DE2013480B2 - Scheibenextruder fuer kunststoffe und elastomere, insbesondere fuer polyvinylchlorid - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Scheibenextruder für Kunststoffe und Elastomere, insbesondere für Polyvinylchlorid, mit einem Stator, einem im Stator mit Zwischenraum aufgenommenen Rotor, an dem in Drehrichtung vorwärtsgekrümmtc, über seine Stirnfläche vorspringende und mti wesentlichen radial außerh;ilb der zylindrischen Umfangsflächc des Rotors angeordnete Zähne ausgebildet sind, deren Profil, parallel /ur Drehachse des Rotors gesehen, nach vorne spitz zuläuft und sich an einen mit der zylindrischen Außenfläche des Rotors konzentrischen Kreisbogen von innen anschmiegt, und einem Bcschickungstrichtcr, der in den von den Zähnen bestrichenen Bereich des Zwischenraums mündet.

Hin solcher Scheibenextruder ist aus tier LIS-PS 77 528 bekannt. Der Rotor des dort beschriebenen Intruders weist Klingen oder Zähne auf, die im wesentlichen nur axial über die Stirnfläche ties Rotors vorsnrinuen. die aber mit ihren Außenseiten die zylindrische Außenfläche des Rotors kontinuierlich fortsetzen. Nach' rückwärts sind die Zähne durch schräg zum Umfang des Rotors einwärtsgcrichtetc^ geradlinige Abschnitte verlängert.

Die wirksame Oberfläche des Rotors und/oder Stators kann Rauhigkeiten aufweisen, mit d.ncn der Kuchen des zu plastizicrcndcn Werkstoffs vollständig erfaßt wird. Diese Rauhigkeiten haben eine merkliche Erhöhung der Ausbringung an stranggeprcßtem Werkstoff ermöglicht.

Infolge dieser Erhöhung der Ausbringung, also des Durchsatzes am Austritt des Extruders, wird der Durchsatz des auszupressenden Werkstoffs an der Beschickungsseitc bei den bekannten Schcibcncxlrudcrn auch dann ungenügend, wenn am Umfang des Rotors Leitschaufel oder Zähne vorgesehen sind, die den Kunststoff in den Zwischenraum zwischen Rotor und Stator zwingen.

Dieser ungenügende Durchsalz macht sich in Form einer raschen Gclierung des zu verpressenden Werkstoffs am Umfang des Rotors, also in der Bcschickungsz.one, bemerkbar. Diese Ciclicrung kann eine Verstopfung der Beschickungsöffnung des Extruders verursachen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Scheibenextruder der eingangs beschriebenen Gattung derart weiterzubilden, daß ein hoher Durchsat/ des auszupressenden Werkstoffs gewährleistet ist. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Zähne auf ihrer radial inneren Seite von einer pflugscharartigen Ablcnkfläche begrenzt sind, die nur im Bereich der Vorderkante des Zahns annähernd parallel zur zylindrischen Außenfläche des Rotors verläuft und mit zunehmender Annäherung an eine vordere Zahnfußausrundung, in die sie schließlich übergeht, zunehmend schräg zur zylindrischen Außenfläche verläuft und der Stirnfläche des Stators zugewandt ist.

Mit dieser Ausbildung der Zähne wird erreicht, daß das zu verpressende Material von der Beschickungsöffnung aus von der pflugscharartigen Ablenklläche unmittelbar erfaßt wird und in den Zwischenraum abgelenkt wird. Während bei dem eingangs erwähnten Rotor gemäß der US-PS 32 77 528 das auszupressende Material über relativ große Flächen längs des abgeschrägten Außenbereichs der Stirnfläche und der Innenseite der Zähne entlanggleitet, bevor es in den Zwischenraum gelangt und dort infol"e des "'eißenbcrg-Effekts weitertransportiert wird, wird das Material bei dem erfindungsgemäßen Extruder nur von dei pflugscharartigen Ablcnkfläche erfaßt und dort in seiner Bewegung nicht allmählich nach innen geleitet sondern relativ abrupt nach innen geworfen. Dadurch bleibt der erfindungsgemäße Zahn relativ kühl, so daC die Gefahr eines Gclicrens selbst beim Verpresser von PVC erheblich herabgemindert ist. Ein weilerei Vorteil des crfindungsgeinüßcn Extruders liegt darin daß der Zahn jeweils nur einen sehr kleinen Bruchtoi des Querschnitts der Öffnung des Bcschickungs triehtcrs abdeckt, während die Beschickungsöffnuni bei dem Extruder gemäß der US-PS 32 77 528 zeit weilig von den Zahnaußenflächen vollständig vcr schlossen wird. Mit dem crflndungsgcmäßcn Extrude wird somit ein sehr gleichmäßiger Materialtranspor erreicht, bei dem die Gefahr des Zusct/cns der Bc sehiekungsöffnung nicht besteht.

