minima und/oder 3 lokale Maxima aufweist, besonders bevorzugt mindestens 4 lokale Minima und/oder 4 lokale Maxima aufweist.
  • Es sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass der Gegenstand des vierten Aspektes mit dem Gegenstand der vorstehenden Aspekte der Erfindung vorteilhaft kombinierbar ist, und zwar einzeln oder in beliebiger Kombination kumulativ, sofern sich Gegenstände der Aspekte für den Fachmann technisch nicht ausschließen.
  • Nach einem fünften Aspekt der Erfindung löst die oben genannte Aufgabe ein Extruder zur Verarbeitung eines Verarbeitungsmaterials mit einer Hauptschnecke und mindestens einer Mehrschneckenzone in der mehrere Hilfsschnecken in Hilfsbohrungen vorliegen,
    wobei mindestens eine Hilfsschnecke eine andere Geometrie aufweist, als mindestens eine andere Hilfsschnecke
    und bevorzugt mindestens eine Hilfsschnecke, besonders bevorzugt mindestens 50% der Hilfsschnecken entlang ihrer Längsachse verschiedene Gangtiefen und/oder verschiedenen Gangsteigungen aufweist. Mit anderen Worten ändert sich die Gangtiefe und/oder die Gangsteigung auf der jeweiligen Hilfsschnecke entlang ihrer Längsachse.
  • Bevorzugt ergibt sich die andere Geometrie der Hilfsschnecke mindestens aus einem anderen Verlauf der Gangtiefe entlang der Längsachse der Hilfsschnecke.
  • Besonders bevorzugt weist die Gangtiefe einer Hilfsschnecke an mindestens einer axialen Position ein lokales Minimum auf, während die Gangtiefe einer anderen Hilfsschnecke an der gleichen axialen Position kein lokales Minimum aufweist. Bevorzugt weist die andere Hilfsschnecke an der gleichen axialen Position ein lokales Maximum auf.
  • Versuche an mehreren Prototypen haben gezeigt, dass hierdurch eine verbesserte Homogenisierung des Verarbeitungsmaterials in Umfangsrichtung der Hauptschnecke erreicht wird.
  • Bevorzugt ergibt sich die andere Geometrie der Hilfsschnecke mindestens aus einem anderen Verlauf der Gangsteigung entlang der Längsachse der Hilfsschnecke.
  • In einer vorteilhaften Ausführungsform ändert sich auf mindestens einer Hilfsschnecke die Gangzahl.
  • Bevorzugt ist die Anzahl der Hilfsschnecken eine gerade Zahl.
  • Bevorzugt unterteilen sich die Hilfsschnecken in mindestens zwei Gruppen, wobei die Hilfsschnecken, die sich in einer Gruppe befinden, die gleiche Geometrie aufweisen und Hilfsschnecken von unterschiedlichen Gruppen unterschiedliche Geometrien aufweisen.
  • Besonders bevorzugt liegen genau zwei Gruppen von Hilfsschnecken vor.
  • Bevorzugt weisen alle Hilfsschnecken direkte Nachbarn von einer anderen Gruppe als die eigene Gruppe auf. Mit anderen Worten liegen umfänglich vor und nach einer Hilfsschnecke, die zu einer Gruppe gehört, Hilfsschnecken einer anderen Gruppe.
  • Es sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass der Gegenstand des fünften Aspektes mit dem Gegenstand der vorstehenden Aspekte der Erfindung vorteilhaft kombinierbar ist, und zwar einzeln oder in beliebiger Kombination kumulativ, sofern sich Gegenstände der Aspekte für den Fachmann technisch nicht ausschließen.
  • Nach einem sechsten Aspekt der Erfindung löst die oben genannte Aufgabe ein Extruder mit einer Hauptschnecke und mindestens einer Mehrschneckenzone mit mehreren Hilfsschnecken zur Verarbeitung eines Verarbeitungsmaterials,
    wobei in mindestens 30% der Länge der Mehrschneckenzone, bevorzugt in mindestens 50% der Länge der Mehrschneckenzone, besonders bevorzugt in mindestens 70% der Länge der Mehrschneckenzone an allen axialen Positionen jeweils der Quotient aus der maximalen Breite der Schneckenkanäle der Hauptschnecke über der minimalen Breite der Schneckenkanäle mindestens einer Hilfsschnecke, bevorzugt aller Hilfsschnecken maximal 1,8 beträgt, bevorzugt maximal 1,6 beträgt, besonders bevorzugt maximal 1,5 beträgt.
  • Versuche an mehreren Prototypen haben gezeigt, dass hierdurch eine günstigere Verteilung der Förderleistung auf Hauptschnecke und Hilfsschnecken erreicht und das Förderverhalten der Hauptschnecke erhöht wird. Bereiche, in denen es zu keiner oder nur zu einer geringen Förderwirkung kommt und damit lange Verweilzeiten und Materialabbau auftreten können, werden hierdurch verkleinert. Außerdem wird eine verbesserte Homogenisierung des Verarbeitungsmaterials in Umfangsrichtung der Hauptschnecke erreicht.
