DE102022210551A1

DE102022210551A1 - Verbindungsrohrbaugruppe für einen Extruder

Info

Publication number: DE102022210551A1
Application number: DE102022210551.6A
Authority: DE
Inventors: Kay Koppelt; Robert Socher; Marco Kenne; Mario Schwabe; Michael Tritschler
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 2021-10-06
Filing date: 2022-10-06
Publication date: 2023-04-06
Also published as: WO2023057557A1

Abstract

Es wird eine Verbindungsrohrbaugruppe (128) für einen Extruder (110) vorgeschlagen. Die Verbindungsrohrbaugruppe (128) umfasst ein Verbindungsrohr (130), wobei das Verbindungsrohr (130) zum Verbinden mit einer Dosierfördervorrichtung (118) und einer Seitenbeschickung (126) des Extruders (110) ausgebildet ist, wobei das Verbindungsrohr (130) eine Längsachse (132) definiert, und eine Antriebsvorrichtung (142), wobei die Antriebsvorrichtung (142) zum Drehen des Verbindungsrohrs (130) um die Längsachse (132) ausgebildet ist. Weiterhin wird ein Extruder (110) vorgeschlagen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verbindungsrohrbaugruppe für einen Extruder sowie einen Extruder.
Für viele Einsatzzwecke werden Bauteile aus faserverstärkten Kunststoffen verwendet. Bauteile aus faserverstärkten Kunststoffen zeichnen sich gegenüber Metallteilen durch eine Vielzahl von Vorteilen wie beispielsweise Gewichtsersparnis, Korrosionsbeständigkeit und Versagens-Zuverlässigkeit aus und finden daher eine zunehmende Anwendung in Industrie und Forschung. Faserverstärkte Kunststoffe enthalten als wesentliche Komponenten ein Matrixsystem aus Kunststoff in das Verstärkungsfasern, beispielsweise basierend auf Glas, Kohlenstoff, Aramid oder Nylon, eingebettet sind.
Zum Herstellen von faserverstärkten Bauteilen können Extruder verwendet werden. Bei der Extrusion werden feste bis dickflüssige härtbare Massen unter Druck kontinuierlich aus einer formgebenden Öffnung, auch als Düse, Matrize oder Mundstück bezeichnet, herausgepresst. Dabei entstehen Körper mit dem Querschnitt der Öffnung, Extrudat genannt, in theoretisch beliebiger Länge. Um faserverstärkte Bauteile aus Kunststoff mittels eines Extruders herzustellen, werden einem durch den Extruder geförderten Kunststoff-Hauptstrom Fasern, wie beispielsweise Glasfasern, über einen Nebenanschluss des Extruders kontinuierlich zudosiert. Zu diesem Zweck ist der Nebenanschluss üblicherweise mittels eines Verbindungsrohrs mit einer Dosierwaage zum Dosieren und Fördern der Fasern als Additiv verbunden. Das Verbindungsrohr ist ein Fallrohr und parallel zur Schwerkraftrichtung orientiert. Die Dosierwaage weist dabei eine senkrecht zur Schwerkraftrichtung orientierte Förderstrecke auf, mittels der ein kontinuierlicher Produktstrom der Fasern in das Verbindungsrohr gefördert wird.
Dabei hat sich in der Praxis gezeigt, dass es aufgrund des Übergangs der waagerechten Förderung in das vertikal orientierte Verbindungsrohr zu einseitigen Ablagerungen im Inneren des Verbindungsrohrs kommt, während die andere Seite durch den Glasfaserstrom kontinuierlich abgereinigt wird. Die Rohrinnenseite, welche nicht vom herunterfallenden Produktstrom abgereinigt wird, wird auch „Schattenseite“ genannt. Diese Ablagerungen der Glasfasern wachsen mit der Zeit bis sie zu schwer werden und herabfallen. Solche herabfallenden Ablagerungen können den Herstellungsprozess stören bzw. unterbrechen, beispielweise durch Verstopfen des Verbindungsrohrs oder Überlasten des Extruders aufgrund einer hohen Menge an Glasfasern, was auch Glasschlag genannt wird. Bislang muss daher das Verbindungsrohr gereinigt werden, beispielsweise in regelmäßigen Zeitintervallen. Während der Reinigung muss der Extrusionsprozess unterbrochen werden. Solche Unterbrechungen des Extrusionsprozesses führen zu einer Verringerung des Durchsatzes, einer Verschwendung von Material und Ausschuss. Außerdem können Qualitätsprobleme auftreten, da eine hohe Menge an Glasfasern in dem Extruder nicht gut dispergiert werden kann.
Die DE 10 2013 212 167 A1 offenbart eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Einbringen von Fasern in einen Extruder.
Die DE 10 2007 061 620 A1 offenbart ein Verfahren zur Herstellung von agglomeratfreien natur- und synthesefaserverstärkten Plastifikaten und thermoplastischen Halbzeugen über Direktverarbeitung von Endlosfasern.
Die WO 2009/099 920 A2 offenbart Kunststoffkomposite unter Verwendung von recyceltem Teppichabfall und Systeme und Verfahren zum Recyceln von Teppichabfall.
Die DE 102 01 869 A1 offenbart eine Aufgabevorrichtung für Schnipsel und Kurzschnittfasern.
Die DE 10 2007 047 548 A1 offenbart eine Vorrichtung zum Zuführen von Fasern.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile bekannter Vorrichtungen und Extrusionsverfahren zumindest weitgehend zu vermeiden. Insbesondere sollen Ablagerungen in einem Verbindungsrohr eines Extruders verhindert werden.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Verbindungsrohrbaugruppe und einen Extruder mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Ausführungsformen, die isoliert oder in beliebigen Kombinationen realisiert werden können, sind in den abhängigen Ansprüchen aufgeführt.
