DE3212159A1

DE3212159A1 - Verfahren und anordnung zum abdichten rotierender teile gegenueber stationaeren teilen einer bearbeitungsmaschine fuer thermoplastische kunststoffe, kautschuk oder dergleichen

Info

Publication number: DE3212159A1
Application number: DE19823212159
Authority: DE
Inventors: Gerd Dipl.-Ing. 3012 Langenhagen Capelle
Original assignee: Hermann Berstorff Maschinenbau GmbH
Current assignee: KraussMaffei Berstorff GmbH
Priority date: 1982-04-01
Filing date: 1982-04-01
Publication date: 1983-10-13
Also published as: JPS58173615A; DE3212159C2

Description

Verfahren und Anordnung zum Abdichten
rotierender Teile gegenüber stationären Teilen einer Bearbeitungsmaschine für thermoplastische Kunststoffe, Kautschuk oder dergleichen Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zum Abdichten rotierender Teile gegenüber stationären Teilen einer Bearbeitungsmaschine für thermoplastische Kunststoffe oder Kautschuk oder dergleichen.
Aus der US-PS 3 331 101 ist eine Wellendichtung bekannt. Am antriebsseitigen Ende einer Förderschnecke ist ein Gegenfördergewinde angeordnet, um zu erreichen, daß evtl. eingedrungendes thermoplastisches Material wieder in den Verarbeitungsraum zurückgefördert wird. Fall das Gegenfördergewinde nicht ausreicht, alles eingedrungene Material zurückzufördern, wird es in einer ringförmigen Sammelkammer aufgefangen und durch einen Auslaß abgeleitet. Als weitere Vorsichtsmaßnahme zwecks Verhinderung des Eindringens von thermoplastisciem Kunststoff in das, die Förderschnecke antreibende Getriebe wird vorgesehen, getriebeseitig hinter der ringförmigen Sammelkammer ein weiteres Rückfördergewinde auf der Schnecke anzuordnen, um eingedrungenes Material in die ringförmige Sammelkammer zurückzufördern.
Darüber hinaus ist das dieses Rückfördergewinde umgebende Gehäuseteil heiz- bzw. kühlbar ausgebildet, um auf die Menge des aus dem Auslaß austretenden Materials einwirken zu können (Spalte 2, Zeilen 47 - 51).
Mittels derartig gestalteter Abdichtungsanordnungen ausgerüstete rElenteile weisen hinsichtlich ihrer Grundkonzeption erhebliche Mängel auf. So ist es beispielsweise nicht möglich, eine zufriedenstellende Abdichtung zu erreichen durch Anordnungen, die eine bewußte Leckage des zu verarbeitenden Materials zulassen. Darüber hinaus ist der Materialverlust bei hohen Drücken in der Aufbereitungskammer bis 500 bar erheblich, so daß sich ein'derartiges Abdichtungsverfahren allein aus diesem Grunde bereits verbietet. Insbesondere muß jedoch hervorgehoben werden, daß durch in ein stationäres Ge hause eingebrachte Rückfördernuten und einer glatten zylinderförmigen, sich drehenden Welle keinerlei Förderung möglich ist. Nur wenn sich das Gehäuse mit den Nuten drehen wür de, könnte eine Materialrückförderung bei einer glatten zylindrischen Welle bewirkt werden, Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Abdichtungsverfahren sowie eine für die Durchführung des Verfahrens geeignete Anordnung aufzuzeigen, die die geschilderten Nachteile nicht aufweist. Mittels des Verfahrens und der Anordnung soll sichergestellt werden, daß kein Materialverlust auftritt und eine ausgezeichnete Abdichtung, auch gegenüber sehr hohen Materialdrücken bis 500 bar, sichergestellt wird.
Die Aufgabe wird gelöst durch die in Anspruch 1 und 2 festgelegten Verfahrenssc#ritte. Eine für die Durchführung des Verfahrens besonders geeignete Anordnung wird in den Ansprüchen 3 und 4 offenbart.
Durch das Einpressen eines verflüssigten, thermoplastischen Materials, beispielsweise gleich dem zu verarbeitenden Material, zu Abdichtungszwecken in den Spalt zwischen den rotierenden und stationären Teilen der Verarbeitungsmaschine werden jegliche Leckageverluste vermieden.
Durch eine Aufheizung des der Verarbeitungskammer zugewandten Rinospaltteiles und gleichzeitiges Kühlen des der Verarbeitungskammer abgewandten Teiles des Ringspaltes wird sichergestellt, daß der eingepreßte thermoplastische Kunststoff in Richtung der Verarbeitungskammer gepreßt wird. Durch Kühlen des der Verarbeitungskammer abgewandten Teiles des Ringspaltes wird der eindringende thermoplastische Kunststoff verfestigt, so daß zu dieser Seite eine absolute Abdichtung erfolgt, bei gleichzeitigem Eindringen des durch Aufheizen sehr niedrig viskos werdenden thermoplastischen Kunststoffes in den Verarbeitungsraum, wodurch das aus dem Verarbeitungsraum in den Ringspalt eindringende Material durch das eingepreßte Material zurückgepreßt wird.
Gemäß Anspruch 2 kann das in den Ringspalt einzupressende Material mit einem, den Druck in dem Verarbeitungsraum übersteigenden Druck eingepreßt werden, um eine zusätzliche Dichtwirkung zu erzielen. Durch Messen des Druckes in der Verarbeitungskammer und Einstellen des Einspritzdruckes entsprechend dieses Druckes, werden fast konstante Abdichtungsverhältnisse geschaffen.
