DE2415896B2 - Schneckenstrangpresse - Google Patents
SchneckenstrangpresseInfo
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- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
- B29C48/25—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
- B29C48/36—Means for plasticising or homogenising the moulding material or forcing it through the nozzle or die
- B29C48/50—Details of extruders
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Description
Demnach ähnelt ein Mischvorgang bei derartigen Schneckenstrangpressen einem solchen, welcher als
Laminarflußmischen bezeichnet wird.
Die Materialhomogenität in Richtungen quer zum Materialfluß kann durch Aufteilen desselben in Streifen
oder Schichten verbessert werden, die in bezug auf den anfänglichen Zustand umzugruppieren .ind. Das Erzeugen
der Streifen kann beispielsweise mit einer Platte, einer Nut, einem Rohr, einem Vorsprung oder einer
ähnlichen Einrichtung im Materialfluß erfolgen. Pressen mit einer derui tigen stationären Einrichtung sind in dem
japanischen Patent 5 53 918 und in den US-Patenten 34 04 869 sowie 35 83 678 beschrieben. Ferner beinhaltet
die DE-OS 20 06 941 eine Lochscheibe einer Schneckenstrangpresse, wobei die Durchtrittskanäle
der Lochscheibe in unterschiedlichen Richtungen verlaufen, um ein besseres Mischergebnis zu erzielen.
Die Lochscheibe wird nicht gedreht, so daß sie einen statischen Mischer darstellt
Einige Pressen dieser Art enthalten mehrere Schnekken, die in einem zylindrischen Gehäuse drehbar
angeordnet sind und zum Aufteilen eines Materialflusses in umgruppierte Streifen dienen. Beispielsweise sind
bei einer Presse zwei nicht vollständig in gegenseitigem Kämmeingriff stehende Schnecken in zwei teilweise in
gegenseitiger Verbindung stehenden zylindrischen Gehäusen angeordnet, wobei die beiden Schneckenkanäle
an der Verbindungsstelle der beiden Ge.iäuse miteinander verbunden sind. Somit wird durch die
Drehung der beiden Schnecken ein Teil des Materials in jo
einem der Schneckenkanäle in Form eines Streifen., vom Hauptstrom abgetrennt und durch die Verbindungsstelle
mit dem Hauptstrom im jeweils anderen Schneckenkanal vereinigt. Eine derartige Einrichtung ist
jedoch relativ aufwendig und bezüglich des Mischgrades js
nicht völlig zufriedenstellend.
Ausgehend von einer Schneckenstrangpresse nach dem Oberbegriff besteht die Aufgabe der Erfindung
darin, diese Presse so auszubilden, daß unter Vermeidung der geschilderten Nachteile das gesamte Strömungsmedium
im Schneckenkanal einem wirksameren und gleichförmigeren Mischvorgang unterworfen wird.
Die Lösung der gestellten Aufgabe wird bei einer Schneckenstrangpresse der genannten Art dadurch
erzielt, daß die Durchtrittskanäle auch den Schneckenkern der Schnecke durchsetzen und die Anordnung bzw.
Reihenfolge der Einlasse der Durchtrittskanäle in Umfangsrichtung des Mischringes verschieden von der
Anordnung bzw. Reihenfolge der diesen jeweils zugeordneten Auslässe ist. Weitere Merkmale ergeben
sich aus den Unteransprüchen.
Im Gegensatz zum Stand der Technik erstrecken sich erfindungsgemäß die Durchtrittskanäle nicht nur durch
den äußeren oder ringförmigen Teil des Mischringes, sondern auch durch den Schneckenkern, und zwar in 5r>
einer in Umfangsrichtung umgruppierenden Anordnung bzw. Reihenfolge. Bei einer derartigen Ausbildung der
Durchtrittskanäle wird ein wesentlich günstigeres Durchmischen erzielt. Beispielsweise befinde*, sich das
zunächst außen liegende Material nach dem Austritt aus bo einem Durchtrittskanal innen und umgekehrt. Durch
entsprechendes Anordnen der Durchtrittskanäle läßt sich ein wesentlich besser durchmischtes Material als bei
bekannten Schneckenstrangpressen erzielen, was sich insbesondere bei Gemischen aus farblich unterschiedli- t<r>
chen Ausgangsmaterialien bemerkbar macht. Die im Mischring erzeugten Material-Streifen werden in
radialer und in Umfangsrichtung umgeordnet, um nach dem Austreten aus den Durchtrittskanälen wiederum
zwischen der sich drehenden Schnecke und der Innenfläche des feststehenden zylindrischen Gehäuses
angeordnet zu werden, wo quer zum Materialfluß ein starker Schub- bzw. Schervorgang vorliegt Neben der
Matenalfluß-Umgruppierung werden somit die zusammengesetzten Streifen in Umfangsrichtung der Schnekke
deformiert, und insgesamt läßt sich über den gesamten Querschnitt des Schneckenkanals eine wesentliche
günstigere Durchmischung unter weitgehender Vermeidung von Inhomogenitäten erzielen.
