DE3233416C3 - Screw press for processing plastics - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Schneckenpresse zur Verarbeitung von Kunststoffen, mit einer Vorrichtung für die Materialzuführung und einem Einrichtungen zum Plastifizieren der Kunststoffe aufweisenden, am Ausstoßende mit einer Formdüse versehenen Zylinder, wobei die Vorrichtung aus mehreren Materialeinzugswerken besteht, die jeweils mindestens ein antreibbares, einen Einzugsspalt begrenzendes, in einem Gehäuse um horizontale Achsen drehbar gelagertes Walzenpaar oder eine um eine vertikale Achse drehbare und antreibbare Stopfschnecke aufweisen.The invention relates to a screw press for Processing of plastics, with a device for the Material feed and a device for plasticizing of the plastics, at the ejection end with a Molding die provided cylinder, the device being made there are several material feeders, each at least one drivable, delimiting a feed gap, in a housing rotatable around horizontal axes Roller pair or a rotatable about a vertical axis and have drivable stuffing screw.
Kunststoff wird als Granulat, Pulver oder Paste durch einen dem Zylinder zugeordneten Materialtrichter der im Zylinder drehbar gelagerten und antreibbaren Schnecke zugeführt.Plastic is made through as granules, powder or paste a material funnel assigned to the cylinder in the Cylinder rotatably mounted and drivable worm fed.
Obwohl die Materialzuführung im allgemeinen im freien Fall erfolgt, so kann diese auch als eine Zwangszuführung durch die Anwendung von sog. Stopfschnecken oder Einzugswalzen - je nach Materialart und Materialform - ausgebildet sein.Although the material feed is generally outdoors If this occurs, this can also be used as a forced feed through the use of so-called stuffing screws or feed rollers - depending on the material type and material form - trained his.
Bedingt durch Produkt- und Verfahrensforderungen werden durch den Materialtrichter der Schneckenpresse häufig Misch produkte aus Roh- und Füllstoffen, versehen mit Additiven, zugeführt. Diese Mischprodukte werden in Mischern der verschiedensten Ausführungen gemischt und dann dem Materialtrichter zugeführt. Beim Durchlaufen des Material trichters treten infolge der unterschiedlichen Dichte und der damit verbundenen unterschiedlichen Gewichte der einzelnen Materialteilchen Entmischungen auf, durch die die Qualität des Endproduktes beeinträchtigt wird.Be conditioned by product and process requirements mixing often through the material hopper of the screw press products made from raw materials and fillers, with additives, fed. These mixed products are used in mixers different designs mixed and then the Material hopper fed. When passing through the material funnels occur due to the different density and the associated different weights of the segregation of individual material particles through which the quality of the end product is affected.
Im Rahmen der heute angewandten Technologie und vor allen Dingen der Tatsache, daß Materialeinsparungen aus Gründen der besseren Rohstoffnutzung und der Kosteneinschränkungen betrieben werden müssen, ist es zur Regel geworden, sog. Rand- oder Formatierungsstreifen von bahnförmigen Materialien prozeßsynchron der Schneckenpresse im Recycling- Verfahren wieder zuzuführen. Dabei wird in der Regel nach vier Verfahrensrichtungen gearbeitet:As part of today's technology and above all Things of the fact that material savings for reasons better use of raw materials and cost constraints must be operated, it has become the rule, so-called Edge or formatting strips of web-shaped Process synchronized materials of the screw press in recycling To reintroduce the procedure. This is usually followed by four process directions worked:
- 1. Zerkleinerung der Randstreifen und Zumischung in den Materialtrichter;1. Crushing the edge strips and mixing in the Material hopper;
- 2. Zerkleinerung der Randstreifen und Zuführung über einen Bypass mittels einer Stopfschnecke in den Zylinder der Schneckenpresse;2. Crushing the edge strips and feeding them over one Bypass by means of a stuffing screw in the cylinder of the Screw press;
- 3. Plastifizierung der Randstreifen in einer externen kleineren Schneckenpresse mit anschließender Herstellung von Granulat und späterer Zuführung in den Materialtrichter der Hauptschneckenpresse;3. Plasticizing the edge strips in an external one smaller screw press with subsequent manufacture of granulate and later feeding into the material hopper the main screw press;
- 4. Plastifizierung der Randstreifen in einer kleineren Schneckenpresse, die über einen Bypass die plastifizierte Masse direkt dem Zylinder der Hauptschneckenpresse wieder zuführt.4. Plasticization of the edge strips in a smaller one Screw press that plasticizes the bypass Mass directly to the cylinder of the main screw press feeds again.
