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Beschreibung SCHEIBENEXTRUDER ZUM VERARBEITEN VON POLYMERISATEN Die
Erfindung betrifft Maschinen zum Vorarbeiten von thermoplastischen Polymerisaten,
insbesondere Scheibenextruder, die zur Erzeugung von Platten, Filmen, Rohren und
Profilwerkstücken sowie zur Versorgung mit geschmolzenen Polymerisaten anderer Maschinen,
z.B. Gußmaschinen.
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Jetzt wird in der Praxis zum Verarbeiten von Plasten in werkstücke
weitgehend der Scheibenextruder eingesetzt, der ein Gehäuse mit im letzteren sitzender
verschiebbarer Scheibe enthält, die zusammen mit dem Gehäuse den Arbeitshohlraum
bildet, der in Verbindung mit der im Gehäuse vorgesehenen Beschickungs bzw. Auslauföffnung
für das verarbeitete Polymerisat
steht, und der auch einen Antrieb
für die verselliebbare Scheibe aufweist (siehe z.B. das französische Patent lir.
1.432.397).
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Der zu verarbeitende Werkstoff wird aus der Beschickungsöffnung im
Gehäuse dem Arbeitshohlraum zugeführt und unter intensivem Rühren infolge Einwirkung
von Reibkräften geschmolzen, die im Werkstoff erzeugt werden wenn derselbe in den
Spielraum zwischen dem Gehäuse und der durch den Antrieb rotierenden Scheibe gerät.
Die dabei entstehende Polymerschmelze strömt unter Einwirkung von elastischen- und
Zähigkeitskräften zum Zentralteil des Arbeitshohlraumes, der mit der Auslauföffnung
in Gehäuse in Verbindung steht.
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Dann läuft die Schmelze aus dem Extruder.
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Diese Bauart des Scheibenextruders weist eine iClai: niedrige Leistung
auf und erzeugt einen geringen Druck des verarbeiteten Werkstoffes am Auslauf aus
dem Scheibenextruder, wodurch die Entwicklung von Großscheibenextrudern erforderlich
wird. Die Leistung des bekannten Scheibenextruders ist durch die Abmessungen des
Arbeitshohlraumes eingeschränkt, dessen Vergrößerirng in bezug, auf dis Breite eine
Verschlechterung der EXtrudatgüte verursacht. Eine Vergrößerung des Scheibendurchmessers
aber führt zu großen Abmessungen, außerdem ist bei einer übermäßigen Vergrößerung
des Scheibendurchmessers eine Verminderung der Scheibenumlaufgeschwindigkeit erforderlich,
da dabei Stoffschubgeschwindigkeiten erzeugt werden, bei denen eine Uberhitzung
(Destrulction, Zerstörung) des Werkstoffes erfolgt. Der Druck des Verarbeiteten
Werkstoffes
an der Auslauföffnung, der durch die elastischen -und Zähigkeitseigenschaften des
Stoffes bedingt ist, reicht nicht zur Überwindung der Wiederstandskräfte an der
Formdüse aus, die an der Auslauföffnung des Extruders angeschlossen wird, wodurch
die Anordnung voll zusätzlichen Einrichtungen zur Erhöhung des Druckwertes am Auslauf
des Seheibenextruders erforderlich wird.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen solchen Scheibenextruder
zu entwickeln, bei dem im Vergleich mit dem bekannten Scheibenextruder unter Aufrechterhaltung
der Breite und des Scheibendurchmessers eine größere Leistung des Extruders und
ein höherer Wertstoffdruck an seinem Auslauf gewärleistet ist.
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Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß am Scheibe extruder zum Verarbeiten
von Polymerisaten, der ein Gehäuse mit im letzteren sitzender verschiebbarer Scheibe
enthält, deren Seitenwand mit dem Gehäuse einen Ringsplat bildet, der mit der im
Gehäuse vorgesehenen Beschickungsöffnung für den zu bearbeitenden Werkstoff in Verbindung
5tC01, wobei die Stirnwand der verschbbaren Scheibe mit dem Gehäuse einen Arbeitshohlraum
bildet, der mit dem erwähnten Ringspalt und mit der im Gehäuse vorgesehenen Auslauföffnung
für den vcrarbeiteten Werkstoff in Verbindung steht, und der einen Antrieb für die
erwähnte verschiebbare Scheibe aufweist, die verschiebbare Scheibe erfindungsgemäß
die Gestalt einer Düchsehat, und daß im Inneren der Büchse eine feststehende
Scheibe
sitzt, die mit der verschicbbaren Scheibe einen zusätzlichen Arbeitshohlraum bildet,
der durch ein Loch in Zentralteil der verschiebbaren Scheibe mit der Auslauföffnung
des Gehäuses und durch die Schlitze in der Wand der verschiebbaren Scheibe mit dem
Ringsplat zwischen der verschiebbaren Scheibe und.den Gehäuse in Verbindung steht.
