DE3412158C2 - Im Recyclingprozeß arbeitende Extrudieranlage und Steuerung einer solchen Extrudieranlage - Google Patents

Im Recyclingprozeß arbeitende Extrudieranlage und Steuerung einer solchen Extrudieranlage

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Regelung und eine Extrudervorrichtung zum gleichmäßigen Einziehen von plastifizierbaren Kunststoffen aller Art, und zwar zerkleinert oder unzerkleinert, im Recyclingprozeß, zur Herstellung von Granulaten, Folien, Spritzgußteilen usw., die z. B. aus einer zur Grunddrehzahl der Austragsschnecke (3) drehzahlvariabel arbeitenden Einzugsschnecke (6) besteht, deren Drehzahl in Abhängigkeit von der Stromaufnahme des Antriebsmotors (1) der Austragsschnecke (3) oder vom Drehmoment dieses Motors (1) oder vom Druck unmittelbar vor der Mündung (10) im Zylinder (9) der Austragsschnecke (3) zur mit konstanter Drehzahl arbeitenden Austragsschnecke (6) zur Gewährleistung gleichbleibenden Füllungsgrades und damit Ausstoß, geregelt wird. Austragsschnecke (3) und Einzugsschnecke (6) sind koaxial zueinander in einem Zylinder bzw. in aneinander angeflanschten Zylindern angeordnet, wobei die Einzugsschnecke (6) das vorverdichtete und plastifizierte Kunststoffmaterial unmittelbar in die Gänge der Austragsschnecke (3) hineinfördert.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine im Recyclingprozeß arbeitende Extrudieranlage für plastifizierbare Kunststoffe, mit einer Austragsschnecke, die durch einen Motor mit konstanter Drehzahl antreibbar ist, und mit mindestens einer der Austragsschnecke den Kunststoff zuführenden Einzugsvorrichtung, deren Drehzahl in Abhängigkeit des Druckes im Zylinder der Austragsschnecke steuerbar ist.
  • Des weiteren betrifft die Erfindung eine Steuerung für eine derartige Extrudieranlage.
    • Stand der Technik
  • Aus der DE-AS 15 54 833 ist ein Schneckenextruder zur Herstellung von Erzeugnissen aus einem schmelzbaren Polymeren vorbekannt, mit einer Einlaß- und einer Auslaßöffnung, einem Schneckenantrieb mit veränderbarer Geschwindigkeit, einer mit der Einlaßöffnung verbundenen Einspeisvorrichtung, einer mit der Einspeisvorrichtung verbundenen Antriebsvorrichtung mit veränderbarer Geschwindigkeit und mit einem mit der Auslaßöffnung verbundenen Druckanzeiger für den Polymerendruck. Der Druckanzeiger, der ein erstes Signal gibt, ist mit einer Druckregeleinrichtung verbunden, der ein zweites Signal gibt. Das zweite Signal zeigt Abweichung des von dem ersten Signal dargestellten Polymerendruckes von einem vorgegebenen Druckwert an, wobei durch das zweite Signal eine die Geschwindigkeit regelnde Einrichtung, die zwischen dem Schneckenantrieb für den Extruder und der Druckregeleinrichtung angeschlossen ist, und eine weitere die Geschwindigkeit regelnde Einrichtung, die zwischen der Antriebsvorrichtung für die Einspeisvorrichtung und einem Verhältnisregler angeschlossen ist, betätigbar ist. Hierdurch soll die Herstellung eines möglichst molekulareinheitlichen Polymeren gewährleistet sein. Ein solcher Extruder wird zur Herstellung von Fäden, Folien und anderen extrudierten polymeren Erzeugnissen in einem einzigen kontinuierlichen Vorgang eingesetzt. Polymeres kann in fester oder geschmolzener Form direkt aus einer Vorratsquelle in den Extruder eingespeist werden. Dadurch soll die Einspeisgeschwindigkeit über einen weiten Bereich bei gegebener Schneckengeschwindigkeit veränderbar sein, ohne daß die vorbestimmte Einstellung des Druckreglers geändert werden muß.
  • Aus der DE-AS 11 66 460 ist eine Schneckenpresse mit zwangsläufiger Förderung in der Eingangszone vorbekannt. Bei dieser Konstruktion ist koaxial zum Schaft einer Arbeitsschnecke und einer festen Umhüllung und einer festen Hülse ein Bandwedel angeordnet, der mit der Drehzahl der Schnecke angetrieben ist und deren Auslauf in den Eingang der Schnecke einmündet. Der Bandwedel läuft demgemäß nur mit.
    • Aufgabe
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Extrudieranlage gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 dahingehend zu verbessern, daß unter Beibehaltung eines gleichmäßigen Einziehens von plastifizierbaren Kunststoffen aller Art, zerkleinert oder unzerkleinert, im Recyclingprozeß zur Herstellung von Granulaten, Folien, Spritzgußteilen usw., mit konstruktiv einfachen Mitteln der Füllungsgrad der Austragsschnecke und damit der Ausstoß bestimmt werden kann. Außerdem liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine vorteilhafte Steuerung für eine erfindungsgemäße Extrudieranlage zu schaffen.
