DE1729301B2 - - Google Patents
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- DE1729301B2 DE1729301B2 DE1729301A DEN0031764A DE1729301B2 DE 1729301 B2 DE1729301 B2 DE 1729301B2 DE 1729301 A DE1729301 A DE 1729301A DE N0031764 A DEN0031764 A DE N0031764A DE 1729301 B2 DE1729301 B2 DE 1729301B2
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Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine zweistufige Schneckenstrangpresse zum Verarbeiten
plastischer Massen, insbesondere von Kunststoff, mit unterschiedlich gestalteten Schneckenabschnitten in
beiden Stufen, wobei in der ersten Stufe — in Strömungsrichtung gesehen — zunächst ein Förderabschnitt
mit einem Schneckensteg auf einem Kern mit gleichbleibendem kleinem Durchmesser angeordnet ist,
diesem ein Kompressionsabschnitt mit einem auf einem Kern mit anwachsendem Durchmesser angeordneten
Schneckensteg folgt und diesem sich dann ein Zumeßabschnitt mit einem auf einem Kern mit großem
Durchmesser angeordneten Schneckensteg anschließt, wobei die zweite Stufe wieder mit einem Förderabschnitt
geringeren Kerndurchmessers beginnt und im Übergang zwischen beiden Stufen Entlüftungsöffnungen
in der Zylinderwand angeordnet sind.
Bei einer bekannten zweistufigen Schneckenstrangpresse (GB-PS 1012 766) ist das Ende der ersten Stufe
von einem Widerstandsabschnitt gebildet, der auf einen vorgeschalteten Mischabschnitt rückwirken soll. In
diesem Mischabschnitt, der aus zueinander versetzt angeordneten Scheiben besteht, die nach Art einer
Kolben-Wirkung gegen die Zylinderwand arbeiten, kommt es zu einer radialen Bewegung der zu
verarbeitenden Massen. Bei dem Widerstandsabschnitt entsteht ein Strömungswiderstand, der wesentlich
größer ist als der im Mischabschnitt und folglich einen axialen Rückstau bewirkt Dabei ist der Durchmischungseffekt
hinsichtlich einer gleichförmigen Temperatur des verarbeiteten Gutes nicht befriedigend.
Darüber hinaus wird durch den am Ende der ersten Stufe im Strömungsgang erforderlichen Widerstandsabschnitt
die Arbeitskapazität der Maschine verringert, da für annehmbar homogene Temperaturen nur kleine
Arbeitsgeschwindigkeiten zulässig sind, wobei dann Förderschwankungen auftreten können.
Bei einer andersartigen einstufigen Schneckenstrangpresse (US-PS 32 71819) ist es bekannt, einen
Quetschübergangsabschnitt im mittleren Schneckenbereich vorzusehen, der zwei Schneckenstege unterschiedlicher
Steigung besitzt, zwischen denen den einen Schneickenkanal mit dem anderen verbindende Rinnen
liegen. Hier ist der Zumeßabschnitt hinter dem einen anwachsenden Kerndurchmesser aufweisenden
Quetschübergangs-Abschnitt angeordnet. Zwar wird hier eine gewisse Durchmischung und Erwärmung des
zu bearbeitenden Gutes erzielt, jedoch ergeben sich beachtliche Temperaturunterschiede in den austretenden
plastischen Massen, insbesondere bei einer hohen Arbeitsgeschwindigkeit bzw. großen Durchflußmengen.
Dies gilt auch für andere einstufige Schneckenstrangpressen dieser Art (DT-AS 12 07 074).
In einer weiteren Schneckenstrangpresse (US-PS 18 86 592) mit einem einfachen durchlaufenden Schnekkensteg
ist es bekannt, abschnittsweise einen weiteren Schneckensteg zuzuschalten. Dabei entsteht jedoch
kein Quetschübergangs-Abschnitt mit einer veränderlichen Schneckenkanalbreite.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine zweistufige Schneckenstrangpresse der eingangs genannten
Art zu entwickeln, die bei hoher Arbeitskapazi-
■»5 tat eine bessere Durchmischung und eine homogene
Temperaturverteilung der verarbeiteten plastischen Massen herbeiführt.
