DE1926371A1 - Vorrichtung,insbesondere zum Verpressen bzw. Verarbeiten von Kunststoffen,bei Verwendung von Drehkolbenmaschinen - Google Patents

Vorrichtung,insbesondere zum Verpressen bzw. Verarbeiten von Kunststoffen,bei Verwendung von Drehkolbenmaschinen

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DE1926371A1 DE19691926371 DE1926371A DE1926371A1 DE 1926371 A1 DE1926371 A1 DE 1926371A1 DE 19691926371 DE19691926371 DE 19691926371 DE 1926371 A DE1926371 A DE 1926371A DE 1926371 A1 DE1926371 A1 DE 1926371A1
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Description

Erfinder: Bipl*Ing; Franz P, Nebel ßeretsberg, Milhlberg 11 Österreich 1926371 . «
März 19b9
W/W Vorrichtung, insbesondere zum Verprassen
bzw. Verarbeiten von Kunststoffen, bei Verwendung von Drehkolbenmaschinen.
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung mit prinzipiell universeller Anwendung wie z.B. als Drehkolbenatrangpress© zur Erzeugung von Platten, Träger, Ziegel usw. aus verschiedensten Materialien, für die Bauindustrie und zur Verarbeitung von Keramikmasse für Elektroindustrie usw. Besondere Bedeutung kommt der Erfindung aber der Kunststoffindustrie zu, da mit einer Vorrichtung alle Arten von Kunststoffprodukten verschiedenster Behandlungserfordernisse, verarbeitet werden können.
Für die voraufgezeigten .Arbeitsgebiete sind bisher Vorrichtungen gebräuchlich, bei welchen je nach Arbeitsaufgabe, als wesentliche Maschinenelemente Schnecken und hydraulische Pressen, Verwendung finden. Wie in Fachkreisen bekannt, entsprechen diese Vorrichtungen nicht den Idealwünschen in rein technischer, wie auch wirtschaftlicher Beziehung.
Die Erfindung beinhaltet je nach Arbeitsaufgabe die Haupteleroente: Drehkolbenpresse; Pressformmundstück zur Erzeugung verschiedenster Strangpressartikel; heizbarer Gelierkanal für Verarbeitung von Kunststoffen; Knet- bzw. Homogenisierungsmaschin·»
In der Folge ist der Erfindungsgegenstand in beispielweise? Ausführung näher beschrieben:
Die Fig. 1 und Fig. 2 zeigen die Drehkolbenpresse im Schnittj und Draufsicht, und die Fig. 3 die Entwicklung der Steuernockenkurven, j
-/2
009849/1*21
Die Fig. 4 und Pig. 5 zeigen die Knet- bzw. Homogenisierungs-. maschine in Schnitten, und die Fig. 6 die maximale Durchgangsmenge durch diese, zeichnerisch dargestellt.
Die Fig. 7 stellt sehematiseh die Gesamtvorrichtung zur Verarbeitung von Kunststoffen dar.
Nach der Zeichnung besteht die Drehkolbenpresse nach Fig. 1 und Fig. 2 in der Hauptsache aus dem Gehäuse 1 mit Seitendeckel 1/a und 1/b, dem Drehkolben 2, der Drehkolbenwelle -J-1 dem schwenkbaren Widerlagerschieber 4 mit der Schieberachse 5» und dem Abstreifer 6 . Die zwangsläufige Steuerung des Schiebers 4 erfolgt über die Achse 5 mittels der Hollenhebel 7 und 8 bzw. Steuerrollen 9 und 10.
Es sind schon Drehkolbenmaschinen mit Drehkolben und Widerlagerschieber nach Eigenpatenten des Anmelders bekannt j diese erfüllen aber nicht die Aufgabe der Erfindung, welche darin besteht, daß auch trockene oder fast trockene schUttgutförmige Materialien störungsfrei bis zu höchst erforderlichen Iress-
ty
drücken von über 1000 kg/on verprasst undl· weiterverarbeitet werden können.
Ua die»· vorerwähnten,Aufgeben zu erfüllen, muß der Drehkolben eine Umrißforffl dergestalt baben, daß sowohl die Kolbenflügeldruckfläche zur Gehluteinnenwandung (.Fig. 3 Winkel "a"), als auch die Kolbeßdruckflache zur Stirnfläche des Schiebers (Fig. Winkel "b") derart große Winkel einnehmen, daß auch bei höchsten Pressdrücken ein betriebsstörendes Verklemmen (durch Keilwirkung) nicht eintreten kann.
