DE2947729C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Verarbeitung von festem und viskosem Kunststoff und polymerem Material, und zwar eines Vorrichtungstyps, wie er in dem älteren Patent 27 32 173 vorgeschlagen wird. Bei dieser Vorrichtung wird das Material mittels eines dieses führenden Ringkanals von einer Einlaßöffnung zu einer Auslaßöffnung transportiert. Der Ringkanal umgibt dabei einen Rotor und dreht sich mit diesem zusammen in einem Gehäuse. Das Material wird im Ringkanal mittels eines Kanalblocks aufgestaut und hierdurch der Auslaßöffnung zugeleitet. Der Ringkanal ist zwischen aus dem Rohr herausragenden Scheiben ausgebildet, wobei der Kanalblock zwischen den Scheiben in den Ringkanal hineinragt. Weiterhin ist vorgesehen, die Auslaßöffnung eines Ringkanals zum Austrag von bearbeitetem Material durch einen Übergabekanal mit einem weiteren Ringkanal zur weiteren Bearbeitung des Materials zu verbinden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein abgestimmtes Zusammenwirken hintereinander geschalteter Ringkanäle zu ermöglichen. Dies geschieht mit einer Vorrichtung mittels mehrerer das Material führender Ringkanäle, die einen Rotor umgeben, der sich in einem Gehäuse zusammen mit dem Rotor dreht und das Material von einer Einlaßöffnung zu einer Auslaßöffnung transportiert, der es mittels eines Kanalblocks aus jedem Ringkanal zugeleitet wird, der zwischen aus dem Rotor herausragenden Scheiben ausgebildet und in den zum Aufstauen des Materials in Strömungsrichtung nach der Auslaßöffnung der Kanalblock vom Gehäuse her hineinragt, wobei mindestens der dem ersten Ringkanal folgende Ringkanal das zu verarbeitende Material sowohl über die Einlaßöffnung des ersten Ringkanals erhält, die zu diesem Zweck sich mindestens auch über diesen folgenden Ringkanal erstreckt, als auch das Material über einen Übergabedurchgang erhält, der die Auslaßöffnung des ersten Ringkanals mit dem betreffenden folgenden Ringkanal verbindet.

Demgemäß ermöglicht es die erfindungsgemäße Vorrichtung, den jeweils nächsten Ringkanal nicht nur durch den Übergabekanal zu füllen, sondern auch gleichzeitig und zusammen aus der Einlaßöffnung für den vorhergehenden Ringkanal, womit sich also eine Mehrfachfüllung der Ringkanäle ergibt. Hierdurch hat man die Möglichkeit, dem zweiten Ringkanal sowohl unverarbeitetes, sogenanntes Rohmaterial, als auch vorverarbeitetes Material aus dem ersten Ringkanal zuzuführen.

Weitere Einzelheiten ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die Geometrie der aufeinander folgenden Ringkanäle so gewählt, daß in ihnen unterschiedliche Ausgabe­ druckcharakteristiken gelten. Der erste Ringkanal ist relativ breit, um eine maximale Zufuhrleistung zu gewährleisten und entwickelt einen relativ niedrigen Ausgabedruck, der jedoch ausreicht, das Material zum folgenden Ringkanal zu fördern. Im Gegensatz hierzu ist der folgende Ringkanal relativ schmal und führt zur Entstehung hoher Ausgabedrücke. Die relative Lage der Einzelbestandteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung trägt zusammen mit deren besonderen Merkmalen, beispielsweise der Einzugsleistung des ersten Ringkanals, der Größenrelation der Ringkanäle und den Mitteln zur Materialübergabe von einem Ringkanal zu einem weiteren Ringkanal dazu bei, daß ein abgestimmtes Zusammenwirken derart zustande kommt, daß die Vorrichtung bearbeitetes Material bei gleichförmiger Ausgaberate und gleichem Ausgabedruck abzugeben vermag, und zwar unabhängig davon, ob die Materialzufuhr sich ändert oder nicht.

Nachstehend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 die perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Rotationsbearbeitungsmaschine, bei der einzelne Teile geschnitten dargestellt und andere weggebrochen gezeigt sind.

Fig. 2 einen schematischen Schnitt entsprechend der Linie II-II in Fig. 1.

Fig. 3 einen schematischen Schnitt entsprechend der Linie III-III in Fig. 5, der die Bewegungsbahn des Materials durch einen Durchgang des ersten Bearbeitungsbereichs veranschaulicht.

