DE1212295B - Vorrichtung zum Einstellen des Druckes bei einer Schneckenpresse fuer thermoplastische Kunststoffe - Google Patents

Vorrichtung zum Einstellen des Druckes bei einer Schneckenpresse fuer thermoplastische Kunststoffe

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DE1212295B DEB74249A DEB0074249A DE1212295B DE 1212295 B DE1212295 B DE 1212295B DE B74249 A DEB74249 A DE B74249A DE B0074249 A DEB0074249 A DE B0074249A DE 1212295 B DE1212295 B DE 1212295B
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Description

  • Vorrichtung zum Einstellen des Druckes bei einer Schneckenpresse für thermoplastische Kunststoffe Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Einstellen des Druckes in der plastifizierten Masse bei einer Schneckenpresse für thermoplastische Kunststoffe, welche im wesentlichen aus einem zwischen dem Plastifizierzylinder und dem Formwerkzeug der Schneckenpresse im Kanal des Schmelzeflusses angeordneten einstellbaren Drosselorgan besteht.
  • Es ist allgemein bekannt, daß in Schneckenpressen durch die Verwendung von Druckeinstellvorrichtungen ein von der Ausbildung des Formwerkzeuges unabhängiger gleichmäßiger Druck aufgebaut und auf diese Weise in vielen Fällen eine höhere Qualität des Extrudats erzielt werden kann, z. B. dadurch, daß je nach der Beschaffenheit des zu verarbeitenden Materials etwaige Lufteinschlüsse in der Schmelzmasse durch die unter dem sich aufbauenden Druck bildende Rückströmung vom Formwerkzeug ferngehalten werden.
  • Mehrere Bauarten solcher Druckeinstellventile sind bereits bekannt. Beispielsweise wurde vorgeschlagen, einen schwertförmigen Drosselschieber radial im Durchflußkanal für die im Zylinder der Schneckenpresse plastifizierte Masse einzustellen, um dadurch den Kanalquerschnitt zu verengen bzw. zu erweitern.
  • Diese Einrichtung hat den Nachteil, daß der Massefluß hierbei geteilt wird und überdies Strömungsschatten unmittelbar hinter dem Drosselschieber entstehen, so daß sich hier Teile des geschmolzenen Kunststoffes absetzen und dann dort verbrennen oder sich zersetzen können. Es hat sich herausgestellt, daß auf diese Weise unerwünschte Schlieren im fertigen Produkt auftreten. Diese Nachteile haben sich auch bei solchen Druckeinstellventilen gezeigt, bei denen z. B. ein konischer Ventilkopf in einer trichterförmigen Verengung des Durchflußkanals von Hand oder unter Federdruck verschiebbar angeordnet ist, da hier der Massenfluß ebenfalls, nämlich vom Ventilschaft, geteilt wird.
  • In einer ähnlichen, jedoch speziell für Blasfolienanlagen ausgebildeten Vorrichtung mit konisch erweiterter Ringspaltdüse und darin axial einstellbar angeordnetem, den Ringspalt erzeugenden Kernstück treten die obenerwähnten nachteiligen Erscheinungen zwar nicht auf, dafür aber wirken sich die im wesentlichen infolge ungleichmäßigen Materialeinzuges und -transportes der Schnecke auftretenden Druckschwankungen in der plastifizierten Masse und die gegebenenfalls während des Betriebes von Hand vorgenommenen Verstellungen des Kernstückes direkt auf die Austrittsdüse des Blaskopfes und damit auf die Wandstärke der Blasfolie aus.
  • Bei einem anderen Typ von Druckeinstellvorrich- tungen wird ein vom freien konischen Schneckenende gemeinsam mit einem entsprechend geformten Gegenstück gebildeter konischer Ringspalt dadurch verengt bzw. erweitert, daß entweder die Schnecke zum feststehenden Gegenstück axial hin und her oder umgekehrt das axial bewegliche Gegenstück zur dann axial feststehenden Schnecke hin und her bewegt wird.
