DE2811771A1

DE2811771A1 - Filtersiebwechselvorrichtung fuer einen kunstharzextruder

Info

Publication number: DE2811771A1
Application number: DE19782811771
Authority: DE
Inventors: Hideki Mizuguchi; Toru Shirato; Minoru Yoshida
Original assignee: Japan Steel Works Ltd
Current assignee: Japan Steel Works Ltd
Priority date: 1977-11-28
Filing date: 1978-03-17
Publication date: 1979-05-31
Also published as: FR2409847B1; SU910111A3; GB1587580A; DE2811771C2; FR2409847A1; JPS5927698B2; JPS5474863A; US4167384A

Description

The Japan Steel Works, Ltd. 17. Näß 1978

Tokio, Japan

Filtersiebwechselvorrichtung für einen Kunstharzextruder

Die Erfindung betrifft eine Filtersiebwechselvorrichtung für einen Kunstharz- bzw. Kunststoffextruder bzw. eine Strangpres se.

Siebwechselvorrichtungen dienen zum Auswechseln eines verunreinigten Filtersiebs gegen ein neues Sieb bei einer Kunststoff-Extrudiervorrichtung ohne Unterbrechung des Strangpreßvorgangs, wenn ein Sieb durch im Kunstharz enthaltene Fremdkörper so stark verschmutzt worden ist, daß seine öffnungen zugesetzt sind. Eine bisherige Drehschieber-Siebwechselvorrichx-ung ίε'_ so ausgebildet, daß der Strom des Kunstharzmaterials zum Auswechseln des Filtersiebs umgeschaltet wird. Bei dieser Vorrichtung werden jedoch die Eigenschaften des Kunstharzes infolge der Stagnation beeinträchtigt, weil der Strömungsverlauf kompliziert ist. Da das Umschaltventil zudem unter einem beträchtlichen Gegendruck gedreht werden muß, ist zu seiner Betätigung eine große Kraft erforderlich. Eine derartige Vorrichtung ist daher nur für kleinere Extruder brauchbar.

In den Fig. 1 und 2 ist eine bisherige Schieber-Siebwechselvorrichtung dargestellt, bei welcher eine Schieberplatte 2 senkrecht in einer Kunstharz-Extrudiervorrichtung

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angeordnet ist und je zwei Stau- oder Lochscheiben 3 und Siebe 4 an der Schieberplatte 2 montiert sind. Die durch Spreng- oder Sicherungsringe 5 befestigten Siebe 4 werden zum Auswechseln durch nicht dargestellte Hydraulikzylinder gemeinsam in Längsrichtung verschoben. Gemäß Fig. 2 ist ein Raum A nahe der Spitze der Extruderschnecke im Betrieb mit Kunstharz gefüllt; wenn daher die Schieberplatte 2 zur Durchführung des Siebwechsels verschoben wird, besteht eine Gefahr dafür, daß das neue Sieb 4 unter dem Druck des im Bereich B befindlichen Kunstharzes weggedrückt oder zurückgebogen wird. In diesem Fall kann ein ungefilterter Kunstharzanteil im Endprodukt auftreten. Außerdem ist es bei einer solchen Siebwechselvorrichtung nötig, einen bestimmten Zwischenraum (Spiel) C zwischen der Außenfläche der Schieberplatte und dem Sieb 4 vorzusehen, über den Luft in das gespritzte Kunstharz eindringen und/oder etwas Kunstharz während der Bewegung der Schieberplatte 2 nach außen austreten kann. Dies führt zu einem plötzlichen Druckabfall des Kunstharzes, und es ist eine ziemlich lange Zeit für die Rückführung des Drucks auf den normalen Wert erforderlich, wobei dieser ungleichmäßige Extrudiervorgang zu fehlerhaften Produkten führt.

Weiterhin muß bei einer Hochleistung-Extrudiervorrichtung die Loch- oder Stauscheibe verhältnismäßig dick sein, um eine ausreichende mechanische Festigkeit zu bieten, wodurch der Kunstharzdruck beträchtlich vermindert wird. Beim Austausch gebrauchter Siebe durch neue müssen auch die Lochscheiben ausgewechselt werden, denn wenn sie an die Luft gelangen, verschlechtert sich das an ihnen anhaftende Kunstharz.. In letzter Zeit sind Hochleistung-Extrudiervorrichtungen

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bzw. -Strangpressen entwickelt worden, die Stau- oder Lochscheiben mit einem Gewicht von 30 kg oder mehr und mit 1000 Spritzdüsen (flow nozzles) von jeweils 50 mm Länge und 7 mm Durchmesser aufweisen. Der Durchmesser der Spritzschnecke beträgt bei einer solchen Vorrichtung 300 mm. Das Auswechseln des Siebes und das Reinigen der Lochscheibe sind bei einer solchen Vorrichtung offensichtlich außerordentlich schwierig und kostenaufwendig.

