DE3131695A1 - Schneckenextruder - Google Patents

Schneckenextruder

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DE3131695A1
DE3131695A1 DE19813131695 DE3131695A DE3131695A1 DE 3131695 A1 DE3131695 A1 DE 3131695A1 DE 19813131695 DE19813131695 DE 19813131695 DE 3131695 A DE3131695 A DE 3131695A DE 3131695 A1 DE3131695 A1 DE 3131695A1
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DE
Germany
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heating
melting chamber
screw extruder
air
circuit
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DE19813131695
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René 5100 Aachen Baltus
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Original Assignee
Individual
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Description

  • "Schneckenextruder" Die Erfindung betrifft einen Schneckenextruder, insbesondere Handextruder, zum Schweißen von thermoplastischen Kunststoffen, wie Polypropylen (PP), Polyäthylen (PE) und Polyvinylchlorid (PVC), mit je einer durch Temperaturfühler zu kontrollierenden Heizung für die zum Erhitzen des zu verschweißenden Materials verwendete Heizluft und für die eine anzutreibende Schneckenwelle oder dergleichen enthaltende Schmelzkammer des Schweißwerkstoffs.
  • Vorgenannte Geräte werden zum sogenannten Extrusionsschweißen, d.h. zum stoffschlüssigen Verbinden, von gunststoffteilen verwendet. In den Geräten sind zwei verschiedene Heizungen bzw. Heizelemente'erforderlich. Die eine Heizung dient dazu, den granulat- oder drahtförmig zugeführten Schweißwerkstoff aufzuschmelzen, während die andere Heizung zum Erhitzen von Luft benutzt wird, mit deren Hilfe das zu verschweißende Grundmaterial vorzuwärmen ist.
  • Zur Steuerung der Heizungen wurden entsprechend den verschiedenen Aufgaben, den unterschiedlichen Trägheiten gegenüber Temperaturänderungen und der stark voneinander abweichenden Energieaufnahme getrennte und somit voneinander unabhängige Temperaturregelung bzw. Stellglieder verwendet.
  • Die Temperatur der Schmelzkammer und damit der Schneckenwelle des Schweißwerkstoffs wurde mit einem klassischen Thermoelement geregelt, während die Lufttemperatur in der Regel nur anhand eines Thermometers mit in der Praxis re- lativ geringer Genauigkeit einzustellen war. Bei Anderung der in Richtung auf den zu verschweißenden Grundwerkstoff geblasenen Luftmenge ergaben sich daher entsprechend starke Temperaturschwankungen.
  • Nach jedem Betrieb des Extruders also nach jedem Schweißvorgang verbleibt ein Rest an Zusatz- bzw. Schweißwerkstoff in der Schmelzkammer, derart, daß die in der Schmelzkammer enthaltende Schneckenwelle in dem bei Abkühlung erstarrenden Schweißwerkstoff gewissermaßen einfriert. In diesem Zustand darf die Antriebsmaschine der Schneckenwelle natürlich nicht eingeschaltet werden, weil sonst das Getriebe zerstört oder der Motor beschädigt würde. Vor dem Einschalten des Motors muß daher stets die Heizung der Schmelzkammer so lange eingeschaltet sein, bis noch in der Schmelzkammer enthaltender Schweißwerkstoff völlig geschmolzen ist. Um zu verhindern, daß der Motor vor dem völligen Aufschmelzen dieses von einem vorhergehenden Betrieb noch im Schneckengehäuse enthaltenden Schweißwerkstoff eingeschaltet wurde, baute man bisher in den Motorstromkreis Sicherungsautomaten ein, die so ausgelegt waren, daß bei zu starker Last, d.h. bei noch nicht voll aufgeschmolzenem Schweißwerkstoff, der Stromkreis unterbrochen wurde. Da jedoch die Qualität der im Handel erhältlichen Sicherungsautomaten sowie die Stromaufnahme der Motoren ohnehin starken Schwankungen unterliegen, wurden die beschriebenen Schneckenextruder oder Handextruder immer wieder beim Einschalten mehr oder weniger stark beschädigt. Solche Bedienungsfehler treten vor allem deshalb relativ häufig auf, weil das Aufheizen des Gerätes je nach Umgebungstemperatur zu in der Regel 10 bis 20 Minuten dauert und die Geduld des oft im Akkord stehenden Handwerkers auf eine harte Probe gestellt wird.
