DE4343289A1

DE4343289A1 - Extruder for thermoplastics

Info

Publication number: DE4343289A1
Application number: DE4343289A
Authority: DE
Inventors: Friedhelm Prof Dr Hensen
Original assignee: Barmag AG; Barmag Barmer Maschinenfabrik AG
Current assignee: Oerlikon Barmag AG
Priority date: 1992-12-23
Filing date: 1993-12-17
Publication date: 1994-06-30

Abstract

Extruder, to draw in, melt and discharge (particularly) thermoplastics, has screw revolving in a barrel and embracing inlet, processing and discharge zones. Screw dia. and that of the barrel widen out from a constant dia. in the inlet and processing zones to a larger but also constant dia. in the discharge zone.Tapered transition from one dia. to another where an inserted ring (60) pref. has a series of stationary grooves round its bore. The screw (25) has also a similar series of grooves at the transition (48); the screw (25) is divided axially into sections which are joined together by screws (63).

Description

Die Erfindung betrifft einen Extruder nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.The invention relates to an extruder according to the preamble of Claim 1.

Ein solcher Extruder ist bekannt.Such an extruder is known.

Aufgabe der Erfindung ist es, den bekannten Extruder derart auszubilden, daß die Strömungs- und Schergeschwindigkeit des aufgeschmolzenen Polymers und der geförderten Schmelze in allen Bearbeitungszonen, insbesondere der Austragszone des Extruders, auf den Durchsatz in der Einzugszone besser abge stimmt werden kann.The object of the invention is the known extruder train that the flow and shear rate of the melted polymer and the conveyed melt in all processing zones, especially the discharge zone of the Extruders, better adapted to the throughput in the feed zone can be voted.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt für einen Extruder nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 mit den kennzeichnenden Merkmalen dieses Anspruches.This problem is solved for an extruder after Preamble of claim 1 with the characterizing Features of this claim.

Wesentlich bei der vorgeschlagenen Lösung ist die Erweiterung des Durchmessers der Extruderschnecke von einem ersten, klei neren Durchmesser in der Einzugs- und Umwandlungszone auf einen zweiten, größeren, vorzugsweise doppelt so großen Durch messer in der Austragszone.The expansion is essential for the proposed solution of the diameter of the extruder screw from a first, small diameter in the feed and conversion zone a second, larger, preferably twice as large knife in the discharge zone.

Der Vorteil der im Patentanspruch angegebenen Lösung liegt u. a. darin, daß bei gleicher Drehzahl der Extruderschnecke die Schergeschwindigkeit und der Volumenstrom (Volumendurchsatz) der Schnecke stromabwärts der Umwandlungszone entsprechend den verfahrenstechnischen Bedürfnissen angepaßt werden kann. Hier durch kann auch die Länge der Austrags- und Homogenisierzone verkürzt und damit der bauliche Aufwand und Platzbedarf für den Extruder verkleinert werden.The advantage of the solution specified in the claim lies u. a. in that at the same speed of the extruder screw Shear rate and volume flow (volume throughput) the screw downstream of the conversion zone according to the procedural needs can be adapted. Here can also determine the length of the discharge and homogenization zone shortens and thus the construction effort and space requirements for the extruder can be downsized.

Vorteilhafte und bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Patentansprüchen 2 bis 21 angegeben.Advantageous and preferred developments of the invention are specified in claims 2 to 21.

So hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, den Ex truderzylinder über seine Länge in mehrere Zylinderabschnitte zu teilen und diese beispielsweise durch Flansch- oder Klam merverbindungen lösbar zusammenzubauen. Dies ist insbesondere dort günstig, wo im Extruderzylinder und an der Extruder schnecke eine Durchmesseränderung vorgesehen ist, d. h. im Bereich eines Übergangsabschnittes. Dabei ist es außerdem vor teilhaft, wenn der Übergangsabschnitt, in dem die Änderung des Bohrungsdurchmessers im Extruderzylinder stattfindet, in einem separaten Bauelement, vorzugsweise einem Ringelement ausgebil det wird, welches axial in einen der aneinanderstoßenden Zylinderabschnitte einsetzbar ist. Eine derartige Lösung hat insbesondere den Vorteil, daß ein stationäres Nutensystem einer dynamisch wirkenden Mischeinrichtung mit einfacheren Mitteln hergestellt werden kann, wenn es in ein gegenüber einem Zylinderabschnitt kürzeres Ringelement eingebracht wird. Ebenso besteht eine bessere Flexibilität bei der Ausgestaltung des Nutensystems und bei einem evtl. Verschleiß kann es leich ter repariert oder ausgetauscht werden.So it has proven to be particularly advantageous to the Ex Pedal cylinder over its length in several cylinder sections to share and this for example by flange or Klam Detachable assembly of mer connections. This is particularly so cheap where in the extruder barrel and on the extruder screw a change in diameter is provided, d. H. in the Area of a transition section. It is also before partial if the transition section in which the change of Bore diameter in the extruder barrel takes place in one separate component, preferably a ring element det, which is axially in one of the abutting Cylinder sections can be used. Such a solution has in particular the advantage that a stationary groove system a dynamic mixing device with simpler Means can be made when it is in an opposite a shorter ring element is introduced into a cylinder section. There is also better flexibility in the design of the groove system and in the event of wear, it can easily repaired or replaced.