Die unter 1. und 2. erwähnten Verfahren haben einen schlechten Wirkungsgrad, da die zerkleinerten Streifen und deren Restteile ein zu geringes Schüttgewicht und damit verbundene geringere Förderfähigkeit besitzen.The procedures mentioned under 1. and 2. are bad Efficiency because the shredded strips and their Remaining parts an insufficient bulk density and the associated have lower eligibility.
Das Verfahren nach Punkt 3 beinhaltet einen erheblichen Energie- und Investitionsaufwand. Die wiedergewonnenen Granulate besitzen nur noch die Qualität für den sog. zweiten Verwendungsgrad, d. h. sie können nur noch bei minderwertigen Produkten verwertet werden.The procedure under point 3 involves a considerable amount Energy and investment costs. The recovered Granules only have the quality for the so-called second degree of use, d. H. you can only with inferior products.
Das Verfahren nach Punkt 4 ist eine durchaus praktische Lösung. Es erfordert jedoch zur Durchführung einen erheb lichen Synchronisierungsaufwand mit der Hauptschnecken presse, so daß mit diesem Verfahren nicht unerhebliche Investitionskosten verbunden sind.The procedure under point 4 is a very practical one Solution. However, it does require a significant amount of work lichen synchronization effort with the main screw press, so that with this procedure not insignificant Investment costs are connected.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schnecken presse der eingangs genannten Art so zu gestalten, daß Misch vorrichtungen für die verschiedenen Rohstoffarten entfallen, Entmischungen auf dem Transportweg zur Schnecke somit nicht auftreten können und der Einzug der verschiedenen Rohstoffarten in den Schneckenraum unabhängig voneinander gesteuert werden kann.The invention has for its object a snail press of the type mentioned in such a way that mixing there are no devices for the different types of raw materials, This prevents segregation on the way to the screw can occur and the entry of different types of raw materials into the snail chamber independently of each other can be controlled.
Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß ein Materialeinzugswerk für Kunststoffstreifen, ein Materialeinzugswerk für Kunststoffgranulat und ein Materialeinzugswerk für Füllstoffe vorgesehen ist und den Materialeinzugswerken für das Granulat und/oder für den Füllstoff jeweils ein Materialtrichter zugeordnet ist, der als Wärmetauscher ausgebildet ist, an dem an mindestens drei Stellen Temperaturfühler vorgesehen sind, deren Meßwerte in einem Prozeßrechner mit einem Temperatur-Soll- Wert verglichen werden, daß vom Prozeßrechner anhand einer Regelfunktion eine Vergleichmäßigung der Temperatur über den Wärmetauscher vorgenommen wird, daß die Walzenpaare oder die Stopfschnecke der Materialeinzugswerke einen drehzahlveränderbaren Antrieb aufweisen und daß eine Ein richtung zum Steuern der Drehzahl der Walzenpaare und der Stopfschnecken in Abhängigkeit vom Materialdruck in dem Raum der Materialeinzugswerke oberhalb der Schnecke und in Abhängigkeit von dem Verbrauch an Kunststoff in dem Materialtrichter vorgesehen ist, wobei die Meßwerte des Materialdruckes und des Rohstoffverbrauches in den Prozeßrechner eingegeben und in diesem mit Soll-Werten verglichen werden und wobei durch den Soll-Ist-Wert-Vergleich die Drehzahl der Walzen oder der Stopfschnecke der Einzugswerke gesteuert wird.This object is achieved according to the invention in that a material feeder for plastic strips, a Material feed unit for plastic granulate and a Material feed mechanism for fillers is provided and the Material infeed units for the granulate and / or for the Filler is assigned a material funnel, which is designed as a heat exchanger on which at least three places temperature sensors are provided, the Measured values in a process computer with a temperature setpoint Value that are compared by the process computer using a Control function to even out the temperature the heat exchanger is made that the pairs of rollers or the stuffing auger of the material feed units have variable-speed drive and that an direction for controlling the speed of the roller pairs and the Darning screws depending on the material pressure in the Room of the material feed units above the screw and depending on the consumption of plastic in the Material hopper is provided, the measured values of Material pressure and raw material consumption in the process computer entered and compared in this with target values and with the target-actual-value comparison the speed of the rollers or the stuffing screw Infeed units is controlled.
