DE3242286A1

DE3242286A1 - Siebwechselvorrichtung fuer extruder mit hohen betriebsdruecken

Info

Publication number: DE3242286A1
Application number: DE19823242286
Authority: DE
Inventors: Veit-Holger Dr.-Ing. 8903 Bobingen Karl; Franz Ing.(grad.) 8900 Augsburg Mahler
Original assignee: Alpine AG
Current assignee: Alpine AG
Priority date: 1982-11-16
Filing date: 1982-11-16
Publication date: 1984-05-17
Also published as: DE3242286C2

Description

II. Beschreibung
Die Erfindung bezieht sich auf eine Siebwechselvorrichtung für Extruder zur Verarbeitung von thermoplastischen Kunststoffen, bestehend aus einem zwischen Extruder und Formwerkzeug# anzuordnenden Gehäuse, in dem ein senkrecht zur Strömungsrichtung der Kunststoffschmelze bewegbarer, durch mechanische, pneumatische, hydraulische oder elektromagnetische Mittel betätigbarer Schieber mit mindestens einer darin eingesetzten, von einem Sieb abgedeckten Lochplatte geführt ist.
Lochplatte und Sieb solcher Siebwechselvorrichtungen bilden ein Siebfilter, das die Aufgabe hat, in der Kunststoffschmelze enthaltene Fremdstoffe und nicht aufgeschmolzenen Kunststoff festzuhalten, die Homogenität der Kunststoffschmelze zu verbessern und durch den entstehenden Rückstau Pulsationen im Schmelzefluß zu verringern. Das sich während des Betriebes zusetzende Sieb muß von Zeit zu Zeit gegen ein sauberes ausgetauscht werden, wenn gleichmäßiger Durchsatz und damit hohe Wirtschaftlichkeit gewährleistet werden sollen. Da ein Siebwechsel von Hand jedoch sehr zeitraubend ist, wurden Siebwechselvorrichtungen der eingangs genannten Art geschaffen, die einen raschen Siebwechsel ermöglichen.
Dabei waren zwei einander entgegenstehende Forderungen zu erfüllen: Einerseits mußte der die Lochplatte und das Sieb tragende Schieber während des Betriebes gegen das Austreten der Kunststoffschmelze gut abgedichtet sein, andererseits mußte er jedoch zum Auswechseln des Siebes zwanglos verschiebbar sein.
Eine einfache Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß der Druckabfall an Sieb und Lochplatte für die Erzeugung der Anpreßkräfte an den Dichtflächen benutzt wurde, wobei mit speziellen Drosselelementen mit konisch ausgebildeten Dichtflächen auch eine Axialkomponente der Dichtkraft erhalten wurde. Um einen möglichst hohen Anpreßdruck an den Dichtflächen zu erhalten, wurden die Dichtflächen unter Berücksichtigung der zulässigen Festigkeit der beteiligten Bauteile so klein wie möglich gehalten und zusätzliche Teflondichtungen zwischen die Dichtflächen eingelegt. Solche Anordnungen haben sich z. B. bei der Verarbeitung von LDPE sehr gut bewährt, wobei eine Abdichtung gegen einen Betriebsdruck der Kunststoffschmelze von etwa 300 bar erreicht wurde.
Für die Verarbeitung von z. B. HDPE, die zur Qualitätsverbesserung des Fertigproduktes zudem noch bei relativ niedriger Temperatur, also mit hochviskoser Schmelze erfolgt, sind die beschriebenen Anordnungen jedoch ungeeignet, da hierbei Betriebsdrücke von 800 bis 1000 bar auftreten. Zwar sind Siebwechelvorrichtungen bekannt, z. B.
nach US-PS 3,684,419, die sich auch für derart hohe Betriebsdrücke eignen könnten. Die Dichtkraft wird bei der dort beschriebenen Vorrichtung durch einen ringförmigen, axial wirkenden und hydraulisch betätigten Kolben erzeugt. Die Erzeugung. des Arbeitsdruckes für diesen Kolben erfordert jedoch ein konstruktiv aufwendiges Hydrauliksystem mit einer komplizierten Steuerung und mit hohen Betriebskosten.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Siebwechselvorrichtung zu schaffen, die für Betriebsdrücke bis 1000 bar geeignet ist, aber geringen Aufwand an Konstruktion und Betriebskosten erfordert und dabei einfach zu handhaben ist.
Die Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß das zwischen Extruder und Formwerkzeug anzuordnende Gehäuse der Siebwechselvorrichtung, in dem ein senkrecht zur Strömungsrichtung der Kunststoffschmelze bewegbarer Schieber mit darin eingesetzter, von einem. Sieb abgedeckter Lochplatte geführt wird, im Bereich des Schiebers senkrecht zur Strömungsrichtung der. Kunststoffschmelze geteilt ausgeführt und an den Teilflächen mit ringförmigen, den Umfang der Lochplatte umfassenden Dichtflächen versehen ist, und daß die beiden Gehäuseteile durch mechanisch vorgespannte und mit Mitteln zum Erwärmen ausgerüstete Spannelemente miteinander verbunden werden. Die mechanische Vorspannung der Spannelemente ist dabei so groß zu wählen, daß die erzeugte Anpreßkraft an den Dichtflächen zur Abdichtung gegen den maximalen Betriebsdruck der Kunststoffschmelze ausreicht. Soll ein Siebwechsel erfolgen, werden die Spannelemente soweit erwärmt, daß ihre dabei erzeugte Längendehnung die mechanische Vorspannung gerade aufhebt, so daß der Schieber zwanglos betätigt werden kann. Vorteilhaft ist es auch, wenn nach erfolgtem Siebwechsel die Spannelemente zur Verkürzung der Stillstandszeit des Extruders durch geeignete Mittel auf ihre normale Betriebstemperatur zurückgekühit werden.