DE3003615C2 - Schneckenstrangpresse mit Stiftzylinder - Google Patents
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Description
5| Homogenisier tell, wie oben beschrieben, zu erreichen, ist
./.,< es zweckmäßig, wenn in Materialfließrichtung gesehen
;. die Anfänge der Stege der vielgängigen Schneckenteile
: und die Enden der den stegfreien Abschnitten nachgeordneten
vielgängigen Schneckenteile zugespitzt ausgebildet sind.
: Die Erfindung wird aniiand eines in der Zeichnung
dargestellten Ausführungsbeispieles nachstehend erläu-
; tert:
Fig. 1 zeigt einen Einschneckenextruder gemäß der ,": Erfindung im Längsschnitt schematisch dargestellt.
■' i F i g. 2 ist ein Längsschnitt durch ein Extruderteil mit
■i zwei Homogenisiereinheiten.
-! Fig. 3 zeigt zugespitzte Steganfänge und Stegenden.
-! Fig. 3 zeigt zugespitzte Steganfänge und Stegenden.
Fig. 4 verdeutlicht in schematisierter Form die • ■;" Grundidee der vorliegenden Erfindung.
\y F i g. 5 zeigt eine Ausführungsform gemäß dem Stand
;* der Technik in schematisierter Form.
% In einem Extruderzylinder 1 ist eine Schnecke 2 angeln
ordnet mit darauf wendelförmig verkaufenden Schnekp kenstegen 3. Durch den Extruderzylinder 1 ra?.en Stifte 4
£ hindurch, die mittels einer Verschraubung S arretiert
β v/erden. Stifte 4 werden vielfach im Extrudereyünder 1
% derart angeordnet, daß sie mit ihren Achsen auf die k- Achse der Schnecke 2 zeigen. Je nach Zylinder- und
!g' Schneckendurchmesser können mehr bzw. weniger Stifte
yj radial durch den Zylinder hindurch in den Extruderraum
ψ. 6 hineinragen. Die Stifte 4 werden senkrecht zur Achse
'>'] der Schnecke 2 angeordnet und als eine Stiftebene ange-
; sprachen. Es können mehrere Stiftebenen in einem
bestimmten Abstand nebeneinander angeordnet werden, ; wobei zwischen den einzelnen Stiftebenen ein- oder
mehrgängige Schneckenabschnitte angeordnet sein können.
In Fig. 2 wird ein Extruderteil gezeigt mit zwei Homogenisierabschnitten
7. Die Homogenisierabschnitte 7 bestehen aus unmittelbar vor und nach einer Stiftebene
angeordneten vielgängigen Schneckenteilen 8 und 9.
Durch die vielgängige Ausbildung der Homogenisierabschnitte 7 wird die hohe Scherwirkung des zu verarbeilenden
Materials zwischen den sich gegenüberliegenden radialen Unterbrechungsflächen der Stege erheblich
gesteigert.
Immer dann, wenn die sich drehende Schnecke 2 mit den sich radial gegenüberliegenden Stegunterbrechungsflächen
an den Stegenden 10 und den Steganfängen 11 einen stationären Stift passieren, wird das Material zwischen
den Unterbrechungsflächen und dem Stift einer erheblichen Scherung urvsrworfen, die durch die VIeI-gängigkeit
der Homogenisierabschnitte entsprechend multiplizier· wird.
Fig. 5 zeigt In stilisierter Form und abgewickelt eine
Anordnung gemäß dem Stand der Technik, bei der ein durchlaufender we.idelförmlger Steg gleicher Steigung,
wie der in Flg. 4 gezeigte Steg unterbrochen wurde, um freien Raum für die stationären Stifte 14 vorzusehen.
Wenn die radiale Stegunterbrechungsfläche 13 den Stift 14 passiert, kann das Material ungehindert zur anderen
Seite ausweichen ohne eine Scherung zu erfahren. Wenn dann Im Laufe der weiteren Schneckendrehung die
radiale Stegunterbrechungsfläche 12 des neuen Steganfanges den Stift 14 passiert, wird dem Material wiederum
erlaubt. In die andere Richtung auszuweichen, ohne eine
Scherbeaufschlagung zu erfahren.