Fig. 4 einen vereinfachten schematischen Schnitt entsprechend der Linie IV-IV, der die Bewegungsbahn des Materials durch einen Durchgang des weiteren Bearbeitungsbereichs veranschaulicht.

Fig. 5 einen vereinfachten schematischen Schnitt entsprechend der Linie V-V in Fig. 4, der die Bewegungsbahn des Materials von der Einlaßöffnung durch einen Durchgang des ersten Bearbeitungsbereichs, durch einen Übergabedurchgang und durch einen Durchgang des weiteren Bearbeitungsbereichs bis zur Ausgabe veranschaulicht.

Fig. 6 einen vereinfachten Querschnitt eines Bearbeitungsdurchgangs des ersten Bearbeitungsbereichs, aus dem die gegenseitige räumliche Lage bestimmter Bestandteile dieses Durchgangs ersichtlich wird.

Fig. 7 einen Querschnitt entsprechend der Linie VII-VII in Fig. 6.

Fig. 8 einen vereinfachten Schnitt eines Bearbeitungsdurchgangs des weiteren Bearbeitungsbereichs, der die räumliche Lage der einzelnen Bestandteile dieses Durchgangs veranschaulicht, und

Fig. 9 einen Querschnitt entsprechend der Linie IX-IX in Fig. 8.

Die Rotationsbearbeitungsmaschine 10 ist ins­ besondere als Pumpe für viskose Flüssigkeiten einsetzbar und als solche in den Fig. 1 bis 5 dargestellt. Wie dort ge­ zeigt, weist diese Maschine ein drehbares Element auf, zu dem ein Rotor 12 gehört, der an einer Antriebswelle 16 dreh­ beweglich innerhalb eines stationären Elementes gelagert ist, zu dem ein Gehäuse 14 gehört. Der Rotor 12 weist zylindrische Oberflächenteile 20 auf, die jeweils mit einer Mehrzahl von Ring­ kanälen 24, 26, 28 und 30 versehen sind, deren einander gegenüberstehende Seitenwände 34 jeweils von den Oberflächenteilen 20 aus nach innen verlaufen. Mittel zum Antreiben des Rotors 12 sind hier nicht dargestellt, sie können jedoch von einem Typ sein, wie er gewöhnlich zum Antrieb von Extrudern oder ähnlichen Maschinen zur Bearbeitung von Polymeren eingesetzt wird. Solche Antriebe gehören zum Stand der Technik. Das Gehäuse 14 des stationären Elementes ist mit einer Zylinderfläche 22 versehen, die koaxial zu den Oberflächenteilen 20 des Rotors 12 verläuft und mit diesen zusammenwirkt, wobei zusammen mit den Ringkanälen 24, 26, 28 und 30 geschlossene ring­ förmige Bearbeitungsdurchgänge gebildet werden.

Das dargestellte stationäre Element ist mit einer Einlaß­ öffnung 36 versehen, über die das Material zur Bearbeitung in die Maschine eingegeben wird. Dem stationären Element (Gehäuse 14) sind außerdem interne Übergabedurchgänge 40 (Fig. 3, 4 und 5) zugeordnet, die die Ringkanäle 24 und 26 bzw. 30 und 28 miteinander verbinden. Die Einlaßöffnung 36 ist vorzugsweise vom Übergabedurchgang 40 in einem Ausmaß beabstandet angeordnet, das von den praktischen Bedürfnissen abhängt. In den Übergabedurchgängen 40 wird das bearbeitete Material an die Ringkanäle 26 und 28 weiter gefördert, um einer weiteren Bearbeitung unter­ worfen und um über die gemeinsame Auslaßöffnung 46 ausgegeben zu werden. In jeden der Kanäle erstreckt sich ein Kanalblock 32 hinein, das eine Materialsammelabschlußwand sowie Abstreifteile 38 bildet, die den Seitenwänden 34 des jeweiligen Kanals unmittelbar benachbart sind. Jeder Kanalblock 32 weist eine dem dem Kanalquerschnitt komplementäre Form auf und ist in den Kanal, in den es sich hineinerstreckt bei nur geringem Zwi­ schenraum eingepaßt. In radialer Richtung nimmt es eine ge­ eignete Winkelstellung ein, die vom Material und von der ge­ wünschten Materialbehandlung abhängt. In den Ringkanälen 24 und 30 sammeln die Abschlußwände 31 Material, das dann in die Ring­ kanäle 26 und 28 übergeben wird. Auf der anderen Seite er­ folgt durch die Abschlußwände 31 in den Ringkanälen 26 und 28 eine Ansammlung von Material, das dann durch die Auslaßöffnung 46 ausgegeben wird.