Im Rahmen der Erfindung erfolgt somit ein kombiniertet Mischvorgang durch Umgruppieren unterteilter
Streifen und durch Anwendung des Laminarstrom-Mischens, wobei durch Ausnutzen der Vorteile
beide.· Mischmethoden ein sehr gleichförmiger, zufriedenstellender Misch Vorgang gewährleistet wird. Die
erfindungsgemäße Schneckenstrangpresse kann durch Bohren und Nutenschneiden leicht hergestellt werden,
wobei ausschließlich die Schnecke bzw. der Mischring zu bearbeiten ist. Der im Rahmen der Erfindung
benutzte Strömungskana) weist keinen Bereich mit extrem vermindertem Querschnitt auf, so daß nur ein
kleiner Widerstand vorliegt und ein wirkungsvolles Pressen sichergestellt ist Durch das Umgruppieren der
unterteilten Material-Streifen ergibt sich eine wirkungsvollere Gesamtbewegung sowie Durchmischung des
Materials.
Die Erfindung wird nachfolgend an zeichnerisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es
zeigt
F i g. 1 in einem Vertikalschnitt eine Ausführungsform einer Schneckenstrangpresse,
F i g. 2 einen Mischring in Seitenansicht
Fig.3 eine andere Ausführungsform eines Mischrings
in Seitenansicht,
Fig.4a bis 4d Quer- bzw. Stirnansichten zum Aufzeigen von im Mischring aus F i g. 2 ausgebildeten
Durchtrittskanälen,
Fig.5a und 5b Quer- bzw. Stirnansichten zum Aufzeigen der Lagebeziehung zwischen Einlassen und
Auslässen der Durchtrittskanäle des Mischrings aus Fig. 2,
F i g. 6 in einer perspektivischen Ansicht den Mischring, dessen Umfang in einer Ebene abgewickelt ist,
F i g. 7 in einem Vertikalschnitt eine andere Ausführungsform einer Schneckenstrangpresse,
F i g. 8 einen Mischring in Seitenansicht,
F i g. 9a, 9b und 9c Quer- bzw. Stirnansichten zum Darstellen von Durchtrittskanälen in dem Mischring aus
Fig. 8,
Fig. 10a und 10b Quer- bzw. Stirnansichten zum Aufzeigen der Lagebeziehung zwischen Einlassen und
Auslassen der Durchtrittskanäle in dem Mischring aus
Fig. 8,
F i g. 11 in einer Seitenansicht eine andere Ausführungsform
eines Mischrings,
F i g. 12a, 12b und 12c Quer- bzw. Stirnansichten zum
Aufzeigen von Durchtrittskanälen im Mischring aus Fig. 11,
Fig. 13a und 13b Quer- bzw. Stirnansichten zum Aufzeigen der Lagebeziehung zwischen Einlassen und
Auslässen der Durchtrittskanäle im Mischring aus Fig. 11,
Fig. 14 in einer Seitenansicht eine andere Ausführungsform
des Mischrings,
Fig. 15a und 15b Quer- bzw. Stirnansichten zum
Aufzeigen von Durchtrittskanälen im Mischrine aus
Fig. Hund
Fig. 16a und 16b Quer- bzw. Stirnansichten zum Darstellen der Lagebeziehung zwischen Einlassen und
Auslassen der Durchtrittskanäle im Mischring aus Fig. 14.
F i g. 1 zeigt ein Gehäuse in Form eines Zylinders 1
und eine darin angeordnete Schnecke 2, die mit einem Schneckensteg 3 ausgebildet ist. Durch Drehung der
Schnecke wird ein von einem Einfülltrichter 4 zugeführtes Material zum entfernten Ende der Schnekke
geführt.
Ein nicht dargestellter Antrieb an der linken Seite der Vorrichtung aus Fig. 1 ist mit einem rückwärtigen Teil
5 der Schnecke zum Drehen derselben gekoppelt. Bandförmige und die Außenfläche des Zylinders
bedeckende Heizgliedcr 6 erwärmen das Material im Zylinder bis zu einem fließfähigen Zustand.
Ein in einem Zwischen- oder Erdteil der Schnecke 2 vorgesehener Mischring 7 weist eine Einrichtung zum
Umgruppieren geteilter Streifen auf und ist zumindest teilweise am Umfang mit einem durchgehenden
Dichtteil 14 versehen, wobei sich nur ein kleines Spiel zwischen dem Außenumfang des Dichtteüs 14 und der
Innenfläche des Zylinders befindet. Dadurch wird ein größeres Leck des geförderten Materials zwischen der
Außenfläche des Mischrings 7 und de: Inn~nfläche des Zylinders vermieden.
An der Vorderseite des entfernten Endes der Schnecke 2 befindet sich eine über einen Adapter bzw.
ein Verbindungsstück an einem Preßkopf 9 festgelegte Brechplatte 10. Das vom Einfülltrichter 4 zugeführte
Material wird durch den Schneckensteg nach vorne getrieben, gleichzeitig durch die bandförmigen Heizglieder
6 erwärmt und dadurch mit einer größeren Fließfähigkeit versehen, wonach ein Mischen durch den
Mischring 7 erfolgt. Anschließend wird das Material durch einen vorderen Schneckensteg 8 weiter nach
vorne getrieben, durch die Brechplatie 10 reguliert bzw. eingestellt und dann in Richtung zum Verbindungsstück
11 freigegeben.
Während die Ausführungsform aus F i g. 1 zwei in Reihe geschaltete Mischringe 7 aufweist, können
selbstverständlich auch nur ein Mischring oder mehr als zwei Mischringe verwendet werden. Auch muß nicht
notwendigerweise ein vorderer Schneckensteg 8 vorgesehen sein, der überdies auch zv>
ischen einer Anzahl von Mischringen angeordnet sein kann.
