DE4404031C1 - Gehäuseabschnitt mit elektrischen Heizelementen für eine zweiwellige Schneckenmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein elektrisch beheiztes Gehäuse für eine zweiwellige Schneckenmaschine, welches aus mehreren aneinandergeflanschten Gehäuseabschnitten (Gehäuseschüssen) gebildet ist.

Zur Beheizung von Schneckenmaschinen ist es allgemein üblich, auf den Außenflächen des Gehäuses Heizplatten oder Heizschalen anzuordnen. Wegen der konstruktionsbedingt unterschiedlichen Wege, die der Wärmestrom von den Außenflächen des Gehäuses zur Wand der Bohrungen (Innengehäuse/Verschleißeinsatz) zurücklegen muß, treten neben einer großen Temperaturdifferenz Δt unterschiedliche Temperaturen an den Wänden der Bohrungen auf.

Zur Behebung dieses Mangels ist es aus der DE 40 34 989 C2 bekannt, auf den Außenflächen des Gehäuses abschnittsweise über dessen Umfang verteilt Heizelemente mit unterschiedlichen spezifischen Heizleistungen anzuordnen. Mit diesen Maßnahmen können zwar die Temperaturen an den Wänden der Bohrungen vergleichmäßigt werden, aber die großen Temperaturverluste, die auf dem Wege vom Außengehäuse zum Innengehäuse entstehen, können hierbei auch nicht vermieden werden.

Aus der DE 33 47 537 A1 ist eine Doppelschneckenwellenmaschine bekannt, deren Gehäuse aus mehreren Gehäuseabschnitten besteht, wobei das Außengehäuse rechteckig ausgebildet und diagonal längsgeteilt ist. Bei den Außengehäuseteilen ist eine längsgeteilte Heizvorrichtung, bestehend aus elektrischen Plattenheizkörpern, zugeordnet. Nachteilig hierbei ist, daß durch die Längsteilung die Festigkeit des Außengehäuses bei hohen Drücken im Extruder beeinträchtigt ist und die Plattenheizkörper relativ weit vom Innengehäuse entfernt sind, so daß auch hier hohe Wärmeverluste auftreten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde Gehäuseabschnitte der gattungsgemäßen Art so auszubilden, daß bei einem stabil ausgebildeten Außengehäuse die über elektrische Heizelemente erzeugte Wärme unabhängig von der Maschinenbaugröße, Wanddicke und Gehäusequerschnittsform unmittelbar dort erzeugt werden kann, wo hoher Bedarf ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst.

Grundgedanke der Erfindung ist es, über eine direkte Beheizung, bei der die Heizelementetemperatur der Verarbeitungstemperatur der Polymere in den Verfahrensteilbohrungen entspricht, den Energieverlust erheblich gegenüber den bisher üblichen elektrischen Heizmethoden bei Doppelwellenextrudern zu senken und eine Verzunderung der Heizelemente zu vermeiden. Durch die Anordnung von Heizelementen von verschiedenen Leistungen in mehreren Ebenen übereinander wird weitgehend eine Ableitung der Wärme von den heißen inneren Heizelementen zu den äußeren Heizelementen und schließlich eine Abstrahlung der Wärme nach außen vermindert.

Nach den Merkmalen des Anspruches 3 kann jede beliebige Lage und Ausbildungsform der Heizelemente beim Gießen der Einsätze berücksichtigt werden.

Durch die Merkmale des Anspruches 4 wird der Wärmefluß positiv beeinflußt.

Mit den Merkmalen des Anspruches 5 sind vorteilhafte Gestaltungen für den Einsatz der Erfindung bei rechteckig gestalteten Außengehäusen angegeben. Eine vorteilhafte Ausführungsform des Erfindungsgedankens ist mit den Merkmalen des Anspruches 6 gegeben, wonach der innere Verschleißschutz des Extruders direkt den die Heizelemente beinhaltenden Einsätzen zugeordnet ist. Mit den Merkmalen des Anspruches 7 sind Möglichkeiten der Temperaturerfassung und Regelung aufgezeigt.

Die Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sind in der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Schneckenmaschine teilweise im Längsschnitt in schematischer Darstellung,

Fig. 2 einen Gehäuseabschnitt in rechteckiger Ausbildung,

Fig. 3 einen Querschnitt der Schneckenmaschine nach Fig. 1, wobei der obere Einsatz 8 nicht mitgeschnitten dargestellt ist,

Fig. 4 die Stirnseite eines Einsatzes 8,

Fig. 5 die Seitenansicht eines Einsatzes 8.