Bei der dargestellten Bearbeitungsmaschine sind die Ringkanäle 24, 26, 28 und 30 und die Kanalblöcke 32 bezüglich des Rotors 12 axial-symmetrisch angeordnet. Das heißt mit anderen Worten, daß der Ringkanal 24 am linken Ende des Rotors 12 dieselbe Größe und dieselbe Geometrie wie der Ringkanal 30, am rechten Ende auf­ weist und daß sich der Ringkanal 26 und der Ringkanal 28 in Größe und Geometrie gleichen. Dementsprechend kann die Maschine als in zwei Arten von Abschnitten unterteilt angesehen werden, von denen an jedem Ende des Rotors 12 sich ein erster Bearbeitungsabschnitt und von denen sich zwischen diesen beiden ersten Bearbeitungsabschnitten ein weiterer Bearbeitungsabschnitt befindet, der von den erwähnten ersten Bearbeitungsabschnitten Material zur weiteren Bearbeitung aufnimmt. Jeder der ersten Bearbeitungsabschnitte und/oder der weitere Bearbeitungsabschnitt sind mit einem oder mehre­ ren Kanälen versehen, die parallel arbeiten. Bei der darge­ stellten Maschine ist aus Gründen der Einfachheit bei den ersten Abschnitten lediglich ein solcher Kanal gezeigt. Selbstverständlich können die ersten Abschnitte und/oder der weitere Abschnitt aber auch mit einer Mehrzahl solcher Be­ arbeitungskanäle versehen sein.

Zur Verwendung als Pumpe ist die Formgebung der Ringkanäle 24 und 30 so, daß zwischen den Seitenwänden 34 ein relativ breiter Spalt besteht, damit das zu bearbeitende Material beim Füllen dieser Kanäle gut eingeführt werden kann. Die Formgebung der weiteren Ringkanäle 26 und 28 ist jedoch so, daß zwischen gegen­ überliegenden Seitenwänden 34 nur ein relativ schmaler Spalt besteht, womit die Pumpwirkung verbessert wird. Um die besten Arbeits­ bedingungen zu erhalten, ist die Formgebung und die Ausbildung der Kanäle der ersten Bearbeitungsabschnitte so, daß sie unter bestimmten Bearbeitungsbedingungen Material mit einer Ausgabe­ rate abgeben, die wenigstens gleich groß wie die Bearbeitungs- und Ausgaberate aus den Kanälen des weiteren Bearbeitungsab­ schnittes ist. Selbstverständlich ist eine Vielzahl von mit­ einander verbundenen Kanälen in den ersten Bearbeitungsab­ schnitten vorhanden, die axial verlaufende Übergabedurchgänge aufweisen, damit Material an die Bearbeitungskanäle des wei­ Abschnittes weitergegeben werden kann.

Es ist wichtig, ein Lecken aus den Kanälen in die Lager in den Endwänden 18 der Maschine oder aus dem Gehäuse heraus so klein wie möglich zu machen. Aus diesem Grund sind Ringkanäle 24 und 30 vorzugsweise an den Endwänden 18 des Rotors 12 angeordnet, um sicherzustellen, daß dort der nied­ rigste Druck herrscht und dementsprechend das Lecken minimal ist. Ein Lecken, das die Folge höheren Drucks in den schmaleren und in der Mitte angeordneten Ringkanälen 26 und 28 sein könnte, wird wenigstens teilweise durch den Druck verhindert, der in den Ringkanälen 24 und 30 des dargestellten Ausführungsbeispiels entwickelt wird. Der Druck, der in den mittigen Ringkanälen 26 und 28 entsteht, ist praktisch derselbe, so daß dort prak­ tisch keine Kraft auftritt, die ein Lecken von einem dieser mittigen Kanäle in einen anderen zur Folge hat.

Wie die Fig. 2 zeigt, ist der Zwischenraum 50 zwischen den zylindrischen Oberflächenteilen 20 des Rotors 12 und den Zylinderflächen 22 des Gehäuses 14 sehr gering und kann dazu beitragen, ein Lecken zu beeinflussen bzw. zu verringern. Gewöhnlich ist es jedoch zweckmäßig, zusätzliche Abdichtmaßnahmen zu ergreifen, so daß ein Lecken, soweit wie überhaupt möglich, verringert wird.