  • Bei solchen Vorrichtungen treten jedoch zwischen der sich drehenden Sclmecke und dem sich nicht drehenden Gegenstück an dieser Stelle des Extrudiervorganges unerwünschte Scherkräfte sowie eine hierdurch bedingte zusätzliche Erwärmung in dem plastifizierten Kunststoff auf, die diesen gegebenenfalls in nicht tragbarer Weise aufspalten bzw. zersetzen. Die gleichen Erscheinungen zeigen sich bei einer abgewandelten Form obiger Vorrichtung, bei der die Stirnseite des an sich zylindrischen freien Schneckenendes mehrere konzentrische Ringe mit konischen Flanken und -das nicht drehbare Gegenstück entsprechende konzentrische Nuten trägt, in die die Ringe der Schnekkenstirnseite durch axiales Verschieben der Schnecke bzw. des Gegenstückes mehr oder weniger tief hineingefahren werden, wodurch sich die von Ringen und Nuten gebildeten Ringspalte verengen bzw. erweitern.
  • Das Gegenstück weist einen zentrischen Durchlaß auf, durch den das radial heranströmende Material zum Werkzeug hin abfließen kann.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, den Querschnitt des Durchflußkanals zwischen Plastifizierzylinderraum und Formwerkzeug der Schnekkenpresse zu verengen bzw. zu erweitern, ohne daß hierbei der Massefluß geteilt wird oder zu große Scherkräfte darin erzeugt werden.
  • Um dies zu erreichen, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, konzentrisch oder angenähert konzentrisch zum Schmelzeflußkanal in der Kanalwand kulissenartige Führungswände und einen in diesen Führungswänden drehbar angeordneten Ringkörper mit im wesentlichen außermittig angeordneter Durchlaßöffnung für den Schmelzefluß vorzusehen und den Ringkörper längs eines Teiles des Kanalumfanges mittels einer sich wulstförmig in den Schmelzeflußkanal vorwölbenden und diesen hierdurch zu einem verminderten lichten Querschnitt einschnürenden Wand abzudecken. Dabei kann der Ringkörper an besonderen kreisförmigen Gleitbahnen durch die den Ringkörper klammerartig übergreifenden Führungswände radial und axial gelagert sein. Vorzugsweise ist die Durchlaßöffnung des Ringkörpers für den Schmelzefluß von zwei Bögen verschiedener Krümmungsradien begrenzt.
  • Die Krümmungsradien a, b können konstant sein.
  • Dabei kann der vom kleineren Krümmungsradius a begrenzte Bogen von einem Ringkörperteil mit einem in die Durchlaßöffnung vorgewölbten Drosselwulst gebildet sein, dessen vom Schmelzefluß berührte Oberfläche der Führungswand angepaßt ist, wohingegen der vom größeren Krümmungsradius b begrenzte Bogen von einem Ringkörperteil gebildet sein kann, dessen Krümmungsradius dem des ungedrosselten Schmelzeflußkanals entspricht. Im übrigen kann der kleinste Krümmungsradius a des Ringkörperteils dem kleinsten Krümmungsradius der vom Schmelzefluß berührten Abdeckwand annähernd gleich sein und sich mit diesem zu einer geschlossenen angenähert kreisförmigen Linie ergänzen.
  • Die erfindungsgemäße Druckeinstellvorrichtung hat gegenüber den bekannten Konstruktionen vor allem den Vorteil, daß die Einschnürung des Durchlaßkanals zwischen Zylinderraum und Formwerkzeug der Schneckenpresse nunmehr durch eine strömungstechnisch günstige Ausbildung der stillstehenden Kanalwandform gebildet werden kann und gleichzeitig die Durchlaßöffnung am Einstellort stets eine zusammenhängende, ungeteilte Fläche ist, so daß ein glatter ungestörter und ungeteilter Durchfluß der plastiiiizierten Masse gewährleistet ist. Auf diese Weise wird eine starke Reibung und eine dadurch auftretende unkontrollierbare Erwärmung der plastifizierten Masse verhindert, die unter Umständen die molekulare Struktur des plastifizierten Kunststoffes zerstören kann. Außerdem zeichnet sich die Druckeinstellvorrichtung durch die Möglichkeit ihrer raschen und leichten Einstellung aus.