In der Fig. 1 ist schematisch und teilweise im Schnitt eine zweiwellige Schneckenmaschine 1 dargestellt, die im wesentlichen aus mehreren aneinandergeflanschten Gehäuseabschnitten 2 (Gehäuseschüsse) gebildet ist. Jeder dieser Gehäuseabschnitte 2 besteht im wesentlichen aus einem tragenden an den Stirnseiten jeweils mit einem Verbindungsflansch 3 (vgl. auch Bezugszeichen 31) ausgerüsteten Außengehäuse 2′ und einem als Verschleißeinsatz ausgebildeten Innengehäuse 4. Das Innengehäuse 4 wird durch zwei zueinander parallele sich überlappende Längsbohrungen 41, 42 durchgriffen, in denen zwei kämmende ineinandergreifende Schneckenwellen 5, 5′ angeordnet sind, die über einen Motor 7 angetrieben werden. Der erste Gehäuseabschnitt 2 ist mit einem Einlaßtrichter 11 bestückt. Am Ende ist eine Auspreßdüse 6 für den Ausstoß des fertigen Produktes angeordnet. In der Praxis bestehen die meisten Extruder aus mehr als nur 3 Gehäuseabschnitten 2 (wie in der Zeichnung gezeigt), die mit unterschiedlichen Einrichtungen, wie Entgasungsdome, weitere Zuführtrichter u. a.m. ausgerüstet sein können. Bei der Erfindung geht es um eine vorteilhafte elektrische Beheizung der zweiwelligen Schneckenmaschine.

Hierzu ist das Außengehäuse 2′ mit zwei gegenüberliegenden radialen Aussparungen 21 versehen, die in Längsrichtung sich von Verbindungsflansch 3 zu Verbindungsflansch 3 erstrecken und in der Breite den Zwischenraum von Seitenwand zu Seitenwand einnehmen (Fig. 2).

In den Seitenwänden rings um die Aussparung 21 sind Gewindelöcher 22 eingebracht, die für die Befestigung der Einsätze 8 mittels Schrauben 81 dienen. Jeder Einsatz 8 ist mit mehreren Heizelementen 9, 91, 92, 93 ausgerüstet, die in verschiedenen Ebenen in dem aus einem gut wärmleitfähigen Guß (z. B. AL-Bronze) bestehenden Einsatz 8 eingegossen sind. Die Anschlußdrähte für die Heizelemente 9, 91, 92, 93 sind in entsprechenden Anschlußgehäusen 95 untergebracht. Dabei ist das unterste Heizelement 9 in unmittelbarer Nähe und der Außenkontur des Innengehäuses 4 angepaßt im Einsatz 8 eingegossen (Fig. 3). Von innen nach außen sind die Heizelemente 9, 91, 92, 93 in ihrer Größe und Leistung abnehmend ausgeführt. So kann z. B. bei einer 4 KW Gesamtleistung eines Einsatzes 8 das unterste Heizelement 9 mit 1,5 KW, das zweite Heizelement 91 mit 1 KW, das dritte Heizelement 92 mit 0,8 KW und das oberste Heizelement 93 mit 0,7 KW Leistung ausgestattet sein. Somit ist es auf einfache Weise möglich, dort die größte Wärme zu erzeugen, wo diese benötigt wird. Jeder Einsatz 8 ist mit einem bis in die Nähe des Zwickelbereiches des Innengehäuses 4 reichenden Thermoelement 10 zur Ermittlung der Temperatur versehen und über eine (nicht gezeigte) Regeleinrichtung mit den Heizelementen 9, 91, 92, 93 verbunden. Hierdurch ist es möglich ohne wesentliche Wärmeverluste unabhängig von der Wanddicke, Maschinenbaugröße und Gehäusequerschnittsform, die Wärme direkt dem Verschleißeinsatz 4 zuzuführen und mit den darüber angeordneten Heizelementen 91, 92, 93 den Wärmeverlust nach Außen zu reduzieren.