Die internen Übergabedurchgänge 40 (siehe Fig. 3, 4 und 5) dienen dazu, Material, das in den Ringkanälen 24 und 30 bearbeitet und unter ausreichendem Druck ausgegeben worden ist, zum Fül­ len der Ringkanäle 26 und 28 weiterzugeben. In die Zylinderfläche 22 des Gehäuses 14 sind vorzugsweise interne Übergabedurchgänge 40 eingearbeitet, um die Materialübergabe von einem Durchgang zum anderen zu gewährleisten. Zum Zwecke der Materialübergabe von einem Kanal eines ersten Bearbeitungsabschnittes zu einem Kanal eines zweiten Bearbeitungsabschnittes erstrecken sich die zugeordneten Übergabedurchgänge von einer Stelle vor der Ab­ schlußwand 31 des Kanalblocks 32 des betreffenden Kanals im ersten Bearbeitungsabschnitt zu einer Stelle, die auf den Kanalblock 32 in einem Kanal im weiteren Bearbeitungsabschnitt in Bewegungs­ richtung des Rotors 12 folgt. Der Verlauf der Übergabedurchgänge 40 ist schraubenlinienförmig, wenn die Kanalblöcke 32 in den Be­ arbeitungskanälen auf einer parallel zur Achse des Rotors 12 verlaufenden Linie liegen. Bei einer alternativen Ausführungs­ form können auch die Übergabedurchgänge 40 parallel zur Achse des Rotors 12 verlaufen, wenn der Kanalblock 32 im Kanal des weiteren Bearbeitungsabschnittes gegenüber dem Kanalblock 32 im Kanal des ersten Bearbeitungsabschnittes gegensinnig zur Drehbewegung des Rotors 12 versetzt ist. Bei Bedarf können auch äußere Materialbahnen statt der dargestellten internen Übergabedurchgänge Verwendung finden.

Der Weg des bearbeiteten Materials von einem Ringkanal 24 über einen Übergabedurchgang 40 in einem Ringkanal 26 ist im Quer­ schnitt gemäß Fig. 5 genauer dargestellt. Wie dort gezeigt, wird von den Seitenwänden des Ringkanals 24 mitgenommenes Material an der Abschlußwand 31 des Kanalsblocks 32 angesammelt und ent­ wickelt dort einen Druck, durch den es durch den Übergabe­ durchgang 40 gepreßt wird, um dann den Ringkanal 26 zu füllen. Im Ring­ kanal 26 entsteht an dessen Abschlußwand 31 ein Druck, der dazu führt, daß bearbeitetes Material durch die Auslaßöffnung 46 hinaus­ gedrückt wird.

Die Einlaßöffnung 36 durch das Gehäuse 14 dient dazu, zu be­ arbeitendes polymeres Material von einer geeigneten Zufuhrvor­ richtung aus, bei der es sich um einen Einfülltrichter oder um eine andere Materialquelle handelt, der Bearbeitung zuzu­ führen. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vor­ liegenden Erfindung ist die Einlaßöffnung 36 in axialer Rich­ tung länglich ausgebildet, so daß die Materialzufuhr an alle Ring­ kanäle 24, 26, 28 und 30 erfolgt.

Eine Maschine, bei der die Einfüllöffnung so ausgebildet ist, daß das Material lediglich in den oder die Kanäle des ersten Bearbeitungsabschnittes eingegeben wird, und die keine Ver­ bindung mit Kanälen des weiteren Bearbeitungsabschnittes her­ stellt, liegt jedoch im Rahmen der vorliegenden Erfindung. Eine solche alternative Ausbildung der Einlaßöffnung kann je­ doch eine beträchtliche Steigerung der Gesamtgröße der Maschine bedingen, insbesondere dann, wenn eine Mehrzahl von Bearbei­ tungskanälen in den ersten Bearbeitungsabschnitten vorhanden sind. Darüber hinaus werden bestimmte weitere Vorteile erzielt, wenn man die Einlaßöffnung so ausbildet, daß sie sowohl eine Verbindung mit Kanälen der ersten Bearbeitungsabschnitte als auch mit denjenigen des weiteren Bearbeitungsabschnittes her­ stellt. Diese Vorteile werden weiter unten näher erläutert.

