DE1255915B

DE1255915B - Schneckenstrangpresse

Info

Publication number: DE1255915B
Application number: DER34314A
Authority: DE
Inventors: Franciscus Roffelsen
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1962-02-01
Filing date: 1963-01-25
Publication date: 1967-12-07
Also published as: NL110721C; NL274251A

Description

Schneckenstrangpresse Die Erfindung bezieht sich auf Schneckenstrangpressen und ähnliche Einrichtungen, bei denen pulveriges und körniges Gut mit Hilfe einer um ihre Achse umlaufenden eingängigen Schnecke durch einen rohrförmigen Hohlkörper hindurchbewegt wird.
Bei solchen Einrichtungen ist Voraussetzung für das Zustandekommen eines Materialvorschubs, der das ständige vollkommene Füllen des vor dem Ausstoßwerkzeug liegenden Schneckengangteils bewirkt, daß sich das im Einzugbereich der Schnecke aufgegebene und von dort aus vorzuschiebende Material nicht mit der umlaufenden Schnecke um deren Achse bewegt oder wenigstens wesentlich langsamer als die Windungen der Schnecke.
In jedem Fall begrenzt die Bewegung des Guts um die Schneckenachse das Aufnahmevermögen der Schnecke und die Förderleistung der Einrichtung, und zwar je nach Drehzahl der Schnecke, in verschiedenem Maß.
Bei einem Gut mit großem Haftvermögen und bei zum Zusammenballen neigenden Stoffen ist die Förderleistung von Schnecken vor allem am Anfang des Förderweges besonders gering, weil erst bei wenigstens annähernd vollständiger Füllung des Schneckengangs und nach Aufbau eines gewissen Drucks im Fördergut dessen Reibung mit der feststehenden Wand des Förderkanals genügend groß wird, um das Gut gegenüber der Schnecke in ausreichendem Maß zurückzuhalten.
Bei bekannten eingängigen Schneckenstrangpressen für Kunststoffe (Extruder) dienen 30 bis 50°lo der Schneckenlänge nur dem Zusammenschieben des aufgegebenen Rohstoffs bis zur Füllung des restlichen Schneckenteils und zum Druckaufbau im Preßgut.
Ein wesentlicher Teil der Schnecke nimmt also an der zu leistenden eigentlichen Förderarbeit nicht teil.
Mit der Erfindung soll eine Förderschnecke geschaffen werden, bei der Füllung und Druckaufbau im Fördergut auf möglichst kurzem Weg geschehen, wodurch die Aufnahmekapazität gegenüber üblichen Schnecken wesentlich erhöht wird, und zwar sollen Füllung und Druckaufbau sich unabhängig von der Drehzahl der Schnecke in beiden Richtungen beeinflussen lassen und eine Regelung des Füllvorgangs je nach den Eigenschaften des Förderguts möglich sein.
Es ist zwar an sich bekannt, die Förderleistung von Schnecken in ihrem Einzugbereich durch eine vom rückwärtigen Schneckenende her mehr oder weniger weit in die Einzugzone eingeschraubte starre Bandwendel zu beeinflussen. Damit ist aber nur eine Verringerung des Aufnahmevermögens und damit eine Herabsetzung der im Einzugbereich ohnehin schlechten Förderleistung der Schnecke zu erreichen.
Außerdem läßt sich eine solche Bandwendel nur in einen Schneckenteil mit gleichmäßiger Steigung des Schneckenstegs einschrauben.
Ferner ist eine Schneckenpresse bekannt, bei deren Schnecke der im Einzugbereich liegende Teil des Schneckenstegs vom Schneckenkern und den übrigen mit diesem verbundenen Schneckenwindungen getrennt und zwischen beide Schneckenteile eine an den Drehungen der Schnecke nicht teilnehmende Büchse eingelegt ist. Diese beiden Maßnahmen wirken zwar dem Mitgehen des eingefüllten Guts mit dem Schneckengrund entgegen, steigern also die Förderleistung der Schnecke im genannten Bereich. Jedoch ist diese Leistungssteigerung im Vergleich mit dem baulichen Aufwand gering. Außerdem stören die notwendige Aufhängung der feststehenden Büchse am Schneckenmantel an einer zwischen Füllöffnung und Ausstoßöffnung gelegenen Stelle des Pressenmantels sowie die Aufhängung aufnehmende Lücke im Schneckengang den Materialdurchgang, und schließlich werden der zu Reinigungszwecken häufiger notwendige Ausbau der Schnecke und ihr Wiedereinbau sowie die Reinigung aller Schneckenteile wesentlich erschwert.
Erzielt werden die mit der Erfindung angestrebten Vorteile bei einer Schneckenstrangpresse zum Verarbeiten von pulverigem und körnigem Gut, insbesondere von Kunststoffen, mit einer innerhalb eines Gehäuses umlaufenden Schnecke, deren Steg in der Einzugzone aus einer den Kern koaxial und konzentrisch umgebenden und um die Kernachse drehbaren Bandwendel mit vom Schneckenkern und dem übrigen Teil des Schneckenstegs getrennten Windungen besteht, erfindungsgemäß dadurch, daß die Bandwendel unabhängig vom Schneckenkern dreh- und antreibbar angeordnet ist.