Eine bevorzugte Ausführungsform des Scheiben extruders zeichnet sich dadurch aus, daß sich voi

tier vorderen /ahnfußaiisrundimg eine sich mil zunehmendem Absland von dieser verjüngende Abschnigimg der slirnseiligen Umfangskante des Rotors Hitch vorne erstreckt. Diese Abscheidung ermöglicht einen erhöhten Malcriakliirchx.;·/ und senkt die am Ende des Rotors auftretenden Temperaluren weiter, da die Reibung /wischen dem zu vcrprcsscndcn Material und der Kolorflächc vermindert wird.

HcV(KVUgI wcisl jeder der /iihnc auch an seiner Rückseite eine /ahnfuUausrurrdung auf. Diese /.ahnfußausrundung verkleinert die Stirnfläche des Zahns und trägt somit zur Verminderung des Gclicrens des Kunststoffs hei, da dieses Gelieren häufig /wischen der Stirnfläche der.Zähne und der aktiven Fläche des Stators auftritt. Zusätzlich wird dadurch die frei bleibende Fläche der Beschickungsöffnung vergrößert, so daß die Gefahr des Verstopfen."= dieser Öffnung wcilcr vermindert wird.

Vorteilhafterweise verläuft die /ahnfuß.iusrundung schräg /ur zylindrischen Umfangsfläche des Rotors und bildet die radial äußere Begrenzung eines sich von dem /ahn in Umfangsrichlung nach hinten erstreckenden Wulstes, dessen radial innere Begrenzung von einer konkaven (icgcnhöschung gebildet ist. Diese konkave Gcgenböschung, die sich an die Zahnl'ußausrundung anschließt, bewirkt, daß in den Bereichen hinler und innerhalb eines Zahns gelangendes Matcri'il dort festgehalten wird und nicht in den Raum außerhalb des Rotors gelangt, von wo es vom nachfolgenden /ahn erneut nach innen befördert werden müßte.

Der Arbeitsspalt zwischen dem Rotor und dem Stator ist wegen der erfindungsgemäßen Form der Zähne des Rotors regelmäßig und vollständig mit Material gefüllt, das in zentripetaler Richtung /ur Slrangprcßüüse hin getrieben wird. Dadurch sind größtmögliche Ausbringung und ein regelmäßiges .Arbeiten des Extruders sichergestellt.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand schematischcr Zeichnungen durch Ausführungsbeispiele näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt

Fig. 1 einen axialen Schnitt durch ein Ausführungsbcispiel eines Scheibenextruder,

Fig. 2 einen Teilschnitl längs der Linie 2-2 in Fig. 1, aus dem Rauhigkeiten des Stators und Rotors ersichtlich sind,

I-ig. 3 eine nur teilweise, aber in größerer Darstellung gezeichnete Stirnansicht des Rotors, von der Ebene 3-3 in Fig. 2 in Richtung /um Stator hin gesehen,

F i g. 4,5 und 6 Teilschnitte des Rotors längs der Linien 4-4, 5-5 und 6-6 in Fig. 3,

Fig. 7 eine perspektivische Teilansicht der Stirnfläche des Rotors mit einem seiner Zähne,

Fig. 8 eine teilweise gezeichnete Seitenansicht des Rotors und eines seiner Zähne, von der Ebene 8-8 in IMg. 3 aus gesehen,

IMg. 9 einen Grundriß, der die Rückseite eines der Zähne des Rotors darstellt.