Schließlich ist es vorteilhaft, wenn die Schnecke als Bauka stenschnecke ausgeführt wird und in Axialrichtung geteilt ist. Dabei kann beispielsweise der Abschnitt der Extruderschnecke, der in einem Übergangsabschnitt eine konische Schneckendurch messererweiterung und das mit der Schnecke umlaufende Nutensy stem umfaßt, als separates Bauteil ausgebildet sein, das zwischen zwei Schneckenabschnitte eingefügt wird.Finally, it is advantageous if the snail as a Bauka auger is executed and is divided in the axial direction. For example, the section of the extruder screw, in a transition section through a conical screw extension of the knife and the Nutensy rotating with the screw stem comprises, formed as a separate component, the is inserted between two screw sections.

Es hat sich herausgestellt, daß der in den Patentansprüchen 1 bis 18 beschriebene Extruder mit Vorteil zum Aufschmelzen und Auspressen von in thermoplastischen kunststoffver- und be arbeitenden Produktionsanlagen anfallenden Kunststoffabfällen verwendbar ist, wenn er mit einer Aufgabeeinrichtung über der Einfüllöffnung des Extruderzylinders sowie an seinem strom abwärtigen Ende mit einer Schmelzefiltereinrichtung sowie einer Schmelzedosiereinrichtung für ein Extrusionswerkzeug als Produktionslinie zusammengebaut wird und mit diesen Einheiten funktionell zusammenwirkt. In dieser Zusammenstellung bildet der Extruder mit nachgeordneter Austragspumpe eine Extruder kaskade mit zwischen einem Aufschmelz- und einem Schmelzeaus tragsextruder angeordneter Schmelzefiltereinrichtung. Gegen über bekannten Kaskadenmaschinen hat sie einen wesentlich geringeren Investitionsaufwand und Platzbedarf. Es hat sich gezeigt, daß sich mit einer derartigen Maschinenanlage Kunst stoffabfälle und insbesondere aus Produktionsanlagen anfallen des Regranulat wirtschaftlich verarbeiten lassen.It has been found that the 1 to 18 described extruder with advantage for melting and Squeezing in thermoplastic and ver working plastic waste can be used if it has a feed device above the Filling opening of the extruder barrel and its flow downward end with a melt filter device as well a melt dosing device for an extrusion die as Production line is assembled and with these units interacts functionally. In this compilation forms the extruder with a downstream discharge pump is an extruder cascade with between a melting and a melting level Tragextrtruder arranged melt filter device. Against over known cascade machines it has one essential lower investment and space requirements. It has shown that with such a machine system art waste and especially from production plants allow the regranulate to be processed economically.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der ein Ausführungsbei spiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. Im einzelnen zeigt:The invention is described below with the aid of an embodiment game representing drawing explained in more detail. In detail shows:

Fig. 1 eine Extrusionsvorrichtung mit einem Extruder, der die Erfindung verwirklicht, mit angeschlos senem Schmelzefilter, Schmelzeaustragspumpe und Werkzeug; Figure 1 shows an extrusion device with an extruder, which realizes the invention, with connected melt filter, melt discharge pump and tool.

Fig. 2 einen Ausschnitt des Extruders mit einer Erwei terung der Zylinderbohrung und des Durchmessers der Extruderschnecke sowie einem konischen Übergangsbereich; Figure 2 shows a section of the extruder with an expansion of the cylinder bore and the diameter of the extruder screw and a conical transition area.

Fig. 3 einen Querschnitt der in der Erweiterung der Extruderschnecke und des Zylinders angeordneten Nutensysteme. Fig. 3 shows a cross section of the groove systems arranged in the extension of the extruder screw and the cylinder.

Fig. 1 zeigt eine Extrusionsvorrichtung zum Recyceln von Fo lienverpackungen oder sonstigen polymeren Abfällen aus kunst stoffver- oder -bearbeitenden Maschinenanlagen, in der ein Extruder gem. der Erfindung benutzt wird. Diese Extrusionsvor richtung besteht aus einer Einfülleinrichtung 10 für den Extruder 20, in dem das polymere Aufgabegut aufgeschmolzen, verdichtet und ausgepreßt wird, sowie einer an den Extruder 20 angeschlossenen, kontinuierlich durchströmten Schmelzefiltereinrichtung 30 und einer Schmelzeaustragspumpe 40. Hieran kann ein nicht näher dargestelltes Formwerkzeug, beispielsweise eine Granuliervorrichtung, ein Ring- oder Breitschlitzwerkzeug 50 oder dergl. angeschlossen sein. Fig. 1 shows an extrusion device for recycling Fo lien packaging or other polymeric waste from plastics processing or processing machinery in which an extruder acc. the invention is used. This Extrusionsvor direction consists of a filling device 10 for the extruder 20 , in which the polymer feed is melted, compressed and pressed, as well as a melt filter device 30 connected to the extruder 20 , continuously flowed through a melt filter device 30 and a melt discharge pump 40th A molding tool, not shown in detail, for example a pelletizing device, a ring or slot tool 50 or the like, can be connected to this.

