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Material - Zuführvorrichtung
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für Schneckenpressen Die Erfindung betrifft eine Material-Zuführvorrichtung
für Schnecke pressen Extruder), mit einem über der Schnecken-Einzugsöffnung gelegenen,
das zu verarbeitende Material aufnehmenden Vorratsbehälter.
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Bei der Kunststoffverarbeitung, insbesondere der Hohlkörperfertigung,
wird das Ausgangsmaterial in Form von Pulver oder Granulat einer Schneckenpresse
zugeführt, dort plastifiziert und schließlich, meist als schlauchförmiger Vorformling,
einer Blasvorrichtung übergeben, in der die vollkommene Ausformung zum fertigen
Hohlkörper geschieht.
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Die Leistung der Blasvorrichtung ist davon abhängig, daß von der Schneckenpresse
mengenmäßig und qualitativ eine stets gleichmäßige Abgabe plastifizierten Materials
erfolgt. Eine der wichtigsten Voraus setzungen hierfür ist die ununterbrochene Zuführung
des Ausgangsstoffes zur
Schneckenpresse. Da meistens mit pulverförmigem
Neumaterial und gemahlenem Rücklaufmaterial als Mischung gearbeitet wird, besteht
ständig die Gefahr, daß die erforderliche Rieselfähigkeit infolge unterschiedlicher
Korngrößen nicht gegeben ist und die Förderleistung großen Schwankungen unterliegt.
Derartiges Material neigt auch zur Brückenbildung im trichterförmigen Vorratsbehälter,
zumal bei einer Versorgung einer ganzen Anzahl von Maschinen durch eine zentrale
Mahlanlage keine Rücksicht auf die geeignetste Korngröße und Kornzusammensetzung
für jede einzelne Maschine genommen werden kann.
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Die Folgen unzureichender Materialzuführung zur Extruderschnecke sind
in ungleichmäßigem Ausstoß plastifizierter Vorformlinge mit unterschiedlichen Wandstärken
und mit Lufteinschlüssen, in Schwankungen der Massetemperatur und damit auch der
Entformungstemperatur sowie der Schwindung beim Fertigteil, bis überhaupt zum Ausbleiben
jeglichen Ausstoßes zu sehen. Dies führt stets zu Produktionsausfällen und kann
sogar Schäden am Extruder sowie an den Blasmaschinen nach sich ziehen.
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Um diese Schwierigkeiten zu verringern, sind bereits Hilfseinrichtungen
vorgeschlagen worden, bei denen im Vorratsbehälter eine senkrecht stehende Förderschnecke
mit Antriebs- und Regelmotor die gleichmäßige Materialzufuhr sicherstellen soll.
Diese Lösung ist technisch sehr aufwendig und kann vor allem bei Einschnecken-Extrudern
eine nachteilige Eigenart nicht verhindern, die darin besteht, daß in der Schnecken-Einzugszone,
also unter der Auslauföffnung des Vorratsbehälters, durch den Rückstau aus der geschlossenen
Schneckenzone, ein dauernder Rückwurf des Materials vom nachfolgenden Schneckengang
in den vorangegangenen Schneckengang erfolgt und dadurch auch bei stets nachfiießendem
Material Unterbrechungen vom Einzugsverhalten der Schnecke her entstehen.
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Daraus ergab sich die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe, die
darin bestand, eine Material-Zuführvorrichtung für Schneckenpressen zu schaffen,
die eine stets gleichmäßige Zufuhr in die Schneckengänge gewährleistet und dabei
die Mängel der bekannten Vorrichtungen beseitigt.
