DE19600220A1

DE19600220A1 - Extruder zum Herstellen von Wasch- und/oder Reinigungsmitteln sowie Verfahren zum Umrüsten eines solchen

Info

Publication number: DE19600220A1
Application number: DE19600220A
Authority: DE
Inventors: Jan Van Den Meersche
Original assignee: Henkel AG and Co KGaA
Current assignee: Henkel AG and Co KGaA
Priority date: 1996-01-05
Filing date: 1996-01-05
Publication date: 1997-07-10
Also published as: WO1997025407A1; EP0879278A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Extruder zum Granulieren eines Vor gemisches bei hohen Drücken durch strangförmiges Verpressen durch Düsen, mit einem langgestreckten Gehäuse, einem Einlaß an dem einen Ende, einem Auslaß mit den Düsen am anderen Ende und mindestens einer im Gehäuse angeord neten, sich im wesentlichen über die Länge des Gehäuses erstreckenden, dreh baren, angetriebenen Schnecke. Die Schnecke ist am Einlaßende des Extruders gelagert und ansonsten im Abstand zur Innenwand des Gehäuses angeordnet.

Derartige Extruder sind bekannt und werden für eine Vielzahl von Aufgaben ein gesetzt, z. B. zur Verarbeitung von Kunststoffen durch Spritzgießen. Die vor liegende Erfindung bezieht sich jedoch vorzugsweise auf Extruder dieser Art, die zum Herstellen von kompakten Wasch- und/oder Reinigungsmitteln geeignet sind, wie sie z. B. in den Druckschriften W091/02047 und W091/13678 beschrieben werden. Hier werden insbesondere Zwei-Schnecken-Extruder einge setzt. Die Schnecken der bekannten Extruder haben eine Abstand von etwa 0,5 bis 3,5 mm zur Innenwand des Gehäuses. Die Erfindung betrifft insbesondere Extruder mit einer Innenraumlänge von mehr als etwa 1 m.

Die Granulate der Wasch- und/oder Reinigungsmittel werden aus Vorgemischen von festen und flüssigen Inhaltsstoffen unter Zusatz von Plastifizier- und/oder Gleitmitteln erhalten. Die Vorgemische werden zu einer homogenen Masse verar beitet und bei Drücken zwischen 25 und 200 bar durch Lochdüsen (Bohrungen) mit auslaßseitigen Öffnungsweiten in der Größenordnung von 1 bis 2 mm strangförmig verpreßt. Der Granulierkopf solcher zur großtechnischen Waschmittelherstellung eingesetzten Extruder hat typischerweise bis zu 11.000 solcher Bohrungen. Die daraus austretenden feinen Stränge werden zu zylin drischen Granulaten zerkleinert, die schließlich abgerundet werden.

Zum Erreichen eines ausreichend hohen Durchsatzes sind Drücke im Bereich von etwa 100 bar und mehr erforderlich. In Verbindung mit den teilweise abrasiven Inhaltsstoffen des Vorgemisches führen diese Drücke jedoch zu einem erhöhten Verschleiß der Schnecken. Insbesondere an den freien Enden der Schnecken tritt dieser Verschleiß auf, da das Vorgemisch im Bereich unmittelbar vor den Loch düsen am stärksten verdichtet wird, so daß hier die Schnecken besonders hoch beansprucht werden.

In der vorliegenden Erfindung wurde nun festgestellt, daß neben den genannten Ursachen ein wesentlicher Grund für den erhöhten Verschleiß im Durchhängen der nicht abgestützten Enden der Schnecken liegt. Die - relativ gesehen - nur geringfügige Verbiegung führt nämlich bei Extrudern mit einer Innenraumlänge von mehr als etwa 1 m zu einer Abweichung von der zentrischen Lage, einem "Schlenkern" um die Sollachse, und als Folge zu einem Kontakt der Schnecken mit der Innenwand des Gehäuses und damit zu einem verstärkten Abrieb der Oberfläche der Schneckenenden.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, den Verschleiß der Schnecken erheblich herabzusetzen und ein problemloses Umrüsten der bekannten Extruder zu ermöglichen.