Eine weitere vorteilhafte Möglichkeit besteht darin, die untere Kontur des Einsatzes 8 direkt mit einer Verschleißschutzschicht 4′ auszurüsten (Fig. 4), so daß im eingesteckten Zustand die Schneckenwellen 5, 5′ im Bereich der Aussparung 21 durch diese Verschleißschutzschicht 4′ abgedeckt wird und als Innengehäuse dient.

Zwischen den Berührungsflächen der Einsätze 8 und der Außenkontur des Innengehäuses 4 wird ein gut wärmeleitendes Kontaktmittel (z. B. Wärmezement) dünn aufgegeben (in der Zeichnung nicht gezeigt), um somit den Wärmefluß zu fördern.

Mit der Erfindung ist es möglich, in Anpassung an den jeweils aufzubereitenden Kunststofftyp die einzelnen Gehäuseabschnitte 2 mit dem jeweils dem Wärmebedarf angepaßten Heizelement bestückten Einsätzen 8 auszurüsten. Die Einsätze 8 sind bei Bedarf (nach Verschleiß oder Benötigung einer anderen Heizleistung) leicht austauschbar.

Mit den Einsätzen wird die Wärme dort direkt hingebracht, wo sie benötigt wird. Dadurch wird eine Überhitzung des gesamten Gehäuses vermieden. Es kann eine Dauertemperatur an den Längsbohrungen 41, 42 bis zur Belastbarkeit der Heizelemente (ca. 500°C) gehalten und unter weitgehender Verringerung von Ableitung und Abstrahlung der Wärme nach außen realisiert werden. Ein weiterer Vorteil liegt im guten Regelverhalten der Heizelemente und im Wegfall bzw. in der drastischen Verringerung der Wärmeisolierung des Außengehäuses.

Claims (7)

1. Gehäuseabschnitt mit elektrischen Heizelementen für eine zweiwellige Schneckenmaschine zur Aufbereitung von Kunststoffen, bestehend im wesentlichen aus einem tragenden an den Stirnseiten mit je einem Verbindungsflansch (3) versehenen Außengehäuse (2′) und einem als Verschleißeinsatz ausgebildeten, zwei zueinander parallele, sich überlappende Längsbohrungen (41, 42) aufweisenden Innengehäuse (4), dadurch gekennzeichnet, daß das Außengehäuse (2′) mit zwei gegenüberliegenden radialen Aussparungen (21) versehen ist, in die beidseitig die Außenkontur des Innengehäuses (4) engumschließende in der Mitte aneinanderstoßende Einsätze (8) formschlüssig eingesetzt sind, welche mit mehreren in unterschiedlichen Ebenen angeordneten und unterschiedlich in Form und Leistung ausgebildeten Heizelementen (9) ausgerüstet sind.

2. Gehäuseabschnitt nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizelemente (9, 91, 92, 93) in den einzelnen Ebenen des Einsatzes (8) von innen nach außen in der Größe und Leistung abnehmen, wobei das dem Innengehäuse (4) unmittelbar zugeordnete Heizelement (9) der Außenkontur des Innengehäuses angepaßt ist.

3. Gehäuseabschnitt nach mindestens einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einsätze (8) aus einem eine gute Wärmeleitfähigkeit besitzenden Metallguß besteht, in denen die Heizelemente (9, 91, 92, 93) eingegossen sind.

4. Gehäuseabschnitt nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Berührungsflächen der Einsätze (8) und der Außenkontur des Innengehäuses (4) ein mit guten Wärmeleiteigenschaften ausgebildetes Kontaktmittel aufgetragen ist.

5. Gehäuseabschnitt nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Außengehäuse (2′) rechteckig ausgebildet ist und die Aussparungen (21) jeweils in den Breitseiten so angeordnet sind, daß diese sich in Längsrichtung von Verbindungs- zu Verbindungsflansch (3) erstrecken und die Breite etwas größer als die Außenbreite des Innengehäuses bemessen ist.

6. Gehäuseabschnitt nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die unteren den Schneckenwellen (5, 5′) zugeordneten Konturen der Einsätze (8) direkt mit einer das Innengehäuse (4) bildenden Verschleißschutzschicht (4′) versehen sind.

7. Gehäuseabschnitt nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Einsatz (8) mit wenigstens einem Temperatursensor (10), der mit den Heizelementen (9, 91, 92, 93) in Wirkungsverbindung steht, ausgerüstet ist.