Bei der Darstellung gemäß Fig. 4 verbindet die Einlaßöffnung 36 auch mit dem Ringkanal 26 (und/oder 28). Unter solchen Umständen ist es wichtig, daß die Einlaßöffnung 36 von dem Übergabedurchgang 40, durch den das Material in die Ringkanäle 26 und 28 gelangt, beabstandet angeordnet ist. Dieser Abstand muß nur so groß sein, daß das auf der Strecke zwischen der Einlaßöffnung 36 und dem Übergabedurchgang 40 sich bewegende Material einen Durchflußwiderstand erfährt, aufgrund dessen sich ein Gegendruck aufbaut, der groß genug ist, um sicherzustellen, daß das geförderte Material die Ringkanäle 26 (und/oder 28) vollständig füllt. Dieser Abstand in Umfangsrichtung sollte jedoch nicht wesentlich größer als zur Erzeugung dieses Druckes erforderlich sein, daß durch diesen Abstand der verfügbare Abstand in Umfangsrichtung verringert ist, in dessen Verlauf in den Ringkanälen 26 und 28 zu den Abschlußwänden 31 hin sich ein Druck aufbauen kann.

Wie die Fig. 1, 2 und 3 zeigen, ist die Zylinderfläche 22 des Gehäuses 14 zwar über den größten Teil ihres Verlaufs hinweg zylindrisch, ist jedoch mit Unterschneidungen 42 versehen, die sich über Teile der Ringkanäle 24 und 30 in der Nachbarschaft der Einlaßöffnung 36 erstrecken. Die Unterschneidungen 42 haben eine derartige Breite, daß ihre Seitenwände 44 sich über die zylindrischen Oberflächenteile 20 des Rotors 12 erstrecken und dabei Einziehkammern bilden, die so bemessen sind, daß sie ein Einziehvermögen bedingen, das das Durchsatzvermögen der Übergabedurchgänge des ersten Bearbeitungsabschnittes übersteigt. Wenn z. B. viskoses flüssiges Material in die Einlaßöffnung 36 gegeben wird, wird es von den zylindrischen Oberflächenteilen 20 des Rotors 12 bis zu der Stelle mitgenommen, wo die Fläche der Unterschneidungen 42 sich der erwähnten Zylinderfläche des Rotors 12 nähert. Dieser Vorgang begünstgt das Einpressen des viskosen Materials in die Ringkanäle 24 und 30. Der erwähnte überschüssige Einzugsgrad trägt dazu bei, daß die Ringkanäle 26 und 28 des weiteren Bearbeitungsabschnittes vollständig von dem Material gefüllt werden, das über Übergabedurchgänge von Kanälen der ersten Bearbeitungsabschnitte an sie gelangt. Die Verwendung von großen Querschnitten der Kanäle der ersten Bearbeitungsabschnitte kann ebenfalls zu einem Überwiegen der Einzugsfähigkeit führen, die erwähnten Unterschneidungen werden jedoch zu diesem Zweck bevorzugt. Es ist jedoch wichtig, daß die Unterschneidungen 42 sich nicht über diejenigen Teile der Ringkanale 26 und 28 erstrecken, die der Einlaßöffnung 36 gegenüberliegen, da sie dann die Länge der Teile dieser Kanäle verringern würden, die für einen Druckaufbau zur Verfügung stehen.

Beim Betrieb der Maschine wird viskoses, flüssiges Kunststoffmaterial oder ein Polymer in die Einlaßöffnung 36 gegeben und, wie erläutert, durch die Unterschneidungen 42 in die Ringkanäle 24 und 30 gepreßt. Wenn sich der Rotor 12 dreht, wird das Material in diesen Kanälen durch die Abschlußwand 31 des betreffenden Kanalblocks 32 angehalten, so daß sich die Seitenwände 34 relativ zu dem Materialkörper bewegen. Mit den einander gegenüberstehenden Seitenwänden 34 der Ringkanäle 24 und 30 in Berührung stehendes Material wird durch diese Seitenwände zur Abschlußwand 31 mitgenommen, wodurch ein Druck aufgebaut wird, der das Material durch die Übergabedurchgänge 40 in die Ringkanäle 26 bzw. 28 drückt. Wegen des Gegendrucks aufgrund der Beabstandung des Übergabedurchgangs 40 von der Einlaßöffnung 36, wird an die Ringkanäle 26 und 28 gefördertes Material in diese Kanäle hineingedrückt, so daß es ihren Querschnitt völlig ausfüllt. Material, das den Seitenwänden 34 der Ringkanäle 26 und 28 benachbart ist, wird durch diese Seitenwände auf deren Kanalblöcke 32 zu bewegt, die zum Aufbau eines Drucks führen, der das Material durch eine gemeinsame Auslaßöffnung drückt.