Bei einer solchen Schnecke kann z. B. durch bloße Erhöhung der Drehzahl der losen Schneckenwindungen gegenüber der Drehzahl des sich in gleichem Sinn drehenden Schneckenkerns auch bei haftendem Gut eine wesentlich verbesserte Förderleistung erzielt werden, da ein wesentlich größerer Teil des Guts teils an der Wand des Förderkanals, teils am Umfang des Schneckenkerns haften wird als an den Schneckenwindungen und beide Fördergutteile von den relativ zu ihnen bewegten Windungen der Schnecke in Förderrichtung vorgeschoben werden.
Noch günstiger aber wird der Vorschub, und schon wenige selbständige Schneckenwindungen genügen, um den restlichen Teil des Schneckenganges zu füllen, wenn die selbständigen, das Fördergut aufnehmenden Schneckenwindungen entgegengesetzt zum Schneckenkern und zum fest auf ihm sitzenden Teil des Schneckenstegs gedreht werden, wobei allerdings entsprechend ihrem entgegengesetzten Drehsinn die Steigungen der beiden Stegteile entgegengesetzt zueinander verlaufen müssen. Durch stufenlose Regelung der Drehzahl des selbständig drehbaren Stegteils läßt sich dann völlig unabhängig von der Drehzahl des Schneckenkerns mit den fest auf ihm sitzenden Windungen der Speisungsgrad und Speisungsdruck für die festen Windungen genau einstellen.
Eine erhebliche Verbesserung eines Schneckenförderers durch Teilung des Schnecken stegs in einen fest mit dem Kern verbundenen und einen selbständigen, um den Kern drehbaren Teil mit gleichgerichteter Steigung und gleichem Drehsinn, würde sich schon dann ergeben, wenn die selbständigen Windungen fest auf der Außenseite einer auf dem Schneckenkern drehbaren Büchse angeordnet wären, weil sich immer eine Drehzahl für diese Windungen finden läßt, bei der sich eine gute Förderleistung ergibt. Jedoch würden dann diese Drehzahlen unter Umständen unerwünscht hoch liegen. Deshalb wird der Anordnung der selbständigen Windungen unmittelbar auf dem Schneckenkern der Vorzug gegeben.
Der am Eingangsende der Schnecke angeordnete selbständige Teil des Schneckenstegs kann auch als rückseitig abgestützte Schraubenfeder ausgebildet sein, die je nach dem Druck, gegen den sie fördern muß, mehr oder weniger stark zusammengedrückt wird und sich wieder ausdehnt. Eine solche Feder bewirkt eine selbsttätige Anpassung der von der Schnecke aufgenommenen Fördergutmengen an den Füllgrad des übrigen Schneckenteils. Bei hohem Füllgrad schieben sich die Windungen der Feder zusammen, wobei der Abstand zwischen ihren unter dem Füllschacht liegenden Windungen kleiner wird, während bei geringem Füllgrad der Abstand zwischen den Windungen der sich entspannenden Feder größer wird und entsprechend mehr Gut zwischen sie einfallen kann.
Gibt man den Windungen einer solchen Feder eine in Förderrichtung zunehmende Steigung und ordnet man sie axial verschieblich auf dem Schneckenkern an, dann kann der Grad der Speisung des übrigen Schneckenteils in weiten Grenzen beeinflußt und den Eigenschaften des Förderguts in vollkommener Weise angepaßt werden.
In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele für den den Gegenstand der Erfindung bildenden Schneckenförderer dargestellt, und zwar zeigt F i g. 1 im Längsschnitt das rückwärtige Ende einer Schneckenstrangpresse nebst Einfüllschacht mit einer Schnecke, deren Steg teils fest mit dem Schneckenkern verbunden, teils als selbständiger Bauteil um diesen drehbar ist, F i g. 2 teils in Ansicht, teils im Längsschnitt einen als Schraubenfeder ausgebildeten selbständigen Teil des Schneckenstegs in entspanntem Zustand, F i g. 3 im Längsschnitt das rückwärtige Ende einer Schneckenstrangpresse mit federnden selbständigen Schneckenwindungen nach Fig. 2, jedoch teilweise zusammengedrückt, Fig.4 einen Querschnitt durch das Pressenende nach F i g. 3 im Bereich des Einfüllschachts, Fig.5 verschiedene Querschnittformen für die federnden Schneckenwindungen nach den Fig. 3 und 4.
Bei der Presse nach F i g. 1 befindet sich innerhalb des mit dem Einfüllschacht 2 versehenen Pressenmantels 1 eine Schnecke mit dem Schneckenkern 3 und den in üblicher Weise fest auf diesem angeordneten, den festen Stegteil bildenden Schneckenwindungen 4. Diese Windungen 4 beginnen jedoch erst mit Abstand hinter dem Einfüllschacht 2 bei der Linie 5, während der in dessen Bereich liegende Teil des Schneckenkerns als windungsfreier Schaft 3 a durch das offene Ende des Pressenmantels 1 herausgeführt und außerhalb des Mantels 1 mit dem Antriebsrad 12 versehen ist.
