DE1174054B - Schneckenstrangpresse, insbesondere zur Ver-arbeitung von Kautschuk und Kunststoffen - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Internat. Kl.: B29f

Deutsche KL: 39 a4-3/02

Nummer: 1174054

Aktenzeichen: N 6311X/39 a4

Anmeldetag: 5. November 1952

Auslegetag: 16. Juli 1964

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schneckenstrangpresse, insbesondere zur Verarbeitung von Kautschuk und Kunststoffen, mit einer nahe der Füllöffnung liegenden Hochdruckzone und einer nahe dem Ausstoßende liegenden Niederdruckzone, einer sich durch die zwei Zonen des Zylinders erstreckenden Schnecke und einer zwischen der Hochdruck- und der Niederdruckzone angeordneten Drosselstelle, die in der Hochdruckzone einen Rückdruck aufbaut, und einer in Förderrichtung nach der Drosselstelle ίο angeordneten Entlüftungsöffnung.

Es sind Schneckenstrangpressen der genannten Art bekannt, die zwischen dem Austrittsende der Förderschnecke und der Düse mit einer Knet- oder Brechplattenanordnung versehen sind, um sowohl nicht plastizierte Teilchen des Materials als auch Fremdstoffe zurückzuhalten, wobei durch eine solche Brechplatte auch ein Rückdruck auf das Material aufgebaut wird, um die Reibungserwärmung, das Mischen und das »Schmieren« des Materials zu fördern.

Bei einer anderen bekannten Schneckenstrangpresse wird bei Verwendung bestimmter Materialien, wie z. B. Vinylidenchlorid, die Knetplattenanordnung fortgelassen und statt dessen die Förderschnecke im Zylinder axial verstellbar angebracht und mit einem sich verjüngenden Endteil ausgeführt, der mit einer konischen Bohrung zusammenarbeitet, die in der Nähe der Düsenöffnung liegt, um auf diese Weise die Fließgeschwindigkeit des Materials zu regeln. Auch hier wird ein Rückdruck auf das Material erzeugt.

Der Nachteil dieser bekannten Strangpressen besteht hauptsächlich darin, daß der Rückdruck erst am Ende des Förderweges erzeugt wird, so daß eine genügende Erwärmung und ein einwandfreies Mischen und Schmieren des Materials nicht gewährleistet ist.

Eine weitere bekannte Doppelschneckenstrangpresse weist zwischen der Hochdruck- und der Niederdruckzone eine Drosselstelle auf, wobei der Rückdruck und damit der Durchfluß dadurch geregelt werden, daß die wirksame Länge von Rückwärtsschneckengängen durch Anbringen breiterer oder schmalerer Einsätze verändert wird. Bei dieser Strangpresse ergeben sich verschiedene Nachteile. Einmal ist die konstruktive Ausführung der Schnekkengehäuse kompliziert, zum anderen kann die Veränderung des Rückdruckes nur stufenweise durch Anbringen eines jeweils breiteren oder schmaleren Einsatzes erfolgen, und schließlich wird das Material nicht genügend geschmiert, d. h. Fremdstoffteilchen bzw. nicht geschmolzene Materialstückchen können leicht durch den verhältnismäßig großen Querschnitt des Rückwärtsgewindes hindurchtreten.

Schneckenstrangpresse, insbesondere zur Verarbeitung von Kautschuk und Kunststoffen

Anmelder:

National Rubber Machinery Company,
Akron, Ohio (V. St. A.)

Vertreter:

Dr. E. Wiegand, München 15

und Dipl.-Ing. W. Niemann,

Hamburg 1, Ballindamm 26, Patentanwälte

Als Erfinder benannt:

Eugene Elman Heston, Akron, Ohio (V. St. A.)

Zweck der Erfindung ist es, eine Schneckenstrangpresse zu schaffen, bei der eine einfache Durchflußmengenregelung und ein gutes Durchmischen und Schmieren des Materials erfolgen kann.

Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß eine zwischen der Hochdruckzone und der Niederdruckzone angebrachte Drosselstelle als ringförmiger Durchgangsraum ausgebildet ist, der von sich einander gegenüberliegenden konischen Flächen auf der Schnecke bzw. in dem Zylinder begrenzt ist, wobei der Querschnitt des ringförmigen Durchgangsraumes durch axiale Verschiebung der Schnecke veränderlich ist.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist die auf der Schnecke befindliche Fläche mit schraubenlinienförmigen Rippen versehen, deren Steigung entgegen der Förderrichtung der Schnecke verläuft.

Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist die Innenwand des Zylinders im Bereich der Hochdruckzone mit schraubenrimenförmigen Rippen versehen, deren Steigung so verläuft, daß sie der Förderrichtung der Schnecke entgegenwirkt.

