DE2618377A1 - Foerdervorrichtung fuer kleinstueckiges material, z.b. kunststoffschnitzel - Google Patents

Foerdervorrichtung fuer kleinstueckiges material, z.b. kunststoffschnitzel

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DE2618377A1 DE19762618377 DE2618377A DE2618377A1 DE 2618377 A1 DE2618377 A1 DE 2618377A1 DE 19762618377 DE19762618377 DE 19762618377 DE 2618377 A DE2618377 A DE 2618377A DE 2618377 A1 DE2618377 A1 DE 2618377A1
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Description

2618377 Andrejewski, Honke, Gesthuysen & Masch Patentanwälte
Diplom-Physiker Dr. Walter Andrejewski Diplom-Ingenieur Dr.-lng. Manfred Honke Diplom-Ingenieur Hans Dieter Gesthuysen Diplom-Physiker Dr. Karl Gerhard Masch
Anwaitsakte: 47 833/E : th 43 Essen 1,Theaterplatz3, Postf.789
26. April 1976
Patentanmeldung
ERNEST SCRAGG & SONS LIMITED
P.O.Box 16, Sunderland Street
Macolesfield, Cheshire 3 England
Fördervorrichtung für kleinstückiges Material, z.B. Kunststoffschnitzel.
Die Erfindung betrifft eine Fördervorrichtung für kleinstückiges Material, z.B. Kunststoffschnitzel, bestehend aus einem Hohlzylinder mit daran angeschlossener Zuführeinrichtung für das Material und mit darin angeordnetem Förderorgan sowie mit einer eine Drehbewegung zwischen Hohlzylinder und Förderorgan erzeugenden Einrichtung.
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\udrejewski, Hor;ke, Gesthuysen & Masch, Patentanwälte in Essen
Eine derartige Fördervorrichtung ist beispielsweise in der GB-PS 1 386 H-06 als Speisevorrichtung für eine Schmelzspinnmaschine zum Schmelzspinnen eines oder mehrerer Fäden aus einem polymeren Kunststoff beschrieben, wobei ein langgestreckter HohVaylinder vorgesehen ist, an dessen eines Ende eine Zuführeinrichtung für das kleinstückige Material wie beispielsweise die Kunststoffschnitzel angeschlossen ist, während am anderen Ende des Hohlzylinders eine Schmelzeinrichtung für das den Hohlzylinder verlassende Material angeordnet ist und innerhalb des Hohlzylinders eine verdrehbare Fördersohnecke mit einem Radialspalt zwischen ihr und der Innenwandung des Hohlzylinders vorgesehen ist, um das kleinstückige Material längs des Hohlzylinders von der Eingabeseite zur Sohmelzeinriehtung zu fördern. Dabei besitzt der Hohlzylinder einen unrunden Innenquerschnitt, welcher über die Gesamtlänge des Hohlzylinders konstant bleibt, um eine Verdrehung des Fördergutes mit der Förderschnecke zu verhindern, sodaß das FL-idt vi'.it sich im Hohlzylinder von der Zuführeinrichtung zur Schmelzeinrichtung im wesentlichen lediglich in axialer Richtung fortbewegt. Der SchiBelzeinrichtung ist dann eine Spinndüse zum Spinnen wenigstens eines Kunststoffadens nachgeschaltet. Dabei ist insbesondere vorgesehen, das Innere des Hohlzylinders quadratisch auszubilden. Dadurch wird es jedoch erforderlich, den Schmelzbereich in gleicher Weise quadratisch auszubilden, um den zusammengepressten polymeren Kunststoff aus dem Hohlzylinder einwandfrei aufnehmen zu können. Die Herstellung des Hohlzylinders mit quadratischem Innenquerschnitt und des quadratischen Innenquerschnittes für die Schmelzzone ist jedoch arbeitsaufwendig und e.itrem kostspielig.