  • Es sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass der Gegenstand des sechsten Aspektes mit dem Gegenstand der vorstehenden Aspekte der Erfindung vorteilhaft kombinierbar ist, und zwar einzeln oder in beliebiger Kombination kumulativ, sofern sich Gegenstände der Aspekte für den Fachmann technisch nicht ausschließen.
  • Nach einem siebten Aspekt der Erfindung löst die oben genannte Aufgabe ein Extruder zur Verarbeitung eines Verarbeitungsmaterials mit einer Hauptschnecke und mindestens einer Mehrschneckenzone in der mehrere Hilfsschnecken in Hilfsbohrungen vorliegen,
    wobei in mindestens 30% der Länge der Mehrschneckenzone, bevorzugt in mindestens 50% der Länge der Mehrschneckenzone, besonders bevorzugt in mindestens 70% der Länge der Mehrschneckenzone an allen axialen Positionen jeweils der minimale Abstand des Hüllkreises der Hauptschnecke zur Zylinderwandung des Extruders kleiner ist als der minimale Abstand des Hüllkreises mindestens einer Hilfsschnecke zur Zylinderwandung des Extruders, bevorzugt der minimale Abstand der Hüllkreise aller Hilfsschnecken zur Zylinderwandung des Extruders.
  • Versuche an mehreren Prototypen haben gezeigt, dass es hierdurch zu einem besseren Materialaustausch an der Zylinderwandung des Extruders kommt und zusätzlich hierdurch Bereiche, in denen es zu keiner oder nur zu einer geringen Förderwirkung kommt und damit lange Verweilzeiten und Materialabbau auftreten können verkleinert werden. Außerdem wird eine verbesserte Homogenisierung des Verarbeitungsmaterials in Umfangsrichtung der Hauptschnecke erreicht.
  • In einer vorteilhaften Ausführungsform ist in mindestens einem Teil der Mehrschneckenzone, bevorzugt in mindestens 50% der Länge der Mehrschneckenzone, besonders bevorzugt in mindestens 70% der Länge der Mehrschneckenzone an jeweils allen axialen Positionen der minimale Abstand des Hüllkreises der Hauptschnecke zur Zylinderwandung des Extruders maximal 0,5-mal so groß, besonders bevorzugt maximal 0,3-mal so groß, wie der minimale Abstand des Hüllkreises mindestens einer Hilfsschnecke, bevorzugt aller Hilfsschnecken zur Zylinderwandung des Extruders ist.
  • Es sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass der Gegenstand des siebten Aspektes mit dem Gegenstand der vorstehenden Aspekte der Erfindung vorteilhaft kombinierbar ist, und zwar einzeln oder in beliebiger Kombination kumulativ, sofern sich Gegenstände der Aspekte für den Fachmann technisch nicht ausschließen.
  • Nach einem achten Aspekt der Erfindung löst die oben genannte Aufgabe ein Extruder zur Verarbeitung eines Verarbeitungsmaterials mit einer Hauptschnecke und mindestens einer Mehrschneckenzone in der mehrere Hilfsschnecken in Hilfsbohrungen vorliegen,
    wobei in mindestens 30% der Länge der Mehrschneckenzone, bevorzugt in mindestens 50% der Länge der Mehrschneckenzone, besonders bevorzugt in mindestens 70% der Länge der Mehrschneckenzone an allen axialen Positionen jeweils die Stegbreite der Hauptschnecken maximal 1,5-mal so groß ist, bevorzugt maximal 1 ,3-mal so groß ist, besonders bevorzugt maximal 1,1-mal so groß ist, wie die maximale Stegbreite mindestens einer Hilfsschnecke, bevorzugt aller Hilfsschecken.
  • Bevorzugt ändert sich in mindestens einer Mehrschneckenzone auf mindestens einer Hilfsschnecke entlang mindestens eines Steges auf mindestens einer Seite des Steges der Winkel zwischen Stegflanke und Stegkopf, wobei mindestens zwei axiale Bereiche vorliegen, bei denen der Winkel größer als 90° ist und zwischen diesen Bereichen mindestens ein weiterer axialer Bereich vorliegt, in dem der Winkel kleiner als 90° ist. Bevorzugt ist der Winkel auf mindestens 30% der axialen Länge des Steges größer als 90°. Bevorzugt ist der Winkel auf mindestens 30% der axialen Länge des Steges kleiner als 90°.
  • Versuche an mehreren Prototypen haben gezeigt, dass hierdurch eine günstigere Verteilung der Förderleistung auf Hauptschnecke und Hilfsschnecken erreicht und das Förderverhalten der Hauptschnecke in den Zwischenteilen erhöht wird. Außerdem wird eine verbesserte Homogenisierung des Verarbeitungsmaterials in Umfangsrichtung der Hauptschnecke erreicht.
