DE4323941A1 - Grooved bush with cooling - Google Patents

Grooved bush with cooling

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Abstract

The invention relates to a grooved bush with cooling for an extruder. In the circumferential space of the grooved bush (1), longitudinal channels (3) are arranged parallel to the bush axis. For feeding and discharging the coolant, connecting channels (7, 8) are provided between longitudinal channel (3) and grooved bush outer surface. These channels, preferably in the form of bores, scarcely lessen the compressive strength of the grooved bush. Preferably, the longitudinal channels are arranged close to the inner wall of the grooved bush (1). <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Nutbuchse mit Kühlung für einen Schneckenextruder. Schneckenextruder weisen in Ar­ beitsrichtung einen Einfüllbereich zum Befüllen der Vor­ richtung mit dem zu extrudierenden Material, eine Nut­ buchse mit achsparallelen Nuten zur Verbesserung der Förderwirkung beim Vorschub des zu extrudierenden Mate­ rials und einen Düsenbereich zur Formung des Endprodukts auf. Im Innenraum des Extruders befindet sich eine dre­ hangetriebene Schnecke. Die Schnecke drückt das zu ex­ trudierende Material bei gleichzeitiger Vermengung und Aufschließung in Arbeitsrichtung voran. Die bei Schneckenextrudern bekannte Nutbuchse sorgt dafür, daß das durch die Schnecke bewegte Material nicht lediglich mitgedreht wird, sondern durch die axial ausgerichteten Innennuten in der Nutbuchse in Arbeitsrichtung transpor­ tiert wird. Die Schnecke schert dann das zu extrudie­ rende Material und sorgt somit für eine optimale Durch­ mischung und Aufschließung. The invention relates to a grooved bush with cooling for a screw extruder. Screw extruders have in Ar a filling area for filling the pre direction with the material to be extruded, a groove socket with axially parallel grooves to improve the Promotional effect when feeding the mate to be extruded rials and a nozzle area for shaping the end product on. There is a dre inside the extruder hand driven snail. The snail pushes that to ex material with simultaneous mixing and Unlocking in the direction of work ahead. The at Well-known screw extruders ensure that the material moved by the screw is not only is rotated, but by the axially aligned Transport the internal grooves in the groove bushing in the working direction is tiert. The snail then shears that too extrudie material and thus ensures optimal throughput mixing and disruption.  

In der Nutbuchse entstehen sehr hohe Innendrücke, bis zu 2000 bar. Das bedeutet, daß die Nutbuchse eine ent­ sprechende Druckfestigkeit aufweisen muß. Andererseits entsteht jedoch im Innenraum der Nutbuchse beim Extru­ dieren, insbesondere auf Grund von Reibung, Wärme. Daher müssen die Nutbuchsen an Schneckenextrudern gekühlt wer­ den. Bisher wurden dazu spiralförmige Kanäle oder ring­ förmige Einstiche auf der Außenwand der Nutbuchse zur Führung des Kühlmittels vorgesehen. Nachteilig daran ist, daß derartige Einfräsungen die Nutbuchsenwandung stark schwächen. Ferner ist die Kühlung an der Außenflä­ che der Nutbuchse mangelhaft, da sich die Temperaturdif­ ferenz zwischen Kühlmittel und Nutbuchseninnenwand über die beträchtliche Nutbuchsenwandstärke verteilt und so­ mit ein relativ geringer Temperaturgradient und folglich auch eine nicht optimale Wärmeleitung erreicht wird.Very high internal pressures, up to, arise in the grooved bush 2000 bar. This means that the grooved bushing ent speaking pressure resistance must have. On the other hand However, arises in the interior of the grooved bush in the extru dieren, especially due to friction, heat. Therefore the grooved bushes on screw extruders must be cooled the. So far, spiral channels or rings have been used shaped recesses on the outer wall of the grooved bush Management of the coolant is provided. The disadvantage of it is that such millings the grooved wall greatly weaken. Furthermore, the cooling is on the outer surface surface of the grooved bush is inadequate, as the temperature diff reference between coolant and grooved inner wall distributed the considerable grooved wall thickness and so with a relatively low temperature gradient and consequently non-optimal heat conduction is also achieved.