Aufgrund eines Vergleiches der Wirkungswelsen der beiden schematisch dargestellten Flg. 4 und 5 wird die
überragende Scherwirkung der erfindungsgemäßen Anordnung deutlich.
Hinsichtlich der Herstellung der erfindungsgemäßen Homogenüierabschnitte 7 sei erwähnt, daß diese beispielsweise
durch einfaches Aufstecken der als einzelne Teile ausgebildeten vielgängigen Schneckenteile 8 und 9
auf einen Zuganker mit entsprechender Sicherung durch Paßfedern hergestellt werden können. Die Ausbildung
der Schneckenteile 8 und 9 sowie des dazwischen angeordneten stegfreien Abschnitts als Einzelteile ist deswegen
von großem Vorteil, weil verschieden starke Verschleißerscheinungen auftreten können. So werden beispielsweise
die ersten Homogenisierabschnitte 7 wesentlich stärker beansprucht als die nachfolgenden, weil das
Material eingangs kälter und somit wesentlich abrasiver ist. Ein weiterer Vorteil bei der Ausbildung der Schnecke
in einzelne austauschbare Abschnitte liegt in der Hersteilung begründet. Die Schneckenteile können, da im Volumen
relativ klein, als preiswerte Präzisionsgußteile hergestellt werden.
Entsprechend dem zu verarbeitenden Material kann es erforderlich sein, mehr oder weniger Scherenergie in das
Material einzuleiten und somit meh; oder weniger Homogenisierabschnitte 7 vorzusehen.
In der Praxis hat sich gezeigt, daß beispielsweise die
vielgängigen Schneckenabschnitte oder Schneckenteile 8 und 9 folgende Gangzahlen bei bestimmten Extrudergrößen
haben sollten, wobei die Größenangaben von 90, 150, 200 und 250 auf den Schneckenaußendurchmesser
bzw. auf den Innendurchmesser des Extrudergehäuses bezogen sind.
90-Extruder - 2gängig
150-Extruder- 3gängig
200-Extruder - 4gänglg
250-Extruder - 5gängig
150-Extruder- 3gängig
200-Extruder - 4gänglg
250-Extruder - 5gängig
Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, die Abschnittslänge der Schneckenteile 8 und 9 in einer bestimmten
Relation zum Durchmesser der Stifte 4 auszubilden. Als besonders wirkungsvoll hat sich ein Verhältnis der
Abschnittslänge des Schneckenteils 8 zum Stiftdurchmeiser von 1:1 bis 1:2 erwiesen, d. h. wenn die
Schneckenabschnitte oder -teile 8 eine Länge von 0,2 D aufweisen, sollten die Stifte bzw. die Länge des stegfreien
Schneckenabschnitts zwischen den Schneckenabschnitten oder Schneckenteilen 8 und 9 eine L?nge von 0,1 bis
0,2 D(D = Schneckenaußendurchmesser) aufweisen.
Bei der Verarbeitung von kalten Gummimischungen durch eine Schnecke mit erfindungsgemäßer Steg- bzw.
Stiftgeometrie hat sich gezeigt, daß die Gummimischung
mit möglichst geringem Widerstand aufgeteilt und zwischen den Stiften u;;d Stegen in lange Teilströme ausgezogen
wird. Eine ausgezeichnete Homogenität der Gummimischung
war die Folge.
Gleichzeitig können durch die Verwendung der Homogenisierabschnitte
die dazwischen liegenden Förderteile ein- oder zweigängig sehr tief geschnitten mit hoher Ausstoßleistung
pro Umdrehung ausgebildet werden, ohne Inhomogenitäten, wie ungleichmäßige Temperaturverteilungen,
befürchten tu müssen.
Bei einem Vergleichsversuch auf einem Extruder mit einem Stlfizyllnder, wie gezeigt in der DE-OS 22 35 784,
zeigten sich folgende Ergebnisse:
Der Extruder war mit 10 hintereinander angeordneten
Stiftebenen ausgerüstet. Die zu verarbeitende Gummlmlschung, die etwa Rat mtemperatur aufwies, wurde In den
Extruder eingegeben und nach Passleren der IO Stiftebenen wurde die Homogenität bestimmt.