Nachdem de.r Widerlagerschitber mit| seinem Ende dieser ganzen Koibenumrißfora'(mit kantigen Elügelscheitel) gleichdichtend "folgex» euß und die eich daraus ergebende Hin* und Herbewegung des Schiebers unbedingt eine zwangsläufige Steuerung mit abgerundeten Steuernocken erfQrdert, ergab ejich die Notwe^digkeitj Ί für die Aufgabe dieser ProbJensteilung einer lösung zu finden. I
* f ■" -:: "Ii ι
In lig. 3 ist die Lösung dieses Problems] bzw. die konstruktive ι Entwicklung der Steuernookenumrißform, aufgeaeigt. Witi-aus dieser Zeichnung zu ersehen ist, musae.ii, die Abmessung i η W
s · Ψν
00*149/1121 Λ- , -/
• . ORlGfNAi I
lichen Elemente auch zueinander in einem ungefähr bestimmten Verhältnis liegen und zwar:
Der Radius 11R" dee WiderlagerBchiebers ist 1,2 mal so groß als der Abstand 11A" zwiachen Drehkolbenmittel und Schwenkpunkt WXW des Schiebers}
Der Außendurohmesser "D" des Drehkolben verhält eich zum Innendurchmesser "D1" wie (1.5 ! 1 )5
Der Radius R2 vom Schwenkpunkt "X" biß zu den Steuerrollenmittel I bzw. II, verhält eich zum Radius MR" dee Schieber, wie 1: 1.7 Der Winkel "W" der Steuerrollenhebel zueinander beträgt 110 °j Dor Durchmesser der Steuerrollen (Fig. 1 "9" und "10") beträgt 1/5 von R2 . .
Hur durch die vorangefUhrten Abmessungen, die nur im geringen HaCe variieren dürfen, erfolgt eine Kinematik, durch welche nach Fig. 3 sowohl die Steuernockenuarißform H1 (stark ausgesogen) für die Auswärtsbewegung des Schieberse als auch die. Steuernockenumrißforia Hg (etrichliert) für die Einwärtebewegung desselben, auf den gangen Ualaufbahnen, zum ruhigen und betriebssicheren Abrollen der Steuerrollen, entsprechende Abrundungen erhalten; dies, obwohl die Drehkolbenumrißform, von welcher die Nockenformen kraftechlüaeig abgeleitet sind, die erforderlichen scharfkantigen Ecken hat.
Die Differenz zwischen Radius R (Fig. 3) und RadlUt R1 (Fig. 1) des Schiebers, stellt eine wirksame Druckfläche *f" in Richtung Einwärtsbewegung des Schiebers dar. Um durch Lagerspiele möglicherweise entstehende zu große Dichtungsspalte zwischen Schieber und Drehkolben - speziell bei sehr hohen PressdrUoken - von vorneherein zu verhindern, wirkt das unter Druck stehende Pressgut dauernd auf die Fläche "f, wodurch jedes Lagerspiel unwirksam wird.
Der nach der Erfindung- Fig. "7, erforderliche {Jelierkanal ist - zusammengesetzt: aus dem Obergangsstutaen 7, dessen Durchgangsquerschnitt von eokigenviuf Runden Querechnitt übe-beht; dem konisch erweiterten Stutzen feι dem Mantelrohr 9; dem Deckel 10
009848/1821
mit fix eingesetzten Seelenrohr 11. Der Stutzen 8 und Mantelrohr •sind von außen durch Heizkörper H und Ha und das Seelenrohr 11 ,v .; durch Heizung Hi über He, geheizt. -
Die HomogeniSierungsmaschine nach Fig. 4 und 5 ist wie eine als Motor arbeitende Rotationskolbenmaschine. Diese besteht in der Hauptsache aus dem Gehäuse 1, dem Drehkörper 2 mit Welle 3» 4en an diesen durch Lenker 4 angelenkten, sqhuhförmigen Kolben 5 und den Seitendeckeln 6.