Bei der Erfindung ergibt sich unter anderem ein besonderer Vorteil dadurch, daß durch eine sehr einfache Ausbildung das Material in Form eines sehr dünnen Films durch den ringförmigen Durchgangsraum zwischen den sich gegenüberliegenden Flächen

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auf der Schnecke bzw. in dem Zylinder hindurch gedruckt wird, wobei durch die Relativdrehung zwischen den genannten Flächen und dem dünnen filmartigen Materialstrom das zwischen den Flächen hindurchgehende Material wirksam verschmiert wird, so daß irgendwelche kleine Fremdstoffteilchen bzw. nicht geschmolzene Materialstückchen aufgebrochen oder zurückgehalten werden. Weiter kann die Mengenregelung lediglich durch Axialverstellung der Schnecke erfolgen.

Weitere Zwecke und Vorteile der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung hervor.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert.

F i g. 1 ist ein Querschnitt durch eine Ausführungsform gemäß der Erfindung;

F i g. 2 ist ein Querschnitt durch eine abgeänderte Ausführungsform der Erfindung:

F i g. 3 zeigt im Querschnitt einen Teil einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.

Bei der in Fig. 1 wiedergegebenen Ausführungsform weist die Strangpresse einen Unterteil 1 auf, auf dem ein geeigneter Antriebsmotor und ein Reduziergetriebe (nicht dargestellt) angeordnet sind. Auf diesem Unterteil 1 ist eine Antriebshohlwelle 2 gelagert, die sich nach hinten über den Unterteil hinaus erstreckt und mit einem Antriebszahnrad 3 fest verbunden ist, das mit dem Getriebe des Antriebsmotors kämmen kann. Gleichachsig zu der Welle 2 ist ein deren Steigung entgegen der Förderrichtung der Schnecke 15 verläuft.

Der Ventilring 13 und der konische Ventilteil 19 bilden eine Ventilanordnung, die einen durch axiales Verschieben der Schnecke 15 einstellbaren ringförmigen Durchgangsraum 20 schafft, um die Fließgeschwindigkeit des Materials durch die Presse zu regeln. Die Schnecke 15 weist ferner einen Hauptteil 21 auf, der innerhalb der Zylinderbuchse 5 angeord-

net und mit einer schraubenlinienförmigen Rippe 22 versehen ist, welche das Material von den Zuführöffnungen? und 8 nach vorn gegen die Düse 11 fördert. Die Schnecke 15 steht bei 23 in verschiebbarem Eingriff mit der Hohlwelle 2, so daß beim Antrieb der Hohlwelle 2 über das Zahnrad 3 die Schnecke 15 zum Umlaufen gebracht wird.

Das axiale Einstellen der Schnecke 15 zum Ändern der Größe des ringförmigen Durchgangsraumes 20 wird mittels einer Mutter 24, die auf das hintere Ende

ao der Hohlwelle 2 geschraubt ist, und die sich unter Zwischenschaltung eines Druckblockes 25, der in einen Schlitz 26 in der Mutter 24 eingesetzt ist, gegen das Ende der Schnecke 15 legt, vorgenommen. Durch eine öffnung 27 in der Stirnseite der Mutter 24 erstreckt sich eine Leitung 28, durch welche ein geeignetes Kühlmittel in die hohle Schnecke 15 gelangt, um eine übermäßige Erwärmung der Schnecke 15, welche die Förderwirkung ungünstig beeinflussen würde, zu verhindern. Der Druckblock 25 ist mit

Zylinder 4 mit einer Zylinderbuchse 5 vorgesehen, die 30 einem Handgriff 29 versehen, durch welchen er wäh-

innerhalb des Unterteiles 1 befestigt ist und eine vorzugsweise innen mit Rippen oder Gewinde 6 versehene Bohrung aufweist, wobei die Gewindegänge in derselben Richtung geneigt sind wie die Rippen 17, rend des Zusammenbaues und Auseinandernehmens der Presse bedient werden kann.

Wie aus der Zeichnung ersichtlich, sind Temperaturregelvorrichtungen vorgesehen; eine Kühl-

22 der Schnecke 15. Die Zylinderbuchse 5 ist in der 35 vorrichtung, die bei der dargestellten Ausführungs-

Nähe ihres hinteren Endes mit einer seitlichen Zuführöffnung 7 versehen, die mit einer öffnung 8 im Unterteil 1 in Verbindung steht. Durch diese öffnungen 7 und 8 kann thermoplastisches od. dgl. Material in Kugel-, Korn-, Pulver- oder Schnitzelform in die Zylinderbuchse 5 eingeführt werden.