Dies wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das stromabseitige Ende der ersten Stufe von einem dem
Zumeßabschnitt folgenden Quetschübergangs-Abschnitt gebildet ist, der einen in Strömungsrichtung sich
konisch verjüngenden Kerndurchmessser besitzt und in an sich bekannter Weise doppelte, zueinander steigungsunterschiedliche
Schneckenstege aufweist, zwisehen denen einerseits ein Schneckenkanal abnehmender
Kanalbreite und andererseits ein durch Übergangsspalte im Schneckensteg zugänglicher weiterer Schnekkenkanal
zunehmender Kanalbreite gebildet ist.
Der im Quetschübergangs-Abschnitt der ersten Arbeitsstufe sich konisch verjüngende Kerndurchmesser wirkt sich vorteilhaft auf die Homogenität der zu behandelnden Massen aus. Einerseits kommt es in diesem Abschnitt zu axialen Rückströmungen durch Übergangsspalte zwischen den gegensätzlich ausgebildeten Schneckenkanälen. Diese axialen Rückströmungen erzeugen an den Flanken der Schneckenstege Wirbelbewegungen, wodurch die Mischqualität bereits in diesem Bereich gesteigert wird. Andererseits wird der
Der im Quetschübergangs-Abschnitt der ersten Arbeitsstufe sich konisch verjüngende Kerndurchmesser wirkt sich vorteilhaft auf die Homogenität der zu behandelnden Massen aus. Einerseits kommt es in diesem Abschnitt zu axialen Rückströmungen durch Übergangsspalte zwischen den gegensätzlich ausgebildeten Schneckenkanälen. Diese axialen Rückströmungen erzeugen an den Flanken der Schneckenstege Wirbelbewegungen, wodurch die Mischqualität bereits in diesem Bereich gesteigert wird. Andererseits wird der
auftretende Strömungswiderstand durch die stetige Abnahme des Kerndurchmessers und damit einen sich
vergrößernden Gesamtquerschnitt gemindert. Dadurch wird selbst bei hoher Förderkapazität ein intensiver
Durchmischungseffekt und eine gleichförmige Temperatur der zu behandelnden Massen erzieü.
Zur weiteren Homogenisierung der Massen ist es vorteilhaft, auch in der zweiten Stufe der Schneckenstrangpresse
einen Quetschübergangs-Abschnitt anzuordnen, dessen Kerndurchmessser sich aber nun in
Strömungsrkhtung konisch vergrößert. Dieser zweite Quetschübergangsabschnitt hat dabei die Aufgabe, das
hier ankommende Gut wiederholt durchzumischen, zu verdichten und unter dem gewünschten Druck auf den
letzten Zumeßabschnitt in die Ausstoßzone zu fördern.
Vorteilhafterweise werden die Übergangsspalte durch einen Abstand zwischen dem Scheitel des
Schneckensteges gegenüber der Zylinderinnenfläche gebildet, weil dadurch breitflächige Rückströmungen
über die ganze Steglänge eintreten. Günstig ist es dabei, die zum enger werdenden Schneckenkanal weisende
Flanke des Schneckensteges zu seinem Scheitel hin mit einer Abrundung zu versehen. Diese Ausbildung der
Flanke gewährleistet, daß die Massen glatt in den anderen Schneckenkanal übergeführt werden können.
In der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt
Und zwar zeigt
F i g. 1 eine Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels eines Extruders bei dem Teile des Zylindergehäuses
weggebrochen gezeichnet sind, um die Gestalt df.r Förderschnecke zu verdeutlichen,
Fig.2 die Seitenansicht von Teilen der Förderschnecke
von F i g. 1 in vergrößerter Darstellung,
Fig.3 einen teilweisen Radialschnitt durch die ineinandergefügten Wendelgänge im Übergangsabschnitt
der ersten Arbeitsstufe längs der Schnittlinie 3-3 von F i g. 2,
Fig.4 eine abgewandelte Ausführungsform der Förderschnecke, die in Vergrößerung die Seitenansicht
eines Teiles der Förderschnecke in der zweiten Arbeitsstufe darstellt,
Fig.5 einen teilweisen Radialschnitt, ähnlich demjenigen
von F i g. 3, jedoch durch die ineinandergefügten Wendelgänge des Übergangsabschnittes in der zweiten
Arbeitsstufe der abgewandelten Förderschnecke von F i g. 4 längs der Schnittlinie 5-5.
