DE2158246B2 - Vorrichtung zum Aufbereiten und Strangpressen von thermoplastischen Kunststoffen - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Aufbereiten und Strangpressen von thermoplastischen Kunststoffen, bestehend aus einem Planetenwalzenextruder mit Zentralwelle und mit geraden Stirnflächen ausgeführten Planetenspindeln, einem vorgeschalteten Einschneckenfüllextruder und einer nachgeschalteten Einschneckenstrangpresse, wobei Einschneckenfüllextruder. Planetenwalzenextruder sowie Einschneckenstrangpresse durch eine gemeinsame Welle vereinigt sind, die im Bereich des Einschneckenfüllextruders und der nachgeschalteten Einschneckenstrangpresse als Schneckenwelle und im Bereich des Planetenwalzenex- SS trihjors als Zentralwe'le ausgebildet ist. — Es gehört zum Begriff des Planetenwalzenextruders, daß die Zentralwelle und die Planetenwellen als Schneckenwelle bzw. Schneckenspindeln ausgebildet sind.

Bei den bekannten Vorrichtungen der beschriebenen &o Gattung (US-PS 27 54 542) bestehen im Bereich des Übergangs zwischen dem Einschneckenfüllextruder und dem Planetenwalzenextruder Schwierigkeiten. Wenn es sich nicht lediglich um die Aufbereitung von extrusionsfreundlichen, im plastifizierten Zustand niedrig viskosen Kunststoffen handelt, wird eine gleichmäßige und kontinuierliche Ausstoßleistung nicht erreicht. Die Kontinuitätsgleichung für die Masse ist im Übergangsbereich nicht für alle Kunststoffe und/oder nicht für alle Beiriebsparameter erfüllt Das beeinträchtigt auch die Qualität der Aufbereitung. - Bei einer Vorrichtung anderer Gattung (US-PS 27 85 438). nämlich bei einer Mischvorrichtung mit zentralem, langgestrecktem Mischritzel und umgebenden Planetenritzeln, die mit dem zentralen Mischritzel mitteh gerader Verzahnung kämmen, sind die Planetenritzel an der Eüiführungsseite für das Mischgut kegelförmig zugespitzt, so daß Aufnahmekammern entstehen, in die das Mischgut, welches in der Mischvorrichtung nicht gefördert, sondern nur gemischt wird, eingedrückt wird. Das hat die Gestaltung von gattungsgemäßen Vorrichtungen bisher nicht beeinflußt

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Vorrichtung so weiter auszubilden, daß eine gleichmäßige und kontinuierliche Ausstoßleistung bei homogener Aufbereitung erreicht wird, und zwar unabhängig davon, welche Kunststoffe bei welchen Betriebsparametern aufbereitet werden.

Zur Lösung der vorstehenden Aufgabe lehrt die Er rindung, daß jede zweite Planetenspindel des Planetenwalzenextruder unter Bildung einer Aufnahmekammer verkürzt ist und daß die zylindrische Gehäuseinnenwand des Einschneckenfüllextruders in Förderrichtung auslaufende Längsnuten aufweist, wobei die Förderleitung des Einschneckenfüllextruders größer als die des Planetenwalzenextruders ausgelegt ist. - Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus. daß ohne Aufnahmekammern eine gleichmäßige Beschickung und ein kontinuierlicher Ausstoß beim nachgeschalteten Planetenwalzenextruder nicht möglich ist. Ein bloßes Hineindrücken der Masse in die Zwickel zwischen den Planetenwalzen reicht nicht aus, um die Masse zügig zu erfassen. Wird sie nicht zügig erfaßt, so entstehend gleichsam Hohlräume in der Masse, die Kontinuitätsgleichung für die Masse ist nicht erfüllt und auch die homogene Aufbereitung ist beeinträchtigt. Die durch Verkürzung jeder zweiten Planetenspindel gebildeten Aufnahmekammern gestatten ohne Bildung von Hohlräumen in der Masse ein gleichmäßiges und sicheres Erfassen der Masse. Demgegenüber dienen bei der bekannten Mischvorrichtung (US-PS 27 85 438) die Aufnahmeräume nicht dem Einziehen und Transportieren der Masse, sondern lediglich dem Mischen, wobei die Masse durch die Aufnahmeräume von der vorgeschalteten Fördereinrichtung hindurchgedrückt werden muß. Die Grundkonzeption eines Planetenwalzenextruders ist seine wesentlich kürzere Baulänge und größere Förderleistung gegenüber einer Einschneckenstrangpresse. Durch die größere Förderkapazität des Einschneckenfüllextruders nach der Anmeldung wird an dessen Austrittsseite eine Kompression aufgebaut, wodurch nicht nur in den Aufnahmekammern, sondern auch in den Schneckengängen der Planetenspindeln und des Planelenwalzenextruders gleichmäßige Druckverhältnisse aufgebaut werden. Über die Aufnahmekammern wird daher auch eine funktioneile Verschmelzung zwischen Einschneckenfüllextruder und Planetenwalzenextruder verwirklicht. Dem Zwecke des gleichmäßigen Druckaufbaus dient auch die Anordnung der Längsnuten an der Innenwand des hohlzylindrischen Gehäuses im Einschneckenfüllextruder.