    • Lösung
  • Die Aufgabe wird durch die in Patentanspruch 1 wiedergegebenen Merkmale gelöst.
    • Einige Vorteile
  • Bei der Erfindung wird eine zur Grunddrehzahl der Austragsschnecke drehvariabel arbeitende Einzugsschnecke verwendet, die in Abhängigkeit von Stromaufnahme, Drehmomentaufnahme, oder Druckaufnahme zur mit konstanter Drehzahl arbeitenden Austragsschnecke zur Gewährleistung gleichbleibenden Füllungsgrades und damit Ausstoßes regelbar ist. Die Parameter können jeder für sich selbst als Regelgröße (Führungsgröße) zur Regelung der Drehzahl der Einzugsschnecke angewendet werden. Hierbei wird der Antriebsmotor der Einzugsschnecke so lange herunter- oder heraufgeregelt, bis die jeweilige Parametervorgabe als Führungsgröße innerhalb des vorbestimmten Toleranzbereiches gleichbleibend ist. Dies kann mittels eines Rechners oder eines einfachen Regelkreises erfolgen.
  • Bei einer zweiten Alternative erfolgt gewissermaßen eine Umkehrung der Verhältnisse, und zwar dadurch, daß die Drehzahl der Einzugsschnecke konstant bleibt. Die Drehzahl der Austragsschnecke wird bei dieser Alternativlösung in Abhängigkeit der Stromaufnahme des Antriebsmotors der Einzugsschnecke oder des aufgenommenen Drehmomentes der Einzugsschnecke oder des innerhalb des Verdichtungsraumes der Einzugsschnecke gemessenen Druckes, wo der Kunststoff bereits plastifiziert ist, geregelt. Diese Parameter werden jeweils als Führungsgröße des jeweils hergestellten Regelkreises eingesetzt und der Antriebsmotor der Austragsschnecke solange herauf- oder untergeregelt, bis die jeweilige Parametervorgabe innerhalb des vorbestimmten Toleranzbereiches gleichbleibend ist. Dies kann ebenfalls mittels eines Rechners oder eines einfachen Regelkreises erfolgen.
  • In den Patentansprüchen 2 bis 13 sind vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung beschrieben.
  • Durch die koaxiale Anordnung von Einzugs- und Austragsschnecke ergibt sich eine besonders kompakte Ausführungsform. Dadurch, daß die beiden Schnecken gewissermaßen auf der gleichen Achse liegen, ergibt sich außerdem eine gleichbleibende Druckverteilung in Achsrichtung, was ebenfalls baugünstig ist.
    • Lösung der Aufgabe betreffend die Steuerung
  • Diese Aufgabe wird durch die in Patentanspruch 11 wiedergegebenen Merkmale gelöst.
  • In der Zeichnung ist die Erfindung - teils schematisch - an einem Ausführungsbeispiel veranschaulicht.
  • Mit dem Bezugszeichen 1 ist ein Elektromotor oder Hydromotor bezeichnet, der über ein Getriebe 2 eine Austragsschnecke 3 mit konstanter Drehzahl antreibt.
  • Das Bezugszeichen 4 bezeichnet einen in seiner Drehzahl regelbaren Elektromotor oder Hydromotor, der über ein Getriebe 5 eine Einzugsschnecke 6 antreibt. Der Hydromotor 4 kann als hydrostatischer Motor, beispielsweise als rohr- oder spiegelgesteuerter Achsialkolbenmotor, ausgebildet sein.
  • Der Einzugsschnecke 6 werden plastifizierbare Kunststoffe, beispielsweise Folien von der Rolle "a", oder Kunststoffschnitzel "b", oder Agglomerate "c", oder sonstige plastifizierbare Kleinteile "d", und zwar jeweils zerkleinert oder unzerkleinert, zugeführt. In der Einzugsschnecke 6 wird der Kunststoff im Vorverdichter 7 vorverdichtet und in die Schneckengänge 8 der Austragsschnecke 3 hineingedrückt.
  • Die Austragsschnecke 3 übernimmt also den plastifizierten, vorzerkleinerten und vorverdichteten Kunststoff. Mit steigendem Ausstoß steigt die Plastifizierleistung und damit die Stromaufnahme des Motors 1 der Austragsschnecke 3 sowie das Drehmoment der Austragsschnecke 3 bzw. deren Motor 1 und der im Zylinder 9 vor der Mündung 10 durch eine bei 11 angeordnete Druckmeßdose. Diese Parameter - Stromaufnahme, Drehmoment oder Druck - können jeder für sich als Regelgröße (Führungsgröße) in einem noch zu beschreibenden Regelkreis eingesetzt werden, um die Drehzahl der Austragsschnecke 3 zu beeinflussen. Dabei wird der Motor 4 solange herauf- oder heruntergeregelt, bis die durch die jeweils eingesetzte Führungsgröße vorgegebene Vorgabe, z. B. die an einem Ampèremeter 12 gemessene Stromaufnahme des Motors 1 gleichbleibend oder innerhalb vorgegebener Grenzen gleichbleibend ist. Dies kann mittels eines Rechners 13 oder eines einfachen Regelkreises 14 geschehen.