IMg. 10 ein Diagramm, in dem die Arbeitsweisen zweier aus'dcm Stand der Technik bekannter Extruder (Linien I und II) mit einem Ausführungsbcispicl des crfirulunnsgemäßen Extruders (Linie III) verglichen sind, wobei Kings der Abszisse die am Rotor gemessenen l.cistuiigsschwankungen Irin Abhängigkeit von der lungs der Ordinate aufgetragenen Zeil l dargestellt sind.
IMg. 11 eine perspektivische Ansicht eines Teils der Stirnseite eines Rotors mit einer abgewandelten Ausführungsform eines Zahns gemäß dem Ausführungsbc'spicl,

IMg. 12 eine teilweise gezeichnete Slirnansicht desselben Rotors und

IMg. 13 cincnSchniltlängsdcrLinie 13-13inFig. 12.

Das in Fig. I bis 9 dargestellte Ausführungsbeispiel ist ein Scheibenextruder £, der gemäß Fig. 1 einen toplTörmigcn Stator I mit senkrechter Achse X-X aufweist. Dieser Stator 1 hat eine zylindrische Ausnehmung 2, die am Boden unmittelbar über seiner Stirnfläche mit einer Erweiterung 3 ausgebildet ist. Die Stirnfläche 4 ist unterhalb der Ausnehmung 2 eben und weist unterhalb der Erweiterung 3 einen nach außen ansteigenden kegelstumpfförmigen Randflächentci! 5 auf.

In die Wand des Stators 1 ist eine Ausnehmung für einen Beschickungslrichtcr 6 eingearbeitet, über den der Extruder mit dem auszupressenden Werkstoff M beschickt wird. Der Beschickungstrichtcr 6 ist derart befestigt, daß der eingeführte Werkstoff parallel zur Achse X-X fließt und durch eine Beschickungsöffnung 7 gegenüber dem Randflächenteil 5 der Stirnfläche des Stators 1 in einem bestimmten Abstand von diesem einmündet. Die Beschickungsöffnung 7 ist so breit wie möglich. In der Mitte des Bodens des Stators 1 ist axial eine Düse 8 eingearbeitet, die am Eintritt abgerundet ist, um dem Werkstoff das Eindringen in die Düse zu erleichtern.

In der zylindrischen Ausnehmung 2 des Stators 1 ist ein Rotor 9 im Sinne des Pfeils/ drehbar; der Rotor wird über eine Welle 10 mil der geometrischen Achse X-X von einem nicht dargestellten Motor angetrieben. Der Rotor 9 weist in der Mitte seiner Stirnfläche 11, also der Düse 8 gegenüberstehend, einen als Drehkörper mit konkaver Erzeugenden ausgebildeten axialen Vorsprung 12 auf, der zur trichterförmigen Erweiterung der Düse komplementär ist und es dem Werkstoff erleichtern soll, zur Düse hin zu fließen.

Der Stator 1 und der Rotor 9 haben die allgemeine Form von Tellern oder Platten, dcr^.i einanuer gegenüberstehende aktive Stirnflächen 4 und 11 durch einen Arbeitsspalt 13 (Fig. 1 und 2) voneinander getrennt sind.

Die einander gegenüberstehenden aktiven Stirnflächen 4 und 11 von Stator und Rotor sind in bekannter Weise mit Rauhigkeiten 14 besetzt, deren Höhe gemäß F i g. 2 merklich geringer ist als die Breite des Arbcitsspaltes 13, so daß zwischen den Scheiteln der Rauhigkeiten des Stators und des Rotors ein erheblicher Zwischenraum frei bleibt. Diese Rauhigkeiten bilden beispielsweise durchlaufende Streifen, die sich ungefähr wie Pumpcnschaufeln vom Mittelpunkt des Stators oder Rotors bis zum Umfangsrand erstrecken (Fig. 3). Die Rauhigkeiten haben den Zweck, den Kuchen des auszupressenden Kunststoffs fest zu ergreifen, um ihn zwischen Stator und Rotor einer Scherwirkung auszusetzen.

