DE2313178C2 - Vorrichtung zum Homogenisieren von plastifiziertem Material - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Homogenisieren von plastifiziertem Material, insbesondere für einen Spritzkopf einer Strangpreßmaschine, mit einem sich an eine Materialfördervorrichtiing anschließenden, im Querschnitt ringförmigen Durchgangskanal, in dem in Längsrichtung hintereinander liegend mehrere feststehende, ringförmige Elemente angeordnet sind, die über ihren Umfang gleichmäßig verteilte, sich über den gesamten Querschnitt des Durchgungskanals erstreckende Kanäle aufweisen, wobei die Kanalsätze jeweils zweier benachbarter Elemente in Umfangsrichtung gegeneinander versetzt sind.

Eine derartige Vorrichtung ist aus der DE-AS 12 63 284 bekannt. Hierbei sind rhombcnförmige Stege vorgesehen, die zwischen sich Durchgänge bilden. Diese Stäbe zwischen den Scheiben bewirken eine wiederholte Aufspaltung und Wiedervereinigung des Materials. Eine Homogenisierung ist nur bei sehr häufiger Wiederholung dieser Vorgänge möglich und damit sehr zeitaufwendig.

Eine andere Vorrichtung zum Homogenisieren von plastifiziertem Material ist aus der US-PS 24 69 999 bekannt, wobei die Durchgangskanälc — abweichend vom vorgenannten Stand der Technik — über den Durchmesser von kreisförmigen Scheiben verteilt angeordnet sind und je einer statischen Scheibe eine drehbare Scheibe zugeordnet ist. Das Material fließt dabei zwischen den Scheiben, zwischen den Scheiben und der Welle sowie zwischen den Scheiben und dem Gehäuse auf einem gewundenen Weg, und zwar der größte Teil des Materials. Der Rest fließt durch die Kanäle.

Beiden Vorrichtungen ist gemeinsam, daß sie laminare Strömungen erzielen sollen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art so auszubilden, daß bei geringerem Zeitaufwand eine wesentlich einfachere und schnellere Homogenisierung des Materials erreicht wird.

Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch

die im Kennzeichen des Patentanspruchs angegebenen Merkmale.

Bei der erfindungsgemäßen Lösung wird eine schnelle und durchgreifende Homogenisierung des Materials durch eine sehr starke Turbulenz dieses Materials erreicht Damit weicht diese Lösung vollständig von den Bestrebungen des Standes der Technik, nämlich der Vermeidung von Turbulenzen und der Erzielung einer laminaren Strömung, ab.

to Die Erfindung wird durch ein Ausführungsbeispiel an Hand der Zeichnung näher beschrieben, die einen Längsschnitt durch einen für eine Strangpreßmaschine bestimmten Spritzkopf zeigt, der mit einer Homogenisierungsvorrichtung versehen ist

is Mit 1 ist allgemein ein für eine Strangpreßmaschine 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 Förderschnecke bestimmt und ist in seiner Stirnwand mit einer verhältnismäßig engen, 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 angeordneten Homogenisierungsvorrichtung 7 zu tragen. Sowohl der Teil 2 wie der Teil 4 sind mit einer auf der Mantelfläche derselben angebrachten Wicklung 8 bzw. 9 für elektrische Aufheizung des entsprechenden Teils des Spritzkopfes verse-)o hen. Eine ähnliche Wicklung kann auch auf dem Teil 3 angeordnet sein. Mit 10 ist ein als zylindrische Platte ausgeführtes 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 Formwerk zeug 10 ist am vorderen Teil 4 des Spritzkopfes mit Hilfe von vier radial angeordneten Zentrierschrauben 12 sowie einer Spannscheibe 13 befestigt Die Teile 2,3, 4 und 13 sind aneinander mittels in der Zeichnung nicht gezeigten achsial verlaufenden Gewindebolzen befestigt.

Die Homogenisierungsvorrichtung besteht bei der

gezeigten Ausführungsform aus vier Kanalsätze 16,17, 18 und 19 bildenden Zahnrädern, die auf einer zylindri sehen Hülse 20 aufmontiert sind, die auf einen in den

Nabenteil 3 eingeschraubten Halter 21 aufgezogen ist

und außer den Zahnrädern einen Drosselring 33 und einen Abstandsring 22 trägt. Die Zahnräder sind gegen

Drehung auf der Hülse 20 mittels eines Keils 34 gesi-

chert, der in eine längliche äußere Nut in der Hülse und in achsialc innere Nuten in den Zahnrädern eingreift.

Die Hülse 20 ist an ihrem rechten Ende mittels einer in einem Stück mit ihr ausgeführten Stirnwand 35 verschlossen, die radial von der Hülse herausragt und eine an den Abstandsring 22 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 Außenpartie mit Sechskantprofil sowie einem innerhalb diesem gelegenen kreiszylindribo sehen 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 /.ahntcilung winkelversetzt. Weiterhin ist die Breite der Zahne der Zahnräder in Umfangsrichtung <i^r, etwas größer als die Breite der dazwischenliegenden Zahnlücken. Dadurch, daß die gezahnten Partien der Zahnräder mit einer geringeren achsialen Länge als die Nabenpartien der Zahnräder ausgeführt sind, befindet

sich zwischen jedem Paar benachbarter Zahnräder ein ringförmiger Spalt.

