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Schneckenextruder
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Die Erfindung bezieht sich auf einen Schneckenextruder bzw.
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eine Vorrichtung zur Herstellung eines gekneteten,- plastizierten
Materials aus eingeführten Feststoffen, bestehend aus einem Gehäuse und einem Schraubenförderer
in dem Gehäuse, der einen Kanal zur Beförderung des Materials in stromabwärtiger
Richtung bei Schmelzung des Materials innerhalb des Kanals bildet.
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Allgemein betrifft die Erfindung Vorrichtungen und Systeme, die
auf
Materialien einen Knet- und Plastiziervorgang ausüben, um auf diese Weise ein verbessertes
Aufschmelzen der Feststoffe zu erzielen, die in die Vorrichtung eingeführt werden.
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Ubliche Extruder zum Kneten und Plastizieren eines Materials umfassen
eine Schmelzzone in dem Kanal, innerhalb welchem das zu knetende und zu bearbeitende
Material befördert wird; dabei befindet sich das Material in der Schmelzzone allgemein
in der Form eines Feststoffbettes und eines geschmolzenen Bereiches (melt pool).
Wenn der Schmelzvorgang innerhalb d#r Schmelzzone fortschreitet, dann reduziert
sich die Breite oder es reduzieren sich die Abmessungen des Feststoffbettes, während
die Abmessungen des geschmolzenen Bereiches sich vergrössern. Da der Schmelzvorgang
am Berührungsbereich zwischen dem Feststoffbett und dem Gehäuse des Extruders stattfindet,
lässt sich der Schmelzvorgang wirkungsvoller gestalten, wenn man den Kontaktbereich
zwischen dem Feststoffbett und dem Gehäuse vergrössert, umso auch die Wärmemenge
zu vergrössern, die von dem Gehäuse übertragen wird und gleichzeitig den viskosen
Wärmeverbrauch in dem Film zu vergrössern, der von der Schmelze gebildet wird und
zwischen dem Feststoffbett und dem Gehäuse liegt. Eine solche Vergrösserung des
Kontaktbereichs wird dadurch erzielt, dass man den Schraubenfördererkanal des Extruders
in drei geometrische Abschnitte unterteilt, vom Einlassende des Gehäuses bis zum
Auslassende desselben, und zwar-in einen Abschnitt konstanter Tiefe, in einen hierzu
stromabwärtig gelegenen Abschnitt mit abnehmender Stegtiefe und in einen flachen
Abschnitt konstanter, jedoch geringer Stegtiefe stromabwarts zum Kompressionsabschnitt.
Da die Tiefe des Kanals längs des Kompressionsabschnittes abnimmt, ist auch die
Breite des Feststoffbettes in der Lage, mit einer geringeren Rate abzunehmen, als
dies
für einen Kanal der Fall ware, dessen Tiefe, genauer gesagt dessen Stegtiefe konstant#leibt.
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Allerdings kann bei üblichen Schraubenextrudern die Breite des Feststoffbettes
in dem Kompressionsabschnitt mit einer geringeren Rate abnehmen, als dies auf den
Querschnitt des Förderkanals und seine Abnahme zutrifft. Als Folge eines solchen
Umstandes ergibt sich die Tendenz des Feststoffbettes,mindestens teilweise, und
gelegentlich vollständig, den Kanal zu verstopfen und auf diese Weise die stromaufwärts
zum Feststoffpropfen gebildete Schmelze daran zu hindern, das Auslassende des Extruders
zu erreichen, so dass die Ausgangsleistung des Extruders herabgesetzt wird. Ein
solches Phänomen tritt gelegentlich in zyklischer Variation am Auslassende eines
Extruders auf und ist bekannt als Schwingung oder als sogenanntes "surging" wenn
man eine angelsächsische Ausdrucksweise verwendet. Dieses "surging" ist unerwünscht
und wird üblicherweise dadurch vermieden, dass man solche Systeme unter Bedingungen
betreibt, die eine beträchtliche Verringerung der Arbeitsgeschwindigkeit und des
Wirksamkeit des Systems erfordern.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, hier Abhilfe zu schaffen
und insbesondere einen Schneckenextruder zu schaffen, bei dem dieses "Verstopfen"
im Auslassbereich nicht mehr vorkommt.