  • Eine weitere Fehlerquelle an dem Schneckenextruder ist die Steuerung und Uberwachung der Schweißluftmenge. Häufig wird dem Bedienenden daran gelegen sein, die Schweißluftmenge schon bei kurzzeitigem Unterbrechen des Schweißens stark zu reduzieren, um beispielsweise die Geräuschentwicklung herabzusetzen. Wenn der Bedienende dann nicht besonders achtgibt, besteht die Gefahr, daß das der herangerführten Schweiß- bzw. Heizluft zugeordnete Heizelement verglüht.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe-zugrunde, einen Schneckenextruder eingangs genannter Art mit in vorgenanntem Sinne vor Fehlbedienungen geschütztem Getriebe bzw. Motor der Schneckenwelle zu schaffen. Insbesondere liegt der Erfindung die weitere Aufgabe zugrunde, der Getriebe und Motor zugeordneten Schutzeinrichtung eine solche zum Überwachen der Schweißluftmenge zuzuordnen bzw. die beiden Schutzeinrichtungen miteinander integriert zu kombinieren. Die erfindungsgemäße Lösung ist gekennzeichnet durch eine nur bei in einem vorgegebenen Temperaturbereich erhitzter Heizluft und in einem vorgegebenen Temperaturbereich erhitzter Schmelzkammer aufzuhebender Einschaltsperre des Antriebsmotors der Schneckenwelle.
  • Erfindungsgemäß wird also eine Und-Schaltung vorgesehen, die dafür sorgt, daß bestimmte Mindesttemperaturbereiche mit einem Umfang von beispielsweise etwa 4OOC für die Heizluft und die Schmelzkammer erreicht werden, bevor die Einschaltsperre des Antriebsmotors von einer Auswertelogik, beispielsweise durch ein auf ein in den Motorstromkreis gesetztes Relais zu gebendes Signal, aufgehoben wird. Die Bedienungsperson kann demgemäß die Antriebsmaschine der Schneckenwelle ohne Gefahr für Motor und Getriebe einschalten, weil der Versorgungsstromkreis der Maschine erst freigegeben wird, wenn beide Heizkreise des Gerätes die erforderliche Temperatur erreicht haben und insbesondere in der Schmelzkammer feste Bestandteile in störender Menge nicht mehr vorhanden sind. Vorzugsweise wird dazu ein netzversorgter elektronischer Regler mit einer Beschaltung zum Schließen bzw. Anziehen des Relais bei sowohl mit Hilfe eines netzversorgten Heizelementes in einem vorgegebenen Temperaturbereich erhitzter Heizluft als auch mit Hilfe eines weiteren netzversorgten Heizelements in einem vorgegebenen Temperaturbereich erhitzter Schmelzkammer verwendet.
  • Gemäß weiterer Erfindung wird auch eine Luftüberwachung zum Schutz des zum Erhitzen der Schweißiuft vorgesehenen Heizelementes in die elektronische Regelung integriert.
  • Vorzugsweise geschieht das dadurch, daß in den Stromkreis des zum Erhitzen der Heizluft vorgesehenen Heizelementes ein durch den elektronischen Regler entsprechend dem gemessenen Temperatur- und Durchflußmengen-Werten der Heizluft gesteuerter Schalter, insbesondere ein Triac, gesetzt wird. Vorteilhaft wird dem Heizelement der Schmelzkammer eine shnliche Sicherung zugeordnet, in dem in den Stromkreis des zum Erhitzen der Schmelzkammer vorgesehenen Heizelements, insbesondere eine die eine Schneckenwelle enthaltende Schmelzkammer etwa zylindrisch umfassende Bandheizung, durch den elektronischen Regler entsprechend den Temperaturwerten der Schmelzkammer gesteuerte Schalter, insbesondere wieder ein Triac, gesetzt wird. Letztere Schutzschaltungen arbeiten in Abhängigkeit von den jeweiligen Heizelementen zugeordneten Temperaturfühlern, während die Verarbeitung der gemessenen Temperatur- und Luftmengen-Werte in dem elektronischen Regler bzw. der diesem zugeordneten Auswertelogik verarbeitet werden. Der Auswertelogik sind Stellglieder zum Betätigen der nachgeschalteten Geräte, also beispielsweise der genannten Triacs, sowie eventuelle Anzeigeinstrumente zugeordnet.
  • Anhand der schematischen Darstellung in der Zeichnung werden weitere Einzelheiten der Erfindung erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine Seitenansicht eines Handextruders; Fig. 2 eine Ansicht, teilweise im Schnitt des Handextruders von Fig. 1 gesehen von oben; und Fig. 3 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Schutzschaltung.