Die F i g. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Extruders 1. Dieser besteht aus einem Zylindermantel 2,
der eine Längsbohrung 3 zur Aufnahme einer Förderschnecke 4 aufweist An einem Ende des
Zylindermantels 2 ist eine Einfüllöffnung 5 vorgesehen, in die als zu behandelnder Werkstoff Kunststoff in
festem Zustand eingefüllt wird, wie in Form von Schrot, Körnern, Spänen oder dergl. Dieser Werkstoff wird
mittels der Förderschnecke 4 gegen das Auslaßende 6 des Gehäuses weitergeschoben, wenn die Schnecke
durch einen nicht näher dargestellten Antrieb in Umdrehung versetzt wird. Der Werkstoff strömt am
Auslaßende 6 durch die übliche Lochplatte 7 und die Strangpreßprofildüse 8.
Die dargestellte Förderschnecke 4 besitzt zwei Arbeitsstufen, nämlich eine erste Arbeitsstufe 10, in der
der feste, aus Kunststoff bestehende Werkstoff, der durch die Einfüllöffnung 5 zugeführt wird, im wesentlichen
vollständig zerkleinert und vermischt wird, und eine zweite Arbeitsstufe 11, in die der Werkstoff aus der
ersten Arbeitsstufe 10 eingeführt wird, um weiterhin geringfügig verfeinert und gemischt zu werden, um aber
vor allen Dingen gekühlt und mit gleichförmiger Geschwindigkeit durch die Loch-Platte 7 und die
Strangpreßprofildüse hindurchgepumpt zu werden.
Im Anschluß an die Einfüllöffniing 5 in der ersten Arbeitsstufe 10 ist ein Zuführabschnitt 12 vorgesehen,
der einen Gewindegang mit gleichbleibender Steigung und konstanter Kanaltiefe besitzt.
Unmittelbar stromabwärts von dem ersten Kompressionsabschnitt 15 mit zunehmendem Schneckenkern 16
befindet sich ein erster Zumeßabschnitt 18, der eine weitere Fortsetzung des Wendelverlaufes 13 um ein
Teilstück 19 des Schneckenkernes 17 mit gleichbleibendem Kerndurchmesser besitzt Der vom ersten Kompressionsabschnitt
15 kommende Werkstoff wird hier weiterhin bearbeitet und unter Druck im halbflüssigen
Zustand an einen sich daran anschließenden Quetschübergangsabschnitt 20 abgegeben. Wie vielleicht am
besten aus F i g. 2 zu erkennen ist, besteht dieser Quetschübergangsabschnitt 20 aus zwei ineinandergefügten
Schneckenstegen 21, 22 mit unterschiedlichen Ganghöhen, die auf einem Teilstück des Schneckenkernes
17 von allmählich abnehmendem Kerndurchmesser 23 angebracht sind. Der eine Schneckensteg 21 ist die
Fortsetzung des Wendelverlaufs 13 im Zumeßabschnitt, währenddessen der andere Schneckensteg 22 in den
ersten Schneckensteg 21 im Anschluß an den ersten Zumeßabschnitt 18 einverleibt ist Dieser zweite
Schneckensteg 22 entfernt sich von dem ersten 21 allmählich infolge der unterschiedlichen Ganghöhen.
Hinsichtlich des schraubenlinienförmig gewundenen Schneckenkanals 25, der durch den Schneckensteg 21
gebildet ist, der eine Fortsetzung des ersten Zumeßkanals 26 bildet, ergibt sich damit eine allmähliche
Abnahme der axialen Kanalbreite bis auf Null. Hinsichtlich des schraubenlinienförmig gewundenen
Schneckenkanals 27 zwischen den beiden ineinanderlaufenden Schneckenstegen 21 und 22 wirkt sich dies in
einer allmählichen Zunahme der axialen Kanalweite aus, und zwar vom Werte Null beginnend am ersten
Zumeßabschnitt 18 zu einem Maximalwert am Ende des Quetschübergangsabschnittes 20.