Aufgabe der Erfindung ist damit die Schaffung einer verbesserten Filtersiebwechselvorrichtung für einen Extruder, mit welcher unter Vermeidung der Nachteile und Mängel der bisherigen Vorrichtungen dieser Art insbesondere der Siebwechsel erleichtert, vereinfacht und wirtschaftlicher gestaltet werden soll.

Diese Aufgabe wird durch die in den beigefügten Patentansprüchen gekennzeichneten Merkmale gelöst.

Zur Vermeidung der vorstehend geschilderten Mangel und Nachteile der bisherigen Vorrichtungen dieser Art wird mit der Erfindung, genauer gesagt, eine Filtersiebwechselvorrichtung geschaffen, die zwei in verzweigten Durchgängen eines Kunstharzextruders angeordnete, parallele Schieberplatten aufweist. Jede Schieberplatte weist an ihrer einen Seite eine abgesetzte Bohrung zur Aufnahme einer Stauoder Lochscheibe mit einer Vielzahl von Spritzdüsen, eines Filtersiebs und einer Schraubsiebkappe auf, die mit mehreren, einen trapezförmigen Querschnitt besitzenden öffnungen versehen ist. Die andere Seite jeder Schieberplatte ist unperforiert bzw. massiv, und die Schieberplatten sind mit Hilfe von Hydraulikzylindern für das Auswechseln von Sieb und Schraubkappe abwechselnd verschiebbar. Der Extruder kann auf diese Weise ununter-

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brochen in Betrieb bleiben. Die Stau- oder Lochscheibe braucht nicht bei jedem Wechsel von Sieb und Schraubkappe ebenfalls gewechselt zu werden. Die Siebhalterungsanordnung ist dabei für weitgehende Ausschaltung von Lufteintritt und Kunstharzaustritt beim Verschieben ausgelegt. Die erfindungsgemäße Sxebwechselvorrxchtung ist besonders für Polyolefinharze vorteilhaft.

Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung im Vergleich zum Stand der Technik anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Schnittansicht einer bisherigen Sxebwechselvorrxchtung,

Fig. 2 eine Fig. 1 ähnelnde Darstellung zur Veranschaulichung eines Übergangszustandes bei der Verschiebung der Schieberplatte der bisherigen Vorrichtung,

Fig. 3 eine Schnittansicht einer Sxebwechselvorrxchtung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 4 einen Schnitt längs der Linie IV-IV in Fig. 3,

Fig. 5 eine teilweise auseinandergezogene Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Schieberplatte,

Fig. 6 einen in vergrößertem Maßstab gehaltenen Teilschnitt durch eine Siebkappe gemäß der Erfindung,

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Fig. 7 einen Schnitt längs der Linie VII-VII in Fig. 6,

Fig. 8 eine Fig. 2 ähnelnde Ansicht, in welcher die Schieberplatte für den Siebwechsel teilweise verschoben ist,

Fig. 9 eine Fig. 3 ähnelnde Darstellung, in welcher der untere Extruder-Zweigdurchgang durch den massiven Teil einer Schieberplatte vollständig blockiert ist,

Fig. 10 einen Schnitt längs der Linie X-X in Fig. 9,

Fig. 11 eine Fig. 8 ähnelnde Ansicht, in welcher die Schieberplatte teilweise in ihre Arbeitsstellung zurückgeführt ist,

Fig. 12 eine Schnittansicht einer abgewandelten Schieberplatte gemäß der Erfindung,

Fig. 13A bis 13H schematische Darstellungen zum Vergleich der Arbeitsgänge bei der erfindungsgemäßen und der bisherigen Vorrichtung und

Fig. 14 graphische Darstellungen der Beziehung zwischen Kunstharzdruck und Betriebszeit an den Punkten entsprechend denen von Fig. 13.