Die gezeigte Einfülleinrichtung 10 besteht aus einem trichter förmigen Behälter 11, der durch einen Deckel 12 oben abge schlossen ist, um in der Einfülleinrichtung 10 und/oder in der Einzugszone des Extruders 20 eine bestimmte Atmosphäre zu schaffen, beispielsweise eine Trichterentgasung vorzunehmen. Dazu ist der Behälter 11 über einen Rohrstutzen 13 im Deckel 12 mit polymeren Rohstoffen, wie Pulver, Granulat, Regenerat oder geeigneten verdichten Kunststoffabfällen beschickbar, und zwar über eine nicht dargestellte, den Rohrstutzen 13 nach außen abdichtende Schleuse, an der ggf. eine Evakuiereinrich tung für den Behälter 11 angeschlossen ist. In dem Behälter 11 ist mit ihrer Längsachse parallel zur konischen Behälterwand eine Förderschnecke 14 angeordnet, die durch ein Schneckenge triebe 15 angetrieben und an beiden Enden kardanisch gelagert ist. Dabei ist im Deckel 12 ein Planetengetriebe 16 derart angeordnet, daß die Schnecke 14 an der Innenfläche der Behäl terwand langsam entlang geführt und ihr dabei eine Drehbewe gung um ihre Längsachse überlagert wird. Dadurch wird einer seits durch die Förderschnecke 14 das Aufgabegut in den Aus laßstutzen 17 gefördert und andererseits einer Brückenbildung im Behälter 11 entgegengewirkt. Im unteren Bereich des Trich ters 11 ist seitlich der Auslaßstutzen 17 angeordnet, der in den Einfülltrichter 21 des Extruders 20 hineinreicht und mit diesem vorzugsweise druckdicht verbunden ist.The filling device 10 shown consists of a funnel-shaped container 11 which is closed abge by a lid 12 to create a certain atmosphere in the filling device 10 and / or in the feed zone of the extruder 20 , for example to perform a funnel degassing. For this purpose, the container 11 can be fed via a pipe socket 13 in the cover 12 with polymeric raw materials, such as powder, granules, regrind or suitable compact plastic waste, namely via a lock, not shown, which seals the pipe socket 13 to the outside, on which an evacuation device may be used for the container 11 is connected. In the container 11 , a screw conveyor 14 is arranged with its longitudinal axis parallel to the conical container wall, which is driven by a worm gear 15 and is gimbaled at both ends. Here, a planetary gear 16 is arranged in the lid 12 such that the worm 14 on the inner surface of the container terwand is slowly guided along and a rotational movement is superimposed on its longitudinal axis. As a result, on the one hand, the feed material is conveyed into the outlet nozzle 17 by the screw conveyor 14 and, on the other hand, bridging in the container 11 is counteracted. In the lower region of the funnel 11 , the outlet nozzle 17 is arranged laterally, which extends into the hopper 21 of the extruder 20 and is preferably connected to it in a pressure-tight manner.

Der Extruder 20 besteht aus einem in Längsrichtung mehrfach geteilten, zusammengeflanschten Extruderzylinder 22, 23, 24, in dem eine Extruderschnecke 25 drehbar gelagert und in nicht näher dargestellter Weise drehzahleinstellbar angetrieben ist. Diese besitzt einen vom Schneckenschaft 26 bis zur Schnecken spitze 27 im wesentlichen durchlaufenden Schneckensteg 28, der gemeinsam mit dem Schneckenkern 29 den Schneckengang und die Schneckenabschnitte in der Einzug- 35, Umwandlungs- 36 und Austragszone 37 definiert.The extruder 20 consists of an extruder cylinder 22 , 23 , 24 , which is divided several times in the longitudinal direction and flanged together, in which an extruder screw 25 is rotatably mounted and driven in a manner not shown in detail in order to set the speed. This has a from the screw shaft 26 to the screw tip 27 essentially continuous screw web 28 , which together with the screw core 29 defines the screw flight and the screw sections in the feed 35 , conversion 36 and discharge zone 37 .

