DE2415896C3 - Schneckenstrangpresse - Google Patents

Description

Demnach ähnelt ein Mischvorgang bei derartigen Sclineckenstrangpressen einem solchen, welcher als Laminarfiußmischen 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 sind. 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 derartigen 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 Gehäuse miteinander verbunden sind. Somit wird durch die Drehung der beiden Schnecken ein Teil des Materials in einem der Schneckenkanäle in Form eines Streifens 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 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 einer in Umfangsrichtung umgruppierenden Anordnung bzw. Reihenfolge. Bei einer derartigen Ausbildung der Durchtrittskanäle wird ein wesentlich günstigeres Durchmischen erzielt Beispielweise befindet sich das zunächst außen liegende M„icι iai nach dem Austritt aus 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 unterschiedlichen Ausgangsmaterialien bemerkbar macht. Die im Mischring erzeugten Material-Streifen werden in radialer und in Umfangsrichtung umgeordnet, um nach dem Austreten aus den Durchtrittskanalen wiederum zwischen der sich drehenden Schnecke und der Innenfläche des feststehenden zylindrischen Gehäuser angeordnet zu werden, wo quer zum Materialfluß ein starker Schub- bzw. Schervorgang vorliegt Neben der Materialfluß-Umgruppierung werden somit die zusammengesetzten Streifen in Umfangsrichtung der Schnekke deformiert, und insgesamt läßt sich über den gesamten Querschnitt des Schneckenkanals eine weiü sentliche günstigere Durchmischung unter weitgehender Vermeidung von Inhomogenitäten erzielen.

Im Rahmen der Erfindung erfolgt somit ein kombinierter Mischvorgang durch Umgruppieren unterteilter Streifen und durch Anwendung des Laminarstrom-Mischens, wobei durch Ausnutzen der Vorteile beider Mischmethoden ein sehr gleichförmiger, zufriedenstellender Mischvorgang 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 Strömungskanal 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,

F i g. 4a bis 4d Quer- bzw. Stirnansichter. zum Aufzeigen von im Mischring aus Fig. 2 ausgebildeten Durchtrittskanalen,

Fig. 5a und 5b Quer- bzw. Stirnansichten zum Aufzeigen der Lagebeziehung zwischen Einlassen und Auslässen der Durchtrittskanäle des Mischrings aus Fig. 2,

Fig.6 in einer perspektivischen Ansicht den Misch- 4^r< ring, 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,
Fig. 9a, 9b und 9c Quer- bzw. Stirnansichten zum vi Darstellen von Durchtrittskanalen in dem Mischring aus Fig. 8.

Fig. 10a und 10b Quer- bzw. Stirnansichten zum Aufzeigen der Lagebeziehung zwischen Einlassen und Auslässen der Durchtrittskanäle in dem Mischring aus v, F i g. 8,

Fig. 11 in einer Seitenansichi ... andere Ausführungsform eines Mischrings,

Fig. 12a, 12b und 12c Quer- bzw. Stirnansichten zum Aufzeigen von Durchtrittskanälen im Mischring aus ou Fig. 11,

Fig. 13a und 13b Quer- bzw. Stirnansichten zum Aufzeigen der Lagebeziehung zwischen Einlassen und Auslassen der Durchtrittskanäle im Mischring aus Fig. 11,

(.5 Fig. 14 in einer Seitenansicht eine andere Ausführungsform des Mischrings,

Fig. 15a und 15b Quer- bzw. Stirnansichten zum Aufzeigen von Durchtrittskanalen im Mischring 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.

Fig. 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 Heizglieder 6 erwärmen das Material im Zylinder bis zu einem fließfähigen Zustand.

Ein in einem Zwischen- oder Endteil 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 Dichtteils 14 und der Innenfläche des Zylinders befindet. Dadurch wird ein größeres Leck des geförderten Materials zwischen der Außenfläche des Mischrings 7 und der Innenfläche 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 Jo 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 Brechplatte 10 reguliert bzw. eingestellt und dann in Richtung zum Verbindungsstück ti freigegeben. <io

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 vorge- ⁴^ sehen sein, der überdies auch zwischen 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 Mrnmaiifwärt«; vom Dirhttpil darstellt. Der Raum 12 kann dergestalt sein, daß der Schneckensteg 3 mit dem Mischring 7 verbunden ist. wobei jedoch ein Ausschnitt IS als Begrenzung des Stegs den Materialfluß in Umfangsrich'ung der Schnecke gleichförmiger gestaltet.

