DE4433487A1 - Planetwalzenextruder - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft einen Planetwalzenextruder. Planetwalzen
extruder sind spezielle Extruder. Bekannter sind die Einschnecken
extruder und Doppelschneckenextruder zur Verarbeitung von Kunststoff.
Beim Einschneckenextruder wird fast immer ein fertiges Granulat aus
Kunststoff und Zuschlägen eingesetzt. Der Einsatz eines fertigen
Granulates macht von der Verfügbarkeit des Granulates als Vorprodukt
abhängig. Das Granulat wird im Extruder plastifiziert und durch die
Extruderdüse ausgetragen. Aus dem flüssigen Kunststoff entstehen je
nach Einsatzstoff und Verfahrensweise bzw. Extruder und nachgeschalte
ten Werkzeugen Folien, Profile, Platten und viele andere Produkte.
Der Einsatz des Granulats als Vorprodukt macht den Extruderbetreiber
abhängig von dem Vorlieferanten. In neuerer Zeit sind die Betreiber
von Extrudern immer mehr bemüht, sich eine größere Rohstoffpalette
verfügbar zu machen. Zugleich soll vermieden werden, daß zusätzliche
Anlagen zur Herstellung des Vorproduktes angeschafft werden müssen.
Das heißt, es besteht das Bestreben, eine breitere Rohstoffbasis im
Extruder einsetzen zu können. Dazu eignen sich Mehrschneckenextruder.
Zu den Mehrschneckenextrudern gehört der Doppelschneckenextruder.
Dabei handelt es sich um zwei miteinander kämmende Extruderschnecken,
die gegensinnig zueinanderlaufen.
Besonders viele Schnecken finden sich in einem sogenannten Planet
walzenextruder. Der Planetwalzenextruder besteht aus einer Zentral
schnecke oder Zentralspindel, auf der eine Anzahl Planetschnecken oder
Planetwalzenspindeln umlaufen. Die Anzahl ist vom Durchmesser der
Zentralspindel abhängig. Üblich sind 6 bis 12 Spindeln. Die Planet
spindeln kämmen dabei mit einer Büchse, die innen mit einer geeigneten
Verzahnung versehen ist. Die Büchse ist im Gehäuse angeordnet. In
speziellen Ausführungsformen sind Büchse und Gehäuse einstückig. Die
mehrteilige Anordnung vereinfacht die Beaufschlagung des Gehäuses und
der Büchse mit Kühlmittel oder Heizmedium. Je nach Einsatz und Zustand
der Kunststoffschmelze im Planetwalzenextruder muß im Gehäuse bzw. der
die Zentralspindeln und die Planetspindeln umgebenden Buchse eine
Kühlung oder Beheizung stattfinden bzw. wird die Behandlung des
Kunststoffes oder der Schmelze durch Kühlung oder Beheizung gefördert.
Die Zentralspindel wird üblicherweise angetrieben. Sie besitzt
zugleich Lager, die die Axialkräfte aufnehmen.
Die Planetspindeln laufen üblicherweise einfach mit, während das
Gehäuse und die Buchse still stehen. Ein Anlaufring, der in Förderrich
tung vor den Planetspindeln angeordnet ist, verhindert, daß die
Planetspindeln sich während des Umlaufes zugleich in axialer Richtung
bewegen.
Ein Planetwalzenextruder besteht heutzutage trotz erheblicher Länge
nicht ausschließlich aus einem Planetwalzenteil. Der Planetwalzenteil
ist nur ein Bruchteil des Extruders. Dem Extruder vorgeordnet sind in
der Regel noch Eintragschnecken, nachgeordnet sind Austragschnecken.
Planetwalzenteile haben üblicherweise nur eine geringe Länge. Die
Länge der meisten Planetwalzenteile überschreitet 300 mm nicht.
Bekannt geworden sind jedoch auch Längen für Planetwalzenteile von
600 mm, im Extremfall bis 1200 mm.
Der Grund für die bisherigen Längen von Planetwalzenteilen liegt in
der Fertigung. Während außen verzahnte Spindeln ohne weiteres in
größeren Längen gefertigt werden können, ist die Fertigung der innen
verzahnten Buchsen bzw. innen verzahnten Gehäuse für Planetwalzenteile
extrem kompliziert. Die innen verzahnten Buchsen oder Gehäuse müssen
spanabhebend bearbeitet werden. Mit den gängigen Verfahren ist das
ohnehin nur im "weichen" Zustand möglich. Gehärtete Zahnflanken lassen
sich nur schleifen. Ähnliches gilt für vergütete Zahnflanken. Dies
wird mit geringer werdendem Innendurchmesser der Buchsen/Gehäuse und
zunehmender Länge immer schwieriger.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Einsatzmöglichkeiten und
Betriebsweisen von Planetwalzenextrudern variabler zu gestalten und
die Anwendungsvorteile von Planetwalzenextrudern damit zu erweitern.