Die in Anspruch 3 offenbarte Anordnung'zur Durchführung des Abdichtungsverfahrens sieht einen langen Ringspalt, beispiels weise zwischen einem Mantel und einer zylinderförmigen Welle, vor, an dem über einen Zuführungskanal eine Einspritzeinrichtung für den verflüssigten Kunststoff angeschlossen ist. Eine derartige Abdichtanordnung ist sehr einfach herstellbar und vielseitig bei drehenden Teilen, beispielsweise für Scherköpfe zum Einleiten bzw. Durchführen eines Vulkanisier- oder Vernetzungsvorganges, verwendbar.
Bei der in Anspruch 4 beschriebenen Anordnung handelt es sich um eine getriebeseitige Abdichtung einer Extruderschnek ke. Diese Anordnung hat insbesondere den Vorteil, daß die Ab dichtwirkung noch durch die Anordnung von gleichförmig und entsprechend der Extruderschneckensteigung ausgebildete Gewindegänge im beheizten und gekühlten Gehäuseteil erhöht wir Die in Anspruch 4 beanspruchte Anordnung läßt sich auch auf andere Maschinen übertragen, beispielsweise auf Spritzgußmaschinen, doppelwelligen, diskontinuierlich arbeitenden Misch- und Homogenisiereinrichtungen sowie auf andere Einrichtungen, in denen hohe Verarbeitungsdrücke aufgebaut werden müssen.
In den Zeichnungen werden zwei Ausführungsbeispiele gezeigt, auf die die vorliegende Erfindung jedoch keineswegs beschrän t ist.
Es zeigen: Fig. 1 einen Länasschnitt durch eine Anordnung zum Abdichten beispielsweise eines Scherkopfes.
Fig. 2 einen Längsschnitt durch die getriebeseitige Abdichtung eines mit einem hohen Druck arbeitenden Extruders.
Um ein mantelförmig ausgebildetes rotierendes Teil 1 ist ein stationäres Teil 2 angeordnet unter Belassung eines etwa 500 my dicken Ringspaltes 3.
Durch Leitung 4 wird ein Ringkanal 4a mit einem verflüssigte thermoplastischen Kunststoff beaufschlagt, der sowohl in de Ringspalt 3a als auch in Ringspalt 3b eindringt.
Um Ringspaltteil 3a sind wendelförmig ausgebildete Kühlkanäle 5 angeordnet, die durch Einlaß 6 und Auslaß 7 mit einem Kühlmedium durchströmt werden.
Ringspaltteil 3b wird umfaßt von wendelförmigen Heizkanälen 8, die durch Einlaß 9 und Auslaß 10 an ein Umlaufgerät für ein Heizmedium angeschlossen sind.
Wenn durch Leitung 4 in den Ringkanal 4a verflüssigter therm -plastischer Kunststoff eingepreßt wird, so bildet sich in den Ringspaltteilen 3a und 3b um das rotierende mantelförmige Teil herum ein Kunststoffilm.
Da Ringspalt 3b gekühlt wird, steigt die Viskosität des Kunststoffes und das mantelförmige Teil 1 erfährt in Richtung des Ringspaltes 3a eine Abdichtung, während durch die Beheizung des Ringspaltes 3b die Viskosität des eingepreßten Kunststoffes in diesem Spalt sinkt, d.h. weiter verflüssigt wird. Der in Ringkanal 4a eingepreßte thermoplastische Kunst stoff wird also durch Ringspalt 3b fließen, an dem der nicht gezeigte Verarbeitungsraum, in dem ein sehr hoher Druck herrscht, angeschlossen ist.
Je nach zu verarbeitendem Material und Druck kann Ringspalt 3a mehr oder weniger weit heruntergekühlt werden, wodurch an dieser Stelle jeder beliebige Dichtwirkungsgrad erzielbar ist.
Bei der in Fig. 2 gezeigten Anordnung handelt es sich um eine getriebeseitige Abdichtung eines Extruders.
Schnecke 11 weist an ihrem getriebeseitigen wellenende ein Wellenteil 12 mit einem Gewinde 13 gleicher Steigungsrichtung wie die Stegsteigung 14 der Schnecke 11 auf.
Auf dem rückwärtigen Wellenteil 15 ist ein Gewinde 16 angeordnet, ebenfalls mit einer Steigungsrichtung wie die Steg steigung 14.
Die Funktionsweise dieser Abdichtungsanordnung entspricht der Funktionsweise gemäß Fig. 1, jedoch werden die Gewindesteigungen 13 und 16 zusätzlich zur Erhöhung der Abdichtwirkung mit herangezogen.
Da wiederum der in Spalt 3a eingepreßte thermoplastische Kunststoff durch die Kühlkanäle 5 verfestigt wird und zusätzlich noch durch das Gewinde 16 in Richtung des Verarbeitungsraumes 17 gefördert wird, erhält man in diesem Bereich eine absolute Abdichtung.
Die Abdichtwirkung wird noch erhöht durch den durch die Aufheizung weiter verflüssigten Kunststoff, der ebenfalls eine zusätzliche Bewegungskomponente durch das in Richtung des Verarbeitungsraumes 17 fördernde Gewinde 13 erfährt.
Es wird somit sichergestellt, daß Materialdrücke im Verarbeitungsraum 17 von über 500 bar wirkungsvoll und dauerhaft gegenüber dem Getriebe abgedichtet werden können.
Der Verbrauch des durch Leitung 4 in Ringkanal 4a eingedüsten und in Richtung des Verarbeitungsraumes 17 gepreßten thermoplastischen Kunststoffes ist, wie sich in der Praxis gezeigt hat, sehr gering. Es mußten nur ca. 2 bis 3 g pro Minute nachgepreßt werden, bei einer Weite des Ringspaltes von ca. 200 my und einem Einpreßdruck, der geringfügig über dem Materialdruck im Verarbeitungsraum 17 lag.
BEZUGSZEICHENLISTE 1 = rotierendes Teil 2 = stationäres Teil 3 = Ringspalt 4 = Leitung 4a = Ringkanal 5 = Kühlkanäle 6 = Einlaß 7 = Auslaß 8 = Heizkanäle 9 = Einlaß 10 = Auslaß 11 = Schnecke 12 = Wellenteil 13 = Gewinde 14 = Stegsteigung 15 = Wellenteil 16 = Gewinde 17 = Materialverarbeitungsraum 18 = Schneckenwellenteil 19 = Gehäuseteil

