DE2307616A1

DE2307616A1 - Extruderschnecke

Info

Publication number: DE2307616A1
Application number: DE19732307616
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Brand
Original assignee: Hermann Berstorff Maschinenbau GmbH
Current assignee: KraussMaffei Berstorff GmbH
Priority date: 1973-02-16
Filing date: 1973-02-16
Publication date: 1974-09-05
Also published as: DE2307616B2; FR2218184A1; GB1400142A; IT1008215B; FR2218184B1

Description

unser Zeichen: 73/2 Hannover, den 8. Febr. 1973

by/zu

Extruderschnecke

Die Erfindung betrifft eine Extruderschnecke zur Bearbeitung von thermoplastischen Kunststoffen und kautschukähnliehen Messen, insbesondere zum.Homogenisieren, Kneten und Mischen plastischer Massen in einem die Schnecke umschließenden zylinder förmigen Gehäuse.

Aus der DAS Nr. 1 8l6 k^lk0 ist eine Extruderschnecke bekannt, mit in den Schneckengängen angeordneten Querstegen einerseits und Längsstegen am Außenumfang der Schneckenwindungen andererseits, deren Außenkanten sich in einem Abstand von der Innenwandung des Gehäuses befinden, der größer ist als das Laufspiel gegenüber der Gehäuseinnenwand.

Durch eine derartig gestaltete Schneckengeometrie ergeben sich sogenannte Stromauftreilungsknoten, die im wesentlichen eine wiederholte, gesteuerte Aufteilung und Wiedervereinigung des Materialstromes mittels einer entsprechend gestalteten Schnecke ermöglichen.

Es kann dahin gestellt bleiben, ob eine derartig gestaltete Schnecke die gestellte Aufgabe in zufriedenstellendem Maß löst. Es ist auf der anderen Seite jedoch leicht ersichtlich, daß die Herstellung einer derartigen Schnecke äußerst schwierig und kostspielig ist, weil sie mit herkömmlichen Mitteln nicht hergestellt werden kann.

409836/0461 original inspected

Die Herstellung dürfte vielmehr weitgehend von handwerklichen Fähigkeiten abhängen, kontinuierlich arbeitende Präs- und Bohrmaschinen können bei einer' derartig gestalteten Schneckengeometrie nicht eingesetzt werden. Die Herstellung ist somit überwiegend eine Einzelanfertigung mit allen ihren bekannten wirtschaftlichen Nachteilen.

Die vorliegende Erfindung hat sich daher die Aufgabe gestellt, eine Schnecke zu schaffen, die weitgehend maschinell, ohne großen Aufwand, und äußerst wirtschaftlich hergestellt werden kann und trotzdem sogenannte Stromaufteilungsknoten bildet und ausgezeichnete Knet-, Misch- und Homogenisierungswirkungen erreicht.

Die erfindungsgemäße Aufgabe wird dadurch gelöst, daß einerseits in den Schneckengängen in Abständen angeordnete, aus einem Teil bestehende, den Schneckengang um maximal 50 % sperrende Widerstandselemente angeordnet sind, und daß andererseits die Schneckenstege derart unterbrochen sind, daß die Stegdurchbruchsflächen maximal 50 % der Querschnittsfläche des Schneckenganges ist, und der Schneckendurchbruch in Höhe der Mittelachse des Widerstandselementes endet. \..

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, sind die Wideretands elemente zylinderförmig oder quadratisch, wobei die Spitzen des Quadrates in Schneckengangrichtung angeordnet und beide in Schneckengangrichtung angeordnete Spitzen abgeschrägt sind.

Gemäß eines weiteren Merkmals der Erfindung werden die Wideretands el entente in Bohrungen der Schnecke eingeschrumpft, wodurch eine äußerst rationelle Fertigung wesentlich er-. leichtert wird.

409836/0461

Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Schnecke ist in der beigefügten Zeichnung näher erläutert.

Figur 1 *zeigt eine perspektivische Schnecke mit zylinderförmigen Widerstandselementen und entsprechend angeordneten Stegdurchbrüchen.

Figur 2 zeigt eine Abwicklung eines Schneckenabschnittes·

Aus Figur 1 ist ersichtlich, daß die Schneckenstege 2, 3» ^* 5 einer eingängigen oder mehrgängigen Schnecke unterbrochen sind. Die Schneckendurchbrüche enden in Höhe der Mittelachse des Widerstandselementes, in Figur 2 gekennzeichnet durch die gestrichelte Linie 27. Durch eine derartige Anordnung der Widerstandselemente wird ermöglicht, daß 50 % des den Schnekkengang füllenden Materialvolumens durch die Stegunterbrechungen der jeweiligen Stege in den benachbarten Schneckengang übertreten kann.

Der Materialübertritt von dem einen Schneckengang in den anderen, wird durch die spezielle Anordnung des Widerstandselementes (Sehneckendurchbruch endet in Höhe der Mittelachse des Widerstandselementes) ermöglicht. Das Material, welches durch die StegunterBrechungen in den benachbarten Schneckengang übertritt, vermischt sich mit dem Material dieses Ganges und wird, nachdem es zu dem Widerstandselement dieses Ganges gelangt, aufgeteilt.