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Zur Lösung dieser Aufgabe geht die Erfindung aus von der eingangs
genannten Extruderanordnung und besteht erfindungsgemäss darin, dass ein Durchlass
vorgesehen ist, der mit dem Kanal an einer stromabwärtigen Stelle und einer stromaufwärtigen
Stelle in Verbindung steht und zwischen diesen beiden Stellen eine
Bypassleitung
zum Kanal bildet und dass die Stellen jeweils so angeordnet sind, dass an der stromabwärtigen
Stelle in den Durchlass nicht geschmolzene Feststoffe eintreten, durch den Durchlass
in stromaugzcirtiger Richtung befördert und an der stromaufwärtigen Stelle in den
Kanal erneut eingeführt werden.
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Der Erfindung gelingt es auf diese Weise, eine Vorrichtung zur Verfügung
zu stellen, die ein wesentlich verbessertes Aufschmelzen des Materials innerhalb
einer Knet- und Plastizieranordnung sicherstellt, so dass mit erhöhter Ausgangsleistung
gearbeitet werden kann. Darüber hinaus ist auch die Qualität des erzielten Extrudats
verbessert, und zwar parallel zur Steigerung der Ausgangsleistung. Schliesslich
lässt sich durch die Erfindung eine wesentlich verbesserte Kontrolle über die Produktionsrate
mit Bezug auf das Extrudat gewinnen, wobei die Tendenz zum t'surging" praktisch
völlig unterdrückt ist, gleichzeitig gewinnt man auch eine bessere Kontrolle über
die Qualität des Extrudats.
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Weiterhin vorteilhaft ist insbesondere auch der Umstand, dass bei
beträchtlich erhöhter Wirksamkeit eines solchen Schraubenextruders die Erfindung
in Aufbau und Verwendung relativ einfach und preiswert ist.
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Kurz zusammengefasst besteht die Erfindung darin, dass eine Vorrichtung
zum Kneten und Plastizieren, d.h. zur Herstellung einer Schmelze aus Feststoffen
vorgesehen ist, die aus einem Gehäuse und einem Schraubenförderer oder einer Schnecke
innerhalb des Gehäuses besteht; die Schnecke bildet mit ihren Stegen einen Kanal,
der das Material stromabwärts befördert, wobei es innerhalb dieses Kanals geschmolzen
wird. Mit dem Kanal steht
an einer stromabwärtigen und an einer
stromaufwärtigen Stelle ein Durchlass oder eine Parallelleitung in Verbindung, die
diese beiden Stellen ausserhalb des Kanals miteinander verbindet; dabei sind die
Stellen so angeordnet, dass in diesen verbindenden Durchlass an dem stromabwärtigen
Stellenbereich nicht geschmolzene Feststoffe eintreten, durch den Durchlass in einer
stromaufwärtigen Richtung befördert und dann an der stromaufwärtigen Stelle wieder
in den Kanal eingeführt werden. Es versteht sich, dass diese Erfindung auf Verarbeitungssysteme
und Schraubenextruder allgemein angewendet werden kann, wobei die jeweiligen Stellen
zur Verbindung mit der bypass-ähnlichen Anordnung so ausgewählt werden müssen, dass
an der stromabr,ärtigen Stelle hier noch nicht geschmolzene Feststoffe abgefangen
und zurückgeführt werden.
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Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche
und in diesen niedergelegt. Im folgenden wird die Erfindung anhand der Figuren nach
Aufbau und Wirkungsweise im einzelnen näher erläutert. Dabei zeigen: Fig. 1 in schematischer
Darstellung einen üblichen und gebräuchlichen Schraubenextruder, Fig. 2 eine vergrösserte
Querschnittsdarstellung eines Teils des Förderkanals des Schraubenextruders der
Fig. 1, wobei die Ansicht quer durch den Kanal läuft, Fig. 3 in schematischer Darstellung
eine erfindungsgemässe Extrudervorrichtung zum Kneten, Plastifizieren und Schmelzen
von vorzugsweise Ausgangsfeststoffmaterialien,
Fig. 4 eine vergrösserte
Querschnittsdarstellung durch Teile des Förderkanals des Extruders der Fig. 3 mit
einer Querschnittsdarstellung des Kanals selbst, Fig. 5 zeigt in schematischer Querschnittsdarstellung
ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einer zweiten Schneckenanordnung
und Mitteln zum Einstellen des Materialflusses durch die Bypass-Anordnung, Fig.