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind die Spannelemente als rohrförmige Zuganker ausgebildet, in deren Bohrungen elektrisch betriebene Heizelemente eingesetzt sind. Im normalen Extruderbetrieb werden die beiden Gehäuseteile mit Hilfe der Zuganker gegeneinander gespannt wobei ihre Dichtflächen gegen den eingelegten Schieber gepreßt werden. Die zur Abdichtung gegen den Betriebsdruck der Kunststoffschmelze erforderliche Anpreßkraft wird durch die Größe des Auszugsmoments, mit dem die Zuganker vorgespannt werden, sowie durch die Anzahl der Zuganker bestimmt. Wenn ein Siebwechsel erforderlich wird,muß die Vorspannung der Zuganker aufgehoben werden, damit der Schieber zwanglos bewegt werden kann. Dies erfolgt bei der erfindungsgemäß ausgebildeten Vorrichtung in einfacher Weise dadurch, daß die Zuganker mit den eingesetzten Heizelementen auf eine Temperatur aufgeheizt werden, bei der die Längendehnung der Zuganker infolge der Wärmeaufnahme deren mechanische Vorspannung gerade aufhebt. Der Schieber kann dann in bekannter Weise durch mechanische, pneumatische, hydraulische oder elektromagnetische Mittel zum Austausch des verschmutzten Siebes betätigt werden.
Zweckmäßig kann es sein, zumindest an einem Zuganker einen Thermofühler zur kontinuierlichen Ermittlung der Temperatur anzubringen, so daß die zum Betätigen des Schiebers erforderliche Temperatur leicht überwacht werden kann. Dieser Thermofühler kann auch als Meßfühler einer Steuereinrichtung dienen, die das Betätigen des Schiebers erst dann ermöglicht, wenn die erforderliche Temperatur erreicht ist.
Im Hinblick auf eine möglichst kurze Stillstandszeit des Extruders ist es erforderlich, daß nach Austausch des Siebes und Abschalten der Heizelemente die Zuganker rasch auf ihre norr;#ale Betriebstemperatur zurtickgekuhlt werden. Dies geschieht am vorteilhaftesten dadurch, daß ein Kühlmedium an den Zugankern entlanggeführt wird. Dazu ist jeder Zuganker mit Abstand von einem Rohr umgeben, das an einem Ende mit einem Anschlußstutzen für die Zufuhr des Kühlmediums und am anderen Ende mit einer Uffnung für den Austritt des erwärmten Kühlmediums versehen ist. Es hat sich gezeigt, daß schon von einem Gebläse angetriebene Luft als KUhlmedium geeignet ist und eine ausreichend rasche Abkühlung bewirkt.
Eine Verbesserung des Kühleffekts wird erzielt, wenn in die Oberfläche der Zuganker Längsnuten eingearbeitet werden, so daß eine größere Wärmeübergangsfläche zum Kühlmedium gegeben ist.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt.
Fig. 1 zeigt die Siebwechselvorrichtung in perspektivischer Darstellung, teilweise im Schnitt.
Fig. 2 zeigt einen Längsschnitt durch die Vorrichtung nach Fig. 1 entlang Schnittlinie AB.
Die Siebwechselvorrichtung 1 besteht aus den beiden Gehäuseteilen 2 und 3, die durch vier Zuganker 4 über die Flansche 5 und 6 mit ihren ringförmigen Dichtflächen 7 bzw. 8 gegen den Schieber 9 gepreßt werden. In den Schieber 9 sind zwei großflächige Lochplatten 10 eingesetzt, die auf der der Strömungsrichtung 11 der Kunststoffschmelze entgegengerichteten Seite einen Siebeinsatz 12 tragen. An einer Seite des Schiebers 9 ist eine senkrecht zur Gehäuseachse 13 verlaufende Gewindestange 14 befestigt, die mit einer am Rahmen 15 drehbar gehaltenen und mit einem Handgriff 16 versehenen Mutter 17 zusammenwirkt. Durch Drehen der Mutter 17 kann der Schieber 9 senkrecht zur Strömungsrichtung bewegt werden.
Die Zuganker 4 sind rohrförmig ausgebildet und besitzen an beiden Enden Außengewinde, von denen eines die im Flansch 6 sitzende Mutter 18 aufnimmt und das andere die zur Einstellung der Vorspannung dienende Mutter 19. In die Bohrung der Zuganker 4 sind jeweils zwei Heizelemente 20 eingesetzt, die über die Anschlußleitungen 21 elektrische Energie zugeführt erhalten. Jeder Zugankeir 4 ist mit Abstand von einem Rohr 22 umgeben, das mit seinem einen Ende im Flansch 5 festsitzt und hier mit einem Anschlußstutzen 23 für die Zufuhr des Kühlmediums 24 versehen ist, während sein anderes Ende für den Austritt des erwärmten Kühlmediums offen ausgebildet ist. Im Bereich der Rohre 22 sind die Zuganker 4 zur größerung der Wärmeübergangsfläche mit Längsnuten 25 versehen. Der an einem der Zuganker 4 angeordnete Thermofühler 26 dient zur kontinuierlichen Ermittlung der Zugankertemperatur.
Um ein Absinken der Verarbeitungstemperatur der Kunststoffschmelze in der Siebwechselvorrichtung zu verhindern, sind die Gehäuseteile 2 und 3 mit elektrisch betriebenen Zylinderheizkörpern 29 umgeben.
Die beschriebene Siebwechselvorrichtung wird als selbständige Baueinheit zwischen Extruder und Formwerkzeug eingesetzt, deren Anschlußflansche in der Figur durch die Positionen 27 und 28 angedeutet sind.
Leerseite