Darüber hinaus ist zwischen den beiden Schneckenkanälen 25, 27 ein Übergangsspalt 28 vorgesehen, der,
wie F i g. 3 zeigt, als ein Zwischenraum 29 zwischen der äußeren Umfangsfläche des Schneckenstegs 22 und der
Innenwandung der Längsbohrung 3 ausgebildet sein kann. Wenn folglich der Werkstoff entlang des
Schneckenkanals 25 aus dem ersten Zumeßkanal 26 des Zumeßabschnittes 18 vorgeschoben wird, wird der
Werkstoff beachtlich zusammengedrückt, bearbeitet und erhitzt, bis er genügend verfeinert ist, um durch den
Übergangsspalt 28 aus dem Schneckenkanal 25 in den Schneckenkanal 27 überzugehen.
Die zweite Arbeitsstufe 11 des Extruders 1, die eine homogene Schmelze aus der ersten Arbeitsstufe 10
erhält, kann in üblicher Weise gestaltet sein. Sie besteht in F i g. 1 aus einem Förderabschnitt 35, der als
Fortsetzung des Wendelverlaufes 13 auf einem Teilstück des Schneckenkernes 17 mit gleichförmigem
Kerndurchmesser 36 angebracht ist, der aber wesentlich geringer als der Kerndurchmesser 23 des angrenzenden
Kernr'ückes am Ende der ersten Stufe 10 ausgebildet ist.
Damit wird der Werkstoff aus der ersten Arbeitsstufe in diesem Abschnitt mit einem Rückdruck von nahezu Null
aufgenommen. Die zweite Stufe 11 besteht ferner aus einem zweiten Kompressionsabschnitt 38, der eine
weitere Fortsetzung des Wendelverlaufes 13 auf einem
nach hinten verjüngten Teilstück 39 des Schneckenkernes 17 trägt, und schließlich aus einem zweiten
Zumeßabschnitt 40, der ebenfalls die Fortsetzung des Wendelverlaufes 13 auf einem Teilstück 41 der
Förderschnecke 17 von gleichförmigem Kerndurchmesser aufweist. Während der Werkstoff die erste
Arbeitsstufe 10 des Extruders 1 verläßt, besitzt er bereits die gewünschte Schmelzkonsistenz. Die zweite
Arbeitsstufe 11 wird vornehmlich dazu verwendet, den
Werkstoff zu kühlen und den Werkstoff (der noch ein wenig zusätzlich bearbeitet wird) durch die Lochplatte 7
und die Strangpreßprofildüse 8 mit einer gleichförmigen Durchflußgeschwindigkeit hindurchzupumpen.
Wie in dem Ausführungsbeispiel von F i g. 4 gezeigt ist, kann der zweite Verdichtungsabschnitt 38' einen
zusätzlichen Schneckensteg 45 enthalten, der eine größere Steigung als der Wendelverlauf 13' besitzt,
womit ein zweiter Übergangsabschnitt entsteht, der Wendelverlauf 13' und der Schneckensteg 45 divergieren
allmählich voneinander. Diese laufen ineinander im Anschluß an den zweiten Förderabschnitt 35' und
entfernen sich aufgrund ihrer unterschiedlichen Ganghöhe allmählich voneinander. Damit nimmt der
Schneckenkanal 47, der durch den Wendelverlauf 13' gebildet wird und eine Fortsetzung des Schneckenkanals
48 im zweiten Förderabschnitt 35' bildet, in seiner axialen Kanalweite fortlaufend ab, während der
Schneckenkanal 49 zwischen dem Wendelverlauf 13' und dem Schneckensteg 45 stetig zunimmt. Dieser
Schneckenkanal 49 nimmt ausgehend vom zweiten Förderabschnitt 35' von dem Werte Null bis zu einem
Maximalwert am Ende dieses zweiten Quetschübergangsabschnittes 38' zu. Die Gestaltung dieser beiden
Schneckenkanäle 48, 49 ist ähnlich derjenigen der Schneckenkanäle 25, 27 in dem Quetschübergangsabschnitt
20 der ersten Arbeitsstufe.