Die Drehzahlen der Walzen bzw. der Stopfschnecken der Einzugswerke können unabhängig voneinander gesteuert werden, so daß die Materialzufuhr jeder Materialart zum Schneckenraum der Schneckenpresse unabhängig von den anderen Materialarten gesteuert werden kann.The speeds of the rollers or the stuffing screws of the Infeed units can be controlled independently be so that the material supply of each type of material Screw chamber of the screw press independently of the other types of materials can be controlled.
Für die Steuerung wird ein Prozeßrechner verwendet, dem als Meßwerte der Materialdruck im Innenraum der Einzugs werke zwischen den Walzen bzw. der Stopfschnecke und der Schnecke der Schneckenpresse sowie der Materialverbrauch im Materialtrichter eingegeben werden.A process computer is used for the control as measured values the material pressure in the interior of the feeder works between the rollers or the stuffing screw and the screw of the screw press and the material consumption entered in the material hopper.
In dem Prozeßrechner, dem ferner die Soll-Werte für den Materialverbrauch und für den Materialdruck eingegeben wurden, findet ein Soll-Ist-Wert-Vergleich statt, über den dann bei Abweichungen von den Soll-Werten eine Steuerfunktion ausgelöst wird, durch die dann die Drehzahl der Walzen bzw. der Stopfschnecken der Einzugswerke beeinflußt werden.In the process computer, to which the target values for the Material consumption and entered for material printing a target-actual-value comparison takes place, via which then a control function if there are deviations from the target values is triggered by which then the speed of the rollers or the stuffing augers of the feed units.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden beschrieben. Es zeigt: Embodiments of the invention are in the drawings are shown and are described below. It shows:
Fig. 1 eine Teilansicht einer Schneckenpresse im Hori zontalschnitt, die mit drei Einzugswerken für Kunststoffrohmaterialien ausgerüstet ist, Fig. 1 is a partial view of a screw press in zontalschnitt Hori, which is equipped with three infeed units for plastic raw materials,
Fig. 2 eine Abwandlung der Konstruktion nach der Fig. 1, bei der nur ein Einzugswerk für Kunststoff verwendet wird, und Fig. 2 shows a modification of the construction of FIG. 1, in which only one feed mechanism for plastic is used, and
Fig. 3 eine Schneckenpresse mit drei nebeneinander liegenden Einzugswerken für unterschiedliche Kunststoffarten, die mit einem Regel kreis ausgerüstet ist. Fig. 3 is a screw press with three side-by-side feed units for different types of plastic, which is equipped with a control circuit.
In den in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbei spielen ist der Zylinder 1 mit Einrichtungen zum Plasti fizieren der Kunststoffe ausgerüstet und weist am Ausstoßende eine Formdüse 2 auf. In der mittigen Boh rung des Zylinders 1 ist drehbar und antreibbar eine Schnecke 3 gelagert, die sich auch über die Gesamtlänge der Materialeinzugswerke 4 erstreckt, die dem Zylinder 1 vorgeschaltet sind.In the exemplary embodiments shown in the drawings, the cylinder 1 is equipped with devices for plasticizing the plastics and has a molding nozzle 2 at the ejection end. In the central drilling tion of the cylinder 1 , a worm 3 is rotatably and driveably mounted, which also extends over the entire length of the material feed units 4 which are connected upstream of the cylinder 1 .
