DE3407789C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Schneckenextruder nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Beim Aufschmelzen von Kunststoffschnitzeln in Schneckenex­ trudern sind Druckschwankungen am Ende der Aufschmelzzone ohne besondere Maßnahmen nicht zu vermeiden. Sie haben ihren Ursprung in Unregelmäßigkeiten bei der Schnitzelaufgabe, in der Schnitzelgröße und -form usw. Andererseits ist ein in engen Grenzen konstanter Druck im Ausstoßbereich unerläßlich. Bestrebungen, die erwähnten Druckschwankungen zu beseitigen, sind daher allgemein. So wurde beispielsweise eine Lösung bekannt, bei der die Extruderschnecke längsverschiebbar im Gehäuse angebracht ist. Durch das Verschieben in Längsrich­ tung wird am Ausstoßende des Extruders ein Ringspalt in sei­ ner freien Durchlaßbreite derart verändert, daß er beim Zurückschieben der Extruderschnecke zur Aufgabeseite hin breiter wird. Durch Anordnung einer geeigneten Arbeitsfläche am Ausstoßende der Extruderschnecke kann dies abhängig vom mo­ mentanen Ausstoßdruck selbsttätig geschehen; eine derartige Lösung ist jedoch nicht sehr feinfühlig und genügt vielen Ansprüchen nicht. Vorschläge, bei denen der Durchlaßspalt durch externe Regelstrecken druckabhängig verändert wird, sind sehr aufwendig und störanfällig.

In dem DE-GM 78 26 948 wird ein federbelastetes Sicherheits­ ventil als Sicherheitseinrichtung für Extruder beschrieben. Es ist zwar geeignet, den Druckanstieg im Extruder über einen einstellbaren Maximalwert hinaus zu verhindern, dies geschieht jedoch dadurch, daß bei Überschreiten des einge­ stellten Druckes Teile der Extruderfüllung durch das Sicher­ heitsventil austreten und damit verloren sind.

Die FR-PS 14 23 892 hat eine für eine Anlage zur Herstellung von Schaumstoffartikeln für die einzelnen Reaktionskomponen­ ten vorgesehene, im wesentlichen aus einer Drossel, die durch einen mit einer federbelasteten Membran zusammenwirkenden Durchlaß gebildet wird, bestehende Dosierkammer zum Gegen­ stand. Mit dem Gegenstand der Erfindung hat sie keine Berüh­ rungspunkte.

Die FR-PS 14 21 436 bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Annullieren des Druckes in Extrusionskammern beim Portionieren von Butter mit einem Schneckenextruder. Es soll das nach dem jeweiligen Abschalten des Schneckenantriebs zu Schwankungen in der Länge der Butterstränge führende Nach­ quellen des Butterstranges vermieden werden, wozu im Endbe­ reich des Schneckenzylinders eine senkrecht zur Zylinderachse stehende Kammer vorgesehen und gegen das Zylinderinnere durch einen bewegbaren Kolben abgeschlossene ist. Der Kolben ist von der Zylinderachse weg durch eine Feder belastet und wird während des Extrudierens durch Beaufschlagung mit Druckluft gegen die Federwirkung und den Innendruck des Zylinders im Gleichgewicht gehalten. Beim Abschalten des Schneckenantriebs wird gleichzeitig der Kolben belüftet und durch die Feder nach außen geschoben. Zum Lösen der der Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe ist die Einrichtung nicht geeignet.

Die in der DE-OS 15 29 959 beschriebenen verschiedenen Varia­ tionsformen eines Entgasungsextruders dienen der Lösung von Problemen vollkommen anderer als der der Erfindung zugrunde liegenden Art.