  • Es sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass der Gegenstand des achten Aspektes mit dem Gegenstand der vorstehenden Aspekte der Erfindung vorteilhaft kombinierbar ist, und zwar einzeln oder in beliebiger Kombination kumulativ, sofern sich Gegenstände der Aspekte für den Fachmann technisch nicht ausschließen.
  • Die folgenden Ausführungen können einzeln oder in beliebiger Kombination kumulativ mit einem oder mehreren der vorherstehenden Aspekte der Erfindung vorteilhaft kombiniert werden, sofern sich Gegenstände der Aspekte und/oder Ausführungen für den Fachmann technisch nicht ausschließen.
  • Bevorzugt weisen in mindestens einer Mehrschneckenzone alle Hilfsschnecken in axialer Richtung betrachtet die gleiche Drehrichtung auf und die Hauptschnecke weist entlang der axialen Richtung betrachtet eine Drehrichtung auf, die entgegengesetzt zur Drehrichtung der Hilfsschnecken verläuft.
  • In einer vorteilhaften Ausführungsform weist die Oberfläche mindestens einer Hilfsschnecke, bevorzugt aller Hilfsschnecken, die jeweils zur Zylinderwandung des Extruders gerichtet ist, mit anderen Worten die Oberfläche der jeweiligen Hilfsschnecke, die der Zylinderwandung des Extruders am nächsten ist, eine geringere relative Geschwindigkeit zur Oberfläche der Zylinderwandung auf, als die relative Geschwindigkeit der Oberfläche der Hauptschnecke zur Oberfläche der Zylinderwandung.
  • Bevorzugt liegt mindestens eine Mehrschneckenzone des Extruders in axialer Richtung betrachtet nach der Hauptzuführungszone und vor der Hauptaustragszone.
  • Bevorzugt wird dem Extruder in der Hauptzuführungszone das Verarbeitungsmaterial mindestens größtenteils schmelzeförmig unter Druck zugeführt.
  • Bevorzugt überlagert sich das Gebiet mindestens einer Mehrschneckenzone mindestens teilweise mit dem Gebiet einer Nebenaustragungszone.
  • Die Erfindung soll im Folgenden anhand diverser Figuren erläutert werden.
    • 1 zeigt schematisch und nicht maßstäblich einen Extruder mit einer Schnecke.
    • 2 zeigt schematisch und nicht maßstäblich einen Schnitt durch eine Mehrschneckenzone an einer axialen Position.
    • 3 zeigt schematisch und nicht maßstäblich eine perspektivische Ansicht eines Schnittes durch die Mehrschneckenzone, die bereits in 2 abgebildet ist.
    • 4 zeigt schematisch und nicht maßstäblich eine perspektivische Ansicht eines Schnittes durch eine Mehrschneckenzone, die eine ähnliche Hauptschnecke wie 3 aufweist.
    • 5 zeigt schematisch und nicht maßstäblich einen Ausschnitt aus der in 4 gezeigten Mehrschneckenzone.
    • 6 zeigt schematisch und nicht maßstäblich den Gangtiefenverlauf von zwei Hilfsschnecken.
    • 7 zeigt schematisch und nicht maßstäblich einen Schnitt durch eine Hilfsschnecke an einer axialen Position.
    • 8 zeigt schematisch und nicht maßstäblich einen Schnitt durch eine Hilfsschnecke an einer axialen Position.
    • 9 zeigt schematisch und nicht maßstäblich einen Schnitt durch eine Hilfsschnecke an einer axialen Position.
  • Wird in der Beschreibung der Figuren angegeben, dass etwas nach unten, nach oben, nach rechts oder nach links läuft, ist dies immer in Bezug auf die Ausrichtung der Figur gemeint. Die Ausrichtung der Figur ergibt sich aus der Ausrichtung des Textes, bzw. der Bezugszeichen.
  • 1 zeigt schematisch und nicht maßstäblich einen Extruder mit einer Hauptschnecke 112, die eine Mehrschneckenzone 123 aufweist. Die Austragsrichtung des Extruders und damit die axiale Richtung 110 ergibt sich aus der Richtung der Längsachse der Hauptschnecke 112 von der Hauptzuführungszone 121 zur Hauptaustragungszone 125. Die Drehrichtung 111 der Hauptschnecke 112 verläuft auf der Vorderseite der Figur nach unten. Die gestrichelte Linie 101 kennzeichnet den Anfang und die gestrichelte Linie 102 das Ende der Hauptzuführungszone 121 in axialer Richtung. Die gestrichelte Linie 103 kennzeichnet den Anfang der Mehrschneckenzone 123 und die gestrichelte Line 104 kennzeichnet das Ende der Mehrschneckenzone 123. Direkt nach der Hauptzuführungszone 121 und direkt vor der Mehrschneckenzone 123 liegt die Zone 122.
