DE2446420A1

DE2446420A1 - Schneckenpresse zum verarbeiten von kunststoffen

Info

Publication number: DE2446420A1
Application number: DE19742446420
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Hanslik
Original assignee: Krauss Maffei AG
Current assignee: Mannesmann Demag Krauss Maffei GmbH
Priority date: 1974-09-28
Filing date: 1974-09-28
Publication date: 1976-04-15
Also published as: DE2446420C2; CA1060170A; FR2285986B1; JPS6319131Y2; TR18792A; JPS5158463A; ATA653375A; JPS59112627U; FR2285986A1; CH589511A5; GB1476855A; US4047705A; AT365977B

Description

Krauss-Maffei TK 204

Aktiengesellschaft
München 50

Schneckenpresse zum Verarbeiten von Kunststoffen

Die Erfindung betrifft eine Schneckenpresse zum Verarbeiten von Kunststoffen, insbesondere von thermoplastischen Kunststoffen in Pulver- oder Granulatform, mit mindestens zwei ineinandergreifenden Schnecken mit gegenläufigem Drehsinn, die sich vom einzugsseitigen zum ausstoßseitigen Schneckenende hin konisch verjüngen.

Bei den bekannten Schneckenpressen eingangs genannter Gattung sind Gangtiefe und Überdeckung der in kämmendem Eingriff stehenden konischen Schnecken gegenläufigen Drehsinns über die gesamte Schneckenlänge unveränderlich. Das bedeutet, daß aufgrund der Abnahme des Schneckenaußendurchmessers in Förderrichtung das Verhältnis von Gangtiefe bzw. tiberdeckung zu örtlichem Schneckenaußendurchmesser in entgegengesetzter Richtung, d.h. vom ausstoßseitigen zum einzugsseitigen Schneckenende hin, abnimmt. Dieser Sachverhalt bringt, wie sich gezeigt hat, schwerwiegende Nachteile mit sich. Hierzu zählt die starke radial orientierte Scherung des zur Verarbeitung gelangenden Kunststoffs in den Einzugsund Vorpiastifizierungszonen der betreffenden Schnecken,

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die ihre Ursache in den seichten Gängen und den aufgezeigten Relationen zwischen Überdeckung und Schneckenaußendurchmesser in den vorerwähnten Echneckenzonen hat. Sie ist es auch, die einer Regelung der Plastifizierung durch axiale Kompression enge Grenzen setzt und eine hohe Rezepturempfindlichkeit zur Folge hat. Als weiterer Nachteil ist zu erwähnen, daß das dem zu verarbeitenden Kunststoff in der Entgasungszone der bekannten Schneckenpressen eingangs genannter Gattung zur Verfügung stehende Volumen, das bekanntlich den Maßstab für die maximale Ausstoßleistung pro Schneckenumdrehung setzt, auf Grund der bereits an anderer Stelle erwähnten Geometrie und gegenseitigen Zuordnung der gegenläufigen Schnecken verhältnismäßig gering ist.

Was den Förderwirkungsgrad anbelangt, sind Schneckenpressen mit gleichlaufenden Schnecken solchen mit Schnecken gegenläufigen Drehsinns bekanntlich unterlegen. Dies trifft auch dann zu, wenn - wie es bei einer bekanntgewordenen Schneckenpresse des erstgenannten Types der Fall ist - die tiberdeckung

a) mit in Förderrichtung abnehmendem Außendurchmesser der exzentrisch zu ihren Antriebsachsen angeordneten benachbarten Schnecken ebenfalls in dieser Richtung abnimmt und

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b) an jeder Stelle während einer Schneckenumdrehung eine fortlaufende Änderung erfährt, welche für die ausgesprochen unkontrollierte Förderung verantwortlich ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine im Aufbau einfache Schneckenpresse eingangs genannter Gattung zu entwickeln, die sich den bekannten Schneckenpressen gegenüber durch eine wesentlich verbesserte Wirtschaftlichkeit auszeichnet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß für jede der ineinandergreifenden gegenläufigen Schnecken das Verhältnis von überdeckung zu örtlichem Außendurchmesser über den ganzen Drehbereich und über die gesamte Schneckenlänge zumindest annähernd konstant ist.