Zur konkreten Verdeutlichung dieses Mischvorganges verweisen wir auf Figur 2 der Zeichnung, in der durch Strömungspfeile dieser Mischvorgang dargestellt ist. In dem Schneckengang zwischen den Stegen k und 5 fließt das Material in Richtung des Pfeiles 10 und wird, nachdem es das Widerstandselement 9a, welches maximal 50 % des Gangvolumens sperrt, erreicht hat,

409836/0461

aufgeteilt. Die Unterbrechungsfläche 4a des Steges 4 beträgt maximal 50 % der Querschnittsfläche des Schneckenganges. Dadurch wird sichergestellt,' daß maximal 50 % des Gangvolumens, nachdem es das Widerstandseiement 9a erjrreicht hat, in Richtung des Pfeiles Il in den benachbarten Gang zwischen den Stegen 3 und 4 überwechselt. Das restliche in dem Gang zwischen den Stegen 4 und 5 verbleibende Material fließt in Richtung der Pfeile 12 und l4 und wird durch die Umleitung einer intensiven Mischung unterzogen.

Das Material, welches über das Widerstandselement Sa in Richrung des Pfeiles 13 fließt, wird insbesondere einer intensiven Scherung und Homogenisierung unterzogen.

Das in den Schneckengang zwischen den Stegen3 und 4 überwechselnde Material 11 vereinigt sich mit dem Material, welches in Richtung des Pfeiles 15 fließt. Durch diese Vereinigung der beiden Materialströme 11 und 15 wird ein Teil des Materialstromes 11 über das Widerstandselement 8a geschert, ein weiterer Teil fließt in Richtung der Pfeile 17, l8 und 19.

Durch das in den Schneckengang zwischen den Stegen 3 und 4 übertretende Material wird automatisch ein Teil des Materialstromes 15« nachdem es das Widerstandselement 8a erreicht hat, in Richtung des Pfeiles l6 durch die Stegunterbrechung 13a in den Gang zwischen den Stegen 2 und 3 gezwängt. Dieser Vorgang wiederholt sich, nachdem das Material l6 sich mit dem Materialstrom 20 vereinigt hat und durch das Widerstandselement 7 durch die Stegunterbrechung 2a gezwängt wird.

Dadurch, daß dem Materialfluß in den Schneckengängen Widerstandselemente entgegengesetzt werden und gleichzeitig in Höhe der Widerstandselemente eine benachbarte Stegunterbrechung vorgesehen wird, erreicht man eine ausgezeichnete

409836/0461

Vermischung der einzelnen Materialstr-öme» Durch das Übertreten dee Materials durch die Stegunterbrechungen in die benachbarten Schneckengänge und durch das teilweise Überfließen des Materials über die Widerstandselemente bzw. durch das Umfließen des Materials um die Widerstands el entente herum, wird eine intensive Reibung im Material, d. h., eine intensive Scherung des Materials erreicht.

Aufgrund dieser Darlegungen ist es leicht ersichtlich, daß eine ausgezeichnete Misch-, Knet- und Homogenisierwirkung mit der erfindungsgemäß gestalteten Schnecke erreicht wird. Durch einen Vergleich der erfindungsgemäßen Schnecke mit der Schnecke gemäß des erwähnten Standes der Technik erkannt man, daß die erfindungsgemäße Schnecke sich äußerst einfach und leicht fertigen läßt und daß zusätzlich bessere Misch-, Knet- und Homogenisierwirkungen mit einer derartig gestalteten Schnecke erzielt werden.

Die Herstellung der erfindungsgemäßen Schnecke geschieht auf herkömmliche Art und Weise, d. h., es wird die normale Gangaus fräsung und Nachbearbeitung vorgenommen. Danach werden die einzelnen Schneckenstege in ihrer Länge durch Ausfräsungen unterbrochen. Um Widerstandselemente in den Schneckenkern einsetzen zu können, werden in den Schneckenkern Bohrungen eingebracht. Die Widerstandselement-e selbst, werden beispielsweise durch eine Kühlung in flüssigem Stickstoff um einige my geschrumpft und in diesem gekühlten Zustand in die Bohrungen eingesetzt und somit eingeschrumpft.

Die Widerstandselemente werden somit in einer denkbar einfachen und kostensparenden Weise mit dem Schneckenkern verbunden.

Alternativ zu den runden Widerstandselementen können ebenfalls quadratische Widerstandselemente mit einem runden Fuß

409836/0461

in den Schneckenkern eingeschrumpft werden, wobei die Spitzen des Quadrates in Schneckengangrichtung angeordnet sind und abgeschrägt werden, um die Bildung von toten Räumen hinter den Widerstandselementen zu vermeiden.

- PATENTANSPRÜCHE -

409836/0461

Claims

PATB NT ANSPRUCHE

1.) Extruderschnecke zur Bearbeitung von thermoplastischen Kunststoffen und kautschukähnlichen Massen, insbesondere zum Homogenisieren, Kneten und Mischen derartiger Massen in einem die Schnecke umschließenden zylinderformigen Gehäuse,

dadurch gekennzeichnet,

daß einerseits in den Schneckengängen in Abständen angeordnete, aus einem Teil bestehende, den Schneckengang um maximal 50 % sperrende Widerstandselemente angeordnet sind und daß andererseits die Schneckenstege derart unterbrochen sind, daß die Stegdurchbruchsflache maximal 50 % der Querschnittsfläche des Schneckenganges ist und der Schncckendurchbruch in Höhe der Mittelachse des Widerstandselementes endet.

2. Extruderschnecke nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstandselemente zylinderförmig sind.

3. Extruderschnecke nach Anspruch 1,

409836/0461

dadurch gekennzeichnet,

daß die Widerstandselemente quadratisch oder rombusartig sind, wobei die Spitzen ,in Schneckengangrichtung angeordnet sind und beide Spitzen abgeschrägt sind.

Extruderschnecke nach den Ansprüchen 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet,

daß die Widerstandselemente in entsprechende Bohrungen der Schnecke eingeschrumpft werden."

409836/0461