Daher ist es Aufgabe der Erfindung, eine Nutbuchse für Schneckenextruder anzugeben, bei der eine wirksame Küh­ lung der Nutbuchse verwirklicht ist, ohne dabei die Druckfestigkeit der Buchse zu schwächen.It is therefore an object of the invention to provide a grooved bush To specify screw extruder in which an effective cooling tion of the grooved bush is realized without sacrificing the To weaken the compressive strength of the socket.

Gelöst wird diese Aufgabe mit den Merkmalen des Patent­ anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.This problem is solved with the features of the patent Claims 1. Advantageous configurations result from the subclaims.

Durch in Umfangsrichtung der Buchse gleich beabstandete Längskanäle wird eine gleichmäßige Kühlung der Nutbuchse erreicht.By equally spaced in the circumferential direction of the socket Longitudinal channels ensure even cooling of the grooved bush reached.

Ringkanäle, je einer für den Zulauf und den Ablauf erleichtern die Wartung. Der Kühlmittelkreislauf wird mit nur einer Zulaufleitung und einer Ablaufleitung angeschlossen. Ring channels, one each for the inlet and the outlet make maintenance easier. The coolant circuit will with only one inlet line and one outlet line connected.  

Der Ringkanal kann alternativ als Ringnut in der Außen­ umfangsfläche der Nutbuchse oder an der Innenfläche ei­ ner die Öffnung der Verbindungskanäle verschließenden Ringmanschette angeordnet sein. Damit wird eine Verein­ fachung in der Fertigung erreicht.The ring channel can alternatively be used as an annular groove on the outside circumferential surface of the grooved bush or on the inner surface egg ner closing the opening of the connecting channels Ring cuff can be arranged. It becomes an association production achieved.

Zusätzlich kann die Ringmanschette einen Anschluß für Zulauf oder Ablauf des Kühlmittels aufweisen. Vorteil­ haft wird damit eine Verdrehmöglichkeit des Kühlmittel­ anschlusses auch nach Einbau der Nutbuchse im Extruder ermöglicht. Zweckmäßig dichtet die Ringmanschette den Ringkanal zum Außenraum mit O-Ringen ab. O-Ringe sind leicht auswechselbar und erlauben ein Verschieben bzw. Verdrehen der Ringmanschette auf der Nutbuchse.In addition, the ring cuff can be a connection for Have inlet or outlet of the coolant. Advantage is thus a possibility of rotating the coolant connection even after installing the grooved bush in the extruder enables. The ring sleeve expediently seals the Ring channel to the outside with O-rings. Are o-rings easily exchangeable and allow moving or Twist the ring collar on the grooved bush.

Vorzugsweise sind die Längskanäle nahe der Innenwandung der Nutbuchse angeordnet, um bei einem größtmöglichen Temperaturgradienten eine effektive Wärmeübertragung zwischen Nutbuchseninnenwandung und Kühlmittel zu errei­ chen. Der äußere Nutbuchsenwandungsbereich wird folglich kaum thermisch belastet, so daß dieser Bereich die ur­ sprüngliche hohe Druckfestigkeit beibehält.The longitudinal channels are preferably close to the inner wall the grooved bushing is arranged to be as large as possible Temperature gradients an effective heat transfer between the inner wall of the grooved bush and the coolant chen. The outer grooved wall area is consequently hardly thermally stressed, so that this area the ur maintains high compressive strength.

Werden die Nuten und die Längskanäle auf Lücke, d. h. in Umfangsrichtung der Buchse abwechselnd, angeordnet, so ergibt sich eine besonders wirksame Kühlung der zwischen den Nuten stehengebliebenen Stege.If the grooves and the longitudinal channels to gap, d. H. in Alternating circumferential direction of the socket, arranged so there is a particularly effective cooling of the between webs that have remained in the grooves.