Die erfindungsgemäßen Maßnahmen lassen sich ohne Schwierigkeiten verwirklichen. Das Ergebnis ist eine Schneckenpresse mit doppelkonischen gegenläufigen Schnecken, welche die Vorteile zylindrischer und konischer Schnecken herkömmlicher Bauart vereinen, ohne deren !Jachteile zu besitzen. Auf die erfindungsgemäße Weise ist es beispielsweise leicht, solche Verhältnisse von Schneckenüberdeckung zu Schneckenaußendurchmesser auf konische Schnecken eingangs genannter Gattung zu übertragen, mit denen bei zylindrischen Schnecken

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gute Erfahrungen gemacht wurden. Erfahrungswerte dieser Art stellen für die Verarbeitung thermoplastischer Kunststoffe beispielsweise Schneckenüberdeckungen in der Größenordnung von 15 % bis 25 %, und zwar je nach Viskosität des Kunststoffes dar. So hat sich in der Verarbeitung von II-PVC eine Überdeckung von 18 - 20 % als besonders vorteilhaft ergeben.

Die Tatsache, daß bei den in kämmendem Eingriff stehenden gegenläufigen Schnecken der erfindungsgemäßen Schneckenpresse die Relation zwischen Schneckenüberdeckung und örtlichem Echneckenaußendurchmesser sich weder in Schneckenlängsnoch in Schneckenumfangsrichtung ändert, bringt folgende Vorteile mit sich:

Fs ist bekanntlich üblich, kunststoffverarbeitende Schnekkenpressen kleiner und mittlerer Leistung ohne Dosiereinrichtungen zu betreiben. Mangels solcher Dosiereinrichtungen, treten im Aufgabegut aber häufig erhebliche Gewichtsunterschiede auf. Letztere führen zu starken Schwankungen im Mengendurchsatz. Es gehört zur verfahrenstechnischen Praxis, derartige Schwankungen in den Entgasungszonen der Schnecken aufzufangen. Eiine Volumenreserve in diesen Schneckenzonen ist somit von großer Bedeutung. Sie fällt bei der erfindungsgemäßen Schneckenpresse aber wesentlich größer aus als

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bei den bekannten gattungsgleichen Pressenausführungen. Aufgrund der getroffenen Maßnahmen können die Volumenreserve und somit die Leistung der Entgasungszonen beispielsweise ohne weiteres bis zu 50 % angehoben werden.

Des weiteren zeichnet sich die erfindungsgemäße Schneckenpresse durch ihre vielseitige Verwendbarkeit aus, da sie unabhängig von der Zusammensetzung des jeweils zur Verarbeitung gelangenden Fördergutes einwandfrei läuft. Zu diesem Vorteil der Mischungsunabhängigkeit gesellt sich noch ein weiterer, und zwar der eines großen Regelbereiches, Selbst bei aus wirtschaftlichen Überlegungen heraus an die Ausstoßleistungen gestellten hohen Forderungen; ist dieser Regelbereich noch ausreichend, um eine Prozeßsteuerung zu ermöglichen. Zurückzuführen sind die beiden letztbeschriebenen Vorteile in erster Linie auf die vergleichsweise große Tiefe der Schneckengänge in den Vorplastifizierungszonen der erfindungsgemäßen Schnecken, die auf Grund dessen auch weniger drehzahlempfindlich sind. Dadurch erfährt die Verweilzeit des zur Verarbeitung gelangenden Fördergutes in besagten Schneckenzonen eine merkliche Zunahme. Dieser Sachverhalt macht es möglich,

a) selbst bei großen Ausstoßleistungen die Plastifizierung noch mittels regelbarer Heizungen wirkungsvoll zu beeinflussen und

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b) die Schnecken, insbesondere deren Vorplastifizierzonen, wesentlich kürzer zu bauen als diejenigen einer leistungsgleichen bekannten Schneckenpresse, was sich wiederum in einer spürbaren Herabsetzung der Herstellungskosten für die Schnecken und deren Zylinder positiv bemerkbar macht.