Der Schneckenzylinder 22 in der Einzugszone 35 besitzt eine Einzugsbuchse 38 aus Hartmetall, wobei zur Verbesserung des Einzugverhaltens des Extruders 20 eine vom Einfülltrichter 21 ausgehende und sich keilförmig in Förderrichtung erstreckende Einzugstasche 39 vorgesehen ist. In Axialrichtung daran ange schlossen hat die Einzugsbuchse 38 umfangsverteilte Längsnuten 45 oder Schraubennuten, die die Reibung zwischen Füllgut und Extruderschnecke 25 erhöhen und infolgedessen die Durchsatz leistung des Extruders steigern.The screw cylinder 22 in the feed zone 35 has a feed bush 38 made of hard metal, a feed pocket 39 starting from the feed hopper 21 and extending in a wedge shape in the conveying direction being provided to improve the feed behavior of the extruder 20 . Connected to it axially, the feed bush 38 has circumferentially distributed longitudinal grooves 45 or screw grooves which increase the friction between the filling material and the extruder screw 25 and consequently increase the throughput of the extruder.

Der zweite Abschnitt 23 des Extruderzylinders ist ebenso wie der erste Abschnitt 22 endseitig mit Flanschen versehen und weist eine Bohrung von konstantem Bohrungsdurchmesser D1 auf, der im wesentlichen dem Durchmesser des Hüllzylinders der Extruderschnecke 25 in der Einzugs- und Umwandlungszone ent spricht. Die Länge der beiden Zylinderabschnitte beträgt bei einem derartigen Extruder etwa 15D.The second section 23 of the extruder cylinder, like the first section 22, is provided with flanges at the ends and has a bore of constant bore diameter D1, which essentially corresponds to the diameter of the enveloping cylinder of the extruder screw 25 in the feed and conversion zone. The length of the two cylinder sections in such an extruder is approximately 15D.

An den Abschnitt 23 ist in Förderrichtung gesehen ein letzter Extruderzylinder 24 angeflanscht, dessen Bohrungsdurchmesser D2 wesentlich größer, vorzugsweise etwa gleich dem Doppelten des Bohrungsdurchmessers D1 im ersten und zweiten Abschnitt des Extruderzylinders 22 bzw. 23 ist. In diesem endseitigen Zylinderabschnitt 24 ist der Teil der Extruderschnecke 25 untergebracht, der die Austragszone 37 umfaßt und an seinem stromabwärtigen Ende die Schneckenspitze 27 trägt. In dem Schneckenabschnitt 37 ist die Schneckengangtiefe 46 zur Erhö hung der Mischwirkung im Schneckenkanal vergrößert, beispiels weise 1/25 vom Bohrungsdurchmesser D2 der Zylinderbohrung. Zusätzlich sind im Schneckenkanal zwischen benachbarten Schneckenstegen 28 und insbesondere quer zur Strömungsrichtung radiale Stifte 47 angeordnet, durch welche die Schmelzeströ mung vielfach aufgeteilt und umgelenkt wird und durch die ein radialer Temperaturausgleich zwischen schneckenkernnahen und zylindernahen Schmelzeschichten erfolgt.A last extruder cylinder 24 , whose bore diameter D2 is substantially larger, preferably approximately equal to twice the bore diameter D1 in the first and second sections of the extruder cylinders 22 and 23, is flanged to the section 23 in the conveying direction. The part of the extruder screw 25 , which comprises the discharge zone 37 and carries the screw tip 27 at its downstream end, is accommodated in this end-side cylinder section 24 . In the screw section 37 , the screw depth 46 is increased to increase the mixing effect in the screw channel, for example 1/25 of the bore diameter D2 of the cylinder bore. In addition, radial pins 47 are arranged in the screw channel between adjacent screw webs 28 and in particular transversely to the direction of flow, through which the melt flow is divided and deflected in many ways and through which there is radial temperature compensation between the melt layers close to the screw core and near the cylinder.

Im Übergangsabschnitt 48 der Extruderschnecke 25 vom kleineren zum stark vergrößerten Durchmesser ist kein Schneckensteg 28 vorhanden. Die Einhüllende der Extruderschnecke 25 ist hier ein Kegelstumpf, der sich in Förderrichtung erweitert und in den ein umfangsverteiltes System von Nuten 49 eingearbeitet ist. Vorzugsweise liegen dabei mehrere Nuten 49 in axialer Richtung hintereinander und sind durch Scherstege 55 quer zur Strömungsrichtung voneinander getrennt. Die Nuten 49 sind in Umfangsrichtung der Extruderschnecke 25 durch Scherstege 56 ebenfalls voneinander getrennt. Die Scherstege können dabei achsparallel zur Schneckenlängsachse oder auch förderwirksam zu dieser in Umfangsrichtung geneigt angeordnet sein.In the transition section 48 of the extruder screw 25 from the smaller to the greatly enlarged diameter, there is no screw web 28 . The envelope of the extruder screw 25 is here a truncated cone which widens in the conveying direction and into which a circumferentially distributed system of grooves 49 is incorporated. Preferably, a plurality of grooves 49 lie one behind the other in the axial direction and are separated from one another by shear webs 55 transversely to the flow direction. The grooves 49 are also separated from one another in the circumferential direction of the extruder screw 25 by shear webs 56 . The shear webs can be arranged axially parallel to the longitudinal axis of the screw or also inclined in the circumferential direction to promote this.