Eine Zylinderverlängerung 9 ist koaxial mit der Zylinderbuchse 5 an dem Unterteil 1 befestigt und steht über diesen nach vorn vor. Diese Verlängerung 9 form eine Kammer 30 aufweist, die um die Zuführöffnung 7 und 8 herum angeordnet ist, und durch die ein geeignetes Mittel zur Regelung bzw. Änderung der Temperatur in Umlauf gesetzt werden kann, um zu verhindern, daß das in die Zylinderbuchse 5 eingeführte Material »klebrig« wird und an der Schnecke 15 anklebt, und getrennte elektrische Heizvorrichtungen 31 und 32, die zu Beginn des Betriebes der Presse dem die Schnecke 15 umgebenden plastizierten

ist in der Nähe ihres einen Endes mit einer öffnung 45 Material Wärme zuführen und die, nachdem die 10 versehen, während an ihrem anderen Ende eine Presse ihre Arbeitstemperatur erreicht hat, abgeschalgeeignete Spritzdüse 11 befestigt
Verlängerung 9 ist vorzugsweise

ist. Die Zylindermit einer durchgehenden glatten Wandbohrung 12 ausgeführt.

Zwischen der Zylinderbuchse 5 und der Zylinder-Verlängerung 9 ist ein Ventilring 13 eingespannt, der mit einer konischen Bohrung 14 ausgebildet ist, welche die Bohrungen 6 und 12 der Buchse 5 und der Verlängerung 9 glatt miteinander verbindet.

Innerhalb der Zylinderverlängerung 9 und der Zylinderbuchse 5 ist eine axial verstellbare Schnecke 15 angeordnet, die sich durch die Hohlwelle 2 erstreckt und ebenfalls nach hinten über den Unterteil 1 hinausragt. Diese Schnecke 15 besitzt einen in der Zylinderverlängerung 9 liegenden Teil 16, der eine schraubenförmige Rippe 17 aufweist und schwach konisch zuläuft, wodurch ein ringförmiger Raum 18 geschaffen wird, der in seiner Querschnittsfläche in Richtung auf die Spritzdüse 11 allmählich abnimmt.

Ein konischer Ventilteil 19 der Schnecke 15 ist innerhalb der konischen Bohrung 14 des Ventilringes 13 vorgesehen, wobei die Fläche des Ventilteiles 19 mit schraubenlinienförmigen Rippen 46 versehen ist,

tet werden. Zusätzlich zu den Heizvorrichtungen 31 und 32 können Durchlässe 33 für den Umlauf eines Mittels zur Regelung oder Änderung der Temperatur vorgesehen sein, um überschüssige Reibungswärme abzuführen, die infolge der Bearbeitung des Materials durch die Schnecke 15 erzeugt wird. Die Zylinderverlängerung 9 und die Düse 11 können mit ähnlichen Temperaturänderungsvorrichtungen versehen sein.

Die Arbeitsweise der vorstehend beschriebenen Ausführungsform der Erfindung ist folgende:

Beim Umlaufen der Schnecke 15 und beim Einführen von Material in der gewünschten Form durch die seitlichen Zuführungsöffnungen 7 und 8 führt die Wirkung der Rippen 22 und 6 in der Zylinderbuchse 5 der Hochdruckzone zu einem Zusammenpressen des Materials, so daß eine Erhöhung seiner Wärmeleitfähigkeit, Erwärmung durch Reibung und ein Mischen und »Schmieren« des Materials herbeigeführt wird, wobei das auf diese Weise durchgearbeitete Material gleichzeitig in Richtung gegen die Zylinderverlängerung 9 gefördert wird. Es hat sich herausgestellt, daß zur Erzielung besserer Ergebnisse

der notwendige Rückdruck auf das Material zweckmäßigerweise in den ersten Stufen des Verfahrens aufgebaut wird.

Um sowohl einen solchen Aufbau von Rückdruck zu erhalten als auch eine Sieb- und Knetwirkung zu gewährleisten, wird die Schnecke 15 axial derart eingestellt, daß der ringförmige Durchgangsraum 20 eine entsprechende erwünschte Größe erhält.