  • Das axiale Ende der Hauptschnecke 112 und des Extruders ist mit der gestrichelten Linie 105 gekennzeichnet. Die gestrichelte Linie 105 kennzeichnet daher gleichzeitig den Anfang und das Ende der Hauptaustragungszone 125 in axialer Richtung. Direkt nach der Mehrschneckenzone 123 und direkt vor der Hauptaustragszone 125 liegt die Zone 124.
  • Die Länge z.B. der Mehrschneckenzone 123 ist die axiale Längenausprägung der Zone 123 entlang der axialen Richtung 110.
  • Die Zonen 123 und 124 liegen in axialer Richtung nach oder hinter der Zone 122. Die Zonen 122 und 123 liegen in axialer Richtung vor der Zone 124. Die Zone 123 liegt in axialer Richtung direkt nach der Zone 122 und direkt vor der Zone 124.
  • Entgegen der dargestellten Drehrichtung 111 der Hauptschnecke 112, kann in einer alternativen Ausführungsform die Drehrichtung der Hauptschnecke 112 auch in die umgekehrte Richtung erfolgen.
  • 2 zeigt schematisch und nicht maßstäblich einen Schnitt durch eine Mehrschneckenzone an einer axialen Position. Die axiale Richtung 210 verläuft in die Bildebene hinein. Innerhalb des Zylinders 201 befindet sich die Hauptschnecke 202. In der Hauptschnecke 202 liegen 8 Hilfsbohrungen 205 vor, wobei der besseren Übersichtlichkeit wegen nur eine Hilfsbohrung 205 mit einem Bezugszeichen versehen ist. Die Hilfsbohrungen 205 sind umfänglich um die Hauptschnecke 202 verteilt. In 7 der 8 Hilfsbohrungen 205 sind Hilfsschnecken 203 vorhanden, wobei der besseren Übersicht wegen nur eine Hilfsschnecke 203 mit einem Bezugszeichen gekennzeichnet ist. In einem produzierenden Extruder sind in allen Hilfsbohrungen 205 Hilfsschnecken 203 vorhanden. Auf die Darstellung einer Hilfsschnecke 203 wurde zur besseren Darstellung der Hilfsbohrung 205 in der 2 verzichtet.
  • Durch die Hilfsbohrungen 205 entstehen am Schneckengrund der Hauptschnecke 202 Hilfsöffnungen, deren Öffnungslänge 207 in Umfangsrichtung entlang des Schneckengrundes der Hauptschnecke 202 gemessen wird. Mit anderen Worten verläuft die Hilfsöffnung entlang des Schneckengrundes der Hauptschnecke 202, der vor dem Einbringen der Hilfsbohrung vorlag und durch die Hilfsbohrung entfernt wurde, bzw. der vorliegen würde, wenn die Hilfsbohrung nicht vorhanden wäre.
  • In Umfangsrichtung der Hauptschnecke 202 betrachtet liegen zwischen zwei Hilfsöffnungen 205 Zwischenteile 206 vor, deren Zwischenlänge 208 in Umfangsrichtung entlang des Schneckengrundes der Hauptschnecke 202 gemessen wird. Zur Messung der Zwischenlänge 208 ist es unerheblich, ob sich auf dem Zwischenteil 206 ein Schneckensteg 204 befindet oder nicht. Aufgrund der besseren Übersichtlichkeit ist nur ein Zwischenteil 206 und ein Schneckensteg 204 mit einem Bezugszeichen versehen.
  • Die Hilfsschnecken 203 sind in den Hilfsbohrungen 205 drehbar gelagert. Die dabei vorliegende Drehrichtung 212 ist in den einzelnen Hilfsschnecken 203 eingetragen, wobei der besseren Übersichtlichkeit wegen nur eine Drehrichtung 212 mit einem Bezugszeichen versehen ist. Die Hilfsschnecken 203 sind parallel zur Längsachse der Hauptschnecke 202 ausgerichtet. Die Hauptschnecke 202 ist in dem Zylinder 201 drehbar gelagert. Die dabei vorliegende Drehrichtung 211 ist in der Hauptschnecke 202 eingetragen. Die Drehrichtung 211 der Hauptschnecke 202 ist dabei umgekehrt zur Drehrichtung 212 der Hilfsschnecken 203.
  • Entgegen der dargestellten Drehrichtung 211 der Hauptschnecke 202, kann in einer alternativen Ausführungsform die Drehrichtung der Hauptschnecke 202 auch in die umgekehrte Richtung zeigen. Dabei weisen die Hilfsschnecke 203 dann ebenfalls eine Drehrichtung auf, die umgekehrt zur dargestellten Drehrichtung 212 der Hilfsschnecken 203 ist. Mit anderen Worten ist auch bei der alternativen Ausführungsform die Drehrichtung der Hauptschnecke 202 umgekehrt zur Drehrichtung der Hilfsschnecken.