Im zugeordneten Zylinderabschnitt 24 sind in eine entsprechen de konische Hüllfläche in axialer Richtung versetzte Nuten 57 eingebracht, die in axialer und in Umfangsrichtung von Scher stegen 58, 59 begrenzt sind. Vorzugsweise ist das äußere, stationäre Nutensystem in ein zylindrisches Ringelement 60 eingebracht, das in eine zur Zylinderbohrung koaxiale Aus drehung des stromaufwärtigen, endseitigen Zylinderabschnittes 24 eingesetzt und dort in nicht dargestellter Weise gegen Drehung gesichert ist.In the associated cylinder section 24 are in a corresponding de conical envelope in the axial direction offset grooves 57 are introduced, the webs in the axial and circumferential direction of shear 58 , 59 are limited. The outer, stationary groove system is preferably introduced into a cylindrical ring element 60 , which is inserted into a rotation that is coaxial with the cylinder bore from the upstream, end-side cylinder section 24 and is secured there against rotation in a manner not shown.

Beim Durchströmen des stationären Nutensystems 57 im Extruder zylinder 24 und des mit der Extruderschnecke 24 umlaufenden Nutensystems 49 wird die Schmelze stark geschert. Sie fließt aus dem Schneckengang der Umwandlungszone 36 in das erste Nutensystem 49 auf dem konischen Schneckenabschnitt 48, in diesem bis zu dem die Nuten axial begrenzenden Schersteg 55 und wird hier auf das axial teilweise überlappende, stationäre Nutensystem 57 im Zylinder 24 in dünnen Schichten verteilt. Die Schmelze wird von hier infolge der Schleppströmung im Schneckengang wieder auf das umlaufende, axial versetzte, stromabwärtige Nutensystem 49 des konischen Schneckenab schnittes 48 verteilt. Die Strömung erfolgt in dieser Art etwa sinusförmig aus dem drehenden in das stationäre Nutensystem und von dort wieder zurück in das drehende Nutensystem, bis der Schneckengang der Austragszone 37 erreicht ist. Dabei erfolgt aufgrund der Zunahme des Durchmessers D, auf dem die Polymerteilchen strömen, gleichzeitig eine Geschwindigkeits- und Volumenstromveränderung. Das Maß der Scherung in den Nutensystemen des Schneckenabschnittes 48 ist dabei auch abhängig von der Weite des Scherspaltes. Diese läßt sich vorzugsweise durch eine axiale Zustellung der Schnecke 25 bezüglich des Ringes 60 einstellen. Die Schnecke 25 ist des halb vorzugsweise axial einstellbar gelagert.When flowing through the stationary groove system 57 in the extruder cylinder 24 and the groove system 49 rotating with the extruder screw 24 , the melt is strongly sheared. It flows from the screw flight of the conversion zone 36 into the first groove system 49 on the conical screw section 48 , in this up to the axially delimiting shear web 55 and is distributed here in thin layers to the axially partially overlapping, stationary groove system 57 in the cylinder 24 . The melt is distributed from here due to the drag flow in the worm gear back to the circumferential, axially offset, downstream groove system 49 of the conical section 48 Schneckenab. The flow takes place in this manner approximately sinusoidally from the rotating into the stationary groove system and from there back into the rotating groove system until the screw flight of the discharge zone 37 is reached. Due to the increase in diameter D on which the polymer particles flow, there is a change in velocity and volume flow at the same time. The degree of shear in the groove systems of the screw section 48 is also dependent on the width of the shear gap. This can preferably be adjusted by axially advancing the screw 25 with respect to the ring 60 . The worm 25 is semi-preferably axially adjustable.

In der Austragszone 37 wird die Schmelze durch intensive Mi schung homogenisiert und dann unter Druck ausgepreßt. In der Austragszone kann dabei die Schnecke ein- oder mehrgängig ausgebildet sein. Danach strömt die Schmelze durch eine Schmelzefiltereinrichtung 30, beispielsweise einen kontinuier lich durchströmbaren, umschaltbaren Wechselfilter oder einen Kassettenfilter, um die Verunreinigungen aus der Schmelze abzutrennen. Hierbei dient eine Meßeinrichtung 61 zur Erfas sung des Schmelzedrucks vor der Filtereinrichtung 30 und zur Überwachung des Verschmutzungsgrades der Filtersiebe bzw. zur Signalgabe für einen erforderlichen Filterwechsel oder die Steuerung der Bewegung eines flexiblen Filtertuches 31. Die gereinigte Schmelze wird nun durch eine als Zahnradpumpe ausgebildete Schmelzedosier- und Druckerhöhungspumpe 40 dem angeschlossenen Gießwerkzeug 50 zugeführt und durch dessen Düse ausgepreßt.In the discharge zone 37 , the melt is homogenized by intensive mixing and then pressed out under pressure. In the discharge zone, the screw can be designed with one or more threads. Thereafter, the melt flows through a melt filter device 30 , for example a switchable filter which can be flowed through continuously, or a cassette filter, in order to separate the impurities from the melt. Here, a measuring device 61 is used to measure the melt pressure in front of the filter device 30 and to monitor the degree of contamination of the filter screens or to signal for a required filter change or to control the movement of a flexible filter cloth 31 . The cleaned melt is now fed to the connected casting tool 50 by a melt metering and pressure booster pump 40, which is designed as a gear pump, and is pressed out through its nozzle.