Dabei geht die Erfindung von der Überlegung aus, daß eine weitgehende
Beschränkung der bisherigen Planetwalzenextruder durch die kurze Länge
der Planetwalzenteile gegeben ist. Die Erfindung schlägt deshalb vor,
die Längen der Planetwalzenextruder über 1,2 m hinaus zu vergrößern,
und zwar für Extruder mit
Zentralspindeldurchmesser von 100 mm bis 2 m Länge
Zentralspindeldurchmesser von 150 mm bis 3 m Länge
Zentralspindeldurchmesser von 200 mm bis 4 m Länge und
Zentralspindeldurchmesser größer 200 mm bis 6 m Länge.
Zentralspindeldurchmesser von 100 mm bis 2 m Länge
Zentralspindeldurchmesser von 150 mm bis 3 m Länge
Zentralspindeldurchmesser von 200 mm bis 4 m Länge und
Zentralspindeldurchmesser größer 200 mm bis 6 m Länge.
Vorzugsweise werden diese Längen dadurch dargestellt, daß die innen
verzahnten Buchsen oder Gehäuse aus Einzelteilen mit einer Länge
kleiner oder gleich 1,2 m zusammengesetzt sind. Vorzugsweise ist die
Länge jedoch größer als 0,6 m. Die Erfindung hat erkannt, daß solche
an sich unüblichen Längen mit einer Präzisionsfertigung, insbesondere
durch Funkenerosion, gleichwohl wirtschaftlich herstellbar sind und
auch zu den erfindungsgemäß vorgesehenen extremen Gesamtlängen
zusammensetzbar sind. Für die erfindungsgemäßen Gesamtlängen können
einstückige Zentralspindeln oder auch mehrteilige, ineinander
gesteckte Zentralspindelteile verwendet werden, die entsprechend
aneinander befestigt sind. In weiterer Ausbildung der Erfindung sind
die Planetspindeln in ihrer Länge auf die Länge der Buchsen-/Gehäuse
einzelteile abgestimmt. Dabei ist berücksichtigt, daß zu jeder
Buchse/Gehäuse ein Anlaufring gehört. Mit dem Anlaufring und den
Planetspindeln bilden die erfindungsgemäßen Buchsen/Gehäuseteile
Standardelemente, mit denen je nach Bedarf die Mischlänge des
Planetwalzenextruderteiles verlängert oder verkürzt wird. Hierfür ist
besonders günstig, wenn die Zentralspindel aus Einzelteilen gleicher
Länge zusammengesetzt ist.
Mit der erfindungsgemäßen Verlängerung der Mischlänge kann die
Homogenisierung/Dispergierung des eingesetzten Kunststoffmateriales
wesentlich gesteigert werden. Das eröffnet die Möglichkeit, Kunst
stoffmaterialien mit unterschiedlichem Schmelzindex zusammenzubringen.
Das ist für die Kunststoffextrusion von erheblicher Bedeutung, so
lassen sich zum Beispiel Elastomere in PVC einmischen. Derartige
Mischungen sind für die Autoindustrie von außerordentlichem Interesse.
Auch Polyolefine sind mit der größeren Mischlänge besser extrudierbar
als mit früheren Extrudern.
Die Koppelung der Buchsen-/Gehäuseelemente zu einem überlangen
Planetwalzenteil wird wahlweise mit Hilfe von Zentrierringen
dargestellt. Die Zentrierringe werden in Absätze des Gehäuseflansches
eingesetzt, wobei die Ringe in axialer Richtung eine solche Länge
haben, daß sie auch in einen entsprechenden Absatz des benachbarten
Gehäuseflansches eingreifen können. Die Absätze lassen sich in bezug
auf die Gehäusebohrung sehr genau herstellen. Auch die Zentrierringe
lassen sich mit hoher Präzision fertigen. Der Innendurchmesser der
Zentrierringe ist vorzugsweise gleich dem Außendurchmesser der Buchsen
bzw. Innendurchmesser der Gehäuse. Die Anlaufringe besitzen vorzugs
weise einen Außendurchmesser, der gleich dem Außendurchmesser der
Buchsen ist. Infolge dessen können die Buchsen mit zwischenliegenden
Anlaufringen in das Gehäuse geschoben werden, wobei sich ein Sitz im
Zentrierring bzw. in den Zentrierringen ergibt. Diese Bauweise hat den
Vorteil, daß sie sich sehr vorteilhaft mit einer vorgesehenen
Einzuschnecke bzw. einer Austrittsdüse oder einer Austragzone im Falle
eines Kaskadenextruders, das heißt mit anderen Extruderanlagenteilen
kombinieren läßt.
