DE4310966A1 - Method of regulating the melt throughput in the barrels of a vented extruder and a vented extruder - Google Patents
Method of regulating the melt throughput in the barrels of a vented extruder and a vented extruderInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung des Massen stromes in den Zylindern eines Entgasungsextruders mit minde stens einer von einem Gehäusezylinder umfaßten Schneckenwelle und einer Drosseleinrichtung mit einem im Durchflußquerschnitt veränderbaren Ringspalt zwischen einem Einlaßzylinder und einem Auslaßzylinder und mit einer Druckmeßeinrichtung. Die Erfindung betrifft ferner einen Entgasungsextruder der vorgenannten Art.The invention relates to a method for controlling the masses current in the cylinders of a degassing extruder with min at least one worm shaft enclosed by a housing cylinder and a throttle device with a flow cross section changeable annular gap between an inlet cylinder and a Outlet cylinder and with a pressure measuring device. The invention also relates to a degassing extruder of the aforementioned type.
Das Extrudieren mit Schneckenpressen dient zur Herstellung von Kunststoffteilen, insbesondere Halbzeugen, wie Rohren, Stäben oder ähnlichen kontinuierlich herstellbaren Profilen. Ent gasungsextruder dienen dazu, die als Pulver, Granulat, Brei aufgegebenen und mit Stabilisatoren, Gleitmitteln, Farb- und Füllstoffen versetzten Kunststoffe zu fördern, zu verdichten und hierbei zu entgasen und während des Mischens und Knetens zu homogenisieren und am Auslaßende in die vorgesehene Form zu pressen. Je nach Materialeigenschaften, wie z. B. der Viskosi tät, der Materialtemperatur während der Förderung und der Schneckendrehzahl, ist es erforderlich, die Drosseleinrichtung mehr oder weniger zu öffnen, um einen optimalen Materialfluß im Auslaßzylinder zu erreichen. Dabei soll sowohl eine Überflutung des Auslaßzylinderbereiches, in dem die Entgasung stattfinden soll, ebenso vermieden werden wie eine Unterfütterung dieses Zylinderbereiches, die zu einem erhöhten Schneckenverschleiß führt.Extrusion with screw presses is used to produce Plastic parts, especially semi-finished products, such as pipes, rods or similar continuously producible profiles. Ent Gassing extruders serve as powders, granules, porridge abandoned and with stabilizers, lubricants, color and To promote filler-added plastics and thereby degassing and during mixing and kneading homogenize and at the outlet end into the intended shape press. Depending on the material properties, such as. B. the viscose act, the material temperature during the promotion and the Screw speed, it is necessary to use the throttle device more or less open to an optimal material flow in the Reach exhaust cylinder. Both flooding is said to occur the outlet cylinder area in which the degassing takes place should be avoided as well as relining this Cylinder area, leading to increased screw wear leads.
In der DE-A-21 60 062 wird eine Strangpresse mit einem von der Innenfläche des Pressenzylinders vorstehenden Ringbund und einer in der Förderschnecke gegenüber dem Ringbund des Preß zylinders angebrachten Ringnut beschrieben. Die axiale Länge des Ringbundes ist geringer als die axiale Länge der Ringnut, ferner ist die radiale Höhe des Ringbundes so bemessen, daß die Scheitelfläche des Ringbundes und der Boden der Ringnut, wenn sie symmetrisch übereinander angeordnet sind, dazwischen einen Ringkanal begrenzen, der den axialen Durchgang der von der För derschnecke geförderten Kunststoffmasse mit dem geringstmög lichen Druckgefälle gestattet. Die Förderschnecke ist beweglich gelagert und kann durch eine geeignete Vorrichtung in axialer Richtung verschoben werden, um die Querschnittsbreite des Ring kanaleinganges und damit die in diesem Kanal eintretende Kunst stoffmenge zu verändern.In DE-A-21 60 062 an extruder with one of the Inner surface of the press cylinder projecting collar and one in the screw conveyor opposite the ring collar of the press described cylindrical groove. The axial length of the ring collar is less than the axial length of the ring groove, Furthermore, the radial height of the collar is dimensioned so that the Crown surface of the ring collar and the bottom of the ring groove, if they are arranged symmetrically one above the other, in between one Limit ring channel, which the axial passage of the För the screw-conveyed plastic mass with the least possible allowed pressure drop. The screw conveyor is movable stored and can by a suitable device in the axial Direction shifted to the cross-sectional width of the ring channel entrance and thus the art entering this channel to change the amount of substance.