Im Folgenden werden die Begriffe „haben“, „aufweisen“, „umfassen“ oder „einschließen“ oderbeliebige grammatikalische Abweichungen davon in nicht-ausschließlicher Weise verwendet. Dementsprechend können sich diese Begriffe sowohl auf Situationen beziehen, in welchen, neben dem durch diese Begriffe eingeführten Merkmal, keine weiteren Merkmale vorhanden sind, oder auf Situationen, in welchen ein oder mehrere weitere Merkmale vorhanden sind. Beispielsweise kann sich der Ausdruck „A hat B“, „A weist B auf“, „A umfasst B“ oder „A schließt B ein“ sowohl auf die Situation beziehen, in welcher, abgesehen von B, kein weiteres Element in A vorhanden ist (d.h. auf eine Situation, in welcher A ausschließlich aus B besteht), als auch auf die Situation, in welcher, zusätzlich zu B, ein oder mehrere weitere Elemente in A vorhanden sind, beispielsweise Element C, Elemente C und D oder sogar weitere Elemente.
Weiterhin wird darauf hingewiesen, dass die Begriffe „mindestens ein“ und „ein oder mehrere“ sowie grammatikalische Abwandlungen dieser Begriffe oder ähnliche Begriffe, wenn diese in Zusammenhang mit einem oder mehreren Elementen oder Merkmalen verwendet werden und ausdrücken sollen, dass das Element oder Merkmal einfach oder mehrfach vorgesehen sein kann, in der Regel lediglich einmalig verwendet werden, beispielsweise bei der erstmaligen Einführung des Merkmals oder Elementes. Bei einer nachfolgenden erneuten Erwähnung des Merkmals oder Elementes wird der entsprechende Begriff „mindestens ein“ oder „ein oder mehrere“ in der Regel nicht mehr verwendet, ohne Einschränkung der Möglichkeit, dass das Merkmal oder Element einfach oder mehrfach vorgesehen sein kann. Weiterhin werden im Folgenden die Begriffe „vorzugsweise“, „insbesondere“, „beispielsweise“ oder ähnliche Begriffe in Verbindung mit optionalen Merkmalen verwendet, ohne dass alternative Ausführungsformen hierdurch beschränkt werden. So sind Merkmale, deren Beschreibung durch diese Begriffe eingeleitet wird, optionale Merkmale, und es ist nicht beabsichtigt, durch diese Merkmale den Schutzumfang der Ansprüche und insbesondere der unabhängigen Ansprüche einzuschränken. So kann die Erfindung, wie der Fachmann erkennen wird, auch unter Verwendung anderer Ausgestaltungen durchgeführt werden. In ähnlicher Weise werden Merkmale, welche durch „in einer Ausführungsform der Erfindung“ oder durch „in einem Ausführungsbeispiel der Erfindung“ eingeleitet werden, als optionale Merkmale verstanden, ohne dass hierdurch alternative Ausgestaltungen oder der Schutzumfang der unabhängigen Ansprüche eingeschränkt werden sollen. Weiterhin sollen durch diese einleitenden Ausdrücke sämtliche Möglichkeiten, die hierdurch eingeleiteten Merkmale mit anderen Merkmalen zu kombinieren, seien es optionale oder nichtoptionale Merkmale, unangetastet bleiben.
In einem ersten Aspekt wird Verbindungsrohrbaugruppe für einen Extruder vorgeschlagen. Die Verbindungsrohrbaugruppe umfasst ein Verbindungsrohr. Das Verbindungsrohr ist zum Verbinden mit einer Dosierfördervorrichtung und einer Seitenbeschickung des Extruders ausgebildet. Das Verbindungsrohr definiert eine Längsachse. Die Verbindungsrohrbaugruppe umfasst weiterhin eine Antriebsvorrichtung. Die Antriebsvorrichtung ist zum Drehen des Verbindungsrohrs um die Längsachse ausgebildet.
Das Verbindungsrohr erlaubt im verbundenen Zustand eine Zufuhr eines feststoffförmigen Additivs von einer Dosierfördervorrichtung zu einer Seitenbeschickung des Extruders. Durch die von der Antriebsvorrichtung bewirkte Drehbewegung des Verbindungsrohrs bewirkt der durch das Verbindungsrohr geförderte Additivstrom, das das Additiv allseitig an die Innenwand des Verbindungsrohrs gelangt und so daran anhaftendes Additiv durch diesen Kontakt ablöst. Damit kann das Bilden einer festen Schicht eines Additivs, wie beispielsweise Glasfasern, an der Innenwand des Verbindungsrohrs verhindert werden. Mit anderen Worten wird durch die Drehbewegung des Verbindungsrohrs eine Art Selbstreinigung realisiert. Damit wird die Dosage des Additivs zu dem im Extruder geförderten Hauptstrom gleichmäßiger. Außerdem lässt sich eine solche Verbindungsrohrbaugruppe auch in bestehenden Anlagen bzw. Extrudern nachrüsten.
Das Verbindungsrohr kann einen polygonalen, viereckigen, dreieckigen, elliptischen oder kreisförmigen Querschnitt aufweisen. Entsprechend kann das Verbindungsrohr grundsätzlich eine beliebige Querschnittsform aufweisen. Bevorzugt ist dabei jedoch ein kreisförmiger Querschnitt, da dieser im Vergleich zu einer eckigen Ausgestaltung den zuvor beschriebenen Selbstreinigungseffekt deutlicher ausprägt.
