DE2311717A1

DE2311717A1 - Verfahren zur temperierung von extruderschnecken und einrichtung zu dessen durchfuehrung

Info

Publication number: DE2311717A1
Application number: DE2311717A
Authority: DE
Inventors: Robert Heitzer
Original assignee: ANGER KUNSTSTOFF
Current assignee: ANGER KUNSTSTOFF
Priority date: 1973-03-09
Filing date: 1973-03-09
Publication date: 1974-09-19
Also published as: DE2311717C3; JPS5025668A; JPS538338B2; DE2311717B2

Description

Verfahren zur Temperierung von Extruderschnecken und Einrichtung zu dessen Durchführung Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Temperierung von Extruderschnecken sowie eine Einrichtung zu dessen DurchfUhrung, wobei die Extruderschnecke einen axial verlaufenden Hohlraum besitzt, in dem ein kühlmittel eingeschlossen ist.
Das Temperieren on Extruderschnecken ist an sich bekannt. Dabei werden im wesentlichen zwei verschiedene Systeme und Verfahren angewandt und zwar einerseits ein geschlossenes System, bei dem die Schnecke im Bereich der tür die Kunststoffverarbeitung notwendigen wirksamen Schneckengänge hohl ausgebildet ist und dieser Hohlraum bei Raumtemperatur unter Unterdruck mit einer unter ihrem eigenen Dapfdruck stehenden Kühiflüssigkeit teilweise gefüllt und hermetisch verschlossen ist, wobei die Kühlflüssigkeit während des Betriebes beim Drehen der Schnecke zur Schneckenspitze gefördert wird (DOS 1 729 344) bzw. offene Systeme, bei denen über eine StopfbUchseoder dergl. eine Kühlflüssigkeit dem Hohlraum der Schnecke zu- und von diesem wieder abgeführt wird, wobei ggf. in die Längsbohrung der Schnecke ein koaxiales Rohr eingesetzt wird, durch welches die zugeführte Flüssigkeit zuerst das Ausstoßende der Schnecke kühlt und von-dort entgegen dem Massestrom zurückfließt (D. Schenkel, Schneckenpressen für Kunststoffe, München, 1959, Seite 255 und DOS 1 729 347).
Der Nachteil der geschlossenen Systeme liegt darin, daß jedwelche Einflußnahme von außen auf den Kondensationsprozeß unmöglich ist, weil dieser hermetisch abgedichtet ist. Um die Effizienz derartiger abgeschlossener Kühlsysteme zu erhöhen, wurde Fit der DAS 1 267 833 vorgeschlagen, in das Schneckenbohrungs sack loch einen Schraubenförderer einzusetzen. Aber auch diese Maßnahme ist nicht geeignet, um geschlossene Kühlsysteme für Extruderschnecken beeinflussen zu können.
Bei offenen Systemen liegt der Nachteil darin, daß das zur Kühlung verwendete Öl nicht den Kühleffekt von Dampf aufweist. Außerdem sind Dichtprobleme zu lösen besonders an der notwendigen Drehkupplung. Als weiterer Machteil kommt hinzu, daß Ö1 in den Plast.Lzlzierzylinder gelangen kann, was für das Verarbeitungsverfahren Vcii Nachteil ist. Weitere Nachteile sind der Einsatz eines Ö1-Temperierautomaten, der nach einiger Betriebsdauer bei einem solchen auf tretenden 01-Leckfluß und die hierbei entstehende Verunreinigung der Maschine und der Umgebung.
Der Erfindung liegt die Aufçage zugrunde, die Nachteile der bekannten Verfahren und Einrichtungen der Art mit Sicherheit zu vermeiden und ein geschlossenes Temperiersstem. für Extruderschnecken zu besitzen, das von außen steuerbar ist.
Erfindungsgemdß wird dies dadurch erreicht, daß man ein geschlossenes mit einem offenen Temperiersystem derart kombiniert, daß das innerhalb der -koaxialen Bohrung der Extruderschnecke untergebrachte geschlossene System seine Wärmeenergie an einen in die Bohrung hineinragenden Wärmetauscher abgibt, der seinerseits von einem von außen über geeignete Mttel zu- us abgeführtenkühlmedium in dosierbaren Mengen durchflossen wird und das geschlossene System steuert.
Eine vorzugsweise Ausführung der Einrichtung zur Durchführung des mit der Erfindung vorgeschlagenen Verfahrens Dieht vor, daß in die koaxiale Bohrung der Schnecke die'mit einer bestimmten Menge Kiihlflüssigkeit gefüllt ist, ein flüssigkeitsdurchflossener Wärmetauscher ragt, der mit dem Außenraum über eine Rekupplung 3n Verbindung steht und die Schneckenbohrung beidseitig hermetisch verschlossen i.s t ist.
