DE3242286C2

DE3242286C2 - Siebwechselvorrichtung für Extruder mit hohen Betriebsdrücken

Info

Publication number: DE3242286C2
Application number: DE3242286A
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: 1984-12-20
Also published as: DE3242286A1

Abstract

Es wird eine Siebwechselvorrichtung für Extruder zur Verarbeitung von thermoplastischen Kunststoffen beschrieben, die insbesondere für Betriebsdrücke bis zu 1000 bar geeignet ist. Sie besteht aus einem zwischen Extruder und Formwerkzeug anzuordnenden Gehäuse, in dem ein senkrecht zur Strömungsrichtung der Kunststoffschmelze bewegbarer, durch mechanische, pneumatische, hydraulische oder elektromagnetische Mittel betätigter Schieber mit mindestens einer darin eingesetzten, von einem Sieb abgedeckten Lochplatte geführt wird. Das Gehäuse ist im Bereich des Schiebers senkrecht zur Strömungsrichtung der Kunststoffschmelze geteilt ausgeführt und an den Teilflächen mit ringförmigen, den Umfang der Lochplatte umfassenden Dichtflächen versehen. Die Gehäuseteile werden durch mechanisch vorgespannte und mit Mitteln zum Erwärmen ausgerüstete Spannelemente miteinander verbunden. Zum Siebwechsel werden die Spannelemente soweit erwärmt, daß ihre dabei erzeugte Längendehnung die mechanische Vorspannung der Spannelemente aufhebt, so daß der Schieber zwanglos betätigt werden kann.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Siebwechselvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Lochplatte und Sieb einer solchen Siebwechselvorrichtung, wie sie z. B. in der DE-AS 11 98 537 beschrieben ist, 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 Schmelzfluß 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 wnren zwei είπα ander 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.

Bei der obenerwähnten Siebwechselvorrichtung ist der Schieber deshalb von den an seinen Endbereichen angeordneten Führungsflächen her bis zu seiner Mitte his: sich keilförmig verjüngend ausgebildet und die der Keilform angepaßte Teilfläche des Gehäuses ist mit einer ringförmigen Dichtfläche in Form eines von der Kunststoffschmelze durchströmten Kugelschichtringes versehen, der in einem kalottenartig ausgehöhlten Pfannensitzring frei beweglich gelagert ist Außerdem ist der so Schieber mit einer eigenen Heizeinrichtung ausgerüstet mit der er auf Betriebstemperatur gehalten bzw. gebracht werden kann.

Neben den hohen Fertigungskosten für den Kugelkalottensitz ist von Nachteil, daß Kunststoffschmelze beim Bewegen des Schiebers zwischen die Kslottensitzflächen eindringen und dort festbrennen kann, so daß für eine sichere Abdichtung hohe Kräfte am Schieber anzusetzen sind mit der Gefahr, daß die Dichtflächen an Schieber und Kugelschichtring beschädigt werden. Eine solche Anordnung ist daher nur für relativ geringe Betriebsdrücke der Kunststoffschmelze geeignet

Eine andere Lösung der eingangs definierten Aufgabe bestand 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 Anf.rjßdruck an den Dichtflächen zu erhalten, wurden die Dichtflächen unter Berücksichtigung der zulässigen Fescigkeit 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 Siebwechselvorrichtungen bekannt z.B. nach US-PS 36 84 419, 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 Siebwechsclvorrichtung zu schaffen, die für Betriebsdrücke bis 1000 bar geeignet ist, aber geringen Aufwand an Konstruktion und Betriebskosten erfordert und dabei einfach zu handhaben ist.

Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, daß die Verbindungselemente, mit denen die Gehäuseteile einer Siebwechselvorrichtung mit den Merkmalen des Obcrbe-

griffs von Anspruch 1 zusammengespannt sind, als rohrförmige Zuganker mit in ihren Bohrungen eingesetzten, elektrisch betriebenen Heizelementen ausgebildet sind, und die beiden Gehäuseteile mit Hilfe der Zuganker gegeneinander gespannt und 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.