Der Drehkörper 2 bzw Welle 3 sind zum Gehäuse exzentrisch gelagert. Wird in Pfeilrichtung das bereits gelierte Verarbeitungsmaterial in das Gehäuse gedrückt, wird auf die Maschinenelemente bzw. Welle ein Drehmoment ausgeübt» Die schuhförmigen Kolben sind durch Nuten in den Deckeln 6, zwangsläufig geführt. Durch die zum Teil offenen Verbindungsgelenke zwischen Drehkörper und Kolben, können Drehkörper, Lenker und Kolben bei nur einem abgenommenen Deckel, einfach eingelegt werden.
Pro Umdrehung geht nur die Menge V max. (Fig. 6 senkrecht straf-■fiert) durch die Maschine.
Wirkungsweise;
Nach Fig. 7 werden die in die Presse "P" eingeschütteten pulver- oder granulatförmigen Kunststoffe (PVC), durch die Rohrstutzen und θ und weiter durch das Mantelrohr 9» gedrückt. Der Durchgangsquerschnitt ist durch das im Mantelrohr befindliche Seelenrohr ringförmig. Durch die Heiasmäntel H, Ha und der Innenheizung Hi, wird während des langsamea Durchganges durch den Ringkanal G, der Kunststoff allmählich zum gelieren gebracht. Durch die Außen- und Innenheizung des Gelierkanals erfolgt bei entsprechender Kanallänge die gewünschte Gelierung bei leicht kontrollierbaren Temperaturen, ohne Gefahr einer Überhitzung des Kunststoffmaterials.
Der Querschnitt durch den nicht geheizten übergangsstutzen 7 vergrößert sich in Förderrichtung, damit eine durch Brückenbildung entstehende unüberwindliche Reibung vermieden wird* Dies gleiche gilt auch für den ringförmigen Querschnitt im konischen Stutzen S, in welchem die Heizung erst beginnt. Lie Länge des Gelierkanalß ist eo bemessen, daß bei III der Kunststoff bereits durch und
00984 9/1821
Vi
durch viskos ist. Zur gründlichen Homogenisierung wird der via--« kose Kunststoff durch eine oder mehrere hintereinander geschaltete Homogenisierungsmaschinen gedrückt. Die Durchgangsmenge durch die Homogenisierungsmaschine wird zweckmäßig kleiner bestimmt als die Fördermenge der Presse P, so daß sich die Drehzahl gegenüber der Presse P erhöht. Durch die Homogen!sierungsmasehine gelangt in Arbeitsrichtung nur ein Teil (Fig. 6 - V max.) des Materials, wogegen ein anderer Teil (der sich nach Fig. 4, zwischen den Förderelementen in der oberen Umlaufhälfte befindet) sich immer ergänzend, im Gehäuse in Umlauf gebracht wird. Hiedurch erfolgt eine gründliche Misch- und Knetwirkung. Diese Wirkung kann noch erhöht werden, wenn die Exzentrizität E (nach Fig. 6) verkleinert wird, da eich dann bei einer vorbestimmten Durchgangsmenge die Drehzahl erhöht, und dadurch die Homogenisierungsarbeit noch gründlicher wird. Ebenso können mehrere Homogenisierungsmaachinen hintereinander geschaltet werden. An der Homogenisierungsmaschine Kn ist die Spritzformdüse Sp angeschlossen.
Es können im Kanal G bei IH mehrere Austrittsöffnungen "0" welche zu beliebigen Pressdüsen oder Formen führen, vorgesehen werden, so daß die Kapazität einer Anlage erhöht werden kann. Alle Widerstände, welche während des Verarbeitungsprozesses zu überwinden sind, werden von der Drehkolbenpresse leicht bewältigt. Die Durchgangsgeschwindigkeit des Materials durch den Gelierkanal bei hohem Pressdruck, erfolgt durch entsprechende Bestimmung des Ringquerschnittes derart langsam, daß die entstehende Reibungswärme gegenüber bisher verwendeter Preßschnecken, praktisch unbedeutend ist.
Die Vorrichtung nach der Erfindung bietet nicht nur technische, sondern auch bedeutende wirtschaftliche Vorteile, da die Anschaffung und betriebliche Erhaltung nur einen kleinen Bruchteil bisher gebräuchlicher Anlagen, die in ihrer Leistung begrenzt sind, ausmacht.