Vorteilhaft bemerkbar macht sich auch die im Vergleich zu den bekannten konischen Schnecken stärkere Querschnittsverjüngung der erfindungsgemäßen doppelkonischen Schnecken in Förderrichtung, und zwar in einer gleichmäßigeren Kompression des aufgegebenen Fördergutes.

Die Erfindung wird anhand des in der Zeichnung schematisch dargestellten und nachfolgend ausführlich beschriebenen Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen in Form von Prinzipskizzen

Fig. 1· den Querschnitt einer Doppelschneckenpresse und Fig. 2 die Schnecken dieser Presse in der Draufsicht.

Das Gehäuse der beispielsweise zur Verarbeitung von PVC-Sorten in Pulverform bestimmten Doppelschneckenpresse gemäß Fig.1 ist mit 1 bezeichnet. Ihre in kämmendem Eingriff stehenden Schnecken 2 und 3 sind nach Fig.2 jeweils in vier Zonen unterteilt, nämlich in eine Einzugszone

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(Vorplastifizierzone) 2a bzw. 3a, in eine Drosselzone 2b bzw. 3b, in eine Entgasungszone 2c bzw. 3c und in eine Ausstoßzone 2d bzw. 3d. Aufgegeben wird das zu verarbeitende Material durch eine öffnung im Gehäuse 1 bei 4. Dessen flüchtige Bestandteile können durch eine weitere öffnung im Gehäuse 1 bei 5 entweichen. Mit 6 ist die Stelle bezeichnet, an der das Material nach erfolgter Plastifizierung aus der Doppelschnekkenpresse 1 austritt.

Bei beiden Schnecken 2 und 3 nehmen - wie aus Fig.2 ersichtlich - Kerndurchmesser 7 und 8 und Außendurchmesser 9 und 10 in Förderrichtung allmählich ab. In der gleichen Richtung verringern sich auch die Tiefe der Materialgänge 11 und 12 zwischen den Schneckenstegen 13 und 14 und das als Uberdeckung 15 bezeichnete Maß, mit dem der Steg 13 bzw. 14 der Schnecke 2 bzw. 3 in die Gänge 12 bzw. 11 der anderen Schnecke 3 bzw. 2 eingreifen. Dabei ist darauf geachtet worden, daß über die gesamte Schneckenlänge das Verhältnis von überdeckung 15 zum örtlichen Schneckenaußendurchmesser 9 bzw. 1D konstant ist. Es liegt nach den Fig.1 und 2 bei 1:5.

Aus Fig.1 ist ferner erkennbar, daß es sich bei den Schnecken 2 und 3 um solche mit gegenläufigem Drehsinn (Pfeile 16 und 17) handelt und daß sowohl die örtliche Tiefe der Materialgänge 11 und 12 als auch die örtliche Uberdeckung während einer Schneckenumdrehung keine Änderungen erfahren.

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Claims

Patentansprüche

1. Schneckenpresse zum Verarbeiten von Kunststoffen, insbesondere von thermoplastischen Kunststoffen in Pulver- oder Granulatform, mit mindestens zwei ineinandergreifenden Schnecken mit gegenläufigem Drehsinn, die sich vom einzugsseitigen zum ausstoßseitigen Ende hin konisch verjüngen, dadurch gekennzeichnet, daß für jede der ineinandergreifenden gegenläufigen Schnecken (2,3) das Verhältnis von überdeckung (15) zu örtlichem Außendurchmesser (9,10) über den ganzen Drehbereich und über die gesamte Schnekkenlänge zumindest annähernd konstant ist.

2. Schneckenpresse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die überdeckung (15) zwischen 15 % bis 25 %, bei der Verarbeitung von H-PVC vorzugsweise zwischen 18 % und 20 % des örtlichen Schneckenaußendurchmessers (9,10) beträgt.

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