Das Verbindungsrohr kann eine Länge aufweisen, die um mindestens einen Faktor 5 und bevorzugt mindestens Faktor 8 größer als ein Durchmesser des Rohrs ist. Entsprechend erlaubt das Verbindungsrohr auch eine Förderung des Additivs über längere Strecken.
Das Verbindungsrohr kann zumindest teilweise aus Metall hergestellt sein. Damit eignet sich das Verbindungsrohr für viele Arten von Additiven.
Die Antriebsvorrichtung kann zum Drehen des Verbindungsrohrs mit 0,5 Umdrehungen pro Minute bis 20 Umdrehungen pro Minute, bevorzugt 1 Umdrehung pro Minute bis 10 Umdrehungen und noch bevorzugter 2 Umdrehungen pro Minute bis 5 Umdrehungen pro Minute ausgebildet sein. Entsprechend wird der zuvor beschriebene Selbstreinigungseffekt mit vergleichsweise geringen Drehzahlen erzielt, so dass dieser auch mit vergleichsweise geringem Energieaufwand erzielbar ist.
Die Antriebsvorrichtung kann zum kontinuierlichen Drehen des Verbindungsrohrs ausgebildet sein. Damit wird die Dosierung des Additivs zu dem im Extruder geförderten Hauptstrom und der zuvor beschriebene Selbstreinigungseffekt gleichmäßig ausgeprägt.
Das Verbindungsrohr kann ein Abtriebsrad aufweisen. Die Antriebsvorrichtung kann ein Antriebsrad aufweisen. Das Antriebsrad und das Abtriebsrad können drehverbunden sein. Damit lässt sich das Verbindungsrohr besonders effektiv drehen.
Das Abtriebsrad kann auf einer Außenfläche des Verbindungsrohrs angeordnet sein. Damit kann das Verbindungsrohr besonders einfach mit der Antriebsvorrichtung verbunden werden.
Die Verbindungsrohrbaugruppe kann weiterhin ein Gehäuse umfassen. Das Gehäuse kann das Abtriebsrad und das Antriebsrad zumindest teilweise und bevorzugt vollständig umgeben. Dadurch kann verhindert werden, dass eine Person in die laufende Antriebsvorrichtung mit ihrer Hand oder einem anderen Körperteil gelangt, was die Arbeitssicherheit erhöht. Aus Arbeitsschutzgründen kann daher eine solches Gehäuse vorgeschrieben sein, ist jedoch für die Funktion der Verbindungsrohrbaugruppe kein zwingender Bestandteil, sondern optional.
Die Antriebsvorrichtung kann einen Motor aufweisen. Dadurch kann das Verbindungsrohr besonders einfach und effektiv zur Drehung angetrieben werden.
In einem weiteren Aspekt wird ein Extruder vorgeschlagen. Der Extruder umfasst eine Dosierfördervorrichtung, eine Seitenbeschickung und eine Verbindungsrohrbaugruppe nach einer der oben ausgeführten oder unten näher erläuterten Ausführungsformen. Das Verbindungsrohr ist mit der Dosierfördervorrichtung und der Seitenbeschickung des Extruders verbunden. Ein solcher Extruder bringt die zuvor beschriebenen Vorteile mit sich. Insbesondere muss dieser nicht mehr für Reinigungszwecke des Verbindungsrohrs in seinem Produktionsprozess unterbrochen werden.
Das Verbindungsrohr kann im Wesentlichen parallel zur Schwerkraftrichtung angeordnet sein. Damit kann das Verbindungsrohr als eine Art Fallrohr ausgestaltet sein, dass die Förderung eines Additivs ausschließlich mittels Schwerkraft und ohne eigene Fördervorrichtung bewirkt.
Die Dosierfördervorrichtung kann zum kontinuierlichen Fördern eines Additivstroms eines feststoffförmigen Additivs ausgebildet sein. Damit kann das Additiv gleichmäßig zu der Extrudiermasse hinzudosiert werden.
Die Dosierfördervorrichtung kann zum kontinuierlichen Fördern von Glasfasern ausgebildet sein. Derartige Glasfasern neigen aufgrund elektrostatischer Aufladung dazu, sich an einer Innenwand des Verbindungsrohrs anzulagern. Durch die Drehbewegung des Verbindungsrohrs wird jedoch der zuvor beschriebene Selbstreinigungseffekt erzielt, so dass es im Verbindungsrohrs keine Schattenseite und an anderen Stellen Ablagerungen mehr gibt.
Die Dosierfördervorrichtung kann eine Waage zum Abwiegen eines feststoffförmigen Additivs und eine Förderschnecke zum Fördern des Additivs aufweisen. Damit kann eine exakte Dosage des Additivs realisiert werden.