Die verschiedenen Gehäuse besitzen jedes für sich mindestens eine,
vorzugsweise zwei Kühlmittelstrecken oder Beheizungsmittelstrecken.
Durch die erfindungsgemäße Bauweise ergibt sich an der überlangen
Mischlänge eine Vielzahl von einzelsteuerbaren Temperaturstrecken, wo
die jeweilige Schmelztemperatur durch Kühlung oder Beheizung
beeinflußt werden kann.
In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung
dargestellt.
Fig. 1 zeigt einen Extruder mit überlangem Planetwalzenteil 11 und
einer Einlaufschnecke 1. Fig. 2 zeigt einen Planetwalzenextruder mit
einem Planetwalzenteil 30. Der Planetwalzenteil nach Fig. 1 besteht
aus drei Planetwalzenelementen und einer gemeinsamen Zentralspindel 9,
der Planetwalzenteil 30 aus zwei Planetwalzenelementen und einer
gemeinsamen Zentralspindel 31. In beiden Figuren sind gleiche
Planetwalzenelemente vorgesehen. Diese Elemente bestehen aus einem
äußeren Gehäuse 5 mit Rohrform, das an beiden Enden Flansche 6 bzw. 7
aufweist. An den Flanschen 6 und 7 sind die Elemente miteinander
verschraubbar. Dabei werden die Gehäuse 5 durch Zentrierringe 16
zentriert. Die Zentrierringe 16 sind in entsprechende Ausnehmungen der
Gehäuseflansche eingelassen.
Zu jedem Planetwalzenelement gehört auch eine Buchse 15. Die Buchse 15
sitzt innen im Gehäuse 5. Die Buchsen 15 werden in das Gehäuse
eingeschoben. Dies geschieht vorzugsweise vor der Verschraubung der
Flansche 6 und 7. Die Buchsen können auch nach Verschraubung der
Flansche 6 und 7 eingeschoben werden. Dazu sind die Zentrierringe 16
mit einer Bohrung versehen, die gleich der Gehäusebohrung ist.
Zwischen den Buchsen 15 sitzt jeweils ein Anlaufring 8. Der Anlauf
ring 8 hält Planetspindeln 10 in ihrer Umlaufposition um die
gemeinsame Zentralspindel 31 bzw. 9.
Beide Zentralspindeln 9 bzw. 31 haben den gleichen Durchmesser von
100 mm. Beide Zentralspindeln besitzen auch eine gleiche Spitze, in
Fig. 1 ist die Spitze mit 12, in Fig. 2 mit 20 bezeichnet. Beide
Spitzen korrespondieren mit einem vorderen Anlaufring 19 bzw. 11. Die
Anlaufringe 19 und 11 haben hinsichtlich der Positionierung der
Planetspindeln 10 die gleiche Funktion wie die Anlaufringe 8 und
bilden darüber hinaus einen Spalt, durch den das extrudierte Material
in die Extruderdüse gedrückt wird. Die Extruderdüse ist nicht
dargestellt.
Zur Zentrierung der Anlaufringe 12 und 19 sind spezielle Zentrier
ringe 18 vorgesehen, die mit dem Gehäuse 5 fest verbunden sind. Die
Zentrierringe 18 füllen einerseits die Ausnehmung im Flansch 6 aus,
der für die Zentrierringe 16 bestimmt ist. Andererseits bilden die
Zentrierringe 18 frontseitig einen zusätzlichen Zentrierflansch.
Am hinteren Ende bildet die Zentralspindel 9 eine Schnecke für eine
Einlaufzone. In diesem Bereich ist ein separates Gehäuse 1 mit einer
Einlauföffnung 2 vorgesehen. Das Gehäuse 1 ist aufgebaut wie die
Gehäuse 5. Die zugehörigen Flansche sind mit 3 und 4 bezeichnet. Das
Zusammenwirken des Flansches 4 mit dem Anschlußflansch 7 des nächsten
Gehäuses 5 ist das gleiche wie das Zusammenwirken der Flansche 6 und
7. Die Füllschnecke am hinteren Teil der Zentralspindel hat nur
Füllfunktion, im Ausführungsbeispiel keine Plastifizierungs- und keine
wesentliche Homogenisierungsfunktion.
Nach Fig. 2 ist die Zentralspindel 31 hinten mit einem Schaft 21
versehen, der nach Art einer Vielkeilwelle in ein entsprechendes
Antriebsrad eines Extrudergetriebes greift. Das Getriebe ist nicht
dargestellt. Die Zentralspindel nach Fig. 1 besitzt einen ähnlichen,
nicht dargestellten Schaft.