Gegenstand der US-PS 25 19 014 ist ein Spritzgußextruder mit einer Förder- und Mischzone, einer Knet- und Plastifizie­ rungszone sowie einer Auspreßzone. Die Knet- und Plastifizie­ rungszone ist ein in Achsrichtung balliger, im Querschnitt polygonaler Abschnitt der Schnecke ohne Förderwirkung. Der Schneckenzylinder ist in der Knet- und Plastifizierungszone auf seiner Oberseite mit einer rechteckigen, in einen Schacht gleicher Querschnittsabmessungen übergehenden Öffnung verse­ hen. In dem Schacht sitzt ein durch eine starke Feder und durch die Kolbenstange einer Zylinder-Kolbeneinheit belas­ tetes Widerlager, das dem Schacht angepaßt und in diesem verschiebbar ist. Seine Unterseite entspricht der balligen Form des Schneckenabschnitts und hat runden Querschnitt. Das Widerlager ist als Druckausgleichspuffer ungeeignet.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe ist demnach, eine Druckausgleichsmöglichkeit zu finden, die einfach und mit ge­ ringem Aufwand zu verwirklichen ist und dabei hohe Regelgenauigkeit zuläßt.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Kenn­ zeichens des Patentanspruchs 1 in Verbindung mit dessen Oberbegriff gelöst. Weitere Aus­ gestaltungsformen ergeben sich aus den Pa­ tentansprüchen 2 bis 8.

Durch die Merkmale und Maßnahmen der Erfindung wird erreicht, daß bereits vor der Ausstoßzone, wo der gleichbleibende Druck vorliegen muß, ein guter und feinfühliger Ausgleich der Druckschwankungen erzielt wird.

An Hand der Zeichnung wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen federbelasteten Druckausgleichspuffer;

Fig. 2 eine Ausgestaltungsform mit Bypass als alleinigem Materialdurchlaß im Druckregelbereich;

Fig. 3 Lösungsform mit variabler Bypass-Erweiterung.

Die drei in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen der Erfindung sind als schematische Darstellungen zu verstehen, wobei insbesondere Fig. 1 das Lösungsprinzip deutlich machen soll; wesentliches Erfordernis ist bei der Realisierung der Erfindung die Vermeidung sog. toter Ecken und die Sorge für ein gutes Durchfließen der Druckausgleichspuffer.

Der Druckausgleichspuffer der Fig. 1 besteht aus dem Druck­ ausgleichszylinder 3 mit einer Druckfeder 5, in dem sich ein Kolben 4 bewegt, dessen Bewe­ gungsmöglichkeit in die Tiefe des Druckausgleichszylinders 3 durch einen Wegbegrenzer 22 soweit eingeschränkt ist, daß die bündig mit der Zylinderinnenwand verlaufende, mit dieser mit ihrem Rand dichtend verbundene Membran 6 nicht überdehnt werden kann. Der Druckausgleichspuffer ist am Ende der Auf­ schmelzzone 7 angeordnet. Bei ansteigendem Druck wird der Kolben in den Druckausgleichszylinder hineingeschoben, so daß eine augenblickliche Entlastung des nachfolgenden Berei­ ches, der Extruderzone 8 eintritt. Der Spielraum für die Regelung erweitert sich, wenn zwei oder mehr solcher Druckausgleichszylinder 3 am Umfang verteilt angeordnet werden.

Eine weitere Möglichkeit zeigt Fig. 2. Hier ist am Ende der Aufschmelzzone 7 der die Innenwand 14 der Bypass-Kammer 11 mit umfassende Zylinderdurchgang durch ein auf der Extruderschnecke vorgesehenes Zwischenstück 9 verschlossen. Das aufgeschmolzene Material muß einen oder mehrere am Umfang verteilte Bypass-Durchgänge 11, 15, 16 durchströ­ men, wobei es mit der oder den Membranen 12 in Berührung kommt, die möglichst aus einem hochelastischen Material her­ gestellt sein sollen. Hinter jeder Membran 12 befindet sich im Kam­ merdeckel 10 eine Teilkammer 13, die im einfachen Fall, bei absoluter Gasdicht­ heit, mit einem unter vorgegebenem Druck stehenden Inertgas gefüllt sein oder aber an eine druckgeregelte Gasversorgung angeschlossen sein kann.

Die Wirkungsweise ist ähnlich der zu Fig. 1 beschriebenen. Bei überhöhtem Druck beult sich die Membran 12 gegen den Gas­ druck in der Teilkammer 13 ein, bei verringertem Druck wölbt sie sich, den Bypass-Durchgang 11 verengend, vor.