Der Begriff „Extruder“, wie er hier verwendet wird, ist ein weiter Begriff, dem seine gewöhnliche und gängige Bedeutung beigemessen werden soll, wie der Fachmann sie versteht. Der Begriff ist nicht beschränkt auf eine spezielle oder angepasste Bedeutung. Der Begriff kann, ohne Beschränkung, sich insbesondere auf eine Maschine zur Herstellung von Formstücken aus thermoplastischem Material beziehen. Extruder sind Fördergeräte, die nach dem Funktionsprinzip der Archimedischen Schraube feste bis dickflüssige Massen unter hohem Druck und hoher Temperatur gleichmäßig aus einer formgebenden Öffnung, auch als Düse, Matrize oder Mundstück bezeichnet, herausgepresst. Dabei entstehen Körper mit dem Querschnitt der Öffnung, Extrudat genannt, in theoretisch beliebiger Länge. Dieses Verfahren wird als Extrusion bezeichnet. Grundsätzlich können Extruder in 2 Prozessprinzipien unterteilt werden: Verarbeitungs- und Aufbereitungsextruder. Verarbeitungsextruder dienen hauptsächlich der Formgebung (In der Regel Einwellenextruder) während Aufbereitungsextruder der chemischen und/oder physikalischen Modifizierung (reagieren, mischen, entgasen, etc.) von Stoffen dienen (gleichlaufender dichtkämmender Doppelwellenextruder, Busskneter, etc.). Es gibt Extruder mit einer, zwei oder mehreren Schneckenwellen. Bei den Extrudern mit zwei Schnecken unterscheidet man den gleichläufigen und den gegenläufigen Doppelschneckenextruder. Beim gleichläufigen Doppelschneckenextruder rotieren die Schnecken in gleicher Drehrichtung, beim gegenläufigen in entgegengesetzter Drehrichtung. Die Förderung und der Druckaufbau werden beim Einschnecken- und gleichläufigen Doppelschneckenextruder durch die Friktion der mit der Schnecke rotierenden Masse an der stehenden Gehäusewand (Zylinder) bewirkt - man spricht in diesem Zusammenhang von Friktionsförderung. Die so in der Rotation zurückbleibende Masse wird von den wendelförmigen Schneckengängen zur Auslassdüse geschoben. Beim gegenläufigen Doppelschneckenextruder überwiegt das Prinzip der Zwangsförderung.
Der Begriff „Seitenbeschickung des Extruders“, wie er hier verwendet wird, ist ein weiter Begriff, dem seine gewöhnliche und gängige Bedeutung beigemessen werden soll, wie der Fachmann sie versteht. Der Begriff ist nicht beschränkt auf eine spezielle oder angepasste Bedeutung. Der Begriff kann, ohne Beschränkung, sich insbesondere auf eine Vorrichtung beziehen, die mittels einer Fördereinrichtung, wie beispielsweise in Form von Schneckenwellen, die mittels Motor angetrieben werden, das durch das Fallrohr fallende Additiv seitlich in den (Haupt-)Extruder fördert. Die Seitenbeschickung steht dazu mit einem Nebenzufuhranschluss des Extruders in Verbindung, mittels dessen das Additiv dem im Inneren des geförderten (Haupt-) Produktstrom der Extrudiermasse zudosiert werden kann. Diese Art Zufuhr eines solchen Additivs wird auch als Seitenbeschickung oder Seitenfüttereinrichtung bezeichnet. Entsprechend wird der Begriff auch synonym zu Seitenzufuhreinrichtung des Extruders verwendet.
Der Begriff „Dosierfördervorrichtung“, wie er hier verwendet wird, ist ein weiter Begriff, dem seine gewöhnliche und gängige Bedeutung beigemessen werden soll, wie der Fachmann sie versteht. Der Begriff ist nicht beschränkt auf eine spezielle oder angepasste Bedeutung. Der Begriff kann, ohne Beschränkung, sich insbesondere auf eine Vorrichtung beziehen, die zum Dosieren und Fördern einer vorbestimmten Menge eines Additivs ausgebildet ist. Zu diesem Zweck weist die Dosierfördervorrichtung eine Fördervorrichtung, wie beispielsweise eine Förderschnecke auf, und umfasst eine Waage oder ist mit einer Waage verbunden, um die Menge des Additivs zu bestimmen bzw. abzumessen.
Der Begriff „Verbindungsrohr“, wie er hier verwendet wird, ist ein weiter Begriff, dem seine gewöhnliche und gängige Bedeutung beigemessen werden soll, wie der Fachmann sie versteht. Der Begriff ist nicht beschränkt auf eine spezielle oder angepasste Bedeutung. Der Begriff kann, ohne Beschränkung, sich insbesondere auf ein Rohr beziehen, das zum Verbinden mit einer Dosierfördervorrichtung und einer Seitenbeschickung des Extruders ausgebildet ist. Im verbundenen Zustand ist das Verbindungsrohr üblicherweise im Wesentlichen parallel zur Schwerkraftrichtung orientiert. Somit wirkt das Verbindungsrohr im verbundenen Zustand als ein Fallrohr.
Der Begriff „im Wesentlichen parallel zur Schwerkraftrichtung“, wie er hier verwendet wird, ist ein weiter Begriff, dem seine gewöhnliche und gängige Bedeutung beigemessen werden soll, wie der Fachmann sie versteht. Der Begriff ist nicht beschränkt auf eine spezielle oder angepasste Bedeutung. Der Begriff kann, ohne Beschränkung, sich insbesondere auf eine Orientierung des Verbindungsrohrs beziehen, die um nicht mehr als 15°, bevorzugt nicht mehr als 10° und noch bevorzugter nicht mehr als 5° von einer exakt parallelen Orientierung zur Schwerkraftrichtung abweicht.
Der Begriff „Längsachse“, wie er hier verwendet wird, ist ein weiter Begriff, dem seine gewöhnliche und gängige Bedeutung beigemessen werden soll, wie der Fachmann sie versteht. Der Begriff ist nicht beschränkt auf eine spezielle oder angepasste Bedeutung. Der Begriff kann, ohne Beschränkung, sich insbesondere auf eine Achse parallel zu oder entlang einer längsten Abmessung eines Bauteils beziehen. Dabei kann das Bauteil rotationssymmetrisch um die Längsachse ausgebildet sein, aber auch davon abweichende Geometrien sind möglich.