Ebenso wie in der ersten Arbeitsstufe im dortigen Quetschübergangsabschnitt 20 ist auch hier ein Übergangsspalt
50 zwischen den beiden Schneckenkanälen 47, 49 vorhanden, wie insbesondere aus F i g. 5 zu
erkennen ist. Auch in dieser zweiten Arbeitsstufe ist im Quetschübergangsabschnitt 38' dieser Übergangsspalt
als eine Lücke zwischen der äußeren Umfangsfläche des zusätzlichen Schneckensteges 45 und der Innenwandung
der Längsbohrung 3 gestaltet. Der aus der ersten Arbeitsstufe 10 kommende Werkstoff wird weiter
bearbeitet, erhitzt und verfeinert, während er durch den Übergangsspalt 50 aus dem Schneckenkanal 47 in den
Schneckenkanal 49 herübergedrückt wird. Im übrigen ist die Gestaltung des Extruders Γ ist der Ausführungsform von F i g. 4 im wesentlichen gleich derjenigen von
F i g. 1 bis 3 ausgebildet, weshalb auch die gleichen Bezugszeichen zur Kennzeichnung gleicher Bauteile
verwendet sind, aber zur Unterscheidung hiervon mit einem Strich (') versehen sind, z. B. Zylindermantel 2',
Längsbohrung 3', Förderschnecke 4'.
Es wurden Versuche ausgeführt mit einem wassergekühlten Extruder mit einem L : D-Verhältnis von 14 :11
dessen Durchmessser in der ersten Arbeitsstufe etwa 9 cm beträgt und vor dessen Quetschübergangsabschnitt
20 ein Kompressionsabschnitt 15 und ein Zumeßabschnitt 18 gemäß Fig. 1 und 2 vorgeschaltet
war. Zum Strangpressen wurden Werkstoffe, wie Polyäthylen geringer Dichte, elastomeres Polyvinylchlorid
und Polystyrol verwendet bei einer Umdrehungsgeschwindigkeit der Förderschnecke von 50, 75
und 100 Umdrehungen pro Minute. In jedem dieser Fälle war das stranggepreßte Gut von einer sehr
gleichförmigen Konsistenz. Die Temperaturabweichungen betrugen selbst bei Durchlaßmengen bis zu 136,2 kg
pro Stunde weniger als ΓC. Im Gegensatz hierzu würde
eine gleichwertige Förderschnecke ohne den Quetsch-Übergangsabschnitt 20 ein marktfähiges Produkt nur mit
einer Durchlaßmenge bis zu 68,1 kg pro Stunde herstellen können. Abgesehen von dieser wesentlich
geringeren Abgabegeschwindigkeit ergaben sich in dem stranggepreßten Gut extreme Temperaturabweichungen,
die mit steigender Durchlaßgeschwindigkeit sehr schnell noch weiter zunahmen.
Zusätzliche Versuche wurden zur Feststellung der Mischungs-Charakteristik in Abhängigkeit von der
Umdrehungsgeschwindigkeit der Förderschnecke anhand von Polyäthylen geringer Dichte durchgeführt,
und zwar einmal für einen Extruder mit jeweils als eine Arbeitsstufe die zweite Arbeitsstufe 11 von Fig. 1 und
danach die zweite Arbeitsstufe 11' von Fig. 4. Daraufhin wurden diese beiden Stufen 11 und 11' zu
einem zweistufigen Extruder vereinigt, dessen L: D-Verhältnis
24 :1 beträgt, wobei die zweite Stufe 11 als
erste Arbeitsstufe und die zweite Stufe iV als zweite Stufe verwendet wurden. Bei dem Einzeltest im Bereich
der Umdrehungsgeschwindigkeiten von 50, 75 bis 100 Umdrehungen pro Minute sind wesentliche Temperaturabweichungen
in dem stranggepreßten Gut bei der einzelnen Arbeitsstufe 11' und noch größere Temperaturabweichungen
in der einzelnen Arbeitsstufe 11 festgestellt worden. Demgegenüber wurde aber nur eine
geringfügige Temperaturabweichung von 2,2 Grad Celsius bei dem Maximalwert von 100 Umdrehungen
pro Minute festgestellt, wenn diese Stufen, wie vorstehend erwähnt wurde, vereinigt wurden. Diese
Ergebnisse weisen deutlich auf die Bedeutung des Schmelzens des Werkstoffes hin, bevor er durch den
Quetschübergangsabschnitt 38' gemäß F i g. 4 hindurchgeleitet wird.