Eine weitere Möglichkeit, die eine gewisse Ähnlichkeit mit der in Fig. 2 dargestellten hat, zeigt Fig. 3. Hier dient eine örtliche Erweiterung 19 des Extruderzylinders, die den Zylinderumfang ganz oder teilweise umfassen kann, als Bypass-Kammer bei praktisch nicht veränderter Form der Extruderschnecke. Auch hier ist der Bypass-Durchgang 19 durch eine Membran 18 begrenzt, die ebenso wie die vorhergehend beschriebene eine hohe Dehnfähig­ keit haben soll. Zum Schutz gegen Zerreißen wird sie zweck­ mäßig in allen Anwendungsfällen durch eine genügend Bewegungs­ spielraum gebende, druckfeste perforierte Wand 21 abgestützt. Auch hier ist die in der Kammerabdeckung 17 hinter der Membran 18 liegende Teilkammer 20 mit Inertgas unter Druck gefüllt; die Wirkung ist der vor­ hergehend zu Fig. 2 beschriebenen praktisch gleich.

Statt der oder zusätzlich zur Druckgasfüllung können die Membra­ nen auch durch Druckfedern abgestützt sein, in welchem Fall die druckfeste perforierte Wand 21 entfallen kann.

Claims (8)

1. Schneckenextruder mit einer Aufschmelz- und einer anschließenden Druckausgleichs- und Ausstoßzone, wobei hinter der Aufschmelzzone ein in der Wand des Extruder­ zylinders liegender Druckausgleichspuffer angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Extruderzylinder (1) im Anschluß an die Aufschmelz­ zone (7) eine seinen Umfang ganz oder zum Teil erfas­ sende Bypass-Kammer (11; 19) aufweist, von der ein Druckraum (Teilkammer 13; 20) ausgeht, der mit Hilfe einer dichtend angebrachten, dehnbaren Membran (12; 18) abgetrennt ist.

2. Schneckenextruder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem von der Bypass-Kammer (11; 19) abgetrennten Druckraum (Teilkammer 13; 20) die Trennmembran (12; 18) beaufschlagende Druckfedern vorgesehen sind.

3. Schneckenextruder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die von der Bypass-Kammer (11; 19) abgetrennte Teilkam­ mer (13; 20) mit einem unter Druck stehenden Inertgas beaufschlagt und die Membran (12; 18) gegen Platzen infolge zu hohen Überdruckes durch eine in der gas­ beaufschlagten Teilkammer (13; 20) angebrachte, per­ forierte und druckbeständige Wand (21) abgestützt ist.

4. Schneckenextruder nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck in dem mit Inertgas beaufschlagten Druckraum (Teilkammer 13; 20) abhängig von dem vorgegebenen Arbeitsdruck im Extruderzylinder (1) geregelt ist.

5. Schneckenextruder nach Anspruch 1 mit einem in dem von der Wand des Extruderzylinders ausgehenden Druckraum be­ weglich angeordneten, durch eine Druckfeder abgestützten Kolben, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (4) durch eine hochdehnbare Membran (6) abgedichtet ist, welche die der Extruderschnecke (2) zugewandte Kolbenfläche überdeckt und mit der Innenwand des Extruderzylinders (1), an den Rändern bündig verlau­ fend, verbunden ist.

6. Schneckenextruder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der in der Aufschmelzzone (7) des Extruderzylinders (1) liegende Teil der Extruderschnecke (2) vom Schnecken­ abschnitt in der folgenden Extruderzone (8) durch ein Teil der Extruderschnecke (2) darstellendes zylin­ drisches Zwischenstück (9) mit einem dem Innendurchmesser des Extruderzylinders (1) entsprechenden Durchmesser getrennt ist und im Bereich des Zwischenstücks (9) eine oder mehrere unter Druckeinfluß volumenveränderliche Bypass-Kammern (11) mit Teilkammern (13) vorgesehen sind, über welche die Zonen (7, 8) vor und hinter dem zylindrischen Zwischenstück (9) durch Verbindungskanäle (15, 16) verbunden sind.

7. Schneckenextruder nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Bypass-Kammer (11) mit Trennkammer (13) außerhalb des Extruderzylin­ ders (1) angeordnet ist, wobei die Außenwand des Zwischenstücks (9) die Innenwand (14) der Bypass-Kammer (11) bildet.

8. Schneckenextruder nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Bypass-Kammer (11) und die Trennkammer (13) in Extruder­ längsrichtung erstrecken.