0 0 9 B 4'3 / 1 8 21

Claims (12)

  1. Patentansprüche .
    Vorrichtung, insbesondere zum Verpresaen bzw. Verarbeiten ' von Kunststoffen bei Verwendung von Drehkolbenmaschinen in beispielweiser Ausführung dadurch gekennzeichnet, daß das pulverisierte bzw. granulierte Kunststoffmaterial einer Drehkolbenpresse (P Fig. 4 und 5) zugeführt und von dieser durch einen heizbaren Ringkanal (Fig. 7 - 8, 9) direkt oder über eine oder mehrere hintereinandergeschaltete Homogenisierungsmaschinen (Kn) durch Spritzdüsen, oder in Formen gepresst 7/ird.
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Umrißform des Drehkolben der Drehkolbenpresse (Fig. 1 bis 3) dergestalt ist, daß die zum Drehkolbenflügel kantig verlaufende Flügeldruckflache sowohl zur Gehäuseinnenwandung, als auch zur Stirnfläche dee Widerlagerschiebere, SQ große Winkel (Fig. 3 - Winkel "an und "b") einnehmen, daß ein Terklemmen durch Keilwirkung vermieden wird.
  3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, daß die kraftschlüssige Steuerung des Widerlagerseniebers durch abgerundete Steuernocken (I, H2) erfolgt.
  4. 4. Vorrichtung nach Ansprüche 2 und 3 dadurch gekennzeichnet, daß zur Erreichung abgerundeter Steuernockenumrißformen die Abmessungen der beweglichen Elemente zueinander, im ungefähr folgenden Verhältnis stehen müseent Der Radius (R) des Widerlagerschieber ist 1.2 mal so groß als der Abstand (A) zwischen Drehkelbenmittel und Schwenkpunjcf (X) dee Schiebers; der Außendurehaesser CD) des Dreh^oltJen, verhält sich zum Innendurchmesser (D^) des Drehkolben, wie t.5 : 1; der Radius (Rg) vom Sehwenkpunkt (x) bis zu dee iiteuerrollenmittel (I, II), l· ■ verhält iich zum Radius (R) des Schiebers, wie 1 : t*7j der Winkel (W) der Steuerrollenhebel zueinander beträgt 110°? der Durchmesser der Steuerrollen (Fig. T "9" und "TO") beträgt
    1/5 von R2 . i - ·
    ■ «./7 000849/1021
  5. 5. Vorrichtung nach Ansprüche 2 1>is 4 dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnseite des Schiebers, eine einwärtswirkende Druckfläche (f) bildend, abgestuft ist.
  6. 6. Vorrichtung nach Ansprüche 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, daß an der Drehkolbenpresse ein innen und außen heizbarer Gelierkanal mit vorteilhaft ringförmigen Durchgangsquerschnitt, angeschlossen ist»
  7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 6 dftdurchggekennzeichnet, daß der Ringkanal aus einem außen heiabaren Mantelrohr (8, 9) und einem in diesen iingeöetzten, innen heizbaren Seelenrohr (11), besteht* .
  8. 8. Vorrichtung nach Ansprüche 4 bis 3 dadutöh gekennzeichnet, daß am Ende des Ringkanals ein oder mehrere Öffnungen (0), an welchen ein oder mehrere Homogenisierungsmaschinen bzw. Pressformen angeschlossen sind, angeordnet sind.
  9. 9. Vorrichtung nach Ansprüche 1 bis 8 dadurch gekennzeichnet, daß die Homogenisierungsmaschine eine, wie ein Motor wirkende Rotationskolbenmaschine ist, in dessen Gehäuse echuhfö'rmige Kolben (5) durch Lenker (4) mit dem, auf der Welle sitzenden Drehkörper (2) gelenkig verbunden sind.
  10. 10. Vorrichtung nach Anspruoh 9 dadurch gekennzeichnet, daß zur Veränderung der Durchgangsmenge, die Welle (3) exzentrisch verstellbar ist.
  11. 11. Vorrichtung nach Ansprüche 9 und TO dadurch gekennzeichnet, daß die Gelenke der beweglichen Elemente (2, At 5) derart ausgebildet sind, daß sie bei Abnahme nur eines Gehäusedeckels ohne Verwendung eines Werkzeuges, einfachst eingelegt werden können.
  12. 12. Vorrichtung, teilweise nach Anspruch 1 bis Anspruch 5 dadurch gekennzeichnet, daß zur Verpressung nioM zu erhitzender Materialien, direkt an die Drehfcolbenpresse däB Strang-
    ;* preeaforamundetück, angeschlossen ist«
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