Der Aufbau des Mischrings 7 wird in Verbindung mit F i g. 2 detailliert beschrieben, die den Schneckensteg 3
und einen Raum 12 stromaufwärts vom Dichtteil darstellt. Der Raum 12 kann dergestalt sein, daß der
Schneckensteg 3 mit dem Mischring 7 verbunden ist, wobei jedoch ein Ausschnitt 16 als Begrenzung des
Stegs den Materialfluß in Umfangsrichtung der Schnecke gleichförmiger gestaltet
Der Mischring 7 ist mit Einlaßkanälen 18 und Auslaßkanälen 19 an seinem Umfang versehen. Nach
der vorliegenden Ausführungsform stellen die Einlaßkanäle 18 und Auslaßkanäle 19 Nuten in der Umfangsfläche
des Mischrings 7 dar. Alternativ können sie auch durch Bohrungen ersetzt werdea Die Anzahl der Nuten
muß nicht notwendigerweise ,gleich der Anzahl von Durchtrittskanälen 13 sein.
Da die Einlaßkanäle 18 und Auslaßkanäle 19 als Hilfsströmungskanäle dienen, um das Anordnen der
Durchtrittskanäle zu erleichtern, können einige oder alle der Trennwände zwischen den Nuten entfallen.
Wenn eine vergrößerte Anzahl von Einlaßkanälen vorgesehen ist, die derjenigen der Durchtrittskanäle 1
entspricht, bewirken die Einlasse der Einlaßkanäle ei Aufteilen des Materialflusses in stromaufwärts von
Dichtteil angeordnete Streifen. In ähnlicher Weis dienen die Auslässe der Auslaßkanäle dazu, die Streifei
zur Bildung einer Strömung stromabwärts von Dichtteil zu verbinden.
Die Einlaßkanäle 18 und Auslaßkanäle 19 de Ausführungsform aus Fig.2 verlaufen parallel zu
κι Längsachse der Schnecke, wobei sie nicht notwendiger
weise derart angeordnet sein müssen. F i g. 3 zeigt di Einlaßkanäle 18 und Auslaßkanäle 19 am Umfang de:
Mischrings 7 als schneckenförmige Nuten.
Bei der Ausführungsform aus F i g. 3 sind di<
!5 schneckenförmigen Nuten in derselben Richtung wi
der Schneckensteg gewendelt, mit dem Ergebnis, dal die Nuten bei einer Drehung der Schnecke auf der
Materialfluß eine Kraft ausüben. Alternativ können di Nuten auch entgegengesetzt zum Schneckenstef
gewendelt sein.
Die Auslässe der Einlaßkanäle 18 und die Einlasse de
Auslaßkanäle 19 stellen Einlasse fund Auslässe Ode
Durchtrittskanäle 13 dar. Gemäß Fig. 2 befinden sie diese öffnungen nicht an denselben Positionen i
Axialrichtung. Beispielsweise sind die Einlasse E bc gleichem Umfangsabstand am Mischring 7 in Richtung
der Längsachse in vier Gruppen unterteilt, nämlich solche, die rechtwinkling zur Achse in einer Ebene I-I, in
einer Ebene H-II, ferner in einer weiteren Ebene I1I-II und schließlich in einer Ebene IV-IV angeordnet sind.
In ähnlicher Weise sind die Auslässe O in vie
Gruppen unterteilt, die unter rechtem Winkel zu Längsachse der Schnecke in Ebenen V-V bis IV-IV
angeordnet sind.
Nach der vorliegenden Ausführungsform weisen die Durchtrittskanäle 13 mit den Einlassen E in der Ebene
I-I ihre Auslässe O in der Ebene Γ-Γ auf. In ähnliche
Weise sind die anderen Einlasse fund Auslässe O in den
Ebenen H-II und ΙΓ-ΙΓ angeordnet, was entsprechend
"0 auch für die Ebenen III-III und ΙΙΓ-ΙΙΓ sowie die Ebenen
IV-IV und IV-IV gill.
Fig. 5 zeigt die Durchtrittskanäle 13 in ihrer An Ordnung quer zur Schnecke. Gemäß F i g. 5a sind die
Einlasse f am Umfang des Mischrings 7 bei f,, f2, ...
f,2 angeordnet. Die Auslässe O sind in ähnlicher Weise
bei O\, Ch On (F i g. 5b) positioniert.
Fig.4a zeigt, wie die Durchtrittskanäle 13 die Einlasse E in der Ebene I-I und die Auslässe O in der
Ebene Γ-Γ verbinden. In ähnlicher Weise zeigen die
so Fig. 4b, 4c und 4d die Anordnungen der Durchtrittsl.a
näle 13 mit Einlassen fund Auslässen O in den Ebenen
11-11 und ΙΓ-1Γ. in den Ebenen IH-III und IM-III' sowie
in den Ebenen IVlV und IV-IV.
Die Pfeile in Fig.4a zeigen die Richtungen des Materialflusses durch die Durchtrittskanäle. Beispielsweise fließt das zum Durchtrittskanal 13 geführte Material vom Einlaß E\ zum Auslaß Ch, während da: vom Einlaß £5 einfließende Material zum Auslaß C strömt Das in den Einlaß £9 eintretende Material fließ zum Auslaß Ox.