6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung ebenfalls im Querschnitt
und Fig. 7 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung im Querschnitt mit
Mitteln zur Einstellung der Durchflussmenge.
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In der Darstellung der Fig. 1 und 2 ist ein gegenwärtig allgemein
verwendeter, eine plastizierende oder Knetwirkunrj aufweisender Extruder schematisch
dargestellt und mit dem Bezugszeichen 10 versehen; der Extruder oder die Strangpresse
umfasst einen zylinderbüchsenähnlichen Körper, einen Mantel oder ein Gehäuse 12,
welches sich zwischen einem stromaufwärtigen Ende 14 und einem stromabwärtigen Ende
16 erstreckt, sowie einen Schraubenförderer 18 in dem Gehäuse. Der Zweck der dargestellt
ten Anordnung besteht darin,normalerweise bei Raumtemperatur ein Feststoffmaterial
oder ein geschmolzenes Material mit hoher Viskosität zu schmelzen, zu kneten oder
zu plastifizieren und das so hergestellte geknetete und plastifizierte Material
zu einer weiteren ~Apparatur zu überführen oder dieser zuzupumpen,
die
eine Formmatrize, eine Formmaschine, Spritzgussmaschine oder dergleichen sein kann.
Es versteht sich, dass die Begriffe ~#Feststoffe11 oder 1EFeststofft#aterial? (solids),
die jetzt und im folgenden verwendet werden, auch hochviskose Materialien umfassen,
die sich bei der beschriebenen Vorrichtung wie Feststoffe abnehmen, desgleichen
selbstverst#9ndlich auch tatsächliche Feststoffmaterialien. Ein Vorrat eines Feststoffmaterials
20 wird in einem Trichter 22 gehalten, der mit dem inneren Raum 24 des Gehäuses
12 angrenzend zum stromaufwärtigen Endbereich 14 in Verbindung steht; der Trichter
führt das Feststoffmaterial 20 in einen Kanal 26 ein, der gebildet und definiert
ist von einem schraubenförmigem Ablauf oder einer schraubenförmigen Wicklung 28
auf dem Schraubenförderer 18. Eine Drehung des Schraubenförderers 18 innerhalb des
Gehäuses 12 verschiebt das Material 20 längs des Kanals 26 in stromabwärtiger Richtung
3O, bis das Material in geschmolzener und, wenn gewünscht, in gemischter Form an
einem Auslasspunkt 32 am stromabrwärtigen Endbereich 16 des Gehäuses freigegeben
wird.
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Der Extruder 10 kann in mehrere funktionelle Zonen unterteilt sein,
beispielsweise in eine Förderzone 34 für die Feststoffe, die einen Trichterbereich
36 und eine Verzögerungszone 38 umfasst, in eine Schmelzzone 40 und in eine die
Schmelze befördernde Zone 42.
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Der Trichter 22 dient als Reservoir für das Feststoffmaterial 20 und
stellt sicher, dass die Feststoffe dem Extruder kontinuierlich zugeführt werden.
Die Feststoffe gelangen im Trichterhereich 36 in die Förderzone 34 für die Feststoffe
und werden von dem Schraubenförderer 18 zur Verzögerungszone 38
befördert.
Die Beförderungszone 34 für die Feststoffe besetzt einen Teil des Kanals 26, an
welchem ein Schmelzen des Feststoffmaterials 20 nicht stattfindet. Die LänCJe der
die Feststoffe befördernden Zone 34 ist grob definiert durch die Länge des ungeheizten
Teils des Gehäuses oder Mantels 12 im Nachbarschaftshereich des Trichters 22. Die
Funktion der Förderzone 34 besteht darin, die Feststoffe in dem Kanal in ein festes
solides Bett 44 zu kompaktieren.