Die Längskanäle und die Verbindungskanäle lassen sich vorteilhaft als Bohrungen herstellen. Dabei werden die Längskanäle von einem Stirnende der Nutbuchse als Sack­ bohrungen gebohrt und an diesem Ende verschlossen. Die Verbindungskanäle werden von der Nutbuchsenaußenfläche als Radialbohrungen bis zum jeweiligen Längskanal durch­ gebohrt.The longitudinal channels and the connecting channels can be produce advantageously as holes. The Longitudinal channels from one end of the grooved bush as a sack holes drilled and closed at this end. The Connection channels are from the outer surface of the grooved bush as radial bores through to the respective longitudinal channel drilled.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden detailliert anhand der Zeichnung beschrie­ ben. Es zeigenA preferred embodiment of the invention described in detail below with reference to the drawing ben. Show it

Fig. 1 einen axialen Längsschnitt durch eine Nutbuchse und Fig. 1 shows an axial longitudinal section through a groove bushing and

Fig. 2 einen radialen Querschnitt durch die Nutbuchse entlang der Linie II-II in Fig. 1. FIG. 2 shows a radial cross section through the groove bushing along the line II-II in FIG. 1.

Eine Nutbuchse 1 ist zylinderförmig und weist an ihren Stirnflächen Flansche 11 auf, an denen die Nutbuchse 1 mit dem Extrusionszylinder verbunden ist. In Fig. 1 ist lediglich ein Flansch dargestellt. Die zylinderförmige Nutbuchse 1 hat einen Innenraum 13, in den die nicht dargestellte Schnecke des Schneckenextruders hineinragt. Auf der Innenwandung der Nutbuchse 1 sind gleichbeab­ standet mehrere Nuten 2 eingearbeitet. Die Wandung der Nutbuchse 1 weist achsparallel angeordnete Längskanäle 3 auf, die als Sackbohrungen von der Stirnseite der Nut­ buchse 1 am Flansch 11 gebohrt sind. Die Bohrungsöffnung am Flansch 11 ist durch einen Verschlußstopfen 12 dich­ tend verschlossen. Um einen Kühlmittelkreislauf in den Längskanälen 3 zu verwirklichen, sind an den Enden der Längskanäle 3 Verbindungskanäle 7, 8 vorgesehen. Die Verbindungskanäle 7, 8 bestehen aus Radialbohrungen, die von der Außenfläche der Nutbuchse 1 bis zum jeweiligen Längskanal 3 durchgebohrt sind.A groove bush 1 is cylindrical and has flanges 11 on its end faces, on which the groove bush 1 is connected to the extrusion cylinder. In Fig. 1 only a flange is shown. The cylindrical groove bushing 1 has an interior space 13 , into which the screw, not shown, of the screw extruder projects. On the inner wall of the groove bushing 1 are several grooves 2 are incorporated. The wall of the grooved bush 1 has axially parallel longitudinal channels 3 , which are drilled as blind bores from the end face of the grooved bush 1 on the flange 11 . The bore opening on the flange 11 is closed by a sealing plug 12 you tend. In order to implement a coolant circuit in the longitudinal channels 3 , 3 connecting channels 7 , 8 are provided at the ends of the longitudinal channels. The connecting channels 7 , 8 consist of radial bores which are drilled through from the outer surface of the grooved bush 1 to the respective longitudinal channel 3 .

Die Zulaufverbindungskanäle 7 an einem Ende der Nut­ buchse 1, in Fig. 1 auf der linken Seite, sind durch einen Ringkanal 6, der in Umfangsrichtung in die Außen­ fläche der Nutbuchse 1 eingeschnitten ist, verbunden. The inlet connection channels 7 at one end of the groove bushing 1 , in Fig. 1 on the left side, are connected by an annular channel 6 , which is cut in the circumferential direction in the outer surface of the groove bushing 1 .