Wie erwähnt, ergeben sich dadurch weitere Vorteile, daß die erfindungsgemäße Maschine mit einer Einlaßöffnung 36 versehen ist, die eine Verbindung mit allen Kanälen der ersten und des weiteren Bearbeitungsabschnittes herstellt. Ein wesentliches Merkmal einer solcherart ausgestalteten Maschine besteht darin, daß da, wo die Materialzufuhrrate von den Ringkanälen 24 und 30 zu den Ringkanälen 26 wenigstens gleich groß oder größer als das Aufnahmevermögen für übergebenes Material der Ringkanäle 26 und 28 ist, jegliches überschüssiges Material, das die Ringkanäle 26 und 28 nicht aufnehmen können, zu dem in der Einlaßöffnung 36 befindlichen Material hin austritt. Die Folge hiervon ist, daß der Druck des Materials in den Ringkanälen 26 und 28 da wo es in die Bereiche eintritt, die durch die Zylinderoberfläche 22 des Gehäuses 14 begrenzt werden, praktisch gleich groß wie der Druck ist, der in der Einlaßöffnung herrscht. Der Druck in der Einlaßöffnung 36 ist etwa gleich groß wie derjenige der Umgebungsluft oder höher, wenn beabsichtigt ist, dazu beizutragen, daß die Ringkanäle 24 und 30 gefüllt werden. Hierdurch wird sichergestellt, daß zu jedem Zeitpunkt die Ringkanäle 26 und 28 vollständig angefüllt, jedoch keinerlei Druckschwankungen unterworfen sind, die dadurch zustandekommen könnten, daß die Materialausgaberate von den Ringkanälen 24 und 30 an die vollständig geschlossenen Teile der Ringkanäle 26 und 28 schwankt. Wenn z. B. die Materialausgabe aus den Ringkanälen 24 und 30, die normalerweise für die zum Füllen der Querschnitten der Ringkanäle 26 und 28 nötige Materialmenge sorgt, schwankt oder vorübergehend gestört ist, hat das viskose Material in der Einlaßöffnung 36 direkten Zugang zu den freiliegenden Teilen der Ringkanäle 26 und 28, so daß jedes Defizit beim Füllen dieser Kanäle vollständig durch das in der Einlaßöffnung 36 befindliche Material ausgeglichen werden kann. Durch diese Eigenschaft der erfindungsgemäßen Maschine ist sichergestellt, daß die Ringkanäle 26 und 28 bei konstantem Druck immer gefüllt sind und ermöglicht, daß diese Kanäle über die Auslaßöffnung 46 das bearbeitete Material immer im gleichen Ausmaß und mit konstantem Druck abgeben.

In der bisherigen Beschreibung ist die Maschine als Pumpe für Material geschildert worden, das von Anfang an, d. h. vom Zeitpunkt der Zufuhr an die Einlaßöffnung an, viskos ist. Es ist jedoch auch möglich, Material in stückiger Form oder als Schmelze zuzuführen und dann zu pumpen, vorausgesetzt, daß Mittel vorgesehen sind, die verhindern, daß das stückige Material oder noch nicht geschmolzenes Granulat in die Ringkanäle 26 und 28 direkt eingegeben oder in sie hineingefördert wird. Bei der Bearbeitung stückigen Materials ist es insbesondere wichtig, daß die Rate, mit der die Ringkanäle 24 und 30 geschmolzenes Material an die Ringkanäle 26 und 28 übergeben, so groß ist, daß die Abgabe von Materialüberschuß aus den Ringkanälen 26 und 28 an die Einlaßöffnung 36, von wo aus es wieder in die Ringkanäle 24 und 30 gelangt, immer gleich groß ist. Durch das Aufrechterhalten dieser Materialzufuhrrate an die Ringkanäle 26 und 28 werden jegliche Materialkörnchen weggeschwemmt, so daß sie nicht in die Ringkanäle 26 und 28 gelangen.

Insbesondere bei der Bearbeitung von Material, das anfänglich stückig ist, ist es wichtig, eine Mehrzahl von Kanälen in den ersten Bearbeitungsabschnitten vorzusehen, um sicherzustellen, daß eine Materialschmelze entsteht und dementsprechend geschmolzenes Material an den oder die Kanäle des weiteren Bearbeitungsabschnittes gelangen, so daß das überschüssige Material an diese Kanäle des weiteren Bearbeitungsabschnittes gelangt. Wenn eine Mehrzahl solcher Kanäle in den ersten Bearbeitungsabschnitten vorgesehen ist, erstreckt sich die Materialeinlaßöffnung über alle diese Kanäle und bei Bedarf auch über den oder die Kanäle des weiteren Bearbeitungsabschnitts.

