DE2200076A1

DE2200076A1 - Schneckenpresse mit schneckencharakteristik aendernder schnecke

Info

Publication number: DE2200076A1
Application number: DE19722200076
Authority: DE
Inventors: Heinz Dipl-Ing Schippers
Original assignee: Barmag Barmer Maschinenfabrik AG
Current assignee: Oerlikon Barmag AG
Priority date: 1972-01-03
Filing date: 1972-01-03
Publication date: 1973-07-12
Also published as: CH540114A; DE2200076B2; DE2200076C3

Description

Schneckenpresse mit Schneckencharakteristik ändernder Schnecke Die Erfindung bezieht sich auf eine kontinuierlich Kunststoff verarbeitende Schneckenpresse mit einer drehend bewegten Schnecke, die Mittel zum Verändern der Schneckencharakteristik in gewissen Schneckenzonen aufweist.
Ein Verändern der Schneckencharakteristik der Schnecke ist beispielsweise dann gegeben, wenn eine wirksame Kompressionsoder/und Ausstoßzone verkürzt oder verlängert, eine Schneckenzone mit verhältnismäßig geringer Gangtiefe umgangen oder die Druckhöhe in einer Schneckenzone, insbesondere Stauzone, auf einer bestimmten, jedoch wählbaren Zonenlänge beeinflußt werden soll.
Für das Druckregulieren bzw. Umleiten der Kunststoffschmelze sind Mittel und Maßnahmen bei Entgasungsschneckenpressen bekannt, die nach der DT-PS 1 197 611 als axial bewegbare Schnecke mit Ringwulst und als dornähnliches Axialverstellorgan im Schneckeninneren und nach Buch von Walter Mink "Grundzüge der Extrudertechnik 1964, Seite 75, erschienen im Rudolf Zechner-Verlag, als streckenweise axiale Kernbohrung im Schneckenabschnitt mit Sperrgewinde vorliegen.
Außer der Anwendung solcher Mittel und Maßnahmen für diese Sonderbauarten besteht ein Bedürfnis, in einer an slch bekannten konventionellen Schneckenpresse durch eine Schnecke mit an sich üblicher Schneckengeometrie unterschiedliche Kunststoffe, insbesondere thermoplastische Kunststoffe unterschiedlicher Viskosität, günstig kontinuierlich zu verarbeiten.
Nach dem Grundgedanken der Erfindung soll lediglich die Schnecke in ihrer Schneckencharakteristik geändert werden und eine veränderte Wirkung auf die jeweils vorliegende Kunststoffschmelze ausüben, wobei die Wirkung abhängig vom Verhalten der Schmelze während des Verarbeitens geändert wird.
In Verbindung hiermit soll des weiteren durch einfach angeordnete und ausgebildete Mittel, die die Veränderung herbeiführen, eine Art Universalschnecke mit verhältnismäßig großer Anwendungsbreite geschaffen werden und außerdem sollen die vorgesehenen Mittel robust, günstig bezgl.
Fertigung sowie Ein- und Ausbau und hoch wirkungsvoll sein.
Ziel der Erfindung ist es, die Anderung der Schneckencharakteristik durch einen veränderbaren Kurzschluß an der Schnecke vorzunehmen, wobei außerdem durch den erzielbarren Kurzschlußeffekt bestimmte wählbare Einflüsse auf die Kunststoffschmelze ausgeübt werden können.
Die Erfindung wird darin gesehen, daß mindestens ein Kurzschlußkanal in der Schnecke vorliegt, der bestimmte, jedoch wählbare Schneckenbereic miteinander verbindet und der nach Länge und/oder Durchflußquerschnitt veränderbar ist.
Durch einen solchen Kurzschlußkanal wird auf einfache Art und Weise die Wirksamkeit einzelner Schneckenbereiche einer Schnecke bezüglich Förderung, Druckaufbau, Scherung o.a.
Funktionen teilweise oder ganz aufgehoben und die Schmelze stattdessen dorthin geleitet, wo es je nach den Erfordernissen gewünscht wird.
Der Kurzschlußkanal oder die Kurzschlußkanäle liegen in einer derart einfachen geometrischen Form vor, daß sie durch entsprechende Paßteile teilweise oder vollkommen einfach und günstig zu verschließen sind, Diese Verschließmaßnahme umfaßt gleichzeitig die Veränderung des Kurzschlußkanals nach Länge und/oder DurchflRBquerschnitt.
Bei vollkommen gegenüber dem Schneckenkanal verschlossenem Kurzschlußkanal liegt eine Schnecke mit dblicher Schneckengeometrie vor.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist mindestens ein Kurzschlußkanal bei mehreren vorhandenen Kurzschlußkanälen oder der Kurzschlußkanal, wenn nur einer vorgesehen ist, regelbar veränderlich. Die Regelungsmaßnahme hat den weiteren Vorteil, daß die Schneckencharakteristikänderung kontinuierlich, während des laufenden Betriebs und bevorzugt von außerhalb der Schneckenpresse vorgenommen werden kann.