Der vollständige Rotor 9 umfaßt Zähne 15, die gegenüber der zylindrischen Umfangsflächc 16 des Rotors und gegenüber dessen Stirnfläche 11 vorspringen. Jeder Zahn 15 ragt deutlich über den Rotor S hinaus und ist im Drehsinn des Rotors gemäß den' Pfeil /nach vorne gebogen; demgemäß ist in Fig. 1 der rechts dargestellte Zahn von hinten und der link; dargestellte /ahn von vorne sichtbar. Diese Zähne sind in IMg. 1 stark vereinfacht dargestellt; Einzel hciten ihrer Form sind Fig. 3 bis 9 zu entnehmen.

Jeder /.iiliii 15 isl derail zugescharfl, daß er bei Betrachtung ties Rotors ') von seiner Stirnseite her, also parallel zur Achse A'-A'in I>j-;uii'sicht iiuf'tlic iiktiveSlirnfliichc 11 !'.eiiiiil.l Fig. 3, ein l'rolll a, h, c, il, c von der Form eines langgestreckten S iiufweist, tins dem l'rolll eines (iiflzahns einer Schlange recht genau entspricht. Dieses schlanke Profil, dessen spitzes linde von einer zu den Manlellinicn der zylindrischen Umlangsllächc 16 des Rotorkörpers parallelen Vorderkante 17 gebildet isl. schmiegt sich tangential an einen Kreisbogen )'-}' an, der mit der zylindrischen Umfangsflächc 16 des Rotors konzentrisch ist. DicscrTcil des Profils isl außen von einer den Kreisbogen Y-Y im Punkt der Zahnsnitzc (I berührenden Kurve c-d und innen von einer Kurve d-e begrenzt, die sich an der Zahnspit/e d beinahe tangential mit der äußeren Kurve c-d vereinigt und mit dieser somit einen sehr spitzen Winkel bildet. Die Basis des Profils ist breiter und ist mit dem kreisförmigen Profil des Rotors durch eine große Hohlkehle C-I) verbunden; der Abschnitt b-a des äußeren Umrisses des Zahnprofiis stimmt im wesentlichen mit dem kreisförmigen Profil der zylindrischen Umlangsllächc 16 des Rotors übcrcin.

Die Breite des Zahnprofils wächst somit, ausgehend von der Zahnspilzc d bzw. Vorderkante 17, zunächst allmählich, dann hat das Profil eine im gesamten mittleren Bereich des Zahns ungefähr gleichbleibende Breite, und schließlich verbreitert sich das Profil am Zahnfuß; der Zahn bleibt aber deutlich schmaler als die I laken oder Zähne bekannter Rotoren, deren Profil durch die strichpunktierte Linie a-b'-d in Fig. 3 und 9 dargestellt ist, wo auch die Beschickungsöffnung 7 in ihrem Umriß erkennbar ist.

Der Zahn ist im übrigen durch die folgenden Flächen begrenzt:

Eine Begrenzung bildet eine am auszupressenden Werkstoff angreifenden Ablcnkfiäche 18, die vom Grat an der Vorderkante 17 ausgeht, wo sie in bezug auf den Kreisbogen Y-Y sehr wenig geneigt ist; diese Fläche ist konkav und gehl am Zahnfuß in eine Zahnfußrundung 19 über, die eine stark konkave Hohlkehle bildet und ihrerseits in eine Abschrägung 20 übergeht, die am Umfang des zylindrischen Rotorkörpers eingearbeitet ist. Die Gesamtheit der Ablenkfläche 18, Zahnfußausrundung 19 und Abschrägung 20 bildet eine Art Pflugschar.

Der Zahn ist ferner begrenzt durch eine spitz zulautcndc Stirnfläche 21, die ein von den Kurven c-d und c-d begrenztes Bogcndrcicck darstellt; diese Stirnfläche 21 kann eben sein, ist aber vorzugsweise kcgelstumpfförmig, so das die dem Randfiächcntcil 5 des Bodens des Stators angepaßt ist, von der sie gemäß F i g. 1 nur durch einen sehr engen Zwischenraum getrennt ist.