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 normale Betriebstemperatur zurückgekühlt 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 öffnung für den Austritt des erwärmten KUhlmediums versehen ist. Es hat sich gezeigt, daß schon von einem Gebläse angetriebene Luft als Kühlmedium geeignet ist und eine ausreichend rasche Abkühlung bewirkt, so daß die Konstruktion der Kühleinrichtung besonders einfach gehalten werden kann.

Eine Verbesserung des Kühleffekts wird erzielt, wenn in die Oberfläche der Zuganker Längsnuten eingearbeitet werden, so daß eine größere Wärmeübergangsfläche zum Kühlmedium gegeben ist.

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.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt.

F i g. 1 zeigt die Siebwechselvorrichtung in perspektivischer Darstellung, teilweise im Schnitt.

F i g. 2 zeigt einen Längsschnitt durch die Vorrichtung nach F i g. 1 entlang der 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 den der Strömungsrichtung 11 der Kunststoffschmelze entgegengerichteten Seiten einen Siebeinsatz 12 tragen. An ?iner Seite des Schiebers 9 ist eine senkrecht iur Gehäuseachse 13 verlaufende Gewindestange 14 befestigt, die mit einer am Rahmen 15 drehbar gehaltenen und π '■'. 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 be-

s sitzen an beiden Enden Außengewinde, von denen eines die im Flansch 6 sitzende Mutter 18 aufnimmt und das andere die zur Einsteilung der Vorspannung dienende Mutter 19. In die Bohrung der Zuganker 4 sind jeweils zwei Heizelemente 20 eingesetzt, die über die AnschlüQ-leitungen 21 elektrische Energie zugeführt erhalten. Jeder Zuganker 4 ist mit Abstand von einem Rohr 22 umgeben, das mit seinem einen Ende im Flansch S 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 Vergrößerung der Wärmeübergangsflächc mit Längsnuten 25 versehen. Der an einem der Zuganker 4 angeordnete Thermofühler 26 dient zur kontinuierlichen Ermittlung der Zugankertimperatur.

Um ein Absinken der Verarbeitungstemperatur der Kunststoffschmelze in der Siebwechselvorrichtung zu verhindern, sind die Gehäuseteile 2 und 3 mit elektrisch betrieber >;n 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.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Siebwechselvorrichtung für Extruder zur Verarbeitung von thermoplastischen Kunststoffen, die aus einem zwischen Extruder und Formwerkzeug anzuordnenden Gehäuse besteht 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, wobei das Gehäuse 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 die Gehauseteile mit Verbindungselementen zusammengespannt sind,dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungselemente als rohrförmig» Zuganker (4) mit in ihren Bohrungen eingesetzten, elektrisch betriebenen Heizelementen (20) ausgebildet sind, und die beiden Gehäuseteiie (2,3) mit Hilfe der Zuganker gegeneinander gespannt und ihre Dichtflächen (7, 8) gegen den eingelegten Schieber (9) gepreßt sind.

2. Siebwechselvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Zuganker (4) mit Abstand von einem Rohr (22) umgeben ist, das an einem Ende πτί' einem Anschlußstutzen (23) für die Zufuhr eines Kühlmediums (24) und am anderen Ende mit einer öffnung für den Austritt des erwärmten Kühlmediums versehen ist

3. Siebwechselvorrichtung nac>; Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet daß in an sich bekannter Weise Luft als Kühlmedium (24) dient.

4. Siebwechselvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet daß in die Oberfläche der Zuganker (4) im Bereich der Rohre (22) Längsnuten

(25) eingearbeitet sind.

5. Siebwechselvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest an einem der Zuganker (4) ein Thermofühler

(26) zur kontinuierlichen Ermittlung seiner Temperatur angebracht ist.

6. Siebwechselvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Steuereinrichtung vorgesehen ist, die das Betätigen des Schiebers (9) erst dann ermöglicht, wenn die Temperatur der Zuganker (4) nach Einschalten der Heizelemente (20) einen vorgegebenen Wert erreicht hat.