  • Die Hauptschnecke 202 weist 10 Schneckenstege 204 auf, die auch in radialer Richtung betrachtet nach den Hilfsöffnungen vorliegen. Der besseren Übersichtlichkeit wegen ist nur ein Schneckensteg 204 mit einem Bezugszeichen versehen. Die Hauptschnecke hat somit eine Gangzahl von 10. Alle Hilfsschnecken 203 weisen zwei Schneckenstege auf. Alle Hilfsschnecken 203 haben somit eine Gangzahl von 2.
  • Der Pfeil 214 kennzeichnet die Gangtiefe eines Schneckenkanals der Hauptschnecke 202, die sich aus dem Stegradius abzüglich des Grundradius des Schneckenkanals der Hauptschnecke 202 ergibt.
  • Der Pfeil 218 kennzeichnet die Gangtiefe eines Schneckenkanals einer Hilfsschnecke 203, die sich aus dem Stegradius abzüglich des Grundradius des Schneckenkanals der Hilfsschnecke 203 ergibt.
  • Der Bemaßungspfeil 216 kennzeichnet den Abstand des Hüllkreises der Hauptschnecke 202 zur Zylinderwandung und der Bemaßungspfeil 217 kennzeichnet den minimalen Abstand des Hüllkreises einer Hilfsschnecke 203 zur Zylinderwandung. Im vorliegenden Fall ist der Abstand des Hüllkreises der Hauptschnecke 202 zur Zylinderwandung kleiner als der minimale Abstand des Hüllkreises der Hilfsschnecke 203 zur Zylinderwandung.
  • 3 zeigt schematisch und nicht maßstäblich eine perspektivische Ansicht eines Schnittes durch die Mehrschneckenzone, die bereits in 2 abgebildet ist. Innerhalb des Zylinders 301 befindet sich die Hauptschnecke 302. In der Hauptschnecke 302 liegen 8 Hilfsbohrungen 305 vor, wobei der besseren Übersichtlichkeit wegen nur eine Hilfsbohrung 305 mit einem Bezugszeichen versehen ist. Die Hilfsbohrungen 305 sind umfänglich um die Hauptschnecke 302 verteilt. In allen Hilfsbohrungen 305 sind Hilfsschnecken 303 vorhanden, wobei der besseren Übersicht wegen nur eine Hilfsschnecken 303 mit einem Bezugszeichen gekennzeichnet ist.
  • Die Hilfsschnecken 303 sind in den Hilfsbohrungen 305 drehbar gelagert. Die Hauptschnecke 302 ist in dem Zylinder 301 drehbar gelagert.
  • Die Hauptschnecke 302 weist 10 Schneckenstege 304 auf, wobei der besseren Übersichtlichkeit wegen nur ein Schneckensteg 304 mit einem Bezugszeichen versehen ist. Die Hauptschnecke hat damit eine Gangzahl von 10. Die Schneckenstege 304 verlaufen wendelförmig um die Hauptschnecke 302 und liegen auch in radialer Richtung betrachtet nach den Hilfsöffnungen vor. Alle Hilfsschnecken 303 weisen zwei Schneckenstege auf, die wendelförmig um die jeweiligen Hilfsschnecken 303 verlaufen. Alle Hilfsschnecken 303 haben damit eine Gangzahl von 2.
  • 4 zeigt schematisch und nicht maßstäblich eine perspektivische Ansicht eines Schnittes durch eine Mehrschneckenzone, die eine ähnliche Hauptschnecke 402 wie 3 aufweist. Einziger Unterschied ist, dass die Schneckenstege 404 der Hauptschnecke 402 in radialer Richtung betrachtet nach den Hilfsöffnungen der Hilfsbohrungen 405 unterbrochen sind. Die Schneckenstege 404 liegen auf allen Zwischenteilen 406 vor. Aufgrund der besseren Übersichtlichkeit ist nur ein Teil eines Schneckensteges 404, eine Hilfsbohrung 405 und ein Zwischenteil 406 mit einem Bezugszeichen versehen.
  • Die Schneckenstege 404 verlaufen mit den beschriebenen Unterbrechungen wendelförmig um die Hauptschnecke 402 herum. Zur Verdeutlichung des wendelförmigen Verlaufs sind die Teile eines Schneckensteges, die auf einem wendelförmigen Verlauf liegen mit dem Bezugszeichen 415 versehen. Hieraus ist erkennbar, dass die Hauptschnecke 402 eine Gangzahl von 10 aufweist, wie die Hauptschnecke 302 der 3.
