DE3937612A1 - Extruder - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Extruder, insbesondere einen Planet­ walzenextruder für PVC oder andere extrudierbare Kunststoffe mit einer zentrisch angeordneten Schnecke und mehreren mit der zentrischen Schnecke im Eingriff stehenden und als Planeten umlaufenden weiteren Schnecken.

Thermoplastische Kunststoffe werden üblicherweise mittels Extrudern zu Platten, Folien, Bahnen, Rohrprofilen oder anderen Profilen verarbei­ tet. Beim Extrudieren werden die Thermoplaste durch Umsatz mecha­ nischer Energie plastifiziert. Vereinfacht gesehen werden die Thermo­ plaste weichgeknetet. Die notwendige mechanische Energie wird mittels Schnecken zugeführt. Eine besonders vorteilhafte Form der Schnecken wird in der Anordnung der Schnecken als Planetwalzenextruder gebildet.

Üblicherweise sind die Schnecken horizontal angeordnet und in Schneckenförderrichtung hinten mit einem Antrieb versehen, während vorn ein Werkzeug sitzt, welches je nach seiner Bestimmung z. B. Platten oder Folien formt.

Als Einsatzmaterial wird dem Schneckenextruder üblicherweise Granulat zugeführt. Das Granulat wird in einen Trichter aufgegeben, der über der Schnecke angeordnet ist. Aus dem Trichter läuft das Granulat in die Schnecke. Mit dem Granulat können auch kleingehäckselte Abfälle, z. B. Randstreifen aus dem Besäumen von extrudierter Bahnenware aufgegeben werden.

Bei der Materialaufgabe kommt es immer wieder vor, daß Fremdkörper in den Einlauftrichter gelangen. Die Fremdkörper führen nicht nur zu Einschlüssen in dem extrudierten Material und dementsprechenden Materialfehlern. Die Fremdkörper können auch Beschädigungen der Schnecken verursachen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, derartige Beschädigungen zu vermeiden. Dabei geht die Erfindung von dem Gedanken aus, den Extruder weniger anfällig gegen Fremdkörper zu machen.

Nach der Erfindung wird das dadurch erreicht, daß die Spindeln sich auslaufseitig verjüngen und/oder einlaufseitig mit einer Anschrägung versehen sind. Durch die einlaufseitige Anschrägung wird die Gefahr, daß die Schneckengänge einlaufseitig abbrechen behoben. Einlaufseitig bildet sich ein Hohlraum, der größere Fremdpartikel aufnimmt. Zugleich wird dem Anfang der Schneckengänge eine sehr biegesteife Konfiguration gegeben.

Auch auslaufseitig bewirkt die Erfindung eine Hohlraumbildung, die Partikel aufnehmen und abführen kann. Das gilt besonders dann, wenn der Anlaufring mit einer Auslaufmulde versehen ist und/oder auch das auslaufseitige Ende der Planetspindeln abgeschrägt ist.

Die erfindungsgemäße einlaufseitige Abschrägung beträgt zwischen 30 und 70°, die auslaufseitige Abschrägung beträgt zwischen 1 und 10°, des gleichen die auslaufseitige Verjüngung. Während die Abschrägung jeweils am Fuß der Schneckengänge beginnt und dadurch am Ganghöchsten die Abmessungen festgelegt sind, ist an der auslaufseitigen Verjüngung die Festlegung dadurch gegeben, daß die Verjüngung eine Länge von 20 bis 80 mm besitzt.

In der Zeichnung sind verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.

Fig. 1 zeigt die bauliche Situation eines Planetwalzenextruders in schematischer Darstellung. Fig. 1 zeigt die Kombination einer Einzug­ schnecke mit einem Planetwalzenextruder. Die Einzugschnecke trägt die Bezeichnung 4. Sie besitzt einen Anflanschring 29, der zur Verwendung mit einem Vorratsbehälter bzw. Aufgabetrichter dient. Die Einzug­ schnecke 28 besitzt eine Antriebswelle 30, über die sie mittels Motor und Getriebe angetrieben wird. Die Einzugschnecke wird mittels Schrau­ ben, Unterlegscheiben und Schraubenmuttern 31 am Getriebe befestigt.

Zwischen der Einzugschnecke und dem Extruder 2 ist eine Kupplung 1 vorgesehen. Die Kupplung 1 dient der Verbindung der Schnecke 28 mit einer Zentralspindel 23. Die Zentralspindel 23 läuft zentrisch im Planetwalzengehäuse um. Um die Zentralspindel 23 herum sind im Ausfüh­ rungsbeispiel sechs Planetspindeln 25 vorgesehen. Die Planetspin­ deln 25 kämmen einerseits mit der Zentralspindel 23 und andererseits mit einer Innenverzahnung 26 einer Buchse 24 im Gehäuse des Planet­ walzenextruders.

Mit 5 ist eine Montagehilfe bezeichnet, mit 6 ein Anlaufring, mit 22 eine Düse, die mit Hilfe einer Vorrichtung 21 schwenkbeweglich ist.

Im Betriebsfall wird Granulat zusammen mit klein gehäckseltem Bahnen­ material aus dem Besäumen extrudierter Kunststoffbahnen aus dem nicht dargestellten Vorratstrichter in die Einzugschnecke gezogen. Die Einzugschnecke fördert das Material in den Planetwalzenextruder, der mittels Schrauben und Scheiben 32 mit dem Gehäuse der Einzugschnecke verbunden ist. Im Planetwalzenextruder 2 findet eine intensive Knet­ arbeit statt. Das plastifizierte Material wird durch den Anlaufring 8 hindurch in die Düse 22 gedrückt und einem Werkzeug zugeführt, welches das plastifizierte Material linienförmig auseinanderzieht und einen Spalt freigibt, so daß eine noch unkalibrierte Kunststoffbahn ent­ steht. Die Kalibrierung und endgültige Formgebung der Kunststoffbahn erfolgt in einem nicht dargestellten, nachgeschalteten Kalander.