Bei einem Extruder mit einem Quetschübergangsabschnitt 38' und einem typischen Zumeßabschnitt der
ersten Arbeitsstufe 11 ist eine beträchtlich höhere Temperaturabweichung in dem herausgegebenen
Werkstoff festgestellt worden als bei der Förderschnekke 4 nach dem Ausführungsbeispiel der F i g. 1 bis 3, die
ein Gemisch von im wesentlichen gleichbleibender Temperatur liefert. Diese verbesserten Ergebnisse an
der Förderschnecke 4 werden auf die besondere Lage des Quetschübergangsabschnittes 20 in der ersten
Arbeitsstufe 10 zurückgeführt, wo die Temperatur des Werkstoffes verhältnismäßig niedrig ist, indem unmittelbar
vor diesen Quetschübergangsabschnitt 20 der Kompressionsabschnitt 15 und der Zumeßabschnitt 18
angeordnet sind. Damit wird ein ausreichender Druck entwickelt und eine ausreichene Schmelzkonsistenz des
Werkstoffes zum Durchfließen des Quetschübergangsabschnittes 20 erhalten, ohne daß die Aufnahmefähigkeit
des Extruders eingeschränkt wird
Obwohl bereits ausgezeichnete Ergebnisse bei einem Extruder 1 erhalten worden sind, bei dem eine übliche
zweite Arbeitsstufe in Verbindung mit der ersten Arbeitsstufe 10 verwendet wurde, um den Werkstoff zu
kühlen, um wie bereits erwähnt, aus der ersten Stufe 10 wegzupumpen, zeigten Versuche, daß noch eine bessere
Durchmischung bei einem Extruder in der Ausbildung nach Fig.4 erhalten wird, wo Quetschübergangsabschnitte
20 und 38' jeweils in der ersten sowie in der zweiten Arbeitsstufe angeordnet sind.
Es gibt eine große Anzahl verschiedener Ausgestaltungsmöglichkeiten
von Extrudern, die unter Ausnut-
zung der Prinzipien der Erfindung entwickelt werden können. Das obenerwähnte ausgezeichnete Gemisch
von gleichbleibender Temperatur wurde von einem Extruder von 9 cm mit einem Verhältnis von Länge zu
Durchmessser von 24 :1 erhalten, dessen Fördcrschnekke 4 die folgenden Dimensionen aufwies:
Erste Arbeitsstufe 10
Zuführabschnitt 12
Zuführabschnitt 12
Schneckenkern 17 mit gleichförmigem Durchmesser, einer Länge von 45,72 cm (18 Zoll) mit einem
Wendelverlauf 13 von einer Ganghöhe mit 8,89 cm (31/2 Zoll) und 1,27 cm Kanaltiefe ('/2 Zoll)
Kompressionsabschnitt 15
15
Ein nach rückwärts hin verjüngter Schneckenkern 17 von 22,22 cm Länge (83AZoIl), womit die
Kanaltiefe von 1,27 cm (1/2 Zoll) auf 0,51cm (0,2 Zoll) abnimmt, die als Fortsetzung des Wendel-Verlaufes
13 gebildet ist.
Zumeßabschnitt 18
Gleichbleibender Schneckenkerndurchmesser von 35,56 cm (14 Zoll) Länge, mit einer Kanaltiefe von
0,51 cm (0,2 Zoll), die als Fortsetzung des Wendelverlaufes 13 gebildet ist.
Quetschübergangsabschnitt 20
Der Schneckenkern verjüngt sich über eine Länge von 29,21 cm (11 '/2 Zoll) womit die als Fortsetzung
des Wendelverlaufes 13 entstehende Kanaltiefe von 0,51 cm (0,2 Zoll) auf 0,76 cm (0,3 Zoll) anwächst,
wobei der dazwischen liegende Wendelgang 22 einen Zwischenraum 29 um etwa 0,051 cm
(0,02 Zoll) größer ausbildet, als der normale Abstand des Wendelverlaufes 13 von 0,013 cm
(0,005 Zoll) beträgt, wobei die vorangehende Stirnfläche des Wendelganges eine Neigung von 30
Grad aufweist und eine Abrundung 61 im Anschluß daran besitzt
45
50
Zweite Arbeitsstufe 11
Zweiter Förderabschnitt 35
Gleichförmiger Schneckenkerndurchmesser mit 23,42 cm (9'/32ZoIl) Länge und 1,91 cm (3/4 Zoll)
Kanaltiefe, die durch Fortsetzung des Wendelverlaufes 13 erhalten ist.