  • Da es sich als vorteilhaft erwiesen hat, innerhalb des einstellbaren Druckbereiches jeden gewünschten Druck in der Schmelzmasse aufbauen zu können, ist die Vorrichtung in weiterer Ausbildung der Erfindung so angeordnet, daß der Ringkörper während des Betriebes in einem Winkelbereich von 1800 stufenlos ein- und feststellbar ist. Um eine leichte Einstellung der Druckeinstellvorrichtung zu ermöglichen, große Einstellwege zu vermeiden und den Außenmantel der Vorrichtung nicht unnötig zu schwächen, sind am äußeren Umfang des Ringkörpers radiale Bohrungen zur Aufnahme eines umsteckbaren Einstellhebels und zu dessen Führung ein kurzer Schlitz in der äußeren Wandung der Vorrichtung vorgesehen.
  • Zur schnelleren und sicheren Einstellung der Druck einstellvorrichtung in ihre für den jeweils geeigneten Druckaufbau richtige Drosselstellung kann der Ringkörper bzw. der Einstellhebel bzw. der Führungsschlitz mit entsprechenden Markierungen versehen und außerdem. der Ringkörper mittels einer Klemmschraube feststellbar eingerichtet sein.
  • In der Zeichnung ist die Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigt F i g. 1 einen Längsschnitt durch die Druckeinstellvorrichtung in ihrer Drosselstellung mit kleinstem Durchlaßquerschnitt für die plastifizierte Masse, F i g. 2 den Querschnitt II-II gemäß F i g. 1 und F i g. 3 den Querschnitt III-III gemäß F i g. 1, jedoch in der Stellung mit dem größten Durchlaßquerschnitt der Vorrichtung, wobei der Ringkörper 8, 9 um etwa 1800 gegenüber der in F i g. 2 dargestellten Drosselstellung gedreht ist, Fig. 4 die obere Halbschale 1 der Druckeinstellvorrichtung mit dem Drosselring in perspektivischer Darstellung, F i g. 5 eine Seitenansicht in verkleinertem Maßstab von F i g. 1 ohne Ringkörper 8, 9 in Richtung des Pfeiles V gesehen, F i g. 6 eine Seitenansicht in ebenfalls verkleinertem Maßstab des aus dem Gehäuse herausgenommenen Ringkörpers 8, 9 der gegenüber seiner in der F i g. 2 dargestellten Lage um etwa 600 gedreht ist.
  • Das Gehäuse der Druckeinstellvorrichtung besteht im wesentlichen aus einer oberen Halbschale 1 und einer unteren Halbschale, die sich aus den beispielsweise mittels nicht dargestellter Schrauben und Distanzstücke miteinander verbundenen Teilschalen 2 und 3 zusammensetzt. Die beiden Halbschalen sind zu einer Einheit zusammengefaßt mittels eines Schrumpfringes 4, der zur Vermeidung von Wärmeverlusten durch Wärmestrahlung mit einem Heizband 5 umgeben ist. Die Vorrichtung läßt sich in bekannter Weise mit dem linken Flansch 6 am Extruderzylinder und mit dem rechten Flansch 7 am Formwerkzeug befestigen. Der in den beiden Halbschalen drehbar gelagerte und vom Schrumpfring 4 eingeschlossene, als Drosselring wirkende Ringkörper besteht aus den beiden Ringhälften 8 und 9, die mittels nicht dargestellter Schrauben zusammengehalten sind. Zwei Dichtungen 10 und 11 dichten den Raum zwischen Drosselring 8, 9 und Schrumpfring 4 gegen den von der plastifizierten Masse durchflossenen Durchlaßkanal 12 ab. Mittels der in einer Gewindebohrung des Schrumpfringes 4 sitzenden Sechskantschraube 13 kann der Drosselring 8, 9, der zu seiner Einstellung Bohrungenl4 zur Aufnahme des Einstellhebels 15 aufweist, in seiner jeweiligen Drosselposition arretiert werden. Der Schlitz 16 in Schrumpfring 4 und in Heizband 5 dient als Durchlaß für den Einstellhebel 15.
