DE2158246A1 - Vorrichtung zur aufbereitung und zum strangpressen von kunststoffen - Google Patents
Vorrichtung zur aufbereitung und zum strangpressen von kunststoffenInfo
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Description
Diplom-Physiker Dr. Walter Andrejewski Diplom-Ingenieur
Dr.-lng. Manfred Honke Diplom-Ingenieur
Anwaltsakte: yj 795/Fk- Hans Dieter Gesthuysen
4300 Essen, den Theaterplatz 3
25.
Nov. I97I
patent- und Hilfsgebrauchsmusteranmeldung
der Firma Gebr. Eickhoff, Maschinenfabrik unc Eisengießerei mbH.
j? Bochum, Hunscheidtstraße 176
Vorrichtung zur Aufbereitung und zum Strangpressen von Kunststoffen
.
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Aufberei- ■
tung und zum Strangpressen von Kunststoffen, bestehend aus Planetwalzenextruder mit gegebenenfalls Zentralwelle und PIanetenspihdeln,
vorgeschalteter Einschneckeneinfülleinrichtung und'der seinerseits aus nachgeschalteter Einschneckenstrangpresse,
wobei die Einschneckeneinfüllrichtung einen Einfülltrichter aufweist und Einschneckeneinfüllrichtung, Planetwalzenextruder
sowie Einschneckenstrangpresse durch eine gemeinsame Welle vereinigt sind, die im Bereich von Einschneckeneinfüllein-
309822/0541
richtung und Einschneckenstrangpresse als Schneckenwelle, im
Bereich des Flanetwalzenextruders als Zentralwelle ausgebildet
ist. - Planetwalzenextruder bezeichnet im Rahmen der. Erf'in-■
dung Strangpressen, bei denen PlanetenspindeIn, Zentralwelle
und ein umgebender Zylinder innenseitig miteinander verzahnt sind, und zwar mittels einer Schrägverzahnung, die eine
Förderung des in dem Planetwalzenextruder zu plastifizierenden
und/oder zu homogenisierenden Gutes bewirkt. Der Ausdruck Homogenisierung umfaßt hier auch sog. Dispergierung. Kunststoff
meint im Rahmen der Erfindung sowohl thermoplastische Kunststoffe,
die plastifiziert und stranggepreßt werden, als auch duroplastische Kunststoffe, beispielsweise Epoxydharze, die
zusammen mit einem Härter aufgegeben und in der Vorrichtung aufbereitet sowie stranggepreßt werden.
Vorrichtungen der beschriebenen Gattung sind bekannt. Bei den bekannten Ausführungsformen bestimmt der Planetwalzenextruder
die Förderleistung und damit die Leistung insgesamt. Die EinschneckeneinfUlleinrichtung
führt dem Planetwalzenextruder das aufzubereitende Gut praktisch drucklos zu und trägt zur Leistungsdefinition der Vorrichtung insgesamt nichts bei. Die Schneckenwelle
ist im Bereich der Einschneckeneinfülleinrichtung lediglich ein Auflockerungselement. Die Leistung der bekannten
Vorrichtungen ist begrenzt. Zwar läßt sie sich beeinflussen
durch Variation der Umdrehungsgeschwindigkeit für die gemeinsame Welle und damit der Arbeitsgeschwindigkeit des Planetwalzenextruders,
doch sind dieser Maßnahme durch Wärmeentwicklung, die die Qualität der aufbereiteten Kunststoffe beeinträchtigt,
Grenzen gesetzt.
309822/0541 BAD original
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine jyjasehine" der
beschriebenen Gattung in Bezug auf ihre Leistung zu verbessern, und.zwar ohne jede Qualitätsbeeinträchfigung der aufbereiteten
und stranggepreßten Kunststoffe.
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Aufbereitung und zum Strangpressen von Kunststoffen, bestehend aus Planetwalzen- ™
extruder mit Zentralwelle und Planetenspindel, vorgeschalteter Einschneckeneinfülleinriuhtung und nachgeschalteter Einschneckenstrangpresse,
wobei die Einschneckeneinfülleinrichtung einen Einfülltrichter aufweist und Einschneckeneinfülleinrichtung,
Planetwalzenextruder sowie Einschneckenstrangpresse durch eine gemeinsame Walze vereinigt sind, die im Bereich von Einschneckeneinfülleinrichtung
und Einschneckenpresse als Schneckenwelle, im Bereich des planetwalzenextruders als Zentralwelle ausgebildet ist. Die Erfindung besteht darin, daß die Einschneckeneinfüllrichtung
als Einfüllpresse, d."h. als echt fördernde Einschneckenpresse, ausgebildet ist, und daß von den nachgeschalteten
Planetenspindeln des Planetwalzenextruders ζumin- g
dest eine zur Bildung einer stirnseitig umlaufenden Aufnahmekamrner
für das von der Einschneckenpresse geförderte Gut verkürzt ist. Nach bevorzugter Ausführungsform der Erfindung ist
die Einschneckenpresse für eine Förderleistung ausgelegt, die die Aufnahmekapazität des Planetwalzenextruders und damit der
nachgeschalteten-Einschneckenstrangpresse übersteigt. Ihre
Förderkennlinie soll im allgemeinen unabhängig vom Gegendruck sein. - Bei der beschriebenen Auslegung wird die Plastifizier-
und/oder Homogenisierwirkung des Planetwalzenextruders optimal
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ausgenutzt, ohne daß irgendeine Qualitätsbeeinträchtigung der
aufbereiteten und stranggepreßten Kunststoffe beobachtet wird, gleichgültig um welche Ausgangsmaterialien es sich handelt.