Die Pfeile in Fig.4a zeigen die Richtungen des Materialflusses durch die Durchtrittskanäle. Beispielsweise fließt das zum Durchtrittskanal 13 geführte Material vom Einlaß E\ zum Auslaß Ch, während da: vom Einlaß £5 einfließende Material zum Auslaß C strömt Das in den Einlaß £9 eintretende Material fließ zum Auslaß Ox.
Aus dem Vorhergehenden ergibt sich, daß die Reihenfolge der Auslässe O am Umfang des Mischrings
unterschiedlich gegenüber der Reihenfolge der Einlasse E ist die mit den Auslassen über die Durchtrittskanäle
gemäß Fig.5b in Verbindung stehen, wo jede Klammerangabe die Position des mit dem jeweiligen
Auslaß des Durchtrittskanals in Verbindung stehenden Einlasses anzeigt
Auf diese Weise können die unmittelbar vor dem Eintreten in die Durchtrittskanäle 13 angrenzenden
Komponentenstreifen durch Passieren der Durchtrittskanäle völlig umgruppiert werden.
Nach dieser Ausführungsform ist der auf eine Ebene rechtwinklig zur Schneckenachse projizierte Durchtrittskanal
13 unter einem Winkel von 30° in bezug auf die Linie angeordnet, welche das Zentrum des Einlasses
und die Achse verbindet, wobei der Winkel jedoch nicht notwendigerweise auf 30° C begrenzt ist. Wenn der
Winkel fast 0° beträgt, ist die Umgruppierung der unterteilten Streifen dergestalt, daß angrenzende
Streifen vor dem Aufteilen eng zusammengebracht werden, wodurch weniger leicht eine zufriedenstellende
Gesamtbewegung des Materials, nämlich ein zufriedenstellendes Mischen durch die Umgruppierung der
unterteilten Streifen, bewirkt werden kann. Da jedoch das Material durch den Einlaßkanal 18, den Durchtrittskanal
13 und den Auslaßkanal 19 strömt, wird die Richtung des Streifens radial zur Schnecke umgekehrt,
und zwar mit dem Ergebnis, daß ein Teil des in Bodennähe des Schneckenkanals fließenden Materials
zur innenfläche des Zylinders verschoben wird, während ein anderer Teil des längs der Innenfläche des
Zylinders fließenden Materials in Richtung zum Boden des Schneckenkanals strömt, wodurch somit ein Teil mit
dem anderen vertauscht wird. Die auf diese Weise erzielte Verschiebung des strömenden Materials wird
nachfolgend kurz als Umkehrung bezeichnet.
Wenn der vorstehend genannte Winkel des Durchtrittskanals 130° beträgt, erreicht der Winkel der
Umkehrung eine Größe von 180°. Beim Ansteigen des Winkels des Durchtrittskanals 13 nimmt der Winkel der
Umkehrung gegenüber 180° ab. Wenn jedoch eine Anzahl von Mischringen vorgesehen ist, um wiederholt
eine derartige Umkehrung zu begründen, wird die Richtungsanordnung des Streifens in Radialrichtung der
Schnecke mit jeder Umkehrung geändert, wodurch eine ricruungsmäßige Ungleichheit der dem Streifen zur
Erzielung einer Homogenität erteilten Wärme und Scherung elininiert wird. Im Hinblick auf die vorstehenden
Bedingungen und Zustände sowie zur Vereinfachung der Hersteliba.keit beträgt der Winkel des
Durchtrittskanals vorzugsweise 5° bis 45°.
Fig. 6 zeigt die Peripherie des Mischrings unter Abwicklung in einer Ebene, wobei die sich durch die
Schnecke erstreckenden Durchtrittskanäle als durch eine ebene Platte geführte Löcher dargestellt sind.
Diese Figur zeigt die Einlaßkanäle 18 und die Einlasse E\, £2; · · ■ En der Durchtrittskanäle 13 an der Oberseite
der ebenen Platte. Die die Platte durchdringenden Durchtrittskanäle 13 sind in unterbrochenen Linien
dargestellt, während die Strömungsrichtungen durch Pfeile angegeben sind. Die Auslässe O\, O2,... On der
Durchtrittskanäle 13 und die Auslaßkanäle 19 befinden sich in der rückwärtigen Oberfläche der Platte.
An der Auslaßkanalseite ist die Innenfläche des Zylinders ebenfalls in Form einer ebenen Fläche zu
denken, die weiter hinten an der rückwärtigen Fläche der Platte angeordnet ist und von dieser einen kleinen
Abstand aufweist Die ebene Oberfläche bewegt sich in Richtung der Pfeile relativ zur rückwärtigen Fläche der
ebenen Platte.
Stromabwärts vom Mischring 7 befindet sich ein Raum 15 bzw. Ausschnitt 20. In diesem Teil laufen die
Streifen von den Auslaßkanälen 19 zusammen, während sie zwischen der Zylinderinnenfläche und der Außenfläche
eines zylindrischen Abschnitts 17 einer starken Scherung quer zur Richtung der Auslaßströmung des
Materials ausgesetzt sind. Demzufolge werden die Komponentenstreifen stark in Umfangsrichtung der
Schnecke gedehnt und dadurch verformt.
Die Abmessung des Raumes zwischen der Außenfläche des Abschnitts 17 und der Zylinderinnenfläche ist
geeignet gewählt, um dem Materialfluß eine optimale Scherung in bezug auf die Art des benutzten Materials
sowie die vorhergehenden und nachfolgenden Behandlungen zu erteilen.