Der Mischring 7 ist mit E:inlaßkanälen 18 „nd Auslaßkanälen 19 an seinem Umfang versehen. Nach der vorliegenden Ausführun^sform stellen die Einiaßka· näle 18 und Auslaßkanä'e 19 Nuten in der Llmfangsfläche des Mischrings 7 dar. Alternativ können sie auch to durch Bohrungen ersetzt werden. Die Anzahl der Nuten muß nicht notwendigerweise gleich der Anzahl von Durchtrittskanälen 13 sein.

Da die Einlaßkanäle 18 und Auslaßkanäle 19 als Hüfsströmungskanäle dienen, urn 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 13 entspricht, bewirken die Einlasse der Einlaßkanäle ein Aufteilen des Materialflusses in stromaufwärts vom Dichtteil angeordnete Streifen. In ähnlicher Weise dienen die Auslässe der Auslaßkanäle dazu, die Streifen zur Bildung einer Strömung stromabwärts vom Dichtteil zu verbinden.

Die Einlaßkanäle 18 und Auslaßkanäle 19 der Ausführungsform aus Fig.2 verlaufen parallel zur Längsachse der Schnecke, wobei sie nicht notwendigerweise derart angeordnet sein müssen. F i g. 3 zeigt die Einlaßkanäle 18 und Auslaßkanäle 19 am Umfang des M ischrings 7 als schneckenförmige Nuten.

Bei tier Ausführun^sform aus F ι ^σ. 3 sind die schneckenförmigen Nuten in derselben Richtung wie der Schneckensteg gewendelt, mit dem Ergebnis, daß die Nuten bei einer Drehung der Schnecke auf den Materialfluß eine Kraft ausüben. Alternativ können die Nuten auch entgegengesetzt zum Schneckensteg gewendelt sein.

Die Auslässe der Einlaßkanäle 18 und die Einlasse der Auslaßkanäle 19 stellen Einlasse E und Auslässe O der Durchtrittskanäle 13 dar. Gemäß Fig. 2 befinden sich diese öffnungen nicht an denselben Positionen in Axialrichtung. Beispielsweise sind die Einlasse E bei gleichem Umfangsabstand am Mischring 7 in Richtung der Längsachse in vier Gruppen unterteilt, nämlich solche, die rechtwinkling zur Achse in einer Ebene l-l, in einer Ebene H-II, ferner in einer weiteren Ebene IH-III und schließlich in einer Ebene IV-IV angeordnet sind.

In ähnlicher Weise sind die Auslässe O in vier Gruppen unterteilt, die unter rechtem Winkel zur Längsachse der Schnecke in Ebenen Γ-Γ bis IV-IV angeordnet sind.

Nach der vorliegenden Ausführungsform weisen die Durchtrittskanäle 13 mit den Einlassen E in der Ebene 1-1 ihre Auslässe O in der Ebene Ι'-Γ auf. In ähnlicher Weise sind die anderen Einlasse Fund Auslässe O in den Ebenen 11-11 und ΙΓ-ΙΓ angeordnet, was entsprechend auch für die Ebenen IiI-IiI und ΠΓ-ίΙΓ sowie die Ebenen IV-IV und IV-IV gilt.

F i g. 5 zeigt die Durchtrittskanäle 13 in ihrer Anordnung quer zur Schnecke. Gemäß F i g. 5a sind die Einlasse Earn Umfang des Mischrings 7 bei Ei, E?. ... E;2 angeordnet. Die Auslässe O sind in ähnlicher Weise bei O], Ch,- -Ou(FIg. 5b)positioniert.