Im Rahmen der beschriebenen Grundkonzeption bestehen verschiedene Möglichkeiten, die beiden Bauteile als Einschneckenpresse
ausgebildete Einschneckeneinfülieinrichtung (Einfüllpresse) einerseits,■Planetwalzenextruder andererseits weiterauszubilden.
Bezüglich der Ausbildung, der Einfüllpresse lehrt die Erfindung, daß- die Schneckenwelle eine Länge aufweist, die mindestens
2 D, vorzugsweise 3 D, des Gesamtdurchmessers D der Schneckenwelle
ausmacht. In diesen Grenzen kann die Einfüllpresse ihrerseits echt, gleichsam als Schneckenstrangpresse mit Druckaufbau
ausgelegt werden. Dazu trägt bei, daß die Einfüllpresse einen Zylinder besitzt, in dem die Schneckenwelle- mit sehr geringem
Spiel, nämlich lediglich mit Schneckenspiel gelagert ist. Die Schneckenwelle der Einfüllpresse selbst ist im allgemeinen
kerndegressiv geschnitten, während der Zylinder der Einfüllpresse auslaufende Längsnuten aufweisen kann, die unter
einem Winkel von 0 bis 45° zur Schneckenachse verlaufen. Das
Volumen dieser Nuten soll so bemessen sein, daß es mit Bezug auf die Länge eines Ganges der Schnecke etwa 5 bis \0% des
Schneckengangvolumens beträgt.. Die Kombination der beschriebenen
Maßnahmen bringt eine Optimierung in Bezug auf die Versorgung des Planetwalzenextruders mit in' der Einfüllpresse
bereits aufbereitetem und ggf. auch bereits plastifiziertem sowie homogenisiertem Gut. Dazu kann eine zusätzliche Beheizung
des Zylinders der Einfüllpresse zweckmäßig sein. Insbesondere
bei Verwirklichung dieser Beheizung besteht ohne weiteres
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die Möglichkeit, über den Einfülltrichter der Einfüllpresse als
Aufgabegut selbst PVC-Schnitzel oder dergleichen zuzuführen.
Um den Planetwalzenextruder der erfindungsgemäßen Vorrichtung
zu optimieren, lehrt die Erfindung, daß jede zweite Planetenspindel
des Planetwalzenextruders in der beschriebenen Weise zur Bildung einer umlaufenden Auf nähme kamm er für das. von der
EinschneckeneinfUllpresse bereitgestellte Gut verkürzt ist. Eine Verkürzung dieser Planetenspindeln um etwa ihren Spindelkerndurchmesser
d oder um etwa· d/2 ist im allgemeinen- ausreichend und zugleich optimal. Im übrigen richtet sich die Länge
des Planetwalzenextruders insgesamt nach der angestrebten Plastiflzier- bzw. Homogenisierwirkung/ wobei wahlweise, wie
an sich bekannt. Kühlung und Heizung des zugeordneten Zylinders
oder auch der Zentralwelle verwirklicht werden können.