Diese Lösung wird jedoch als unbrauchbar verworfen, weil sie in der Praxis für bestimmte Kunststoffarten nicht anwendbar sei, was an der zu empfindlichen Durchsatzregelung liege. Weiterhin wird ausgeführt, daß eine solche Vorrichtung in der Praxis nie ausgeführt wurde. Allerdings liegt der genannten Vorrichtung auch kein Regelkonzept zugrunde, da die unterschiedlichen Mate rialparameter, wie Förderungsbedingungen, bei der Drosselspalt einstellung überhaupt keine Berücksichtigung finden. Der Bedie ner dieser Vorrichtung ist vielmehr darauf angewiesen, den Drosselspalt aufgrund von Erfahrungswerten fest einzustellen, ohne daß er die tatsächliche Gewißheit hat, ob die Einstellung optimal ist.However, this solution is discarded as unusable because it is in is not applicable in practice for certain types of plastic, what is due to the too sensitive flow control. Farther it is stated that in practice such a device never was carried out. However, the device mentioned also no control concept because the different mate rial parameters, such as funding conditions, for the throttle gap setting is not taken into account at all. The operator Rather, this device relies on the Set throttle gap based on empirical values, without having the actual certainty of whether the attitude is optimal.
Zur Beseitigung des vorbeschriebenen Nachteiles wird in der DE-A-21 60 062 schließlich ein Verfahren vorgeschlagen, bei dem in der Durchflußrichtung der Kunststoffmasse unterhalb eines Abschnittes der Förderschnecke zwischen dem Pressenzylinder und der Förderschnecke eine ringförmige Verengung des Förderkanales angebracht wird und die Länge dieser Verengung je nach dem gewünschten Durchsatz der Strangpresse verändert wird. Hierzu wird auf der Schneckenwelle eine innere Spalthülse mit kreis zylindrischem Außenumfang angebracht, der eine äußere Spalt hülse mit kreiszylindrischer Innenbohrung zugeordnet ist, die dadurch in der Gehäusebohrung axial verschiebbar ist, daß sie mittels eines Gewindetriebes bewegt wird. Abgesehen davon, daß auch hiermit keine Regelung geschaffen wird, sondern der Bedie ner der Strangpresse nach seiner Erfahrung das Spaltmaß ein stellen muß, ist auch die Abdichtung der Strangpresse nicht in ausreichendem Maße zu gewährleisten.To eliminate the disadvantage described above is in the DE-A-21 60 062 finally proposed a method in which in the flow direction of the plastic mass below one Section of the screw conveyor between the press cylinder and the conveyor screw an annular narrowing of the conveyor channel is attached and the length of this narrowing depending on the desired throughput of the extrusion press is changed. For this an inner split sleeve with a circle is placed on the worm shaft cylindrical outer circumference attached to an outer gap sleeve with a circular cylindrical inner bore is assigned to the is axially displaceable in the housing bore in that it is moved by means of a screw drive. Besides that here too no regulation is created, but the operator In his experience, the extrusion press set the gap size the seal of the extrusion press is not in to ensure sufficient dimensions.
Auch das Scherelement für eine Kunststoffe aufbereitende Schneckenmaschine mit zwei nebeneinanderliegenden, je eine der Schneckenwellen in einem stegfreien Bereich umschließenden und mit ihnen drehfest verbundenen Innenbüchsen sowie zwei die Innenbüchsen jeweils koaxial und unter Bildung eines gleichmä ßigen Ringspaltes umschließende und nicht mitdrehend im Gehäuse angeordnete Außenbüchsen, die gegen die Innenbüchsen axial ver schiebbar sind (DE-A-23 21 325), liefert nur eine weitere Ver stellmöglichkeit, aber kein Regelungskonzept.Also the shear element for a plastics processing Screw machine with two side by side, one of each Worm shafts enclosing and in a web-free area with them non-rotatably connected inner sleeves and two die Inner sleeves each coaxial and with the formation of an even ßigen annular gap enclosing and not rotating in the housing arranged outer sleeves, which ver axially against the inner sleeves are pushable (DE-A-23 21 325), provides only one further Ver Possibility of adjustment, but no regulatory concept.
