DE2026834B2 - Schneckenpresse mit einer in einem schneckengehaeuse drehbar angeordneten einzelschnecke zum plastizieren von kunststoff - Google Patents
Schneckenpresse mit einer in einem schneckengehaeuse drehbar angeordneten einzelschnecke zum plastizieren von kunststoffInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Schneckenpresse mit einer in einem Schneckengehäuse drehbar angeordneten
Einzelschnecke zum Plastizieren von Kunststoff, deren Steg mit axial verlaufenden Durchgangsöffnungen
versehen ist, und mit einer Einlaßöffnung für den Kunststoff, der eine Auslaiiöffnung eines
Bunkers zugeordnet ist.
Fs ist eine Schneckenpresse mit einer Einzelschnecke
zum Plastizieren von Kunststoff bekannt, die mit Selbstfüllung arbeitet. Bei dieser bekannten
Schneckenpresse wird das zu plaslizierende Material, das als Bunkersäule über der Einlaßöffnung der
Schneckcnpresse steht, an der Auslaßöffnung des Bunkers selbsttätig abgezogen. Dabei kann es jedoch
beispielsweise beim Weichmachen von Polyvinylchlorid zu erheblichen Schwierigkeiten kommen. Diese
ergeben sich insbesondere aus dem Umstand, daß das 7u plastizierende Kunststofigranulat oder -pulver eine
beachtliche Luftmenge enthält, welche beim Plastizieren
ausgeschieden werden muß. Außerdem werden bei der Verarbeitung im Kunststoff Gase entwickelt,
die ebenfalls entweichen müssen. Diese Luft- und Gasmenge soll am Schneckeneinlaß entweichen, da sie
nicht zur Auslaßöffnung der Schnecke und damit in das zu plastizierende Material gelangen soll. Wenn
die Schnecke im Betriebszustand vollständig mit Kunststoff gefüllt ist, kann die eingeschlossene Luft
nur sehr schwer oder überhaupt nicht im Gegenstrom zu dem geförderten Kunststoff aus der Schnecke zum
Einlaß entweichen.
Man hat versucht, diesem Überstand dadurch zu begegnen, daß man das Schneckengehäuse an verschiedenen
Stellen mit Entlüftungsbohrungen versehen hat, um die Luft und die entstandenen Gase
durch diese Entlüftungsbohrungen herauspressen zu können. Derartige Entlüftungsbohrungen weisen jedoch
insbesondere den Nachteil auf, daß nicht nur gasförmige Stoffe entweichen, sondern daß auch
Kunststoff durch die Entlüftungsbohrungen dringt.
was selbstverständlich höchst unerwünscht ist.
Eine weitere Schwierigkeit bei der bekannten Schneckenpresse mit einer Einzelschnecke entsteht,
falls die Schnecke bereits vom Einlaß her vollständig mit Kunststoff und eingeschlossener Luft gefüllt ist,
bezüglich der Kompression. Schließlich können bei der Plastizierung von Polyvinylchlorid bei vollkommener
Füllung der Schnecke außerordentlich hohe Widerstandskräfte auftreten, die erheblich größer
sein können als bei anderen Thermoplasten. Derartig hohe Widerstandskräfte machen zwangläufig eine
Überdimensionierung des Antriebes und/oder eine Reduzierung der Schneckendrehzahl erforderlich.
Bekanntlich wird Polyvinylchlorid bei hohen Temperaturcn
abgebaut, was jedenfalls dann der Fall ist, wenn die vorhandenen Stabilisatoren verbraucht
sind. Zu einem solchen Abbau kann es jedoch trotz Überdimensionierung des Antriebes und Reduzierung
der Drehzahl durch das Auftreten erhöhter Reibungswärme kommen, was selbstverständlich für die
erwünschte schonende Behandlung des Kunststoffes unzweckmäßig ist. In einem solchen Fall kann es
vorkommen, daß die Schneckenpresse völlig zum Stillstand kommt und zum Reinigen demontiert werden
muß, was infolge des erheblichen Zeitaufwandes und des Betriebsausfalls mit erheblichen Kosten verbunden
ist.
