DE102021124034A1 - Extruder screw for a multi-screw extruder and multi-screw extruder - Google Patents

Extruder screw for a multi-screw extruder and multi-screw extruder Download PDF

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Abstract

Extruderschnecke (100) für einen Mehrschneckenextruder, wenigstens umfassend:
- einen Einzugs- und Meteringabschnitt (30),
- eine im Durchmesser gegenüber dem Einzugs- und Meteringabschnitt (30) vergrößerten Rotorkörperabschnitt (50), der eine Mehrzahl von Satellitenschnecken (20) aufweist, welche zumindest über einen Teil Ihrer Länge offen liegend am Außenumfang des Rotorkörperabschnitts (50) angeordnet sind; wobei zwischen dem Einzugs- und Meteringabschnitt (30) und dem Rotorkörperabschnitt (50) ein Konus (11) und eine sich daran anschließende Antriebszone ausgebildet sind, in welcher die Satellitenschnecken (20) jeweils über ein Ritzel (21) in eine Innenverzahnung in oder an der Innenwandung eines Extrudergehäuses des Mehrschneckenextruders eingreifen;
wobei die Antriebszone an einem Stützlagerelement ausgebildet ist, welches für jede Satellitenschnecke (20) je eine Nut (15) zur Aufnahme des Ritzels (21) aufweist und die Satellitenschnecken (20) jeweils in wenigstens einem neben dem Ritzel (21) angeordneten Gleitlager im Stützlagerelement gelagert ist.

Figure DE102021124034A1_0000
Extruder screw (100) for a multi-screw extruder, at least comprising:
- a collection and metering section (30),
- A rotor body section (50) which is enlarged in diameter compared to the intake and metering section (30) and has a plurality of satellite screws (20) which are arranged openly at least over part of their length on the outer circumference of the rotor body section (50); A cone (11) and an adjoining drive zone are formed between the intake and metering section (30) and the rotor body section (50), in which the satellite worms (20) each have a pinion (21) in an internal toothing in or on engage the inner wall of an extruder barrel of the multi-screw extruder;
the drive zone being formed on a support bearing element which has a groove (15) for each satellite worm (20) for receiving the pinion (21) and the satellite worms (20) each in at least one plain bearing arranged next to the pinion (21) in the support bearing element is stored.
Figure DE102021124034A1_0000

Description

Die Erfindung betrifft eine Extruderschnecke für einen Mehrschneckenextruder mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 sowie einen Mehrschneckenextruder mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 9.The invention relates to an extruder screw for a multi-screw extruder having the features of the preamble of claim 1 and to a multi-screw extruder having the features of the preamble of claim 9.

Für die Aufbereitung von Kunststoffschmelze, insbesondere Polyester, hat sich ein Multirotationssystem (MRS) bewährt, das in WO 2003 033 240 A1 grundlegend beschrieben ist. Es enthält eine Extruderschnecke, die zwischen einer Eintragszone zum Einziehen und Aufschmelzen des Kunststoffs und einer Austragszone eine sogenannte Polyrotationseinheit mit einer Rotorkörperwelle umfasst. Letztere besitzt einen gegenüber den anderen Zonen deutlich vergrößerten Durchmesser und außerdem mehrere rotierende Satellitenschnecken. Mit dem Multirotationssystem wird eine signifikante Erhöhung der Entgasungsleistung gegenüber Ein- und Doppelschneckensystem erreicht. Folglich kann die Verweilzeit der Schmelze in der Polyrotationseinheit sehr kurzgehalten werden.A multi-rotation system (MRS) has proven itself for the processing of plastic melts, in particular polyester WO 2003 033 240 A1 is fundamentally described. It contains an extruder screw that includes a so-called polyrotation unit with a rotor body shaft between an entry zone for drawing in and melting the plastic and a discharge zone. The latter has a significantly larger diameter than the other zones and also has several rotating satellite snails. With the multi-rotation system, a significant increase in degassing performance is achieved compared to single and twin screw systems. Consequently, the dwell time of the melt in the polyrotation unit can be kept very short.

Das bekannte Antriebskonzept sieht eine Antriebszone für die Satellitenschnecken vor, die innerhalb des für die Entgasung vorgesehenen Behandlungsraums liegt. Die Anordnung der Antriebszone direkt am stromaufwärts gelegenen Ende der Multirotationseinheit ist in den meisten Anwendungsfällen notwendig und kann nicht an das stromabwärts gelegene Ende verlagert werden, damit die Länge desjenigen Abschnitts der Extruderschnecke, die durch das Antriebsdrehmoment belastet wird, kurzgehalten wird.The known drive concept provides a drive zone for the satellite screws, which is located within the treatment space provided for the degassing. Locating the drive zone directly at the upstream end of the multi-rotation unit is necessary in most applications and cannot be moved to the downstream end in order to keep the length of that section of the extruder screw that is loaded by the drive torque short.

Die aus der Meteringzone über den Konus überführte Schmelze wird durch die Antriebszone der Satellitenschnecken hindurchgeführt. In einigen Anwendungsfällen kann der über die dort auftretende Scherung erfolgende Energieeintrag vorteilhaft sein, weil er die Homogenisierung der Kunststoffschmelze begünstigt. Andererseits kann die Scherung des Polymers in der Antriebszone nachteilig für die Produkteigenschaften sein.The melt transferred from the metering zone via the cone is guided through the drive zone of the satellite screws. In some applications, the energy input that takes place via the shearing that occurs there can be advantageous because it promotes the homogenization of the plastic melt. On the other hand, the shearing of the polymer in the drive zone can be detrimental to the product properties.