Der Drosselring 33 ist an seiner nach dem Zahnrad 19 hin gewandten Seite als Kegelstumpf ausgeführt Seine Bndfläche bildet somit einen geringen Winkel, beispielsweise von 15°, zur Radialebene, so daß der zwischen dem Drosselring und dem Zahnrad 19 gelegene Spalt sich in Richtung radial nach auswärts erweiiert

Die Arbeitsweise der oben beschriebenen Vorrichtung wird nachfolgend näher erklärt Plastifiziertes Material wird in den Spritzkopf durch die Eintrittsöffnung 5 mittels einer in der Zeichnung nicht gezeigten Förderschnecke 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 2 und der Stirnwand 35 der Hülse 20 gelegenen 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 2 und dem Abstandsring 22 bzw. den Zahnrädern 16,17, 18,19 und dem Drosselring 33 ein. Die Zahnräder bilden in den Durchgang 24 hereinragende 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 Kunstharzmassc 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 gelegenen Zähnen des Zahnrades 17 in Peripherierichtung abgelenkt werden. Diese Ablenkung geschieht derart, daß etwa der halbe aus einer Zahnlükkc im Zahnrad 16 auftretende 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. 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, eines der gezeigten Zahnräder oder mehrere derselben entfernt und durch einen weiteren Abstandsring ersetzt werden.

Nachdem das Material das in Materialvorschubrichtung letzte Zahnrad 19 durchwandert hat, trifft es auf den Drosselring 33 auf. Die obenerwähnte 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 stellen konischen Teil des Drosselringes 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 Übergang zu dem nachfolgenden, im Nabenieil 3 gelegenen Teil deji Vorschubkanals des <i Spritzkopfes; dieser Kanal besteht aus einem Kranz von achsial verlaufenden Durchgängen 25 im Teil 3.

Nachdem das Kunslharzmaterial den Teil 3 durchwandert hat, dringt es in den ringförmigen Spalt 26 um den Verteiler 6 herum ein und erreicht von dort aus über

ίο den Spalt 27 die öffnung 11 im Formwerkzeug Ip.

Aus der Zeichnung geht hervor, daß die Zähne des der Eintrittsöffnung 5 am nächsten gelegenen Zahnrades 16 auf der Eintrittsseite abgekantet sind. Dies hat den Zweck, die Gefahr, daß ortsfeste Materialzonen sich vor den Zähnen an der genannten Seite des Zahnrades bilden können, weiterhin zu beseitigen.

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 Matcrialstränge Anlaß zu Störungen in Form von in der Längsrichtung verlaufenden Rändern im durch das Formwerkzeug herausgespritzten Materialstrang geben könnten. Der Drosselring beseitigt außerdem die Gefahr dafür, daß ortsfeste Materialzonen, in denen das Material zersetzt werden könnte, 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 Drossclringes veränderlich gemacht werden.
Die beschriebene Homogenisierungsvorrichtung

J5 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 Kanälen versehenen Flanschen ersetzt werden, die sich auch radial außerhalb des ringförmigen 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

Vi zur Homogenisierungsvorrichtung gehörenden Flansche ersetzt werden kann. Weiterhin braucht der ringförmige Durchgang 24 nicht zylindrisch zu sein, sondern kann beispielsweise auch eine konische Form besitzen.
Auch kann die Homogenisierungsvorrichtung vor dem Spritzkopf angeordnet sein statt in diesem eingebaut zu sein.

Das zur Homogenisierung in der Vorrichtung bestimmte Material ist gewöhnlich thermoplastisches Material. Es kann jedoch auch anderes Material, das in den

ν-, plastischen Zustand überführt werden kann, homogenisiert werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Vorrichtung zum Homogenisieren von plastifiziertem Material, insbesondere Tür einen Spritzkopf einer Strangpreßmaschinc, mit einem sich an einp Materialfördervorrichtung anschließenden, im Querschnitt ringförmigen Durchgangskanal, in dem in Längsrichtung hintereinander liegend, mehrere feststehende, ringförmige Elemente angeordnet sind, die Ober ihren Umfang gleichmäßig verteilte, sich über den gesamten Querschnitt des Durchgangskanals erstreckende Kanäle aufweisen, wobei die Kanalsätze jeweils zweier benachbarter Elemente in Umfangsrichtung gegeneinander versetzt sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Versatz benachbarter Kanalsätze (z. B. 16, 17) eine halbe Winkelteilung beträgt, daß jeder Kanal eines Kanalsatzes (16,17,18,19) vor einer zwischen jeweils zwei Kanälen des benachbarten Kanalsatzcs quervcrlaufenden Wand mündet und daß jeweils zwischen zwei benachbarten Kanalsätzen (z. B. 16, 17) ein sich in Umfangsrichtung des ringförmigen Durchgangskanals (24) erstreckender, durchgehender, ringförmiger Spalt vorhanden ist.