Der Grund dafür, daß es bisher bei einer Schnekkenpresse mit sich selbst füllender Einzelschnecke
nicht möglich war, Maßnahmen zu verwirklichen, welche kostenmäßig genauso günstig sind wie bei
einer Schneckenpresse mit Doppelschnecke, liegt insbesondere darin, daß die mechanische Belastung des
Kunststoffs in einer selbstfüllenden Einzelschneckc größer ist als bei einer Doppclschnecke. Diese starke
mechanische Belastung wird noch dadurch vergrößert, daß das dem Kern der Schnecke benachbarte
Material erheblich mehr beansprucht wird als das dem Schneckengehäuse benachbarte Material. Dieses
ergibt sich aus dem Umstand, daß die Förderbewegung im wesentlichen durch axialen Vorschub erfolgt,
ohne daß eine nennenswerte Rotationsbewegung vorliegt. Infolge der ungleichmäßigen Belastung
des Kunststoffs ergibt sich dabei eine ungleichmäßige
Weichmachung, die unter Umständen eine Kühlung der Schnecke notwendig macht wofür bei einer bekannten
Schneckenpresse ein Kühlmittel durch die Schneckenwelle geleitet wird. Damit sind jedoch die
wenig schonende Behandlung des Kunststoffs und die erheblichen Kosten nicht zu beheben bzw. beachtlich
zu vermindern.
pie \ orstehend erwähnten Nachteile sind auch bei der aus der deutschen Patentschrift 841 643 bekannten
Schneckenpresse vorhanden, deren Steg zum Teil mit axial verlaufenden Durchgangsöffnungen versehen
ist- denen jeweils ein Staukörper zugeordnet ist,
wobei die Staukörper jeweils aus einer annähernd im wesentlichen axial verlaufenden Staurippe bestehen,
die den Schneckengang zum Teil verschließt und einen Teil des zu bearbeitenden Materials durch die
jeweilige Durchlaßöffnung in den bereits zuvor durchbuienden Gang zurückleitet.
Au1 der britischen Patentschrift 981 960 ist eine
Schneckenpresse bekannt, deren Schneckensteg im minderen Bereich der Schnecke mit Durchgangsöffnuiiueii
versehen ist, während der vorheruehende und der nachfolgende Schneckenbereich jeweils einen
durcheilenden Steg ohne Unterbrechungen aufweist. Mit diener bekannten Schneckenpresse ist eine verhältniMiiüßig
hohe Ausstoßleistung und verhältnismäßip gute Homogenität des extrudierten Produktes
bei verhältnismäßig kurzer Schneckenlänge zu erzielen. Die durch mangelhafte Entgasung auftretenden
Schwierigkeiten sind jedoch auch bei dieser bzkannten
Schneckenpresse vorhanden, wobei versucht worden ist. eine Entgasung mittels einer mit einer Saugpumpe
in Verbindung stehenden Leitung vorzunehmen. Hierzu ist ferner eine Entgasungsvorrichtung
für den Einfüllblinker einer Schneckenpresse nach der britischen Patentschrift 1 008 429 bekannt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bekannten gattungsmäßigen Schneckenpressen mit Einzclschnecke
unter Vermeidung ihrer Nachteile zu verbessern, und eine Schneckenpresse zu schaffen,
bei welcher die vorstehend erwähnten Schwierigkeiten nicht auftreten, und mit welcher die Entlüftung
des Kunststoffs in einfacher Weise ohne Hilfsmittel in vollem Umfange selbsttätig durchzuführen ist.
Die Lösung dieser Aufgabe besteht in der Kombination der an sich bekannten Merkmale:
11) daß die Durchgangsöffnungen im Steg der
Schnecke nur im Bereich eine" Weichmachungszone vorgesehen sind und den Bereich der
Wcichmachungszone mit der Einlaßöffnung der Schnecke verbinden:
b) daß dem mit Durchgangsöffnungen versehenen Stegabschnitt ein sich bis zur Einlaßöffnung erstreckender
Stcgabschniu ohne Durchgangsöffnungcn vorgeordnet ist, der sich über einen wesentlichen
axialen Abschnitt der Schnecke erstreckt, und
c) daß zwischen der Einlaßöffnung der Schnecke und der Auslaßöffnung des Bunkers ein mil der
Atmosphäre verbundener Zwischenraum belassen ist.
Bei beginnendem Abbau des Materials in der Schnecke läßt sich die dosierte Materialmenge und'
oder die Schneckendrehzahl durch einen einfachen Handgriff vermindern, wodurch die Belastung des in
der Schnecke bearbeiteten Materials gleichzeitig mit Behebung des Abbaus des Materials reduziert wird.