Eine weitere Begrenzung des Zahns bildet eine konkave Zahnfußausrundung 22, die sich längs einer Linie c-ean die Stirnfläche 21 anschließt und außerdem längs einer .Linie e-a an eine konkave Gegenboschung 23 angrenzt, die zur Stirnfläche Il des Rotors überleitet.

Eine weiteie Begrenzung des Zahns bildet eine konvexe äußere Zylindcrfläche 24, die sich mit der Ablenkfiäche 18 schneidet und dabei die Vorderkante 17 bildet Das Profil der Zylinderfläche 24 entspricht der Kurve c-d.

Ferner ist der Zahn durch eine zylindrische Fußfläche 25 begrenz.L, deren Profil der Hohlkehle c-b entspricht.

Schließlich ist als Bcgrcnzungsllächc des Zahns eine hintere Kndlläche 26 vorgesehen, die durch dieSchniltkiirven mit der Ablcnkllächc 18, der Zylindcrfläche 24 und der zylindrischen Fußflächc 25 begrenzt ist.
DcrZiihn ist somit besonders stark ausgehöhlt und in Umfangsrichlung stark gebogen; die Breite seiner vorderen Stirnfläche 21 ist so gering wie möglich und nimmt zur Zahnspilzc hin allmählich ab; an die Stirnfläche schließt sich zur Basis des Zahns hin eine von

ίο der konkaven Zahnfuliausrundung 22 gebildete Vertiefung an. Die Ablcnkflächc 18 ist durch ihre einer Pflugschar ähnliche Form gekennzeichnet und ist durch die konkave Gegenböschung 23 ausgehöhlt und verlängert.

Der beschriebene Scheibenextruder arbeitet folgendermaßen:

Der Rotor 9 wird im Sinne des Pfeils/in Drehung versetzt. Der zu verarbeitende Werkstoff Λ/, beispielsweise festes Polyvinylchlorid in Form eines Granulats oder Puders, wird durch den Bcschickungslrichler 6 in den Arbeitsspalt 13 eingeführt. Der Stator 1 und der Rotor 9 werden in an sich bekannter Weise mit nicht dargestellten M ittcln, beispielsweise einem Ölkreislauf, erhitzt; der Werkstoff erweicht in der Wärme, wird von den Rauhigkeiten 14 erfaßt und im Arbeitsspalt 13 einer Scherwirkung unterworfen und wird durch die Düse 8 ausgepreßt.

Die Zähne 15 arbeiten folgendermaßen:
Mit ihrer Ablenkfläche 18 ziehen die Zähne den plastischen Werkstoff in den Arbeitsspalt 13, da sie sich bei ihrem Umlauf unter der Beschickungsöffnung? sich bei ihrem Umlauf unter der Beschickungsöffnung 7, die sie gemäß Fig. 3 teilweise abdecken, vorbeibewegen. Wegen der Aushöhlung der Umfangsfläche durch die konkave Fußfläche 25 ur.J wegen ihres schlanken, dem Giftzahn einer Schlange ähnlichen Profils decken die Zähne 15 r.jr einen kleinen Bruchteil des Querschnitts der Beschickungsöffnung 7 des Trichters ab. Daraus ergibt sich, daß die Beschickungsöffnung 7 zu einem wesentlichen Teil freiblcibt und daß der Kunststoff sich zwischen zwei aufeinanderfolgenden Zähnen leicht abwärts bewegen kann, um von der Ablenkfläche 18 des nächstfolgenden Zahns mitgenommen zu werden.

Wegen der einer Pflugschar ähnlichen Form der Ablenkfläche 18 und der sich daran anschließenden Zahnfußausrundung 19 und Abschrägung 20 wird der unter der Beschickungsöffnung 7 ankommende Kunststoff vom Rand des Arbeitsspaltes· 13 nach dessen Innerem umgelenkt, von wo er weiter mitgenommen wird.