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Die Verzögerungszone 38 beginnt an dem Punkt, an welchem die innere
Oberfläche 46 des Gehäuses 12 den Schmelzpunkt des Materials 20 erreicht, entweder
als Folge einer Wärmezufuhr, die auf das geheizte Gehäuse zurückzuführen und von
dieser geführt wird, oder aufgrund von Reibungswärme, die von dem festen Bett 44
erzeugt wird, welches sich gegen das Gehäuse reibt. Die Schmelze, die an der inneren
Oberfläche 46 des Gehäuses 12 erzeugt wird, bildet einen kontinuierlichen Film 50,
vorausgesetzt, dass das feste Bett 44 ausreichend kompaktiert ist. Der Kompaktiervorgang
für das feste Bett 44 hängt von der Wirksamkeit der die Feststoffe befördernden
Zone 34 ab. tiber die gesamte Länge der Verzögerungszone 38 erscheint eine Schmelze
nur in Form des Films 50 zwischen dem festen Bett 44 und der inneren Oberfläche
46 des Gehäuses 12.
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Die Schmelzzone 40 beginnt an dem Punkt, an welchem die Verzögerungszone
38 endet und an welchem ein Schmelzbad oder ein Schmelzbereich 52 (melt pool) sich
zu formen beginnt, und zwar quer über den Kanal zwischen der führenden oder vorderen
Fläche 54 des Gewindes oder der Schraubensteganoranung 28, die stromabwärts gerichtet
ist, und der darauf gerichteten, ablaufenden oder rückwärtigen Fläche 56 der Schraubensteganordnung
28,
die stromaufwärts gerichtet ist. Bezieht man sich hierbei noch auf die Darstellung
der Fig. 2, dann wird, ebenso wie aus der Fig. 1 deutlich, dass der Schmelzsumpf
oder der Schmelzbadbereich 52 an die vordere führende Fläche 54 der Schraubensteganordnung
28 angrenzt und allmählich das in zunehmender Weise schmelzende Feststoffbett 44
über die Länge der Schmelzzone 40 ersetzt. Die Schmelzzone 40 besetzt üblicherweise
den Hauptteil des Extruders, über seine Länge gesehen.
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Die die Schmelze befördernde Zone 42 ist die letzte funktionelle Zone
des Extruders 10 und bildet den Teilbereich des Extruders, der keine ungeschmolzene
Feststoffe mehr aufweist, wo also keine Feststoffreste mehr verblieben sind. In
der Zone 42 wird das geschmolzene Material zum Auslassbereich 32 am Ende 16 des
Gehäuses gepumpt.
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Wie in der Darstellung der Fig. 2 in grösserem Detail erläutert ist,
wird der eine Schmelze bildende Film 50, der an der inneren Fläche 46 des Gehäuses
12 erzeugt wird, kontinuierlich von dem Feststoffbett 44 gespeist, wobei das Volumen
der Schmelze ansteigt, die Schmelze in den Schmelzbereich 52 (melt pool) der eine
niedrige Scherrate aufweist, hineinfliesst. Bei fortschreitendem Schmelzprozess
wächst dann der Schmelzbereich 52 in seinen Abmessungen, während das Feststoffbett
44 volumensmässig abnimmt.
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Um die Wirksamkeit des Schmelzvorganges in der Schmelzzone zu vergrössern,
ist die Schmelzzone 40 ihrerseits wieder in drei geometrische Abschnitte unterteilt,
nämlich einen relativ tiefen Abschnitt 58, der eine im wesentlichen gleichbleibende
Tiefe
des gebildeten Kanals aufweist, in einen Kompressionsabschnitt 60 stromabwärts zu
dem Abschnitt 58 gleichbleibender Tiefe, dessen Tiefe in stromabwärtiger' Richtung
abnimmt, und in einen relativ flachen Abschnitt 62, der stromabwärts zum Kompressionsabschnitt
60 angeordnet ist und eine im wesentlichen wiederum konstante Tiefe, d.h. Nuttiefe
der Schraubenstege, aufweist. Da die Tiefe des Kanals 26 längs des Kompressionsabschnitts
60 abnimmt, ist die Breite des Feststoffbettes 44 in der Lage, mit niedrigerer Rate
abzunehmen, verglichen mit einem Zustand, bei dem die Kanaltiefe konstant bleiben
würde. Daher wird der Kontaktbereich oder Berührungsbereich zwischen dem Feststoffbett
44 und der inneren Oberfläche 46 des Gehäuses 12 auf einem grösseren Wert aufrechterhalten,
als wenn die Kanaltiefe konstant bleibt und daher wird auch die von dem Gehäuse
auf das Feststoffbett übertragene Wärmemenge vergrössert, auch wird der viskose
Wärmeverlust oder Energieverbrauch in dem Schmelz film 50 vergrössert.
