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Vorrichtung zur Homogenisierung von plastifiziertem Material.
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Homogenisierung
von plastifiziertem Material. Sie ist insbesondere zur Anwendung bei Maschinen zur
Herstellung von stranggepresstem Kunststoffmaterial vorgesehen Jedoch nicht auf
dieses Anwendungsgebiet beschränkt sondern kann auch in anderem Zusammenhang, beispielsweise
bei Spritzgussmaschinen, benutzt werden.
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Zweck der Erfindung ist, eine verbesserte Homogenisierungsvorrichtung
zu schaffen, die eine sehr hohe Homogenisierungswirkung auf durch die Vorrichtung
gespeistes Material ausUbt und bei verschiedenen Materialarten anwendbar ist und
die Gefahr dafUr, dass das Material in der Vorrichtung einem Niederbrechen ausgesetzt
wird auf ein Minimum reduziert.
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Eine gemäss der Erfindung ausgerührte Vorrichtung wird in erster Linie
dadurch gekennzeichnet, dass sie mindestens zwei in einem ringförmigen Durchgang
fttr das plastifizierte Material radial hereinragende Flansche enthält, von denen
Jeder mit einer Anzahl entlang dem Umkreis desselben verteilten, achsial durchgehenden
Öffnungen versehen ist und den genannten Durchgang in eine der Anzahl Öffnungen
entspreohende Anzahl Kanäle aufteilt, die in Peripherierichtung zwischen benachbarten
Flanschen zunelnander versetzt sind, und dass die Flansche zwischen sich einen ringförmigen
Spalt abgrenzen, der den Materialvorschub zwischen zu verschiedenen Flanschen gehörenden
Kanälen zulässt, wobei die genannten Öffnungen derart ausgebildet und angeordnet
sind, dass sie dem Auftreten von ortsfesten Mäterialzonen im genannten Durchgang
entgegenwirken, wenn plastifiziertes Material unter Druck durch diesen vorgeschoben
wird.
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Die genannten Öffnungen können zu diesem Zweck vorzugsweise im Querschnitt
sich vom inneren Umkreis des ringförmigen Durchganges zu dessen äusseren Umkreis
erstrecken.
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sei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindllng bestehen die
Flansche aus den gezahnten, radial aussen belegenen Partien von
Zahnrädern,
die koachsial zum genannten Durchgang eingebali-t~sind, wobei dLe genannten Öffnungen
von den Zahnlücken der Zahnräder gebildet werden.
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Die Erfindung wird an Hand der beiliegenden Zeichnung näher beschrieben,
die einen Längsscbnitt durch einen für eine Strangspritzmaschine bestimmten Spritzkopf
zeigt, der mit einer Homogenisierungsvorrichtung gems einer Ausführungsform der
Erfindungversehen ist.
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Mit l-ist allgemein ein für eine Strangspritzmaschine bestimmter Spritzkopf
bezeichnet, der aus drei achsial hintereinander angeordneten Teilen 2, 3 und 4 besteht.
Der Teil 2 ist zum Anschluss an eine zur Einspeisung von plastischer Masse in den
Spritzkopf dienenden Vorschubschraube bestimmt und ist in seiner Stirnwand mit einer
verhältnismässig engen9 zentralen Öffnung 5 für den Durchtritt des Materials in
den Kopf hinein versehen. Der Teil 3 bildet eine mit Innengewinde versehene Nabe,
die dazu dient, einen in den Teil 4 hereinragenden Verteiler 6 und eine im Teil
2 angeordnete Homogenisierungsvorrichtung 7 zu- tragen. Sowohl der Teil 2 wie der
Teil 4 sind mit einer auf der Mantelfläche derselben angebrachten Wicklung 8 bzw,
9 fUr elektrische Aufheizung des entsprechenden Teils des Spritzkopfes versehen.
Eine ähnliche Wicklung kann auch auf dem Teil 3 angeordnet sein. Mit 10 ist ein
als zylindrische Platte ausgefü-hrtes Formwerkzeug bezeichnet, das mit einer zum
Formen des Spritzgutes dienenden, durchgehenden Öffnung 11 versehen ist, die in
dem dargestellten Beispiel C-förmigen Querschnitt besitzt Das Formwerkzeug 10 ist
am vorderen Teil 4 des Spritzkopfes mit itilfe von vier radial angeordneten Zentrierschrauben
12 sowie einer Spannacheibe 13 befestigt. Die Teile 2, 3, 4 und 13 sind aneinander
mittels in der Zeichnung nicht gezeigten achsial verlaufenden Gewindebolzen befestigt.