  • 5 zeigt schematisch und nicht maßstäblich einen Ausschnitt aus der in 4 gezeigten Mehrschneckenzone. Der Pfeil 509 kennzeichnet die Breite eines Schneckenkanals 510 der Hauptschnecke 502 im Zwischenteil 506. Der Pfeil 511 kennzeichnet die Breite eines Schneckenkanals 512 einer Hilfsschnecke 503. Der Pfeil 518 kennzeichnet die Stegbreite eines Schneckensteges 517 der Hauptschnecke 502 im Zwischenteil 506 und der Pfeil 520 kennzeichnet die Stegbreite eines Schneckensteges 519 einer Hilfsschnecke 503.
  • 6 zeigt schematisch und nicht maßstäblich den Gangtiefenverlauf von zwei Hilfsschnecken 631 und 634. Die gestrichelten Linien 601 und 602 kennzeichnen axiale Positionen. Der Pfeil 610 kennzeichnet die Austragsrichtung des Extruders und damit die axiale Richtung. Die Gangtiefe der Hilfsschnecke 631 weist mehrere lokale Minima 632 und lokale Maxima 633 auf. Der Gangtiefenverlauf der Hilfsschnecke 631 ist unterschiedlich zum Gangtiefenverlauf der Hilfsschnecke 634. So weist z.B. die Gangtiefe der Hilfsschnecke 631 an der axialen Position, die durch die gestrichelte Linie 601 gekennzeichnet ist, ein lokales Maximum 633 auf, während die Hilfsschnecke 634 an dieser Position ein lokales Minimum 635 aufweist. An der axialen Position, die durch die gestrichelte Linie 602 gekennzeichnet ist, weist die Gangtiefe der Hilfsschnecke 631 ein lokales Minimum 632 auf, während die Hilfsschnecke 634 an dieser Position ein lokales Maximum 636 aufweist.
  • 7 zeigt schematisch und nicht maßstäblich einen Schnitt durch eine Hilfsschnecke 703 an einer axialen Position. Die axiale Richtung 710 verläuft in die Bildebene hinein. Der Winkel 744 zwischen der in axialer Richtung betrachtet rechten Flanke 742 und dem Stegkopf 741 des Steges 717 beträgt im dargestellten Fall 90°. Der Winkel 745 zwischen dem Stegkopf 741 und der in axialer Richtung betrachtet linken Flanke 743 beträgt im dargestellten Fall ebenfalls 90°.
  • 8 zeigt schematisch und nicht maßstäblich einen Schnitt durch eine Hilfsschnecke 803 an einer axialen Position. Die axiale Richtung 810 verläuft in die Bildebene hinein. Der Winkel 844 zwischen der in axialer Richtung betrachtet rechten Flanke 842 und dem Stegkopf 841 des Steges 817 beträgt im dargestellten Fall weniger als 90°.
  • 9 zeigt schematisch und nicht maßstäblich einen Schnitt durch eine Hilfsschnecke 903 an einer axialen Position. Die axiale Richtung 910 verläuft in die Bildebene hinein. Der Winkel 944 zwischen der in axialer Richtung betrachtet rechten Flanke 942 und dem Stegkopf 941 des Steges 917 beträgt im dargestellten Fall mehr als 90°.
  • Bezugszeichenliste
  • 101
    Gestrichelte Linie (Trennlinie)
    102
    Gestrichelte Linie (Trennlinie)
    103
    Gestrichelte Linie (Trennlinie)
    104
    Gestrichelte Linie (Trennlinie)
    105
    Gestrichelte Linie (Trennlinie)
    110
    Axiale Richtung
    111
    Drehrichtung einer Schnecke
    112
    Hauptschnecke
    121
    Hauptzuführungszone
    122
    Zone in einem Extruder
    123
    Mehrschneckenzone
    124
    Zone in einem Extruder
    125
    Hauptaustragszone
    201
    Zylinder
    202
    Hauptschnecke
    203
    Hilfsschnecke
    204
    Schneckensteg einer Hilfsschnecke
    205
    Hilfsbohrung
    206
    Zwischenteil
    207
    Öffnungslänge einer Hilfsöffnung einer Hilfsbohrung
    208
    Zwischenlänge einer Zwischenfläche eines Zwischenteils
    210
    Axiale Richtung
    211
    Drehrichtung der Hauptschnecke
    212
    Drehrichtung einer Hilfsschnecke
    214
    Gangtiefe eines Schneckenkanals der Hauptschnecke
    216
    Abstand des Hüllkreises der Hauptschnecke zur Zylinderwandung
    217
    Minimaler Abstand des Hüllkreises einer Hilfsschnecke zur Zylinderwandung
    218
    Gangtiefe eines Schneckenkanals einer Hilfsschnecke
    301
    Zylinder
    302
    Hauptschnecke
    303
    Hilfsschnecke
    304
    Schneckensteg einer Hilfsschnecke
    305
    Hilfsbohrung
    306
    Zwischenteil
    401
    Zylinder
    402
    Hauptschnecke
    403
    Hilfsschnecke
    404
    Schneckensteg einer Hilfsschnecke
    405
    Hilfsbohrung
    406
    Zwischenteil
    415
    Teile eines Schneckensteges