Danach tritt das Material in die Zylinderverlängerung 9, welche die Niederdruckzone darstellt, ein, wo die flüchtigen Bestandteile und die eingeschlossene Luft und Gasblasen aus dem jetzt sehr dünnen röhrenförmigen Materialstrom durch die Entgasungsöffnung 10 austreten. Wegen des verhältnismäßig großen Querschnittes des ringförmigen Innenraumes 18 der Zylinderverlängerung 9 und der kleineren Steigung der Rippe 17 wird das Material in der Niederdruckzone ziemlich langsam gefördert und tritt, nachdem es durch die sogenannte »Temperzone«, die Niederdruckzone, geflossen ist, schließlich in die der Düse 11 benachbarte Kammer und wird dann mit gleichförmigem Druck durch die Düse 11 ausgepreßt. Bei der in F i g. 2 dargestellten Ausführungsform der Erfindung ist ein einstückiger Zylinder 34 vorgesehen. Eine konische Bohrung 35 zwischen einer Hochdruckzone 36 und einer »Temper«- oder Niederdruckzone 37 arbeitet mit einem konischen Teil 38 einer Schnecke 39 zusammen, um die Fließgeschwindigkeit des Materials und den Aufbau des Rückdruckes in der Hochdruckzone 36 zu regeln. Ein weiterer Unterschied der Ausführungsform gemäß F i g. 2 gegenüber der ersten Ausführungsform besteht darin, daß der Düsenteil 41 und die Schnecke 39 mit einer konischen Bohrung 42 bzw. einem konischen Ende 43 versehen sind, wobei die Teile 42 und 43 sich in größerem Abstand voneinander befinden als die konischen Teile 35 und 38, so daß der Rückdruckaufbau in der Hochdruckzone 36 erfolgt, wo er eher erwünscht ist, als in der »Temper«- bzw. Niederdruckzone 37.

Die schraubenlinienförmigen Rippen 6 in der Zylinderbuchse 5 der ersten Ausführungsform sind vorzugsweise in derselben Richtung geneigt wie die Rippe 22 der Schnecke 15, so daß ein Gegenfluß des Materials herbeigeführt wird, der Wirbelung erzeugt und so ein gründlicheres Durchmengen oder Mischen und Durcharbeiten des Materials hervorruft. Entsprechend ist der Zylinder 34 der in F i g. 2 dargestellten abgeänderten Ausführungsform im Bereich der Hochdruckzone 36 an seiner Innenwand vorzugsweise mit schraubenlinienförmigen Rippen 45 versehen.

In F i g. 3 ist eine Ausführungsform dargestellt, bei welcher die Zylinderbuchse 47 der Hochdruckzone mit einer durchgehend glatten Bohrung 48 ausgeführt ist, so daß, wenn erwünscht, die Gegenflußwirkung beim Ausstoßen bestimmter Materialien vollständig aufgehoben werden kann. Es kann aber auch in anderen Fällen genügen, die Gegenflußwirkung nur durch die Rippen 46 an dem Ventilteil 19 der Schnecke 15 zu erzeugen, so daß eine mit Rippen 6 versehene Bohrung nicht erforderlich ist.

Es können im Rahmen der Erfindung weitere Ausführungsformen angewendet werden, wobei Abänderungen der beschriebenen Einzelheiten vorgenommen werden können.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Schneckenstrangpresse, insbesondere zur Verarbeitung von Kautschuk und Kunststoffen, mit einer nahe der Füllöffnung liegenden Hochdruckzone und einer nahe dem Ausstoßende

so liegenden Niederdruckzone, einer sich durch die beiden Zonen des Zylinders erstreckenden Schnecke und einer zwischen der Hochdruck- und der Niederdruckzone angeordneten Drosselstelle, die in der Hochdruckzone einen Rückdruck auf-

[₅ baut, ferner einer in Förderrichtung nach der Drosselstelle angeordneten Entlüftungsöffnung, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselstelle als ringförmiger Durchgangsraum (20) ausgebildet ist, der von einander gegenüber-

o liegenden konischen Flächen (14, 19, 35, 38) auf der Schnecke (15, 39) bzw. in dem Zylinder (4, 34) begrenzt ist, wobei der Querschnitt des ringförmigen Durchgangsraumes (20) durch Axialverschieben der Schnecke veränderlich ist.

2. Schneckenstrangpresse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die auf der Schnecke (15) befindliche Fläche (19) mit schraubenlinienförmigen Rippen (46) versehen ist, deren Steigung entgegen der Förderrichtung der Schnecke (15) verläuft.

3. Schneckenstrangpresse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenwand des Zylinders (4, 34) im Bereich der Hochdruckzone mit schraubenlinienförmigen Rippen (6, 45) versehen ist, deren Steigung so verläuft, daß sie der Förderrichtung der Schnecke (39) entgegenwirkt.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Französische Patentschrift Nr. 769 279;
belgische Patentschrift Nr. 507 015;
USA.-Patentschriften Nr. 1 883 531, 1 935 050,

200 997, 2 496 625, 2 519 014, 2 593 265,

615199.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen