DE4001988C1 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine Be- oder Entgasungseinrichtung für
thermoplastische Kunststoffschmelzen, entsprechend der Gat
tung im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bzw. 2.
Aus der US-PS 34 70 584 ist eine Entgasungseinrichtung be
kannt, die zwischen zwei in Tandemform zueinander angeordneten
Extrudern angeordnet ist. Das zu entgasende Material wird von
dem ersten Extruder über einen federbelasteten Konus in dünne
Schichten in einen Raum gefördert, der unter Unterdruck
gesetzt wird. Durch den Unterdruck werden dann aus den dünnen
Schichten Restmonomere und dergleichen flüchtige Stoffe aus
der Schmelze entfernt. Danach wird die Schmelze dem zweiten
Extruder zugeführt und weiterverarbeitet. Die Entgasungslei
stung einer derart gestalteten Anlage ist gering, weil die
Schaffung des dünnen Schmelzefilmes während der Extrusion in
die Unterdruckkammer nur einen geringen Ausstoß zuläßt.
Aus der DE-PS 30 30 541 ist ein mehrwelliger Knetscheibenreak
tor zur kontinuierlichen Herstellung von entgasten Polymeren
bekannt. Um einen Entgasungsraum herum werden Förderwellen in
Kreisform angeordnet, in der Art, daß jede Förderwelle mit den
zu ihren beiden Seiten angeordneten Förderwellen kämmt, so daß
sich auf den dem Entgasungsraum zugewandten Umfangsbereich der
Förderwellen ein Schmelzfilm ausbildet. Da in dem Entgasungs
raum ein Unterdruck herrscht, werden die Schmelzeschichten
entgast.
Eine derart gestaltete Einrichtung weist eine große Schmelze
oberfläche (Fläche aller Wellenoberflächen, die dem Entga
sungsraum zugewandt sind) auf und führt zu guten Entgasungser
gebnissen. Die Einrichtung selbst ist jedoch hinsichtlich der
Abdichtung des Entgasungsraumes und des Antriebes der einzel
nen miteinander kämmenden Förderwellen schwer beherrschbar. Es
sind beispielsweise eine Vielzahl einzelner Wellendichtungen
für die stationär in einem Gehäuse angeodneten, sich drehen
den Förderwellen erforderlich, wie in der EP-OS 02 08 139 nä
her erläutert wurde.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Be- oder
Entgasungsvorrichtung vorzuschlagen, mit der eine große zu
entgasende Oberfläche darstellbar ist, ohne daß bei der Ein
richtung entsprechende Abdichtungsprobleme und insbesondere
Antriebsprobleme der einzelnen Förderwellen auftreten. Die
Einrichtung soll einfach in der Herstellung sein und sehr be
triebssicher arbeiten.
Die Aufgabe wird durch die in den Patentansprüchen niederge
legten Merkmale auf zwei unabhängigen Wegen gelöst. Wenngleich
nachfolgend nur die Betriebsweise als Entgasungseinrichtung
beschrieben wird, ist ebenso eine Begasung der Schmelzen mög
lich.
Auf dem ersten Lösungsweg wird durch die Anordnung einer Zen
tralspindel, die nur in ihrem unteren und oberen Abschnitt
eine förderwirksame Schrägverzahnung aufweist, jedoch zwischen
beiden Abschnitten eine Welle mit einem geringeren Durchmesser
und ohne Verzahnung besitzt, in diesem Bereich ein freier mit
tiger Entgasungsraum geschaffen. Die Welle hat eine axiale
Bohrung, die mit einer einen Unterdruck erzeugenden Einrich
tung verbunden ist. Weiterhin ist die axiale Wellenbohrung
über Querbohrungen mit dem Entgasungsraum verbunden, so daß
darin ein Unterdruck erzeugt werden kann.
Um den oberen und unteren Zentralspindelabschnitt und der Wel
le sind über die gesamte Länge Planetspindeln angeordnet. Die
Planetspindeln kämmen mit einer förderwirksamen Innenverzah
nung des Gehäuses. Zwischen den Planetspindeln sind gleichmäs
sige Abstände freigelassen, so daß sich kleine Kammern ausbil
den, die mit Entgasungsraum in Verbindung stehen.
Die Planetspindeln rotieren durch die Drehung der Zentralspin
delabschnitte und führen gleichzeitig eine kreisförmig umlau
fende Bewegung in dem Gehäuse durch.
Durch die abrollende Bewegung der über ihre gesamte Länge eine
Verzahnung aufweisenden Planetspindeln, wird die unter Druck
in das Gehäuse eingespeiste Schmelze zu sehr dünnen Schichten
ausgewalzt, aus denen flüchtige Bestandteile dann leicht aus
diffundieren, weil zusätzlich ein Unterdruck in dem Gehäuse
aufgebaut wird.
Die Abdichtung wird im Einspeisebereich durch eine Druckein
speisung der Schmelze und im Austrittsbereich durch eine an
den unteren Zentralspindelabschnitt angeschlossene Austrags
schnecke erreicht. Die Austragsschnecke baut einen Werkzeug
druck auf, beispielsweise für einen Granulator, und dichtet so
mit den Entgasungsraum in diesem Bereich ab, so daß ein hoher
Unterdruck gehalten werden kann.
Die erfindungsgemäße Entgasungseinrichtung hat folgende wesent
lichen Vorteile:
- - es wird in der Einrichtung in dem Entgasungsraum eine sehr große Entgasungsfläche geschaffen;
- - es werden sehr dünne Schmelzeschichten durch die Pla netspindeln an der Innenwandung des Gehäuses bzw. in dem Zwickelbereich zwischen der verzahnten Spindel und der verzahnten Gehäusewandung geschaffen;
- - die große Fläche der dünnen Schmelzeschichten wird in einem Raum geschaffen, in dem ein hoher Unterdruck aufgebaut werden kann, ohne daß eine Beeinträchtigung der Unterdruckleitungen und Pumpen befürchtet werden muß;
- - je nach der axialen Länge bzw. dem Durchmesser des Ge häuses und der Zentralspindel sowie der Anzahl der Planetenspindeln kann ein beliebig großer Entgasungs raum beschaffen werden, so daß der Durchsatz der Schmelze beliebig steuerbar ist, ohne daß Einbußen hinsichtlich des Entgasungseffektes selbst befürchtet werden müssen;
- - es werden Entgasungsergebnisse erzielt, wie sie bis lang kaum vorstellbar waren hinsichtlich ihres ppm- Gehaltes an z. B. Restmonomeren in einer Polyethylen- bzw. Kunststoffschmelze;
- - es lassen sich erstmals auch hochviskose Schmelzen ausgezeichnet entgasen, weil alle Schmelzeteile viel mals in den Zwickelbereich zwischen den Planetspin deln und der Gehäuseinnenwandung gelangen und dort zu dünnen Schichten ausgewalzt werden. Da die Pla netspindeln und die Gehäuseinnenwandung eine förder wirksame Verzahnung aufweisen, wird auch eine hoch viskose Schmelz, die sonst kaum zu entgasen ist, gefördert und gelangt x-mal in den Zwickelbereich.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden in den Zeichnungen
gezeigt und nachfolgend erläutert.
Es zeigt
Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Entgasungs
einrichtung mit innen liegendem Entgasungs
raum,
Fig. 2 einen Querschnitt gemäß II-II in Fig. 1,
Fig. 3 eine schematisiert dargestellte Extrusions
anlage mit einer Entgasungseinrichtung,
Fig. 4 einen Längsschnitt durch eine Entgasungsein
richtung mit außen liegendem Entgasungsraum,
Fig. 5 einen Querschnitt gemäß V-V in Fig. 4.
In einem senkrecht angeordneten Gehäuse 1 mit Temperierboh
rungen 2 ist eine Zentralspindel 3 angeordnet, die mit einer
Antriebswelle 4 verbunden ist.
Die Zentralspindel 3 weist an ihrem unteren Ende eine Welle 5
mit einer axialen Bohrung 6 und damit in Verbindung
stehende als Entgasungsöffnungen dienende Querbohrungen 7 auf.
Die Welle 5 verbindet die obere Zentralspindel 3
drehfest mit der unteren Zentralspindel 8, an der in
axialer Weiterführung der Welle 5 und der Zentralspindeln 3
und 8 eine Austragsschnecke 9 drehfest befestigt ist.
Um die Zentralspindeln 3 und 8 sind in gleichmäßigen
Abständen zueinander Planetspindeln 13 angeordnet, die eine
mit der Schrägverzahnung der Zentralspindeln 3 und 8
kämmende Verzahnung aufweisen. Die Innenwandung 10 des Gehäu
ses 1 weist ebenfalls eine mit den Planetspindeln 13 zusammen
wirkende Schrägverzahnung auf.
Das Gehäuse 1 wird nach unten mittels eines angeflanschten Ge
häuseabschlußteiles 11 abgedichtet, auf dem ein Anlaufring 12
für die Planetspindeln 13 angeordnet ist. Nach oben hin wird
das Gehäuse 1 durch ein Abschlußteil 14 abgedichtet, in dem die
Antriebswelle 4 in einem Lager 15 angeordnet ist.
In dem oberen Abschlußteil 14 ist um die Antriebswelle 4 herum
ein Ringkanal 16 ausgebildet, der über Entgasungsbohrungen 17 mit der
axialen Bohrung 6 in Verbindung steht. An den Ringkanal 16
wird über den Anschlußflansch 18 eine nicht gezeigte Unter
druck erzeugende Einrichtung angeschlossen.
In den Schmelzezulaufkanal 19 wird eine unter Druck stehende
Schmelze gefördert, die in die Zwischenräume 20 zwischen den
Planetspindeln 13 gelangt (Fig. 2).
Die Planetspindeln 13 wälzen sich auf der Innenverzahnung 10
des Gehäuses 1 ab und erzeugen somit dünne Schmelzeschichten,
aus denen durch den in dem Entgasungsraum 21 erzeugten Unter
druck flüchtige Bestandteile ausdiffundieren und durch die Quer
bohrung 7, die axiale Bohrung 6, die Entgasungsbohrung 17 und den gebohr
ten Anschlußflansch aus dem Entgasungsraum 21 abgeführt wer
den.
Die an den Spindeloberflächen entgaste Schmelze wird von den
Planetspindeln 13 zur Austragsschnecke 9 gefördert, die einen
Werkzeugdruck für die der Be- oder Entgasungseinrichtung nachge
schalteten Einrichtungen aufbaut.
Fig. 4 zeigt eine Be- oder Entgasungseinrichtung, bei der in
dem senkrecht angeordneten Gehäuse 1 eine Zentralspindel 3 an
geordnet ist, die mit einer Antriebswelle 4 verbunden ist.
Die Zentralspindel 3 weist über ihre volle Länge eine Schräg
verzahnung auf, in die die Schrägverzahnungen von Planetspin
deln 13 kämmen. Diese Planetspindeln 13 umlaufen die Zentral
spindel 3 in gleichmäßigen Abständen zueinander auf einer
Kreisbahn rotierend.
Die Innenwandung des Gehäuses 1 weist im oberen und/oder un
teren Abschnitt ebenfalls eine mit den Planetspindeln 13 zu
sammenwirkende Schrägverzahnung auf.
In einem mittleren Gehäuseabschnitt springt die Gehäuseinnen
wandung zurück und bildet durch ihren Abstand zur Zentralspin
del 3 und zu den Planetspindeln 13 einen Ent- oder Begasungs
raum 21.
Das Gehäuse 1 wird nach unten mittels eines angeflanschten Ge
häuseabschlußteiles 11 abgedichtet, auf dem ein Anlaufring 12
für die Planetspindeln 13 angeordnet ist. Nach oben hin wird
das Gehäuse 1 durch ein Abschlußteil 14 abgedichtet, in dem
die Antriebswelle 4 in einem Lager 15 angeordnet ist.
In den Schmelzezulaufkanal 19 wird eine unter Druck stehende
Schmelze gefördert, die in die Zwischenräume 20 zwischen den
Planetspindeln 13 gelangt (Fig. 5).
Die Planetspindeln 13 wälzen sich auf der Innenverzahnung 10
des Gehäuses 1 und der Schrägverzahnung der Zentralspindel 3
ab und erzeugen somit dünne Schmelzeschichten, aus denen
durch den in dem Entgasungsraum 21 erzeugten Unterdruck flüch
tige Bestandteile ausdiffundieren und durch den Anschluß
flansch 26 über eine Vakuumpumpe 24 abgeführt werden.
Auch bei dieser Be- oder Entgasungseinrichtung wird die ent
gaste Schmelze zu einer Austragsschnecke 9 gefördert, die die
Schmelze aus der Einrichtung herausdrückt.
In Fig. 3 ist schematisiert dargestellt, wie die vorgestellten
Be- oder Entgasungseinrichtungen in eine Extrusionsanlage je
weils einbindbar sind.
Der zu extrudierende thermoplastische Kunststoff wird in einem
ersten, mit einem Antrieb 27 versehenen Schneckenextruder 23
schmelzflüssig extrudiert, um dann in die Be- oder Entga
sungseinrichtung 22 eingespeist zu werden. Hier wird die
Schmelze entgast und zu einer weiteren Anlage 25 (z. B. einem
weiteren Extruder oder einem Granulator) weitergefördert. Das
aus der Schmelze diffundierte Gas wird über ein Ventil 28 von
einer Vakuumpumpe 24 abgesaugt.
Bezugszeichenliste:
1 = Gehäuse
2 = Temperierbohrung
3 = Zentralspindel
4 = Antriebswelle
5 = Hohlwelle
6 = axiale Bohrung
7 = Entgasungsöffnung
8 = Zentralspindel
9 = Austragsschnecke
10 = Innenverzahnung, Innenwandung
11 = Abschlußteil (unten)
12 = Anlaufring
13 = Planetspindeln
14 = Abschlußteil (oben)
15 = Lager
16 = Ringkanal
17 = Entgasungsbohrung
18 = Anschlußflansch
19 = Schmelzezulaufkanal
20 = Zwischenräume zwischen Planetspindeln 13
21 = Be- oder Entgasungsraum
22 = Be- oder Entgasungseinrichtung
23 = Schneckenextruder
24 = Vakuumpumpe, Be- oder Entgasungspumpe
25 = weitere Anlage
26 = Anschlußflansch
27 = Antrieb
28 = Ventil
2 = Temperierbohrung
3 = Zentralspindel
4 = Antriebswelle
5 = Hohlwelle
6 = axiale Bohrung
7 = Entgasungsöffnung
8 = Zentralspindel
9 = Austragsschnecke
10 = Innenverzahnung, Innenwandung
11 = Abschlußteil (unten)
12 = Anlaufring
13 = Planetspindeln
14 = Abschlußteil (oben)
15 = Lager
16 = Ringkanal
17 = Entgasungsbohrung
18 = Anschlußflansch
19 = Schmelzezulaufkanal
20 = Zwischenräume zwischen Planetspindeln 13
21 = Be- oder Entgasungsraum
22 = Be- oder Entgasungseinrichtung
23 = Schneckenextruder
24 = Vakuumpumpe, Be- oder Entgasungspumpe
25 = weitere Anlage
26 = Anschlußflansch
27 = Antrieb
28 = Ventil
Claims (7)
1. Be- oder Entgasungseinrichtung für thermopla
stische Kunststoffschmelzen, hochmolekulare
Polymere oder andere zu entgasende oder bega
sende flüssige Massen mit einem runden Gehäuse,
in das eine Masseneinlaß- und -auslaßöffnung
eingebracht ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß in dem Gehäuse (1) koaxial eine nur in ihrem oberen und unteren Bereich eine Verzahnung auf weisende Zentralspindel (3) angeordnet ist,
daß der mittlere Teil der Zentralspindel (3) als im Durchmesser reduzierte, verzahnungsfreie, den oberen und/oder unteren Zentralspindelteil miteinander verbindende Welle (5) ausgebildet ist,
daß die Zentralspindel (3) und die Welle (5) eine an eine Über- oder Unterdruckeinrichtung (24) an schließbare axiale Bohrung (6) aufweist,
daß die Welle (5) mit radialen in einen Be- oder Entgasungsraum (21) führenden Bohrungen (7) ausge bildet ist, und
daß um die Zentralspindel (3) herum in gleichmäs sigen Abständen zueinander rotierende und in Kreisform umlaufende, mit der oberen und/oder unteren Verzahnung der Zentralspindel (3) und mit einer verzahnten Gehäuseinnenwandung kämmende Pla netspindeln (13) angeordnet sind.
daß in dem Gehäuse (1) koaxial eine nur in ihrem oberen und unteren Bereich eine Verzahnung auf weisende Zentralspindel (3) angeordnet ist,
daß der mittlere Teil der Zentralspindel (3) als im Durchmesser reduzierte, verzahnungsfreie, den oberen und/oder unteren Zentralspindelteil miteinander verbindende Welle (5) ausgebildet ist,
daß die Zentralspindel (3) und die Welle (5) eine an eine Über- oder Unterdruckeinrichtung (24) an schließbare axiale Bohrung (6) aufweist,
daß die Welle (5) mit radialen in einen Be- oder Entgasungsraum (21) führenden Bohrungen (7) ausge bildet ist, und
daß um die Zentralspindel (3) herum in gleichmäs sigen Abständen zueinander rotierende und in Kreisform umlaufende, mit der oberen und/oder unteren Verzahnung der Zentralspindel (3) und mit einer verzahnten Gehäuseinnenwandung kämmende Pla netspindeln (13) angeordnet sind.