Erstmals in der DE 33 29 947 C2 wird unter anderem für einen Extruder der eingangs genannten Art vorgeschlagen, einen den im Staubereich, d. h. vor der Drosseleinrichtung, herrschenden Druck aufnehmenden Druckgeber und/oder einen dessen Temperatur erfassenden Temperaturgeber vorzuordnen, der die aus Bewegungen von Maschinenteilen herrührende Spaltänderung bzw. die sich hier hierbei einstellende Druckänderung messen und zur Regelung verarbeitet. Dieses Regelungssystem beeinflußt jedoch nicht automatisch den Füllgrad im Entgasungs- bzw. im Austrags abschnitt, d. h., mit dieser Regelung sind nach wie vor Überflu tungen des Ausgangszylinderbereiches bzw. Unterfütterungen dieses Bereiches nicht auszuschließen.For the first time in DE 33 29 947 C2 is for one Extruder of the type mentioned proposed one in Stowage area, d. H. in front of the throttle device Pressure-absorbing pressure transducer and / or its temperature pre-registering temperature sensor, which is made up of movements gap change resulting from machine parts or the measure the pressure change that is set here and for control purposes processed. However, this control system does not affect automatically the filling level in the degassing or discharge section, d. that is, with this regulation there are still plenty lines of the output cylinder area or relining this area cannot be excluded.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, das eingangs genannte Verfahren und den Entgasungsextruder derart weiterzu bilden, daß eine automatische Regelung des Massenstromes gewährleistet ist, die einen optimalen Massenstrom des Förder gutes mit pulsationsfreiem Druck sicherstellt.It is therefore an object of the present invention to begin with mentioned methods and the degassing extruder further form that an automatic regulation of the mass flow is guaranteed, the optimal mass flow of the conveyor ensures good with pulsation-free pressure.
Diese Aufgabe wird durch das im Anspruch 1 beschriebene Verfah ren gelöst, das erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet ist, daß der Druck im Auslaßzylinder gemessen und als Stellgröße für die Ringspalteinstellung verarbeitet wird. Bei Überschreitung eines bestimmten vorgebbaren Druckes im Auslaßzylinder am dortigen Meßort wird die Spaltbreite bzw. der Durchflußquerschnitt ver ringert, so daß die Extrudatmenge ebenfalls verringert wird. Die Minimierung der Spaltquerschnittsverstellung hält so lange an, bis der Druck das gewünschte Maß erreicht hat. Zeigt sich am selben Meßort ein Unterdruck, etwa weil der Auslaßbereich leergefahren ist, wird der Durchlaßquerschnitt des Spaltes ver größert, damit die Fördermenge erhöht, wobei die Vergrößerung so lange durchgeführt wird, bis der eingestellte Druck erreicht ist.This object is achieved by the method described in claim 1 ren solved, which is characterized according to the invention in that the pressure in the outlet cylinder measured and as a manipulated variable for the Annular gap setting is processed. If one is exceeded certain predetermined pressure in the outlet cylinder there The measuring point is the gap width or the flow cross-section wrestles so that the amount of extrudate is also reduced. The minimization of the gap cross-section adjustment lasts so long until the pressure has reached the desired level. Shows up a negative pressure at the same measuring point, for example because of the outlet area is empty, the passage cross section of the gap is ver increases so that the delivery rate increases, increasing the is carried out until the set pressure is reached is.
Vorzugsweise wird zur Ringspalteinstellung die Förderschnecke axial verschoben. Da hier im Bereich der Verstellorgane keine Abdichtungsprobleme auftreten, ist diese Lösung konstruktiv günstiger als eine Drosselringbewegung im Zylinder.The screw conveyor is preferably used to set the annular gap axially shifted. Since there are none in the area of the adjusting elements If sealing problems occur, this solution is constructive cheaper than a throttle ring movement in the cylinder.
Vorrichtungstechnisch wird die Aufgabe durch den Entgasungs extruder nach Anspruch 3 gelöst, der durch eine Druckmeßein richtung im Auslaßzylinder gekennzeichnet ist, die über eine Regelstelle mit dem Stellglied für die Veränderung der Ring spalteinstellung verbunden ist.In terms of device technology, the task is achieved by degassing Extruder solved according to claim 3, which by a pressure measurement Direction in the exhaust cylinder is marked, which has a Control unit with the actuator for changing the ring column setting is connected.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist der Zylin derdurchmesser und der darauf abgestimmte Förderschneckendurch messer im Auslaßzylinder größer als im Einlaßzylinder, wobei die axial verschiebbare Förderschnecke im Drosselbereich einen zum Einlaßzylinder sich verjüngenden konischen oder zylindri schen Schneckenbund aufweist. Die erste Maßnahme gewährleistet, daß die Schnecke ohne Auseinanderbau des Zylinders nach "vorne" gezogen werden kann. Insbesondere ein konischer Schneckenbund dient dazu, den Materialfluß im Drosselbereich zu verbessern. Eine weitere Verbesserung der Regelung ergibt sich, wenn der Schneckenbundkonus oder -Zylinder von einem Hülsenkonus oder -zylinder unter Bildung des genannten Ringspaltes umfaßt wird. Die Förderschnecke wird vorzugsweise hydraulisch oder mittels eines Spindel- oder Schraubentriebes motorisch bewegt.According to a further embodiment of the invention, the cylin the diameter and the coordinated screw conveyor knife in the outlet cylinder larger than in the inlet cylinder, whereby the axially displaceable screw conveyor in the throttle area tapered conical or cylindrical to the inlet cylinder has a bunch of snails. The first measure ensures that the worm "to the front" without disassembling the cylinder can be pulled. In particular, a conical screw collar serves to improve the material flow in the throttle area. A further improvement of the regulation results if the Auger cone or barrel from a sleeve cone or -cylinder is formed to form the said annular gap. The screw conveyor is preferably hydraulic or by means of of a spindle or screw drive is moved by a motor.
Werden der Hülsenkonus oder -zylinder sowie der konische oder zylindrische Schneckenbund austauschbar befestigt, vorzugsweise jeweils aus zwei Ring- bzw. Schalenhälften bestehend, können diese Teile leicht ausgetauscht werden, etwa nach ihrem Verschleiß.Are the sleeve cone or cylinder and the conical or cylindrical screw collar interchangeably attached, preferably each consisting of two ring or shell halves these parts can be easily replaced, for example after yours Wear.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dar gestellt. Es zeigtEmbodiments of the invention are shown in the drawings posed. It shows
Fig. 1 eine Längsquerschnittsansicht durch einen Ent gasungsextruder und Fig. 1 is a longitudinal cross-sectional view through a Ent gasification extruder and
Fig. 2 eine Teilansicht im Drosselbereich in einer abgewandelten Ausführungsform. Fig. 2 is a partial view in the throttle area in a modified embodiment.
Fig. 1 zeigt einen Entgasungsextruder 10 mit einer Förder schnecke 11, die sich durch einen Einlaßzylinder 12 und einen Auslaßzylinder 13 erstreckt. Der Auslaßzylinder 13 besitzt einen größeren Innendurchmesser, weshalb die Schneckenwendel in diesem Bereich entsprechend größer ausgebildet ist. Das Förder gut wird über einen Einfüllstutzen 14 eingebracht, über einen Stutzen 15 entgast und am Austragsende 16 ausgepreßt. Der Ein laßzylinder sowie der Auslaßzylinder können einstückig oder, wie in Fig. 1 dargestellt, aus mehreren aneinandergeflanschten Teilen zusammengesetzt bestehen. Zwischen dem Einlaßzylinder 12 und dem Auslaßzylinder 13 befindet sich ein austauschbarer aus zwei Halbschalen bestehender Hülsenkonus 17, der einen Schneckenbundkonus 18 rundum umhüllt. Zwischen dem Konusmantel des Schneckenbundkonus 18 und dem Hülsenkonus 17 ist ein Ring spalt der Breite E gebildet. Die Schnecke 11 ist axial in Rich tung des Doppelpfeiles 19 gegenüber dem Einlaßzylinder 12 und dem Auslaßzylinder 13 verschiebbar, so daß mit der Verschiebung ein unterschiedlicher Ringspalt eingestellt werden kann. Die Entgasungszone ist mit 20 bezeichnet. Fig. 1 shows a degassing extruder 10 with a screw conveyor 11 which extends through an inlet cylinder 12 and an outlet cylinder 13 . The outlet cylinder 13 has a larger inner diameter, which is why the screw spiral is correspondingly larger in this area. The conveyed good is introduced through a filler neck 14 , degassed through a nozzle 15 and pressed out at the discharge end 16 . The one cylinder and the outlet cylinder can be made in one piece or, as shown in Fig. 1, composed of several parts flanged together. Between the inlet cylinder 12 and the outlet cylinder 13 there is an exchangeable sleeve cone 17 consisting of two half-shells, which surrounds a screw collar cone 18 all around. Between the cone shell of the spiral cone 18 and the sleeve cone 17 , an annular gap of width E is formed. The worm 11 is axially displaceable in the direction of the double arrow 19 relative to the inlet cylinder 12 and the outlet cylinder 13 , so that a different annular gap can be set with the displacement. The degassing zone is designated 20 .