    502
    Hauptschnecke
    503
    Hilfsschnecke
    506
    Zwischenteil
    509
    Breite eines Schneckenkanals der Hauptschnecke
    510
    Schneckenkanal der Hauptschnecke
    511
    Breite eines Schneckenkanals einer Hilfsschnecke
    512
    Schneckenkanal einer Hilfsschnecke
    517
    Schneckensteg der Hauptschnecke
    518
    Stegbreite eines Schneckenstegs der Hauptschnecke
    519
    Schneckensteg einer Hilfsschnecke
    520
    Stegbreite eines Schneckenstegs einer Hilfsschnecke
    601
    Gestrichelte Linie (axiale Position)
    602
    Gestrichelte Linie (axiale Position)
    610
    Axiale Richtung
    631
    Hilfsschnecke
    632
    Lokales Minimum der Gangtiefe einer Hilfsschnecke
    633
    Lokales Maximum der Gangtiefe einer Hilfsschnecke
    634
    Hilfsschnecke
    635
    Lokales Minimum der Gangtiefe einer Hilfsschnecke
    636
    Lokales Maximum der Gangtiefe einer Hilfsschnecke
    703
    Hilfsschnecke
    710
    Axiale Richtung
    717
    Schneckensteg
    741
    Stegkopf
    742
    Flanke von Schneckensteg
    743
    Flanke von Schneckensteg
    744
    Winkel zwischen Flanke und Stegkopf
    745
    Winkel zwischen Stegkopf und Flanke
    803
    Hilfsschnecke
    810
    Axiale Richtung
    817
    Schneckensteg
    841
    Stegkopf
    842
    Flanke von Schneckensteg
    844
    Winkel zwischen Flanke und Stegkopf
    903
    Hilfsschnecke
    910
    Axiale Richtung
    917
    Schneckensteg
    941
    Stegkopf
    942
    Flanke von Schneckensteg
    944
    Winkel zwischen Flanke und Stegkopf
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 10150627 A1 [0004, 0007]
    • DE 102013008201 A1 [0005, 0007]
    • DE 102013008202 A1 [0006, 0007]

Claims (10)

  1. Extruder zur Verarbeitung eines Verarbeitungsmaterials mit einer Hauptschnecke 202 und mindestens einer Mehrschneckenzone 123 in der mehrere Hilfsschnecken 203 in Hilfsbohrungen 205 vorliegen, wobei die Hilfsbohrungen 205 den Schneckengrund der Hauptschnecke 202 teilweise durchdringen. dadurch gekennzeichnet, dass in mindestens 30% der Länge der Mehrschneckenzone 123 an allen axialen Positionen jeweils die minimale Gangzahl der Hauptschnecke 202 in mindestens einem Zwischenteil 206 um mindestens eins größer ist als die maximale Gangzahl mindestens einer Hilfsschnecke 203.
  2. Extruder nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass in mindestens 30% der Länge der Mehrschneckenzone 123 an allen axialen Positionen jeweils das Kanalverhältnis in mindestens einem Zwischenteil 506 maximal 8 beträgt, wobei das Kanalverhältnis den Quotienten aus der Breite 509 eines Schneckenkanals 510 quer zu den Schneckenstegen über der maximalen Gangtiefe 214 des Schneckenkanals 510 an einer axialen Position bezeichnet.
  3. Extruder zur Verarbeitung eines Verarbeitungsmaterials mit einer Hauptschnecke 202 und mindestens einer Mehrschneckenzone 123 in der mehrere Hilfsschnecken 203 in Hilfsbohrungen 205 vorliegen, wobei die Hilfsbohrungen 205 den Schneckengrund der Hauptschnecke 202 teilweise durchdringen. dadurch gekennzeichnet, dass die Hauptschnecke 202 mindestens zwei Zwischenteile 206 und mindestens zwei Hilfsöffnungen 205 aufweist und in mindestens 30% der Länge der Mehrschneckenzone 123 an allen axialen Positionen jeweils der Quotient aus der minimalen Zwischenlänge 208 mindestens eines Zwischenteils 206 über der maximalen Öffnungslänge 207 mindestens einer Hilfsöffnung 205 mindestens 0,8 beträgt.
  4. Extruder zur Verarbeitung eines Verarbeitungsmaterials mit einer Hauptschnecke 202 und mindestens einer Mehrschneckenzone 123 in der mehrere Hilfsschnecken 203 in Hilfsbohrungen 205 vorliegen, wobei die Hilfsbohrungen 205 den Schneckengrund der Hauptschnecke 202 teilweise durchdringen. dadurch gekennzeichnet, dass die Hauptschnecke 202 mindestens zwei Zwischenteile 206 und mindestens zwei Hilfsöffnungen 205 aufweist und in mindestens 30% der Länge der Mehrschneckenzone 123 an allen axialen Positionen jeweils die Breite 509 mindestens eines Schneckenkanals 510 in mindestens einem Zwischenteil 206 maximal 2,5-mal so groß ist, wie die Zwischenlänge 208 des Zwischenteils 206.