Nachstehend wird die Maschine in ihrer Eigenschaft als Pumpe zur Bearbeitung geschmolzenen polymeren Materials, wie z. B. geschmolzenen Polyäthylens oder Polystyrens beschrieben. Es wird hierbei auf die Fig. 1 bis 5 und insbesondere auf die Fig. 6 bis 9 Bezug genommen.

Die Pumpe weist in diesem Falle Aufbaumerkmale und/oder Bestandteile auf, die den in den Fig. 1 und 2 gezeigten ähnlich sind. An jedem Ende der Pumpe ist ein Kanal eines ersten Bearbeitungsabschnittes angeordnet, wogegen dazwischen zwei Kanäle des weiteren Bearbeitungsabschnittes liegen. Die Einlaßöffnung 36 stellt zu jedem der Kanäle der Pumpe eine Verbindung her. Dieser Einlaßöffnung ist eine nicht dargestellte Füllvorrichtung zugeordnet, über die unter Schwerkraft viskoses geschmolzenes Polymer mit einer Zufuhrrate eingegeben werden kann, die die Einzugsrate der Kanäle der ersten Bearbeitungsbereiche übersteigt. So ist beispielsweise eine Füllvorrichtung zweckmäßig, mit deren Hilfe geschmolzenes polymeres Material bei einer Zufuhrrate von ungefähr 2 500 kg/h zugeführt werden kann. Außerdem sind Mittel zum Erhitzen des Materials während dessen Bearbeitung vorgesehen. Es können beispielsweise an den Außenseiten jedes der Kanäle Kammern vorgesehen sein, in die ein Fluidmittel zur Wärmesteuerung eingeführt wird, das die Wärmeabgabe über die Wände der Kanäle beeinflußt.

Einzelheiten der Formgebung und beispielsweiser Abmessungen sowie gegenseitiger räumlicher Zuordnung der Elemente der Kanäle der ersten Bearbeitungsabschnitte werden nachstehend anhand der Fig. 6 und 7 näher erläutert. Bei dem dort dargestellten Bearbeitungskanal eines ersten Bearbeitungsabschnittes liegt der Kanalradius (R _D ) zwischen ungefähr 175 mm und 525 mm wogegen der Radius der Welle R _S zwischen ungefähr 85 mm und 260 mm liegt. Der größte Abstand der Seitenwände der Kanäle des ersten Bearbeitungsabschnittes liegt zwischen ungefähr 6 mm und ungefähr 20 mm, wogegen das Minimum dieses Abstandes zwischen ungefähr 3 mm und 10 mm liegt. Der Winkelabstand der Kanäle in Umfangsrichtung bei den einzelnen Kanalteilen ist in Fig. 6 mit 100, 102, 104 und 106 bezeichnet. So erhielt der Winkel der Unterscheidung 42 die Bezeichnung 100 und liegt ungeführ zwischen 30° bis 90°, wogegen 102 den Winkel der Einlaßöffnung 36 bezeichnet, der zwischen ungefähr 30° und ungefähr 90° liegt. Der Kanalblock 32 hat einen mit 101 bezeichneten Winkelabstand, der zwischen ungefähr 3° und ungefähr 12° liegt, wogegen der Auslaß aus einem Kanal des ersten Bearbeitungsabschnittes, beispielsweise der Übergabedurchgang 40, der mit 106 bezeichnet ist, zwischen ungefähr 10° und ungefähr 20° liegt. Der Maximalabstand zwischen den Oberflächenteilen 20 der Kanalwände der Ringkanäle 24 (oder 30) und der Zylinderfläche 22, die die Unterschneidung 42 bildet, ist mit 108 bezeichnet und liegt zwischen ungefähr 20 mm und ungefähr 60 mm.

Einzelheiten der Ausbildung und Formgebung sowie der Größen- und Raumrelationen der Elemente der Bearbeitungsdurchgänge des weiteren Bearbeitungsabschnittes werden nachstehend anhand der Fig. 8 und 9 näher erläutert. R _D und R _S liegen in denselben Maßbereichen wie bei den Bearbeitungsdurchgängen gemäß den Fig. 6 und 7. Wie jedoch Fig. 9 zeigt, ist die maximale Breite 97 eines Kanals des weiteren Bearbeitungsabschnittes beträchtlich kleiner als eines solchen eines ersten Bearbeitungsabschnittes und kann zwischen ungefähr 3 mm und ungefähr 10 mm liegen, wogegen die minimale Breite zwischen ungefähr 1,5 mm und ungefähr 5 mm liegt. In Fig. 8 sind die Winkelabstände in Umfangsreichtung der verschiedenen Bestandteile als Winkel 114, 116, 118, 120 und 122 bezeichnet. Der Winkelabstand der Einlaßöffnung 36 ist mit 114 bezeichnet und kann zwischen ungefähr 30° und ungefähr 90° liegen. Der Winkelabstand 118 des Durchgangs 40 kann zwischen ungefähr 10° und ungefähr 30° liegen. Der Winkelabstand des Kanalblocks 32 ist mit 120 bezeichnet und liegt zwischen ungefähr 3° und ungefähr 12°, wogegen der Winkelabstand 122 der Auslaßöffnung 46 zwischen ungefähr 10° und ungefähr 30° liegt.