Durch den veränderbaren Kurzschlußeffekt können außerdem der Massedruck nach Höhe und. Druckzonenlänge, die Fördermenge, die Scherung, die Verweilzeit und die Temperatur beeinflußt werden.
Beispielsweise kann ein Teil einer Kompressionszone umgangen werden, indem der Kurzschlußkanal etwa den mittleren Bereich einer Kompressionszone mit einer Ausstoßzone verbindet, wobei zugleich der Massedruck in der Ausstoßzone nach Höhe und Druckzonenlänge, gleichzeitig auch die Scherung und die Temperatur beeinflußt werden. Durch den Kurzschlußeffekt kann auch bei Schneckenpressen mit mehreren Kompressionszonen und dazwischen befindlicher Dekompressionszone der Druckaufbau in gewissen Schneckenzonen einfach und günstig beeinflußt werden. Bei unterschiedlichen Scherverhältnissen kann eine Veränderung des Polymerisationsgrades vorliegen.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung liegt nach einem weiteren Merkmal dann vor, wenn der Kurzschlußkanal aus einer an sich bekannten Schneckenkernlängsbohrung, insbesondere streckenweisen axialen bzw. achsparallelen Schneckenkernbohrung oder einer vergleichbaren Sacklochbohrung, und zwischen dieser und dem Schneckenkanal befindlichen, an sich bekannten Querbohrungen besteht.
Der axiale bzw. achsparallele Teil des Kurzschlußkanals kann hierbei ein Verstellorgan in Form eines axial bewegbaren Dorns oder eines drehend bewegbaren Schiebers aufweisen; er kann auch schraubenförmig bewegbar angeordnet sein. Die Querbohrungen können zusätzlich in einem gewissen Bereich mit Verschlußstopfen versehen sein. Durch das vorgesehene Verstellorgan liegt ein regelbarer Kurzschluß vor und durch die durch Stopfen verschlossenen Querbohrungen kann bereits ein gewisser Teil des Kurzschlußkanals als von vornherein geändert vorliegen. Diese Maßnahmen können sich danach richten, welcher Kunststoff in der Schneckenpresse verarbeitet werden soll, entweder beispielsweise dünnflüssiges Polyamid oder dickflüssigeres Polyäthylen.
Eine andere Ausführungsform der Erfindung liegt nach einem weiteren Merkmal dann vor, wenn der Xurzschlußkanal aus einer nutförmigen Ausnehmung besteht, die sich in der Mantel fläche des Schneckenkerns befindet und Ausnehmungen des Schneckenstegs an den Kreuzungsstellen zwischen Kurz schlußkanal und Schneckensteg einschließt. Dieser Kurzschlußkanal kann durch ein leistenähnliches Element verschlossen werden und zwar im wesentlichen je nach Leistenlänge teilweise oder vollkommen. Es können mehrere gleiche oder verschiedene Kurzschlußkanäle dieser Art vorgesehen sein, die gewisse Schneckenbereiche miteinander verbinden.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und erläutert.
Es zeigt Fig. 1 eine Schneckenpresse mit Schnecke, die einen aus Axialbohrung und radialen Querbohrungen bestehenden Kurzschlußkanal aufweist, Fig. 2 eine vergleichbare Schneckenpresse nach Fig. 1 mit einem Verstellorgan im Kurzschlußkanal, Fig. 3 die Einzelheit eines Schneckenabschnitts einer Fig. 2 vergleichbaren Schnecke mit Verstellorgan und Verschlußstopfen, Fig. 4 eine Schnecke mit nutenföruiigem Surzschlußkanal, Fig. 5 die Einzelheit eines Schneckenabschnitts einer Fig. 4 vergleichbaren Schnecke und einer Leiste zum Verschließen des Kurzschlußkanals, Fig. 6 den Schnitt A bis A in Fig. 5, Fig. 7 eine als Entgasungsmaschine ausgebildete Schneckenpresse im Längsschnitt mit einem regelbaren Kurzschlußkanal und einem inneren By-pass in der Entgasungszone.
Die Schneckenpresse nach Fig. 1 besteht aus einem Schneckengehäuse 1 mit einer darin drehend bewegbar angeordneten Schnecke 2, die eine Einzugszone 3, eine Kompressionszone 4 und eine Ausstoßzone 5 aufweist. Der Schneckenkern ist mit 7, der Schneckensteg ist mit 8 und der Schneckenkanal ist mit 6 be chnot.