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Die Erfindung hat sich daher die Aufgabe gestellt, eine Fördervorrichtung der eingangs genannten Art in der Weise auszubilden, daß unter Beibehaltung der Vorteile der bisher bekannten Ausbildung eine wesentlich einfachere und daher kostsparende Herstellung möglich ist.
Eine erfindungsgemäße Fördervorrichtung der eingangs genannten Art ist im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlzylinder innenseitig ein Gewinde aufweist und das Förderorgan sich über wenigstens einen Teil der Axiallänge dieses Gewindes erstreckt und eine derartige Form besitzt, daß das Material praktisch ohne Drehbewegung gegenüber dem Förderorgan in axialer Richtung förderbar ist.
Als Speisevorrichtung für eine Schmelzspinnmaschine mit einer Schmelzeinrichtung für das geförderte Material und nachgeschalteter, die Schmelze in Form eines oder mehrerer Fäden abgebender Spinndüse ist eine derartige Fördervorrichtung im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Hohlzylinder der Fördervorrichtung und der Schmelzeinrichtung eine das vorzeitige Schmelzen des Materials beim Durchlauf durch den Hohlzylinder verhindernde Wärmesperre angeordnet ist.
Der Querschnitt des Förderorganes ist vorzugsweise quadratisch, doch kann auch irgendeine andere Querschnittsform gewählt werden, welche eine Verdrehung des Materials gegenüber dem Förderorgan verhindert oder zumindest hemmt. Insbesondere eignet sich ein dreieckiger oder irgendein anderer polygonaler Querschnitt, wie
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beispielsweise ein Förderorgan mit radialen Rippen oder Schaufeln, welche das zu fördernde Material ergreifen und insgesamt : in eine Drehbewegung versetzen. Vorzugsweise ist der Hohlzylinder ! feststehend ausgebildet und das Förderorgan um seine Längsachse verdrehbar.
Das Verfahren, nach welchem die erfindungsgemäße Fördervorrichtung arbeitet, zeichnet sich dadurch aus, daß das Material in einen Hohlzylinder mit innenseitigem Gewinde eingegeben wird und in diesem von einem Organ erfasst wird, welches eine derartige Form besitzt, daß eine Materialbewegung längs der Achse des Hohlzylinders, jedoch praktisch ohne Verdrehung um diese Achse gegenüber dem Organ selbst erzielbar ist, und daß durch eine Relativbewegung dieses Organes und des Hohlzylinders das Material längs des Hohlzylinders unter Verdrehung gegenüber dem Hohlzylinder vorschiebbar ist.
Eine genauere Erläuterung der Erfindung ergibt sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels anhand der beiliegenden Zeichnung; es zeigen:
Figur 1 eine Schmelzspinnmaschine mit eingebauter erfindungsgemäßer Fördervorrichtung im Teilschnitt; und
': Figur 2 einen Schnitt durch Figur 1 längs der Linie II-II.
; Die Schmelzspinnmaschine gemäß Figur 1 besitzt eine Fördervor-' richtung 10 für das zu verspinnende Polymer und eine Schmelz-
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einrichtung 20, von welcher das geschmolzene Polymer über eine Dosierpumpe 30 einer Spinndüse 40 zugeführt wird, aus welcher sie in Form von einem oder mehreren Fäden 41 austritt. Dabei sind die Dosierpumpe 30 und die Spinndüse 40 lediglich schematisch dargestellt, da sie in der üblichen Form ausgebildet sind und in ihrem Aufbau nichts mit der vorliegenden Erfindung zu tun haben.
Die Schmelzeinrichtung 20 besteht aus einem Metallblock mit einer kreisrunden Bohrung 201 zur Aufnahme des zusammengepressten Polymers, wobei diese Bohrung 201 in ein konisches Teil 202 ausläuft, von welchem aus ein Kanal 203 zur Dosierpumpe 30 führt. Nicht dargestellte Heizelemente sind, wie ein ebenfalls nicht dargestellter Thermostat in diesen Block eingebettet, um ihn steuerbar auf die geeignete Schmelztemperatur für das ζj.samraengepresste Polymer zu erhitzen.