Die Erfindung geht von der Tatsache aus, daß die Leistung einer Vorrichtung der erfindungsgemäßen Gattung beachtlich
und ohne Beeinträchtigung der Qualität der aufbereiteten und stranggepreßten Kunststoffe verbessert werden kann, wenn
im Planetwalzenextruder in der beschriebenen Weise eine oder mehrere Aufnahmekamrnern gebildet werden und in diese in der
Einfüllpresse vorbereitetes Gut gleichsam hineingepreßt wird. Überraschenderweise wird dabei die unbedingt erforderliche
Selbstreinigung der gesamten Vorrichtung und des Planetwalzenextruders in keiner Weise beeinträchtigt. Während bei der bekannten
Ausführungsform wegen der drucklosen Zuführung der aufzubereitenden
Kunststoffe zum Planetwaizenextruder die Ein» 3ugs- und Weiterförderung vom Planetwalzenextruder auf Kosten
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der Förderkonstanz und des Druckpotentials mit .übernorr.uen
werden mußten, wird erfindungsgerriß die riastlfizier- und/'
oder Ilomogenisierwlrkung des Flanetwalzenextruders voll ausgenutzt,
der sich über die Aufnahmekarnrnern stets mit
der Menge an bereits vorbereitetem Gut versorgt, die für optimale Leistung erforderlich 1st. Selbst bei sehr hoher Leistung
wird eine Minderung der Qualität der aufbereiteten und stranggepreßten
Kunststoffe nicht beobachtet, insbesondere beobachtet man bei der Verarbeitung von duroplastischen Kunstharzen, z. B.
Epoxydharzen mit hochaktivem Härter, keinerlei Aushärtungserscheinungen, die auf unerwünschte Temperaturerhöhung beruhen.
Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung ausführlicher
erläutert, es zeigen:
Fig. 1 einen Axialschnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung,
Fig. 2 in gegenüber der Fig. 1 wesentlich vergrößertem Maß- ■
- stab einen Ausschnitt aus dem Gegenstand nach Fig. 1, die Planetenspindeln vollständig,
Fig. 3 einen Schnitt in Richtung A-A durch den Gegenstand nach
Fig. 2.
Die in "den Fig. dargestellte Vorrichtung dient zur Aufbereitung und zum Strangpressen von Kunststoffen. In ihrem grundsätzlichen
Aufbau besteht sie zunächst aus einem Planetwalzenextruder 1 mit Zentralwelle 2 und Planetenspindel j5, wobei
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eine Einschneckeneinfülleinrichtung 4 vorgeschaltet ist und
eine Einschneckenstrangpresse 5 nachgeschaltet ist. Die Einschneckeneinfülleinrichtung
4 besitzt einen Einfülltrichter 6, im übrigen sind die Einschneckeneinfülleinriohtung 4, der Planetwalzenextruder
1 sowie die Einschneckenstrangpresse 5 gleichsam durch eine durchlaufende gemeinsame Welle 2, 7>
8, die im ^ Bereich der Einschneckeneinfülleinrichtung 4 und der Einschnekkenstrangpresse
5, als Schneckenwelle 1J bzw. 8 im Bereich des
'Planetwalzenextruders als die schon erwähnte Zentralwelle 2 ausgebildet ist. Zentralwelle 2/ Planetenspindeln und.Innenwandung
des-Zylinders und des Planetwalzenextruders 1 sind miteinander verzahnt, und zwar mittels einer Schrägverzahnung 9. Dadurch
wird im Planetwalzenextruder 1 neben der Plastifizier- und Homogenisierwirkung auch ein Fördereffekt erzielt.
Man entnimmt aus der Fig. 1 unmittelbar, daß die Einschneckeneinfülleinrichtung
4 als Einfüllpresse, gleichsam ihrerseits als Extruder, ausgeführt ist. Außerdem erkennt man hier und
insbesondere in den Fig. 2 und J>, daß von den nachgeschalteten i
Planetenspindeln 3 des Planetwalzenextruders 1 jede zweite
zur Bildung einer stirnseitig umlaufenden Aufnahmekammer Io für das von der Einfüllpresse 4 zur Verfügung gestellte Gut
verkürzt ist.
Die Einfüllpresse.4 ist, wie bereits erwähnt, ihrerseits ein
echter Extruder< Dazu besitzt die Eihfüllpresse 4 eine Schnekkenwelle
7, die im Ausführungsbeispiel eine Länge von etwa 3 D besitzt, wobei D den Gesamtdurchmesser der Schneckenwelle 7
bezeichnet. Außerdem erkennt man, daß die Schneckenwelle 7 der
Einfüllpresse 4 kerndegressiv geschnitten ist, es handelt sich im übrigen um eine flachgeschnittene Schnecke 7. Die Pörder-
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leistung dieser Einfüllpresse 4 ist so bestimmt, daß sie die
Aufnahmekapazität des nachgeschalteten Planetwalzenextruders 1 und damit der nachgeschalteten Einschneckenstrangpresse 5
übersteigt. Über die Aufnahmekammern Io kann der Planetwalzenextruder
1 folglich stets gleichsam in optimaler Weise das zu plastifizierende oder zu homogenisierende Gut aufzunehmen.