Im einzelnen bestehen verschiedene Möglichkeiten der weiteren Ausbildung und Gestaltung. So ist eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß die Längsnuten des Einschneckenfüllextruders unter 'iinem Winkel von 0'

Schneckenachse verlaufen, wobei das Volumen dieser Längsnuten so bemessen ist, daß es mit Bezug auf die Länge eines Ganges der Schneckenwelle des EinschneclcenfQllexiruders etwa 5 bis 10% des Schnekkengangvolumens«beträgt. Diese Ausführungsform ist besonders zweckmäßig in bezug auf den Aufbau der Kompression. Die Aufnahmekammern funktionieren in der angegebenen Weise für praktisch alle üblichen Kunststoffe und alle Betriebsparaineter, wenn die verkürzten Planetenspindeln um ein ihrem Spinaelkerndurchmesser d entsprechendes Maß im Bereich von d/2 bis d gegenüber den übrigen Planetenspindeln verkürzt sind.

Im folgenden wird die Erfindung an Hand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung ausführlicher erläutert Es zeigt

F i g. 1 einen Axialschnitt durch ein Ausführungsbeispiel der Vorrichtung,

F i g. 2 in gegenüber der F i g. 1 wesentlich vergrößerter Darstellung einen Ausschnitt aus dem Gegenstand nach F i g. K die Planetenspindeln vollständig,

F i g. 3 einen Schnitt in Richtung A-A durch den Gegenstand nach F i g. 2.

Die in der F i g. 1 dargestellte Vorrichtung dient zum Aufbereiten und Strangpressen von thermoplastischen Kunststoffen. In ihrem grundsätzlichen Aufbau besteht sie zunächst aus einem Planetenwalzenextruder 1 mit Zentralwelle 2 und mit geraden Stirnflächen ausgeführten Planetenspindeln 3, wobei ein Einschneckenfüllextruder 4 vorgeschaltet ist und eine Einschneckenstrangpresse 5 nachgeschaltet ist. Der Einschneckenfüllextruder 4 besitzt einen Einfülltrichter 6. im übrigen sind der Einschneckenfüllextruder 4, der Planetenwalzenextruder 1 sowie die Einschneckenstrangpresse 5 gleichsam durch eine durchlaufende gemeinsame Welle, die im Bereich des Einschneckenfüllextruders 4 und der Einschneckenstrungpresse 5. als Schneckenwelle 7 bzw. 8 im Bereich des Planetenwalzenextruders als die schon erwähnte Zentralwelle 2 ausgebildet ist. Zentralwelle 2, Planetenspindeln und Innenwandung des Zylinders und des Planetenwalzenextruders I sind miteinander verzahnt, und zwar mittels einer Schrägverzahnung 9. Dadurch wird im Planetenwalzenextruder 1 neben der Plastifizier- und Homogenisierwirkung auch ein Fördereffekt erzielt.