Da sich der äußere Rand der Ablenkfläche 18 beinahe parallel zur zylindrischen Umfangsfiäche des Rotors erstreckt, kann sich der Kunststoff nicht unter der Wirkung der Zentrifugalkraft in einem Wirbel am Rand des Arbeitsspaltes 13, in der ringförmigen Erweiterung des Stators 1, ansammeln. Im Gegenteil wird der Kunststoff nach dem Inneren des Zwischenraums mitgenommen. Die schädliche Zentrifugalkraft ist somit neutralisiert.

Die Stirnfläche 21 jedes Zahns ist dem Randflächenteil 5 des Stators am engsten benachbart und berührt diesen beinahe. Da der Flächeninhalt dieser Stirnfläche 21 durch die konkave, sich verjüngende Zahnfußausrundung 22 auf einen möglichst geringen Betrag vermindert ist, isl auch die Erscheinung des Gelierens des Kunststoffs so stark wie möglich vermindert, da diese Erscheinung gewöhnlich zwischen der Stirn-

fluche der /ahne und der aktiven Flüche des Slalors auftritt. Die Gefahr, daß sich die Bcschickungsöffnunu 7 des Beschkkiingstrichlers 6 mil gclicrlcm Kunststoff verstopft, ist soniil prakliscli hcscitiiit.

Die Gegenböschung 23, die sich an die AblcnklliiclK' ISanschlicht iintl die/.iihnwur/cl milderakliven Stirnfläche 11 des Rotors vcrhindcl, verhindert schließlich. daB der von der Ablcnklläclic 18 mitgenommene Kunststoff hinter den /ahn zurückfließt. Durch eine Gefälle-Wirkung hält sie den Kunststoff innerhalb des Arheilsspaltcs 13.

Jede Einzelheit der Form der /ahne 15 trägt somit zur guten Beschickung des Extruders bei.

Die Form des Giftzalws einer Schlange von möglichst geringer Breite und die Kombination der verschiedenen beschriebenen !'lachen jedes Zahns, die den Zahn in günstiger Weise aushöhlen, r.lcllcn somit sicher, daß der Kunststoff von der Bcschickungsöffnung7 vollständig in den Arbeitsspalt 13 mitgenommen wird, ohne in I lohe der Beschickungsöffnung eine Verstopfung erzeugen zu können. Einen Beitrag zu dieser vorteilhaften Wirkung leisten: die Ablcnkflächc 18 wegen ihrer einer Pflugschar entsprechenden und der Zentrifugalkraft entgegenarbeitenden Wirkung ihres äußeren Teils, die konkave Fußfläche 25, weil sie dazu beiträgt, daß der Durchflußqucrschnilt der Beschickungsöffnung 7 frei bleibt, die konkave Gegenböschung 23, die den Kunststoff im Inneren des Arbcitsspallcs 13 festhält, und die konkave Zahnfußausrundung 22, weil sie eine Aushöhlung der Stirnfläche 21 bildet und somit die Reibung mit dem Kunststoff vermindert.

Wegen dieser Mcrkmalskombinalion und der damit erzielten Vorteile und wenn eine Beschickungsöffnung 7 mit nöglichst großem Querschnitt vorgesehen ist, ergibt sich eine wesentlich erhöhte Ausbringung an ausgepreßtem Kunststoff; dies zeigen die in einer Tabelle zusammengestellten Zahlcnbcispiele. Die Tabelle enthält einen Vergleich der Ausbringung an festem Polyvinylchlorid bei zwei Schcibcncxtrudern mit Rauhigkeiten 14, Zähnen 15 und einem Arbeitsspalt 13 von 7 mm bei einer Temperatur des Heizöls von 200⁰C.

In der Spalte A der Tabelle ist die Ausbringung eines aus dem Sland der Technik bekannten Extruders dargestellt, dessen Rotor drei Zähne bekannter, nicht ausgehöhlter Art mit einem Profil a-h'-dgemäß Fig. 3 aufweist und mit diesen Zähnen etwa 25% des Durchtrittsqucrschnitts der Beschickungsöffnung 7 abdeckt. In Spalte B ist ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Extruders dargestellt, dessen Rotor sechs ausgehöhlte Zähne 15 aufweist, die ungefähr 20% des Beschickungsquerschnittes abdecken.