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s ist zweckmäßig, die Schlitze in der Seitenwand der verschiebbaren
Scheibe als in Schraubenlinien liegende Spalte auszuführen, wodurch eine zwangsweise
Zuführung des zu verarbeitenden Werkstoffes in die Arbeitshohlräume erfolgen kann.
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Zur Druckerhöhung am Scheibenextruderauslauf kann die verschiebbare
Scheibe in der Zone der Auslauföffnung durch eine Ifohlschnecke mit innerem und
äußerem Gewinde ausgestattet werden, wobei die Schnecke zusammen mit den entsprechenden
gleichachsig angeordneten zylinderförmigen Vorsprüngen am Gehäuse und an der feststehenden
Scheibe zwei Ringsplate bildet, die als Auslauföffnungen der Arbeitshohlräume di.enen.
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Es ist zweckmäßig, das Gehäuse, die verschiebbare und die feststehenac
Scheibe relativ axial verschiebbar zur Regelung der Arbeitshohlraumgröße zu montieren.
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Die erfindungsgemäße Bauart des Scheibenextruders mit zwei in einem
Gehäuse untergebrachten Arbeitshohlräumen ermöglicht es, seine Leistung unter Aufrechterhaltung
der Abmessung des Scheibenextruders und einer geringen Vergrößerung des Energieaufwandes
ura das Doppelte zu erhöhen.
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Nachstehend wird die Erfindung anhand der Beschreibung eines Ausführungsbeispieles
und der beigelegten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt Fig. 1 den Längsschnitt
eines erfindungsgemäßen Scheibenextruders; Fig. 2 den Schnitt II-II der Fig. 1.
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Der Scheibenextruder enthält ein Gehäuse 1 (Fig. 1) mit einer Deschickungs-
und Auslauföffnung (2 bzw. 3), das mittels Stangen 4 auf einem Gestell 5 montiert
ist. Im Inneren des Gehäuses 1 sind die in Büchsengestalt ausgeführte versch iebbare
Scheibe 6 und die feststehende Scheibe 7 angeordnet.
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Zwischen dem Gehäuse 1 und der verschiebbaren Scheibe 6 sind ein
Ringsplat 8 und ein Arbeitshohlraum 9 vorhanden. Der erwähnte Rinsplat wird durch
die Seitenfläche der verschiebtaren Scheibe 6 uild die Innenseite (Innenoberfläche)
des Gehäuses 1 gebildet. Der Arbeitshohlraum 9 wird durch die Stirnseite der verschiebbaren
Scheibe 6 und die erwähnte Innenoberfläche des Gehäuses 1 gebildet. Der Arbeitshohlraum
9 und der Ringsplat 8 stehen mit der beschickungsöffnung 2 und Auslauföffnung 3
des Gehäuses 1 in Verbindung.
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Die festehende Scheibe 7 bildet mit der Stirnseite der verschiehbaren
Scheibe 6 ein en zusätzlichen Arbeitshohlraum 10. Der Arbeitshohlraum 10 steht durch
die in der Seitenwand der verschiebbaren Scheibe 6 ausge führten Schlitze 11 (Fig.
1, 2) mit der Beschickungsöffnung 2 im Gehäuse 1 in Verbindung Die Scheitze 11 können
in einem beliebigen Tell der Seitennana
der verschiebbaren Scheibe
G angeordnet werden. Die Schlitze 11 können für die zwangsweise Versorgung der Arbeitshohlraume
mit dem zu verarbeitenden Werkstoff die Form Spalten aufweisen, die in Schraubnlinien
angeordnet sind. Zum selben Zviccl können die Schlitze 11 dirckt vor den Arbeitshohlräumen
9 und 10 (Fig. 1) ausgeführt werden wobei die Seitenwand der verschiebbaren Scheibe
6 mit einem Schraubengewinde zu versehen ist.
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Die verschiebbare Scheibe 6 ist durch Schrauben 12 an einer mittels
Lagern 13, 14, 15 und 16 auf den Gestell 2 verschiebbar montierten Büchse 17 mit
Antriebssternrad 18 befestigt Zur Erhöhung des Drucks am Auslauf aus dem Scheibe
extruder sind die Wände der Auslauföffnung 3 des Gehäuses 1 durch einen zylinderförmigen
Vorsprung 19 gebildet, auf der verschiebbaren Scheibe 6 ist eine Hohlschnecke 20
mit äußerem und innerem Schraubengewinde vorhanden, die in die Auslauföffnung 3
des Gehäuses 1 eingreift.
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An der festehenden Scheibe 7 ist ebenfalls ein zylin derförmiger
Vorsprung 21 vorgesehen. Der Ringsplat 22 zwischen den Wänden des zylinderförmigen
Vorsprungs 19 und dem äußeren Schraubengewinde der Hohlschnecke 20 dient zum Auslauf
des verarbeiten Werkstoffes aus dem Arbeitshohlraum 9, und der Ringspalt 23 zwischen
dem inneren Schraubengewinde der Hohlschnecke 20 und den Wänden des zylinderförmigen
Vorsprungs 21 zum Auflauf des verarbeiteten Werkstoffes ius dem Arbeitshohlraum
10.