Dieser Ringkanal 6 ist von einer Ringmanschette 9, die die Nutbuchse 1 an dieser Stelle umfaßt, verschlossen. Der Ringkanal 6 ist zwischen Nutbuchse 1 und Ringman­ schette 9 mit einem O-Ringpaar 10 abgedichtet.This ring channel 6 is closed by a ring sleeve 9 , which comprises the grooved bush 1 at this point. The ring channel 6 is sealed between the groove bushing 1 and Ringman 9 with an O-ring pair 10 .

Für den Kühlmittelzulauf ist ein Zulaufanschluß 4 an der Ringmanschette 9 angeordnet.An inlet connection 4 is arranged on the ring collar 9 for the coolant inlet.

Auf der Ablaufseite (in Fig. 1 auf der rechten Seite) sind die Ablaufverbindungskanäle 8 ebenso mit einem Ringkanal 6 miteinander verbunden. Dieser Ringkanal ist ebenfalls von einer Ringmanschette 9 umschlossen und mit O-Ringen 10 abgedichtet. An der Ringmanschette 9 ist ein Ablaufanschluß 5 vorgesehen, um das Kühlmittel abzufüh­ ren.On the discharge side (in FIG. 1 on the right side) the discharge connection channels 8 are also connected to one another with an annular channel 6 . This ring channel is also enclosed by a ring sleeve 9 and sealed with O-rings 10 . On the ring sleeve 9 , a drain port 5 is provided to abüh the coolant ren.

In Fig. 2 ist die abwechselnde Anordnung von Längskanal 3 und Nut 2 dargestellt. Zwischen zwei nebeneinander liegenden Nuten 2 ist jeweils ein Längskanal 3 angeord­ net. Die Ablaufverbindungskanäle 8 verbinden die Längs­ kanäle 3 mit dem Ringkanal 6. Der Ringkanal 6 verbindet alle Ablaufverbindungskanäle 8 miteinander, so daß in der die Nutbuchse an dieser Stelle umschließenden Ring­ manschette 9 lediglich ein Ablaufanschluß 5 benötigt wird. Die in Fig. 2 dargestellte Nutbuchse weist zwölf Längskanäle 3 und folglich auch zwölf Nuten 2 auf. Je nach Größe des Extruders hat sich eine Anzahl von acht bis zwanzig Längskanälen als zweckmäßig erwiesen.In FIG. 2, the alternating arrangement of the longitudinal channel 3 and groove 2 is shown. Between two adjacent grooves 2 , a longitudinal channel 3 is net angeord. The drain connection channels 8 connect the longitudinal channels 3 with the ring channel 6 . The annular channel 6 connects all flow connecting channels 8 together such that the grooved bush in the sleeve at this point enclosing ring 9 requires only a drain port. 5 The groove bushing shown in FIG. 2 has twelve longitudinal channels 3 and consequently also twelve grooves 2 . Depending on the size of the extruder, a number of eight to twenty longitudinal channels has proven to be expedient.

Im folgenden wird die Arbeitsweise der Kühlung beschrie­ ben. Das Kühlmittel wird von einem Kühler bzw. Kühlmit­ telreservoir (nicht gezeigt) über Leitungen zum Zu­ laufanschluß 4 geführt. Dort verteilt sich das Kühlmit­ tel über den Ringkanal 6 auf die Zulaufverbindungskanäle 7, im dargestellten Ausführungsbeispiel auf zwölf Zu­ laufverbindungskanäle. Somit gelangt das Kühlmittel in die Längskanäle 3 und strömt dort nahe der Innenwandung der Nutbuchse 1 entlang. Dabei wird die im Innenraum 13 der Nutbuchse 1 erzeugte Wärme durch Wärmeleitung auf­ genommen. Das Kühlmittel erreicht in den Längskanälen 3 die Ablaufverbindungskanäle 8 und darüber den zweiten Ringkanal 6 (in Fig. 2 auf der rechten Seite), so daß das erwärmte Kühlmittel über den Ablaufanschluß 5 und nicht dargestellten Leitungen beispielsweise zum Kühler zurückgeführt werden kann.The operation of the cooling is described below. The coolant is guided by a cooler or coolant telreservoir (not shown) via lines to the outlet connection 4 . There, the coolant is distributed over the ring channel 6 to the inlet connection channels 7 , in the illustrated embodiment to twelve connection channels. The coolant thus reaches the longitudinal channels 3 and flows there near the inner wall of the grooved bush 1 . The heat generated in the interior 13 of the groove bushing 1 is absorbed by heat conduction. The coolant in the longitudinal channels 3 reaches the drain connection channels 8 and above the second ring channel 6 (in Fig. 2 on the right), so that the heated coolant can be returned via the drain connection 5 and lines, not shown, for example to the cooler.