  • Der in den Fig. 1 und 2 dargestellte Handextruder wird insgesamt mit 1 bezeichnet. Zu dem Handextruder 1 gehören ein Antrieb 2 mit Motor und Getriebe, die über einen erflndungsgemäßen elektronischen Regler 3 gesteuert werden.
  • Der Antrieb 2 beaufschlagt eine Lageranordnung 4 mit darauf-~-e3chaltetem Schneckenrad 7 sowie ein Förderrollenpaar mit oberer Förderrolle 8 und unterer Förderrolle 9 und eine in einer Schmelzkammer 10 gelagerte Schneckenwelle 11.
  • Das Schneckenrad 7 sowie die Förderrollen 8 und 9 werden in einem Lagergehäuse 12 aufgenommen. An bzw. in diesem befindet sich auch der Luftanschluß 13 mit einer Leitung 14 zum Lufterhitzer 15 mit Lufterhitzerregler 16 und Buft-Temperaturfühler 17 der über einen flexiblen Schlauch 18 und die Vorwärmdüse 19 an die Schwei3stelle zu blasenden Heizluft. Die Heizluft wird möglichst in der zhe des auf den Ausgang 20 mit Düse 21 der Schmelzkammer 10 gesetzten Schweiß- bzw. Gleitschuhs 22 auf das zu schweißende Material in Pfeilrichtung 23 geblasen. Die mit dem Luft-Temperaturfühler 17 und einem Gerät zum Dessen der aufgenommenen Luftmenge ermittelten Werte, sowie die mit einem der Schmelzkammer 10 zugeordneten Temperaturfühler 24 ermit- telten Werte werden dem erfindungsgemäßen elektronischen Regler 3 zugeführt, dort ausgewertet und zum Regeln der Temperatur der Schmelzkammer 10 des im Lufterhitzer 15 vorgesehenen Heizelements und/oder der Luftmenge venfendet. Außerdem wird durch den elektronischen Regler 3 dafür Sorge getragen, daß der Antrieb 2 nicht zu betätigen ist, bevor nicht bestimmte Mindest- und Maximalwerte der Temperaturen von Schmelzkammer und Luft sowie der Luftmenge eingehalten bzw. erreicht werden.
  • Zum Einstellen kann der erfindungsgemäße elektronische Regler 3 auf seiner der Bedienungsperson zugewand-ten Fläche Skalen mit vorgebbaren Sollwerten für Luft- und Schmelzkammer- bzw. Schneckentemperatur besitzen. Den Skalen können passende Anzeigemittel, z.B. Leuchtanzeigen, zugeordnet sein. Insbesondere ist es zweckmaßig, Betriebsbereitschaft - betriebsbereiter Antrieb - durch eine Leuchtanzeige zu kennzeichnen.
  • Der Handextruder besitzt zum bequemen Handhaben einen Pistolenhandgriff 25 mit Betätigungsschalter 26 sowie einen Seitenhandgriff 27, in dessen Basis der Luftanschluß 13 integriert sein kann. Zum elektrischen Beaufschlagen dienen die Stromzuleitungen 28 und 29.
  • Mit Schweißgeräten der beschriebenen Art können Granulate aber auch Drahtmaterial aus den entsprechenden Kunststoffen verarbeitet werden. Im Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, einen Schweißdraht in Pfeilrichtung 30 durch die Förderrollen 8 und 9 ins Fördergehäuse 31 einzuziehen, von einer Extruderschnecke zu granulieren und das so gewonnene Granulat mit der Schneckenwelle 11 in die Schmelzkammer 10 zu drücken sowie durch eine die Schmelzkammer 10 umgebende Handbeheizung 32 aufzuschmelzen und schließlich als Strang aus dem Gleit- oder Schweißschuh 22 auszupressen.