In den Ausführungsbeispielen sind dem Zylinder 1 jeweils drei Materialeinzugswerke nebeneinanderliegend vorgeschaltet, die in den vertikalen Ebenen 5 untereinander und mit dem Zylinder 1 zusammengeflanscht sind. An dem Außenflansch 6 des ersten Materialeinzugswerks ist der Schneckenantrieb befestigt. Die Flanschscheiben der ein zelnen Materialeinzugswerke und des Zylinders 1 sind über Schrauben 7 miteinander verbunden.In the exemplary embodiments, the cylinder 1 is preceded by three material feed mechanisms, which are flanged together in the vertical planes 5 and with the cylinder 1 . The worm drive is attached to the outer flange 6 of the first material feed mechanism. The flange washers of an individual material feed mechanism and the cylinder 1 are connected to one another via screws 7 .
Jedes Materialeinzugswerk ist mit einem einen Einzugs spalt begrenzenden Walzenpaar 8 ausgerüstet, bei dem die Walzen um horizontale Achsen drehbar und antreibbar in einem Gehäuse 9 gelagert sind, das an einem horizontalen, zylindrischen Teil 10 befestigt ist, das mit einer mitti gen Aufnahmebohrung für die Schnecke 3 versehen ist.Each material feed unit is equipped with a pair of rollers 8 delimiting a gap, in which the rollers are rotatably and driveably mounted about horizontal axes in a housing 9 which is fastened to a horizontal, cylindrical part 10 which is provided with a central bore for the screw 3 is provided.
Die Walzenpaare 8 haben die Aufgabe, die Schnecke 3 mit dem gewünschten Kunststoff kontrolliert zu ver sorgen und einen sich über den Bereich der Schnecke gegen die Formdüse 2 aufbauenden Materialdruck abzufangen. Hier durch wird erreicht, daß der an sich infolge der Schnecken gänge und des geometrischen Aufbaus der Schnecke pulsie rende Materialfluß eine Vergleichmäßigung erfährt.The roller pairs 8 have the task of providing the screw 3 with the desired plastic in a controlled manner and intercepting a material pressure building up over the area of the screw against the shaping nozzle 2 . Here it is achieved that the per se due to the worm gears and the geometrical structure of the screw pulsie-generating material flow experiences an equalization.
Die Oberflächenbeschaffenheit der Walzen des Materialein zuges kann dem zur Verarbeitung gelangenden Kunststoff angepaßt sein. Hierdurch ergibt sich die Möglich keit, eine optimale Füllung des Schneckenraumes im Be reich des Materialeinzugswerks zu erreichen.The surface condition of the rollers of the material can be added to the plastic to be processed be adjusted. This creates the possibility speed, an optimal filling of the screw space in the loading reach the material feeder.
Der sich gegenüber der Formdüse 2 aufbauende Material druck wird mit geeigneten Meßwertaufnehmern an der Stel le 11, also in dem Raum zwischen dem Walzenpaar 8 des Materialeinzugswerks und der Schnecke 3 gemessen.The material pressure building up with respect to the shaping nozzle 2 is measured with suitable transducers at the position 11 , that is to say in the space between the pair of rollers 8 of the material feed mechanism and the screw 3 .