Zum Anschluß an das Getriebe ist nach Fig. 2 ein Zentrierring 17
vorgesehen, der die Ausnehmung ausfüllt, die für die Zentrierringe 16
in den Flanschen 7 vorgesehen ist. Zugleich bildet der Zentrierring 10
getriebeseitig einen zusätzlichen Zentrierflansch.
Jedes Gehäuse 5 eines Planetwalzenelementes ist mit zwei Kühlstrecken/
Beheizungsstrecken versehen. Zu der einen Strecke gehören spiral
förmig an der Gehäuseinnenfläche verlaufende Kanäle 24, die über
Anschlüsse 23 und 22 mit einem Kühl-/Beheizungsmedium beschickt werden
können. Zur anderen Strecke gehören spiralförmig verlaufende Kanäle 27
an der Gehäuseinnenfläche, die über Anschlüsse 25 und 26 mit
Kühlmittel/Beheizungsmittel beschickt werden können.
Jedes Planetwalzenelement ist im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 und
2 600 mm lang, so daß sich im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 eine
Planetwalzenteillänge 11 von 1,8 m und im Ausführungsbeispiel nach
Fig. 2 eine Länge von 1,2 m ergibt.
Beide Planetwalzenteile sind in nicht dargestellter Weise so
abgestützt, daß eine für den Betrieb wesentliche Durchgebung nicht
gegeben ist.
Fig. 1 beinhaltet gegenüber der Fig. 2 eine Systemdarstellung, wobei
die Schraffur in Fig. 1 den Verlauf der Schneckengänge auf der
Zentralspindel 9 und den Planetwalzenspindeln 10 darstellt und die
Schraffur in Fig. 2 in üblicher Schnittdarstellung von Einzelteilen
angebracht ist.
Mit den erfindungsgemäßen Planetwalzenelementen können überlange
Mischlängen an Planetwalzenextrudern leicht dargestellt werden. Dies
erlaubt eine optimale Verlängerung der Mischlänge in Anpassung an
schwierig zu homogenisierende und dispergierende Einsatzstoffe,
insbesondere die Einmischung von Elastomeren in PVC.
Claims (8)
1. Planetwalzenextruder mit einem Planetwalzenteil mit einer Länge
von 1,2 bis 2 m für Zentralspindeldurchmesser bis 100 mm,
von 1,2 bis 3 m für Zentralspindeldurchmesser von 100 bis 150 mm,
von 1,2 bis 4 m für Zentralspindeldurchmesser von 150 bis 200 mm,
von 1,2 bis 6 m für Zentralspindeldurchmesser größer 200 mm.
von 1,2 bis 2 m für Zentralspindeldurchmesser bis 100 mm,
von 1,2 bis 3 m für Zentralspindeldurchmesser von 100 bis 150 mm,
von 1,2 bis 4 m für Zentralspindeldurchmesser von 150 bis 200 mm,
von 1,2 bis 6 m für Zentralspindeldurchmesser größer 200 mm.
2. Planetwalzenextruder nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine
Zusammensetzung der überlangen Extruder aus einzelnen Planetwalzen
extruderelementen.
3. Planetwalzenextruder nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch
separates Gehäuse, separate Planetspindeln für jedes Extruder
element.
4. Planetwalzenextruder nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine
gemeinsame, einteilige Zentralspindel für alle Extruderelemente
oder eine mehrteilige Zentralspindel, deren Einzelteile eine den
Einzelelementen entsprechende Länge besitzen.
5. Planetwalzenextruder nach Anspruch 3 oder 4, gekennzeichnet durch
Zentrierringe zwischen den Gehäusen der Planetwalzenextruder
elemente.
6. Planetwalzenextruder nach einem oder mehreren der Ansprüche 3 bis
5, gekennzeichnet durch Anlaufringe für jedes Planetwalzenextruder
element.
7. Planetwalzenextruder nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis
6, gekennzeichnet durch mehrere Kühlstrecken/Beheizungsstrecken für
jedes Planetwalzenextruderelement.
8. Planetwalzenextruder nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis
7, gekennzeichnet durch funkenerodierte Innenverzahnung.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE9421955U DE9421955U1 (de) | 1994-09-20 | 1994-09-20 | Planetwalzenextruder |
DE4433487A DE4433487C2 (de) | 1994-09-20 | 1994-09-20 | Planetwalzenextruder |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4433487A DE4433487C2 (de) | 1994-09-20 | 1994-09-20 | Planetwalzenextruder |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4433487A1 true DE4433487A1 (de) | 1996-03-21 |
DE4433487C2 DE4433487C2 (de) | 1998-07-02 |
Family
ID=6528690
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE4433487A Expired - Lifetime DE4433487C2 (de) | 1994-09-20 | 1994-09-20 | Planetwalzenextruder |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE4433487C2 (de) |
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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