  • Die zu dem erfindungsgemäßen Handextruder 1 gehörige Schaltung wird in Fig. 3 in eine: Blockschaltbild schematisch dargestellt. Der ele'Ntrcnische Regler 3 wird über eine Spannungsversorgung 41 und eine Sp2nnungsaufbereitung 42 mit dem Netz 40 verbunden. Ebenfalls auf das Netz 40 geschaltet werden über einen elektronischen Schalter 43 der Lufterhitzer 15 und über einen elektronischen Schalter 44 die Bandbeheizung 32. Den beiden vorgenannten Heizelementen 15 und 32 sind die Temperaturfühler 17 und 24 zugeordnet, welche Meldeleitungen 45 und 46 zum elektr cnischen Regler 3 besitzen. Die über die Leitungen 45 und 46 in den elektronischen Regler 3 gelangten Meßergebnisse werden in einer im Regler 3 integrierten Auswertelogik verarbeitet und aber Rückmeldeleitungen 47 und 48 auf den dem jeweiligen Heizelement 15 und 32 zugeordneten elektronischen Schalter 53 und 44 gegeben. Bei letzteren handelt es sich insbesondere um Triacs. Vorzugsweise wird in die den Lufternitzer 15 zugeordnete Rückmeldeleitung 47 eine weitere der Luftmengen-Überwachung dienende Zusatzschaltung 49 integriert.
  • Der mit Auswertelogik versehene elektronische Regler 3 besitzt aber außer der Rückmeldeleitungen 47 und 48 eine weitere, dem Schutz des Antriebs 2 des erfindungsgemäßen Geräts dienende Motorleitung 50. Diese führt zu einem Relais 51, über das der Antrieb 2 mit dem Netz 40 zu verbinden ist. Bei geschlossenem Einschalter 52 kann der Antrieb 2 nur anlaufen, wenn gleichzeitig das Relais 51 angezogen ist. Hierzu ist ein entsprechender Befehl über die Motorleitung 50 von dem elektronischen Regler 3 erforderlich. Der Befehl wird nur gegeben, wenn die Temperaturfühler 17 und 24 Temperaturwerte aus einem bestimmten 3ereich bzw. Fenster messen, die Luftüberwachung 49 in vorgegebener Weise eingependelt ist und durch die Dauer der Heizung sichergestellt ist, daß die Schmelzkammer 10 erstarrtes Schweißmaterial nicht mehr enthält. Die vorgenannten Werte von Luft- und Schmelzkammer-Temperaturbereich sowie eventuell Luftdurchlaufmenge können an dem elektronischen Regler 3 zugeordneten Anzeigen- und Einstelltafeln 53 vorgegeben und abgelesen werden.
  • Leerseite

Claims (5)

  1. Pat entansprüche S Schneckenextruder (1), insbesondere Handextruder, zum Schweißen von thermoplastischen gunststoffen, wie Polypropylen (PP), Polyäthylen (PE) und Polyvinylchlorid (Pvc), mit je einer durch Temperaturfühler (17, 24) zu kontrollierende Heizung (15, 32) für die zum Erhitzen des zu verschweißenden Materials verwendete Heizluft und für die eine anzutreibende Schneckenwelle (11) oder dergleichen enthaltende Schmelzkammer (10) des Schweißwerkstoffs, gekennzeichnet durch eine nur bei in einem vorgegebenen Temperaturbereich erhitzter Heizluft und in einem vorgegebenen Temperaturbereich erhitzter Shmelzkammer (10) aufzuhebender Einschaltsperre (51) des Antriebsmotors (2) der Schneckenwelle (11).
  2. 2. Schneckenextruder nach Anspruch 1 gekennzeichnet durch ein in den Stromkreis des Antriebsmotors (2) gesetztes Relais (51) als Einschaltsperre.
  3. 3. Schneckenextruder nach Anspruch 1 oder 2 gekennzeichnet durch einen netzversorgten elektronischen Regler (3) mit einer Beschaltung zum Schließen bzw. Anziehen des Relais (51) bei sowohl mit Hilfe eines netzversorgten Heizelements (15) in einen vorgegebenen Temperaturbereich erhitzter Heizluft als auch mit Hilfe eines weiteren netzversorgten Heizelements (32) in einen Temperaturbereich erhitzter Schmelzkammer (10).
  4. 4. Schneckenextruder nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in den Stromkreis des zum Erhitzen der Heizluft vorgesehenen Heizelements (15) ein durch den elektronischen Regler (3) entsprechend der gemessenen Temperatur- und Durchflußmengen-Werten der Heizluft gesteuerten Schalter (43), insbesondere ein Triac, gesetzt ist.
  5. 5. Schneckenextruder nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in den Stromkreis des zum Erhitzen der Schmelzkammer (10) vorgesehenen Heizelementes (32), insbesondere eine die eine Schneckenwelle (11) enthaltende Schmelzkammer (10) etwa zylindrisch -Ztssende Bandheizung (32), ein durch den elektronischen Regler (3) entsprechend den Temperatuunverten der Schmelzkammer (10) gesteuerter Schalter (44), insbesondere ein Triac, gesetzt ist.
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