Die Antriebszone der Satellitenschnecken ist in verschiedener Hinsicht hoch belastet. Die Verzahnung, bestehend aus den jeweils an den Satellitenschnecken angebrachten Ritzeln und einem gehäuseseitigen Zahnring mit Innenverzahnung kann nur durch das heiße Polymer geschmiert werden. Daher ist es notwendig, dass das Polymer die Antriebszone durchströmt. Dadurch gelangen aber auch in der Meteringzone nicht vollständig aufgeschmolzene, harte Kunststoffpartikel in die Antriebszone. Beim Recycling von Kunststoffen können zudem Störstoffe wie Metallpartikel oder Sandkörner in der Kunststoffschmelze enthalten sein. Zudem führt der Schmelzedruck der am Außenumfang der Extruderschnecke strömenden Schmelze dazu, dass die Ritzel der schwimmend gelagerten Satellitenschnecken in die Aufnahmenuten am Satellitenträgerelement gepresst werden und die Zahnflanken dort starken Verschleiß hervorrufen und auch selber starkem verschleißt unterliegen.The propulsion zone of the satellite scrolls is highly stressed in various respects. The gearing, consisting of the pinions attached to the satellite worms and a gear ring with internal gearing on the housing side, can only be lubricated by the hot polymer. It is therefore necessary for the polymer to flow through the drive zone. As a result, hard plastic particles that are not completely melted in the metering zone also get into the drive zone. When recycling plastics, impurities such as metal particles or grains of sand can also be contained in the plastic melt. In addition, the melt pressure of the melt flowing on the outer circumference of the extruder screw means that the pinions of the floating satellite screws are pressed into the receiving grooves on the satellite carrier element and the tooth flanks there cause heavy wear and are also subject to heavy wear.

Die Aufgabe der Erfindung besteht somit darin, eine Extruderschnecke für ein MRS-System bzw. einen damit ausgerüsteten Mehrschneckenextruder so zu verbessern, dass der Verschleiß in der Antriebszone der Satellitenschnecken reduziert wird.The object of the invention is therefore to improve an extruder screw for an MRS system or a multi-screw extruder equipped with it in such a way that the wear in the drive zone of the satellite screws is reduced.

Die Lösung nach der vorliegenden Erfindung besteht in einer Extruderschnecke mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. einen Mehrschneckenextruder mit den Merkmalen des Anspruchs 7 gelöst.The solution according to the present invention consists in an extruder screw having the features of claim 1 or a multi-screw extruder having the features of claim 7.

Nach der Erfindung ist vorgesehen, die Satellitenschnecken in ihren Nuten im Satellitenschneckenträgerelement mindestens an einer Seite neben dem Ritzel über ein Gleitlager abzustützen, um dem Schmelzedruck entgegenzuwirken und um zu verhindern, dass das Ritzel mit seinen Außenflanken der Verzahnung über den Grund der Nut schabt.According to the invention, the satellite screws are supported in their grooves in the satellite screw carrier element at least on one side next to the pinion via a slide bearing in order to counteract the melt pressure and to prevent the pinion from scraping the bottom of the groove with its outer flanks of the teeth.

Dazu kann vorgesehen sein, das Ende der Satellitenschnecke als Lagerabsatz auszubilden, der in einer Lagerausnehmung am Satellitenschneckenträgerelement gelagert ist. Die Lagerausnehmung befindet sich bei dieser Ausführungsform direkt hinter dem Konus, der den Übergang zwischen Meteringzone und Entgasungszone darstellt.For this purpose, provision can be made for the end of the satellite worm to be in the form of a bearing shoulder which is mounted in a bearing recess on the satellite worm carrier element. In this embodiment, the bearing recess is located directly behind the cone, which represents the transition between the metering zone and the degassing zone.

Um Toleranzen ausgleichen zu können, die gerade auch infolge der Erwärmung bzw. Abkühlung der Extruderschnecke im Betrieb auftreten kann vorgesehen sein, die Lagerabsätze nicht direkt in die jeweilige Lagerausnehmung einzusetzen, sondern in einem zusätzlich dort eingesetzten Lagereinsatzelement zu lagern.In order to be able to compensate for tolerances that can occur as a result of the heating or cooling of the extruder screw during operation, the bearing shoulders are not to be used directly in the respective bearing recess, but rather to be stored in a bearing insert element additionally used there.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist die Satellitenschnecke beidseitig neben dem Ritzel in Gleitlagern abgestützt. Neben dem endseitigen Lager ist ein weiterer Lagerabsatz zwischen dem Bereich der Schnecke, der einen Schneckensteg besitzt, und dem Bereich zur Aufnahme des Ritzels ausgebildet.According to a preferred embodiment, the satellite worm is supported on both sides next to the pinion in plain bearings. In addition to the bearing at the end, another bearing shoulder is formed between the area of the worm, which has a worm web, and the area for receiving the pinion.