Der Begriff „kontinuierliches Drehen des Verbindungsrohrs“, wie er hier verwendet wird, ist ein weiter Begriff, dem seine gewöhnliche und gängige Bedeutung beigemessen werden soll, wie der Fachmann sie versteht. Der Begriff ist nicht beschränkt auf eine spezielle oder angepasste Bedeutung. Der Begriff kann, ohne Beschränkung, sich insbesondere auf eine Drehbewegung des Verbindungsrohrs ohne Anhalten oder Unterbrechung beziehen. Dabei bleibt die Drehgeschwindigkeit bevorzugt konstant.
Der Begriff „Antriebsvorrichtung“, wie er hier verwendet wird, ist ein weiter Begriff, dem seine gewöhnliche und gängige Bedeutung beigemessen werden soll, wie der Fachmann sie versteht. Der Begriff ist nicht beschränkt auf eine spezielle oder angepasste Bedeutung. Der Begriff kann, ohne Beschränkung, sich insbesondere auf eine Kraftmaschine beziehen, die zum Bewirken einer Drehbewegung eines Bauteils ausgebildet ist. Insbesondere kann sich der Begriff auf eine Kraftmaschine beziehen, die zum Drehen des Verbindungsrohrs um seine Längsachse ausgebildet ist. Zu diesem Zweck kann die Antriebsvorrichtung einen Motor aufweisen oder als Motor ausgebildet sein. Insbesondere kann die die Antriebsvorrichtung einen Elektromotor aufweisen oder als Elektromotor ausgebildet sein.
Der Begriff „Antriebsrad“, wie er hier verwendet wird, ist ein weiter Begriff, dem seine gewöhnliche und gängige Bedeutung beigemessen werden soll, wie der Fachmann sie versteht. Der Begriff ist nicht beschränkt auf eine spezielle oder angepasste Bedeutung. Der Begriff kann, ohne Beschränkung, sich insbesondere auf ein antreibendes Rad beziehen, das einen Antrieb bewirkt. Die antreibende Kraft des Antriebsrads wird dabei von einer Kraftmaschine bewirkt. Somit wird das Antriebsrad aktiv von der Kraftmaschine gedreht, um auf ein anderes Bauteil, das angetrieben wird, die Antriebskraft auszuüben.
Der Begriff „Abtriebsrad“, wie er hier verwendet wird, ist ein weiter Begriff, dem seine gewöhnliche und gängige Bedeutung beigemessen werden soll, wie der Fachmann sie versteht. Der Begriff ist nicht beschränkt auf eine spezielle oder angepasste Bedeutung. Der Begriff kann, ohne Beschränkung, sich insbesondere auf ein angetriebenes Rad beziehen, d.h. ein Rad das von einem anderen Bauteil gedreht wird. Als Abtrieb wird insbesondere die Stelle der Kraftmaschine bezeichnet, an der sie mechanische Arbeit an der Arbeitsmaschine abgibt (z. B. das vorstehenden Ende einer Motorwelle oder der Ausgangswelle eines Getriebes). Das übergebende Maschinenelement ist eine Kupplung oder ein Keilriemen.
Der Begriff „Additiv“, wie er hier verwendet wird, ist ein weiter Begriff, dem seine gewöhnliche und gängige Bedeutung beigemessen werden soll, wie der Fachmann sie versteht. Der Begriff ist nicht beschränkt auf eine spezielle oder angepasste Bedeutung. Der Begriff kann, ohne Beschränkung, sich insbesondere auf einen Feststoff beziehen, der einem Hauptproduktstrom in einem Extruder zudosiert wird. Dabei kann es sich grundsätzlich um jeden förderbaren Feststoff handeln, wie beispielsweise Pulver, Granulat oder Fasern. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann sich der Begriff bevorzugt auf Fasern und insbesondere Glasfasern beziehen.
Der Begriff „Schwenktrieb“, wie er hier verwendet wird, ist ein weiter Begriff, dem seine gewöhnliche und gängige Bedeutung beigemessen werden soll, wie der Fachmann sie versteht. Der Begriff ist nicht beschränkt auf eine spezielle oder angepasste Bedeutung. Der Begriff kann, ohne Beschränkung, sich insbesondere auf eine einbaufertige Systembaugruppe bestehend aus einer Kugel- oder Rollendrehverbindung zur gleichzeitigen Aufnahme von Axial- und Radialkräften sowie von Kippmomenten mit hydraulischen oder elektrischen Antrieben in einem vollkommen umschließenden Gehäuse beziehen. Schwenktriebe bestehen üblichwerwise aus einer Kugeldrehverbindung und einer Antriebsschnecke umgeben von einem Gehäuse.
Zusammenfassend werden, ohne Beschränkung weiterer möglicher Ausgestaltungen, folgende Ausführungsformen vorgeschlagen:

Ausführungsform 1: Verbindungsrohrbaugruppe für einen Extruder, umfassend ein Verbindungsrohr, wobei das Verbindungsrohr zum Verbinden mit einer Dosierfördervorrichtung und einer Seitenbeschickung des Extruders ausgebildet ist, wobei das Verbindungsrohr eine Längsachse definiert, und eine Antriebsvorrichtung, wobei die Antriebsvorrichtung zum Drehen des Verbindungsrohrs um die Längsachse ausgebildet ist.
Ausführungsform 2: Verbindungsrohrbaugruppe nach der vorhergehenden Ausführungsform, wobei das Verbindungsrohr einen polygonalen, viereckigen, dreieckigen, elliptischen oder kreisförmigen Querschnitt aufweist.
Ausführungsform 3: Verbindungsrohrbaugruppe nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei das Verbindungsrohr eine Länge aufweist, die um mindestens einen Faktor 5 und bevorzugt mindestens Faktor 8 größer als ein Durchmesser des Rohrs ist.