Fig. 2 zeigt in vergrößerter Darstellung den Übergangsab schnitt 48 des Extruders 20 gem. Fig. 1, in dem die erfin dungsgemäße Erweiterung des Schneckendurchmessers und der Zylinderbohrung von D1 nach D2 vorgenommen ist. Dabei weist das in den endseitigen Zylinderabschnitt 24 axial eingesetzte Ringelement 60 das stationäre Nutensystem 57 mit beispiels weise 2 Reihen durch Scherstege 58 in axialer Richtung be grenzter und in ihrem Nutengrund gerundeter Nuten 57 (Fig. 3) auf, die in Umfangsrichtung jeweils auch durch Scherstege 59 begrenzt sind und somit kammerförmige Ausnehmungen in dem Ringelement bilden. Auf der Extruderschnecke 25 ist im koni schen Übergangsabschnitt 48 das rotierende Nutensystem 49 dargestellt, das die Nuten 57 in axialer Richtung überbrückt und zur Begrenzung der Nuten 49 in Umfangsrichtung die Scher stege 56 aufweist. Fig. 2 shows an enlarged view of the transition section 48 of the extruder 20 acc. Fig. 1, in which the inventive expansion of the screw diameter and the cylinder bore from D1 to D2 is made. The axially inserted in the end cylinder section 24 ring member 60, the stationary groove system 57 with example, 2 rows by shear webs 58 in the axial direction and be limited in their groove base grooves 57 ( Fig. 3), each in the circumferential direction by shear webs 59 are limited and thus form chamber-shaped recesses in the ring element. On the extruder screw 25 , the rotating groove system 49 is shown in the conical transition section 48, which bridges the grooves 57 in the axial direction and to limit the grooves 49 in the circumferential direction, the shear webs 56 .

Am Beginn der konischen Erweiterung der Extruderschnecke 25 ist diese in axialer Richtung geteilt und besteht vorzugsweise aus baukastenmäßig miteinander verschraubten Schneckenab schnitten. In der Zeichnung ist dies durch den unsichtbar gezeichneten Gewindezapfen 63 angedeutet, der in eine ent sprechende Gewindebohrung des benachbarten Schneckenabschnit tes eingeschraubt ist.At the beginning of the conical widening of the extruder screw 25 , it is divided in the axial direction and preferably consists of sections which are screwed together in a modular manner. In the drawing, this is indicated by the invisible threaded pin 63 which is screwed into a corresponding threaded bore of the adjacent screw section.

Fig. 3 zeigt schließlich einen Querschnitt des Extruders 20 im Übergangsabschnitt 48 mit dem stationären Nutensystem 57/59 im Zylinder- bzw. Ringelement 60 und dem rotierenden Nutensystem 49/56 auf dem konisch erweiterten Schneckenabschnitt. Fig. 3 finally shows a cross section of the extruder 20 in the transition section 48 with the stationary groove system 57/59 in the cylinder or ring member 60 and the rotary groove system 49/56 on the flared screw section.

Bei der vorstehend beschriebenen Lösung besteht ein wesentli cher Vorteil darin, daß das durch die Förderwirkung der genu teten Einzugsbuchse 38 mit großer Axialkomponente, aber gerin ger Schergeschwindigkeit, geförderte Polymer als Schmelze in der Austragszone 37 mit der Schergeschwindigkeit eines Glatt buchsenextruders homogenisiert wird. Dabei ergibt sich als zusätzlicher Vorteil, daß bei gleicher Verweilzeit der Schmel ze im Schneckenkanal die Gesamtlänge des Extruders 20 stark reduziert wird. Dies bedingt bei gleichem Qualitätsstandard der Schmelze und des Extrudates eine erhebliche Verringerung des erforderlichen Platzbedarfs, Materialaufwandes und zu finanzierender Investitionskosten.In the solution described above, there is a substantial advantage that the polymer promoted by the conveying action of the grooved feed bush 38 with a large axial component, but a low shear rate, polymerized as a melt in the discharge zone 37 with the shear rate of a smooth bushing extruder. There is an additional advantage that the total length of the extruder 20 is greatly reduced with the same residence time of the melt in the screw channel. Given the same quality standard of the melt and the extrudate, this requires a considerable reduction in the required space, material expenditure and investment costs to be financed.