Besonders bevorzugt werden die Lagerbohrungen des endseitigen Lagers wie auch des ggf. vorhandenen zweiten Lagers auf der anderen axialen Seite des Ritzels jeweils in einem separaten Lagereinsatzelement ausgebildet, welches in die Nut am Satellitenschneckenträgerelement eingesetzt ist. Bei dem Lagereinsatzelement entspricht die Außenkontur in großen Teilen der Innenkontur der Aufnahmenut. Da diese bevorzugt tief eingeschnitten ist, ist das Lagereinsatzelement ohne zusätzliche Sicherungselemente in der quer zur Mittelachse ausgerichteten Querschnittsebene formschlüssig in der Nut gehalten und kann mit der Satellitenschnecke zusammen in das Satellitenschneckenträgerelement eingesetzt werden. Eine tief eingeschnittene Nut liegt vor, wenn der Querschnitt der Nut einen Bogen von mehr als 180° abdeckt.Particularly preferably, the bearing bores of the end bearing and of the second bearing that may be present on the other axial side of the pinion are each formed in a separate bearing insert element, which is inserted into the groove on the satellite worm carrier element. In the case of the bearing insert element, the outer contour largely corresponds to the inner contour the receiving groove. Since this is preferably deeply incised, the bearing insert element is held in the groove in a form-fitting manner without additional securing elements in the cross-sectional plane aligned transversely to the central axis and can be inserted together with the satellite worm into the satellite worm carrier element. A deep cut groove is when the cross-section of the groove covers an arc greater than 180°.

Weiterhin vorzugsweise ist auch das endseitige Lager der Satellitenschnecke durch ein solches Lagereinsatzelement gebildet, das in die Nut eingesetzt wird. Damit sind beide Lagereinsatzelemente bei Verschleiß leicht austauschbar. Für sie kann ein metallischer Werkstoff gewählt werden, der durch HeißIsostatisches Pressen (HIP) nachverdichtet ist, um die Verschleißfestigkeit zu erhöhen. Das Satellitenschneckenträgerelement kann so unabhängig von den Anforderungen an die Festigkeit der Lagerstellen aus anderen geeigneten Werkstoffen gebildet werden.Furthermore, the bearing at the end of the satellite worm is preferably also formed by such a bearing insert element, which is inserted into the groove. This means that both bearing insert elements can be easily replaced when they are worn. A metallic material can be chosen for them, which is post-compacted by Hot Isostatic Pressing (HIP) in order to increase wear resistance. The satellite worm carrier element can thus be formed from other suitable materials, independently of the requirements for the strength of the bearing points.

Nach einer vorteilhaften Ausführungsformwird ein wesentlicher Anteil des Schmelzestroms in der Antriebszone nicht über die Ritzel geführt, sondern in Kanälen innerhalb des Stützlagers an den Ritzeln vorbei. Daraus ergibt sich als Vorteil, dass die Schmelze nicht durch Scherung erwärmt wird. Es ist z.B. bei der Verarbeitung von PET vorteilhaft, wenn die Schmelze nicht vollständig durchplastifiziert ist und damit relativ kühl ist, so dass ein übermäßigen Abbau der Schmelze schon im Eintragsbereich zu vermeiden. Für die Extruderschnecke selbst ergibt sich als weiterer Vorteil, dass die Gefahr ihrer Beschädigung bei Kontaminationen der Schmelze reduziert wird.According to an advantageous embodiment, a substantial proportion of the melt flow in the drive zone is not guided over the pinions but in channels within the support bearing past the pinions. The advantage of this is that the melt is not heated by shearing. When processing PET, for example, it is advantageous if the melt is not completely plasticized and is therefore relatively cool, so that excessive degradation of the melt in the entry area can be avoided. A further advantage for the extruder screw itself is that the risk of damage to it if the melt is contaminated is reduced.

Für die Wirksamkeit der Umströmungskanäle ist wichtig, dass diese groß genug gewählt werden, damit ein Hauptanteil des Volumenstroms mit der Extruderschnecke geförderten und behandelten Polymers nicht durch die Antriebszone geleitet wird. Ein ausreichender Querschnitt ist auch wichtig, um zu verhindern, dass nicht vollständig plastifiziertes Material der Eintragsschnecke die Kanäle verstopft und zu hohem Druckabfall führt. Beides bewirkt einen hohen Kopfdruck am Ende des Eintrags und damit einen deutlich höheren Energieeintrag und vermeidet so eine Schädigung der Schmelze.For the effectiveness of the flow channels, it is important that they are large enough so that a major part of the volume flow of the polymer conveyed and treated with the extruder screw is not passed through the drive zone. Sufficient cross-section is also important to prevent incompletely plasticized feed screw material from clogging the channels and leading to high pressure drops. Both cause a high head pressure at the end of the feed and thus a significantly higher energy input and thus avoid damage to the melt.

Konkret sollten die Kanäle in jeder Dimension mindestens 5 mm freien Querschnitt bieten, vorzugsweise 8 mm bis 10 mm.In concrete terms, the channels should offer at least 5 mm of free cross-section in each dimension, preferably 8 mm to 10 mm.

Möglich ist auch, dass die Umströmungskanäle außen um die Verzahnung geführt werden, also in die Wandung des Extrudergehäuses und/oder in den Statorring eingebracht werden.It is also possible for the flow channels to be routed around the toothing on the outside, that is to say to be introduced into the wall of the extruder housing and/or into the stator ring.

Der Ringspalt zwischen der Außenseite des Stützlagerelements und der Innenseite der Extruderbohrung im Gehäuse sollte eine radiale Weite von vorzugsweise 1 mm bis 3 mm und maximal 5 mm besitzen. Bei einem Durchmesser von 130 mm beispielsweise wird der Ringspalt mit 1,6 mm bis 2,0 mm bemessen.The annular gap between the outside of the support bearing element and the inside of the extruder bore in the housing should have a radial width of preferably 1 mm to 3 mm and a maximum of 5 mm. With a diameter of 130 mm, for example, the annular gap is measured at 1.6 mm to 2.0 mm.