Rotor-	Durchsatz	in kg/h	Gewinn	Gewinn
gcschwin-	A	B	B-A	B"A-ioo
digkcil .	bekannter	crfindungs-	in	A
	Extruder	gcmaßer
		Extruder
U/min			kg/h	in%
40	20,4	26,2	5,8	28
60	28,9	41.2	12,3	42
80	30,8	51,5	11,7	39
JflO	50,2	63,2	13,0	25
120	61,6	74,5	12,9	20
140	72	99	27	38
160	84	115	31	37

Je nach der Drehgeschwindigkeit des Rotors schwankt der Gewinn an Durchsatz, wie ersichtlich, zwischen 20 und 40%. Bcmcrkcnswcrlcrwcisc ist der Gewinn bei den höchsten Drehgcschwindigkeilcn S 140 und 160 U/min, die den Geschwindigkeiten bei industrieller Verwendung entsprechen, bcson'lcrs hoch. Mehr noch als der Prozentsatz des Gewinns interessiert der höchste erreichte Durchsalz, der weit über HX) kg pro Stunde liegt, während bisher mit

ίο bekannten Schcibcncxlrudern ohne Rauhigkeiten an den Platten kaum ein Durchsatz von 60 kg pro Stunde erreichbar und der Durchsatz auch noch unregelmäßig war.

Die Stabilität des Betriebs ist beim Ausführungs-

is bcispicl nach der Erfindung auch noch wesentlich verbessert und ist gemäß dem Diagramm in Fig. 10 sogar nahezu vollkommen. In diesem Diagramm sind längs der Abszisse OW die am Rotor gemessenen Leistungen aufgetragen, während die Ordinate 0/ die Zcilachse ist. Die Linie 1 stellt den Betrieb eines bekannten Extruders mit massiven Zähnen von konvexem äußerem Profil a-b'-d und mit Scheiben ohne Rauhigkeiten dar. Die Linie H stellt den Betrieb eines anderen bekannten Extruders dar, der jedoch gegenüber dem vorhergehenden dadurch verbessert ist, daß die Scheiben Rauhigkeiten 14 aufweisen, wie sie in Fig. 2 dargestellt sind. Die Linie III stellt den Betrieb eines erfindungsgemäßen Extruders dar, dessen Scheibe Rauhigkeiten 14 und geschweifte, ausgehöhlte Zähne 15 aufweisen.

Bei der Linie 1 sind starke Schwankungen der Amplitude der Leistung und sogar ein Leistungsabfall erkennbar. Dies ist ein besonders instabiler Betrieb, der darauf zurückzuführen ist, daß die Masse oder der Kuchen des Kunststoffs gegenüber den Scheiben gleitet. Bei der Linie II ist eine sehr gute Betriebsstabilitäl mit einer Schwankungsbreite m der Leistung zu erkennen. Diese große Regelmäßigkeit ist darauf zurückzuführen, daß die plastische Masse von den Rauhigkeiten 14 der Scheibe sicher erfaßt wird. Bei der Linie III ist eine noch bessere Leistungsstabilität mit sehr geringen Leistungsschwankungen zu erkennen; dies beruht darauf, daß der Arbeitsspalt 13 von den geschweiften und ausgehöhlten Zähnen 15 dauernd vollständig gefüllt wird.