Ein Vergleichsbeispiel zeigt, daß ein Standardextruder mit einer Extruderschnecke 25 von konstantem Schneckendurchmesser D1 = 90 mm ⌀, der in der Austragszone 37 eine Schneckengang tiefe h = 5 mm aufweist, eine Gesamtbaulänge L = 33 × D1 = 2970 mm hat. Dabei haben die Einzugszone 35 und Umwandlungs zone 36 der Extruderschnecke zusammen eine Länge von L = 15 × D1 = 1350 mm und die Austragszone 37 eine Länge von L = 18 × D1 = 1620 mm, also eine Gesamtbaulänge von 2970 mm, mit einem Schneckenkanalvolumen von etwa 2000 cm³ in der Austragszone 37. Der erfindungsgemäße Extruder 20 dagegen hat eine Gesamtbau länge von L = 15 D1 + 3 D2 = 1875 mm, wobei der Schnecken durchmesser D2 auf D2 = 175 mm ⌀ vergrößert ist. Bei einer Schneckengangtiefe h = 7,5 mm ergibt sich für die Austragszone 37 mit einer Länge L = 525 mm ebenfalls ein Schneckenkanalvo lumen von etwa 2000 cm³, jedoch bei einer um 1095 mm verringer ten Baulänge. Gleiche Relationen gelten für größere und/oder kleinere Schneckendurchmesser als die im Vergleichsbeispiel genannten. A comparative example shows that a standard extruder with an extruder screw 25 of constant screw diameter D1 = 90 mm ⌀, which has a screw thread depth h = 5 mm in the discharge zone 37 , has an overall length L = 33 × D1 = 2970 mm. The feed zone 35 and conversion zone 36 of the extruder screw together have a length of L = 15 × D1 = 1350 mm and the discharge zone 37 have a length of L = 18 × D1 = 1620 mm, i.e. a total length of 2970 mm, with a screw channel volume of about 2000 cm ³ in the discharge zone 37 . The extruder 20 according to the invention, on the other hand, has an overall construction length of L = 15 D1 + 3 D2 = 1875 mm, the screw diameter D2 being enlarged to D2 = 175 mm ⌀. With a worm gear depth h = 7.5 mm, there is also a screw channel volume of approximately 2000 cm ³ for the discharge zone 37 with a length L = 525 mm, but with an overall length reduced by 1095 mm. The same relations apply to larger and / or smaller screw diameters than those mentioned in the comparative example.

BezugszeichenaufstellungList of reference symbols

10 Einfülleinrichtung
11 Behälter, Trichter
12 Deckel
13 Rohrstutzen
14 Förderschnecke
15 Schneckengetriebe
16 Planetengetriebe
17 Auslaßstutzen
20 Extruder
21 Einfülltrichter
22 Extruderzylinder (Teilabschnitt)
23 Extruderzylinder (Teilabschnitt)
24 Extruderzylinder (Teilabschnitt)
25 Extruderschnecke
26 Schneckenschaft
27 Schneckenspitze
28 Schneckensteg
29 Schneckenkern
30 Schmelzefiltereinrichtung
31 Filtertuch, Filtergewebe
35 Einzugszone (Schneckenabschnitt)
36 Umwandlungszone (Schneckenabschnitt)
37 Austragszone (Schneckenabschnitt)
38 Einzugsbuchse
39 Einzugstasche
40 Schmelzeaustragspumpe, Druckerhöhungspumpe
45 Längsnuten
46 Schneckengangtiefe
47 radialer Stift, Mischstift
48 Übergangsabschnitt
49 Nuten im Schneckenabschnitt
50 Werkzeug, Düse
55 axialer Schersteg
56 umfangsverteilte Scherstege
57 Nutensystem im Zylinder
58 Schersteg im Zylinder (axial)
59 Schersteg im Zylinder (in Umfangsrichtung)
60 Ringelement
61 Meßeinrichtung
63 Gewindezapfen 10 filling device
11 containers, funnels
12 lids
13 pipe sockets
14 screw conveyor
15 worm gears
16 planetary gears
17 outlet connection
20 extruders
21 hopper
22 extruder barrel (section)
23 extruder barrel (section)
24 extruder cylinders (section)
25 extruder screw
26 snail shaft
27 snail tip
28 snail bridge
29 snail core
30 melt filter device
31 filter cloth, filter fabric
35 feed zone (screw section)
36 transformation zone (screw section)
37 discharge zone (screw section)
38 feed bush
39 feed pocket
40 melt discharge pump, booster pump
45 longitudinal grooves
46 worm gear depth
47 radial pin, mixing pin
48 transition section
49 grooves in the screw section
50 tools, nozzle
55 axial shear web
56 circumferentially distributed shear webs
57 Groove system in the cylinder
58 shear web in the cylinder (axial)
59 shear web in the cylinder (in the circumferential direction)
60 ring element
61 measuring device
63 threaded pins

Claims

1. Extruder for drawing in, melting and pressing out, in particular thermoplastic, consisting of an extruder screw ( 25 ) rotatably mounted in an extruder barrel ( 22 , 23 , 24 ) with a feed ( 35 ), a conversion ( 36 ) and a discharge zone ( 37 ) comprising worm gear, characterized in that the bore of the extruder barrel ( 23 , 24 ) and the diameter of the extruder screw ( 25 ) from a smaller constant diameter D1 in the feed zone ( 35 ) and conversion zone ( 36 ) to a larger one , constant diameter D2 in the discharge zone ( 37 ) is expanded.

