DE3835251A1 - Schneckenextruder zum plastifizieren von thermoplastischem kunststoffmaterial - Google Patents

Schneckenextruder zum plastifizieren von thermoplastischem kunststoffmaterial

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Description

Die Erfindung betrifft einen Extruder zum Plastifizieren von thermoplastem Kunststoffmaterial, welches in Form eines Stranges austritt und in eine vorbereitete Schweiß­ fuge ablegbar ist, dessen in einem Gehäuse drehend an­ treibbar angeordnete Schnecke zwei Abschnitte aufweist, deren kürzerer Schneckenabschnitt zum Einziehen und/oder Granulieren des Kunststoffmaterials und deren längerer Abschnitt als über ein Teil seiner Länge beheizbarer Plastifizierabschnitt ausgebildet ist, wobei im Gehäuse ein Einzugskanal für die Zuführung des Kunststoffmaterials im Bereich des kürzeren Schneckenabschnittes angeordnet ist.
Bei derartigen, als Teil eines Schweißgerätes eingesetzten Extrudern, welche tragbar sind, also als Kleinextruder ausgebildet und beispielsweise in der DE-PS 32 21 492 beschrieben sind, besteht die Problematik der Homogenität des aus der Düse nach dem Plastifizieren austretenden Kunststoffstranges, der in die vorbereitete Schweißfuge abgelegt werden soll. Durch den vorgesehenen Einzug wird üblicherweise auch aufgrund der realativ schnell laufenden Schnecke Luft mit angesaugt, welche beim Aufschmelzen des Materiales durch die Schnecke beim Zerkleinerungsprozeß mitgefördert wird und auch in das geschmolzene Kunststoff­ material überführt wird. Hieraus resultieren Inhomoge­ nitäten, welche die Qualität der späteren Schweißnaht negativ beeinflussen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Extruder vorzuschlagen, bei dem die Qualität des austre­ tenden plastifizierten Stranges, welcher zur Ablage in eine vorbereitete Schweißfuge dient, verbessert ist und insbesondere der eingeschlossene Luftanteil verringert wird.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß der den kürzeren Schneckenabschnitt der Schnecke auf­ nehmende Gehäuseinnenraum mit einer Absaugeinrichtung zum Absaugen von Luft verbindbar ist.
Es wird also die Luft unmittelbar in dem Bereich abge­ zogen, in dem auch die Zuführung erfolgt, so daß verhin­ dert wird, daß diese überhaupt in den Bereich des Schneckenabschnittes gelangen kann, der der Plastifi­ zierung dient. Durch diese Maßnahme wird die Homogenität des austretenden und zur Verschweißung vorgesehenen Materiales positiv beeinflußt. Es wird eine Schweißnaht mit weitestgehend durchgehender Materialdichte und Homo­ genität erzielt.
Es wird vorgeschlagen, die Absaugeinrichtung als Vakuum­ pumpe auszuteilen.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Absaugeinrichtung aus einem der Schweißfugenvor­ bereitung dienenden Heißluftaggregat, insbesondere mit einer Heizpatrone und einem separaten Gebläse besteht, dessen Lufteinlaß über eine Leitung mit einer in dem Ge­ häuseinnenraum mündenden Bohrung verbindbar ist.
Der Luftstrom des Gebläses wird also genutzt, um gleich­ zeitig Luft aus dem Gehäuseinnenraum abzuziehen.
Dabei ist nach einem weiteren Merkmal vorgesehen, die Leitung in das Zuluftrohr des Heißluftaggregates hin­ einzuführen und in diesem enden zu lassen.