Gemäß den Fig. 3 und 4 ist ein Kunstharzkanal oder -durchgang innerhalb des Gehäuses 10 einer Extrudier- oder Strangpreßvorrichtung in zwei parallele Durchgänge D und E verzweigt. In die Durchgänge sind Gleitringe 11 eingesetzt, und an den Gleitringen 11 sind Schieberplatten 12 quer zur

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Strömungsrichtung des Kunstharzes verschiebbar angeordnet. Die durch Hydraulikzylinder 12 verschiebbaren Schieberplatten 12 sind gemäß Fig. 5 mit abgesetzten Bohrungen 14 versehen. In diese Bohrungen sind Stau- oder Lochscheiben 15 in Anlage an Bohrungs-Schultern 16 derart eingesetzt, daß sich die unterste Fläche F jeder Scheibe in einem Abstand H unmittelbar über der Unterseite G der betreffenden Schieberplatte 12 befindet. Ein auf die Lochscheibe aufgesetztes Sieb 17 wird durch eine Sieb(schraub)kappe 18 mit am Außenumfang ausgebildetem Gewinde in fester Anlage gegen die Lochscheibe gehalten. Die Mindestgröße des Abstands H ist so festgelegt, daß die Unterseite F der Lochscheibe 15 auch dann, wenn sie sich unter dem Druck des Kunstharzes elastisch verformt, oberhalb der Fläche G der Schieberplatte 12 verbleibt. Die Oberseite I der Siebkappe 18 liegt in derselben Ebene wie die Oberseite J der Schieberplatte oder unter dieser Ebene. Die stromabseitigen Durchgänge K und L laufen gemäß Fig. 3 in der Nähe einer Spritzform 19 zu einem einzigen Durchgang zusammen.

Fig. 6 ist ein in vergrößertem Maßstab gehaltener Teilschnitt durch die Siebkappe 18, die mit einer Vielzahl von öffnungen bzw. Bohrungen 18" versehen ist, deren Durchmesser sich von der Oberseite I zur Unterseite M vergrößert, so daß sie einen trapezförmigen Querschnitt erhalten. Die Bohrungen sind so ausgelegt, daß an der Fläche M gemäß Fig. 7 zwischen benachbarten Bohrungen flache Abschnitte bzw. Stege verbleiben. Die Stau- oder Lochscheibe 15 enthält eine Vielzahl von Spritzdüsen 20, die an ihren oberen bzw. stromaufseitigen Enden angesenkt sind.

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Im Normalbetrieb des Extruders wird das Kunstharz durch die Durchgänge DK und EL (Fig. 3) hindurchgedrückt und dabei durch beide Siebe 17 gefiltert, worauf das gefilterte Kunstharz in die Spritzform 19 eintritt. Wenn ein Auswechseln eines der Siebe notwendig wird, wird die betreffende Schieberplatte 12 durch den zugeordneten Hydraulikzylinder 13 im betreffenden Durchgang DK oder EL verschoben. Fig. 8 veranschaulicht einen Übergangs- oder Zwischenzustand der Verschiebung einer Schieberplatte Der vom Kreis umschlossene Abschnitt N der Schieberplatte besitzt flache Ober- und Unterseiten, die in fester Berührung mit dem Gleitring des Extruders stehen, so daß keine Luft in den Extruder eindringen und kein Kunstharz aus ihm entweichen kann. Im oberen Teil des anderen Krexsausschnitts P ist das Kunstharz praktisch eingeschlossen, weil die Oberseite I der Siebkappe 18 ungefähr

bündig mit der Oberseite J der Schieberplatte 12 abschließt. Im unteren Bereich können dagegen wegen des Abstands H geringfügige Kunstharzmengen aus dem Extruder austreten. Dieser Ausfluß beeinträchtigt jedoch nicht das mittels des Extruders hergestellte Endprodukt=

Gemäß den Fig. 9 und 10 ist die untere Schieberplatte 12 vollständig umgeschaltet bzw. verschoben worden, so daß der Durchgang EL blockiert ist, während das Kunstharz durch den anderen Durchgang DK strömt. Der Betrieb des Extruders bleibt also ununterbrochen. In diesem Zustand wird das herausgezogene Sieb der unteren Schieberplatte 12 mit zugeordneter Siebkappe auf die in Fig. 5 dargestellte Weise ausgebaut, und diese Teile werden durch ein neues Sieb und eine neue Siebkappe ersetzt. Die herausgezogene Stau- oder Lochscheibe 15 braucht dagegen nicht ausgewechselt zu werden.