Claims

Siebwechselvorrichtu-ng für Extruder mit hohen Betriebsdrücken I. Patentansprüche Siebwechselvorrichtung für Extruder zur Verarbeitung von thermoplastischen Kunststoffen, bestehend aus einem zwischen Extruder und Formwerkzeug anzuordnenden Gehäuse, in dem ein senkrecht zur.

Strömungsrichtung der Kunststoffschmelze bewegbarer, durch mechanische, pneumatische, hydraulische oder elektromagnetische Mittel betätigbarer Schieber mit mindestens einer darin eingesetzten, von einem Sieb abgedeckten Lochplatte geführt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (2.3) im Bereich des Schiebers (9) senkrecht zur Strömungsrichtung (11) der Kunststoffschmelze geteilt ausgeführt und an den Teilflächen mit ringförmigen, den Umfang der Lochplatte (10) umfassenden Dichtflächen (7, 8) versehen ist, und daß die beiden Gehäuseteile durch mechanisch vorgespannte und mit Mitteln (20) zum Erwärmen ausgerüstete Spannelemente (4) miteinander verbunden sind.
2. Siebwechselvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß Mittel (22) zum Kühlen der Spannelemente (4) vorgesehen sind.
3. Siebwechselvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß die Spannelemente als rohrförmige Zuganker (4) mit in ihren Bohrungen eingesetzten, elektrisch betriebenen Heizelementen (20) ausgebildet sind.
4. Siebwechselvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß jeder Zuganker (4) mit Abstand von einem Rohr (22) umgeben ist, das an einem Ende mit einem Anschlubstutzen (23) für die Zufuhr des Kühimediums (24) und am anderen Ende mit einer Uffnung für den Austritt des erwärmten KUhlmediums versehen ist.
5. Siebwechselvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß Luft als Kühlmedium (24) dient.
6. Siebwechselvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß in die Oberfläche der Zuganker (4) im Bereich der Rohre (22) Längsnuten (25) eingearbeitet sind.
7. Siebwechselvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6 , dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß zumindest an einem der Spannelemente (4) ein Thermofühler (26) zur kontinuierlichen Ermittlung seiner Temperatur angebracht ist.
8. Siebwechselvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß eine Steuereinrichtung vorgesehen ist, die das Betätigen des Schiebers (9) erst dann ermöglicht, wenn die Temperatur der Spannelemente (4) nach Einschalten der Mittel (20) zum Erwärmen einen vorgegebenen Wert erreicht hat.