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Allerdings kann die Breite des Feststoffbettes 44 im Kompressionsabschnitt
60 in manchen Fällen mit so geringer Rate abnehmen, dass sich eine Tendenz des Feststoffbettes
44 entwickelt, mindestens teilweise, gelegentlich aber auch völlig den Kanal zu
verstopfen, wodurch das geschmolzene Material, welches stromaufwärts zu dem Feststoffpropfen
gebildet ist, daran gehindert wird, den Auslassbereich 32 des Extruders zu erreichen.
Das Auslassvolumen oder die Produktionsrate des Extruders wird auf diese Weise verringert.
Ein solches Phänomen kann sich selbst als zyklische Veränderung der von dem Extruder
ausgangsmässig erzeugten Schmelzemenge manifestieren; eine solche zyklische Veränderung
ist unter dem Begriff eines Pumpens oder Schwingens bzw. im angelsächsischen Sprachgebrauch
als
"surgingf' bekannt Um ein solches Surging zu vermeiden, wird der Extruder mit geringerer
Produktionsrate betrieben.
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In den Fig. 3 und 4 ist nunmehr ein einen Knet- und'Plastifiziervorgang
bewirkender Extruder entsprechend erfindungsgemässen Merkmalen schematisch dargestellt
und mit dem Bezugszeichen 70 versehen. Der Extruder 70 ist in seinem Aufbau ähnlich
zum Extruder 10 ausgebildet, und zwar insofern, als der Extruder 70 ebenfalls ein
Gehäuse 72 aufweist, welches sich in axialer Richtung zwischen einem stromaufwärtigen
Ende 74 und einem stromabwärtigen Ende 76 erstreckt, ausserdem ist ein Schraubenförderer
78 im Gehäuse vorgesehen. In einem Trichter 82 wird ein Vorrat von Feststoffmaterial
80 gehalten; der Trichter steht mit dem inneren Kammerraum 84 des Gehäuses 72 angrenzend
zum stromaufwartigen Ende 74 in Verbindung und führt das Feststoffmaterial 80 in
den Kanal 86 ein, der definiert ist von der schraubenförmigen oder spiraligen Steganordnung
88 auf dem Schraubenförderer oder der Schnecke 78. Eine Drehung der Schnecke 78
innerhalb des Gehäuses 72 schiebt das Material 80 längs des Kanals 86 in stromabwärtiger
Richtung 90, bis das Material in geschmolzener Form an dem Auslasspunkt 92 am stromabwärtigen
Endbereich 76 des Gehäuses freigegeben wird.
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Der Extruder 70 ist in entsprechende funktionale Zonen oder Arbeitszonen
unterteilt, nämlich in eine die Feststoffe befördernde Zone 94, die den Trichterbereich
96 und eine Verzögerungszone 98 umfasst, in eine Schmelzzone 100 und in eine die
Schmelze befördernde Zone 102. Die Feststoffe werden zu einem Feststoffbett 104
kompaktiert, wobei dort, wo die innere
Oberfläche 106 des Gehäuses
72 den Schmelzpunkt des Materials 80 erreicht, die sich dadurch ergebende Schmelze
einen kontinuierlichen Film 110 bildet.
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In der Schmelzzone 100 beginnt sich ein Schmelzbereich oder ein Schmelzpool
112 zu formen, querkanalig und zwischen der führenden Fläche 114 der Steganordnung
88, die stromabwärts gerichtet ist, und der hiergegen gerichteten, hinteren Fläche
116 der Steganordnung 88, die stromaufwärts gerichtet ist.
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Wie der Darstellung der Fig. 4, im übrigen aber auch der Fig.