2. Be- oder Entgasungseinrichtung für thermopla
stische, hochmolekulare Polymere oder andere
zu be- oder entgasende flüssige Massen, mit einem
runden Gehäuse, an das eine Masseneinlaß- und
-auslaßöffnung eingebracht ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß in dem Gehäuse (1) koaxial eine Zentralspin del (3) angeordnet ist,
daß um die Zentralspindel (3) herum in gleich mäßigen Abständen zueinander rotie rende und in Kreisform umlaufende sowie über ihre ganze Länge mit der Zentralspindel (3) kämmende Planetspindeln (13) angeordnet sind,
daß die Planetspindeln (13) in einem oberen und/ oder unteren Abschnitt mit einer verzahnten Ge häuseinnenwandung (10) kämmen und
daß die Zentralspindel (3) und die Planetspin deln (13) in einem mittleren Gehäuseabschnitt von einem Entgasungsraum (21) umgeben sind.
daß in dem Gehäuse (1) koaxial eine Zentralspin del (3) angeordnet ist,
daß um die Zentralspindel (3) herum in gleich mäßigen Abständen zueinander rotie rende und in Kreisform umlaufende sowie über ihre ganze Länge mit der Zentralspindel (3) kämmende Planetspindeln (13) angeordnet sind,
daß die Planetspindeln (13) in einem oberen und/ oder unteren Abschnitt mit einer verzahnten Ge häuseinnenwandung (10) kämmen und
daß die Zentralspindel (3) und die Planetspin deln (13) in einem mittleren Gehäuseabschnitt von einem Entgasungsraum (21) umgeben sind.
3. Be- oder Entgasungseinrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Entgasungsraum (21) über einen Anschluß
flansch (26) mit einer Be- oder Entgasungspumpe
(24) verbunden ist.
4. Be- oder Entgasungseinrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Zentralspindel (3) über eine Länge von
1 bis 10 D (D = Durchmesser der zu kämmenden Zen
tralspindel) im Durchmesser reduziert ausgebil
det ist.
5. Be- oder Entgasungseinrichtung gemäß Anspruch 1
und Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Bohrung (6) der Zentralspindel (3) und der Welle (5) oberhalb des Verzahnungsbereiches der Zentralspindel (3) über wenigstens eine ra diale Entgasungsbohrung (17) mit einem Ringkanal (16) verbunden ist und
daß der Ringkanal (16) über einen Anschlußflansch (18) an der Über- oder Unterdruckeinrichtung (24) angeschlossen ist.
daß die Bohrung (6) der Zentralspindel (3) und der Welle (5) oberhalb des Verzahnungsbereiches der Zentralspindel (3) über wenigstens eine ra diale Entgasungsbohrung (17) mit einem Ringkanal (16) verbunden ist und
daß der Ringkanal (16) über einen Anschlußflansch (18) an der Über- oder Unterdruckeinrichtung (24) angeschlossen ist.
6. Be- oder Entgasungseinrichtung gemäß den Ansprü
chen 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Gehäuse (1) mit Temperierbohrungen (2)
versehen ist.
7. Be- oder Entgasungseinrichtung gemäß den Ansprü
chen 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Zentralspindel (3) an ihrem masseaus
trittsseitigen Ende, dem unteren Verzahnungsbe
reich nachgeordnet, über eine Austragsschnecke
(9) für die zu fördernde Masse verfügt.
Priority Applications (7)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4001988A DE4001988C1 (de) | 1990-01-24 | 1990-01-24 | |
DE59007061T DE59007061D1 (de) | 1990-01-24 | 1990-11-03 | Be- oder Entgasungseinrichtung für thermoplastische Kunststoffschmelzen. |
EP90121088A EP0438645B1 (de) | 1990-01-24 | 1990-11-03 | Be- oder Entgasungseinrichtung für thermoplastische Kunststoffschmelzen |
SU914894228A RU1838123C (ru) | 1990-01-24 | 1991-01-23 | Устройство подвода-отвода газа дл термопластического расплава синтетического материала |
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