Das offene Ende dieser Leitung ist der Lufteinlaßseite der Patrone zugerichtet, so daß nach Art eines Venturi-Rohres eine Druckverringerung stattfindet und damit eine Saugwirkung erzielt wird, die zu einer Absaugung der noch im Gehäuseinnenraum befindlichen Luft führt. Aufgrund dieser Einrichtung wird also eine besondere Absaugvor­ richtung überflüssig. Das ohnehin vorhandene Heißluft­ aggregat beziehungsweise die Luft, die die Heizpatrone durchströmt, wird zur Absaugung genutzt. Ferner kann auch noch vorgesehen sein, das Zuluftrohr mit einem im Gehäuse der Schnecke insbesondere im Bereich deren Axiallagerung angeordneten Ringkanal und diesen über eine Zuluftöffnung mit dem Gebläse zu verbinden.
Die für das Heißluftaggregat vorgesehene Luft kann also auch noch zusätzlich genutzt werden, Teilbereiche des Gehäuses von dem zur Plastifizierung geheizten Schnecken­ bereich zu isolieren, um beispielsweise die Einzugs­ funktion nicht negativ zu beeinflussen. So könnte nämlich eine Aufheizung des Schneckenabschnittes oder des Gehäuse­ bereiches, in dem der Einzugskanal vorgesehen ist, dazu führen, daß eine Plastifizierung des eingezogenen Kunst­ stoffstranges schon beginnt, wodurch eine vernünftige Förderung des Materiales verhindert wird.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt und anhand dieser erläutert.
Es zeigt
Fig. 1 einen Längsschnitt durch den erfindungsgemäßen Extruder mit einem zusätzlichen Heißluftaggregat.
Fig. 2 eine Draufsicht zu Fig. 1 und
Fig. 3 einen Schnitt A-A gemäß Fig. 1, wobei der Ein­ zugskanal in die Zeichenebene hineingeklappt ist.
Der in den Zeichnungsfiguren dargestellte Extruder 1 soll zur Vorbereitung d.h. zur Plastifizierung von strang­ förmigem Kunststoffmaterial beispielsweise in Form von Kunststoffrunddraht eingesetzt werden, wobei aus der Düse 15 des Extruders 1 ein aufgeschmolzener Strang austritt, welcher beispielsweise zur Herstellung einer Schweiß­ verbindung zwischen entsprechenden thermoplastischen Kunststoffmaterialien dienen soll, wobei die Schweißfuge selbst durch die aus dem Heißluftaggreggat 2 austretende Luft zur Erzielung der Verbindung vorbereitet ist. Es handelt sich also um einen Kleinextruder.
Das Heißluftaggreggat 2 dient gleichzeitig als Absaugein­ richtung, wie noch nachfolgend beschrieben wird.
Zunächst wird der Extruder selbst im Einzelnen näher be­ schrieben. Der Extruder 1 umfaßt das Gehäuse 3 und die Schnecke 4, welche antriebsseitig gegen ein Axiallager 14 abgestützt ist. Die Schnecke 4 wird über einen Antrieb 5 drehend angetrieben, der beispielsweise von einer Bohr­ maschine gebildet sein kann.
Die Schnecke 4 ist abschnittsweise aufgebaut. Sie weist einen Plastifizierschneckenabschnitt 6, in dem das Material aufgeschmolzen wird und einen Granulierschnecken­ abschnitt 7 auf, in dem das zugeführte Material zerklei­ nert wird.
Die Schnecke 4 ist in entsprechenden Abschnitten 8, 9 des Gehäuses 3 aufgenommen. So ist beispielsweise der Granu­ lierschneckenabschnitt 7 mit einem größeren Durchmesser ausgeführt und in einer entsprechenden Zylinderbohrung 10 des Gehäuses 3 bzw. des Gehäuseabschnitts 9 aufgenommen. Der Plastifizierschneckenabschnitt 6 besitzt einen klei­ neren Außendurchmesser als der Granulierschneckenabschnitt 7. Er ist ebenfalls außen zylindrisch und in einer ent­ sprechend zylindrischen Bohrung des Gehäuseabschnittes 8 aufgenommen. Aus Fig. 1 ist erkennbar, daß der Plasti­ fizierschneckenabschnitt 6 bis in die zylindrische Bohrung 10 für den Granulierschneckenabschnitt 7 hineinragt. Das zu granulierende und plastifizierende Kunststoffmaterial wird in den Bereich des Granulierschneckenabschnittes 7 über einen Einzugskanal 11, der als Bohrung ausgebildet ist, eingeführt. Dieser ist aus den Fig. 1 und 3 er­ kenntlich. Er ist geneigt zur Schneckenachse verlaufend angeordnet.