Das Kühlmittel wird in den Längskanälen 3 nahe der In­ nenwand der Nutbuchse 1 entlanggeführt. Bei einer gege­ benen Temperaturdifferenz zwischen Innenraum 13 der Nut­ buchse 1 und dem Kühlmittel im Längskanal 3 ist ein op­ timal großer Temperaturgradient gegeben, der zu einem intensiven Wärmetransport, also einer wirksamen Kühlung, führt. Durch die versetzte Anordnung von Nut 2 und Längskanal 3, wie aus Fig. 2 ersichtlich, wird eine gleichmäßige Kühlung der Innenfläche der Nutbuchse 1 er­ reicht, da die Abstände zwischen Längskanal 3 und ver­ schiedenen Punkten an der Innenfläche der Nutbuchse an­ nähernd gleich sind.The coolant is guided in the longitudinal channels 3 near the inner wall of the groove bushing 1 . At a given temperature difference between the interior 13 of the groove bushing 1 and the coolant in the longitudinal channel 3, there is an optimal temperature gradient which leads to intensive heat transfer, that is to say effective cooling. Due to the offset arrangement of groove 2 and longitudinal channel 3 , as shown in Fig. 2, uniform cooling of the inner surface of the groove bushing 1 is sufficient since the distances between the longitudinal channel 3 and various points on the inner surface of the groove bushing are approximately the same.

Die Wandung der Nutbuchse 1 wird durch die angegebenen Bohrungen nur geringfügig geschwächt. Der weitaus größte Teil der Nutbuchsenwandung, nämlich der Außenbereich, bleibt sowohl mechanisch als auch thermisch unbeein­ flußt. Damit wird sowohl eine wirksame Kühlung als auch eine hohe Druckfestigkeit der Nutbuchse erreicht.The wall of the grooved bush 1 is only slightly weakened by the holes indicated. The vast majority of the grooved wall, namely the exterior, remains unaffected both mechanically and thermally. This achieves both effective cooling and high pressure resistance of the grooved bush.

Claims (11)