Ausführungsform 4: Verbindungsrohrbaugruppe nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei das Verbindungsrohr zumindest teilweise aus Metall hergestellt ist.
Ausführungsform 5: Verbindungsrohrbaugruppe nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei die Antriebsvorrichtung zum Drehen des Verbindungsrohrs mit 0,5 Umdrehungen pro Minute bis 20 Umdrehungen pro Minute, bevorzugt 1 Umdrehung pro Minute bis 10 Umdrehungen und noch bevorzugter 2 Umdrehungen pro Minute bis 5 Umdrehungen pro Minute ausgebildet ist.
Ausführungsform 6: Verbindungsrohrbaugruppe nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei die Antriebsvorrichtung zum kontinuierlichen Drehen des Verbindungsrohrs ausgebildet ist.
Ausführungsform 7: Verbindungsrohrbaugruppe nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei das Verbindungsrohr ein Abtriebsrad aufweist, wobei die Antriebsvorrichtung ein Antriebsrad aufweist, wobei das Antriebsrad und das Abtriebsrad drehverbunden sind.
Ausführungsform 8: Verbindungsrohrbaugruppe nach der vorhergehenden Ausführungsform, wobei das Abtriebsrad auf einer Außenfläche des Verbindungsrohrs angeordnet ist.
Ausführungsform 9: Verbindungsrohrbaugruppe nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, weiterhin umfassend ein Gehäuse, wobei das Gehäuse das Abtriebsrad und das Antriebsrad zumindest teilweise und bevorzugt vollständig umgibt.
Ausführungsform 10: Verbindungsrohrbaugruppe nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei die Antriebsvorrichtung einen Motor aufweist oder als Motor ausgebildet ist. Ausführungsform 11: Extruder, umfassend eine Dosierfördervorrichtung, eine Seitenbeschickung und eine Verbindungsrohrbaugruppe nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei das Verbindungsrohr mit der Dosierfördervorrichtung und der Seitenbeschickung des Extruders verbunden ist.
Ausführungsform 12: Extruder nach der vorhergehenden Ausführungsform, wobei das Verbindungsrohr im Wesentlichen parallel zur Schwerkraftrichtung angeordnet ist.
Ausführungsform 13: Extruder nach Ausführungsform 11 oder 12, wobei die Dosierfördervorrichtung zum kontinuierlichen Fördern eines Additivstroms eines feststoffförmigen Additivs ausgebildet ist.
Ausführungsform 14: Extruder nach einer der Ausführungsformen 11 bis 13, wobei die Dosierfördervorrichtung zum kontinuierlichen Fördern von Glasfasern ausgebildet ist.
Ausführungsform 15: Extruder nach einer der Ausführungsformen 11 bis 14, wobei die Dosierfördervorrichtung eine Waage zum Abwiegen eines feststoffförmigen Additivs und eine Förderschnecke zum Fördern des Additivs aufweist.

Figurenliste
Weitere Einzelheiten und Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen, insbesondere in Verbindung mit den Unteransprüchen. Hierbei können die jeweiligen Merkmale für sich alleine oder zu mehreren in Kombination miteinander verwirklicht sein. Die Erfindung ist nicht auf die Ausführungsbeispiele beschränkt. Die Ausführungsbeispiele sind in den Figuren schematisch dargestellt. Gleiche Bezugsziffern in den einzelnen Figuren bezeichnen dabei gleiche oder funktionsgleiche bzw. hinsichtlich ihrer Funktionen einander entsprechende Elemente.
Im Einzelnen zeigt:

1 eine perspektivische Ansicht eines Extruders gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele
1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Extruders 110 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der Extruder 110 weist einen Extruderzylinder 112 mit mindestens einer darin angeordneten Extruderschnecke 114 auf. Der Extruderzylinder 112 ist bei der gezeigten Ausführungsform als ein Extrudergehäuse 116 ausgebildet und kann weitere Bauteile umfassen, wie beispielsweise eine Isolierung oder Heizschale.
Der Extruder 110 weist weiterhin eine Dosierfördervorrichtung 118 auf. Die Dosierfördervorrichtung 118 erstreckt sich im Wesentlichen senkrecht zu einer Schwerkraftrichtung 120. Die Dosierfördervorrichtung 118 ist zum kontinuierlichen Fördern eines Additivstroms eines feststoffförmigen Additivs ausgebildet. Bei der gezeigten Ausführungsform ist die Dosierfördervorrichtung 118 als Diffenrentialdosierwaage ausgebildet. Die Dosierfördervorrichtung 118 weist eine Waage 122 zum Abwiegen eines feststoffförmigen Additivs und eine Förderschnecke 124 zum Fördern des Additivs auf. Bei der gezeigten Ausführungsform ist die Dosierfördervorrichtung 118 zum kontinuierlichen Fördern von Glasfasern ausgebildet. Die Glasfasern sind entsprechend das Additiv.
Der Extruder 110 weist weiterhin eine Seitenbeschickung 126 auf. Die Seitenbeschickung 126 ist seitlich an dem Extruderzylinder 112 angeordnet und erlaubt eine Zufuhr des Additivs zu der im Extruderzylinder 112 des Extruders 110 geförderten Extrudiermasse über einen nicht näher gezeigten Seiten- oder Nebenzufuhranschluss des Extruders 110. Bei der Extrudiermasse kann es sich um Kunststoff, wie beispielsweise ein Thermoplast handeln.