  • Aus der Mündung 10 lassen sich entweder wahlweise Folien, Spritzgußteile oder Granulate extrudieren.
  • Wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, sind Austragsschnecke 3 und Einzugsschnecke 6 koaxial zueinander angeordnet, wodurch sich eine gleichbleibende Druckverteilung ergibt.
  • Bei einer Kaskadensteuerung gemäß der Erfindung füttert eine Schnecke eine andere Schnecke mit vorplastifiziertem Material. Beide Schnecken sind dabei unabhängig voneinander regelbar. Zum Beispiel können die Schnecken mit ihren Längsachsen parallel und nebeneinander angeordnet sein, wobei die eine Schnecke unmittelbar in das Gehäuse oder in einen Trichter der anderen Schnecke einspeisen kann.
  • Die in der Zusammenfassung, in der Beschreibung und in den Patentansprüchen beschriebenen sowie aus der Zeichnung ersichtlichen Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebigen Kombinationen für die Verwirklichung der Erfindung wesentlich sein.

Claims (13)

1. Im Recyclingprozeß arbeitende Extrudieranlage für plastifizierbare Kunststoffe, mit einer Austragsschnecke (3), die durch einen Motor (1) mit konstanter Drehzahl antreibbar ist, und mit mindestens einer der Austragsschnecke (3) den Kunststoff zuführenden Einzugsvorrichtung (6), deren Drehzahl in Abhängigkeit des Druckes im Zylinder der Austragsschnecke (3) steuerbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß als Einzugsvorrichtung (6) mindestens eine Einzugsschnecke vorgesehen ist, die unabhängig von der Austragsschnecke (3) ebenfalls motorisch antreibbar ist.
2. Im Recyclingprozeß arbeitende Extrudieranlage für plastifizierbare Kunststoffe, mit einer Austragsschnecke (3), die durch einen Motor (1) mit konstanter Drehzahl antreibbar ist, und mit mindestens einer der Austragsschnecke (3) den Kunststoff zuführenden Einzugsvorrichtung (6), die insbesondere als mindestens eine Einzugsschnecke ausgeführt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahl der Einzugsvorrichtung bzw. der Einzugsschnecke (6) in Abhängigkeit der Stromaufnahme des Motors (1) der Austragsschnecke (3) oder des Drehmomentes der Austragsschnecke (3) steuerbar ist.
3. Extrudieranlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzugsschnecke (6) koaxial zur Austragsschnecke (3) angeordnet ist.
4. Extrudieranlage nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor (1, 4) für die Einzugsschnecke (6) oder die Austragsschnecke (3) ein drehzahlregelbarer Elektromotor oder ein drehzahlregelbarer hydraulischer Motor ist.
5. Extrudieranlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein drehzahlregelbares Getriebe vorgesehen ist.
6. Extrudieranlage nach den Ansprüchen 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb der Austragsschnecke (3) oder der Einzugsschnecke (6) über eine Drehmomentenregelung mit Hydraulikantrieb erfolgt.
7. Extrudieranlage nach den Ansprüchen 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Austragsschnecke (3) mit ihrem Motor (1) ein von dem Motor (4) der Einzugsschnecke (6) getrenntes Antriebssystem bildet und daß die Systeme als Kaskaden ausgebildet sind.
8. Extrudieranlage nach den Ansprüchen 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Austragsschnecke (3) in Axialrichtung im Zylinder (9) vor- und zurückbewegbar angeordnet ist.
9. Extrudieranlage nach den Ansprüchen 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Austragsschnecke (3) einen durch verschiebbare Einsätze veränderbaren Vorverdichter (7) aufweist.
10. Im Recyclingprozeß arbeitende Extrudieranlage für plastifizierbare Kunststoffe mit einer durch einen Motor (1) antreibbaren Austragsschnecke (3), der der Kunststoff mittels einer Einzugsschnecke (6) zuführbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzugsschnecke (6) durch einen Motor (4) mit konstanter Drehzahl antreibbar ist, und daß die Drehzahl der Austragsschnecke (3) in Abhängigkeit der Stromaufnahme des Motors (4) der Einzugsschnecke (6) oder des Drehmoments der Einzugsschnecke (6) oder des im Vorverdichter (7) der Austragsschnecke (3) gemessenen Druckes steuerbar ist.
11. Steuerung der Extrudieranlage nach den Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweilige Führungsgröße Druck, Drehmoment oder Stromaufnahme veränderbar und einstellbar ist.
12. Steuerung der Extrudieranlage nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerung ein Rechner (13) zugeordnet ist.
13. Steuerung der Extrudieranlage nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahl des Motors (1 bzw. 4) der Austragsschnecke (3) oder der Einzugsschnecke (6) solange herunter- oder heraufgeregelt wird, bis die Parametervorgabe (Führungsgrößevorgabe) innerhalb vorbestimmter Toleranzen - ggf. durch Einschaltung eines Rechners (13) - gleichbleibend ist.
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