DE1629728A1

DE1629728A1 - Extruderschnecke sowie damit ausgeruestete Maschine

Info

Publication number: DE1629728A1
Application number: DE1967C0042581
Authority: DE
Inventors: Raymond Cohen
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1966-06-14
Filing date: 1967-06-09
Publication date: 1971-02-04
Also published as: BE699542A; DE1629728C3; FR1483344A; NL6708216A; NL150718B; GB1166754A; DE1629728B2; CH469553A; US3499187A; SE331355B; AT314191B

Description

UR. WbIZbL ® NÜRNBERG, den 8. Juni 1967 PATENTANWALT hefnersplatz 3

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BANKKONTEN: " * '

DEUTSCHE BANK A. G., FILIALE NÜRNBERG NR. 8932 UND STADTSPARKASSE NÜRNBERG NR. 30940

POSTSCHECK: NÜRNBERG NR. 3854 Λ C. O Q H O Q FERNSPRECHER: 28881.28883 I \J £. *J I 4* \S FERNSPRECHER: 28881-28883 TELEGRAMM-ADRESSE: PATWETZEL TELEX: PATWETZEL NBG NR. 06/22327

Raymond Cohen ,Ingenieur, 51 »Rue .J.B₀ Gharcot, COUREEVOIE (Hauts de Seine),/Frankreich.

Extrudersohneoke sowie damit ausgerüstete Maschine

Extrudermaschinen, die eine (endlose)Schnecke enthalten, sind bereits bekannt„Man nennt sie .Spinn- oder ExtruderanlagenoSie sind mit nur einer oder mit mehreren Schnecken ausgerüstete

Die Aufgabe der Schnecke 1 - vgl«Figur 1. — besteht darin, das durch die Trichteröffnung 2 eingeführte Material in dem Gehäuse weiter zu befördern, das in bekannter Weise mit Mitteln zur Beheizung versehen ist_o Während dieses Vorganges ändert sich der Zustand und die Verfestigung der Masse, die unter dem Einfluß der von dem Gehäuse übertragenen Wärme und der von der Schneoke geleisteten Scherarbeit ( travail de cisaillement ) pastenförmig wird« Damit wird die Schneoke in die Lage versetzt, die Masse an das Ende der Maschine zu befördern und durch die Formdüse hindurch, die der Masse das Aussehen und die endgültige Form gibt. 009886/1808

Bisher hat man sich bei allen Maschinen bemüht, diese Arbeit mit Hilfe von Schnecken mit Schraubengewinde von variabler oder konstanter Ganghöhe zu leisten, dessen Volumen von der trichterförmigen Einführöffnung zur Formdüse hin abnimmt ( vgl.Figur 1)· Dies gibt eine Vorstellung von dem zu leistenden Preßdruok der Schnecke, der allein zur Beförderung der Masse längs der Schnecke aufzubringen ist« Ein anderes wesentliches Merkmal ist die Gangtiefe der Schraube, die von der Viskosität der Masae abhängig ist und an verschiedenen Punkten der Schnecke dem Ümwandlungszustand der Masse angepaßt werden mußo Ein zu tiefes Schraubengewinde schneidet die Masse nicht auf, während ein zu wenig tiefes

Schraubengewinde die Masse zu viel aufschneidet und sie zerstören kanne Hieraus folgt die Notwendigkeit, die Gewindetiefe genau für einen bestimmten Extrudervorgang zu berechnen.Und es ist eine bekannte Erfahrung, daß fast für jede Masse ein wohldefiniertes Profil für die Schnecke fehlt»

Bei der Konstruktion der bisher bekannten Schnecken hat man sich darauf beschränkt, sich mit der Höhe des Preßdruckes, und der Tiefe des Schraubengewindes zu beschäftigen, während man im allgemeinen den Durchmesser der Schnecke unbeachtet ließ» Das hat dazu geführt, daß man den Kern der Schnecke vernachlässigte, die bis heute nur als einfaohes Verbindungsstück zwischen den beiden äußeren Enden der Schnecke angesehen wurde_β Um deshalb den notwendigen Preßdruck zu schaffen, hat man Schnecken mit konischem Kern über die gesamte

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Länge oder solche gewählt, die teils konisch und teils zylindrisch sind oder auch irgendwelche sonstigen Kombinatio-ηen. Betrachtet man aber den gerade erwähnten Schraubeng rund, so wird man feststellen, daß dieser unentbehrlich ist,um den nötigen Preßdruck zu erzeugen, gleichgültig,ob er parallel zum Z3''lindrisehen Gehäuse des Extruders verläuft oder einem Winkel mit diesem bildet, der dem Grad der Konizität der Schnecke entspricht. Hieraus folgt, daß ein solches Schrau-. bengewinde, wenn es nicht vollständig ausgefüllt ist, - und das ist meistens der Pail - die Masse wohl weiter befördert, aber nicht durchgeknetet wird, so daß diese erst am Ausgang des Extruders beim Durchgang durch eine Lochplatte einer Homogenisierungs- oder Verfestigungsarbeit unterworfen wirdo Nun wird aber für das Auspressen der schon kalten Masse durch die Lochplatte eine beträchtliche Kraft gefordert, wie auch die Qualität des Erzeugnisses oft zu wünschen übrig laßt.