Zumindest ein Teil des den Plastifizierschneckenabschnitt 6 aufnehmenden Gehäuseabschnittes 8 ist beheizbar aus­ gebildet. Hierzu ist der Gehäuseabschnitt 8 von einer Heizung 12 umgeben. Die Heizung 12 dient insbesondere dazu, kontinuierliche Aufschmelzverhältnisse zu gewähr­ leisten. So kann die Messung der aktuellen Temperaturen sowohl zur Heizungssteuerung als auch zur Steuerung des Antriebes 5 dienen. Beispielsweise kann der Antrieb 5 so mit der Heizungssteuerung gekoppelt sein, daß dann wenn die gewünschte Plastifizierungstemperatur noch nicht er­ reicht ist, der Antrieb 5 nicht betätigt und damit die Schnecke 4 auch nicht in Rotation versetzt werden kann.
Um zu verhindern, daß ein Temperaturaustausch zwischen den beiden Gehäuseabschnitten 8 und 9 erfolgt, ist ein Kühlab­ schnitt 13 zwischen diesen beiden Gehäuseabschnitten 8 und 9 vorgesehen. Der Kühlabschnitt 13 wird im wesentlichen durch Kühlrippen gebildet, die in die Außenkontur des Gehäuses 3 eingeschnitten sind. Hierdurch wird auch ver­ hindert, daß aufgrund eines Temperaturaustausches eine Erwärmung des Gehäuseabschnittes 9 soweit erfolgen kann, daß eine Vorerwärmung des eingeführten Kunststoffma­ teriales eintritt was eine saubere Granulierung des Kunst­ stoffstranges im Bereich des Granulierstreckenabschnittes 7 negativ beeinträchtigen würde.
Das Heißluftaggregat 2 ist als Heizpatrone ausgebildet, durch welche ein Luftstrom, der durch ein externes Gebläse erzeugt wird, über Schlauch- und Rohrleitungen hindurchge­ leitet wird. Dieser extern erzeugte Gebläseluftstrom kann außerdem noch zur Kühlung des den Granulierschnecken­ abschnitt 7 aufnehmenden Gehäuseabschnittes 9 genutzt werden. So ist beispielsweise aus den Fig. 1 und 2 ersichtlich, daß im Gehäuseabschnitt 9 und zwar im Bereich des Axiallagers 14 ein Ringkanal 16 vorgesehen ist, der als Vertiefung in den Gehäuseabschnitt 9 eingeschnitten und durch einen Abdeckring 17 verschlossen ist. Der Ab­ deckring 17 besitzt einen Stutzen mit einer Zuluftöffnung 18, an welchen beispielsweise ein Schlauch, der mit dem externen Gebläse verbunden ist, anschließbar ist. Die Luft wird über den Schlauch in die Zuluftöffnung 18, den Ring­ kanal 16 und die daran angeschlossene Zuluftleitung 19 dem Heißluftaggregat 2 zugeführt. Diese Einrichtung kann gleichzeitig auch als Absaugeinrichtung genutzt werden. Hierzu ist eine Absaugbohrung 20 im Gehäuseabschnitt 9 vorgesehen, welche etwa in dem Übergangsbereich zwischen dem Granulierschneckenabschnitt 7 und dem Plastifizier­ schneckenabschnitt 6 angeordnet ist. In die Absaugbohrung 20 des Gehäuses 3 ist eine Winkelverschraubung 21 einge­ setzt, welche über Leitungen 22 den Gehäuseinnenraum 23 mit der Leitung 22 verbindet. Die Leitung 22 ist in die Zuluftleitung 19 die mit der Lufteinlaßseite 24 des Heiß­ luftaggregates 2 verbunden ist, hineingeführt und endet in dieser. Sie ist nicht verschlossen. Ihr Ende liegt offen im Luftstrom. Hierdurch wird eine Wirkung nach Art eines Venturi-Rohres erzeugt, so daß Luft aus dem Gehäuseinnen­ raum 23 abgesaugt wird. Diese Maßnahme erhöht die Homo­ genität des plastifizierten Stranges, der aus der Düse 15 austritt. Es werden also Lufteinschlüsse weitesgehend vermieden.