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Diese Aufgabe wurde erfindungsgemäß für eine Material-Zuführvorrichtung
der eingangs genannten Gattung dadurch gelöst, daß auf dem Rand des Vorratsbehälters
mittels einer Halterung ein Zylinder senkrecht stehend angeordnet ist, in dem sich
ein verschiebbarer Kolben mit Kolbenstange befindet, die an ihrem unteren Ende einen
Druckkörper trägt, der durch den Vorratsbehälter hindurch in die Einzugsöffnung
der Schnecke absenkbar ist und mit der Kolbenstange eine Schubstange verbunden ist,
auf der ein Schaltnocken sitzt, der auf Schalter einwirkt, welche den Weg des Druckkörpers
nach oben und nach unten begrenzen.
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Die Halterung des Zylinders besteht aus einem inneren, die obere Öffnung
des Vorratsbehälters nahezu überspannenden U-förmigen Träger sowie aus beidseitig
an dessen Schenkeln angeschlossenen Winkelstücken, deren nach außen weisenden Teile
Klemmstücke zur Befestigung auf dem Rand des Vorratsbehälters tragen.
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An den Schenkeln des U-förmigen Trägers ist die Halterung höhenverstellbar
und über die Klemmstücke ist sie seitlich verschiebbar, so daß die gesamte Vorrichtung
stets genau über der Schnecken-Einzugsöffnung ausgerichtet werden kann.
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Der Druckkörper ist insgesamt pyramidenförmig ausgebildet und weist
eine Bodenfläche auf, die der Querschnittsform der Einzugsöffnung über der Schnecke
entspricht und nur geringfügig kleiner ist, als dieselbe.
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Die Schalter, die von dem auf der Schubstange befindlichen Schaltnocken
betätigt werden und die den oberen sowie den unteren Umkehrpunkt für den Lauf des
Kolbens und damit auch für den Lauf des Druckkörpers steuern, befinden sich auf
einer neben dem Zylinder angeordneten, feststehenden Führungsstange und sind auf
ihr beweglich und in ihrer Höhenstellung festsetzbar.
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Auf dem Kopf des Zylinders ist ein Träger mit einem Gehäuse vorgesehen,
in dem sich der Kopf der Schubstange bewegt und in dem sich eine Feder zum Abfangen
des Druckkörpers bei einem Durchgehen des Kolbens befindet.
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Weiterhin ist auf dem vorgenannten Träger ein Verteiler für das auf
den Kolben wirkende Druckmittel und ein Schaltkasten für die Umsetzung der Impulse
aus den Schaltern angeordnet.
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Die besonderen Vorteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung liegen vor
allem darin, daß zwangs mäßig eine stets gleichbleibende Zuführung von Verarbeitungsmaterial
aus dem Vorratsbehälter zur Extruderschnecke, bei selbsttätiger Anpassung an deren
Drehzahl, also an den jeweiligen Verbrauch, sichergestellt wird. Dies geschieht
unabhängig vom eigenen Fließverhalten der Materialien. Jegliche Einzugsschwankungen
werden ausgeschlossen und damit auch Gewichtsdifferenzen in den Fertigteilen verhindert.
Dadurch bleiben die Massetemperatur und in der Verarbeitungsfolge die Entformungstemperatur
sowie die Schwindung konstant.
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Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der
Zeichnung erläutert.
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Die Abbildung zeigt die Gesamtansicht der Material-Zuführungsvorrichtung,
teilweise im Schnitt.
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Der Vorratsbehälter 1 , dem Kunststoff-Granulat als Verarbeitungsmaterial
ständig zugeführt wird, mündet mit seinem trichterförmigen Auslauf 1 & inder
Einzugsöffnung 2 des Schneckenzylinders 3, in dem die Schnecke 4 läuft.