Auf diesem Block ist mittels eines Flansches 211 und Schraubbolzen 212 unter Zwischenschaltung einer Dichtung 214 zwischen einem Flanschansatz 213 und dem Block eine Wärmesperre als Anschlußstück 21 für die Fördervorrichtung befestigt. Dieses als Wärmesperre dienende Anschlußstück 21 besitzt kreisrunden Querschnitt mit dem gleichen Innendurchmesser wie die Bohrung 201. Es besteht aus dünnem Metall, um die Wärmeübertragung von dem das Polymer schmelzenden Block 20 auf das in Förderrichtung vor ihm befindliche polymere Fördergut so weit wie möglich einzuschränken.
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Die Fördervorrichtung oder die Speisevorrichtung 10 für das Polymer besteht aus einem langgestreckten Hohlzylinder 11 mit gleichem Innendurchmesser wie das als Wärmesperre dienende Ansehlußstück 21 und ist an diesem über entsprechende Verbindungsflansche 111 bezw. 215 und Schraubbolzen 112 befestigt. Zwischen diesen Flanschen ist eine Dichtung II3 eingesetzt, um einmal eine weitere Wärmedämmung zu erzielen und zum anderen das Austreten des zusammengepressten Polymers zu verhindern. Der Hohlzylinder 11 ist auf einem Gestell 114 drehfest befestigt und besitzt an seiner Innenseite an dem an das Anschlußstück 21 anschließenden Ende ein Sägezahngewinde II5 in Form eines eingängigen Linkgewindes mit einem Drehwinkel von 8 ft , welches im wesentlichen an der Verbindung zwischen dem Hohlsylinder 11 und dem Anschlußstück 21 endet. Das Gewinde besitzt eine Steigung von 1/2" mit Gewindegängen von 1/8" Breite und 1/8" Höhe. Die Gewindegänge weisen eine in einer radialen Ebene liegende Oberseite auf, um auf die Fläche des Materials reagieren zu können, während die gegenüberliegende Fläche abgeschnitten ist, um einen größeren Raum zur Aufnahme des Materials zu erhalten.
Oberhalb des Gewindes II5 ist seitlich an den Hohlzylinder 11 ein Zufuhrrohr II6 angeschlossen, durch welches das kleinstückige polymere Material, beispielsweise Kunststoffschnitzel, von einem nicht dargestellten Eingabetrichter oder dgl. unter ihrem Eigengewicht in das Innere des Hohlzylinders 11 hineinrutschen.
Innerhalb des Hohlzylinders 11 ist koaxial ein Organ 12 angeordnet, welches über einen Ansatz 124 mit einer Antriebswelle 123
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verbunden ist, .die in Lagern am oberen Ende des Hohl Zylinders gelagert ist und um die Achse des Hohlzylinders in Richtung des Pfeiles 121 mittels eines Motors in Drehung versetzbar ist, wobei der Motor und die Lagerung lediglich schematisch durch das Bezugszeichen 122 angedeutet sind. Dieses Organ 12 besitzt im wesentlichen quadratischen Querschnitt, um eine Verdrehung des anliegenden polymeren Materials ihm gegenüber zu verhindern oder zu hemmen, wobei der Querschnitt konstant ist, sodaß die Axialbewegung des Materials nicht behindert wird. Dieses Organ 12 erstreckt sich im wesentlichen über die gleiche Länge wie das Gewinde 115 und wirkt mit diesem zusammen, wie im einzelnen noch zu erläutern sein wird, um das kleinstückige polymere Material vorwärts zu schieben, und es endet in einem pyramidenförmigen Teil 125, bei welchem die scharfen Ecken und die Spitze entfernt wurden. Die Seiten dieses Endes 125 wirken mit den Seiten des Anschlußstückes 21 zusammen, um die Ausbreitung des Materials zu steuern, während es sich von dem Raum zwischen dem Hohlzylinder 11 und dem Organ 12 in das Anschlußteil 21 ausbreitet.