In der Schnecke liegt ein Kurzschlußkanal vor, der die Schneckenbereiche Kompressionszone und Ausstoßzone miteinander verbindet. Er besteht aus einer axialen Schneckenkernbohrung 9 und einer Anzahl radialer Querbohrungen 10. Diese Bohrungen sind über die Länge der Axialbohrung 9 verteilt angeordnet. Der Kurzschlußkanal beginnt etwa in der Mitte der Kolpressionszone und endet etwa Mitte der Ausstoßzone.
Die wirksame Länge dieses Kurzschlußkanals ist durch (nicht dargestellte) Mittel veränderbar.
Ein solches, eine Veränderung der Schneckencharakteristik herbeiführendes Mittel liegt nach Fig. 2 in Form eines dornähnlichen, axial bewegbaren Verstellorgans 11 vor.
Der in der Schnecke 2' vorliegende Kurzschlußkanal, der ebenfalls aus einer Axialbohrung 9' und angeelossenen Querbohrungen 10' besteht, ist in Achsrichtung nach einer Seite verlängert und nimmt den wesentlichen Teil des Ver-,tellorgans auf; er weist ein Führungs- und Dichtmittel 12 für das Verstellorgan auf. Je nach Verstellage dieses Organs 11 wird der Kurzschlußkanal, was den freien Durchfluß der strömenden Schmelze anbetrifft, verkleinert oder vergrößert und damit die Charakteristik der Schnecke.
geändert.
Ein zusätzithes Mittel zum Verändern der Schneckencharakteristik durch einen Kurzschlußkanal liegt nach Fig. 3 vor. Das Mittel besteht aus Verschlußstopfen 13, die vor dem Einbau der Schnecke dicht und betriebsicher in gewisse Querbohrungen 10' eingesetzt werden Der axiale Teil 9' des Kurzschlußkanals ist mit einem Verstellorgan 11' versehen.
Auf diese Weise ist eine bleibende Änderung durch die Vérschlußstopfen und zusätzlich eine regelbare Änderung durch das Verstellorgan des Kurzsehlußkanals zu erreichen. Der Querschnitt des Kanalteil 9 bsw. 9' ist immer etwas größer bemessen als der Querschnitt des an gleicher Stelle befindlichen Verstellorgans 11 b#w l#'o SO daß eine Leck- Art Leckkanal entsteht.
Bei der Schnecke 22 nach Fig 4, die ebenfalls ei Einzugszone 23, eine Kompressionszone 24 und eine Ausstoßzone 25 aufweist, liegt ein Kurzschlußkanal 29) in Form einer nutenähnlichen Ausnehmung des Schneckenkerns vor.
Der Kurzschlußkanal kann aus einer Längsnut gebildet sein er kann stattdessen auch aus mehreren umfangsverteilt angeordneten Längsnuten geringeren Querschnitts gebildet sein. Die Schneckenstege 28 sind an den Kreuzungsstellen 30 mit den Kurzschlußkanälen unterbrochen. Der Schneckenkern ist mit 27, der Schneckensteg ist mit 28 und der Schneckenkanal ist mit 26 bezeichnet.
Ein nutenförmiger Kurzschlußkanal ist in den Figuren 5 und 6 als Einzelheit dargestellt. Der Kurzschlußkanal 31 verbindet den mittleren Teil der Kompressionszone 24' mit dem Anfangsbereich der Ausstoßzone 25'. Die Schneckenstegunterbrechungen an den Kreuzungsstellen mit den Kurzschlußkanälen sind mit 32 bezeichnet. Das mit 33, 34 bezeichnete Element zeigt eine Leiste, wie sie im Bedarfsfall verwendet wird, um den Kurzschlußkanal und Stegunterbrechung zu verschließen.
Nach Fig. 7 liegt eine Schneckenpresse vor, in deren Gehäuse 41 sich eine Schnecke 42 mit zwei Kompressionszonen 44, 46 und dazwischen befindlicher Dekompressionszone 48 befindet.
Eine erste Ausstoßzone ist mit 45 und eine zweite Ausstoßzone ist mit 47 bezeichnet. Im Bereich der Kompressionszone 44 und der daran anschließenden Ausstoßzone 45 ist ein regelbarer Kurzschlußkanal vorgesehen, ähnlich dem, wie er in den Figuren 1 bis 3 erläutert ist. Der axiale Kanalteil ist mit 43 und das Verstellorgan ist mit 51 bezeichnet.
In Preßrichtung gesehen ist hier anschließend ein Ringwulst 49 vorgesehen, dessen Durchmesser gleich oder geringfügig kleiner bemessen ist als der Schneckendurchmesser. Der Ringwulst ist seiner Funktion nach ein Dicht- und Stauelement. Die Schmelze wird durch ein solches Element gezwungen, daß sie vom Durchmesser kleineren Schneckenabschnitt 52 aus durch den vorgesehenen inneren By-pass 53 strömen muß, der in der Dekompressionszone 48 endet. In diesem Bereich ist eine Entgasungsöffnung 50 vorgesehen.