  • Mit 17 ist die sich wulstartig in den Schmelzeflußkanal 12 vorwölbende Wand bezeichnet, die den Raum 18 bzw. 20 der Drosselringführungin-der Halbschale 1 abdeckt. Mit 19 ist eine an- Wand 17 befestigte Platte bezeichnet, die den Raum 18 an seinem einen Ende dicht verschließt. Mit 21 sind die besonderen Gleitbahnen am Drosselringkörper 8, 9 gekennzeichnet, mittels derer dieser in der Führungswand 20 gelagert ist.
  • Wie aus F i g. 1 ersichtlich ist, wird der Durchlaßkanal 12 beidseits neben dem Einstellort durch den von der Halbschale 1 und der Teilschale 2 bzw. von der Halbschale 1 und der Teilschale 3 umschlossenen lichten Raum gebildet. Die Durchlaßöffnung am Einstellort wird einerseits von der in den Durchlaßkanal wulstartig vorgewölbten -und diesen bis auf einen kleinen lichten Radius verengenden Abdeckwand 17 der Halbschale 1 und andererseits von dem in dem Durchlaßkanal jeweils befindlichen Teil des Drosselringes 8, 9 gebildet. Je nachdem, ob die Ringhälfte 9, welche ebenfalls wulstartig in den Durchlaßkanal vorgewölbt ist, oder die andere Ringhälfte 8, welche bündig mit der Kanalwandung abschließt, sich zwischen den die untere Halbschale bildenden Teilschalen 2 und 3 befindet, hat die Durchlaßöffnung am Einstellort ihren kleinsten bzw. größten lichten Querschnitt. Die Abdeckwand 17 der Halbschale 1 ist auf ihrer dem Schmelzefluß abgewandten Seite so gewölbt, daß sich der Drosselring mit seiner in den Durchlaßkanal vorgewölbten Ringhälfte 9 kulissenartig in den Hohlraum 18 hinter der Abdeckwand 17 einfahren läßt. Dieser im Bogen verlaufende Hohlraum 18 ist an seinem einen Ende durch die Schulter der wulstartigen Vorwölbung der Ringhälfte 9 und an seinem anderen Ende durch die Platte 19 abgeschlossen, die an der Innenfläche der zylindrischen Drosselringhälfte 8 dichtend anliegt. Der bei Drehung des Drosselringes 8,9 sich volumenmäßig verändernde Hohlraum 18 ist zur Abführung etwa eingedrungener plastifizierter Masse mit einer nicht dargestellten verschließbaren Abfluß- oder Belüftungsleitung versehen.
  • Die Querschnittsformen der in den Durchlaßkanal vorgewölbten Drosselringhälfte 9 und der Führungswand 17 müssen nicht unbedingt die in der F i g. 1 dargestellte Gestalt haben, sondern können irgendeine beliebige strömungsgünstige Kontur aufweisen. Bei der in den F i g. 1 und 2 dargestellten Drosselstellung der kleinsten Durchlaßöffnung der Druckeinstellvorrichtung herrscht in der zu verarbeitenden plastischen Masse der höchst erreichbare Druck.