Bei der in F ig. 11 bis 13 dargestellten abgewandelten Ausführungsform weist der hie^r mit 9c bezeichnete Rotor an Stelle massiver Zähne löffel- oder kellenförmige Zähne 15 ο mit dünnen Wänden auf. Der Querschnitt der Zähne ist gemäß Fig. 13 abgewinkelt; die Innenfläche ist vorzugsweise ausgerundet. Infolge dieses Winkelquerschnitts haben die Zähne 15 a eine ausreichende Steifigkeit Sie besitzen, wie im vorangegangenen Ausführungsbeispiel, eine am Kunststofl angreifende Ablenkfläche 18a in Form einer Pflugschar; diese Ablenkfläche umfaßt eine mit der zylin drischen Umfangsfiäche des Rotors beinahe parallele konkave Fläche, die in einer Vorderkante 17 α ende und der Zentrifugalkraft entgegenwirkt Die Zahn« umfassen ferner eine konkave Außenfläche 25 a, dii eine Aushöhlung der äußeren Begrenzungsfläche dar stellt und den Durchlaßquerschnitt der Beschickungs öffnung 7 immer teilweise frei läßt Die Zähne um fassen ferner .eine konkave Gegenböschung 23 β, durcl die sie mit der aktiven Stirnfläche 11 des Rotor verbunden sind und die eine den Kunststoff ir Inneren des Arbcitsspaltcs 13 zurückhaltende Bc schung bildet Bei dem Ausführungsbeispiel gcmä

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I'ig. Il his 13 finde I sieh ;iuch eine /ahnfiil.Sausnindimg 22ίί wieder, die eine Verbindung /wischen der Slirnllächc 21« und der aktiven Stirnfläche 11 i!es Rotors herstellt; diese Flüche der /ahnfußausrtmduiig 22« spielt jedoch nur eine untergeordnete Rolle, da die Stirnfläche 21 α nur eine kleine Bcrührungs mit der aktiven Stirnfläche des Stators aufweist,? die (iel'ahr einer (ielicrung durch Reibung des 1< Stoffs /wischen dieser aktiven Stirnfläche des S und der Stirnfläche 21 ο nicht besteht.

Hierzu 3 HIaU Zeichnungen

Claims (4)

1. Patentansprüche:

   i. Scheibenextruder fur Kunststoffe und Hlastomere, insbesondere für Polyvinylchlorid, mit einem Stator, einem im Stator imit Zwischenraum aufgenommenen Rotor, an dem in Drehrichtung vorwärtsgekrümmte, über seine ■ Stirnfläche vorspringende und im wesentlichen radial außerhalb der zylindrischen Umfarigsflächc des Rotors angeordnete Zähne ausgebildet sind, deren Profil, parallel zur Drehachse des Rotors gesehen, nach vorne spit/ zuläuft und sich an einen mit der zylindrischen Umfangsfläche des Rotors konzentrischen Kreisbogen von innen anschmiegt, und einem Bcschikkungstrichtcr, der in den von den /ahnen bestrichenen Bereich des Zwischenraums mündet, dadurch gekennzeichnet, daß die Zähne (15; 15a) aiii ihrer radial inneren Seite von einer pflugschararligcn Ablenkflächc (IS; 18«) begrenzt sind, die nur im Bereich der Vorderkante (17; 17«) des Zahns (15; 15«) annähernd parallel /ur zylindrischen Umfangsllächc( 16; 16«) des Rotors (9; 9«) verläuft und mit zunehmender Annäherung an eine vordere /ahnfußausrundiing (19; 19«), in die sie schließlich übergeht, zunehmend schräg zur zylindrischen Umlangsflächc (16; 16«) verläuft und der Stirnfläche (4) des Stators (1) zugewandt ist.
2. 2. Scheibenextruder nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß sich von der vorderen Zahnfußausrundung(19) eine an sich mit zunehmendem Abstand von dieser verjüngende Abschrägung (20) der stimscitigen Unifangskantc des Rotors (9) nach vorne erstreckt.
3. 3. Scheibenextruder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Zähne (15; 15«) auch an seiner Rückseite eine Zahnfußausrundung (22; 22«) aufweist.
4. 4. Scheibenextruder nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnfußausrundung (22) schräg /ur zylindrischen Uml'angslläche (16) des Rotors (9) verlauft und die radial äußere Begrenzung eines sich von dem Zahn in Umlangsrichlung nach hinten erstreckenden Wulstes bildet, dessen radial innere Begrenzung von einer konkaven Gegenböschung (23) gebildet ist