Durch die Dosierung des Materials auf die vorher bestimmte gewünschte Materialmenge wird das zum
Betrieb der Schnecke erforderliche Drehmoment erheblich kleiner als bei einer selbstfüllenden
Schnecke. Daher kann die Drehzahl der Schnecke zur Erreichung der gleichen weichzumachenden
Menge pro Zeiteinheit wie bei einer sich gänzlich selbstfüllenden Schnecke gesteigert werden.
Bei der erfindungsgemäßen Schneckenpresse wird daher außer der Entlüftung bzw. Entgasung ein niedrigeres
Drehmoment als bei bekannten Maschinen erreicht, wodurch die Belastungen sowohl des Materials
als auch der Maschine selbst reduziert werden. Das Drehmoment im Verhältnis zur möglichen Drehzahl
der Schnecke ist günstiger als bei bekannten Pressen. Da die mechanische Belastung des in der
Maschine bearbeiteten Materials geringer ist, wird das Material auch schonender als bisher behandelt.
Zur unvollständigen Füllung des Schneckenkanals ist zweckmäßigerweise an der Auslaßöffnung des
Bunkers eine Dosiervorrichtung vorgesehen. Dabei ist vorteilhafterweise vorgesehen, daß die Dosiervorrichtung
aus einem Drosselventil besteht.
Der zwischen der Auslaßöffnung des Bunkers und der Einlaßöffnung der Schnecke belassene und mit
der Atmosphäre verbundene Zwischenraum ist in weilerer Ausgestaltung der Erfindung mittels Säulen
gebildet.
Bei einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung bestehen die Durchgangsöffnungen im Steg der
Schnecke aus radial angeordneten Schlitzen.
Es hat sich als besonders zweckmäßig erwiesen, daß die Durchgangsöffnungen im Steg der Schnecke
an einem mittleren Teil der Schnecke angeordnet sind.
Durch den Materialaustausch der ständig von dem Teil des Schneckenkanals, der vor einem Gewindegang
mit Schlitzen liegt, nach dem Teil des Schnckkenkanals hin erfolgt, der hinter dem betreffenden
Gewindegang liegt, erhält man zudem eine bessere Knetung und Homogenisierung des in der Schnekkenpresse
vorhandenen Materials als bei bekannten Pressen mit Einzelschnccke. Diese Knetung und Homogenisierung
des Materials wird um so größer, je mehr Schlitze je Gewindegang vorhanden sind und je
breiter die Schlitze sind. Die Matcrialmenge. die von Gewindegang zu Gewindegang vorgeschoben wird,
entspricht dem Volumen des Schneckenkanals, vermindert um das Volumen der Schlitze.
Die Erfindung ist nachstehend an einem Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf eine Zeichnung
weiter erläutert. Es zeigt
Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Schneckenpresse,
Fig. 2 einen Querschnitt durch die Schneckenpresse gemäß Fig. I nach der Schnittlinie H-II, und
Fig. 3 einen Querschnitt durch die Schneckenpresse
nach F i g. I nach der Schnittlinie IH-III.
Die Schneckenpresse besitzt ein Schneckengehäuse 10, in dem eine axial nicht verschiebbare Schnecke
11 drehbar gelagert ist. Der Schneckenkanal der Schnecke Il besitzt eine Einlaßöll'nung 12 am Einlaßende
und eine Auslaßölfnung 13 am Auslaßende. Die Auslaßöffnung 13 liegt in einem Werkzeug 14,
welches mittels eines Werkzeughalters 15 mit dem Sclmeekengehäuse 10 verbunden ist.