Fig. 4a zeigt, wie die Durchtrittskanäle 13 die Einlasse Ein der Ebene !-I und die Auslässe O in der Ebene Γ-Γ verbinden. In ähnlicher Weise zeigen die F i g 4h, 4c lind 4H dip Anordnungen der Durchtrittskanäle 13 mit Einlassen E und Auslassen O in den Ebenen Ii-Il und ΙΓ-ΙΓ. in den Ebenen IH-II! und ΙΙΓ-ΙΙΓ sowie in den Ebenen IV-IV und IV-IV.

Die Pfeile in Fig. 4a zeigen die Richtungen des Materie...Busses durch die Durchtrittskanäle. Beispielsweise fließt das zum Durchtritiskana! 13 geführte Material vom Einlaß E\ zum Auslaß Ch, während das vom Einlaß Es einfließende Material zum Auslaß Oa strömt. Das in der. Ein! ■ ^{Q r}· eintretende Material fließt zum Auslaß Ο,.

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 Ausiaß des Durchtrittskanals in Verbindung stehenden Einlasses anzeigt.

Auf diese Weise können die unmittelbar vor dem Eintreten in die Durchlrittskanäle 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 dein Aufteilen eng zusammengebracht werden, wodurch weniger leicht eine zufriedenstellende Gesamtbewegung des Materials, nämhch 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 Tei¹ 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 richtungsmäUige Ungleichheit der dem Streifen zur Erzielung einer Homogenität erteilten Wärme und Scherung eliminier; wird. Im Hinblick auf die vorstehenden Bedingungen urd Zustände sowie zur Vereinfachung der Herstellbarkeit beträgt der Winkel des Durchtrittskanals vorzugsweise 5"' bis 45".

F i g. 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.

Ei, Ey. ... E\2 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-, O..... O>? der Durchtrittskanäle 13 und die Auslaßkanäle 19 befinden sich in der rückwärtigen Oberfläche der Platte.

An der Auslaßkanalseite ist die Innenfläche des Zylinders ebenfalls ir. 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 Ausführungsfonn erstrekken sich zu einem Zwischenpunkt des Abschnitts 17, um den Maierialflüß 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 Ausführungsfonn. die derjenigen aus Fig. 1 stark ähnelt und demzufolge

ji hinsichtlich der sich entsprechenden Teile mit entsprechenden Hinweiszahlen belegt ist. Zur Erläuterung dieser Teile wird auf die Beschreibung im Zusammenhang mit F i g. 1 verwiesen. Im übrigen weist der Mischring 7 an einem mittleren oder endseitigen Teil

4(i 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 Schneckcnsleg 3 an dem Ausschnitt 16 abgeschnitten sein, um eine in i.'mfangsrichtung der Schnecke gleichförmigere Strö- -.-■ ■ ■ n r~r -»ti r-rkiillntl

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Der Mischring 7 ist an seiner Außenseite mit einer Anzahl von Führung'-r-uten 14' versehen, die in Einlaßkanäle 18 und Au-iaßkanäle 19 unterteilt sind. Alle Nuten dieser Austuhrungsforni 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 sind.

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 Axialriehtung 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-Il enden, ferner um solche, die in einer Ebene 11-11 beginnen und in einer Ebene Ι1Ι-ΠΙ enden, und schließlich um solche, die in einer Ebene 111-111 beginnen und in einer Ebene IV-IV enden.

Fig. 10a und b zeigen die Anordnung der Einlaßkanäle 18 und Auslaßkanäle 19 im Schnitt quer zur Schneckenachse. Die Enden der Einlaßkanäle 18, nämlich die Einlasse Eder Durohtrittskanäle 13, sind am Umfang des Mischrings 7 wie in der Darstellung gemäß Fig. 10a bei Ei, Ei,... Ei angeordnet. Die Anfänge der Auslaßkanäle 19, nämlich die Auslässe O der Durchtrittskanäle 13, sind gemäß Darstellung in Figur 10b bei O], O2 O) angeordnet.