Claims

PATENTANSPRUCHE 1. Verfahren zum Abdichten eines sich bewegenden Teiles gegenüber einem stationären Teil einer Bearbeitungsmaschine für thermoplastische Kunststoffe, Kautschuk oder dergleichen, dadurch gekennzeichnet, daß ein verflüssigter thermoplastischer Kunststoff oder ein mit dem zu verarbeitenden Material eine inerte Verbindung eingehendes Material in den Spalt zwischen einem sich bewegenden und einem stationären Teil eingepreßt wird und daß der Spalt zum Verarbeitungsraum hin aufgeheizt und zu der dem Verarbeitungsraum abgewandten Seite gekühlt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der verflüssigte thermoplastische Kunststoff oder das mit dem zu verarbeitenden Material eine inerte Verbindung eingehende Material mit einem den Druck in dem Verarbeitungsraum übersteigenden Druck in den Spalt eingepreßt wird.
3. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 und 2 mit rotierenden Teilen und stationären Teilen einer Bearbeitungsmaschine für Kautschuk oder Kunststoff, die unter hohen Drükken verarbeitet werden, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß an einem Spalt (3, 3a, 3b) zwischen rotierenden (1, 11) und stationären (2) Maschinenteilen ein Kanal (4) zum Einpressen eines verflüssigten thermoplastischen Materials angeschlossen ist und daß der Ringspalt (3b) zur Materialabdichtungsseite hin, mittels eines, einen Heizmediumumlauf ermöglichenden Bohrungssystems (8, 9, 10) heizbar ausgebildet und an der der Materialabdichtungsseite abgewandten Seite kühlbar (5, 6, 7) ausgebildet ist.
4. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 und 2,mit einer in einem Extrudergehäuse rotierenden Schnecke, dadurch gekennzeichnet, daß in dem, ein rotierendes Wellenende (18) der Schnecke (11) koaxial umfassenden stationären Gehäuseteil (19) wendelförmige Bohrungen (5, 8) eingebracht sind, an die Heiz- bzw.

Kühlaggregate angeschlossen sind, daß in dem beheizten und gekühlten, stationären Gehäuseteil (19) rotierende ellenteile (12, 15) angeordnet sind mit einem Gewinde (13, 16) mit gleicher Steigungsrichtung wie das Gewinde (14) der Förderschnecke (11), daß in dem stationären Gehäuseteil (19) zwischen dem beheizten und gekühlten Abschnitt ein Ringkanal (4a) eingebracht ist und daß an dem Ringkanal (4a) eine Zuleitung (4) für eine Einpreßeinrichtung für den verflüssigten thermoplastischen Kunststoff angeschlossen ist.