Zweiter Kompressionsabschnitt 38
Ein sich nach hinten verjüngendes Teilstück des Schneckenkerns von 26,67 cm (10l/2 Zoll) Länge
mit einer Kanaltiefe von etwa 1,91 cm (3A Zoll) bis zu 0,51 cm (0,2 Zoll), der durch Fortsetzung des
Wendelverlaufes 13 gebildet ist.
Zweiter Zumeßabschnitt 40
Schneckenkern mit gleichförmigem Durchmesser von 40,01 cm (153A Zoll) Länge mit einer Kanaltiefe
von 0,51 cm (0,2 Zoll), die durch Fortsetzung des Wendelverlaufes 13 erzeugt ist.
Die um 30 Grad geneigte vorangehende Flanke 60 und deren Abrundung 61 in dem eingefügten zusätzlichen
Schneckensteg 22 unterstützt den Vorgang der Überführung des Werkstoffes von dem Schneckenkanal
in den Schneckenkanal 27. Die in Strömungsrichtung verlaufende Verjüngung des Kerndurchmessers 23 im
Teilstück des Quetschübergangsabschnittes 20 schließt die Ausbildung eines nach rückwärts gerichteten
Druckes im Schneckenkanal 27 stromabwärts gegenüber dem größeren Schneckensteg 21 aus, womit die
Kapazität des Extruders sich verringern könnte.
Obwohl vorstehend der Zwischenraum 29 am zusätzlichen Schneckensteg 22 mit 0,051 cm (0,08 Zoll)
größer als das normale enge Spiel am Schneckensteg 21 angegeben ist, ändert sich dieser Wert in Abhängigkeit
von der Art des stranggepreßten Werkstoffes und den Maßen des Extruders. Zum Beispiel für einen Extruder
von 8,89 cm (3'/2 Zoll) beträgt bei der Verwendung von pulverisiertem Polyvinylchlorid der Zwischenraum
vorzugsweise 0,025 cm (0,010 Zoll) mehr als das normale
Spiel von 0,013 cm (0,005 Zoll). Demgegenüber ist bei einem Extruder mit 11,43 cm (4'/2 Zoll) bei Verwendung
von Polyäthylen ein Zwischenraum von 0,064 cm (0,025 Zoll) größer als das normale Spiel am Schneckensteg
von 0,015 cm (0,006 Zoll) ausgebildet. Befriedigende Ergebnisse erhält man aber auch schon bei einem
Zwischenraum, der zwischen den Werten von 0,038 cm (0,015 Zoll) und 0,11 cm (0,040 Zoll) liegt.
Das Ausführungsbeispiel nach Fig.4 einer Förderschnecke
4' kann eine erste Arbeitsstufe von der Art erhalten, wie sie vorstehend bei der ersten Ausführungsform erläutert worden ist, aber die zweite Stufe 11' kann
dabei folgendermaßen dimensioniert sein:
Zweiter Förderabschnitt 35'
Schneckenkern mit gleichbleibendem Durchmesser von 25,64 cm (IOV32 Zoll) Länge mit einer Kanaltiefe
von 1,27 cm ('/2 Zoll), die durch Fortsetzung des Wendelverlaufes 13' gebildet ist.
Zweiter Quetschübergangsabschnitt 38'
Ein nachrückwärts zu verjüngter Schneckenkern von 38,1 cm (15 Zoll) Länge mit einer Kanaltiefe,
die von 1,27 cm ('/2 Zoll) bis etwa 0,64 cm (1A Zoll)
abnimmt und durch Fortsetzung des Wendelverlaufes 13 gebildet ist; einem dazwischenliegenden
Schneckensteg 45 mit einer Ganghöhe von 12,54 cm (47/ιβΖο11) und einem Zwischenraum 51
um etwa den Wert von 0,076 cm (0,03 Zoll) größer als das normale Spiel der Wendel von 0,013 cm
(0,005 Zoll).