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Auf dem Rand des Vorratsbehälters 1 sitzen waagerecht verschiebbare
Klemmstücke 5 auf den nach außen weisenden Teilen 6 von Winkelstücken 60, die höhenverstellbar
an den Schenkeln 70 des U-förmigen Trägers 7 angeschlossen sind. In der MItte des
Trägers 7 ist der Zylinder 8 senkrecht stehend angeordnet, in dem sich der Kolben
9 mit de r Kolbenstange 10 befindet, die am unteren Ende den Druckkörper 11 trägt,
der pyramidenförmig ausgebildet ist und dessen Bodenfläche 12 der Querschnittform
der Einzugsöffnung 2 entspricht, von deren Seitenbegrenzung nur ca. 5 mm freigelassen
werden. über den Halter 13 , der den Druckkörper 11 gegen Verdrehung sichert, ist
eine Verbindung zur Schubstange 14 hergestellt, die dadurch den Bewegungen der Kolbenstange
10 folgt und den auf ihr sitzenden Schaltnocken 15 mitnimmt. Neben der Schubstange
14 befindet sich, feststehend zwischen dem unteren Träger 7 und einem oberen, auf
dem Kopf des Zylinders 8 befestigten Träger 16 die Führungsstange 17, auf der die
Schalter 18 und 19 beweglich und in ihrer Höhenstellung festsetzbar sind. Der Schalter
18 begrenzt, durch den Schaltnocken 15 betätigt, die Tiefenstellung des Druckkörpers
11 ca. 20 mm über der Schnecke 4 und der Schalter 19 fixiert den oberen Umkehrpunkt
des Bewegungsablaufes.
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Die Schubstange 14 ist durch den oberen Träger 16 hindurchgeführt
und läuft innerhalb des Gehäuses 20, in dem sich eine Feder 21 befindet, die den
Druckkörper 11 am Schubstangenkopf 22 über der Schnecke 4 auffängt, wenn der Kolben
9 durch Versagen der Druckmittelzufuhr im Zylinder 8 einmal durchgehen sollte.
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Auf dem oberen Träger 16 ist noch der Verteiler 23 mit den Druckmittel-Zuleitungen
24 und 25 sowie ein Schaltkasten 26 angeordnet, der die Impulse von den Schaltern
18 und 19 in den Druckmittelverteiler einsteuert.
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Die Vorrichtung funktioniert wie folgt: Nach dem Ingangsetzen der
Schnecke 4 wird der Kolben 9 über die Zuleitung 24 von oben durch Druckmittel beaufschlagt,
bewegt die Kolbenstange 10 mit dem Druckkörper 11 durch das im Vorratsbehälter 1
befindliche Material und verdichtet eine Teilmenge in der Einzugsöffnung 2, so daß
die Schneckengänge gleichmäßig gefüllt werden.
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Sobald der Druckkörper 11 5 eine unterste Stellung erreicht hat, die
ca. 20 mm über der Schnecke 4 liegt, läuft der Schaltnocken 15, der auf der Schubstange
14 sitzt und an den Bewegungen der Kolbenstange 10 teilnimmt, gegen den unteren
Schalter 18. Der Schalter 18 gibt einen Impuls an den Schaltkasten 26 , welcher
daraufhin über den Verteiler 23 die Druckmittel-Zufuhr umsteuert, so daß der Kolben
9 jetzt von unten beaufschlagt wird und mit der Kolbenstange 10 sowie dem Druckkörper
11 beschleunigt nach oben fährt. An dieser Bewegung nehmen auch wieder die Schubstange
14 und der Sclaltnocken 15 teil, bis der letztere den oberen Schalter 19 betätigt,
der die Druckmittel-Zufuhr in die eingangs genannte Richtung zurückschaltet, so
daß der Kolben 9 wieder über die Zuleitung 24 von oben beaufschlagt wird und ein
neuer Verdichtungshub des Druckkörpers 11 beginnt.
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Mit der Vorrichtung konnten bei der Verarbeitung von schwer fließendem
I->olyäthylen-Granulat, dem ein hoher Anteil an Zweitmaterial beigegeben war,
unter Anwendung von 7 bar Betriebsdruck, was einer Kolben-Beaufschlagung von 200
kg entsprach, eine Steigerung der Plastifizierleistung eines Einschnecken-Extruders
von durchschnittlich 9 - 11 % erzielt werden.