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Die untere Schieberplatte 12 wird sodann gemäß Fig. 11 durch den Hydraulikzylinder 13 in ihre ursprüngliche Filterstellung zurückgeführt. Dabei werden auf beschriebene Weise ein Lufteintritt in den Extruder im Bereich N und ein Kunstharzaustritt verhindert. Da die Stau- oder Lochscheibe 15 nicht ausgewechselt wird, bleiben ihre Öffnungen oder Spritzdüsen 20 mit Kunstharz gefüllt, und die im Sieb 17 und in der Siebkappe 18 enthaltene Luft wird beim Füllen mit Kunstharz ausgetrieben, so daß im Bereich P keine Luft in den Extruder eintritt. Da die Schieberplatte 12 zudem bei ihrer Rückführbewegung entgegengesetzt zur Austrittsrichtung des Kunstharzes verschoben wird, kann nur wenig Kunstharz austreten. Das Auswechseln von Sieb und Siebkappe bei der anderen Schieberplatte erfolgt auf dieselbe Weise.

Bei einem Hochleistungsextruder für die Verarbeitung spezieller Kunstharze mit hoher Viskosität im Schmelzzustand kann gemäß Fig. 12 in den Schieberplatten jeweils eine Durchgangsbohrung 21 vorgesehen sein, die so bemessen ist, daß der Druckabfall über Lochscheibe und Sieb demjenigen über die Bohrung 21 entspricht. Abmessungen und Lage der Durchgangsbohrung 21 sind so festgelegt, daß das in der Spritzform 19 befindliche Kunstharz erst dann freigesetzt wird, wenn die Luft vollständig aus der Durchgangsbohrung ausgetrieben worden ist; auf diese Weise können Kunstharzdruckschwankungen beim Schieberplattenwechsel weitgehend ausgeschaltet werden, während der Druckanstieg aufgrund des Einwegbetriebs nach dem Wechsel bzw. Umschalten ebenfalls verhindert werden kann. Während des Umschaltvorgangs wird etwas ungefiltertes Kunstharz extrudiert, doch da die Siebwechselzeit sehr kurz ist, ist das Kunstharz im allgemeinen für das Endprodukt geeignet.

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Wenn ein sehr reines Kunstharz gefordert wird, kann die bei jedem Filterwechsel oder Umschalten anfallende kleine Kunstharzmenge einfach verworfen werden ο

Die Fiv;.. 13A bis 13E veranschaulichen schematisch die Arbeitsfolge bei dem mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung durchgeführten Siebwechsel. Bei der Siebwechselvorrichtung gemäß Fig. 13A sind Siebe 170 und 171 in Abschnitte 122 bzw. 123 von Schieberplatten 120 bzw. 121 eingebaut, deren andere Abschnitte 124 bzw. 125 unperforiert bzw. massiv sind. In Fig. 13B ist das Sieb 170 durch einen zugeordneten Hydraulikzylinder zum Auswechseln verschoben worden, wobei der Extrudiervorgang über das Sieb 171 fortgesetzt wird. Während dieser Zeitspanne wird ein neues Sieb in die Schieberplatte 120 eingesetzt. Gemäß Fig. 13C ist die Schieberplatte 120 in die Stellung nach Fig. 13A zurückgeführt worden. Gemäß Fig. 13D ist die Schieberplatte 121 für den Siebwechsel verschoben worden, während in Fig. 13E die beiden mit neuen Sieben versehenen Schieberplatten in ihre normalen Arbeitsstellungen zurückgeführt dargestellt sind.

Die Fig. 13F bis 13H veranschaulichen die Siebwechselfolge bei der bisherigen Vorrichtung. In der Stellung nach Fig. 13F wird der normale Extrudiervorgang durchgeführt. Gemäß Fig. 13G ist die Schieberplatte 12" für das Auswechseln des Siebs gegen ein neues verschoben worden, während die Schieberplatte gemäß Fig. 13H nach dem Siebwechsel in die Stellung nach Fig„ 13F zurückgeführt worden ist.

Fig. 14 veranschaulicht in graphischer Darstellung die Beziehung zwischen Kunstharzdruck und Zeit. Die angehängten Buchstaben von Fig. 13 entsprechen den mit denselben Buchstaben in Fig. 14 bezeichneten Stellen, wobei die schraffierte Zone die Obergrenze der mechanischen Festigkeit der Siebe

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angibt.