Zweiter Zumeßabschnitt 40'
Schneckenkern mit gleichförmigem Durchmesser und einer Länge von 26,67 cm (IOV2 Zoll) und einer
Kanaltiefe von 0,64 cm (1A Zoll), die als Fortsetzung der Wendelbahn 13' ausgebildet ist.
Hinzuzufügen ist noch, daß die Ablaßöffnung 62 in der Wandung des Zylindermantels 2 vorzugsweise im
Bereich des zweiten Förderabschnittes 35 angeordnet wird, wo gegenüber der Atmosphäre oder einem
Unterdruck im wesentlichen kein Druck herrscht, wenn die dünne Lage des verfeinerten Materials von dem
einen Schneckenkanal 25 durch den Übergangsspalt 28 in den anderen Schneckenkanal 27 gedrückt worden ist.
Den Werkstoff einem an der Ablaßöffnung 62 herrschenden Unterdruck oder atmosphärischen Normaldruck
auszusetzen, dient der Entfernung von Feuchtigkeit oder flüchtigen Gasen, die die Oberfläche
des stranggepreßten Werkstoffes beschädigen könnten.
Obwohl erschöpfende Versuche noch nicht durchgeführt worden sind, ist den vorstehenden Ergebnissen
bereits zu entnehmen, daß Extruder nach der Lehre der vorliegenden Erfindung gestaltet werden können, indem
ergänzend auf bekannte Konstruktionsprinzipien zurückgegriffen wird. Bis jetzt sind jedenfalls Beschränkungen
hinsichtlich der Anwendung von gewissen Werkstoffen noch nicht festgestellt worden. Um die
Auswurfgeschwindigkeit pro Umdrehung der Förder-
10
schnecke zu verbessern, also die Größe Kilogramm/ Stunde/Umdrehung pro Minute zu erhöhen, wäre eine
tiefere Bauart möglich, während eine Verbesserung der Qualität hinsichtlich der Temperatur erfolgt und die
Umdrehungsgeschwindigkeit bei einem Minimalwert erfolgt.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (3)
1. Zweistufige Schneckenstrangpresse zum Verarbeiten plastischer Massen, insbesondere von Kunststoffen,
mit unterschiedlich gestalteten Schneckenabschnitten in beiden Stufen, wobei in der ersten
Stufe — in Strömungsrichtung gesehen — zunächst ein Förderabschnitt mit einem Schneckensteg auf
einem Kern mit gleichbleibendem kleinem Durchmesser angeordnet ist, diesem ein Kompressionsabschnitt
mit einem auf einem Kern mit anwachsendem Durchmesser angeordneten Schneckensteg
folgt und diesem sich dann ein Zumeßabschnitt mit einem auf einem Kern mit großem Durchmesser
angeordneten Schneckensteg anschließt, wobei die zweite Stufe wieder mit einem Förderabschnitt
geringeren Kerndurchmessers beginnt und im Übergang: zwischen den beiden Stufen Entlüftungsöffnungen in der Zylinderwand angeordnet sind,
dadurchgekennzeichnet, daß das stromabseitige Ende der ersten Stufe (10) von einem
dem Zumeßabschnitt (18) folgenden Quetschübergangs-AbiSchnitt (20) gebildet ist, der einen in
Strömungsrichtung sich konisch verjüngenden Kerndurchmesser (23) besitzt und in an sich
bekannter Weise doppelte, zueinander steigungsunterschiedliche Schneckenstege (21; 22) aufweist,
zwischen denen einerseits ein Schneckenkanal (25) abnehmender Kanalbreite und andererseits ein
durch Übergangsspalte (28; 50) im Schneckensteg (22) zugänglicher weiterer Schneckenkanal (27)
zunehmender Kanalbreite gebildet ist.
2. Schneckenstrangpresse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auch die zweite Stufe
(11) einen Quetschübergangs-Abschnitt (38') enthält, dessen Kerndurchmesser aber in Strömungsrichtung
sich konisch vergrößert.
3. Schneckenstrangpresse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Übergangsspalte
(28; 50) durch einen Abstand zwischen dem Scheitel des Schneckensteges (22; 45) gegenüber der
Zylinderinnenfläche gebildet sind und die zum enger werdenden Schneckenkanal (25; 47) weisende
Flanke (60) des Schneckensteges (22; 45) zu seinem Scheitel hin eine Abrundung (61) aufweist.
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