Die Auslaßkanäle 19 dieser Ausführungsform erstrekken sich zu einem Zwischenpunkt des Abschnitts 17, um
den Materialfluß zu veranlassen, von der mit Nuten versehenen Oberfläche des Abschnitts 17 zum stromabwärts
gelegenen Raum 15 zu strömen. Daher werden die geteilten Streifen progressiv aus Zonen mit bestimmter
Axiallänge in einen stromabwärts gelegenen Raum 15 gedrängt und dadurch miteinander verbunden.
Somit kann das Strömungsmedium von den Zufuhröffnungen in einer solchen Weise gesammelt werden,
daß die relativ große Oberflächenbereiche aufweisenden Streifen verbunden werden, da die öffnungen zum
Zuführen des Mediums, d. h. die Verlängerungen der Auslaßkanäle 19, an der Peripherie des Abschnitts 17
mit weitgehend gleichem Abstand angeordnet sind; das Strömungsmedium wird kontinuierlich zum Raum 15
geführt.
Weiter stromabwärts von dem zylindrischen Abschnitt 17 befindet sich der vordere Schneckensteg 8,
der mit dem Abschnitt 17 verbunden sein kann. Alternativ befindet sich hier der Ausschnitt 20.
F i g. 7 zeigt eine andere Ausführungsform, die derjenigen aus Fig. 1 stark ähnelt und demzufolge
hinsichtlich der sich entsprechenden Teile mit entsprechenden Hinweiszahlen belegt ist. Zur Erläuterung
dieser Teile wird auf die Beschreibung im Zusammenhang mit Fig. 1 verwiesen. Im übrigen weist der
Mischring 7 an einem mittleren oder endseitigen Teil der Schnecke 2 Führungsnuten 14' sowie eine
Einrichtung zum Mischen des Materials durch Umgruppieren geteilter Streifen auf. Der Aufbau des Mischrings
7 wird detailliert unter Bezug auf F i g. 8 beschrieben, die den Schneckensteg 3 und einen Raum 12 stromaufwärts
vom Mischring 7 darstellt. Der Raum kann dergestalt sein, daß der Schneckensteg 3 mit dem Mischring 7
verbunden ist. Alternativ kann der Schneckensteg 3 an dem Ausschnitt 16 abgeschnitten sein, um eine in
Umfangsrichtung der Schnecke gleichförmigere Strömung zu erhalten.
Der Mischring 7 ist an seiner Außenseite mit einer Anzahl von Führungsnuten 14' versehen, die in
Eillaßkanäle 18 und Auslaßkanäle 19 unterteilt sind. Alle Nuten dieser Ausführungsform sind nicht unter
einem gleichen Winkel am Umfang angeordnet Sie sind in mehrere Gruppen unterteilt, und zwar in drei
Gruppen bei der vorliegenden Ausführungsform. Die Anzahl der Nuten muß nicht notwendigerweise gleich
derjenigen der Durchtrittskanäle 13 sein. Beispielsweise können die Trennwandungen der zur selben Gruppe
gehörenden Nuten zur Bildung einer Nut entfallen.
Die Führungsnuten 14' unterteilen nicht nur die Strömung in Streifen, sondern üben auf sie auch eine
Kraft aus, da sie in derselben Richtung wie der Schneckensteg 3 gewendelt siuu.
Die Enden der Einlaßkanäle 18 und die Anfänge der Auslaßkanäle 19 stellen die Einlasse fund Auslässe O
der Durchtrittskanäle 13 dar. Gemäß F i g. 8 sind diese
öffnungen nicht an denselben Positionen in Axialrichtung
angeordnet. Während sich die Einlasse E an der Peripherie des Mischrings 7 befinden, sind die
Durchtrittskanäle 13 beispielsweise in drei Gruppen hinsichtlich ihrer Positionen in Richtung der Schneckenachse
unterteilt. Hierbei handelt es sich um solche Durchtrittskanäle 13, die aus einer Ebene 1-1 unter
rechtem Winkel zur Achse beginnen und in einer Ebene H-II enden, ferner um solche, die in einer Ebene Il-ll
beginnen und in einer Ebene Ill-Ill enden, und schließlich um solche, die in einer Ebene IH-IIl beginnen
und in einer Ebene IV-IV enden.
F i g. 10a und b zeigen die Anordnung der Einlaßkanä-Ie
18 und Auslaßkanäle 19 im Schnitt quer zur Schneckenachse. Die Enden der Einlaßkanäle 18,
nämlich die Einlasse £der Durchtrittskanäle 13, sind am
Umfang des Mischrings 7 wie in der Darstellung gemäß Fig. 10a bei E\, Ei, - ■ · Eg angeordnet. Die Anfänge der
Auslaßkanäle 19, nämlich die Auslässe O der Durchtrittskanäle
13, sind gemäß Darstellung in Figur 10b bei O], Ch,- ■ ■ ft angeordnet.
F i g. 9a zeigt die die Einlasse E in der Ebene I-1 und
die Auslässe O in der Ebene II-II verbindenden
Durchtrittskanäle 13, wobei die Ebenen quer zur Schnecke verlaufen. In ähnlicher Weise zeigen die
F i g. 9b und 9c die Anordnungen der Durchtrittskanäle 13 mit Einlassen E und Auslässen O einerseits in den
Ebenen II-II sowie III-III und andererseits in den
Euenenlll-III und IV-IV.