Diese Aufgabe wird bei einem Extruder der eingangs genannten Art erfindungs gemäß dadurch gelöst, daß der Abstand der Schnecke(n) zur Innenwand des Gehäuses außerhalb der Verdichtungszone zumindest bereichsweise geringer als innerhalb der Verdichtungszone ist. Unter dem Begriff "Verdichtungszone" ist in dieser Patentanmeldung der Bereich des Innenraums des Extruders unmittelbar vor dem Auslaß zu verstehen. Dieser Bereich nimmt in axialer Richtung 10 bis 20 % der Innenraumlänge ein.

Auf diese Weise sind die Extruderschnecken nicht nur am einlaßseitigen Ende des Extruders gelagert, sondern werden zusätzlich an einer anderen Stelle zen triert. Die besonders beanspruchten freien Enden der Schnecken berühren nicht mehr die Innenwand des Gehäuses. Durch diese Maßnahme konnte erreicht werden, daß sich die Standzeit der Extruderschnecken von bisher 3.500 Betriebsstunden auf 8.000 bis 10.000 Betriebsstunden verlängerte.

Insbesondere wird vorgeschlagen, daß der Abstand der Schnecke(n) (2, 3) zur Innenwand des Gehäuses (1) im mittleren Bereich (6) zwischen dem Einlaß- und dem Auslaßende bei höchstens 0,35 mm und in der Verdichtungszone (7) bei mindestens 0,4 mm, vorzugsweise bei mindestens 0,5 mm liegt. Der genannte "mittlere Bereich" schließt unmittelbar an den Bereich der Verdichtungszone an.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Abstand der Schnecke(n) zur Innenwand des Gehäuses im Bereich außerhalb der Verdichtungszone zumindest bereichs weise bei höchstens 0,05 bis 0,1 mm liegt.

Im Rahmen der Erfindung liegt es auch, wenn die Schnecken außerhalb der Ver dichtungszone durch ein zusätzliches Lager zentriert werden, so daß der Abstand der Schnecke(n) zur Innenwand des Gehäuses im diesem Bereich auf Null reduziert ist.

Die erfindungsgemäße Umrüstung der aus dem Stand der Technik bekannten Extruder, deren Schnecke(n) über ihre gesamte Länge einen im wesentlichen gleichbleibenden Abstand zur Innenwand des Gehäuses (1) haben, kann auf unterschiedliche Weise vorgenommen werden. Man geht dabei in der Regel von Extrudern aus, dessen Schnecke(n) einen Abstand von mindestens 0,4 mm und typischerweise mindestens 0,5 mm zur Innenwand des Gehäuses haben.

Zum einen kann man den Innendurchmesser des Gehäuses im mittleren Bereich zwischen dem Einlaß- und dem Auslaßende soweit verkleinern, so daß der Ab stand der Schnecke(n) zur Innenwand des Gehäuses in diesem Bereich bei höchstens 0,35 mm, insbesondere bei höchstens 0,05 bis 0,1 mm liegt. Für den Umbau besonders geeignet sind Extruder, die eine segmentartige Unterteilung des Extrudergehäuses haben. Hier wird einfach das mittlere Gehäusesegment durch eines mit verkleinertem Innendurchmesser ausgewechselt.

Vorgeschlagen wird daher, daß man den Innendurchmesser des Gehäuses im Bereich außerhalb der Verdichtungszone gegenüber dem Innendurchmesser im Bereich der Verdichtungszone verkleinert. Vorzugsweise soll der Abstand der Schnecke(n) zur Innenwand des Gehäuses im mittleren Bereich bei höchstens 0,35 mm, insbesondere bei höchstens 0,05 bis 0,1 mm und in der Verdichtungszone bei mindestens 0,4 mm, vorzugsweise bei mindestens 0,5 mm liegen.

Zum anderen kann man die Stirnflächen der Schneckenzähne im mittleren Bereich zwischen dem Einlaß- und dem Auslaßende soweit verstärken, also auf panzern, so daß der Abstand der Schnecke(n) zur Innenwand des Gehäuses in diesem Bereich bei höchstens 0,35 mm, insbesondere bei höchstens 0,05 bis 0,1 mm liegt. Dazu können die Schnecken zunächst auf einen größeren als den erfin dungsgemäß gewünschten Durchmesser aufgepanzert und dann nachgeschliffen werden, damit die Schnecken im eingebauten Zustand den genannten Abstand zur Innenwand des Gehäuses haben.