Das Ergebnis kann - je nach Steuerungsaufwand - zur Steuerung der Drehzahl der Walzenpaare 8 verwandt werden. Je des Walzenpaar kann mit einem eigenen drehzahlgeregelten Antrieb ausgerüstet sein. Es ist jedoch auch denkbar, mehrere Walzenpaare über einen gemeinsamen Antrieb mit regelbaren Untergetrieben auszurüsten.The result can - depending on the control effort - be used to control the speed of the roller pairs 8 . Each roller pair can be equipped with its own speed-controlled drive. However, it is also conceivable to equip several pairs of rollers with controllable lower gears via a common drive.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach der Fig. 2 wird nur das vordere Materialeinzugswerk benutzt, während den beiden anderen Materialeinzugswerken kein Kunststoff zugeführt wird. Bei den beiden nicht benutzten Material einzugswerken ist das Gehäuse 9 mit dem Walzenpaar 8 ent fernt und der zylindrische Teil 10 mit einem Verschluß 12 gegenüber der Schnecke 3 ausgerüstet.In the embodiment according to FIG. 2, only the front material feed mechanism is used, while no plastic is fed to the other two material feed mechanisms. In the two unused material feed units, the housing 9 is removed with the pair of rollers 8 ent and the cylindrical part 10 is equipped with a closure 12 relative to the screw 3 .
Bei der Schneckenpresse nach der Fig. 3 werden der Schnec ke 3 unterschiedliche Materialarten zugeführt.In the screw press according to FIG. 3, the Schnec ke 3 different types of material are supplied.
Über den Materialtrichter 13 wird Material 14 in der Form von Füllstoffen bzw. von Additiven zugeführt. Über den Materialtrichter 15 wird Rohstoff 16 in der Form von Gra nulat in die Schneckenpresse eingespeist.Material 14 in the form of fillers or additives is supplied via the material hopper 13 . Raw material 16 is fed into the screw press in the form of granules via the material hopper 15 .
Die Materialtrichter 13 und 15 können als Wärmetauscher ausgebildet sein und dienen der Erwärmung des Materials 14 und 16, so daß eine leichtere Verarbeitung in den Materialeinzugswerken gegeben ist.The material funnels 13 and 15 can be designed as heat exchangers and serve to heat the material 14 and 16 , so that easier processing is provided in the material feed units.
Ferner können den Materialtrichtern 13, 15 Verbrauchs kontrollen 17 in Form von Waageeinrichtungen zugeord net werden. Durch diese Waageeinrichtungen wird der Verbrauch an Rohmaterial in den Materialtrichtern 13 und 15 gemessen.Furthermore, the material funnels 13, 15 consumption controls 17 in the form of scales can be assigned. The consumption of raw material in the material hoppers 13 and 15 is measured by these weighing devices.
Über eine Walze 18 wird dem vorderen Materialeinzugs werk 4 ein Kunststoffrandstreifen 19 zugeführt. Dieser Randstreifen passiert den Einzugsspalt zwischen dem Walzenpaar 8 und wird der Schnecke 3 aufgegeben.A plastic edge strip 19 is fed to the front material feeder 4 via a roller 18 . This edge strip passes the nip between the pair of rollers 8 and is given to the screw 3 .
Es ist möglich, mehrere Kunststoffrandstreifen durch den von dem Walzenpaar 8 begrenzten Einzugsspalt hindurch zuführen. Hierbei kann es vorkommen, daß die Kunststoff randstreifen eine unterschiedliche Dicke besitzen. Dies kann zur Folge haben, daß der dünnere Kunststoffrand streifen von dem Walzenpaar nicht ordnungsgemäß trans portiert wird. Um dies zu verhindern, ist das Gehäuse 9 des Materialeinzugswerks mit einer Einzugsdüse 20 aus gerüstet, die in dem Gehäuse um eine vertikale Achse, wie durch den Pfeil 21 angedeutet, drehbar gelagert und antreibbar ist. Bei der Rotationsbewegung der Einzugs düse 20 wird ein Zusammendrehen mehrerer Kunststoffrand streifen 19 erreicht, so daß dem Einzugsspalt des Walzen paares 8 ein aus mehreren Randstreifen zusammengedrehter Strang zugeführt wird.It is possible to feed several plastic edge strips through the feed gap delimited by the pair of rollers 8 . It can happen that the plastic edge strips have a different thickness. This can have the consequence that the thinner plastic edge is not properly transported by the pair of rollers. In order to prevent this, the housing 9 of the material feed mechanism is equipped with a feed nozzle 20 which is rotatably mounted and drivable in the housing about a vertical axis, as indicated by the arrow 21 . During the rotational movement of the feed nozzle 20 , a twisting of several plastic edge strips 19 is achieved, so that the feed gap of the pair of rollers 8 is fed a strand twisted from several edge strips.