Danach wurde ein erfindungsgemäßer Extruder mit Material, welches eine gleiche Viskosität und Temperatur
aufwies, beschickt. Nachdem die Gummimischung 5 Homogenisierabschnitte 7 passiert hatte, lag bereits eine
Honiogenllilt vor, die vergleichbar war mit der Homogenität des Materials gemäß einem Extruder nach der DE-OS 22 35 784 mit IO hintereinander angeordneten Stlftebencn und einer doppelten Länge.
Aufgrund dieses Vergleichsversuches wird deutlich.
daß ein erfindungsgemäßer Extruder um 50% kürzer ausgeführt werden kann als; ein Extruder ge mti IJ dem Stand
der Technik, bzw. daß bei gleicher Länge wesentlich höhere Ausstoßlelstunijen gefahren werden können,
ohne daß Inhomogenitäten des Materials befürchtet werden müssen.
Claims (4)
1. Schneckenstrangpresse mit Stlfuylinder für die
Verarbeitung vor« Thermoplasten und Elastomeren, mit in einem Hohlzylinder drehbarer Schnecke, wobei
von der Innenwandung des Zylinders in etwa gleichmäßigen Abständen um den Umfang verteilt radial
sich erstreckende, auf die Schneckenachse zeigende Stifte angeordnet sind und wobei die Schneckenstege
an den Stellen, an denen die Stifte in den Zylinder hineinragen, radial unterbrochen sind, dadurch gekennzeichnet,
daß die radialen Unterbrechungsflächen der Stegenden (10) und Steganfänge (11) in
Schneckenachsrichtung gesehen gegenüberliegend vorgesehen sind.
2. Schneckenstrangpresse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die sich radial gegenüberliegenden
Unterbrechungsflächen der Stegenden (10) und -anfange UD zu zwei vieigängigen, mft
einem Abstand zueinander angeordneten Schneckenteilen (8,9) einer axial gemessenen jeweiligen Steglänge
von etwa 1/5 D gehören, zwischen denen ein stegfreier Schneckenabschnitl einer Länge von etwa
1/5 D angeordnet Ist (D = Schneckenaußendurchmesser).
3. Schneckenstrangpresse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in Maieriainießrichtung
gesehen die Steganfänge (15) der vielgängigen Schnekkentelle (8) ur1 in Materialflleßrichlung gesehen die
Stegenden (16) der hinter dem stegfrelen Abschnitt
nachgeordneten vielgängigen Senneckenteile (9) zugespitzt ausgebildei sind.
4. Schneckenstrangpresse nat.i Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die Schneckenieile (8)
und (9V und die zwischen den Homogenlslerabschnlllen (7) angeordneten ein- oder mehrgängigen Schnekkenteile
als Einzelteile und auswechselbar ausgebildet sind.
Die Erfindung betrifft eine Schneckenstrangpresse mit Stiftzylinder für die Verarbeitung von Thermoplasten
und Elastomeren mit in einem Zylinder drehbarer Schnecke, wobei von der Innenwandung des Zylinders
etwa in gleichmaßigen Abständen um den Umfang verteilt sich radial erstreckende, auf die Schneckenachse zeigende
Stifte angeordnet sind und wobei die Schneckenstege an den Stellen, an denen die Stifte in den Zylinder
hineinragen, unterbrochen sind.
Gattungsgemäße Extruder mit Stiftzylinder sind bekannt aus der DE-OS 22 35 784. Bei den in dieser
Schrift gezeigten Extrudern sind die Schneckenstege an den Stellen unterbrochen, an denen die Stifte durch den
Zylinder In den Extruderraum hineinragen. Bei einer derartigen Konstruktion soll ein einwandfreier Misch- und
Homogenisiereffekt Für das zu verarbeitende Material erzielt werden.