Der Extruder 110 weist weiterhin eine Verbindungsrohrbaugruppe 128 auf. Die Verbindungsrohrbaugruppe 128 umfasst ein Verbindungsrohr 130. Das Verbindungsrohr 130 ist zum Verbinden mit der Dosierfördervorrichtung 118 und der Seitenbeschickung 126 des Extruders 110 ausgebildet. 1 zeigt dabei das Verbindungsrohr 130 im verbundenen Zustand. Entsprechend zeigt 1, dass das Verbindungsrohr 130 mit der Dosierfördervorrichtung 118 und der Seitenbeschickung 126 des Extruders 110 verbunden ist. In diesem verbundenen Zustand ist das Verbindungsrohr 130 im Wesentlichen parallel zur Schwerkraftrichtung 120 orientiert. Das Verbindungsrohr 130 definiert eine Längsachse 132. Das Verbindungsrohr 130 kann grundsätzlich einen polygonalen, viereckigen, dreieckigen, elliptischen oder kreisförmigen Querschnitt aufweisen. Bei der gezeigten Ausführungsform weist das Verbindungsrohr 130 kreisförmigen Querschnitt auf. Das Verbindungsrohr 130 weist eine Länge 134 auf, die um mindestens einen Faktor 5 und bevorzugt mindestens Faktor 8 größer als ein Durchmesser 136 des Verbindungsrohrs 130 ist, beispielsweise Faktor 10 oder 15. Das Verbindungsrohr 130 ist zumindest teilweise aus Metall hergestellt. Das Verbindungsrohr 130 weist ein Abtriebsrad 138 auf. Das Abtriebsrad 138 ist auf einer Außenfläche 140 des Verbindungsrohrs 130 angeordnet.
Die Verbindungsrohrbaugruppe 128 umfasst weiterhin eine Antriebsvorrichtung 142. Die Antriebsvorrichtung 142 ist zum Drehen des Verbindungsrohrs 130 um die Längsachse 132 ausgebildet. Die Antriebsvorrichtung 142 weist einen Motor 144 auf. Bei der gezeigten Ausführungsform ist der Motor 144 als Elektromotor ausgebildet. Die Antriebsvorrichtung 142 weist ein Antriebsrad 146 auf. Das Antriebsrad 146 und das Abtriebsrad 138 des Verbindungsrohrs 130 sind drehverbunden. Bei der gezeigten Ausführungsform ist die Antriebsvorrichtung 142 als Schwenktrieb 148 ausgebildet. Entsprechend sind das Abtriebsrad 138 und das Antriebsrad 146 als Zahnräder ausgebildet. Es wird jedoch explizit betont, dass das Abtriebsrad 138 und das Antriebsrad 146 alternativ mittels eines Keilriemens oder dergleichen drehverbunden sein können. Der Extruder 110 weist weiterhin ein Gehäuse 148 auf, das das Abtriebsrad 138und das Antriebsrad 146 und den Keilriemen 148 zumindest teilweise und bevorzugt vollständig umgibt. Bei der gezeigten Ausführungsform ist die Antriebsvorrichtung 142 als Schwenktrieb 150 ausgebildet. Entsprechend sind das Abtriebsrad 138 und das Antriebsrad 146 als Zahnräder ausgebildet. Es wird jedoch explizit betont, dass das Abtriebsrad 138 und das Antriebsrad 146 alternativ mittels eines Keilriemens oder dergleichen drehverbunden sein können. Die Antriebsvorrichtung 142 ist zum Drehen des Verbindungsrohrs 130 mit 0,5 Umdrehungen pro Minute bis 20 Umdrehungen pro Minute, bevorzugt 1 Umdrehung pro Minute bis 10 Umdrehungen und noch bevorzugter 2 Umdrehungen pro Minute bis 5 Umdrehungen pro Minute ausgebildet, wie beispielsweise 3 Umdrehungen pro Minute. Insbesondere ist die Antriebsvorrichtung 142 zum kontinuierlichen Drehen des Verbindungsrohrs 130 ausgebildet.
Die Betriebsweise des Extruders 110 wird nachstehend ausführlicher beschrieben. Der Extruder 110 wird verwendet, um ein Bauteil herzustellen. Zu diesem Zweck wird, wie es allgemein bekannt ist, in dem Extruderzylinder 112 eine Extrudiermasse gefördert, die als Extrudat an der Düsenöffnung des Extruders 110 austritt. Zum Einstellen bestimmter Eigenschaften des Extrudats werden der Extrudiermasse ein Additiv in Form von Glasfasern zudosiert. Zu diesem Zweck wird mittels der Waage 122 der Dosierfördervorrichtung 118 eine vorbestimmte Menge an Glasfasern abgewogen und mittels der Förderschnecke 124 der Dosierfördervorrichtung 118 kontinuierlich in das Verbindungsrohr 130 transportiert. Die vorbestimmte Menge und die Fördergeschwindigkeit der Glasfasern hängt dabei von der Rezeptur für das herzustellende Bauteil bzw. den Prozessparametern ab. Dort fallen die Glasfasern schwerkraftbedingt durch das Verbindungsrohr 130 und gelangen so in die Seitenbeschickung 126. Diese fördert das durch das Verbindungsrohr 130 heruntergefallene Additiv (Glasfasern) mittels deren Förderschnecken (über bzw. durch den Nebenzufuhranschluss in den Extruder. Auf diese Weise gelangen die Glasfasern über die Seitenbeschickung 126 und den Nebenzufuhranschluss des Extruders 110 zu der Extrudiermasse, wo die Glasfasern mit dieser vermischt werden. Beim Übergang von der senkrecht zur Schwerkraftrichtung 120 bzw. horizontal orientierten Dosierfördervorrichtung 118 in das vertikal bzw. parallel zur Schwerkraftrichtung 120 orientierte Verbindungsrohr 130 können sich aufgrund elektrostatischer Aufladung die Glasfasern einseitig an der Innenwand des Verbindungsrohrs 130 ablagern und ggf. als Klumpen oder Glasfasermatten lösen. Um diese Ablagerung von Glasfasern zu verhindern, treibt die Antriebsvorrichtung 142 das Verbindungsrohr 130 kontinuierlich mit einer Drehzahl von beispielsweise 2 bis 3 Umdrehungen pro Minute zur Drehung um die Längsachse 132 an. Dadurch werden die Glasfasern allseitig an der Innenwand des Verbindungsrohrs 130 entlang gefördert und lösen ggf. anhafte Glasfasern ab bevor sich diese zu einer größeren Ansammlung, Film oder Glasfasermatte anlagern können. Damit wird eine kontinuierliche und gleichmäßige Zufuhr der Glasfasern zu der Extrudiermasse im Extruder 110 ermöglicht.