Anstelle der Nutzung der Zuluft für das Heißluftaggregat 2 kann auch eine separate Absaugeinrichtung z.B. in Form einer Vakuumpumpe vorgesehen sein.
Das Heißluftaggregat 2 ist mit einer Ausströmdüse ver­ sehen, die etwa bis in den Bereich der Düse 15 des Ex­ truders 1 reicht, und die dazu dient, die Heißluft auf die vorbereitete Schweißfuge zu leiten, um daß Material im Bereich der Schweißfuge anzuschmelzen, in welche dann der aus der Düse 15 austretende Materialstrang ablegbar ist.
Bezugszeichenliste
 1 Extruder
 2 Heißluftaggregat
 3 Gehäuse
 4 Schnecke
 5 Antrieb
 6 Plastifizierschneckenabschnitt
 7 Granulierschneckenabschnitt
 8, 9 Gehäuseabschnitt
10 Zylinderbohrung
11 Einzugskanal/Bohrung
12 Heizung
13 Kühlabschnitt
14 Axiallager
15 Düse
16 Ringkanal
17 Abdeckring
18 Zuluftöffnung
19 Zuluftrohr
20 Absaugbohrung im Gehäuse
21 Winkelverschraubung
22 Absaugleitung
23 Gehäuseinnenraum
24 Lufteinlaßseite
25 Ausströmdüse

Claims (5)

1. Extruder zum Plastifizieren von thermoplastischem Kunststoffmaterial, welches in Form eines Stranges austritt und in eine vorbereitete Schweißfuge ablegbar ist, dessen in einem Gehäuse angeordnete drehend ein­ treibbare Schnecke zwei Abschnitte aufweist, deren kürzerer Schneckenabschnitt zum Einziehen und/oder Granulieren des Kunststoffmateriales und deren länger­ er Abschnitt als über einen Teil seiner Länge beheiz­ barer Plastifizierabschnitt ausgebildet ist, wobei im Gehäuse ein Einzugskanal für die Zuführung des Kunst­ stoffmateriales im Bereich des kürzeren Schnecken­ abschnittes angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der den kürzeren Schneckenabschnitt (7) aufnehmen­ de Gehäuseinnenraum (23) mit einer Absaugeinrichtung (2) zum Absaugen von Luft verbindbar ist.
2. Extruder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Absaugeinrichtung als Vakuumpumpe ausgebildet ist.
3. Extruder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Absaugeinrichtung (2) aus einem der Schweiß­ fugenvorbereitung (7) dienendem Heißluftaggregat, insbesondere mit einer Heizpatrone und einem separaten Gebläse, besteht, dessen Lufteinlaß (24) über eine Leitung (22) mit einer in dem Gehäuseinnenraum (23) mündenden Bohrung (20) verbindbar ist.
4. Extruder nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitung (22) in das Zuluftrohr (19) des Heiß­ luftaggregates (2) hineingeführt ist und in diesem mündet.
5. Extruder nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Zuluftrohr (19) mit einem im Gehäuse (3) der Schnecke (4), insbesondere im Bereich der axialen Lagerung (14) angeordneten Ringkanal (16) und dieser über eine Zuluftöffnung (18) mit dem Gebläse verbunden ist.
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