Wie Figur 2 zeigt, besitzt das Organ 12 im wesentlichen quadratischen Querschnitt mit angefasten Kanten. Ohne diese Anfasung würden die Kanten beinahe bis an die Innenkante der Gewindegänge des Sägezahngewindes 115 heranreichen. Bei einem speziellen
\ Ausführungsbeispiel beträgt der Innendurchmesser der Schraubengänge 1,5" bei 1" breiten Seitenflächen des Organes 12, sodaß die Diagonalabmessung dies.es Organes 12 ohne die Abfasung 1,414" betragen würde und lediglich noch ein Zwischenraum von 0,043" zur Verfügung stehen würde. Ohne die Anfasung wirken auf das Organ
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außerdem überaus starke Kräfte, insbesondere auf dessen Kanten, sodaß diese im Betrieb beschädigt werden, was zu Unregelmäßigkeiten in der Fördergeschwindigkeit des polymeren Materials führen würde. Durch die Anfasung werden daher schwächere Flächen, welche den vorherrschenden Kräften weniger gut widerstehen können, entfernt.
Bei Inbetriebnahme wird das kleinstückige polymere Material durch das Zufuhrrohr 116 in den Raum zwischen dem Hohlzylinder und der Antriebswelle 123 eingespeist, aus welchem es unter seinem Eigengewicht auf den Ansatz 124 fällt, um in den Zwischenraum zwischen dem Organ 12 und dem Gewinde 115 einzutreten. Auf diese Weise füllt bei Inbetriebnahme der Fördervorrichtung das Material lose die Bohrung 201 und das Anschlußstück 21. Während des Betriebes werden normalerweise diese Teile mit dem Material in zusammengepresstem Zustande gefüllt. Eine Verdrehung des Organes 12 in Richtung des Pfeiles 121 ergibt eine gleichartige Drehung des an ihm anliegenden kleinstückigen Materials, wodurch die Gesamtheit des das Organ 21 umgebenden Materials in Drehbewegung versetzt wird. Die Drehbewegung des zwischen den Gängen des Schraubengewindes 115 liegenden Materials bringt dieses dazu, sich in axialer Richtung zu bewegen, wodurch eine gleichartige Axial- ; bewegung in dem direkt am Organ 12 anliegenden Material hervor- i gerufen wird. Wenn mehr Material axial vorgeschoben wird, wird ■ das Material zusammengepreßt, um im Gleichgewicht im wesentlichen einen Festkörper mit einer gewissen Bewegungsfreiheit der einzelnen Teilchen innerhalb dieses Festkörpers zu bilden. Die Verdrehung des Organes 12 setzt daher praktisch das gesamte es
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umgebende Material in Drehung, welches dann unter dem Einfluß des Schraubengewindes 115 in axialer Richtung vorgeschoben wird. Da der Querschnitt des Organes 12 konstant ist, wird die Axialbewegung unter Gleichgewicht des zusammengepreßten Materials zwischen diesem Schraubengewinde 115 und dem Organ 12 nicht behindert.
Die Axialbewegung des Materials preßt das Material zusammen und fördert es innerhalb des Anschlußstückes 21 und der Bohrung 201 des Schmelzblockes vorwärts, sodaß es fortlaufend geschmolzen und über die Dosierpumpe ^O als Schmelze der Spinndüse 40 zugeführt wird.
Während bei dem dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiel das Organ 12 quadratischen Querschnitt hat, kann es auch irgendwelche andere Form aufweisen, so lange diese Form eine Verdrehung des Materials gegenüber diesem Organ 12 verhindert oder zumindest hemmt. So eignet sich beispielsweise auch eine dreieckige oder eine andere polygonale Form, wie beispielsweise ein Organ mit radial abstehenden Rippen oder Schaufeln, welche das Material ergreifen.