Wie die Fig. 7 und 9 zeigen, sind sowohl die Kanäle der ersten Bearbeitungsabschnitte als auch diejenigen des weiteren Bearbeitungsabschnittes keilförmig ausgebildet. Diese keilförmige Ausbildung für beide Arten von Kanälen ist insbesondere deswegen günstig, weil sie die Erzeugung eines optimalen Drucks bei jedem Radius sicherstellt. Diese Ausgestaltung gewährleistet daher auch einen besseren Pumpwirkungsgrad und verhindert darüber hinaus eine zusätzliche Materialzirkulation, wie sie bei Kanälen mit parallel verlaufenden Wänden wegen der dort vorhandenen radialen Druckverteilung beobachtet wird.

Eine Pumpe mit den oben beschriebenen Merkmalen kann mit Rotationsgeschwindigkeiten von ungefähr 20 Umdrehungen/min bis ungefähr 100 Umdrehungen/min zum Pumpen geschmolzenen polymeren Materials betrieben werden.

Aus der vorstehenden Beschreibung ergibt sich, daß die erfindungsgemäße Maschine sich beträchtlich von bekannten Pumpen unterscheidet. Gegenüber Extrudern für Schmelzen weist die erfindungsgemäße Maschine den Vorteil eines kompakten Aufbaus, eines geringeren Energieverbrauchs und einer höheren Förderrate auf. Im Vergleich mit Getriebepumpen bringt die erfindungsgemäße Maschine die Vorteile einer höheren Förderleistung, einer höheren Einzugsrate, sowie den Vorteil, daß keine ineinandergreifenden Arbeitsflächen vorhanden sind, die durch Fremdkörper beschädigt werden können.

Claims (5)

1. Vorrichtung zur Verarbeitung von festem und viskosem Kunststoff und polymeren Material mittels mehrerer das Material führende Ringkanäle (24, 26, 28, 30), die einen Rotor (12) umgeben, der sich in einem Gehäuse (14) dreht und das Material von einer Einlaßöffnung (36) zu einer Auslaßöffnung (40, 46) transportiert, der es mittels eines Kanalblocks (32) aus jedem Ringkanal zugeleitet wird, der zwischen aus dem Rotor herausragenden Scheiben ausgebildet ist und in den zum Aufstauen des Materials in Strömungsrichtung nach der Auslaßöffnung der Kanalblock vom Gehäuse her hineinragt, wobei mindestens der dem ersten Ringkanal folgende Ringkanal das zu verarbeitende Material sowohl über die Einlaßöffnung des ersten Ringkanals erhält, die zu diesem Zweck sich mindestens auch über diesen folgenden Ringkanal erstreckt, als auch das Material über einen Übergabedurchgang (Auslaßöffnung 40) erhält, der die Auslaßöffnung (40) des ersten Ringkanals (24) mit dem betreffenden folgenden Ringkanal (26) verbindet.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Einlaßöffnung (36) eine sich nur über den ersten Ringkanal (24) erstreckende Unterschneidung (42) in der inneren Zylinderfläche (22) des Gehäuses (14) vorgesehen ist, die eine gehäuseseitige Verlängerung der Einlaßöffnung (36) bildet.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Übergabedurchgang (Auslaßöffnung 40) in der inneren Zylinderfläche (22) des Gehäuses (14) gebildet ist und sich von dem ersten Ringkanal (24) vor dessen Kanalblock (32) bis hinter den Kanalblock (32) des weiteren Ringkanals (26, 28) erstreckt.

4. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei erste Ringkanäle (24, 30) vorgesehen sind, die Material zum Füllen wenigstens jeweils eines nächsten Ringkanals (26, 28) bearbeiten und abgeben.

5. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet daß die Ringkanäle (24, 30, 26, 28) keilförmigen Querschnitt (96, 98, 97, 99) aufweisen.