Aufgabe der Erfindung ist es, diese Nachteile zu beseitigen. Sie besteht in einer Extrudersohnecke, die <iadurch gekennzeichnet ist, daß der Schraubengrund gegen die Schneckenachse geneigt ist, wenn man die Richtung der Beförderung der Masse berücksichtigt, was naturgemäß zu einer Verbesserung des KnetVorganges auf dem Beförderungsweg der Masse und zu einer Erhöhung der Leistung der Schnecke führt.

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Die Erfindung "betrifft auch Extrudermaschinen, die mit einer oder mehreren Schnecken gemäß der Erfindung oder ähnlichen Schnecken ausgerüstet sind.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den beiliegenden Figuren- dargestellt, ohne daß diese Ausführungsbeispiele eine Beschränkung der Erfindung bedeuten sollen.

Es zeigt :

die Figur 2 einen Schnitt durch eine Ausführungsform der

Schnecke gemäß der Erfindung; die Figur 3-in schematischer Form - eine Extrudermaschine gemäß der Erfindung.

Es soll ausdrücklich bemerkt werden, daß die Zeichnungen im wesentlichen sehematische Darstellungen enthalt-en und daß die Abmessungen der verschiedenen Elemente in vergrößertem Maßstabe dargestellt sind,um das Verständnis zu erleichtern.

Gemäß der Erfindung besitzt die Extruderschnecke 3, die in der beigefügten Figur 2 dargestellt ist,ein Schraubengewinde 4_S das in Rotationsbewegung versetzt wird, um die Masse im Sinne des Pfeiles F weiter zu befördern.

Diese Drehbewegung wird mit Hilfe eines Antriebsmittels bewirkt, das auf die Welle 3-j der Schnecke einwirkt.

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Die Übertragung des Antriebs erfolgt unter Zwischenschaltung eines Untersetzungsgetriebes, wie es beispielsweise unter Kennziffer 16 dargestellt ist. .

Wie aus dem Ausführungsbeispiel der Figur 2 hervorgeht, ist der Kern der Schnecke im allgemeinen konisch geformt und zwar derart, daß der mittlere Querschnitt des Kernes von dem einen Ende 3₂ bis zu dem anderen Ende 3*,das in der Nahe der Ausgangsdüse 5-j des zylindrischen Gehäuses 5 liegt, zunimmt» Die Steigung entspricht dem Winkel B und bestimmt den Preßdruck der Schnecke·

Als Folge dieser Konstruktion nimmt die Tedefe des Schraubengewindes, das außen in Berührung mit der inneren Gehäusewand

ist, von dem einen Ende 3p eier Schnecke zum anderen Ende 3·ζ hin ab.

Weiterhin ist gemäß der Erfindung der Schraubengrund 6 der Schnecke, der durch den Kern der Schnecke gebildet wirdj gegen die Achse X-Y der Sohnecke in .Richtung des Pfeiles Ϊ¹ der Beförderung der Masse derart geneigt, daß ein Winkel A mit der Achse der Schnecke gegeben ist»

Die praktische Bedeutung dieser Konstruktion ist folgende : Wenn man ein Stück Masse 7 betrachtet, so wird das Schraubengewinde 8 die Masse 7 anzustoßen versuchen, während sich diese

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Masse 7 also dem Schraubgewinde nähern wird»

Dies hat zur Folge, daß sich die Masse 7 in einen -Teil des Schraubengewindes hineinbewegt, dessen Gangtiefe geringer ist, so daß diese Masse festgehalten wird zwischen dem Schraubengrund -6 und der inneren Gehäusewand 5-j des zylindrischen Gehäusesο

Hieraus folgt, daß die Masse das Bestreben haben wird, abgeschert zu werden, d.hvzwischen dem Schraubengrund 6 und der Gehäusewand 5* während der Drehbewegung der Schnecke gewalzt zu werden» Es ist festzustellen, daß dieser Knetvorgang

sich über die gesamte länge der Schnecke erstreckt und zwar von der Füllzone der Masse durch den Trichter 9 bis zum letzten Schraubengang in der Nähe der Düse 5-j des Extruderkopfes·

Es ist nützlich, diese Vorgänge einmal mit den bekannten Schnecken zu vergleichen, von denen ein Ausführungsbeispiel in der Fig. 1 gegeben ist.

In diesem Fall wird in der Tat die Masse 10 im Sinne des Pfeiles F während der Drehbewegung der Schnecke weitergefördert. Hierbei wird die Masse sich dem Gewinde 11 zu nähern versuchen, von dem sie angestoßen wird.