1. Nutbuchse mit Kühlung für einen Schneckenextruder, dadurch gekennzeichnet, daß im Mantelraum der Nut­ buchse wenigstens ein Längskanal (3) vorgesehen ist, der in einer die Buchsenachse enthaltenden Ebene liegt und zum Zu- und Ableiten des Kühlmittels durch im wesentlichen radial zur Buchsenachse angeordnete Verbindungskanäle (7, 8) mit der Nutbuchsenaußenflä­ che verbunden ist.1. Groove bushing with cooling for a screw extruder, characterized in that at least one longitudinal channel ( 3 ) is provided in the jacket space of the groove bushing, which lies in a plane containing the bushing axis and arranged for supplying and discharging the coolant by substantially radially to the bushing axis Connection channels ( 7 , 8 ) with the Nutbuchsenaußenflä surface is connected. 2. Nutbuchse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von Längskanälen (3) in Umfangs­ richtung der Buchse vorzugsweise gleichbeabstandet und parallel zur Buchsenachse angeordnet ist.2. Groove bushing according to claim 1, characterized in that a plurality of longitudinal channels ( 3 ) in the circumferential direction of the bushing is preferably equally spaced and arranged parallel to the bushing axis. 3. Nutbuchse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Zulaufverbindungskanäle (7) und die Ablaufverbindungskanäle (8) jeweils mit einem Ringkanal (6) untereinander verbunden sind, wobei der eine Ringkanal (6) einen Zulaufanschluß (4) und der andere Ringkanal (6) einen Ablaufanschluß (5) für das Kühlmittel haben.3. Groove bushing according to claim 1 or 2, characterized in that the inlet connection channels ( 7 ) and the outlet connection channels ( 8 ) are each connected to one another with an annular channel ( 6 ), the one annular channel ( 6 ) having an inlet connection ( 4 ) and the other ring channel ( 6 ) have a drain connection ( 5 ) for the coolant. 4. Nutbuchse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringkanal als Ringnut (6) in der Außenum­ fangsfläche der Nutbuchse ausgebildet ist, wobei ei­ ne die Ringnut (6) verschließende Ringmanschette (9) außen an der Nutbuchse angeordnet ist.4. Groove bushing according to claim 3, characterized in that the annular channel is designed as an annular groove ( 6 ) in the outer circumferential surface of the grooved bushing, ei ne the annular groove ( 6 ) closing ring sleeve ( 9 ) is arranged outside on the grooved bushing. 5. Nutbuchse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringkanal (6) als Ringnut in der Innenfläche einer die Öffnungen der Verbindungskanäle (7, 8) verschließenden Ringmanschette (9) angeordnet ist.5. Groove bushing according to claim 3, characterized in that the annular channel ( 6 ) is arranged as an annular groove in the inner surface of an opening of the connecting channels ( 7 , 8 ) closing ring sleeve ( 9 ). 6. Nutbuchse nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß an den Ringmanschetten (9) entweder der Zulaufanschluß (4) oder der Ablaufanschluß (5) ausgebildet ist.6. Groove bushing according to claim 4 or 5, characterized in that on the ring sleeves ( 9 ) either the inlet connection ( 4 ) or the outlet connection ( 5 ) is formed. 7. Nutbuchse nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Ringkanal (6) zwischen Nutbuchse (1) und Ringmanschette (9) zum Außenraum mit O-Rin­ gen (10) abgedichtet ist.7. Groove bushing according to claim 5 or 6, characterized in that the annular channel ( 6 ) between the grooved bushing ( 1 ) and ring sleeve ( 9 ) to the outside with O-Rin gene ( 10 ) is sealed. 8. Nutbuchse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Längskanäle (3) nahe der Innenwandung der Nutbuchse (1) angeordnet sind.8. Groove bushing according to one of the preceding claims, characterized in that the longitudinal channels ( 3 ) are arranged near the inner wall of the grooved bushing ( 1 ). 9. Nutbuchse mit achsparallelen Innennuten (2) nach ei­ nem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß in Umfangsrichtung der Nutbuchse zwi­ schen zwei aufeinanderfolgenden Nuten (2) je ein Längskanal (3) angeordnet ist.9. groove bushing with axially parallel internal grooves ( 2 ) according to egg NEM of the preceding claims, characterized in that in the circumferential direction of the groove bushing between two consecutive grooves ( 2 ) each have a longitudinal channel ( 3 ) is arranged. 10. Nutbuchse nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Längskanal (3) als Sackboh­ rung von einem Stirnende der Nutbuchse bohrbar und die Verbindungskanäle (7, 8) als Radialbohrungen von der Nutbuchsenaußenfläche bohrbar ausgebildet sind.10. Groove bushing according to one of claims 1 to 9, characterized in that the longitudinal channel ( 3 ) as a Sackboh tion from an end face of the grooved bush can be drilled and the connecting channels ( 7 , 8 ) are designed as radial bores from the grooved bush outer surface. 11. Nutbuchse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß 8-20 Längskanäle in der Nutbuchse vorgesehen sind.11. Groove bushing according to one of the preceding claims, characterized in that 8-20 longitudinal channels in the Groove bushing are provided.
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