Da dieses Organ 12 keinerlei Gewinde und keinerlei Anschläge aufweist, welche eine Einengung der Axialbewegung des Materials verursachen würden, so wirkt abgesehen von der Reibung nur eine geringe Axialkraft auf das Organ 12, sodaß auch auf die Lager ' und den Motor 122 der Fördervorrichtung nur geringe Axialkräfte : einwirken. Dies ist besonders günstig, da bekanntlich Axialkräfte
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sich überaus schädlich auf Lager auswirken, welche, wenn es sich um große Axialkräfte handelt, nur mit hohem Kostenaufwand zu absorbieren sind.
Um das Material innerhalb des Hohlzylinders 11 einwandfrei fördern zu können, ist es besonders wichtig, daß das Organ 12 genau um die Längsachse des HohlZylinders 11 verdreht wird, um das Material gegenüber diesem Hohlzylinder in die geeignete Drehung zu versetzen.
Aus Herstellungsgründen kann das Gewinde beispielsweise auch in einem besonderen zylindrischen Einsatz ausgebildet werden, welcher dann in den Hohlzylinder 11 eingesetzt und dort befestigt wird.
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Claims (11)

  1. Andrejewski, Honke, Gesthuysen & Masch, Patentanwälte in Essen
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    Patentansprüche :
    Fördervorrichtung für kleinstückiges Material, z.B. Kunststoffschnitzel, bestehend aus einem Hohlzylinder mit daran angeschlossener Zuführeinrichtung für das Material und mit darin angeordnetem Förderorgan sowie mit einer eine Drehbewegung zwischen Hohlzylinder und Förderorgan erzeugenden Einrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder
    (11) innenseitig ein Gewinde (115) aufweist und das Förderorgan
    (12) sich über wenigstens einen Teil der Axiallänge dieses Gewindes erstreekt und eine derartige Form besitzt, daß das Material praktisch ohne Drehbewegung um die Zylinderachse gegenüber dem Förderorgan in axialer Richtung förderbar ist.
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Förderorgan (12) in dem sich längs des Gewindes (115) erstreckenden Bereich konstanten Querschnitt besitzt.
  3. J. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Förderorgan (12) polygonalen Querschnitt besitzt.
  4. ^. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Förderorgan (12) quadratischen Querschnitt besitzt.
  5. 5. Vorrichtung nach Anspruch J>, dadurch gekennzeichnet, daß das Förderorgan (12) dreieckigen Querschnitt besitzt.
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  6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 2. dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des Förderorganes (12) Radialrippen aufweist.
  7. J. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kohlzylinder (11) feststeht und das Förderorgan (21) um seine Längsachse verdrehbar ist.
  8. o. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlzylinder aus einem zylindrischen Außenmantel und einem das G-ewinde (115) aufweisenden Einsatz besteht.
  9. y. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis δ als Speisevorrichtung für eine Schmelzspinnmaschine mit einer Schmelzeinrichtung für das geförderte Material und nachgeschalteter, die Schmelze in Form eines oder mehrerer Fäden abgebender Spinndüse, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Hohlzylinder (11) der Fördervorrichtung (10) und der Schmelzeinrichtung (20) eine das vorzeitige Schmelzen des Materials beim Durchlauf durch den Hohlzyiinder verhindernde Wärmesperre (21) angeordnet ist.
  10. 10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmelzeinrichtung (20) aus einem Metallblock mit einer Bohrung (201) für den Materialdurchiauf und mit in ihm eingebetteten Heizelementen besteht.
  11. 11. Vorrichtung nach Anspruch 9* dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrung (201) im Metallblock (20) sich in Richtung des Materialflusses konisch verjüngt und ihr größter Durchmesser gleich dem Innendurchmesser des Hohlzylinders (11) der Fördervorrichtung (10) ist.
    809846/0337
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