Im Auslaßzylinder 13 ist eine Druckmeßeinrichtung 21 angeord net, deren Druck-Meßwerte als Stellgröße für die Ringspaltein stellung verarbeitet werden. Solche Regelkreise sind nach dem Stand der Technik bekannt. Die automatische Feinregelung der Fördermenge über den Drosselspalt E als Funktion des Masse druckes im Auslaßzylinder 13 ermöglicht in allen Betriebszu ständen eine sichere Entgasung, eine pulsationsfreie Förderung und einen verschleißarmen Betrieb ohne Produktionsunter brechung. Das Regelsystem kann bei allen Betriebszuständen, allen geförderten Medien und dessen Mengen trotz wesentlicher Veränderung der durchsatzabhängigen Parameter, wie z. B. der Schneckendrehzahl, Temperatur, Viskosität und letztlich der daraus folgenden Förderwirksamkeit eine gute Entgasung des Ent gasungsextruders sichern. Eine Überflutung des Entgasungszylin derteiles 20 wird ebenso wie ein Leerfahren des Auslaßzylin ders 13 verhindert.In the outlet cylinder 13 , a pressure measuring device 21 is arranged, the pressure measured values of which are processed as a manipulated variable for the annular gap position. Such control loops are known in the prior art. The automatic fine control of the delivery rate via the throttle gap E as a function of the mass pressure in the outlet cylinder 13 enables safe degassing in all operating conditions, pulsation-free delivery and low-wear operation without interrupting production. The control system can be used in all operating states, all the media being conveyed and their quantities despite a substantial change in the throughput-dependent parameters, such as, for. B. the screw speed, temperature, viscosity and ultimately the resulting delivery efficiency ensure good degassing of the Ent gasification extruder. A flooding of the Entgasungszylin derteiles 20 is prevented as well as emptying the Auslaßzylin ders 13 .
Im Unterschied zu der in Fig. 1 dargestellten, im wesentlichen konischen Hülse 17 ist die Außenhülse 17′ weitgehend zylinder förmig mit Ausnahme einer abgeschrägten Kante. In entsprechen der Weise ist auch der Schneckenbundkonus 18′ zylinderförmig ausgebildet, so daß der Ringspalt mit der Breite E′ ebenfalls zylindrisch ist. Die wirksame Breite der Spalteinstellung ist mit x angedeutet.In contrast to the substantially conical sleeve 17 shown in Fig. 1, the outer sleeve 17 'is largely cylindrical with the exception of a beveled edge. Correspondingly, the spiral cone 18 'is cylindrical, so that the annular gap with the width E' is also cylindrical. The effective width of the column setting is indicated by x.
Die Außenhülse 17 bzw. 17′ und der Schneckenbundkonus 18 bzw. 18′ sind austauschbar.The outer sleeve 17 and 17 'and the screw collar cone 18 and 18 ' are interchangeable.
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| DE4310966A DE4310966A1 (en) | 1993-04-03 | 1993-04-03 | Method of regulating the melt throughput in the barrels of a vented extruder and a vented extruder |
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