Dadurch wird vorgegeben, dass nur ein kleiner Volumenstrom über den Außenumfang strömt, damit das Polymer als Schmierstoff in der Antriebszone wirken kann, während sich der größere Anteil des Volumenstroms auf die Umströmungskanäle aufteilt und somit keine Scherung in der Antriebszone erfährt. Es ist außerdem vorteilhaft, wenn die Größe des Ringspalts so klein gewählt wird, da Fremdkörper im Schmelzestrom zurückgehalten werden, die eine solche Größe haben, dass sie zu einer nennenswerten mechanischen Beschädigung der Verzahnung führen kann.This ensures that only a small volume flow flows over the outer circumference, so that the polymer can act as a lubricant in the drive zone, while the larger part of the volume flow is divided between the flow channels and thus does not experience any shearing in the drive zone. It is also advantageous if the size of the annular gap is chosen to be so small, since foreign bodies are retained in the melt flow that are of such a size that they can lead to significant mechanical damage to the toothing.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels und mit Bezug auf die Zeichnungen näher erläutert. Die Figuren zeigen im Einzelnen:

  • 1 Teile einer Extruderschnecke in perspektivischer Ansicht:
  • 2 eine perspektivische Ansicht auf das Satellitenschneckenträgerelement nach einer ersten Ausführungsform;
  • 3A, 3B jeweils Teile der Extruderschnecke mit dem Satellitenschneckenträgerelement nach 2 in perspektivischer Ansicht; und
  • 4 Teile eines Mehrschneckenextruders mit der Extruderschnecke in seitlicher Schnittansicht;
  • 5 eine perspektivische Ansicht auf ein Satellitenschneckenträgerelement nach einer zweiten Ausführungsform;
  • 6 eine perspektivische Ansicht auf die Rückseite des Stützlagerelements nach 5;
  • 7 eine perspektivische Ansicht auf eine Anordnung mehrerer Satellitenschnecken der Extruderschnecke; und
  • 8 eine perspektivische Ansicht auf ein Satellitenschneckenträgerelement nach einer dritten Ausführungsform.
The invention is explained in more detail below using an exemplary embodiment and with reference to the drawings. The figures show in detail:
  • 1 Perspective view of parts of an extruder screw:
  • 2 a perspective view of the satellite worm carrier element according to a first embodiment;
  • 3A , 3B parts of the extruder screw with the satellite screw carrier element 2 in perspective view; and
  • 4 Parts of a multi-screw extruder with the extruder screw in a side sectional view;
  • 5 a perspective view of a satellite worm carrier element according to a second embodiment;
  • 6 a perspective view of the back of the support bearing element 5 ;
  • 7 a perspective view of an arrangement of several satellite screws of the extruder screw; and
  • 8th a perspective view of a satellite worm carrier element according to a third embodiment.

In 1 sind Teile einer Extruderschnecke 100 für einen Mehrschneckenextruder perspektivisch dargestellt, und zwar ist dort der Übergangsbereich zwischen einem Einzugs- und Meteringabschnitt 30 mit einem Schneckensteg 31 und einer Multischneckensektion mit mehreren Satellitenschnecken 20 gezeigt. Dazwischen ist ein Konus 11 ausgebildet, so dass sich der Durchmesser der Extruderschnecke 100 in Fließrichtung erweitert. Der Konus 11 ist Teil eines Stützlagerelements 10. In darin eingebrachten Nuten sind die Satellitenschnecken jeweils mit ihrem Ende, das mit einem Ritzel 21 versehen ist, gelagert.In 1 parts of an extruder screw 100 for a multi-screw extruder are shown in perspective, namely the transition region between a feed and metering section 30 with a screw flight 31 and a multi-screw section with a plurality of satellite screws 20 is shown there. In between is a cone 11 from formed so that the diameter of the extruder screw 100 expands in the direction of flow. The cone 11 is part of a support bearing element 10. The satellite worms are each mounted with their end, which is provided with a pinion 21, in grooves introduced therein.

Zwischen benachbarten Ritzeln 21 ist jeweils ein länglicher, axialer Abschnitt des Stützlagerelements 10 vorgesehen, in welchem ein rohrförmiger Umströmungskanal 13 ausgebildet ist. Der Umströmungskanal 13 erstreckt sich von einer Eingangsöffnung 12 am Konus 11 bis zu einer Ausgangsöffnung 14, die in axialer Erstreckung der Extruderschnecke 100 und in Fließrichtung gesehen jenseits der Ritzel 21 angeordnet ist.An elongated, axial section of the support bearing element 10 is provided between adjacent pinions 21, in which section a tubular flow channel 13 is formed. The flow channel 13 extends from an inlet opening 12 on the cone 11 to an outlet opening 14 which is arranged beyond the pinion 21 in the axial extension of the extruder screw 100 and seen in the direction of flow.

2 ist eine perspektivische Ansicht auf das Stützlagerelement 10. Dieses besitzt für jede Satellitenschnecke eine Nut 15, in welcher deren Ritzel gelagert wird, und eine Lagerausnehmung 16 vor Kopf, in die ein Lagerabsatz der Satellitenschnecke oder des Ritzels einsetzbar ist. Die Schmierung der Lager der Satellitenschnecken wie der Ritzel erfolgt über das mit der Extruderschnecke geförderte Polymer. Da die Lagerausnehmungen 16 durch den Konus 11 von der Strömung abgeschirmt sind, sind radiale Bohrungen 17 vorgesehen, die sich jeweils vom Außenumfang bis in die Lagerausnehmung 16 erstrecken. 2 is a perspective view of the support bearing element 10. This has a groove 15 for each satellite worm, in which the pinion is mounted, and a bearing recess 16 in front of the head, into which a bearing shoulder of the satellite worm or the pinion can be inserted. The bearings of the satellite screws and the pinion are lubricated by the polymer conveyed with the extruder screw. Since the bearing recesses 16 are shielded from the flow by the cone 11, radial bores 17 are provided, each of which extends from the outer circumference into the bearing recess 16.

