DE1579001A1 - Schneckenmaschine zum Aufschmelzen von Kunststoffgranulaten - Google Patents

Description

• Schneckenmaschine zum Aufschmelzen von Kunststoffgranulaten Die Erfindung betrifft eine: Schneckerunaschine mit einer beheizbaren Schnecke zum Aufschmelzen von Kunststoffgranulaten, z:B. von Polyamid--und Polyesterschnitzeln: Bei derartigen Schneckenmaschinen wird das feste Granulat der Einlaufzone der zumeist waagerecht angeordneten 'Schnecke zugeführt und in einer oder mehreren Schmelzzonen aufgesohmolzen und'schließ'lich nach Passieren der Meßzone durch ein Spritzwerkzeug ins Freie gedrückt. Der Druck, @`eelcher vor der Spritzdüse aufgebaut , ird, bestimmt hierbei die Ausstoßgeschwindigkeit. hr ist abhängig von der Schneckengeometrie, der s@erkzeugöffnung, der Produktviskosität und der Schneckendrehzahl. Um eine hinreichende Druckkonstanz zu erhalten, genügt es bei . ins Freie ausstoßenden Schneckenmaschinen im allgemeinen, die Schneckendrehzahl entsprechend einzustellen. Wesentlich schwieriger sind die Verhältnisse bei Schnekkenschmelzern, welche das geschmolzene Produkt nicht ins Freie ausstoßen sondern im geschlossenen Rohrsystem einer Reihe von Zahnradpumpen zuführen, die ihrerseits entsprechende Teilmengen zur :Erzeugung synthetischer Fäden durch sehr enge Düsenöffnungen drücken. Schon kleine Druckschwankun-_en vor den Dosierpumpen führen hierbei zu beträchtlichen Titerschwankungen der gesponnenen Fäden und damit zur Qualitätsminderung des Spinnproduktes. Der Druck vor den Dosierpumpen wird daher üblichervreise überwacht und durch Anpassung der ächnekkendrehzahl auf einem möglichst konstanten riert-gehalten. Diese bekannte 1tiaßnahme zur --;rzielung der gewünschten Druckkonstanz kann schon nicht die aus den hier nicht weiter zu erörternden Gründen unvermeidbaren Schxankungen des `Druckaüfbäus -in der Schmelzschnecke selbst zufriedenstellend bewältigen, bei schlagartiger Änderung der von den Dosierpumpen abgenommenen Produktmengen versagen die bekannten Anordnungen mit Drehzahleinstellung jedoch völlig: Solche plötzlichen -Jengenänderungen können durch Ausfall von einzelnen Doserpumpen und beim Auswechseln der Spinnwerkzeuge auftreten. Unterstütz t durch das aus technologischen Gründen geringe Volumen des Leitungs-, systems zwischen der Schneckenmaschine und den Dosier-0.
• pumpen.sowie durch die niedrige Kompressibilität der Schmelze-entstehen bei jeder Änderung der von den Pumpenabgenommenen Menge in Sekunden-Bruchteilen beträchtliche Druckabweichungen, die wegen des trägen Irießsystems , und vregen der geringen Stellgeschwindigkeit nicht rechtzeitig durch Drehzahländerung ausgeregelt werden-können. Infolgedessen ergeben sich starke Titerschwankungen und damit häufig untragbare Qualitätsminderungen des Spinnproduktes.- Darüber hinaus gefährden derartige unerwünschte Druckstöße das Leitungssystem und selbst den Schnekkenzylinder. Als in dieser Hinsicht besonders anfällig gelten Schneckenmaschinen mit kleinen Z/D-Verhältnis, und unter diesen-wiederum solche mit senkrecht angeordneter Schnecke.
• Zur Erzielung einer ausreichenden Druckkonstanz ist auch schon vorgeschlagen worden, die Schnecke zur hnderung des Austrittsspaltes axial verschiebbar im Schneckengehäuse anzuordnen. dieser Anordnung gelingt es jedoch nicht, größere'Druckschwankun;en aufz"ufangen. Nach einem anderen, nicht zum Stand der Technik gehörigen Vorschlag (Patentanmeldung Z 11 115 ?./39a1) , soll zum Ausgleich der Druckschwankungen eire Auf schmelzschnecke mit veränderbarem fio:.: ressiorsverhältnis eingesetzt werden, so da3 in die Meßzone der Schnecke stets genau die Liaterialmenge hineingefördert die am Auslaufende der Schrecke abgenommen wird. Dieses soll dadurch erreicht werden, daß die Einlaufzone der Schnecke durch ein gesondertes, gegenüber den übrigen Schneckenzonen verschieblich angeordnetes Teil gebildet ist. Diese Maßnahme führt zwar zu einer Vergleich-.mäßigung des Druckaufbaus in der Schnecke, sie kann jedoch erhebliche Druckstöße, die zwischen dem Schneckenende und den Dosierpumpen auftreten, nicht mit der wünschenswerten Schnelligkeit und dem erforderlichen Ausmaß aussteuern.
• Mit der Erfindung, wird nun eine Schneckenmaschine mit axial im Gehäuse verschieblicher Schnecke vorgeschlagen, welche in der Zage ist, auch beträchtliche Druckschwankungen kurzzeitig und vollständig auszusteue.rn. Erfindungsgemäß.geschieht das dadurch, daß sich die Innenwand des Schneckengehäuses in Richtung des Austrittsendes stetig verjüngt und daß die Umhüllende des Schneckenkörpers eine entsprechende Kontur aufweist.. Bei dieser Anordnun,führen Druckschwankungen zu einer axialen Verschiebung der SchnEcke, wodurch sich der Abstand der Schneckengänge von der Gehäuseinnenwand über die-gesamte Schneckenlänge verändert. Es hat sich gezeigt, daß diese Tatsache zu einer Veränderung der rörder- und Druckaufbaubedingungen in der Schnecke