Nicht erkennbar ist, daß die Einfüllpresse 4 zweckmäßigerweise einen Zylinder aufweist,.in dem die Schneckenwelle mit sehr
geringem Spiel, nämlich lediglich mit Schneckenspiel gelagert ist. Unkontrollierte Leckströmung soll auf diese Weise vermieden
werden. Andererseits besitzt der Zylinder der Einfüllpresse 4 im Ausführungsbeispiel und nach bevorzugter Ausführungsform
der Erfindung Längsnuten 11, die im Ausführungsbeispiel unter einem Winkel von etwa 0° zur Schneckenachse verlaufen. Um diese
erkennbar zu machen, ist in Fig. 1 die Schneckenwelle 7 zum Teil "weggebrochen. Das Volumen dieser Nuten 11 ist so bemessen, daß
mit Bezug auf die Länge eines Ganges der Schnecke 7 etwa 5 bis
10$ des Schneckengangvolumens beträgt. Auch hier ist Selbstreinigung
gewährleistet.
Die Größe der Aufnahmekammern lo richtet sich ein wenig nach
deni zu bearbeitenden Gut. Im Ausführungsbeispiel ist Jede zweite Planetenspindel 5 um ein etwa ihrem Spindelkerndurchmesser d
■ einsprechendes Maß reduziert, man kann jedoch auch mit d/2
noch ausgezeichnet arbeiten. Das gilt insbesondere dann, wenn in der Einfüllpresse 4 bereits eine Plastifizierung und Mästifizierung
des Kunststoffes erreicht ist, wozu die in Fig. 1 angedeutete Beheizung des Zylinders der Einfüllpresse K beitragen kann. Durch diese Beheizung sind auch Fördermenge und Gleichmäßigkeit
der Förderung steuerbar.
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Claims (8)
- Andrejewski, Honke & Gesthuysen, Patentanwälte, 4300 Essen, TheaterplatzAnsprüche\ 1. jVorrichtung zur Aufbereitung und zum Strangpressen von Kunststoffen, bestehend aus Planetwalzenextruder mit Zentralwelle und Planetenspindeln, vorgeschalteter Einschneckeneinfülleinrichtung und gegebenenfalls nachgeschalteter Einschneckenstrangpresse, wobei die Einschneckeneinfülleinrichtung einen Einfülltrichter aufweist und Einschneckeneinfülleinrichtung, Planetwalzenextruder sowie Einschneckenstrangpresse durch eine gemeinsame Welle vereinigt sind, die im Bereich von Einschneckeneinfülleinrichtung und Einschneckenstrangpresse als Schneckenwelle, im Bereich des Planetwalzenextruders als Zentralwelle ausgebildet ist, dadurch gekennzeich n e t, daß die Einschneckeneinfülleinrichtung (4) als Einfüllpresse ausgebildet ist und von dem naehgeschalteten Planetenspindeln (J)) des Planetwalzenextruders (1) zumindest eine zur Bildung einer stirnseitig umlaufenden Aufnahmekammer (lo) für das von der Einfüllpresse (4) geförderte Gut verkürzt ist.
- 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einfüllpresse (4) für eine Förderleistung ausgelegt ist, die die Aufnahmekapazität von Planetwalzenextruder (1) und damit von nachgeschalteter Einschneckenstrangpresse (5) übersteigt.
- 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneckenwelle (7) der-Einfüllpresse (4) eine Länge aufweist, die mindestens 2 D, vorzugsweise 3 Dj des Gesamtdurchmessers D dieser Schneckenwelle (7) ausmacht.309 8 2 2/0541Andrejewski, Honke & Gesthuysen, Patentanwälte, 4300 Essen, Theaterplatz- 10 -
- 4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneckenwelle (7) der Einfüllpresse (4·) als flachgeschnittene Schnecke und kerndegressiv ausgeführt ist.
- 5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einfüllpresse (4) einen Zylinder aufweist^ in der die Schneckenwelle (7) lediglich mit Schneckenspiel gelagert ist.
- 6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder der Einfüllpresse (4) auflaufende Längsnuten (11) besitzt, die unter einem Winkel von 0° zur Schneckenachse verlaufen, wobei das Volumen dieser Längsnuten so bemessen ist, daß es mit Bezug auf die Länge eines Ganges der Schneckenwelle (7) der Einfüllpresse (4) etwa 5 bis 10$ des Schneekenvolumens beträgt.
- 7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch.gekennzeichnet, daß jede zweite Planetenspindel (3) des Planetwalzenextruders (1) verkürzt ist und eine Aufnahmekammer (lo) für das von der Einschneckeneinfüllpresse geförderte Gut bildet.
- 8. Vorrichtung nach den- Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die verkürzte Planetenspindel (3) um ein ihren Spindelkerndurchmesser d entsprechendes Maß im Bereich von d/2 bis d gegenüber den übrigen Planetenspindeln (3) verkürzt sind.30 9822/0541M .Le e rs eι te
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