In 2 ist außerdem ein trapezförmiger, nahezu dreieckiger Querschnitt der Umströmungskanäle 13 deutlich erkennbar. Dadurch, dass die Spitze der dreieckigen Querschnittsfläche zur Mittelachse weist und die breite Basis am Außenumfang liegt, wird der Platz zwischen den Ritzeln optimal ausgenutzt. Die Ausgangsöffnungen 14 der Umströmungskanäle 13 befinden sich jeweils nicht am Ende des Stützlagerelements 10; vielmehr erstrecken sich die Umströmungskanäle 13 axial nur etwa so weit, wie die Ritzel reichen.In 2 a trapezoidal, almost triangular cross section of the flow channels 13 is also clearly visible. Because the tip of the triangular cross-sectional area points to the central axis and the wide base is on the outer circumference, the space between the sprockets is optimally used. The outlet openings 14 of the flow channels 13 are not located at the end of the support bearing element 10; on the contrary, the flow channels 13 extend axially only approximately as far as the pinions reach.

Der Vorteil dieser Anordnung ergibt sich aus 3A. Dort ist die Extruderschnecke 100 mit ihrem Einzugs- und Meteringabschnitt 30, dem Stützlagerelement 10 und den Satellitenschnecken 20 perspektivisch dargestellt. Zusätzlich ist ein Teil eines Rotorkörperabschnitts 50 gezeigt, der sich an das Stützlagerelement 10 anschließt.The advantage of this arrangement arises from 3A . There, the extruder screw 100 is shown in perspective with its feed and metering section 30, the support bearing element 10 and the satellite screws 20. Additionally, a portion of a rotor body portion 50 adjoining the support bearing member 10 is shown.

Die Nuten 15 des Stützlagerelements 10 setzen sich jeweils in Nuten 52 am Rotorkörperabschnitt 50 fort. Die Satellitenschnecken 20 sind darin geführt, wobei sie mit der Außenseite offen liegen. Der Rotorkörperabschnitt 50 besitzt zwischen den Nuten 52 jeweils Teile eines eigenen Hauptschneckenstegs 51. Dadurch, dass die Ausgangsöffnungen 14 der Umströmungskanäle 13 nicht bis zum Ende des Stützlagerelements 10 reichen, gelangt die aus der Ausgangsöffnung 14 herausquellende Schmelze direkt seitlich in den Einzugsbereich des Hauptschneckenstegs 51 und der Stege 22 an den Satellitenschnecken 20.The grooves 15 of the support bearing element 10 each continue in grooves 52 on the rotor body section 50 . The satellite augers 20 are guided therein, being exposed to the outside. The rotor body section 50 has parts of its own main screw flight 51 between the grooves 52. Because the outlet openings 14 of the flow channels 13 do not extend to the end of the support bearing element 10, the melt escaping from the outlet opening 14 reaches the intake area of the main screw flight 51 and directly to the side the webs 22 on the satellite worms 20.

3B ist ähnlich zu 3A. Gegenüber der Darstellung in 3A ist jedoch der Rotorkörperabschnitt nicht dargestellt. Außerdem ist eines der Ritzel 20 einer Satellitenschnecke 20 entfernt, um den Blick auf die Ausbildung der Satellitenschnecken 20 in deren Endbereich zu ermöglichen. Der für die Polymerbearbeitung vorgesehene, lange Teil der Satellitenschnecken 20, der mit einem Steg 22 versehen ist, endet an einem Bund 23, dessen Durchmesser so groß ist, dass ein dahinter liegender Lagerabsatz 24 weitgehend überdeckt ist. Damit wird im Betrieb eine zu starke Rückströmung aus dem Entgasungsraum des Extruders in den Bereich des Ritzels 20 verhindert. 3B is similar to 3A . Compared to the representation in 3A however, the rotor body portion is not shown. In addition, one of the pinions 20 of a satellite worm 20 has been removed in order to allow a view of the formation of the satellite worm 20 in its end region. The long part of the satellite screws 20 provided for the polymer processing, which is provided with a web 22, ends at a collar 23, the diameter of which is so large that a bearing shoulder 24 lying behind it is largely covered. This prevents excessive backflow from the degassing chamber of the extruder into the area of the pinion 20 during operation.

Die Lagerabsätze 24 der Satellitenschnecken 20 sind jeweils in einem Lagereinsatzelement 60 aufgenommen, das in die Nut 15 des Stützlagerelements 10 eingesetzt ist. Hinter der Lagerstelle 24 ist an allen Satellitenschnecken 20 jeweils ein Lagerabschnitt 25 ausgebildet, der das Ritzel 21 aufnimmt. Ganz am Ende ist ein Lagerabsatz 26 ausgebildet, der direkt in die Lagerausnehmung 16 im Stützelement 10 oder ein dort befindliches Gleitlagerelement eingreift.The bearing shoulders 24 of the satellite worms 20 are each accommodated in a bearing insert element 60 which is inserted into the groove 15 of the support bearing element 10 . A bearing section 25 , which accommodates the pinion 21 , is formed on all satellite worms 20 behind the bearing point 24 . At the very end there is a bearing shoulder 26 which engages directly in the bearing recess 16 in the support element 10 or in a slide bearing element located there.