  führt, dergestalt, daß die gewünschte Druckkonstanz

  z 9 B s

  auch be«,durch Ausfall von Dosierpumpen bedingten

  heftigen Druckschwankungen eingehalten wird. Bei axialer Verschiebung der Schnecke ergibt sich wegen des sich über die ganze Schneckenlänge erstreckenden Spaltraumes eine mehr oder weniger große Rückströmung bzw. Lässigkeit, welche die Druckaussteuerung ermöglicht.
• Im Verfolg des Erfindungsgedankens kann die Innenwand des Schneckengehäuses einen kegelstumpfförmigen Raum begrenzen, der von einem entsprechend geformten Schneckenkörper eingenommen wird; es ist aber auch möglich, daß die Innenwand einen paraboloidförmigen-oder hyperboloidiörmigen Raum begrenzt und einen entsprechend ausgebildeten Schneckenkörper umgibt.
• Die Schnecke stützt sich zweckmäßig an ihrem antriebsseitigen Ende in an sich bekannter ;leise an, einer vorgespannten Schrauben-Druckfeder abt welche der Bewegung-der Schnecke bei Druckerhöhung, nach innert entgegenwirkt. Der von der Schnecke, aufgebe,ute Druck ist von der Vorspannung der Feder abhängig; wodurch auf einfache ';Veise der gewünschte Druck durch EinAtel-Jung der Vorspannüng festgelegt werden kann.. Eine zusätzliche Regelung der Drehzahl zur D**Zckeinstellang st dabei nicht erforderlich: -"Anstelle der Abstützung der Schnecke an einer Feder kann die Schnecke aber auch an ihrem- äntriebssei-tgdn Ende mit einem Kolben versehen seinder mit einem -hydraulischen Druckmittel einstellbaren Druckes beaufschlägt @ ist. Durch die Druckeinstellbarkeit Wird, hierbei eine der Vorapanntängsändcrung der Feder ähnliche Wirkung erzielt: ',`eitere Einzelheiten der Erfindung werden nachfolgend anhand der Ausführungsbeispiele darstellenden Zeichnungen erläutert: Baring zeigt in teilweise sdhemätischer Darstellung:: Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäß ausgebildete Schneckenmaschine und-Fig. 2 einen der fig. 1 ähnlichen Schnitt, jedoch mit einer anderen Abstützung der Schnecke. Das Schneckengehäuse 1 besitzt im gezeigten Beispiel eine sich in Richtung des Austrittsendes 2 kegelstumpfförmig verjüngende Innenwand 3,.Welcher in der einen Grenzlage der axial verschiebbaren Schnecke 44 die Schneckengänge in bei xtrudern üblicher :weise dicht anliegen. Das feste Kunststoffgranulat wird der Schnekke an dem dem Austrittsende 2 gegenüberliegenden Ende mittels eines Trichters 5 aufgegeben. Beim Ausführungs-Beispiel gemäß Fig: 1 besitzt das Schneckengehäuse 1 an diesem Ende eine hohlzylinderförnige Verlängerung 6,i durch vrelche sich die Schneckenwelle 7 als Verlängerung des Schneckenkernes hindurcherstreekt und an ihrem Ende mit dein Antrieb in Verbindung steht (in der Zeichnung nicht dargestellt). Zwischen dem Schneckengehäuse 1 und seiner Verlängerung 6 ist ein üingbund 8 ängeordnet, der in an sich bekannter 'reise mit einer Dichtung, beispielsweise einer Stöpflbuchs_..enanordnungi. Versehen sein kann: Damit die Schnecke aus dem Cehäüs.e entfernt werden., bzW in das Gehäuse eingeführt werden kann; ist zweckmäßig Ases 1 einerseits der Bünd $ zwischen Planschen des Geh äli und der 5 andererseits gehalten, (,in der Zeichnung nicht dargestellt). In: der gezeichneten Grenzlage der Schnecke liegt dem Bund 8 ein auf der Schneckenwelle 7 festgesetzter Plansch 9 an, auf dein sich die Schrauben-Druckfeder 10 unter Zwischenlage eines Achsialdrucklagers 11 abstützt. Der der Feder 10 benachbarte Innenring des Drucklagers ist sowohl gegenüber der Gehäuseverlängerung 6 als auch gegenüber der Schneckenwelle 7 beweglich. In der lfähe des anderen Federendes ist die Gehäuseverlängerung 6 mit achsnnrallelen Schlitzen 12 versehen, durch welche sich Führungsansätze 13 einer der Feder anliegenden Druckplatte 1¢ hindurcherstrecken. Die Vorspannung der Feder kann durch axiale Verschiebung der Druckplatte 14: verändert werden, was durch Drejbewegungen einer den Führungsansätzen 13 ai.liegenden Gewindemutter 15 erfolgen kann. Die Gewindemutter 15 ist auf ein am Außenumfang der' Gehäuseverlängerung 6 eingeschnittenes Außengewinde 16 aufgeschraubt.-Bei dem in Fit. 2-gezeigten «.Beispiel stützt sich die Schneckenwelle ? an einem Drucklager 17 ab, das an dem Kolben 1-8 angebracht ist. Der Kolben 18 befindet sich verschiebbar in einem gegenüber dem Schneckengehäuse .1 ortsfesten Zylinder 19. Der Kolben 18 wird durch eir. -flüssiges Druckmittel beaufschlagt, das mittels einer-Zahnradpumpe 20 aus einem Flüssigkeitsbehälter 21 entnommen und dem Druckraum des Zylinders 19 zugeführt wird. An den Druckraum des Zylinders ist ein einstellbares Druckbegrenzungsventil 22 angeschlossen, welches mit einer-wieder in den Flüssigkeitsbehälter 21 einmündenden Leitung 23 verbunden ist: Der -Ahtrieb der Schneckenwelle erfolgt bei dem in F ig. 2 gezeigten Beispiel mittels des auf der Schneckenwelle festgesetzten Stirnrades 2¢, das mit einem Antriebsritzel 25 kämmt.
• In den gezeigten Beispielen ist das Austrittsende 2 mit einer Produktleitung 26 verbunden, an die zwei Zahnradpumpen 27 und 28 zur Versorgung der beiden-Spinnwerkzeuge 29 und 30 mit schmelzflüssigem Spinnprodukt angeschlossen sind.