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Zur Erhöhung des Druckes des verarbeiteten Werkstoff es am Auslauf
aus dem Scheibenextruder kann anstatt einer Hohlschnecke 20 der Vorsprung als Hohlglattzylinder
ausgeführt werden Mit dem Schraubengewinde sind dann die ilim entsprechenden Oberflächen
der zylinderförmigen Vorsprünge 19 und 21 am Gehäuse 1 und an der feststehenden
Scheibe 7 versehen.
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Zum selben Zweck kann anstatt einer Hohlschnecke 20 der Vorsprung
als hohl zylinder mit lii Schraubenlinien liegenden Schlitzen ausgeführt werden.
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Damit die Breite des Arbeitsraurnes 9 geregelt werden kann, sind
die Stanzen 4 mittels Büchsen 24 verschiebbar auf dem Gestell 5 montiert. Die Stäbe
4 sind über den Flansch 26 mit der Mutter 25 verbunden. Die Mutter 25 sitzt auf
einem Gewindestab 27, der die Verlängerung eines Schneckenrades 28 darstellt. Das
Schneckenrad 28 steht mit einer Schnecke 29 im Eingriff.
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Zur Einstellung der Breite des Arbeitshohlraumes 10 ist die feststehende
Scheibe 7 durch einen Stab 30, der am Ende ein Gewinde aufweist, mittels einer auf
dem Gestell 5 angeordneten Gewindebüchse 31 mit ein en Handkurbel 32 verbunden.
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Die Anlaßerwärmung des Scheibenextruders erfolgt durch Heizgeräte
33, die auf dem Gehäuse 1 und auf der feststehenden Scheibe 7 angeordnet sind.
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Der Betrieb des erfindungsgemäßen Scheibenextruders vcrläuft in folgender
Weise.
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Vom Motor aus wird über einen (in der Zeichnung nicht dargestellten)
Kettenantrieb das Antriebssternrad 18 angetrieben. Durch das Sternrad 18 wird die
Büchse 17 und die mit ihr verbundene verschiebbare.Scheibe 6 angetrieben.
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Der zu verarbeitende werkstoff wird der Beschickungsöffnung 2, die
in bezug auf den Ringspalt 8 im Gehäuse 1 tangential angeordnet ist, zugeführt,
dann durch die durchgehenden Schlitze 11 mitgenommen und in die Arbeitshohlräume
9 und 10 befördert. In den Arboitshohlräumen 9 und 10 wird der zu bearbeitende Werkstoff
geschmolzen gemischt und als Schmelze durch die Wirkung von elastischen -und Zhigkeitskräften
den Ringspalten 22 und 23 zugeführt.
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Die Schmelze wird dann durch die Hohlschnecke 20 aus den Arbitshohlräumen
9 und 10 entnommen und zwangsweise in die (in der Zeichnung nicht angegebene) Formdüse
gepreßt, die an die Auslauföffnung 3 des Scheibenextruders angeschlossen ist.
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Die erforderliche Breite der Arbeitshohlräume 9 und 10 wird in Abhängigkeit
von der Art des zu verarbeitenden Werkstoffes durch die relative Verschiebung in
Axialriehtung des Gehäuses 1 und der Scheiben eingestellt, welche die erwähnten
Arbeitsräume bilden. In Fig. 1 ist der Fall einer axialen Versetzung des Gehäuses
1 und der feststehenden Scheibe 7 in bezug auf die verschiebbare Scheibe 6 dargestellt.
Die Einstellung der Breite des Arbeitshohlraumes 9 zwischen dem Gehälse 1 und der
verschiebbaren Scheibe 6 er£gt durch Drehung der Schnecke 29. Durch Drehung er Schnecke
29 wird über das
Schneckenrad 28 mit Gewinde stab 27 dieMutter
25 in Axialrichtung verschoben, und die Stangen 4 das Gehäuse 1 verschiebt.
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Zur Einstellung der Breite des Arbeitshohlraumes 10, der durch die
verschiebbare Scheibe 6 und die feststenende Scheibe 7 gebildet ist, wird durch
die Ilandkurbel 32 die Gewindebüchse 31 gedreht. Dabei wird der durch das Gewinde
in der Büchse sitzende Stab 29 in Axialrichtung verschoben, der die mit ihm starr
verbundene feststehende Scheibe 7 mitnimmt.
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Die Breite der Arbeitshohlräume 9 und 10 kann sowohl im Still stand.
des Scheibenextruders als auch während seines Betriebes eingestellt werden.
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Der Einsatz der erfindungsgemäßen Scheibenextruders in der Industrie
ermöglicht es, den Energieaufwand zum Verarbeiten von Polymerisaten wesentlich zu
verringern und den Metallbedarf sowie die Abmessungen der bestehenden Anlagen zur
Produktion von Werkstücken aus Polymerisaten zu vermindorn.