Auf dem windungsfreien Teil des Schneckenkerns sind die Windungen der Bandwedel 9 des selbständigen Stegteils sowie ein mit dessen rückwärtigem Ende 10 verbundenes Antriebsrad 11 drehbar gelagert. Diese Windungen der Bandwendel 9 reichen bis unmittelbar an den Beginn der festen Windungen 4 bei der Linie 5, haben unveränderliche Länge und sind auf dem Schneckenkern gegen Längsverschiebung gesichert. Ihre Steigung verläuft entgegengesetzt zu der der Windungen 4, und ihr Antrieb erfolgt demzufolge in einer dem Drehsinn des Schneckenkerns 3 entgegengesetzter Richtung (vgl. die Pfeile auf den Antriebsrädern 11 und 12) derart, daß beide Windungsteile 4 und 9 in gleicher Richtung (Pfeil 15) fördern. Im Bereich der mit 7 bezeichneten Zone nimmt der Durchmesser8 des bis zum Ende der Füllzone 13 zylindrischen Schneckenkerns allmählich auf den Durchmesser seines mit den festen Windungen 4 versehenen dickeren Teils zu.
Die Drehzahl des Antriebsrads 11 ist stufenlos regelbar, und zwar vorteilhaft vom Wert Null nach beiden Seiten, wodurch nicht nur die Fördergut. zuführung zum Schneckenteil mit festen Windungen geregelt und gewünschtenfalls auch unterbrochen, sondern auch - etwa im Falle einer Betriebsstörung - der Schneckenkanal auf einfache Weise entleert werden kann.
Aus dem Einfüllschacht 2 fällt das Fördergut in Richtung der Pfeile 6 unter einem gewissen Druck in den Schneckenkanal 14, wo es mit den diesen Kanal begrenzenden Wänden in Berührung kommt. Von diesen Wänden könnte höchstens die in Förderrichtung weisende Windungsfläche 16 der Windungen 9 Teile pulvrigen oder körnigen Förderguts in ihrem Drehsinn mitnehmen, da die Gegenfläche 17 stets in Förderrichtung vor dem den Schneckengang hier ja nicht völlig ausfüllenden Fördergut ausweicht. Die Schneckenwindungen 9 schieben also selbst bei ungünstigsten Bedingungen den am Pressenmantel 1 und am Schneckenkern 3 haftenden Teil des aufgegebenen Guts in Richtung des Pfeils 15 vor, und die Förderleistung ist um so besser, je größer diese inneren und äußeren Begrenzungsflächen des Schneckenkanals 14 im Verhältnis zur Windungsfläche 16 ist. Darüber hinaus kann durch Wahl einer geeigneten Drehzahl für das Antriebsrad 11 die schädliche Mitnahme von Fördergut durch die Windungen 9 auf ein Minimum herabgesetzt werden, während die Drehzahl des Schneckenkerns 3 und der fest auf ihm sitzenden Windungen 4 den übrigen Arbeitsbedingungen des Förderers oder der Presse angepaßt werden kann. In der Zone 7 nähert sich die Umfangsfläche des Schneckenkerns 3 der Innenwand des Pressenmantels 1, wodurch der von diesen Flächen auf das Fördergut ausgeübte Druck zunimmt und die Förderleistung der Schneckenwindungen gesteigert wird.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach den F i g. 2, 3 und 4 sind die selbständigen Schneckenwindungen 19 als axial zusammendrückbare Schraubenfeder20 ausgebildet, die mit dem Antriebsrad 22 fest verbunden ist. Das Antriebsrad 22 ist gegen axiale Verschiebung gesichert, jedoch in Achsrichtung verstellbar auf dem Schneckenkern drehbar gehalten, während die einzelnen Schneckenwindungen 19 axial frei verschiebbar auf dem Schneckenkern sitzen. Die Steigung S, S' der Windungen 19 nimmt von dem Antriebsrad 22 aus allmählich zu.
Mit zunehmender Füllung des Schneckenteils mit festen Windungen und zunehmendem, vom Fördergut auf die Federwindungen ausgeübtem Gegendruck wird die Feder zusammengedrückt, von der Länge 18 in F i g. 2 beispielsweise auf die Länge 21 in F i g. 3.
Je mehr die Feder zusammengedrückt und je geringer dabei der Abstand ihrer Windungen wird, um so weniger Fördergut wird von ihrem zwischen den Punkten 24 und 25 liegenden Teil aus dem Einfüllschacht 2 übernommen. Dadurch sinken ihr Aufnahmevermögen und ihre Förderleistung, der auf das Federende 23 wirkende Gegendruck nimmt infolgedessen allmählich ab, und die Feder dehnt sich wieder aus. Dies wiederholt sich, bis sich ein Gleichgewicht zwischen Förderdruck und Gegendruck eingestellt hat. Die Größe der einander entgegenwirkenden Druckkräfte läßt sich in gewissen Grenzen durch Verändern der Drehzahl des Antriebsrades 22, zusätzlich aber durch Längsverstellung dieses Rades mit der Feder verändern.
Die aus F i g. 4 ersichtliche Anordnung des Einfüllschachts 2 neben derjenigen Seite einer lotrechten Achsebene durch den Pressenmantel 1, an der der selbständige Schneckenstegteil 9 bzw. die Windungen 19 der Feder 20 aufwärts bewegt werden, bewirkt, daß alles aus dem Einfüllschacht 2 abwärts fallende Gut sich der Drehbewegung der Schneckenwindungen entgegenbewegt und damit seiner Haftung an diesen Windungen und seiner Mitnahme durch diese entgegenwirkt.
Fig. 5 zeigt eine Reihe von für eine Feder nach F i g. 2 mit der Achse 34 und der Förderrichtung 35 geeigneten Windungsquerschnitten 26 bis 33. Bei den Windungsquerschnitten 26,30 mit großer Erstreckung in Achsrichtung empfiehlt es sich, zum Geringhalten der Federreibung mit dem Gehäuse und dem Schneckenkern Freilaufwinkel 36 vorzusehen. Die hohle Feder mit dem Windungsquerschnitt30 erlaubt das Durchführen eines Heiz- oder Kühlmittels.