  5. Extruder zur Verarbeitung eines Verarbeitungsmaterials mit einer Hauptschnecke 202 und mindestens einer Mehrschneckenzone 123 in der mehrere Hilfsschnecken 203 in Hilfsbohrungen 205 vorliegen, wobei die Hilfsbohrungen 205 den Schneckengrund der Hauptschnecke 202 teilweise durchdringen. dadurch gekennzeichnet, dass sich die Gangtiefe 218 mindestens einer Hilfsschnecke 203 entlang der Längsachse der Hilfsschnecke 203 ändert und mindestens 2 lokale Minima 632 und/oder 2 lokale Maxima 633 aufweist.
  6. Extruder zur Verarbeitung eines Verarbeitungsmaterials mit einer Hauptschnecke 202 und mindestens einer Mehrschneckenzone 123 in der mehrere Hilfsschnecken 203 in Hilfsbohrungen 205 vorliegen, wobei die Hilfsbohrungen 205 den Schneckengrund der Hauptschnecke 202 teilweise durchdringen. dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Hilfsschnecke 631 eine andere Geometrie aufweist, als mindestens eine andere Hilfsschnecke 634 und bevorzugt mindestens eine Hilfsschnecke 631 entlang ihrer Längsachse verschiedene Gangtiefen 218 und/oder verschiedenen Gangsteigungen aufweist.
  7. Extruder zur Verarbeitung eines Verarbeitungsmaterials mit einer Hauptschnecke 202 und mindestens einer Mehrschneckenzone 123 in der mehrere Hilfsschnecken 203 in Hilfsbohrungen 205 vorliegen, wobei die Hilfsbohrungen 205 den Schneckengrund der Hauptschnecke 202 teilweise durchdringen. dadurch gekennzeichnet, dass in mindestens 30% der Länge der Mehrschneckenzone 123 an allen axialen Positionen jeweils der Quotient aus der maximalen Breite 509 der Schneckenkanäle 510 der Hauptschnecke 502 über der minimalen Breite 511 der Schneckenkanäle 512 mindestens einer Hilfsschnecke 502 maximal 1,8 beträgt.
  8. Extruder zur Verarbeitung eines Verarbeitungsmaterials mit einer Hauptschnecke 202 und mindestens einer Mehrschneckenzone 123 in der mehrere Hilfsschnecken 203 in Hilfsbohrungen 205 vorliegen, wobei die Hilfsbohrungen 205 den Schneckengrund der Hauptschnecke 202 teilweise durchdringen. dadurch gekennzeichnet, dass in mindestens 30% der Länge der Mehrschneckenzone 123 an allen axialen Positionen jeweils der minimale Abstand des Hüllkreises 216 der Hauptschnecke 202 zur Zylinderwandung des Extruders kleiner ist als der minimale Abstand des Hüllkreises 217 mindestens einer Hilfsschnecke 203 zur Zylinderwandung des Extruders.
  9. Extruder zur Verarbeitung eines Verarbeitungsmaterials mit einer Hauptschnecke 202 und mindestens einer Mehrschneckenzone 123 in der mehrere Hilfsschnecken 203 in Hilfsbohrungen 205 vorliegen, wobei die Hilfsbohrungen 205 den Schneckengrund der Hauptschnecke 202 teilweise durchdringen. dadurch gekennzeichnet, dass in mindestens 30% der Länge der Mehrschneckenzone 123 an allen axialen Positionen jeweils die Stegbreite 518 der Hauptschnecken 502 maximal 1,5-mal so groß ist, wie die maximale Stegbreite 520 mindestens einer Hilfsschnecke 503.
  10. Extruder zur Verarbeitung eines Verarbeitungsmaterials mit einer Hauptschnecke 202 und mindestens einer Mehrschneckenzone 123 in der mehrere Hilfsschnecken 203 in Hilfsbohrungen 205 vorliegen, wobei die Hilfsbohrungen 205 den Schneckengrund der Hauptschnecke 202 teilweise durchdringen. dadurch gekennzeichnet, dass sich in mindestens einer Mehrschneckenzone 123 auf mindestens einer Hilfsschnecke 703 entlang mindestens eines Steges 717 auf mindestens einer Seite des Steges der Winkel zwischen Stegflanke und Stegkopf ändert, wobei mindestens zwei axiale Bereiche vorliegen, bei denen der Winkel größer als 90° ist und zwischen diesen Bereichen mindestens ein weiterer axialer Bereich vorliegt, in dem der Winkel kleiner als 90° ist.
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