4 zeigt Teile eines Mehrschneckenextruders 200 in seitlicher Schnittansicht. Dargestellt ist der gleiche Abschnitt der Extruderschneckenwelle 100 wie in 3A, die in einem Extrudergehäuse 40 mit einer Extruderbohrung 41 rotierbar gelagert ist. Das Extrudergehäuse 40 besitzt ein Übergangsgehäuseteil 42 zur Aufnahme des Konus' 11 und ein Gehäuseteil 43 mit reduziertem Durchmesser zur Aufnahme des Einzugs- und Meteringabschnitts 30 der Extruderschnecke 100. In der Antriebszone ist ein Statorring 44 in die Extruderbohrung 41 eingesetzt, der eine Innenverzahnung besitzt, in die die Ritzel 21 der Satellitenschnecken 20 eingreifen. Außerdem ist ein Stauring 45 eingesetzt, um den Ringspalt zwischen einer Innenwandung des Extrudergehäuses 40 und dem Außenumfang der Extruderschnecke 100 an dieser Stelle einstellen zu können. 4 shows parts of a multi-screw extruder 200 in a side sectional view. Shown is the same section of the extruder screw shaft 100 as in FIG 3A , Which is rotatably mounted in an extruder housing 40 with an extruder bore 41 . The extruder housing 40 has a transition housing part 42 for accommodating the cone 11 and a housing part 43 with a reduced diameter for accommodating the feed and metering section 30 of the extruder screw 100. In the drive zone, a stator ring 44 is inserted into the extruder bore 41, which has internal teeth, in which the pinions 21 of the satellite worms 20 engage. In addition, a baffle ring 45 is used in order to be able to set the annular gap between an inner wall of the extruder housing 40 and the outer circumference of the extruder screw 100 at this point.

5 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Stützlagerelements 110 mit Nuten 115 zur Aufnahme der Satellitenschnecken mit ihren Ritzeln. An einem rückwärtigen Abschnitt, der als Konus 111 ausgebildet ist, sind Lagerausnehmungen 116 ausgebildet, worin pro Satellitenschneckeje ein Gleitlagerelement 170 mit einem Spannring 171 eingesetzt ist, welcher dazu dient, das Gleitlagerelement 170 im Stützlagerelement 110 zu halten. Wegen unterschiedlicher thermischer Ausdehnung kann sich die Passung zwischen dem Stützlagerelement 110 und dem Gleitlagerelement 170 ändern. Der Spannring 171 verhindert, dass sich das Gleitlagerelement 170 im Stützlagerelement 110 dreht. 5 shows a further embodiment of a support bearing element 110 with grooves 115 for receiving the satellite worms with their pinions. Bearing recesses 116 are formed on a rear section, which is designed as a cone 111, in which a slide bearing element 170 with a clamping ring 171 is inserted for each satellite worm, which serves to hold the slide bearing element 170 in the support bearing element 110. Because of different thermal expansion, the Change fit between the support bearing element 110 and the plain bearing element 170. The clamping ring 171 prevents the slide bearing element 170 from rotating in the support bearing element 110 .

Für die jeweilige zweite Lagerstelle ist ein Lagereinsatzelement 160 mit einer Lagerausnehmung 161 in die Nut 115 eingesetzt. Unterschiedlich im Vergleich zu der ersten Ausführungsform des Stützlagerelements nach den 3A, 3B und 4 ist, dass beim Stützlagerelement 110 Umströmungskanäle 113 ausgebildet sind, die am Außenumfang offen sind. Von ihnen zweigt jeweils ein Kanal 118 ab, der in der Lagerausnehmung 161 des Lagereinsatzelements 160 mündet, um dort die Schmierung sicherzustellen.A bearing insert element 160 with a bearing recess 161 is inserted into the groove 115 for the respective second bearing point. Different in comparison to the first embodiment of the support bearing element according to FIGS 3A , 3B and 4 is that the support bearing element 110 flow channels 113 are formed, which are open on the outer circumference. A channel 118 branches off from each of them and opens into the bearing recess 161 of the bearing insert element 160 in order to ensure lubrication there.

6 ist eine perspektivische Ansicht auf die Rückseite des Stützlagerelements 110. Hervorzuheben sind dort die Bohrungen 117, die jeweils zwischen zwei Eingangsöffnungen 112 der Umströmungskanäle 113 angeordnet sind und seitlich in den Lagerausnehmungen 116 (siehe 5) münden, um die dort angeordneten Gleitlager mit Polymer, das aus dem Produktionsfluss abgezweigt wird, zu schmieren. 6 is a perspective view of the back of the support bearing element 110. The bores 117, which are each arranged between two inlet openings 112 of the flow channels 113 and laterally in the bearing recesses 116 (see 5 ) to lubricate the plain bearings arranged there with polymer that is diverted from the production flow.

7 zeigt drei der Satellitenschnecken 120, die zur Aufnahme in dem in den 5 und 6 gezeigten Stützlagerelement 110 bestimmt sind. 7 FIG. 13 shows three of the satellite snails 120 designed for inclusion in the FIG 5 and 6 shown support bearing element 110 are determined.