Claims

Patentansprüche: 1. Schneckenstrangpresse zum Verarbeiten von pulverigem und körnigem Gut, insbesondere von Kunststoffen, mit einer innerhalb eines Gehäuses umlaufenden Schnecke, deren Steg in derEinzugzone aus einer den Kern der Schnecke koaxial und konzentrisch umgebenden und um die Kernachse drehbaren Bandwendel mit vom Schneckenkern und dem übrigen Teil des Schneckenstegs getrennten Windungen besteht, d a du r c h g e -kennzeichnet, daß die Bandwendel(9,19) unabhängig vom Schneckenkern dreh- und antreibbar angeordnet ist.
2. Schneckenstrangpresse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steigungsrichtung und der Drehsinn der Bandwendel (9, 19) gleich der Stcigungsrichtung und dem Drehsinn des fest mit dem Schneckenkern (3) verbundenen Stegteils (4) sind und die Bandwendel mit gleicher oder unterschiedlicher Drehzahl antreibbar ist.
3. Schneckenstrangpresse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steigungsrichtung und der Drehsinn der Bandwendel (9, 19) der Steigungsrichtung und dem Drehsinn des fest mit dem Schneckenkern (3) verbundenen Stegteils (4) entgegengesetzt gerichtet sind (F i g. 1).
4. Schneckenstrangpresse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahl der Bandwendel (9, 19) stufenlos regelbar und die Drehrichtung zur Entleerung der Einfüllzone auch umkehrbar ist.
5. Schneckenstrangpresse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Bandwendel (19) axial in Richtung auf ihre Antriebsseite zusammendrückbar ausgebildet ist (Fig. 2und3).
6. Schneckenstrangpresse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Steigung (S) der Bandwendel (19) in Vorschubrichtung zunimmt.
7. Schneckenstrangpresse nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der Bandwendel (9, 19) rechteckig, trapezförmig oder dreieckig ist (F i g. 5).
8. Schneckenstrangpresse nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Bandwendel zum Durchleiten eines Temperiermediums hohl ausgebildet ist (F i g. 5, Teil 30).

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 1 166 460; deutsche Auslegeschrift Nr. 1 083 535; österreichische Patentschrift Nr. 156 009; schweizerische Patentschrift Nr. 319 320; französische Patentschrift Nr. 1 114 195; britische Patentschrift Nr. 838 549.