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3 entnommen werden kann, ist der Schmelzpool 112 angrenzend zur vorderen
Fläche 114 der Steganordnung 88 angeordnet und gebildet und ersetzt allmählich das
zunehmend schmelzende Feststoffbett 104, über den Längsbereich der Schmelzzone 100
gesehen. Der Fig. 4 lässt sich in grösserem Detail entnehmen, dass der Schmelzfilm
oder der filmartige Schmelzbereich 110 kontinuierlich von dem Feststoffbett 104
gespeist wird, wobei bei abnehmendem Volumen des Feststoffbettes und ansteigendem
Volumen der Schmelze die Schmelze in den Schmelzpool 112 fliesst, wo geringe Scherkräfte
einwirken.
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Die Schmelzzone 100 ist ihrerseits wieder in drei geometrische Abschnitte
unterteilt, nämlich in einen relativ tiefen Abschnitt 118, der eine im wesentlichen
konstante Stegtiefe aufweist, in einen Kompressionsabschnitt 120 stromabwärts zum
vorhergehenden tiefen Abschnitt 118, der eine Stegtiefe aufweist, die in stromabwärtiger
Richtung abnimmt, und in einen relativ flachen Abschnitt 121 mit im wesentlichen
konstanter Stegtiefe stromabwärts zum Kompressionsabschnitt 120. Wie weiter oben
schon erläutert kann in manchen Fällen die Breite des Feststoffbettes in dem Kompressionsabschnitt
mit einer
niedrigeren Rate abnehmen, verglichen mit der Abnahme
des Kanalquerschnitts in dem Kompressionsabschnitt. Als Folge eines solchen Umstandes
ergibt sich eine Tendenz des Feststoffbettes, zumindest teilweise, wenn nicht vollständig,
den Kanal zu verstopfen und das geschmolzene Material, welches stromaufwärts zu
dem Feststoffpropfen gebildet ist, daran zu hindern, den Auslasspunkt 92 des Extruders
zu erreichen. Um eine solche Verstopfung des Kanals 86 zu verhindern, weist der
Extruder 70 Mittel auf, die ungeschmolzenes Material von einer stromabwärtigen Stelle
im Kanal 86 abziehen und das abgezogene Material unter Umgehung des Hauptkanals
in stromaufwärtiger Richtung befördern, damit es an einer stromaufwärtigen Stelle
wieder in den Kanal eingeführt werden kann; dabei sind diese stromabwärtigen und
stromaufwärtigen Stellen so angeordnet, dass eine solche zyklische Rückführung der
Feststoffmaterialien die Bildung eines Pfropfens verhindert, der in nachteiliger
Weise den Kanal blockieren und daher zu Schäden führen kann. Der Extruder 70 verfügt
daher über eine Passage oder einen Durchlass 122, der sich bei dem dargestellten
Ausführungsbeispiel durch das Innere des Trägers, der Spindel oder des Kernmaterials
123 des Schraubenförderers oder der Schnecke 78 erstreckt. Der Durchlass 122 steht
mit dem Kanal 86 an einer stromabwärtigen Stelle im Bereich einer Öffnung 124 in
Verbindung, desgleichen an einer stromaufwärtigen Stelle bei einer Öffnung 126,
wie auch genauer der Darstellung der Fig.