Nachteilig bei dieser Konstruktion Ist, daß praktisch
keine Materlalscherung erfolgt und somit die Homogenität der zu verarbeitenden Masse sehr zu wünschen übrig
läßt. Es erfolgt zwar, wenn das Material auf die Stifte auftriffl, eine Stromteilung und Umlegung, eine nennenswerte
Scherung des Materials wird nicht erzieh, well
das Material, wenn es von einem Stift erfaßt wird. In den
Nachbargang ausweichen kann ohne merkliche Scherung zwischen Schneckensteg und Stiften zu erfahren. Die
bekannte Konstruktion erreicht also durch Stromteilung und Stromumlegung viele Teilströme und Umschichtungen,
es wird jedoch kaum ein Scherfließen erreicht. Die Stifte werden von vielen Masseteilchen ohne jegliche
Intensiv-Scherung umströmt.
Aus der DE-OS 24 61320 ist eine Extruderschnecke
bekannt mit Schr.eckenstegen, die unterbreche τ sind,
jedoch ohne Anordnung von radial durch den Extruderzylinder ragenden Stiften, so daß eine gezielte Scherung
eines thermoplastischen Kunststoffes auf diesem Extruder nicht durchführbar ist.
Aus der DE-AS 12 45 584 ist weiterhin ein Extruder bekannt mit In den Zylinderraum ragenden Stiften,
denen auf einem Schneckenkern angeordnete ringförmige Stegs zugeordnet sind, wobei die ringförmigen
Stege unterbrochen sind, jedoch keinerlei Eigenförderung ausüben können. Mittels einer derartigen Schneckengeometrie
Ist es ebenfalls nicht möglich, eine gezielte Scherung. d. h. Zerreibung des Materials, zu erreichen.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Extruder mit einem Stiftzylinder der eingangs genannten
Art so zu verbessern, daß bei der Uniströmung der Stifte ein hohes Schergefälle entsteht und somit eine ausgezeichnete
Homogenität der zu verarbeitenden Masse erreicht wird.
Die Aufgabe wird gelöst durch die im Kennzeichnungsteil des Patentanspruchs 1 niedergelegte Lehre und
die In den Ansprüchen 2 bis 4 zweckmäßigen Ausfühjo rungsformen.
Durch die Anordnung der Enden und Anfänge der unterbrochenen Stege derart, daß die radialen Unterbrechungsflächen
der Siegenden und -anfange sich in Schneckenachsrichtung gegenüberliegen, wird erreicht.
daß Immer dann das Material einer hohen Scherung unterworfen wird, wenn es sich zwischen einem stationären
Stift und den radialen Unterbrechungsflächen befindet.
Durch diese Anordnung wird eine sehr hohe Wirkfläehe
Tür die Einleitung einer großen Menge Stherenergie in das Material erreicht. Ferner wird das an dieser Stelle
sich befindende Material mit erhöhter Geschwindigkeit durch die engen Spalten gezogen, ohne daß es ausweichen
kann.
Gemäß dem Stand der Technik wird dem zu verarbeitenden Material, wenn es mn den stationären Stiften in
Berührung kommt, stets erlaubt, ohne eine große Beaufschlagung
auszuweichen. Mit einer großen Anzahl von Sliftreihen wird zwar eine gute üurchmischung erzielt,
die Scherung des Materials, die maßgeblich für eine gute Materialhomogenität verantwortlich ist. wird jedoch
stark vernachlässigt.
In Anwendung der Erfindung werden jeweils radial angeordnete Stiftebenen in Kranzform vorgesehen mit in
Materialfließrichiung davor und dahinter angeordneten
kurzen und vielgängigen Schneckenteilen.
Durch die Verwirklichung der erfindungsgemäßen Idee, nämlich die gegenüberliegende Anordnung der
radialen Unterbrechungsflächen der Stegenden und -anfange auf ein vielgängig gestaltetes Homogenisierten,
wird die Homogenisierwirkung bei der Schneckenstrangpresse noch vervielfacht.
Werden mehrere derartig gestaltete Homogenisiereinheiten hintereinander geschaltet, so kann mit einem sehr
ö5 kurzen Extruder eine ausgezeichnete Misch- und Homogenlsierwlrkung
erzielt werden. Der Anschaffungspreis einer Exirudereinhelt wird somit erheblich reduziert.
Um einen geringeren Strömungswiderstand in einem
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8363 | Opposition against the patent | ||
8331 | Complete revocation |