Doe Erfindung eignet sich für die Anwendung bei Hochleistungsextrudern, weil das Volumen des extrudierten bzw. gespritzten Kunstharzes aufgrund der parallelen Siebpaare mit großer Filter- oder Siebfläche vergrößert werden kann und der Druckabfall im Vergleich zur bisherigen Vorrichtung erheblich herabgesetzt ist.

Zusammenfassend wird mit der Erfindung also eine Filtersiebwechselvorrichtung mit zwei parallelen Schieberplatten 12 geschaffen, die in Zweigdurchgängen DK, EL eines Kunstharz-Extruders 10 angeordnet sind. Jede Schieberplatte weist in der einen Seite eine abgesetzte Bohrung 14 zur Aufnahme einer Stau- oder Lochscheibe 15 mit einer Vielzahl von Durchlaßöffnungen bzw. Spritzdüsen 20, eines Filtersiebs 17 und einer Schraub-Siebkappe 18 auf, die mit einer Vielzahl von Öffnungen von trapezförmigem Querschnitt versehen ist. Die andere Seite jeder Schieberplatte ist unperforiert bzw. massiv. Die Schieberplatten werden durch Hydraulikzylinder 13 zum Auswechseln von Sieb und Siebkappe abwechselnd verschoben. Der Extruder kann somit ununterbrochen in Betrieb bleiben, und die Stau- oder Lochscheibe wird nicht bei jedem Sieb- und Siebkappenwechsel ebenfalls gewechselt. Die Halterungsanordnung für das Sieb ist dabei so ausgelegt, daß Lufteintritt und Kunstharzaustritt während der ümschaltverschiebung auf ein Mindestmaß verringert werden.

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Claims

Henkel, Kern, Feiler & Hänzei The Japan Steel"· Works, Ltd „ Möhlstraße 37 TOkXO7 Japan D-8000 München TeL: 089/982085-87 Telex: 0529802 hnkld Telegramme: ellipsoid 17. März 1978 Patentansprüche

1.) Filtersiebwechselvorrichtung für eine Kunstharzextrudier- bzw. -Strangpreßvorrichtung mit einem Kunstharz-Strömungsdurchgang, bestehend aus einer länglichen, im wesentlichen flachen Schieberplatte, die quer zur Kunstharz-Strömungsrichtung verschiebbar in den Durchgang eingesetzt ist, je einer in jeder Hälfte der Schieberplatte vorgesehenen, durchgehenden Bohrung, einer mit öffnungen versehenen, in der durchgehenden Bohrung angeordneten Stau- oder Lochscheibe, einem an der Stromaufseite der Lochscheibe auf diese aufgesetzten Filtersieb, einer Einrichtung zur Sicherung der Einbaulage des Filtersiebs und einer Einrichtung zum selektiven Umschalten bzw. Verschieben der Schieberplatte zwischen Stellungen, in denen ein Filtersieb in den Kunstharz-Strömungsdurchgang eingeschaltet ist und das andere Filtersieb für Ausbau und Austausch herausgezogen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Extrudiervorrichtung (10) Kunstharz-Zweigdurchgänge (DK, EL) aufweist, daß in den Durchgängen zwei getrennte Schieberplatten (12) parallel zueinander angeord-

net sind, daß die eine Hälfte jeder Schieberplatte (12) unperforiert bzw. massiv und in der anderen Hälfte ein einziges Filtersieb (17) montiert ist und daß die Halteeinrichtung für das Filtersieb (17) eine mit öffnungen versehene Siebkappe (18) ist, welche sich über die Gesamtfläche des Filtersiebs erstreckt und welche ausbaubar in der betreffenden durchgehenden Bohrung (14) befestigt ist und dabei das Filtersieb in seiner Einbaulage sichert.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der einen Hälfte jeder Schieberplatte eine durchgehende Umgehungsbohrung (21) vorgesehen ist, deren Durchmesser so gewählt ist, daß der Kunstharz-Druckabfall über die in den Strömungsdurchgang eingeschaltete durchgehende Umgehungsbohrung praktisch dem Druckabfall über Stau- bzw. Lochscheibe, Filtersieb und Siebkappe, wenn diese in den Strömungsdurchgang eingeschaltet sind, entspricht.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die stromaufseitige Fläche jeder Siebkappe mit der entsprechenden Fläche der zugeordneten Schieberplatte bündig abschließt oder dieser gegenüber geringfügig nach innen versetzt ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die öffnungen der Siebkappe jeweils einen sich in Stromabrichtung, d.h. in Strömungsrichtung des Kunstharzes, vergrößernden Durchmesser besitzen.

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