  • Um die Vorrichtung einzustellen, steckt man nach Lösen der Sechskantschraube 13 den Einstellhebel 15 in die durch den Schlitz 16 gerade erreichbare Bohrung 14 in der Drosselringhälfte 9 und dreht den Ringkörper 8, 9 entgegen dem Uhrzeigersinn um seine Drehachse, bis der Einstellhebel 15 am oberen Ende des Schlitzes 16 anschlägt, wobei der Ringkörper 8, 9 um etwas mehr als 600 gedreht und die nächste Bohrung 14 in den Bereich des Führungsschlitzes 16 gelangt ist, so daß der Einstellhebel 15 gegebenenfalls in diese umgesteckt werden kann. Auf diese Weise läßt sich der Drosselring maximal um etwa 1800 drehen, wodurch dann die Druckeinstellvorrichtung jene Stellung erreicht, bei welcher die Durchlaßöffnung ihren größten Querschnitt besitzt und der in der plastischen Masse aufgebaute Druck auf seinen niedrigsten Wert absinkt. Zwischen diesen beiden Extremwerten läßt sich jeder beliebige Druckwert stufenlos erreichen und der Drosselring an Hand von Markierungen schnell in die gewünschte Lage drehen.
  • Nach entsprechender Einstellung des Drosselringes zieht man die Sechskantschraube 13 zur Fixierung des Drosselringes wieder an.

Claims (11)

  1. Patentansprüche: 1. Vorrichtung zum Einstellen des Druckes in der plastifizierten Masse bei einer Schneckenpresse für thermoplastische Kunststoffe, welche im wesentlichen aus einem zwischen dem Plastifizierzylinder und dem Formwerkzeug der Schneckenpresse im Kanal des Schmelzeflusses angeordneten einstellbaren Drosselorgan besteht, dadurch gekennzeichnet, daß konzentrisch oder angenähert konzentrisch zum Schmelzeflußkanal (12) in der Kanalwand kulis- senartige Führungswände (17, 20) und ein in diesen Führungswänden drehbar angeordneter Ringkörper (8, 9) mit im wesentlichen außermittig angeordneter Durchlaßöffnung (12) für den Schmelzefluß vorgesehen sind, und daß der Ringkörper (8, 9) längs eines Teiles des Kanalumfanges mittels einer sich wulstförmig in den Schmelzeflußkanal (12) vorwölbenden und diesen hierdurch zu einem verminderten lichten Querschnitt einschnürenden Wand (17) der kulissenartigen Führung abgedeckt ist.
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der drehbare Ringkörper (8, 9) an besonderen kreisförmigen Gleitbahnen (21) durch die den Ringkörper klammerartig übergreifenden Führungswände (17, 20) radial und axial gelagert ist.
  3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchlaßöffnung des Ringkörpers (8, 9) für den Schmelzefluß von zwei Bögen verschiedener Krümmungsradien (a, b) begrenzt ist.
  4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Krümmungsradien (a, b) längs des Umfanges konstant sind und der vom kleineren Krümmungsradius (a) begrenzte Bogen von einem Ringkörperteil (9) mit einem in die Durchlaßöffnung vorgewölbten Drosselwulst gebildet ist, dessen vom Schmelzefluß berührte Oberfläche der Führungswand (17) angepaßt ist.
  5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der vom größeren Krümmungsradius (b) begrenzte Bogen von einem Ringkörperteil (8) gebildet ist, dessen Krümmungsradius dem des ungedrosselten Schmelzeflußkanals entspricht.
  6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der kleinere Krümmungsradius (a) des Ringkörperteils (9) dem kleinsten Krümmungsradius der vom Schmelzefluß berührten Abdeckwand (17) annähernd gleich ist und sich mit diesem zu einer geschlossenen angenähert kreisförmigen Linie ergänzt.
  7. 7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringkörper (8, 9) während des Betriebes in einem Winkelbereich von 1800 stufenlos ein- und feststellbar ist.
  8. 8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß am äußeren Umfang des Ringkörpers (8, 9) radiale Bohrungen (14) zur Aufnahme eines umsteckbaren Einstellhebels (15) angeordnet sind.
  9. 9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß in der äußeren Wandung (4, 5) der Vorrichtung ein Schlitz (16) zum Hindurchführen des Einstellhebels (15) vorgesehen ist.
  10. 10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringkörper (8, 9) oder der Einstellhebel (15) oder der Führungsschlitz (16) mit Markierungen versehen ist.
  11. 11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringkörper (8, 9) mittels einer Klemmschraube(13) feststellbar ist.
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