Vorgeschlagen wird daher, daß man den Außendurchmesser der Schnecke(n) im Bereich außerhalb der Verdichtungszone gegenüber dem Außendurchmesser im Bereich der Verdichtungszone vergrößert. Dabei sollte man vorzugsweise die Stirnflächen der Schneckenzähne im mittleren Bereich zwischen dem Einlaß- und dem Auslaßende soweit verstärken, so daß der Abstand der Schnecke(n) zur Innenwand des Gehäuses in diesem Bereich bei höchstens 0,35 mm, insbeson dere bei höchstens 0,05 bis 0,1 mm, und der Abstand der Schnecke(n) zur Innenwand des Gehäuses in der Verdichtungszone bei mindestens 0,4 mm, vor zugsweise bei mindestens 0,5 mm liegt.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand von Zeichnun gen näher beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 eine seitliche, teilweise geschnittene Ansicht eines erfindungs gemäßen Extruders,

Fig. 2 eine Draufsicht auf den Extruder nach Fig. 1, ebenfalls in teilweise geschnittener Darstellung und

Fig. 3 eine teilweise geschnittene Ansicht der beiden Schnecken des Extruders nach den Fig. 1 und 2.

In allen Zeichnungen haben gleiche Bezugszeichen die gleiche Bedeutung.

Im Gehäuse 1 des in den Fig. 1 und 2 dargestellten Extruders kämmen zwei gegensinnig gezahnte und im Gegensinn rotierende Schnecken 2, 3 miteinander, die in ihrem gezahnten Teil 10 über 2 m lang sind (Fig. 3).

Das Gehäuse 1 weist einen Einlaß 4 für das Vorgemisch und an seinem anderen Ende eine nicht dargestellte Lochdüsenplatte mit über 11.000 engen Bohrungen auf.

Das Gehäuse ist in drei Gehäuseschüsse 5, 6, 7 unterteilt. Im letzten Gehäuse schuß 7, der Verdichtungszone, herrschen besonders hohe Drücke, nämlich 80 bis 120 bar, und die Zähne der Schnecken 2, 3 werden hier besonders hoch beansprucht.

Die Schnecken 2, 3 sind einseitig am einlaßseitigen Ende des Gehäuses 1 gela gert und werden von dort aus angetrieben. Das entgegengesetzte Ende der Schnecken 2, 3 ragt frei in die Verdichtungszone 7 und wird dort nicht unterstützt.

Erfindungsgemäß wird nun der Durchbiegung der Schnecken 2, 3 entgegen gewirkt, in dem der Durchmesser der Schnecken im Bereich des mittleren Gehäuseschusses 6 soweit vergrößert ist, daß die Toleranz zwischen den Schnecken 2, 3 und dem Gehäuse 1 nur noch 0,05 bis 0,1 mm beträgt. Die Ver größerung kann erreicht werden, indem die Stirnflächen 8 der Schneckenzähne 9 im mittleren Bereich 6 entsprechend stark aufgepanzert werden. Dazu wird die Schnecke über ihre gesamte Länge zunächst gleich stark aufgepanzert und anschließend je nach dem Bereich unterschiedlich stark nachgeschliffen, so daß der Durchmesser im mittleren Bereich über eine Länge von etwa 600 mm größer als im Einlauf- und Auslaufteil ist. Die auf diese Weise erreichte Zentrierung der Schnecken 2, 3 im mittleren Bereich 6 verhindert den Wandkontakt ihrer freien Enden in der Verdichtungszone 7.

Alternativ kann auch vorgesehen sein, daß der Innendurchmesser des Gehäuses 1 im mittleren Bereich 6 entsprechend stark verringert ist, um durch die kleinere Toleranz zwischen den Schnecken 2, 3 und der Innenwand des Gehäuses 1 die Schnecken 2, 3 in diesem Bereich 6 zu zentrieren und dadurch ebenfalls den Wandkontakt der freien Enden der Schnecken 2, 3 in der Verdichtungszone 7 zu verhindern.