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4 entnommen werden kann. Die Öffnung 124 ist mit Bezug auf den Kanal
86 so positioniert, dass ungeschmolzene Feststoffe in den Durchlass 122 eindringen
und in einer stromaufwärtigen Richtung 127 wandern. Die Öffnung 126 ist mit Bezug
auf den Kanal 86 so angeordnet, dass das abgezogene Material 128 den
Durchlass
122 passiert und in den Kanal stromaufwärts zu jeglicher möglicher Blockierung wieder
eingeführt wird. Die Öffnung 124 ist angrenzend zu und bevorzugt unmittelbar hinter
der ablaufenden oder rückwärtigen Fläche 116 der Steganordnung 88 angeordnet, um
sicherzustellen, dass ungeschmolzene Feststoffe durch diese Öffnung 124 strömen
(siehe Fig. 4, wobei die Formulierung "hinter" auf die allgemeine Hauptströmungsrichtung
des Materials bezogen ist). Auf jeden Fall befindet sich die oeffnung 124 an einer
solchen Stelle, an welcher Feststoffe im wesentlichen aufgeschmolzen sein sollten,
sind daher welche vorhanden, dann fliessen sie durch diese öffnung 124 ab. Die Öffnung
126 ist angrenzend zu und bevorzugt unmittelbar vor der vorderen Fläche 114 der
Steganordnung 88 angeordnet (wieder bezogen auf die Hauptrichtung des Materials),
so dass das abgezogene Material 128 durch den Durchlass 122 fliesst oder diesen
passiert und an einer Stelle in den Kanal 86 wieder eintritt, von weIcher angenommen
werden kann, dass sich dort geschmolzenes Material befindet. Mindestens ein Teil
des abgezogenen Materials 128 wird dabei üblicherweise geschmolzen, wenn es längs
des Durchlasses 122 wandert, so dass das in den Kanal 86 wieder eingeführte abgezogene
Material mindestens teilweise in geschmolzener Form in diesen eintritt.
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Auf diese Weise wird die Wirksamkeit des Schmelzvorganges vergrössert
und die Qualität des gewonnenen Extrudats verhessert. Es können auch mehr als eine
Öffnung 124 an der stromahwärtigen Stelle vorgesehen sein, desgleichen ist es möglich,
eine Vielzahl von Öffnungen 126 an dem stromaufwärtigen Auslassbereich für den Bypassdurchlass
vorzusehen. Der Durchlass 122 erstreckt sich bevorzugt entlang der zentralen
Längsachse
des Schraubenförderers 78, wobei jede Öffnung 124 und 126 sich seitlich durch den
Schraubenförderer 78 in einer Radialrichtung erstreckt, und zwar ausgehend von dem
Kanal 86 bis zu dem inneren Durchlass 122.
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Um die Bewegung des abgezogenen Materials 128 in der stromaufwärtigen
Richtung zu erleichtern und auf diese Weise die gewünschte Wirksamkeit des inneren
Durchlasses 122 zu erzielen, kann, wie bei 130 gezeigt, ein zweiter oder innerer
Schraubenförderer oder eine weitere Schnecke in diesem Durchlass 122 angeordnet
sein. Die innere Schnecke 130 erstreckt sich in Längsrichtung entlang des inneren
Durchlasses 122 und verfügt über eine Welle, Achse oder Kernbereich 132, der bei
134 am Gehäuse 72 befestigt ist. Eine Steganordnung 136 erstreckt sich über die
Länge der inneren Schnecke 130 innerhalb des Durchlasses 122. Da die innere Schnecke
130 an dem Gehäuse 72 befestigt ist, verbleibt sie stationär relativ zu den sich
drehenden äusseren Schneckenförderer 78. Daher ist die Steganordnung 136 in der
gleichen Richtung schraubenförmig angeordnet bzw. steigungsmässig ausgerichtet wie
die Steganordnung 88 der Schnecke 78; d.h., dass die Schraubenlinie oder Wendel,
die von der Steganordnung 136 durchgeführt und eingehalten wird, sich in der gleichen
Richtung erstreckt, wie die Wendel oder Schraubenlinie der Steganordnung 88. Auf
diese Weise übt die Steganordnung 136 im Inneren des Durchlasses 122 eine Kraft
auf das abgezogene Material 128 in stromaufwärtiger Richtung 127 von der Öffnung
124 in Richtung auf die Öffnung 126 aus.