Eine derartige Strangbildung kann auch dadurch erreicht werden, daß das Gehäuse 9 um eine vertikale Achse drehbar auf dem zylindrischen Teil 10 gelagert und antreibbar ist. Die Rotationsbewegung des Gehäuses 9 wird durch den Pfeil 22 angedeutet.Such strand formation can also be achieved in that the housing 9 is rotatably supported and drivable on the cylindrical part 10 about a vertical axis. The rotational movement of the housing 9 is indicated by the arrow 22 .
Bei dem Ausführungsbeispiel nach der Fig. 3 ist der Schneckenpresse eine Regel- und Steuereinrichtung zu geordnet, die einen Prozeßrechner 23 aufweist. In die sem Prozeßrechner können über die Funktionslinien 24 und 25 die Drehzahlen für die Walzenpaare 8 und für die Förderung der Kunststoffrandstreifen 19 kontrol liert und gesteuert werden.In the exemplary embodiment according to FIG. 3, the screw press is assigned a regulating and control device which has a process computer 23 . In this process computer, the speeds for the roller pairs 8 and for the promotion of the plastic edge strips 19 can be checked and controlled via the function lines 24 and 25 .
Diese Steuerung erfolgt in Abhängigkeit vom Material druck in dem Raum der Materialeinzugswerke 4 oberhalb der Schnecke 3 und in Abhängigkeit von dem Verbrauch an Kunststoffen, der durch die Waageeinrichtungen 17 gemessen und längs der Funktionslinien 26 in den Prozeßrechner eingegeben wird. Der an der Stelle 11 ge messene Materialdruck wird über die Funktionslinie 27 dem Prozeßrechner 23 eingegeben.This control takes place depending on the material pressure in the space of the material feeder 4 above the screw 3 and depending on the consumption of plastics, which is measured by the weighing devices 17 and entered along the function lines 26 in the process computer. The measured at the point 11 material pressure is entered via the function line 27 the process computer 23 .
In dem Prozeßrechner werden die Meßwerte des Material drucks und des Rohstoffverbrauchs mit Soll-Werten ver glichen. Bei diesem Soll-Ist-Wert-Vergleich festgestell te Abweichungen werden zur Steuerung der Drehzahlen der Materialeinzugswerke bzw. der Streifenförderung verwendet.The measured values of the material are stored in the process computer pressure and raw material consumption with target values like. In this comparison of target and actual values te deviations are used to control the speeds of the Material feeder or strip conveyor used.
Über eine Funktionslinie 28 findet eine Kontrolle der Materialtemperatur statt. Bei dem Ausführungsbeispiel nach der Fig. 3 sind über die Höhe des Materialtrichters 13 verteilt drei Temperaturfühler 29 angeordnet. Auch an dem Materialtrichter 15 werden mindestens drei Tempe raturmessungen vorgenommen, und diese Meßwerte werden dem Prozeßrechner 23 eingegeben. Im Prozeßrechner fin det ein Soll-Ist-Wert-Vergleich statt, wobei Abweichungen von den eingegebenen Soll-Werten eine Regelfunktion zur Vergleichmäßigung der Temperatur in den Materialtrich tern auslösen.The material temperature is checked via a function line 28 . In the exemplary embodiment according to FIG. 3, three temperature sensors 29 are arranged distributed over the height of the material hopper 13 . At least three temperature measurements are also made on the material hopper 15 , and these measured values are input to the process computer 23 . A setpoint / actual value comparison takes place in the process computer, deviations from the entered setpoint values triggering a control function for uniformizing the temperature in the material funnels.
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