Die Pfeile in F i g. 9a zeigen die Strömungsrichtungen
in den Durchtrittskanälen an. Beispielsweise fließt das dem Durchtrittskanal 13 zugeführte Strömungsmedium
vom Einlaß E\ zum Auslaß Ch, während das vom Einlaß E7 einfließende Material zum Auslaß Ot, und das vom
Einlaß F* eintretende Material zum Auslaß O\ strömen.
Aus dem vorhergehenden ergibt sich, daß die Reihenfolge der Einlasse der Führungsnuten am
Umfang des Mischrings unterschiedlich zur Reihenfolge der Auslässe der über die Durchtrittskanäle mit den
Einlassen in Verbindung stehenden Führungsnuten ist. Dieses ergibt sich auch aus Fig. 10b, in der die
Klammerwerte die Position des mit dem jeweiligen Auslaß des Durchtrittskanals in Verbindung stehenden
Einlasses anzeigen.
Bei der Ausführungsform aus F i g. 8 sind das Ende des Einlaßkanals, nämlich der Einlaß des Durchtrittskanals,
und der Anfang des Auslaßkanals, nämlich der Auslaß des Durchtrittskanals, in einer Linie parallel zur
Schneckenachse angeordnet, während jeder der Einlaß- und Auslaßkanäle eine wendeiförmige Nut bildet, wobei
die Einlaß- und Auslaßkanäle in ihrer Anordnung im Raum auf den Schneckenkoordinaten voneinander
abweichen.
Bei dieser Ausführungsform schließt der in eine Ebene rechtwinklig zur Schneckenachse projizierte
Durchtrittskanal 13 denselben "Winkel mit der Linie ein,
die das Zentrum des Einlasses und die Schneckenachse verbindet, unabhängig davon, ob das Strömungsmedium
durch die Durchtrittskanäle im Uhrzeigersinn gemäß Fig.9b oder im Gegenuhrzeigersinn gemäß Fig.9a
und 9b in Richtung des auf der Schnecke fortschreitenden Materials fließt. Wenn die Einlaßkanäle und
Auslaßkanäle am Umfang in drei Gruppen unterteilt sind, kann der genannte Winkel auf den stets gleichen
Wert von 30° eingestellt werden. Ein in dieser Ausführungsform derart eingestellter Winkel ist jedoch
nicht notwendigerweise auf 30° beschränkt
Während das Strömungsmedium durch den Einlaßkanal 18, den Durchtrittskanal 13 und den Auslaßkanal 13
und den Auslaßkanal 19 fließt, wird die Richtung des Streifens von der Schnecke radial umgekehrt, mit dem
Ergebnis, daß ein Teil des in Bodennähe des Schneckenkanals fließenden Materials zur Innenfläche
des Zylinders verschoben wird, während ein anderer Teil des längs der Innenfläche des Zylinders fließenden
Materials sich zum Boden des Schneckenkanals bewegt, wodurch ein Teil durch den anderen ersetzt wird.
ίο Fig. 11 zeigt eine Ausführungsform, in der der
Auslaßkanal auf der Verlängerung einer wendeiförmigen Schneckenlinie liegt, auf der auch der Einlaßkanal
angeordnet ist. In diesem Fall sind das, Ende des Einlaßkanals, nämlich der Einlaß E des Durchtrittskanals,
und der Anfang des Auslaßkanals, nämlich der Auslaß O des Durchtrittskanals, in der Umfangsfläche
des Mischrings in Richtung der Wendelung der Schneckenlinie gegeneinander verlagert, und zwar in
Übereinstimmung mit dem Winkel bzw. der Steigung der Schneckenlinie und dem Axialabstand zwischen
dem Einlaß fund dem Auslaß O.
Fig. 12a zeigt die Positionen der Führungsnuten in
einer Ebene I-I in durchgezogener Linie und diejenigen
in einer Ebene II-II in einer unterbrochenen Linie, wobei die Anordnung der die Einlasse £in der Ebene !-! una
die Auslässe O in der Ebene II-II verbindenden Durchtrittskanäle 13 aus der Sicht eines Querschnitts
der Schnecke mit anderen unterbrochenen Linien dargestellt ist.
In ähnlicher Weise zeigen die Fig. 12b und 12c die Positionen der Führungsnuten und die Anordnung der
Durchtrittskanäle für den Fall, daß die Einlasse E und Auslässe O in Ebenen II-II sowie III-III und in Ebenen
III-III sowie IV-IV liegen.
Die Pfeile in F i g. 12 zeigen die Strömungsrichtungen durch die Durchtrittskanäle 13 wie in Fig.9 an. Der in
den Durchtrittskanal 13 vom Einlaß £Ί zugeführte Materialstrom fließt zum Auslaß Oj, während das vom
Einlaß Ei einströmende Medium zum Auslaß Oa und das
vom Einlaß E» einströmende Material zum Auslaß O\
fließen. Selbst wenn die Durchtrittskanäle dieselbe Anordnung wie bei der Ausführungsform aus F i g. 8 bis
10 haben, liegt der Durchtrittskanal 13 dieser Ausführungsform als Projektion auf eine Ebene rechtwinklig
■»5 zur Schneckenachse unter einem Winkel von weniger
als 30° zur der das Zentrum des Einlasses E und die Schraubenachse verbindenden Linie, wenn der Materialstrom
auf der Schnecke im Uhrzeigersinn gemäß Fig. 12b durch die Durchtrittskanäle fließt. Oder der
Winkel ist größer als 30°, wenn das Material im Gegenuhrzeigersinn gemäß Fig. 12a und 12c strömt,
wobei jedesmal vorausgesetzt ist, daß die Nuten rechts herum gewendelt sind.