Bezugszeichenliste

1 Gehäuse
2 Schnecke
3 Schnecke
4 Einlaß
5 Gehäuseschuß
6 mittlerer Gehäuseschuß, mittlerer Bereich
7 letzter Gehäuseschuß, Verdichtungszone
8 Stirnfläche
9 Schneckenzahn
10 gezahntes Teil der Schnecke

Claims

1. Extruder zum Granulieren eines Vorgemisches bei hohen Drücken durch strangförmiges Verpressen durch Düsen, mit einem langgestreckten Gehäuse (1), einem Einlaß (4) an dem einen Ende, einem an eine Verdich tungszone (7) anschließenden Auslaß mit den Düsen am anderen Ende und mindestens einer im Gehäuse (1) angeordneten, sich im wesentlichen über die Länge des Gehäuses (1) erstreckenden, drehbaren, angetrie benen Schnecke (2, 3), die am Einlaßende des Extruders gelagert und ansonsten im Abstand zur Innenwand des Gehäuses (1) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der Schnecke(n) (2, 3) zur Innenwand des Gehäuses (1) außerhalb der Verdichtungszone (7) zumindest bereichsweise geringer als innerhalb der Verdichtungszone (7) ist.

2. Extruder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der Schnecke(n) (2, 3) zur Innenwand des Gehäuses (1) im mittleren Bereich (6) zwischen dem Einlaß- und dem Auslaßende bei höchstens 0,35 mm und in der Verdichtungszone (7) bei mindestens 0,4 mm, vorzugsweise bei mindestens 0,5 mm liegt.

3. Extruder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der Schnecke(n) (2, 3) zur Innenwand des Gehäuses (1) im Bereich (6) außerhalb der Verdichtungszone (7) zumindest bereichs weise bei höchstens 0,05 bis 0,1 mm liegt.

4. Verfahren zum Umrüsten eines Extruders, dessen Schnecke(n) (2, 3) über ihre gesamte Länge einen im wesentlichen gleichbleibenden Abstand zur Innenwand des Gehäuses (1) haben, dadurch gekennzeichnet, daß man den Innendurchmesser des Gehäuses (1) im Bereich (6) außer halb der Verdichtungszone (7) gegenüber dem Innendurchmesser im Bereich der Verdichtungszone (7) verkleinert.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß man den Innendurchmesser des Gehäuses (1) im mittleren Bereich (6) zwischen dem Einlaß- und dem Auslaßende soweit verkleinert, so daß der Abstand der Schnecke(n) (2, 3) zur Innenwand des Gehäuses (1) in diesem Bereich (6) bei höchstens 0,35 mm, insbesondere bei höchstens 0,05 bis 0,1 mm und in der Verdichtungszone (7) bei mindestens 0,4 mm, vorzugsweise bei mindestens 0,5 mm liegt.

6. Verfahren zum Umrüsten eines Extruders, dessen Schnecke(n) (2, 3) über ihre gesamte Länge einen im wesentlichen gleichbleibenden Abstand zur Innenwand des Gehäuses (1) haben, dadurch gekennzeichnet, daß man den Außendurchmesser der Schnecke(n) (2, 3) im Bereich (6) außerhalb der Verdichtungszone (7) gegenüber dem Außendurchmesser im Bereich der Verdichtungszone (7) vergrößert.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß man die Stirnflächen (8) der Schneckenzähne (9) im mittleren Bereich (6) zwischen dem Einlaß- und dem Auslaßende soweit verstärkt, so daß der Abstand der Schnecke(n) (2, 3) zur Innenwand des Gehäuses (1) in diesem Bereich (6) bei höchstens 0,35 mm, insbesondere bei höchstens 0,05 bis 0,1 mm, und der Abstand der Schnecke(n) (2, 3) zur Innenwand des Gehäuses (1) in der Verdichtungszone (7) bei mindestens 0,4 mm, vorzugsweise bei mindestens 0,5 mm liegt.