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Die llomogenisierungsvorrichtung besteht bei der gezeigten Ausführungsform
aus vier Zahnrädern 16, 17, 18 och 19, die auf einer zylindrischen Welse 20 aufmontiert
sind, die atlf einen in
den Nabenteil 3 eingeschraubten Halter 21
aufgezogen ist und auX den Zahnrädern einen Drosselring 33 und einen Abstandsring
22 tragt. Die Zahnräder sind gegen Drehung auf der HUlse 20 mittels eines Keils
34 gesichert, der in eine längliche äussere Nute in der HUlse und in achsiale innere
Nuten in den Zahnrädern etngreift.
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Die EMlse 20 ist an ihrem rechten Ende mittels einer in einem StUck
mit ihr ausgefUI#rten Stirnwand 35 verschlossen, die radial von der HUlse herausragt
und eine an den Abstandsring 2P anliegende Ansatzfläche bildet. Der Halter 21 trägt
an seinem linken Ende einen in den Nabenteil 3 eingeschraubten Zapfen und ist an
seinem rechten Ende mit einer Aussenpartle mit Sechskantprofil sowie einem innerhalb
dessen belegenen kreiszylindrischen Teil ausgebildet, auf dem die Hülse 20 mit guter
Passung angeordnet ist. Jedes Paar benachbarter Zahnräder ist, wie aus der Zeichnung
hervorgeht, mit einer halben Zahnteilung winkelversetzt. Weiterhin ist die Breite
der Zähne der Zahnräder in Umkreisrichtung etwas grösser als die Breite der dazwischenliegenden
7,ahnltlcken. D#durch, dains die gezahnten Partien der Zahnrades mit einer geringeren
achsialen Länge als die Nabenpartien der Zahnräder ausgeführt sind, befindet sich
zwischen Jedem Paar benachbarter Zahnräder ein ringförmiger Spalt.
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Der Drosselring 33 ist an seiner nnch dem Zahnrad 19 hin gewandten
Seite als Kegelstumpf ausgefUhrt. Seine Endfläche bildet somit einen geringen Winkel,
beispielsweise von 150, zur Radialebene, sodass der zwischen dem Drosselring und
dem Zahnrad 19 belegene Spalt sich in Richtung radial nach auswärts erweitert.
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Die Arbeitsweise der oben beschriebenen Vorrichtllng wird weiter unten
näher erklärt werden. Plastifiziertes Material wird in den 'ipritzkopf durch die
Eintrittsöffnung 5 mittels elner in der Zeichnung nicht gezeigten Vorschubsehraube
oder einer ähnlichen Anordnung eingespeist, Nachdem das Material die Öffnung 5 durchwandert
hat, wird es abgelenkt und wird durch den zwischen der
Stirnwand
des Teils 1 und der Stirnwand 35 der Hülse 20 belegenen Spalt 23 radial nach aussen
gepresst; an der Peripherie dieses Spaltes wird die Masse erneut umgelenkt und dringt
in den ringförmigen Durchgang 24 zwischen der inneren zylindrischen Grenzwand des
Teils 1 und dem Abstandsr#ing 22 bzw. den Zahnrädern 16, 17, 18, 19 und dem Drosselring
33 ein. Die Zahnräder bilden in den Durchgang 24 hereinragnde Flansche, von denen
jeder den Durchgang in eine Anzahl Kanäle aufteilt, die von den Zwischenräumen zwischen
den Zahnradzähnen gebildet werden. Die gegen das erste Zahnrad 16 vorgeschobene
Kunstharz masse wird von diesem in eine Anzahl Materialstränge aufgeteilt, die bei
Erreichung des ringförmigen Spaltes zwischen den Zahnrädern 16 und 17 von den gegenüber
den Zahnlücken des Zahnrads 16 belegenen Zähnen des Zahnrades 17 in Peripherierithtung
abgelenkt werden. Diese Ablenkung geschieht derart, dass etwa der halbe aus einer
Zahnlücke im Zahnrad 16 austretende Materialstrang nach der einen Richtung abgelenkt
wird, während die andere Hälfte des genannten Stranges nach der anderen Richtung
abgelenkt wird. Diese beiden Hälften werden darauf je zusammen mit der Hälfte eines
durch eine benachbarte Zahnlücke im Zahnrad 16 hindurchtretenden Stranges in eine
Zahnlücke im Zahnrad 17 eindringen. Die Zahnräder üben dadurch eine hochgradig'
homogenisierende Wirkung auf das eingespeiste Material bei dessen Durchgang durch
die verschiedenen Zahnräder aus. Der Homogenisierungsgrad kann durch verschiedene
Wahl der Zahnradanzahl veränderlich gemacht werden Die Anzahl der Zahnräder kann
nämlich in einfacher Weise abgeändert werden.