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Als Folge hiervon wird die Masse 10 in die Zone 10- wandern,* in der eine größere G-ewindetief e "besteht, was eine Abnahme der Druckwirkung auf die Masse 10 zur Folge hat, so daß das Abscheren ( cisaillement ) der Masse unterbleibt«.

Dies ist der wesentliche Grund dafür, daß bei den bekannten Maschinen die aus der Düse 3 heraustretende Masse unvollständig bearbeitet ist und uneinheitliche Zonen enthält. Im Gegensatz hierzu wird bei Verwendung einer Schnecke gemäß der Erfindung (vgl.Fig.2) die Masse über die ganze Länge der Schnecke bearbeitet, so daß eine gute Durchknetung vor sich geht und die Masse in dem Zustand einer homogenen Paste gegen die Austrittsdüse gedrückt wird.

Gleichzeitig muß festgehalten werden,daß infolge der Neigung des Schraubengrundes die konische Wirkung die Masse in Kontakt mit dem heißen Zylinder bringt, so daß eine bessere Wärmeübertragung stattfindet.

Die Schnecke gemäß der Erfindung kann für jeden beliebigen

Stoff benutzt werden j es besteht dann immer eine Stelle, das

heißt eine bestimmte Gewindetiefe, wo sie ausreichend bearbeitet wird.

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Das wirksame Durchkneten der Masse kommt auch durch die wichtige Selbst erhitzung der Masse zustande, die mit der Y/ärme zusammenwirkt, die durch die Heizelemente 12 übertragen wird»

Mit einer Schnecke gemäß der Erfindung wird eine Verbesserung der Leistung erreicht» In der Tat wird bei den bekannten Schnekken die Masse zum Extruderkopf befördert, ohne daß sie .sich in einem homogenen Pastenzustand befindet. Hieraus folgt, daß die absorbierte Kraft praktisch nur dazu benutzt wird, um die Masse zur Austritt söf f nun g^ zu drücken_e

Im Gegensatz hierzu wird bei der Schnecke gemäß der Erfindung die Masse über die gesamte Länge der Schnecke bearbeitet infolge der konischen Wirkung, die zwangsläufig auftritt, so daß die Masse im gutbearbeiteten Zustand am Extruderkopf ankommt, deho in einem homogenen Pastenzustand„ Die aufgewandten Bearbeitungskräfte werden hier also im wesentlichen im Inneren der Masse verbraucht.

Es muß noch erwähnt werden, daß bei der bekannten Schnecke leicht ein Bruch an dem bei 13 gelagerten Ende auftreten kann_e Dies kommt vermutlich daher, daß der Kern 1 an einer Stelle I₁ in einer Zone 13 gelagert ist, in der die Schnecke den geringsten Durchmesser besitzt.

Im Gegensatz hierzu wird bei der Schnecke 3 gemäß der Erfindung der Kern an der Stelle 3* in einer Zone 14 gelagert, deren

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Durchmesser zwischen dem Durchmesser des Lagers 5* und dem kleinsten Durchmesser liegt, der sich an der Stelle 15 des ersten Gewindeganges befindet. Die Schnecke gemäß der Erfindung b.jsitzt deshalb eine erhöhte Festigkeit, indem das Maximum an natürlicher Elastizität des die Schnecke bildenden Stoffes ausgenützt wird_o

Die Erfindung erstreckt sich natürlich auf Extruderschnecken, welche die oben beschriebenen Eigenschaften besitzen, wie auch

immer die Art der Ausbildung sein mag; ob sie in einer oder mehreren Stufen eingesetzt werden, ob der Kern zylindrische Teile enthält oder nicht unter Beibehaltung des Heigungswinkels, der konstant oder variabel sein kann, bei ein- und derselben Schnecke oder auch nicht.

Im Rahmen der Erfindung liegt es ferner, daß die Schnecke teilweise oder ganz durchbohrt ist, um auf diese Weise geeignete thermische Voraussetzungen zu schaffen.

Die Erfindung erstreckt sich auch auf Extruderpressen, gleichgültig, ob es sich um Maschinen mit einer oder mehreren Schnecken handelt, mit oder ohne Entgasung«,

Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Sie erstreckt sich auf alle Ausführungsformen, bei denen die Erfindung in irgendeiner Form angewandt wird.

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Claims

— ίο —

!Patentansprüche

1 ο) Extruderschnecke,dadurch gekennzeichnet,daß der Schraubengrund (6) .der Schnecke gegen die Achse X-Γ der Schnecke in Bezug auf die in Pf eilriciitung S' erfolgende "Beförderung der Masse geneigt ist·

2o Extruderschnecke gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß.der mittlere Durchmesser des Kernes in Stufen zum Extruderkopf (5*) hin wächst.

3β Extruderschnecke gemäß Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet ,daß jede Stufe einem J-ewindegang entspricht.

4· Extrudersohnecke gemäß Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (3) mindestens auf einem Teil seiner länge konisch ist.

5· Verwendung der Extruderschneake nach Anspruch 1 bis 4 für Extrudermaschinenβ

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