2. Extruder according to claim 1, characterized in that the extruder barrel ( 23 , 24 ) is divided and the cylinder sections which enclose the conversion zone ( 36 ) and the support zone ( 37 ) of the extruder screw ( 25 ) are detachably connected to one another.

3. Extruder according to claim 1 to 2, characterized in that the detachable connection is a flange or clamp bond is.

4. Extruder according to one of claims 1 to 3, characterized in that the bore diameter (D2) of the end cylinder section ( 24 ) is greater than 1.5 times and preferably approximately equal to 2.0 times the bore diameter (D1) of the upstream cylinder section ( 23 ) is.

5. Extruder according to one of claims 1 to 4, characterized in that the length of the end cylinder section ( 24 ) is equal to 2.5 to 5 times, preferably equal to 3 times the bore diameter (D2) at the downstream end.

6. Extruder according to one of claims 1 to 5, characterized in that a stepped bore is made in the inlet region of the end-side cylinder section ( 24 ) into which a ring ( 60 ) secured against rotation is inserted axially.

7. Extruder according to claim 6, characterized in that the ring ( 60 ) has a concentric, frustoconical opening.

8. Extruder according to claims 6 to 7, characterized in that the larger diameter of the frustoconical opening is substantially equal to the bore diameter (D2) of the end cylinder section ( 24 ) and the smaller diameter of the frustoconical opening is substantially equal to the bore diameter (D1) the upstream cylinder section ( 23 ).

9. Extruder according to one of claims 6 to 8, characterized in that the width of the ring ( 60 ) is substantially equal to one to two times the bore diameter (D1) of the upstream cylinder section ( 23 ).

10. Extruder according to one or more of claims 1 to 9, characterized in that the extruder screw ( 25 ) is ausgebil det as a modular screw, the tion at the beginning of the screw diameter widening ( 48 ) is divided in a normal plane.

11. Extruder according to one or more of claims 1 to 10, characterized in that the screw diameter enlargement is in the form of a section ( 48 ) which is free from the flight of the screw, which is frustoconical and has a length which is substantially equal to the width of the ring ( 60 ) .

12. Extruder according to claim 11, characterized in that the screw web-free section ( 48 ) of the screw diameter extension is designed as a shear and mixing zone.

13. Extruder according to at least one of claims 1 to 12, characterized in that a static groove system ( 57/59 ) in the end cylinder section ( 24 ), preferably in the ring ( 60 ) and a circumferential groove system ( 49/56 ) on the conical Enlarged section of the extruder screw ( 25 ) are formed, which on the inlet and outlet sides by means of webs ( 55/58 ) form axially closed and also circumferentially separated by webs ( 56 , 59 ) which partially overlap in the direction of flow.

14. Extruder according to one or more of the preceding claims 1 to 13, characterized in that the extruder screw ( 25 ) for adjusting the Scherspal tes between the static groove system ( 57/59 ) and the rotating groove system ( 49/56 ) axially adjustable is.

15. Extruder according to one or more of claims 1 to 14, characterized in that in the extruder cylinder ( 22 ) of the feed zone ( 35 ) is designed as a grooved bush ( 38 ) feed aid and / or an axial feed pocket ( 39 ).

16. Extruder according to one or more of claims 1 to 15, characterized in that the extruder screw ( 25 ) in the last section of the support zone ( 37 ) has an increased flight depth ( 46 ) of more than 5 mm, in particular from 7.5 to 10 mm.

17. Extruder according to one or more of claims 1 to 16, characterized in that the extruder screw ( 25 ) in the discharge zone ( 37 ) is more common.

18. Extruder according to claim 1 to 17, characterized in that in the last section of the discharge zone ( 37 ) in the screw channel and transverse to the screw webs ( 28 ) radial mixing cams ( 47 ) are arranged.

19. Use of an extruder according to one or more of the Claims 1 to 18, for melting and pressing out in thermoplastic plastic processing and processing production plants accruing plastic waste.

20. Extrusion system according to one or more of claims 1 to 18, characterized in that a hopper ( 11 ) with a continuously conveying agitator () for feeding plastic waste over the filling opening ( 21 ) of the extruder cylinder ( 22 ) arranged in the feed zone ( 35 ). 14 ) and with an outlet opening ( 17 ) in the extruder barrel ( 22 ).

21. Extrusion system according to claim 20, characterized in that a continuous melt filter device ( 30 ) and a melt metering device ( 40 ) and an extrusion press tool ( 50 ) are connected to the end cylinder section ( 24 ) of the extruder ( 20 ).