Bei dem vorstehenden Aufbau ist die Anordnung der Einlasse der Führungsnuten am Umfang des Mischrings
verschieden von der Anordnung der Auslässe der Führungsnuten, die mit den Einlassen über die
Durchtrittskanäle in Verbindung stehen, was aus Fig. 13b ersichtlich ist, in der die Klammerwerte die
Position des mit dem jeweiligen AuslaB des Durchtrittskanals in Verbindung stehenden Einlasses anzeigen; zu
vergleichen ist auch F i g. 13a.
Fig. 14 zeigt eine Ausfuhrungsform, die ungeteilte
Führungsnuten und in Einlaßkanäle und Auslaßkanäle unterteilte Führungsnuten aufweist Obwohl diese
Ausführungsform derjenigen aus Fig. 11 bis 13 hinsichtlich der Anordnungen der Führungsnuten und
Durchtrittskanäle ähnelt, sind nur sechs der nenn
Führungsnuten am Umfang des Mischrings 7 in Einlaßkanäle 18 und Auslaßkanäle 19 unterteilt,
während die drei anderen Führungsnuten ungeteilt sind und durchgehend von einem Raum 12 stromaufwärts
des Mischrings bis zu einem Raum 15 stromabwärts verlaufen.
Wie in der Ausführungsform aus Fig. 11 bis 13 weisen die unterteilten Führungsnuten Enden von
Einlaßkanälen 18 und Anfänge von Auslaßkanälen 19 auf, die durch Durchtrittskanäle 13 verbunden sind.
Ähnlich wie in F i g. 9 oder 12 zeigen die Pfeile in den
F i g. 15a und b die Strömungsrichtung des Materialflusses durch die Durchtrittskanäle 13 an.
Aus dem Vorherstehenden ergibt sich, daß die Anordnung der Einlasse der Führungsnuten am Umfang
des MiEchrings verschieden vor. der Anordnung der Auslässe der Führungsnuten ist, die mit den Einlassen
über die Durchtrittskanäle in Verbindung stehen.
Auf diese Weise können die unmittelbar vor dem Eintreten in die Einlasse der Führungsnuten verbündenen
Komponentenstreifen infolge eines Passierens der Führungsnuten stark umgruppiert werden, wie z. B. aus
den Fig. 16aundb ersichtlich ist.
Die Auslaßkanäle J9 dieser Ausführungsform nach F i g. 14 erstrecken sich bis zu einem Zwischenpunkt des
zylindrischen Abschnitts 17, um ein Strömen des Materials von der inneren, mit Nuten versehenen
Oberfläche des Abschnitts 17 zu dem stromabwärts gelegenen Raum 15 zu begründen. So werden die
unterteilten Streifen aus Zonen mit einer bestimmten Axiallänge progressiv in den stromabwärts gelegenen
Raum 15 herausgedrängt und dadurch miteinander verbunden.
Daher kann der Materialstrom von den Zuführungsöffnungen in einer solchen Weise gesammelt wenden,
daß die Streifen relativ große miteinander verbundene Flächenbereiche aufweisen, da die öffnungen zum
Zuführen des Materials, d. h. die Verlängerungen der Ausiaßkanäie 19, am umfang des Abschnitts Yi mit
weitgehend gleichem Abstand angeordnet sind. Das Strömungsmedium wird kontinuierlich zum Raum 15
geführt.
Weiter stromabwärts vom Abschnitt 17 befindet sich der vordere Schneckensteg 8, der mit dem Abschnitt 17
verbunden sein kann. Alternativ ist der verbindende Teil als Ausschnitt 20 weggeschnitten.
Hierzu 7 Blatt Zeichnungen
Claims (12)
1. Schneckenstrangpresse mit einer in einem hohlzylindrischen Gehäuse drehbaren Schnecke mit
Schneckenstegen und zumindest einem auf der Schnecke vorgesehenen, mit geringem Spiel zwischen
seiner Mantelfläche und der Innenwand des Gehäuses zusammen mit der Schnecke umlaufenden
Mischring, der eine Anzahl von Durchtrittskanälen ι ο
enthält, die den Raum vor dem Mischring mit dem dahinterliegenden Raum verbinden, dadurch
gekennzeichnet, daß die Durchtrittskanäle (13) auch den Schneckenkern der Schnecke (2)
durchsetzen und die Anordnung bzw. Reihenfolge der Einlasse (E) der Durchtrittskanäle in Umfangsrichtung
des Mischringes (7) verschieden von der Anordnung bzw. Reihenfolge der diesen jeweils
zugeordneten Auslässe (O) ist
2. Strangpresse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Mischring (7) als Hilfsströmungskanäle
dienende, wenigstens zum Teil in die Durchtrittskanäle (13) mündende Einlaßkanäle (18)
und Auslaßkanäle (19) aufweist.
3. Strangpresse nach Anspruch 2, dadurch ?r>
gekennzeichnet, daß die Einlaßkanäle (18) und die Auslaßkanäle (19) als Nuten in der Mantelfläche des
Mischringes (7) ausgebildet sind.