F i g. 9a zeigt die die Einlasse E in der Ebene Il und die Auslässe O in der Ebene H-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 11-11 sowie III-lll und andererseits in den Ebenen 1II-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 Ei zum Auslaß Ch, während das vom Einlaß E] einfließende Material zum Auslaß Oa und das vom Einlaß E₄ 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 Durchtrittskanale 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 Fig. 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 Durchtrittskanale 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 Einiaßkanal 18, den Durchtrittskanal 13 und den Auslaßkanal 13 und den Auslaßkanal 19 fließt, wird die Richtung des Streifens von der Schnecke radial umgekehrt, mil 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.

F i g. 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 Eund dem Auslaß O.

Fig. 12a zeigt die Positionen der Führungsnuten in einer Ebene 1-1 in durchgezogener Linie und diejenigen in einer Ebene 11-11 in einer unterbrochenen Linie, wobei die Anordnung der die Einlasse Ein der Ebene I-l und die Auslässe O in der Ebene H-Il verbindenden Durchtrittskanale 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 Durchtrittskanale für den Fall, daß die Einlasse E und Auslässe O in Ebenen 11-11 sowie III-lll und in Ebenen HI-IlI sowie IV-IV liegen.

-15 Die Pfeile in F i g. 12 zeigen die Strömungsrichtungen durch die Durchtrittskanale 13 wie in Fig. 9 an. Der in den Durchtrittskanal 13 vom Einlaß Ei zugeführte Materialstrom fließt zum Auslaß O7, während das vom Einlaß Ei einströmende Medium zum Auslaß Ot, und das vom Einlaß Ea einströmende Material zum Auslaß O\ fließen. Selbst wenn die Durchtrittskanale 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 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 Durchtrittskanale fließt. Oder der Winkel ist größer als 30°, wenn das Material im Gegenuhrzeigersinn gemäß Fig. i2a 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 Durchtrittskanale in Verbindung stehen, was aus Fig. 13b ersichtlich ist, in der die Klammerwerte die Position des mit dem jeweiligen Auslaß des Durchtrittskanals in Verbindung stehenden Einlasses anzeigen; zu vergleichen ist auch F i g. 13a.

Fig. 14 zeigt eine Ausführungsform, 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 Durchtrittskanale ähnelt, sind nur sechs der neun

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 aiii, die durch Durchtrittskanäle 13 verbunden sind. to

Ähnlich wie in F i g. 9 oder 12 zeigen die Pfeile in den Fig. 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 Mischrings verschieden von 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. 16a und b ersichtlich ist.

Die Auslaßkanäle 19 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 Zufiihrungsöffnungen in einer solchen Weise gesammelt werden, daß die Streifen relativ große miteinander verbundene Flächenbereiche aufweisen, da die öffnungen zum Zuführen des Materials, d. h. die Verlängerungen der Auslaßkanäle 19, am Umfang des Abschnitts 17 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 ZeichnuiiULii

Claims (12)

Patentansprüche:

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 enthält, die den Raum vor dem Mischrirg 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)\st.

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 gekennzeichnet, daß die F.inlaßkanäle (18) und die Auslaßkanäle (19) als Nuten in der Mantelfläche des Mischringes (7) ausgebildet sind.

4. Strangpresse nach- Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßkanäle 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 der Schnecke (2) verlaufen.

6. Strangpresse nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßkanäle (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 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 I, dadurch gekennzeichnet, daß am hinleren Ende des Mischringes (7) ein zylindrischer Abschnitt (17) vorgesehen ist, dessen Durchmesser geringer als der des 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 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.

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 umlautenden Mischring, der eine Anzahl von Durchtrittskanälen enthält, die den Raum vor dem Mischring mit dem dahinterliegenden Raum verbinden.

¹⁽¹ 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 Mischring 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

ι'¹ 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 schneckenför-

!■> mig 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

ho verlassen auch die Festbestandteile den Schneckenkanal schließlich in vollständig geschmolzenem Zustand, doch ergeben sich im allgemeinen periodische Veränderungen bezüglich der Temperatur und des Mischungsgralcs in Abhängigkeit von der Steigung des Schnecken-

■ Steges. Zähe bzw. dickflüssige Strömungsmedien, wie geschmolzene Kunststoffe, fließen längs einer stationären Wandung im allgemeinen in Form einer laminaren Strömung mit zeitlich unveränderlichen Stromlinien.