Links ist eine Satellitenschnecke 120 mit Schneckensteg 122 ohne Zusatzteile gezeigt. Der Schneckensteg 122 endet an einem Bund 123. Dahinter ist ein Lagerabschnitt 125 ausgebildet.A satellite worm 120 with a worm flight 122 without additional parts is shown on the left. The screw flight 122 ends at a collar 123. A bearing section 125 is formed behind it.

Bei der mittleren Satellitenschnecke 120 ist ein Ritzel 121 auf den Lagerabschnitt 125 aufgesetzt. Dieses umfasst nicht nur einen verzahnten Bereich, sondern an jeder Seite davon auch jeweils einen Lagerabsatz 124, 126 mit Spiralnuten zur Verbesserung der Schmierung.A pinion 121 is placed on the bearing section 125 in the middle satellite worm 120 . This includes not only a toothed area, but also a bearing shoulder 124, 126 with spiral grooves on each side thereof to improve lubrication.

Bei der ganz rechts in 7 dargestellten Satellitenschnecke 120 sind aufgesetzt:

  • - das Ritzel 121;
  • - ein Lagereinsatzelement 160, in das der Lagerabsatz 124 des Ritzels 121 eingeführt ist;
  • - ein Gleitlagerelement 170, in das der Lagerabsatz 126 eingeführt ist; und
  • - einen das Gleitlagerelement 170 umgebenden Spannring 171.
At the far right in 7 satellite screw 120 shown are attached:
  • - the pinion 121;
  • - A bearing insert element 160 in which the bearing shoulder 124 of the pinion 121 is inserted;
  • - A plain bearing element 170 into which the bearing shoulder 126 is inserted; and
  • - a clamping ring 171 surrounding the plain bearing element 170.

8 zeigt eine dritte Ausführungsform eines Stützlagerelements 210, das wiederum an einem Ende einen Konus 211 aufweist und am Umfang eine Vielzahl hinterschnittener Nuten 215 besitzt, in denen die Antriebszone der Satellitenschnecken mit ihren Ritzeln ausgebildet ist. Bei dem Stützlagerelement 210 sind die Lageraufnahmen 261 für die beiden Lagerstellen der Satellitenschnecken beidseits des jeweiligen Ritzels in separaten Lagereinsatzelementen 260 vorgesehen. Umströmungskanäle 213 erstrecken sich von Eingangsöffnungen 212 am Konus 211 zu Ausgangsöffnungen 214. Kanäle 218 zweigen vom Umströmungskanal 213 ab und reichen bis in die Lageraufnahmen 261 der Lagereinsatzelemente 260. Die Lagereinsatzelemente 260 sind auch bei dieser Ausführungsform mit ihrer Außenkontur an die Innenkontur der Nuten 215 so angepasst, dass sie in einer Ebene quer zur Mittelachse formschlüssig festgelegt sind. Die axiale Festlegung der Lagereinsatzelemente 260 erfolgt durch Absätze an den Satellitenschnecken. 8th shows a third embodiment of a support bearing element 210, which in turn has a cone 211 at one end and a large number of undercut grooves 215 on the circumference, in which the drive zone of the satellite worms with their pinions is formed. In the case of the support bearing element 210, the bearing mounts 261 for the two bearing points of the satellite worms are provided in separate bearing insert elements 260 on both sides of the respective pinion. Flow channels 213 extend from inlet openings 212 on the cone 211 to outlet openings 214. Channels 218 branch off from the flow channel 213 and extend into the bearing receptacles 261 of the bearing insert elements 260. The bearing insert elements 260 are also in this embodiment with their outer contour to the inner contour of the grooves 215 adjusted so that they are positively defined in a plane transverse to the central axis. The bearing insert elements 260 are axially fixed by shoulders on the satellite worms.

BezugszeichenlisteReference List

200200
Mehrschneckenextruder multi-screw extruder
100100
Extruderschnecke extruder screw
10; 110; 21010; 110; 210
Stützlagerelementsupport bearing element
11; 111; 21111; 111; 211
Konuscone
12; 11212; 112
Eingangsöffnungentrance opening
13; 11313; 113
Umströmungskanalflow channel
14; 21414; 214
Ausgangsöffnungexit port
15; 115; 21515; 115; 215
Nutgroove
16; 116; 21616; 116; 216
Lagerausnehmungbearing recess
17; 117; 21717; 117; 217
Bohrungdrilling
118; 218118; 218
Kanal channel
20; 12020; 120
Satellitenschneckesatellite snail
21; 12121; 121
Ritzelpinion
22; 12222; 122
Schneckenstegsnail web
23; 12323; 123
BundFederation
24; 12424; 124
Lagerabsatzstock sales
25; 12525; 125
Lagerabschnitt zur Aufnahme des RitzelsBearing section to accommodate the pinion
26; 12626; 126
Lagerabsatz stock sales
3030
Einzugs- und MeteringabschnittFeeding and metering section
3131
Schneckensteg snail web
4040
Extrudergehäuseextruder body
4141
Extruderbohrungextruder bore
4242
Übergangsgehäuseteiltransition housing part
4343
Gehäuseteilhousing part
4444
Statorring mit InnenverzahnungStator ring with internal teeth
4545
Stauring constriction ring
5050
Rotorkörperabschnittrotor body section
5151
Hauptschneckenstegmain screw flight
5252
Nut groove
70; 17070; 170
Gleitlagerelement plain bearing element
60; 160; 26060; 160; 260
Lagereinsatzelementbearing insert element
161; 261161; 261
Lageraufnahmenstock shots

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

  • WO 2003033240 A1 [0002]WO 2003033240 A1 [0002]

Claims (7)