Die bisherigen Schnecken sind in Fig. 3 dargestellt. Die Schnecken haben einen zentrischen Körper mit einer bei 10 schematisch darge­ stellten Verzahnung.

Die Schneckenlänge ist mit X bezeichnet. Im Ausführungsbeispiel handelt es sich um die Planetenschnecken. Die Länge der Planeten­ schnecken beträgt 200-2000 mm, ihr Durchmesser außen im Ausfüh­ rungsbeispiel ca. 35 mm. Die Zähne bzw. Schneckengänge haben eine Höhe von ca. 7 mm.

Fig. 2 zeigt eine neuartige Schnecke, die sich von der Schnecke nach Fig. 1 bei sonst gleichen Abmessungen durch eine Verjüngung an der Auslaufseite unterscheidet. Die Verjüngung hat im Ausführungsbeispiel eine Neigung von 2°20′′ und erstreckt sich über 50 mm. Dadurch ent­ steht in dem Gehäuse 2 in dem mit dem Bereich 11 der Verjüngung zusammenwirkenden Gehäusebereich ein Hohlraum. Überraschenderweise hat sich gezeigt, daß sich eingetragene Fremdkörper dort sammeln. Dies schont die Schnecken und die Werkzeuge und verhindert ein Austreten von Fremdkörpern und damit verbundene Materialfehler in der Kunst­ stoffbahn. Dies hat für Abdichtungsbahnen gravierende Bedeutung, an die hohe Anforderungen gestellt werden. Die eingeschlossenen Fremd­ körper können von Zeit zu Zeit durch Entleeren des Hohlraumes besei­ tigt werden. Dadurch entsteht Platz für nachfolgende Fremdkörper.

In Fig. 2 ist die erfindungsgemäße Einlaufschräge mit 12 bezeichnet. Die Einlaufschräge hat im Ausführungsbeispiel eine Neigung von 45°. Die Neigung ist wie bei der auslaufseitigen Verjüngung zur Planeten­ achse gemessen, während die Neigung der auslaufseitigen Abschrägung zur senkrechten auf die Planetenachse gemessen ist.

Fig. 4 zeigt die herkömmliche Bauweise von Planetwalzenextrudern im Auslaufbereich in Vergrößerung. Dabei ist die Zentralspindel mit 43, die mit Innenverzahnung versehene Buchse mit 41, der Auslaufring mit 44 und sind die umlaufenden Planetspindeln mit 42 bezeichnet. Es ist deutlich sichtlich, daß die Planetspindeln mit ihrem auslaufseitigen Ende stumpf auf dem Anlaufring 44 aufliegen. Nach Fig. 5 ist zusätz­ lich zu der auslaufseitigen Verjüngung der Planetspindeln 52 noch eine Auslaufmulde 55 im Anlaufring 54 vorgesehen. Das erleichtert den Abfluß plastifizierten Rohstoffmaterials und schafft weiteren Hohlraum zum Sammeln von Fremdkörpern.

Erfindungsgemäß stützen sich die Planetspindeln 52 über Zapfen 56 in der Anlaufmulde 55 an dem Anlaufring 54 ab. Für die Reibungsverhält­ nisse ist es von Vorteil, wenn die Zapfen 56 an der Berührungsfläche mit dem Anlaufring 54 ballig ausgebildet sind. Der Radius der Ballig­ keit beträgt zwischen 15 mm und 200 mm.

Die Anlaufmulde und die Balligkeit der Zapfen 56 kann auch unabhängig von der Anwendung einer Verjüngung und/oder Abschrägung an den Planet­ spindeln Bedeutung haben.

In Fig. 5 ist im übrigen die Zentralspindel mit 53 bezeichnet, während die mit den Planetspindeln 52 kämmende Buchse die Bezeich­ nung 51 trägt.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Systems ist, daß der Austrittsquerschnitt durch die Entfernung der Verzahnung in der Front vergrößert wird und dadurch gleichzeitig die Wirkung einer Durch­ messererweiterung eintritt, so daß das Material nicht mehr so stark zurückgestaut werden kann.

Claims (8)

1. Extruder, insbesondere Planetwalzenextruder für PVC oder andere extrudierbare Kunststoffe mit einer zentrisch angeordneten Schnecke und mehreren mit der zentrischen Schnecke im Eingriff stehenden und als Planeten umlaufenden weiteren Schnecken, dadurch gekennzeich­ net, daß die Schnecken sich auslaufseitig verjüngen und/ oder einlaufseitig mit einer Anschrägung versehen sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die auslaufseitige Verjüngung 1-10° beträgt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verjüngung in axialer Richtung eine Länge von 20-80 mm besitzt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß einlauf­ seitige Anschrägung 30 bis 70° beträgt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, gekennzeichnet, durch eine zusätzlich auslaufseitige Anschrägung von 1 bis 10°.

6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der auslaufseitige Anlaufring (54) mit einer Einlaufmulde versehen ist und Zapfen (56) an den Planetspindeln (42) vorgesehen sind, mit denen sich die Planetspindeln (52) an dem Anlaufring (54) abstützen.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zapfen (56) an der Berührungsfläche mit dem Anlaufring (54) ballig ausge­ bildet sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Radius der Balligkeit 15 bis 200 mm beträgt.