Eine Ausführungsvariante der Erfindung sicht vor, da13 in die Schneckenbohrung eine oder mehrere wänmeleitfähige Büchsen, vorzugsweise aus einem NE Metall mit Gewindegängen eingesetzt sind, sowie daß der Wärmetauscher eine lamellenartige Oberfläche besitzt, die schraubenlinienförmig ausgebildet ist, so daß das Kühltedlum aus dem Bereich des Wänmetauschers zur Schneckenspitze hin gefördert wird.
Das mit der Erfindung vorgeschlagene Verfahren und die Einrichtung zu dessen Durchführung weisen den besonderen Vorteil auf, daß gegenüber den bisher üblichen Schneckentemperierungssystemen eine bedeutend bessere steuerbare Temperierung möglich ist, wobei der Kondensationsprozeß in der Schneckenbohrung durch den in diese ragenden Wärmetauscher regelbar ist In der Schnecke selbst kann dem Auftreten von Wärmestau's begegnet werden, indem die örtlich begrenzt auftretenden Wärmemengen gut abgeführt werden. Auch kann eine Zuführung von Wärme an bestimrtiten Stellen der Schnecke vorgenommen werden, in dem Büchsen aus gut wärmeleitenden Material rit gewindeförmigen Gängen an diesen Stellen angeordnet sind.
Der Wärmetauscher ist vorzugsweise lamellenfönmig in Wendeln ausgebildet, damit eine intensive Aufnahme von Wärmeenergie aus dem Innenraum der Schnecke und eine Förderung von kondensierten Temperierjmedium, vorzugsweise Wasser, aus dem Wärmetauscherbereich möglich ist.
Die Bohrung in der Schnecke kann daher abgestuitt ausgeführt werden und zwar in Relation zu den auftretenden Drehmomenten, In dem Wärrneaustauscher ist ein Vorlaufrohr vorgesehen, das bis knapp vor das Ende des Wärmetauschers reicht,u dort eine intensive Kuhwirkung zu erreichen. Die Schneckenspitze ist vorteilhafterweise mit Einstichen versehen, um auch die dort verstärkt auftretende Wärme abführen zu können.
Die Erfindung ist nachstehend anhand des In den Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.
Es zeigt Fig. i einen Schnitt durch die Extruderschnecke und Fig. 2 einen vergrößerten Ausschnitt der Fig. 1 im Bereich des Wärmetauschers.
Die Extruderschnecke 1 ist mit einer koaxialen Bohrung 2 versehen, die den Schneckeninnenraum bildet. Dieser Schneckeninnenrallm besitzt bei spielsweise zwei glatte A,bschnitte unterschiedlichen Durchmessers 2 nd und 2 b. Vor dem glatten Abschnitt 2 a größeren Durchmessers befindet sich eine große Büchse 3 miü eingearbeiteten Gängen 4, die vorzugsweise aus NE-Metall besteht. An den glatten Abschnitt 2 a schließt sich eine kleinere Büchse 5 mit Gängen 6 an, die aus dem gleichen Material wie die Büchse 3 bestehen kann. Der Schneckeninnenraum 2 ist nach vorn durch eine Spitze 7 hermetisch abgeschlossen. Diese Spitze 7 besitzt vorzugsweise mehrere Einstiche 7 a, die der Vergrößerung der Oberfläche und somit der besseren Wärmeableitung'dienen. Mit B ist die Dichtung der Spitze gegenüber dem Schneckeninnenraum 2 bezeichnet. Im hinteren Ende des Schneckeninnenraumes ist ein Wärmetau.ccher 9 angeordnet, der auf seinem Außenmantel Lamellen 9 a trägt.
Der Wärmetauscher 9 ist über eine die Schnecke nach hinten hermetisch abdichtende Steckkupplung 10, durcn die ein Vorlaufrohr 11 in den Wermetauscher hineinragt und auch der-Rücklauf 12 hindurchführt, mit der Drehkupplung 13 a/13'b verbunden. Über die Drehkupplung 13 a /13 b wird der Stect.ekupplung 10 und damit dem Wärmetauscher 9 vom Zulauf 14 Kühlmedium zugeführt und über den Rücklauf 15 wieder abgeführt. Die Nutbuchsen des in den Abbildungen nicht dargestellten Antriebes sind mit 16 a und 16 b bezeichnet.
Das Temperiermedium befindet sich in dem Schneckeninnennaum 2, während sich das kühlmedium ausschließlich durch den Wärmetauscher 9 bewegt. Eine direkte Verbindung zwischen dem Kühlmedium und dem Temperiermedium ist nicht vorhanden, Es besteht nur die Mogw lichkelt dts indirekten Wärmeaustausches über den Wärmetauschermantel. Eine Steuerung des Temperier mediums erfolgt durch Änderung der Durchflußmenge des Kühlmediums durch den Wärmetauscher sowie seine Temperatur. Bei dem rpit der -Erfindung vorgeschlagenen Verfahren und der Einrichtung zur Durchführung desselben ist es möglich, als Temperiermedlum und auch als Kühlmedium Wasser zu verwenden; wodurch sämtliche Nachteile von Öl als Ternperier- und/oder Kühlmedium entfallen.
Die Erfindung kann mit Vorteil bei Extrudern der Ein- und Mehrschneckenbauart sowie bei Spritzgußmaschinen angewandt werden.

