DE19909171A1 - Spitzengehäuse mit Pumpe bei Zweischneckenextrudern - Google Patents

Spitzengehäuse mit Pumpe bei Zweischneckenextrudern

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Abstract

Bei bekannten Extruderschnecken werden die Stoffströme meistens hinter den Spitzen am freien Ende der Schnecken für die Weiterbehandlung zusammengefaßt. Dabei ist häufig keine homogene Schichtung und kein totzonenfreier Transport des Austragsgutes zu erzielen. Die neue Konstruktion bzw. Anordnung der Bauelemente ermöglicht sowohl eine homogene Schichtung als auch einen ablagerungsfreien Transport.

Description

Mehrschneckenextruder, im besonderen Zweischneckenextruder, haben ein breit gestreutes Anwendungsfeld. Der Einsatz reicht vom Aufschmelzen von Kunststoffgranulaten, über Mischen, Compoundieren, Kneten, Dispergieren oder Homogenisieren zähviskoser, körniger oder pulverförmiger Einsatzstoffe bis hin zum Bearbeiten von Kautschuk und anderer hoch viskoser Polymeren. Auch der Einsatz in der Nahrungsmittelindustrie ist üblich.
Für Einsatzmaterialien, die zu unkontrollierten Reaktionen, zu Ablagerungen oder Degradierungen in Totzonen neigen, sind Zweischneckenextruder besonders geeignet, da sie im Bereich der Schnecken selbstreinigend sind und daher sich dort keine Ablagerungen bilden können, solange beide Schnecken vollständig mit engem Spiel vom Extrudergehäuse umschlossen sind.
Eine Schwachstelle bei Zweischneckenextrudern beginnt mit dem Schneckenende und besteht darin, daß die Stoffströme nach dem Austritt aus dem Extrudergehäuse an der Kante (11) wendelförmig in der Ringdüse (3) um die Schneckenspitzen geschichtet werden. Die in den Schnecken gebildete Temperatur- und Viskositätsprofilierung wird beim Weitertransport beibehalten und ist bei fast allen nachfolgenden Verfahrens- oder Produktionsschritten schädlich bzw. unerwünscht.
Extruderspitzen und die umschließenden Gehäuse (8-0-Stücke) werden in einer großen Konstruktionsbreite ausgeführt. Ziel ist es, dem Stoffstrom im Bereich der Spitzen einen strömungsgünstigen Übergang zu verleihen.
G. Schnabel beschreibt die Konstruktion der Form verschiedener Spitzen am freien Schneckenwellenende (G. Schnabel: Kunststoff-Extrudertechnik s. 236 und 237, 1968, Verlag: Karl Hauser, München).
Bei den meisten Anwendungen wird zur Weiterverarbeitung nur ein Produktstrom benötigt. Deswegen werden die Einzelströme zusammengeführt. Bei der Vereinigung der Einzelströme in Stromrichtung hinter den Schneckenspitzen im sog. 8-0-Stück findet keine Mischung des Produktes statt, es besteht vielmehr die Gefahr der Bildung von Totzonen. Die Totzonenbildung ist bei Durchsatzschwankungen nicht zu verhindern, auch nicht mit exzentrischen Schneckenspitzen.
Die Erfindung gemäß Anspruch 1 löst diese Nachteile: Dadurch, daß die Stoffströme aus jeder einzelnen Schnecke in einer Zahnradpumpe zusammengeführt werden, erfahren die Schichten dort eine gute Mischung und damit eine Homogenisierung. Da kein 8-0-Stück vorhanden ist, können auch dessen Nachteile nicht auftreten.
Die Funktion der Zahnradpumpe an sich wird als bekannt vorausgesetzt; deswegen wird auf eine detaillierte Beschreibung der Konstruktion verzichtet.
Neu im Zusammenhang mit ihrer Anordnung hinter einen Zweischneckenextruder ist, daß die Pumpe mit dem individuellen Stoffstrom jeder Schnecke in einen eigenen Stutzen (7) gefüllt wird. Jeder Stutzen füllt eines der beiden Zahnräder in der Pumpe. Beim Kämmen der Zahnräder werden dann die Ströme zusammengefaßt und gemischt.
Die Entfernung von Extruder zur Pumpe kann sehr kurz gehalten werden. Eine nachgeschaltete Pumpe hat den Vorteil, daß am Extruderaustritt nur Drücke gefahren werden müssen, die zum Füllen der Pumpe erforderlich sind; der Druckbereich liegt bei 10 . . . 30 bar. Dies verbessert auch die Temperaturregelung des Extruders gegenüber Betriebsweisen ohne nachgeschaltete Pumpe.
Bei bekannten kegelförmigen Schneckenspitzen deren Spitze in der Verlängerung der Schneckenachse liegt, bildet der freie Kegelmantel die Abströmfläche des Produktes. An der Kegelspitze bildet sich ein Totraum, aus dem der Produktstrom unter Faden- bzw. Schlierenbildung unkontrolliert abströmt. Die Erfindungen nach Anspruch 2 und 3 lösen das Problem. Dadurch, daß die Spitze des Kegels (6) außerhalb der Schneckenachse liegt, zu ihr also exzentrisch, findet im ringdüsenförmigen Kanal (3) an der engsten Stelle eine auf den Austrittsquerschnitt bezogene, ungleichmäßige Beschleunigung statt; Fadenbildung ist daher nicht möglich.
Ein ausgebildetes Spitzengehäuse dieser Art in Kombination mit der Schneckenspitzenform eignet sich im besonderen für Materialien, die dazu neigen, unter Einwirkung von Temperatur und Zeit zu degradieren, wie z. B. Nylon 6.6.

Claims (4)

1. Zweischneckenextruder (8) mit in Produktflußrichtung nachgeschalteter Zahnradpumpe (9) zum Fördern von extrudiertem Produkt, dadurch gekennzeichnet, daß in Verlängerung der Achsen der Schnecken (1) für jede Schnecke ein separater Transportkanal (4) angeordnet ist, der in einem Füllstutzen (7) einer Zahnradpumpe (9) endet, die für jeden Kanal (4) eine Füllöffnung (7), jedoch nur eine Auspressöffnung (10) besitzt.
2. Zweischneckenextruder (8) mit nachgeschalteter Zahnradpumpe (9) zum Fördern von extrudiertem Produkt, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringdüse (3) senkrecht zur Schneckenachse, die von der Schneckenspitze (2) und der Wandung des Spitzengehäuses (5) gebildet wird, in Flußrichtung kontinuierlich so verkleinert wird, daß das extrudierte Gut gleichmäßig und schonend beschleunigt und stoß- sowie verzögerungsfrei in den Kanal (4) gepreßt wird.
3. Zweischneckenextruder (8) mit nachgeschalteter Zahnradpumpe (9) zum Fördern von extrudiertem Produkt nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Schnitt senkrecht zu den Achsen der Extruderschnecken (1) durch die Ringdüse (3) und die Spitzen (2) in Flußrichtung hinter der Kante (11) die Kanäle der Ringdüse (3) sich als Fläche, gebildet durch je zwei Kreise, jedoch nicht konzentrische Kreise, darstellen.
4. Zweischneckenextruder (8) mit nachgeschalteter Zahnradpumpe (9) zum Fördern von extrudiertem Produkt nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Schnitt senkrecht zu den Achsen der Extruderschnecken (1) durch die Ringdüse (3) und die Spitzen (2) in Flußrichtung hinter der Kante (11) die Kanäle der Ringdüse (3) sich als Fläche, gebildet aus 2 Ellipsen oder als Kombination Kreis-Ellipse darstellen.
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