4. Strangpresse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einiaßkanäle und die )<
> Auslaßkanäle als Bohrungen im Mischring ausgebildet sind.
5. Strangpresse nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßkanäle (18)
und die Auslaßkanäle (19) parallel zur Längsachse λ der Schnecke (2) verlaufen.
6. Strangpresse nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einiaßkanäle (18)
und die Auslaßkanäle (19) schräg zur Längsachse der Schnecke (2) verlaufen.
7. Strangpresse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten (18, 19) wendelförmig
verlaufen.
8. Strangpresse nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten (18, 19) eine 4Γ>
gleichgerichtete Steigung wie der Schneckensteg (3) aufweisen.
9. Strangpresse nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten (18, 19) eine
entgegengesetzte Steigung wie der Schneckensteg (3) aufweisen.
10. Strangpresse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am hinteren Ende des Mischringes
(7) ein zylindrischer Abschnitt (17) vorgesehen ist, dessen Durchmesser geringer als der des κ
Mischringes, aber größer als der des vollen Kernes der Schnecke (2) ist.
11. Strangpresse nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß zwischen dem Schneckensteg (3 bzw. 8) und dem Mischring (7) ein Ausschnitt (16 bo
bzw. 20) ausgebildet ist.
12. Strangpresse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anfang und das Ende jedes
Durchtrittskanals (13) parallel zur Längsachse der Schnecke (2) liegen. μ
Die Erfindung betrifft eine Schneckenstrangpresse mit einer in einem hohlzylindrischen Gehäuse drehbaren
Schnecke mit Schneckenstegen und zumindest einem auf der Schnecke vorgesehenen, mit geringem
Spiel zwischen seiner Mantelfläche und der Innenwand des Gehäuses zusammen mit der Schnecke umlaufender
Mischring, der eine Anzahl von Durchtrittskanälen enthält, die den Raum vor dem Mischring mit dem
dahinterliegenden Raum verbinden.
Eine derartige Schneckenstrangpresse ist aus der DE-AS 20 23 910 bekannt und enthält im Bereich des
Mischrings zur Längsachse der Schnecke schräggestellte Kanäle, die dazu dienen, das strangzupressende
Material umzulenken und dadurch zu durchmischen. Die Anordnung bzw. Reihenfolge der Einlasse dieser
Durchtrittskanäle entspricht dabei der Anordnung bzw. Reihenfolge ihrer Auslässe. Obwohl die Durchtrittskanäle
schräg angeordnet und somit die Einlasse sowie Auslässe gegeneinander versetzt sind, kann kein
ausreichender Durchmischungsgrad des zu behandelnden Materials erzielt werden. Bei einer Betrachtung von
zwei parallelen Materialschichten ist erkennbar, daß die radiale Lage dieser Schichten beim Durchgang durch
den Mischriiig unverändert bleibt. Demnach verbleiben
die an der Außenseite bzw. Innenseite befindlichen Materialbestandteile nach Verlassen des Mischrings
außen bzw. innen. Da die schrägen Durchtrittskanäle abwechselnd vom kernnahen zum zylindrischen Bereich
und umgekehrt nur durch den Mischring verlaufen, ist der Bereich von ausgetauschten Materialteilen sehr eng,
was für ein homogenes Vermischen von strangzupressendem plastifiziertem Material unzureichend ist.
Die Strömung in einem Schneckenkanal einer Schneckenstrangpresse setzt sich in bekannter Weise
aus einer zum Auslaß gerichteten Hauptströmung und einer in der Querschnittsebene des Kanals zirkulierenden
Querströmung zusammen. Wenn am Auslaß ein Gegendruck ausgeübt wird, entsteht eine zum Hauptstrom
entgegengerichtete Gegendruckströmung, wodurch die Verharrungszeit des fließfähigen Materials im
Schneckenkanal vergrößert und die Mischwirksamkeit intensiviert werden. Es ist jedoch darauf hinzuweisen,
daß der bei dem Mischvorgang mitwirkende Querstrom bei einfachen Schneckenstrangpressen schneckenförmig
unter langsamem Zirkulieren in der Querschnittsebene des Schneckenkanals vorrückt und somit das
Material nicht dazu veranlaßt, sich in ausreichender Weise in der Querschnittsebene des Schneckenkanals
von einem zentralen Bereich nach außen oder von einem äußeren Bereich nach innen zu bewegen. Wegen
dieser mangelnden Materialverschiebung quer zum Schneckenkanal ergeben sich somit kein zufriedenstellender
MischungsVorgang und kein vollständig homogenes
Produkt.
Bei einfachen Schneckenstrangpressen bzw. solchen mit einer einzelnen Schnecke wird das Feststoffmaterial
während des Strömungsvorgangs geschmolzen, wobei sich die Festbestandteile hinter dem Schneckensteg und
die Schmelze vor demselben getrennt befinden. Zwar verlassen auch die Festbestandteile den Schneckenkanal
schließlich in vollständig geschmolzenem Zustand, doch ergeben sich im allgemeinen periodische Veränderungen
bezüglich der Temperatur und des Mischungsgrades in Abhängigkeit von der Steigung des Schneckensteges.
Zähe bzw. dickflüssige Strömungsmedien, wie geschmolzene Kunststoffe, fließen längs einer stationären
Wandung im allgemeinen in Form einer laminaren Strömung mit zeitlich unveränderlichen Stromlinien.
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