Man entnimmt aus der F i g. 1 unmittelbar, daß der Einschneckenfüllextruder 4 als Einfüllpresse ausgeführt ist. Außerdem erkennt man hier und insbesondere in den F i g. 2 und 3, daß von den nachgeschalteten Planetenspindeln 3 des Planetenwalzenextruders 1 jede zweite zur Bildung einer stirnseitig umlaufenden Auf-

nahmekammer 10 für das von dem Einschneckenfüllextruder 4 zur Verfügung gestellte Gut verkürzt ist

Der Einschneckenfüllextruder 4 besitzt eine Schnekkenwelle 7, die im Ausführungsbeispiel eine Länge von etwa 3D besitzt, wobei D den Gesamtdurchmesser der

ίο Schneckenwelle 7 bezeichnet. Außerdem erkennt man, daß die Schneckenwelle 7 der Einfüllpresse 4 kerndegressiv geschnitten ist, es handelt sich im übrigen um eine nachgeschnittene Schneckenwelle 7. Die Förderleistung des Einschneckenfüllextruders 4 ist so be-

stimmt, daß sie die Aufnahmekapazität des nachgeschalteten Planetenwalzenextruders 1 und damit der nachgeschalteten Einschneckenstrangpresse 5 übersteigt Ober die Aufnahmekammern 10 kann der Planetenwalzenextruder 1 folglich stets gleichsam in optima-

ler Weise das zu plastifizierende oder zu homogenisierende Gut aufnehmen. Nicht erkennbar ist, daß der Einschneckenfüllextruder 4 zweckmäßigerweise einen Zylinder aufweist, in dem die Schneckenwelle mit sehr geringem Schneckenspiel gelagert ist. Unkontrollierte

Leckströmung soll auf diese Weise vermieden werden. Andererseits besitzt die zylindrische Gehäuseinnenwand des Einschneckenfüllextruders 4 Längsnuten 11. die im Ausführungsbeispiel unter einem Winkel von etwa 0° zur Schneckenachse verlaufen. Um diese erkennbar zu machen, ist in F i g. 1 die Schneckenwelle 7 zum Teil weggebrochen. Das Volumen dieser Längsnuten 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 10 richtet sich ein wenig nach dem zu bearbeitenden Gut. Jede zweite Planetenspindel 3 ist um ein etwa ihrem Spindelkerndurchmesser d entsprechendes Maß verkürzt, man

kann jedoch auch mit d/2 noch ausgezeichnet arbeiten. Das gilt insbesondere dann, wenn in dem Einschnekkenfüllextruder 4 bereits eine Plastifizierung und Mastifizierung des Kunststoffs erreicht ist, wozu die in F i g. 1 angedeutete Beheizung des Zylinders des Ein-

schneckenfüllextruders 4 beitragen kann. Durch diese Beheizung sind auch Fördermenge und Gleichmäßigkeit der Förderung zusätzlich steuerbar.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

1. Patentansprüche:

   !. Vorrichtung zum Aufbereiten und Strangpressen von thermoplastischen Kunststoffen, bestehend S aus einem Planetenwalzenextruder mit Zentraiwelle «nd mit geraden Stirnflächen ausgeführten Plane- «enspindeln, einem vorgeschalteten Einschneckenftillextruder und einer nachgeschaiteten Einschnekkenstrangpresse. wobei Einschneckenfüllextruder, Planetenwalzenextruder sowie Einschneckenstrangfressen durch eine gemeinsame Welle vereinigt lind, die im Bereich des Einschneckenfüllextniders •nd der nachgeschalteten Einschneckenstrangpres-Se als Schneckenwelle und im Bereich des Planetenwalzenextruder als Zentraiwelle ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß jede zweite Manetenspindel (3) des Planetenwalzenextruders (i) •nter Bildung einer Aufnahmekammer (10) verkürzt ist und daß die zylindrische Gehäuseinnenwand des Einschneckenfüilextruders (4) in Förderrichtung auslaufende Längsnuten (11) aufweist, wobei die Förderleistung des Einschneckenfüilextruders (4) größer als die des Planetenwalzenextruders (1) ausgelegt ist
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsnuten (U) des EinschnekkenfüUextruders (4) unter dem 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) des Einschneckenfüllextruders (4) etwa 5 bis 10% des Schneckengangvolumens beträgt.
3. 3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2. dadurch gekennzeichnet daß die verkürzten Planetenspindeln (3) um ein ihrem Spindeldurchmesser (d) entsprechendes Maß im Bereich von d/2 bis d gegenüber den übrigen Planetenspindein (3) verkürzt sind.