Die Schnecke ist in bekannter Weise von einem nicht !lezeii'len Antriebsmotor angetrieben. Das
Schneckengehäuse IO ist von Heizkörpern 16 umge- daß im Schneckenkanal bis zum Anfang der Schlitz'
ben, mit denen es sich auf eine vorher bestimmte stets ein Raum zum Durchlaß der Luft bis zur Einlaß
Temperatur erwärmen läßt. Auf Säulen 17 ist ein öffnung 12 verbleibt, so daß die Luft bzw. das Ga
trichterförmiger Bunker 18 für das Ausgangsmaterial anschließend ins Freie strömen kann. Da das Mate
abgestützt, welches in der Schneckenpresse erwärmt 5 rial im vorderen Teil der Schnecke gut entlüftet ist
werden soll. Der Bunker 18 ist an seiner Unterseite genügt es mithin, die Schlitze 25 lediglich im niiltle
mit einer Auslaßöffnung 19 versehen. Die Auslaßöff- ren Teil der Schnecke vorzusehen. Von der Einlaß
nung 19 ist mittels einer Dosiervorrichtung 20 ein- öffnung können die Luft und die Gase frei abströ
stellbar. Die Dosiervorrichtung 20 besteht aus einem men, ohne von dem im Bunker 18 vorhandenen Ma-
Ventilgehäuse 21 mit einer drehbar darin angebrach- io terial behindert zu werden.
ten, durchbohrten zylindrischen Ventilspindel 22, an Wenn sich das Material in der Schnecke an den erder
ein Betätigungshebel 23 angebracht ist. Das Ven- sten Schlitzen 25 vorbeibewegt, bewirkt die Vortilgehäuse
21 weist eine durch die Ventilspindel ein- schubktraft, d. h. der Druck des Materials auf die
stellbare durchgehende Öffnung 24 auf, die an der vordere Flankenfläche 26, daß ein Teil des Materials
Oberseite mit der Auslaßöffnung des Bunkers 18 in 15 durch die Schlitze 25 nach dem Teil des Schnecken-Verbindung
steht und an der Unterseite oberhalb der kanals zurückströmt, der sich hinter dem betreffen-Einlaßöffnung
12 der Schnecke 11 und im Abstand den Stegabschnitt befindet. Dabei werden gleichzeitig
zu dieser frei endet. Der Abstand entspricht der eingedrungene Luft und entwickelte Gase zurückge-Höhe
der Säulen 17, so daß man die durch das Ven- drängt und strömen sodann durch die Einlaßöffnung
til in die Einlaßöffnung 12 dosierte Materialmenge 20 12 aus. Der Rest des Materials wird vorwärts geschofrei
einsehen kann. Durch Drehen der Ventilspindel ben und gelangt vor den nächsten Gewindegang, wo
22 mittels des Betätigungshebels 23 ist eine größere sich der gleiche Vorgang wiederholt. In dieser Weise
oder kleinere Materialmenge einzustellen, wobei am füllt die dosierte Materialmenge allmählich den
Bunker 18 gegebenenfalls eine elektromagnetische Schneckenkanal aus, wobei gleichzeitig die einge-Vibrationsvorrichtung
montiert sein kann. 25 strömte Luft und die entwickelten Gase zurückge-
Durch die als Dosierventil ausgebildete Dosierein- drängt werden, so daß man sicher ist, daß der vorrichtung
20 wird somit die der Einlaßöffnung 12 zu- dere Teil der Schnecke gänzlich mit Material ausgegeführte
Materialmenge begrenzt, so daß sich die füllt ist, welches porenfrei ist.
Schnecke nicht beliebig selbst füllen kann. Dies hat Die Schneckenpresse ist in bekannter Weise mit
jedoch gleichzeitig zur Folge, daß in die Schnecken- 3° einer Siebplatte 30 versehen, die jedoch eine zur
presse zusammen mit dem Material aus dem Bunker Endfläche der Schnecke 11 gewandte, abgestumpfte
18 eine größere Luftmenge eingebracht wird. konische Fläche 31 aufweist. Hierdurch kommt ein
Zwecks Auslaß der Luft sowie der im Material Materialstrom zustande, der zum Zentrum einer mit
entwickelten Gase weist die Schnecke 11 eine Anzahl einer zentralen Spitze 32 versehenen Endfläche der
von Schlitzen als Durchgangsöffnungen 25 im 35 Schnecke gerichtet ist. Weiterhin hat die Siebplatte
Schneckensteg auf, die im wesentlichen radial ange- 30 eine durchbohrte Fläche 33, durch die das Innere
bracht sind und im Winkel zur Schneckenachse ste- des Schneckengehäuses 10 mit der Auslaßöffnuni: i.;·
hen. Diese Schlitze 25 dienen zur Entlüftung und in Verbindung steht. Die Größe dieser durchbohrten
Packung des Materials und tragen gleichzeitig zur Fläche 33 ist geringer als die Größe der zur Sieb-Knetung
und Homogenisierung des weichgemachten 40 platte 30 gewandten Endfläche der Schnecke. Hicr-
Materials bei. Die gleichzeitige Fräswirkung im Ma- durch wird der Druckabfall der zwischen der l:.nd-
terial, zu der es durch die Rotation der Schnecke fläche der Schnecke und der Siebplatte 30 vorhando
zum axial vorgeschobenen Material an den Schlitzen nen Kammer sowie im Werkzeug 14 selbst eliminier
25 kommt, bewirkt eine vorwärts gerichtete Kraft, oder zumindest reduziert, so daß ein Vakuum in;.'