Claims

Patentansprüche

Verfahren zur Temperierung von Extruderschnecken, wobei die Extruderschnecke einen axial verlaufenden Hohlraum besitzt, in dem, ein Kühlmittel eingeschlossen ist, d a d u r c h g e k n n -z e i c h n e t, d a P, man ein geschlossenes mit einem offenen Temperiersysteln derart kombiniert, daß das innerhalb der koaxialen Bohrung (2) der Extruderschnecke (1.) untergebrachte geschlossene System seine Wärmeenergie an einen in diese Bohrung hineinragenden Wärmetauscher (9) abgibt, der seinerseits von einem von außen über geeignete Mittel zu- und abgeführtenkühlmedium in dosierbaren Mengen durchflossen wird und das geschlossene System steuert.
2. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens gem.

Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i G h -n e t, d a ß in die koaxiale Bohrung (2) der Extruderschnecke (1) die einer bestimmten Menge Kühlflüssigkeit gefüllt ist, ein flüssi.gKeitsdurchflossener Wärmetauscher (9) ragt, der mit dem Außenraum über eine Drehkupplung <13) in Verbindung steht/und die Schneckenbohrung (2) beidseitig hermetisch verschlossen ist.
3* Einrichtung gem. Anspruch 2, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, d a ß in die Schnecke bohrung (2) eine oder mehrere gut wärmeleitende Büchsen (3, 5) vorzugsweise aus einem NE-Metall mit Gewindegängen (4, 5 eingesetzt sind.
4. Einrichtung nach Anspruch 2 und 3, d a d u r c h g e k e n n z e 1 c h n e t, d a ß der Wärmetauscher (9) eine lamellenartige Oberfläche (9 a) besitzt, die schraubenlinienförmig ausgebildet ist.
5. Einrichtung gern. Anspruch 2 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a ß die Schneckenbohrung (2) in Relation zu den auftretenden Drehmomenten abgestuft (2 a, 2 b) ausgebildet ist.
6. Einrichtung nach Anspruch 2 bis 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a ß in dem Wärmetauscher (9) ein Vorlaufrohr (11) vorgesehen ist, das bis klapp vor das Ende des Wärmetauschers (9) reicht.
7. Einrichtung' nach Anspruch 2 bis 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a ß die Schneckenspitze (7) mit Einstichen (7 a) versehen ist.

L e e r s e i t e