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Bei Erhöhung der Anzahl von Zahnrädern wird der Abstandsring 22 entfernt
und durch ein weiteres Zahnrad ersetzt, während im umgekehrten Fall, d.h. bei Herabsetzung
der Anzahl von Zahnrädern, eises der gezeigten Zahnräder oder mehrere derselben
entfernt und durch einen weiteren Abstandsring ersetzt werden.
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Nachdem das Material das in der Materialvorschubrichtung zuletzt belegene
Zahnrad 19 durchwandert hat, trifft es auf den Drosselring 33 auf. Die oben erwähnte
konische Form der Endpartie des
Drosselringes bezweckt, die Gefahr
zu beseitigen, dass ortsfeste Materialzonen hinter den Zähnen des Zahnrades 19 sich
bilden können. Auf den steilen konischen Teil des Drosseiringes folgt ein zylindrischer
Teil, der zwischen sich und der Innenwand des Teiles 2 einen engen ringförmigen
Kanal begrenzt, in dem das Material sich in achsialer Richtung bewegt. Dieser enge
Kanal dient dazu, das Material zu komprimieren, so dass es erneut, ebenso wie vor
den Zahnrädern, einen in der Umfangsrichtung gleichförmigen Rohrstrang bildet. Hinter
dem zylindrischen Teil besitzt der Drosselring eine weitere konische Partie. Im
Gegensatz zu dem nach den Zahnrädern gewandten, konischen Teil verjüngt sich diese
Jedoch langsam und dient lediglich als Uebergang zu dem nachfolgenden, im Nabenteil
3 belegenen Teil des Vorschubkanals des Spritzkopfes; dieser Kanal besteht aus einem
Kranz von achsial verlaufenden Durchgängen 25 im Teil 3.
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Nachdem das Kunstharzmaterial den Teil 3 durchwandert hat, dringt
es in den ringförmigen Spalt 26 um den Verteiler 6 herum ein und erreicht von dort
aus über den Spalt 27 die Öffnung 11 im Formwerkzeug 10.
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Aus der Zeichnung geht hervor, dass die Zähne des der Eintrittsöffnung
5 am nächsten belegenen Zahnrades 16 auf der Eintrittseite abgekantet sind. Der
Zweck dessen ist, die Gefahr dafür, dass ortsfeste Materialzonen sich vor den Zähnen
an der genannten Seite des Zahnrades bilden könnten, weiterhin beseitigt wird.
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Versuche in der Praxis haben gezeigt, dass man durch die beschriebene
Ausbildung der Homogenisierungsvorrichtung eine äusserst gute Homogenisierungswirkung
erreichen kann, während man gleichzeitig dank des Drosselringes 33 die Gefahr dafür
so gut wie völlig beseitigt, dass die aus den Zahnlücken des Zahnrades 19 austretenden
Materialstränge Anlass zu Störungen in Form von in der Längsrichtung verlaufenden
Rändern im durch das Formwerkzeug herausgespritzten Materialstrang geben kUnnten.Der
Drosselring beseitigt ausserdem die Gefahr dafür, dass ortsfeste Materialzonen,
in
denen das Material-niedergebrochen werden kann, hinter dem Zahnrad
19 sich bilden können. Weiterhin dient der Drosselring dazu, einen geeigneten Gegendruck
aufzubauen. Die Grösse des Gegendruckes kann durch geeignete Bemessung des Drosselringes
veränderlich gemacht werden.
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Die Erfindung ist nicht auf die gezeigte Ausführungsform beschränkt.
Die beschriebene Homogenisierungsvorrichtung kann sowohl hinsichtlich deren Aufbau
wie hinsichtlich deren Anbringung in verschiedener Weise im Rahmen der Erfindungsidee
abgeändert werden. So können die Zahnräder durch andere Arten von mit durchgehenden
Öffnungen versehenen Flanschen ersetzt werden, die sich auch radial ausserhalb des
ring förmi gen Durchganges erstrecken können, in dem die Homogenisierung stattfindet.
Eine derartige Ausbildung kann es ermöglichen, dass der zum Tragen der Homogenisierungsvorrichtung
und des Verteilers dienende Nabenteil 3 durch einen der zur Homogenisierungsvorrichtung
gehörenden Flansche ersetzt werden kann. Weiterhin kann erwähnt werden, dass der
ringförmige Durchgang 24 nicht zylindrisch zu sein braucht; sondern auch beispielsweise
s~ne konische Form besitzen kann.
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Es kann auch bemerkt werden, dass die Homogenisterungsvorrichtung
vor dem Spritzkopf angecrdnet sein kann statt in diesem eingebaut zu sein.
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Schliesslich kann erwähnt werden, dass -das zur Homogenisierung in
der Vorrichtung bestimmte Material gewöhnlich aus thermoplasti sehem Material besteht,
dass J-edoch die Erfindung auch zur Homoa genisierung von anderem Material5 das
in plastischem Zustand überführt werden kann, benutzt werden kann