die dem Druck zur Lagerung der Maschine entgegen- 45 Ausscheidungen von Materialbestandteilen vermii
wirkt, was deren Lebensdauer verlängert. Durch die den werden.
Drehung der Schnecke drückt die vordere Flanken- Durch die beschriebene Ausführung der Siebpbr
fläche 26 des Schneckensteges das Material vorwärts, 30 wird das Risiko einer Überhitzung des Matei.;.;-
wobei — wie in der Zeichnung angedeutet ist — im Zentrum der Auslaßöffnung 13 am Werkzeug ϊ 4
Luft an der entgegengesetzten, hinteren Flanken- 50 und im Zentrum der Kammer vor der Endfläche 6 ■
fläche 27 vorhanden ist. Diese Luft ist jedoch nicht Schnecke behoben. Da das Material an sich wärmc-
eingeschlossen, da sie infolge der direkten offenen isolierend ist, ist das Risiko des Materialabbaus sk!
Verbindung mit der Einlaßöffnung frei durch die im Zentrum am größten, und zwar um so größer, y
Schnecke nach hinten abströmen kann. Die Schlitze dicker die Materialschicht ist. Dieses größere Risiko
beginnen im axialen Abstand von der Einlaßöffnung 55 wird durch die Siebplatte dank einer sicheren Durch
12. Zweckmäßigerweise ist die Materialmenge im strömung des von der Schnecke kommenden Mau·-
Verhältnis zur Drehzahl der Schnecke so bemessen, rials eliminiert.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (6)
1. Schneckenpresse mit einer in einem Schnekkengehäuse
drehbar angeordneten Einzelschnecke zum Plastizieren von Kunststoff, deren Steg mit axial verlaufenden Durchgangsöffnungen
versehen ist, und mit einer Einlaßöffnung für den Kunststoff, der eine Auslaßöffnung eines
Bunkers zugeordnet ist, gekennzeichnet durch die Kombination folgender an sich bekannter
Merkmale:
a) die Durchgangsöffnungen (25) im Steg der Schnecke (11) sind nui im Bereich einer
Weichmachungszone vorgesehen und ver-
. binden den Bereich der Weichmachungszone mit der Einlaßöffnung (12) der Schnecke
(11);
b) dem mit Durchgangsöffnungen (25) versehenen Stegabschnitt ist ein sich bis zur Einlaßöffnung
(12) erstreckender Stegabschnitt ohne Durchgangsöffnungen vorgeordnet, der sich über einen wesentlichen axialen Abschnitt
der Schnecke (11) erstreckt;
c) zwischen der Einlaßöffnung (12) der Schnecke (11) und der Auslaßöffnung (19)
des Bunkers (18) ist ein mit der Atmosphäre verbundener Zwischenraum belassen.
2. Schneckenpresse gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an der Auslaßöffnung
(19) des Bunkers (18) eine Dosiervorrichtung
(20) zur unvollständigen Füllung des Schneckenkanals
angeordnet ist.
3. Schneckenpresse gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zwischen der Auslaßöffnung
(19) des Bunkers (18) und der Einlaßöffnung (12) der Schnecke (11) belassene und
mit der Atmosphäre verbundene Zwischenraum mittels Säulen (17) gebildet ist.
4. Schneckenpresse gemäß Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Dosiervorrichtung
(20) aus einem Drosselventil besteht.
5. Schneckenpresse gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die
Durchgangsöffnungen (25) im Steg der Schnecke (11) aus radial angeordneten Schützen bestehen.
6. Schneckenpresse gemäß einem der Ansprüche
1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchgangsöffnungen (25) im Steg der Schnecke
(11) an einem mittleren Teil der Schnecke angeordnet sind.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
SH | Request for examination between 03.10.1968 and 22.04.1971 | ||
C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |