DE2257593A1

DE2257593A1 - Vorrichtung zum ausgleichen von temperaturunterschieden innerhalb des massestranges von thermoplastischen und elastomeren massen

Info

Publication number: DE2257593A1
Application number: DE2257593A
Authority: DE
Inventors: Bernd Dipl Ing Zingsheim
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1972-11-24
Filing date: 1972-11-24
Publication date: 1974-05-30
Also published as: DE2257593C2

Description

Vorrichtung zum Ausgleichen von Teinperaturunterschieden innerhalb des Massestranges von thermoplastischen und elastomeren Massen.
Zusatz zu P 22 43 944.7 vom 7.9.72 In der Hauptanmeldung wird eine Vorrichtung zum Ausgleich der unterschiedlichen Temperaturen innerhalb des Stranges thermoplastischer oder elastomerer Massen beschrieben. Diese Vorrichtung wird in den Massefluß zwischen Schneckenpresse und dem formgebenden Werkzeug eingebaut. Der Massestrom wird in viele Einzelfaden aufeteilt in Kanälen durch gutwärmeleitende Metallkörper geführt. Die Bahnen dieser Kanäle kreuzen sich vielfach, sodaß ein intensiver Wärmeaustausch der unterschiedlich temperierten Stromfäden durch das Metall hindurch stattfindet. in mehrmaliges Zusammenfließen der Stromfaden zum vollen Massestran und vçiederaufteilen der in eine neue Vielzahl von Stromfäden soll neue Kontaktflächen zwischen Masse und Metall zum Wärmeaustausch bringen, Die erfindung stellt sich die Aufgabe weitere zusätzliche Kontaktflächen zwischen plastischer Masse und Metall zu schaffen. Das geschieht durch Aufteilen des Massestranges in kleinste Teile und Umverteilen dieser unterschiedlich temperierten Teile auf eine Vielzahl von-Wärmetauscher-Kanälene Die erfindung ist in zwei Ausführungsformen anhand von schematischen Zeichnungen erläutert: Figur 1 zeigt einen Wärmeausgleicher mit ebenen Wämmetauschern ähnlich Figur 3 des Hauptpatentes, j jedoch mit Feinaufteilung" des Massestranges Figur 2 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt aus Figur 1 Figur 3 zeigt einen Wärmeausgleicher mit zylindrischen.
Rohrkörpern als Wärmetaushber ähnlich Figur 4 des Hauptpatentes, jedoch mit Feinaufteilung des Massestranges".
In Figur 1 ist das Schnittbild eines gesamten Wärmeausgleichers mit ebenen Platten als Wärmetauscher dargestellt. An die Schnekkenpresse, angedeutet durch die Schnecke 10, und den Schnecke zylinder ii ist das Gehäuse 69 angeschraubt0 Dieses Gehäuse enthält vier Wärmetauscher 60-61-62-630 Zwischen diesen vier Wärmetauschern befinden sich drei doppelseitige Masseverteiler 6-66-67, und an den inden des Systems die beiden einseitigen Masseverteiler 64 und 68. Der Deckel 7o schließt das Gehäuse 69 ab und stellt die Verbindung zum formgebenden Werkzeug her.
In einem größerem Maßstabe ist in Figur 2 der kreisförmig umrandete Ausschnitt " A " dargestellt. Die Närmetauschef 60 - 64 entsprechen im Prinzip den Warmetauschern 36 -39 der Figur 3 des Hauptatentes. Davon abweichend sind die Kanalquerschnitte bezw. Kanaktiefen nicht über ihre ganze Neglänge gleich, sondern verkleinern sich zum Masseeintritt hin bis auf ein Minimum. Die Masseverteiler 64-65-66-67-68 sind mit gleichen oder ähnlichen Führungskanälen versehen wie die Wärmetauscher. Am Masseeintritt haben diese Kanäle große Quer schnitte, das heißt, große riefen,die sich im weiteren Verlaufe im so viel vertiingen wie die Kanäle der Wärmetauscher wachsen. Hierdurch hat die plastische Masse gleichbleibende rUrchflM3-Querschnitte.
Die Pfeile zeigen den Verlauf des Masseflusses. Der von der Schnecke kommende zylindrische Massestrang teilt sich über dem Kegel von 65 auf und gelangt zu dem inneres einlauf der Kanäle der Masseverteiler 64 und 65. Diese Kanäle haben im Eingang den vollen Querschnitt der Wärmetauscher-Kanale und verlaufen wie diese in Form von einer Vielzahl konzentrischer Spiralen. Wählt man den Drehsinn der Spiralen von därmetauscher und Masseverteilergegenläufig, sodaß die Kanäle sich kreuzen, so erzwingt die abnehmende Kanalhöhe im Masseverteiler ein Uberströmen der Masse auf die wachsende Kanaltiefe des Wärmetauschers. Jeder Kanal der Massevertiler kreutzt eine Vielzahl von Kanälen des Wärmetauschers. An jeder kreuzungsstelle wird ein kleiner Teil des Kanalinhaltes des Verteilers in.
einem Kanal des Wärmetauschers übernommen und in Kontakt mit den gut wärmeleitenden Kanalwänden gebracht.Jeder Kanalinhalt des Verteilers wird also in soviel Teile aufgeteilt wie er Kanäle des Wärmetauschers kreuzt. Da sowohl Masseverteiler wie Wärmetauscher mit einer großen Anzahl von Kanälen ausgerüstet sind findet eine sehr weitgehende Umverteilung kalter und warmer Masseanteile statt. So liegt der Inhalt eines heißen Verteilerkanals in einer Vielzahl dünner Scheiben in vielen Wärmetauscher-Kanälen zwischen Schichten mit geringerer Temperatur. Alle diese Schichten stehen in Kontakt mit den Metall stegen der Kanalwand. Durch diese Stege findet der erste Wärmetausch von Schicht zu Schicht statt, zusätzlich zu dem Austausch durch die Wand von Vorder- zur Riickseite dea Wärmetauschere. Durch das Übereinanderliegen adhr dünner Schichten findet auch ein direkter Wärmetausch von Schicht zu Schicht statt.
Nach Verlassen der Kanäle am äußeren Umfang des Wärmetauschers 6o fließt die Masse im vollen Strang zum Wärmetauscher 61 Diesen ärmetauscher durchfließt die Masse von außen nach innen.I>ie Kanaiquerschnitte sind außen sehr klein und wachsen zur Mitte hin. Am Außenumfang wird die Masse in den Kanälen der Verteiler 65 und 66 geführt, die sich in, dem jaßstabe nach innen verjüngen wie sich die Kanäle des Äärmetausohers 61 vergrößern. An den zahlreichen Kreuzungspunkten findet eine zweite Feinautteilung beim Übergang der Masse auf den Wärmetauscher 61 statt. Beim Xinlauten in jede der beiden weiteren Wärmetauscher 62 und 63 wiederholt sich diese Umverteilung.
Das in Figur dargestellte Beispiel eines Wärmeausgleichers entspricht im Grundaufbau der Figur 4 der Hauptpatentanmeldung. In den Gehäusehälften 8o und 81 befinden sich vier Wärmetauscher 82-83-84-85. Zur Feinaufteilung der Masse dienen die Massever' teiler 86-87-88-9o.
Der Fließweg der plastischen Masse ist durch Pfeile angedeutet.
Von der Schnecke kommend wird der volle Strang vom Kegel von 86 zum Ringqmmrschnitt verformt und fließt je zur Hälfte über die Innen - und Außenflächen des Wärmetauschers 82. Die Masseführungskanäle von, 82 haben an der Einlaufseite sehr kleine Höhen, welche zum Auslauf hin auf den vollen Querschnitt anwachsen. Die Führungskanäle der Masseverteiler 86 und 87 haben, im Einlauf volle Quersohnitte, welche zum Auslauf hin in dem Maße kleiner. werden wie sich die Kanäle des Wärmetauschers vergrößern. Der Drehsinn der schraubenförmigen Kanäle des Wärmetauschers ist aus Gründen des Wärmetausohes innen zu außen entgegengesetzt. Der Drehsinn der schraubenförmigen Führungskanäle der Masseverteiler ist aus Bränden der Verteilung entgegengesetzt zu den von ihnen versorgten Kanälen des Wärmetauschers. Die Kanäle von Wärmetauscher und Masseverteiler haben die Form von vielgängigen Schrauben.
Durch die Gegenläufigkeit der Kanäle von Masseverteiler undWärmetauscher entstehen eine Vielzahl von Kreuzungsstellen. An jeder Kreuzung wird zwangsläufig eine kleine Menge aus dem Kanal des Masseverteilers mit seinem schwindenden Querschnitt in den Kanal des Wärmetauschers mit seinem fwachsenden Querschnitt überführt. Im Endzustand befinden sich in jedem Wärmetauscherkanal so viel diinne Scheiben unterschiedlich temperierter plastischer Masse schtchtweise übereinander wie er Masseverteilerkanäle gekreuzt hat.
Bei den Wärmetauschern 83-84-85 wiederholt sich der oben be -schriebene Vorgang der Feinaufteilung durch die Masseverteiler 87-88-9o. Davon abweichend ist die Feinaufteillung der Masse bei ihrem Einlauf in den Außenmantel des Wärmetauschers 84. Die Kanäle haben wie die übrigen Tauscher eine von einem Minimum auf vollen Qnerschnitt wachsende Höhe. Die plastische Masse fließt als voller Ring, geformt durch die Teile 86 und 89, geradeaus in Miesen'sich verengenden Querschnitt zwischen 84 und 89 ein.
An jedem Kreuzungspunkt dieser gradlienigen Bewegung mit einem Kanal geht ein kleiner Teil der Masse in dessen schraubenförmige Bewegung Ueber, bis der ganze Strang sich aufgeteilt hat. Hierbei ist die Zahl der Kreuzungspunkte geringer wie bet der Phrung der Masse durch gegenläurige Kanäle in Masseverteilern.
Hierdurch ist dir Wirkungsgrad dieser einfachsten Ausführung des Erfindungsgedankens schlechter.
Der von einer Schneckenpresse geförderte Masse strang mit seinem heißeren Kern wird durch die Erfindung der "Feinaufteilung" bereits in der ersten Wärmetauscherstufe eines Wärmeausgleichers in eine Vielzahl von Teilen aufgelöst und heißere mit kälteren Teilen des Stranges vermischt. In jeder weiteren Wärmetauscherstufe findet wiederum eine solche Umverteilung der gesamten Mfasse statt und damit werden wieder neue Oberflächen in Kontakt bX den großen wärmeübertragenden Metallflächen gebracht. Zu dem dadurch bedingten intensiveren Wärmeaustausch nahe nebeneinander liegender unterschiedlich temperierter Massetei1hen' mittelbar über Metallwände tritt als weiterer Vorteil ein unmittelbarer Wärmeaustausch von Plastikinasse zu Plastikinasse. Beides bringt eine Verbesserung des Wirkungsgrades des Wärmeausgleichers.

Claims

P a t e n t a n s p r ö c h e

1. ärmeausgleicher nach Anspruch 1 - 5 P 22 32 994. 7, dadurch ge@ennzeichnet, daß die Boiral -oder : chraubenförmig voriaufenden T@hrungskanalen der Wärmetauscher en oer @inlaufseite @er plastischen Easse kleinste Durchgan scuerschnitte haben, die zur Auslaufseite hin sich auf fden vollen uerschnitt @reeitern, sodaß der geradeaus fließende zusammenh@ngende Nausestrang vom vollen @uerschnitt sich nach und nach auf eine Vielzahl von den @assestrom kreuzenden Führungskanalen aufteilt.

4. ar@eausgleicher nach Anspruch 1, dacurch gekennzeichnet, daß die plautische Mfdasse beim Eintritt in die An dur Einlaufseite kleinen, zum Ausfauf hin sich erweiternden Führungskanalen der @are@tauscher von einem zusatzlichem System von F@@hrungskanalen @rfaßt wird, welche an der Einlauf@uite @@n vo len Kanalouerschni t haben, fwelcher sich in Laufrichtung der plastischen @asse im @leichen Maße bis auf ein Minimum verkleinert wie die @uerschnitte der W@rmetauscherkanale zunehmen, und daß dies@s zusatzliche System von Führungskanälen die Gestalt von mchrgängigen S@iralen ode schrauben haben, deren Gangricktung der der von ihnen versorgten Wärmetauscherkan@len @ntgegengesetzt ist.

3. armeausgleicher nach Ansoruch 1 - 2, oadurch gekennzeichnet, daß die Umv@rteilung der asse beim Verlassen eines ärmetauschers stattfindet, @urch sich verkleinernde kanalouerse nitte des @armetauschers und freien Auslauf der Masse oder @@rch Ubergabe der ha@se in kleinst@n Teilen an wachsende kanal @@erschnitte eines Masseverteilers L e e r s e i t e