Extruderschnecke (100) für einen Mehrschneckenextruder (200), wenigstens umfassend: - einen Einzugs- und Meteringabschnitt (30), - eine im Durchmesser gegenüber dem Einzugs- und Meteringabschnitt (30) vergrößerten Rotorkörperabschnitt (50), der eine Mehrzahl von Satellitenschnecken (20) aufweist, welche zumindest über einen Teil Ihrer Länge offen liegend am Außenumfang des Rotorkörperabschnitts (50) angeordnet sind; wobei zwischen dem Einzugs- und Meteringabschnitt (30) und dem Rotorkörperabschnitt (50) ein Konus (11; 111; 211) und eine sich daran anschließende Antriebszone ausgebildet sind, in welcher die Satellitenschnecken (20) jeweils über ein Ritzel (21) in eine Innenverzahnung in oder an der Innenwandung eines Extrudergehäuses (40) des Mehrschneckenextruders (200) eingreifen; wobei die Antriebszone an einem Stützlagerelement (10; 110; 210) ausgebildet ist, welches für jede Satellitenschnecke (20) je eine Nut (15; 115; 215) zur Aufnahme des Ritzels (21) aufweist dadurch gekennzeichnet, dass die Satellitenschnecken (20) jeweils in wenigstens einem neben dem Ritzel (21) angeordneten Gleitlager (70(; 170) im Stützlagerelement (10; 110; 210) gelagert ist.Extruder screw (100) for a multi-screw extruder (200), at least comprising: - a feed and metering section (30), - a rotor body section (50) which is larger in diameter than the feed and metering section (30) and which has a plurality of satellite screws (20 ) which are arranged lying openly on the outer periphery of the rotor body section (50) over at least part of their length; wherein between the intake and metering section (30) and the rotor body section (50) a cone (11; 111; 211) and an adjoining drive zone are formed, in which the satellite worms (20) each have a pinion (21) in a Internal teeth engage in or on the inner wall of an extruder housing (40) of the multi-screw extruder (200); the drive zone being formed on a support bearing element (10; 110; 210) which has a groove (15; 115; 215) for each satellite worm (20) to accommodate the pinion (21), characterized in that the satellite worms (20) is mounted in at least one slide bearing (70 (; 170)) arranged next to the pinion (21) in the support bearing element (10; 110; 210). Extruderschnecke (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Satellitenschnecken (20) jeweils einen endseitigen Lagerabsatz (26) aufweisen, der in einem Gleitlager (70; 170) in einer Lageraufnahme (16; 116; 216) im Stützlagerelement (10; 110; 210) oder in einem darin eingesetzten Lagereinsatzelement (60; 160; 260) gelagert ist.extruder screw (100) after claim 1 , characterized in that the satellite worms (20) each have an end bearing shoulder (26) in a slide bearing (70; 170) in a bearing mount (16; 116; 216) in the support bearing element (10; 110; 210) or in a bearing insert element (60; 160; 260) inserted therein. Extruderschnecke (100) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Satellitenschnecken (20) jeweils in einem Gleitlager (70; 170) gelagert sind, das an einer axialen Position zwischen dem Ritzel (21) und dem Beginn des Schneckenstegs (22) angeordnet ist.extruder screw (100) after claim 1 or 2 , characterized in that the satellite worms (20) are each mounted in a sliding bearing (70; 170) which is arranged at an axial position between the pinion (21) and the start of the worm flight (22). Extruderschnecke (100) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Lageraufnahme (16; 116; 216) für das Gleitlager (70; 170) in einem Lagereinsatzelement (60; 160; 260) ausgebildet ist, das lösbar in die Nut (15; 115; 215) eingesetzt ist.extruder screw (100) after claim 2 or 3 , characterized in that at least one bearing seat (16; 116; 216) for the sliding bearing (70; 170) is formed in a bearing insert element (60; 160; 260) which is detachably inserted into the groove (15; 115; 215). . Extruderschnecke (100) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Nut (15; 115; 215) hinterschnitten ist und dass das Lagereinsatzelement (60; 160; 260) in einer Ebene quer zur Mittelachse der Extruderschnecke (100) formschlüssig in der Nut (15; 115; 215) gehalten ist.extruder screw (100) after claim 4 , characterized in that the groove (15; 115; 215) is undercut and that the bearing insert element (60; 160; 260) is held positively in the groove (15; 115; 215) in a plane transverse to the central axis of the extruder screw (100). is. Extruderschnecke (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am Außenumfang des Stützlagerelements (10; 110; 210) für jedes Gleitlager (70; 170) wenigstens eine Bohrung (17; 117; 217) eingebracht ist, die sich bis in die Nut (15; 115; 215) für das Ritzel (21) oder bis in die Lageraufnahme (16; 116; 216) erstreckt.Extruder screw (100) according to one of the preceding claims, characterized in that at least one bore (17; 117; 217) is made on the outer circumference of the support bearing element (10; 110; 210) for each slide bearing (70; 170) and extends to the groove (15; 115; 215) for the pinion (21) or into the bearing mount (16; 116; 216). Mehrschneckenextruder (200), wenigstens umfassend ein Extrudergehäuse (40) mit einer Extruderbohrung (41), in der eine Extruderschnecke (100; 100'; 100") nach einem der vorhergehenden Ansprüche rotierbar gelagert ist.Multi-screw extruder (200), at least comprising an extruder housing (40) with an extruder bore (41) in which an extruder screw (100; 100'; 100") according to one of the preceding claims is rotatably mounted.
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