Claims (5)

1. AnsErüche 1: Schneckenmaschine zum Aufschmelzen von Kunststoffgranulaten, mit einer beheizbaren und zur Änderung des Austrittsspaltes axial im Gehäuse verschiebbaren Schnecke, deren Enlaufzone das feste Granulat zuführt und deren Meßzone die Schmelze unter konstanten Druckbedingungen abgibt, dadurch gekenn-zeichnet, daß sich die Innenwand (3) des Schnekkengehäuses (1) in Richtung des Austrittsendes (2) stetig verjüngt, ürddie Umhüllende des Schneckenkörpers (Q:) eine entsprechende Kontur aufweist.
2. 2. Schneckenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekenn-zeichnet, daß die Innenwand (3) des Schneckengehäuses (1) einen kegelstumpfförmigen Raum begrenzt.
3. 3.- Schneckenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich- net, daß die Innenwand des Schneckengehäuses einen paraboloidförmigen oder hyperboloidförmigen Raum begrenzt:
4. 4. Schneckenmaschine nach den Ansprüchen 1 bis 3,, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Schnecke (4) an-ihrem antriebsseitigen Ende in an sich bekannter @,'@leise an einer vorgespannten Schrauben-Druck-Feder (10) abstützt.
5. 5. Schneckenmaschine nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Schnecke (q.) an ihrem antriebsseitiöen Ende an einem Kolben (18) abstützt-, der mit einem hydraulischen Druckmittel einstellbaren Druckes beaufschlagt ist.