Bezugszeichenliste

110: Extruder
112: Extruderzylinder
114: Extruderschnecke
116: Extrudergehäuse
118: Dosierfördervorrichtung
120: Schwerkraftrichtung
122: Waage
124: Förderschnecke
126: Seitenbeschickung
128: Verbindungsrohrbaugruppe
130: Verbindungsrohr
132: Längsachse
134: Länge
136: Durchmesser
138: Abtriebsrad
140: Außenfläche
142: Antriebsvorrichtung
144: Motor
146: Antriebsrad
148: Gehäuse
150: Schwenktrieb

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 102013212167 A1 [0005]
DE 102007061620 A1 [0006]
WO 2009099920 A2 [0007]
DE 10201869 A1 [0008]
DE 102007047548 A1 [0009]

Claims

Verbindungsrohrbaugruppe (128) für einen Extruder (110), umfassend ein Verbindungsrohr (130), wobei das Verbindungsrohr (130) zum Verbinden mit einer Dosierfördervorrichtung (118) und einer Seitenbeschickung (126) des Extruders (110) ausgebildet ist, wobei das Verbindungsrohr (130) eine Längsachse (132) definiert, und eine Antriebsvorrichtung (142), wobei die Antriebsvorrichtung (142) zum Drehen des Verbindungsrohrs (130) um die Längsachse (132) ausgebildet ist.
Verbindungsrohrbaugruppe (128) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei das Verbindungsrohr (130) einen polygonalen, viereckigen, dreieckigen, elliptischen oder kreisförmigen Querschnitt aufweist.
Verbindungsrohrbaugruppe (128) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verbindungsrohr (130) eine Länge (134) aufweist, die um mindestens einen Faktor 5 und bevorzugt mindestens Faktor 8 größer als ein Durchmesser (136) des Verbindungsrohrs (130) ist.
Verbindungsrohrbaugruppe (128) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verbindungsrohr (130) zumindest teilweise aus Metall hergestellt ist.
Verbindungsrohrbaugruppe (128) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Antriebsvorrichtung (142) zum Drehen des Verbindungsrohrs (130) mit 0,5 Umdrehungen pro Minute bis 20 Umdrehungen pro Minute, bevorzugt 1 Umdrehung pro Minute bis 10 Umdrehungen und noch bevorzugter 2 Umdrehungen pro Minute bis 5 Umdrehungen pro Minute ausgebildet ist.
Verbindungsrohrbaugruppe (128) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Antriebsvorrichtung (142) zum kontinuierlichen Drehen des Verbindungsrohrs (130) ausgebildet ist.
Verbindungsrohrbaugruppe (128) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verbindungsrohr (130) ein Abtriebsrad (138) aufweist, wobei die Antriebsvorrichtung (142) ein Antriebsrad (146) aufweist, wobei das Antriebsrad (146) und das Abtriebsrad (138) drehverbunden sind.
Verbindungsrohrbaugruppe (128) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei das Abtriebsrad (138) auf einer Außenfläche (140) des Verbindungsrohrs (130) angeordnet ist.
Verbindungsrohrbaugruppe (128) nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, weiterhin umfassend ein Gehäuse (148), wobei das Gehäuse (148) das Abtriebsrad (138) und das Antriebsrad (146) zumindest teilweise und bevorzugt vollständig umgibt.
Verbindungsrohrbaugruppe (128) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Antriebsvorrichtung (142) einen Motor (144) aufweist.
Extruder (110), umfassend eine Dosierfördervorrichtung (118), eine Seitenbeschickung (126) und eine Verbindungsrohrbaugruppe (128) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verbindungsrohr (130) mit der Dosierfördervorrichtung (118) und der Seitenbeschickung (126) des Extruders (110) verbunden ist.
Extruder (110) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei das Verbindungsrohr (130) im Wesentlichen parallel zur Schwerkraftrichtung (120) angeordnet ist.
Extruder (110) nach Anspruch 11 oder 12, wobei die Dosierfördervorrichtung (118) zum kontinuierlichen Fördern eines Additivstroms eines feststoffförmigen Additivs ausgebildet ist.
Extruder (110) nach einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei die Dosierfördervorrichtung (118) zum kontinuierlichen Fördern von Glasfasern ausgebildet ist.
Extruder (110) nach einem der Ansprüche 11 bis 14, wobei die Dosierfördervorrichtung (118) eine Waage (122) zum Abwiegen eines feststoffförmigen Additivs und eine Förderschnecke (124) zum Fördern des Additivs aufweist.