Claims

P a t e n t a h s p r ü c h e

0 Schneckenpresse, die kontinuierlich Kunststoff verarbeitet, mit einer drehend bewegten Schnecke, die Mittel zum Verändern der Schneckencharakteristik in gewissen Schneckenzonen aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Kurzschlußkanal in der Schnecke vorliegt, der bestimmte wählbare Schneckenbereiche miteinander verbindet und der nach Länge und/oder Durchflußquerschnitt veränderbar ist.
2. Schneckenpresse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein regelbar veränderlicher Surzschlußkanal vorliegt.
3. Schneckenpresse nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kurzschlußkanal aus mindestens einer Schneckenkernlängsbohrung (9,9''43> und daran angeschlossenen Querbohrungen (lOSlO'> besteht0 die den Schneckenkanal (6) mit der oder den Schneckenlängsbohrung(en) verbinden.
4. Schneckenpresse nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kurzschlußkanal mit einem Verstellorgan (11,11') versehen ist.
5. Schneckenpresse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Verstellorgan axial bewegbar angeordnet ist.
6. Schneckenpresse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Verstellorgan drehend bewegbar angeordnet ist.
7. Schneckenpresse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Verstellorgan axial und drehend bewegbar angeordnet ist.
8. Schneckenpresse nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Querbohrungen (10,10') durch Stopfen (13) dicht verschließbar sind.
9. Schneckenpresse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kurzschlußkanal als nutenförmige Ausnehmung (29, 31) des Schneckenkerns ausgebildet und der Schneckensteg (28) an der Kreuzungsstelle mit dem Kurzschlußkanal unterbrochen ist.
10. Schneckenpresse nach Anspruch 1 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Kurzschlußkanal durch eine Leiste (33,34) verschließbar ist.