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Um eine effektive Kontrolle über die Materialmenge zu erhalten, der
es ermöglicht wird, durch den Durchlass 122 zu fliessen,
wenn der
Durchlass eine innere Förderschraube 130 aufweist, kann die Möglichkeit einer Längseinstellung
des inneren Schraubenförderers 130 mit Bezug zum äusseren Schraubenförderer 78,
wie in Fig. 5 gezeigt, vorgesehen sein. Mit anderen Worten bedeutet dies, dass die
Welle oder Achse 132 des inneren Schraubenförderers 130 eine mit einem Gewinde versehene
Erstreckung 138 an ihrem einen Ende aufweisen kann, die in eine komplementär gewindemässig
ausgestattete öffnung 140 im Gehäuse 72 des Extruders eingreift. Eine Ventilschulter
142 ist am gegenüberliegenden Endbereich des inneren Schraubenförderers 130 angrenzend
zur Öffnung 126 in der äusseren Schnecke 78 einstückig angeordnet; bewußte selektive
Verdrehung der inneren Schnecke 130 innerhalb der ein Gewinde aufweisenden Öffnung
140, beispielsweise durch Erfassen eines geeigneten, hexagonalen Sockels 144 mit
einem geeigneten Werkzeug, verschiebt die Schulter 142 nach vorn oder zieht sie
mit Bezug auf die Öffnung 126 zurück, so dass die Möglichkeit besteht, die Öffnung
126 teilweise zu verschliessen und daher das Volumen des abgezogenen Materials einer
Steuerung und Einstellung zu unterwerfen. Alternativ kann eine der Schulter 142
ähnliche Schulter, d.h. ein verbreiterter Ventilbereich angrenzend zur Öffnung 124
vorgesehen sein, um die gewünschte Einstellung zu ermöglichen.
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Bei einem in den Fig. 6 und 7 dargestellten weiteren Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist die innere Schnecke 130, die bei den Ausführungsbeispielen der
Fig. 3 und 5 vorhanden ist, nicht mehr vorgesehen und die Bewegung des abgezogenen
Materials 128 in stromaufwärtiger Richtung innerhalb des Durchlasses 122 erfolgt
aufgrund eines Druckunterschiedes
zwischen den Öffnungen 124 und
126, der das abgezogene Material in die Richtung 127 von der Öffnung 124 zur öffnung
126 befördert. Von diesem Gesichtspunkt gesehen ist Aufbau und Wirkungsweise des
Ausführungsbeispiels der Fig. 6 und 7 etwas einfacher als das weiter vorn genauer
erläuterte Ausführungsbeispiel der Fig. 3 bis 5.
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Wie der Fig. 7 entnommen werden kann, lässt sich durch Einschieben
eines Steuermittels in der Form eines Regelventils 160 eine effektive Kontrolle
über die Materialmenge 128 gewinnen, die durch den Durchlass 122 läuft. Das Kontroll-
oder Regelventil 160 umfasst eine Ventilstange 162, die in die Achse 123 der Schnecke
eingeschraubt ist und sich axial durch diese bis zu einem Endbereich 164 angrenzend
zur Öffnung 126 erstreckt. Die Ventilstange 162 kann selektiv und relativ zur Welle
123 verdreht werden, um den Endbereich 164 in eine ausgewählte Position relativ
zur Öffnung 126 zu bringen, so dass es möglich ist, die Öffnung 126 teilweise zu
verschliessen und den Durchfluss des Materials durch diese Öffnung einzustellen.
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Eine Einstellung des so gebildeten Regelventils 160 kann von ausserhalb
des Extruders 70 in einfacher Weise dadurch erfolgen, dass das äussere Ende 166
der Ventilstange 162 gedreht wird. Zu diesem Zweck weist der zugängliche Endbereich
166 einen hexagonalen Sockel oder einen Ausschnitt 168 auf, der zur Druchführung
einer Drehbewegung und Einstellung von einem geeigneten Werkzeug erfasst werden
kann. Das Regelventil 160 lässt sich somit in einfacher Weise einstellen und einer
Vielzahl von Materialien und Arbeitsbedingungen anpassen, dies gilt auch für die
weiter vorn schon erläuterten Einstellmöglichkeiten. Alternativ kann ein Regelventil
in der gleichen
Weise auch an der Öffnung 124, dann zweckmässigerweise
nicht mehr an der Öffnung 126 vorgesehen sein, um die Öffnung 124 teilweise zu verschliessen
und gleichzeitig eine Einstellung des abgezogenen Materialflusses zu erreichen.
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Es versteht sich, dass die soeben ausführlich dargetane Erläuterung
bevorzugter Ausführungsbeispiele lediglich beispielhaft zu verstehen ist und dass
die Erfindung in vielfältiger Weise nach Aufbau und Entwurf, insbesondere hinsichtlich
von Untermerkmalen modifiziert werden kann, ohne dass der erfindungsgemässe Rahmen
dabei verlassen wird.