DE60204425T2

DE60204425T2 - Schraubenextruder mit verbesserten mischstiften

Info

Publication number: DE60204425T2
Application number: DE60204425T
Authority: DE
Inventors: Ubaldo Colombo
Original assignee: COLMEC SpA BUSTO ARSIZIO; Colmec SpA
Current assignee: COLMEC SpA BUSTO ARSIZIO; Colmec SpA
Priority date: 2001-02-14
Filing date: 2002-02-11
Publication date: 2006-03-23
Anticipated expiration: 2022-02-12
Also published as: EP1232847A1; EP1360060B1; DE60204425D1; US6814481B2; WO2002068174A1; ES2242847T3; ATE296722T1; EP1360060A1; US20040115297A1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Extruder, der mit Mischstiften versehen ist.
Wie allgemein bekannt ist sind Schrauben- bzw. Schneckenextruder aus einem Extrudergrundkörper zusammengesetzt, der eine zylindrische Kammer aufweist, die in Längsrichtung eine schraubenförmige Schnecke enthält, die, wenn sie gedreht wird, das Extrusionsmaterial in Richtung auf einen Extrusionskopf drückt, mischt und komprimiert, auf dem eine Form angebracht ist.
Gemäß dem Stand der Technik wird auch in bestimmten Fällen in Betracht gezogen, daß die zylindrische Kammer Mischstifte oder Mischstangen enthält. Wie anhand von 1A und 1B ersichtlich ist, in denen ein Extrusionszylinder nach dem Stand der Technik dargestellt ist, sind die Stifte normalerweise in regelmäßigen Intervallen in der Längsrichtung angeordnet und in radialer Richtung in das Gehäuse des Extrudergrundkörpers eingesetzt.
Um ein störendes Zusammenwirken während des Betriebs zu vermeiden, sind die Stifte in die Gehäusewände eingesetzt, gegenüberliegend zu Unterbrechungen in dem Gewindeverlauf der Extrusionsschraube, und stehen auch nach innen in die zylindrische Kammer um einen Abstand vor, der ohne Zweifel geringer ist als die Querabmessung des Spalts zwischen dem Kern der Schraube und der inneren Oberfläche der genannten Kammer.
Die wesentlichen Funktionen der Stifte bestehen darin, daß sie ein Hindernis gegenüber der Zuführungsbewegung des Extrusionsmaterials bilden, welches auf diese Weise gestört und gründlicher gemischt wird, und daß sie einen Wärmetausch mit dem Extrusionsmaterial ausführen.
Allerdings bestehen im Zusammenhang mit dieser Konfiguration zumindest zwei Arten von Problemen.
Ein erstes Problem hängt damit zusammen, daß es unmöglich ist, die Temperatur der genannten Stifte korrekt zu regulieren.
Aus der US 5 324 108 ist ein Extruder mit einem mit Stiften versehenen Zylinder bekannt, bei dem einige Stifte in tangentialer Richtung in der Kammer angeordnet sind. Diese Stifte sind mit einen innen liegenden Sackloch versehen, in dem ein thermisches Fluid zu einer Vor- und Rückwärtsströmung gebracht wird. Eine solche Art eines Zirkulationswegs für das thermische Fluid ist nicht effizient und erfordert, daß der innere Durchmesser der Stifte ausreichend groß ist, um ein Auslassrohr aufzunehmen.
Darüber hinaus landen in dem Fall, daß eine oder mehrere der Stangen bricht oder brechen, die Bruchstücke. die abbrechen, schließlich innerhalb der zylindrischen Kammer, wobei sie das Extrusionsmaterial unbrauchbar machen und im schlimmsten Falle die Extrusionsschraube oder die zylindrische Kammer beschädigen.
Aus der US 5 480 227 ist ein Schraubenextruder bekannt, der mit einigen diagonal geneigt angeordneten Stiften versehen ist. Die Wand des Zylinders, der die Schraube aufnimmt, ist mit einer ringförmigen Vertiefung versehen. Die Stifte sind sehr nahe an dem Wulst der Schraube angeordnet und sind teilweise in der genannten Zylinderwand eingebettet. Auf diese Weise kann das extrudierte Material in Kontakt mit einem kleinen Bereich der seitlichen Oberfläche der Stifte kommen, was zu einem schlechten thermischen Austausch führt.
Darüber hinaus wird das extrudierte Material zwischen den Stiften kanalisiert, aber nicht tatsächlich vermischt.
Der Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Probleme zu lösen, die im Stand der Technik angetroffen werden, dadurch, daß eine neue und originäre Auslegung eines Extruders bereitgestellt wird, bei der die Temperatur der Stifte leicht kontrolliert werden kann, auch wenn geringe Durchmesser vorliegen, wobei das Extrusionsmaterial durch die Stifte innig gemischt und thermisch reguliert werden kann und wobei es möglich ist, Beschädigungen zu verhindern, die aus einem möglichen Bruch dieser Stift resultieren könnten.
Die vorgenannten Aufgaben werden durch einen Schraubenextruder erreicht, wie er in Anspruch 1 beschrieben ist.
Weitere kennzeichnende Merkmale und Vorteile der Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung werden deutlicher aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung hervorgehen, die im Wege eines Beispiels gegeben wird und anhand der beigefügten Zeichnungen erläutert wird, in denen:
1A eine in Längsrichtung geschnittene Ansicht durch einen Extrudergrundkörper nach dem Stand der Technik zeigt;
1B eine Querschnittsansicht entlang der Linie I-I in 1A zeigt;
2 eine teilweise Längsschnittansicht durch einen Extrudergrundkörper nach der vorliegenden Erfindung zeigt; und
3 eine Querschnittsansicht entlang der Linie III-III in 2 zeigt.
Ein Extruder weist in an sich bekannter Weise einen Extrudergrundkörper 1 auf, der eine zylindrische Kammer 2 enthält, die in Längsrichtung eine Extrusionsschraube 3 aufnimmt.
Die Extrusionsschraube 3 ist aus einem Kern N und aus einem Gewindegang F zusammengesetzt, der schrauben- oder spiralförmig um den Kern N mit einer konstanten oder variablen Steigung, die von den Umständen abhängt, gewunden verläuft.
Eine Drehung der Schraube, die mit Hilfe eines bekannten Betätigungsmittels, das nicht dargestellt ist, erreicht wird, führt zu einem Zuführen und Zusammendrücken eines Extrusionsmaterials, bei dem es sich insbesondere um Gummi, Elastomermaterial oder ähnliches handelt, welches über eine geeignete, nicht dargestellte Beladungsöffnung in die zylindrische Kammer eingeleitet wird.
Gemäß der vorliegenden Erfindung sind Mischstiftteile 4 vorgesehen, die durch die gesamte Dicke der einander gegenüberliegenden Wände des Extrudergrundkörpers 1 und der zylindrischen Kammer 2 hindurchgehen. Die Stiftteile 4 sind in geeignete Einsetzöffnungen im dem Extrudergrundkörper eingesetzt und darin fixiert, so daß sie tangential zu und sehr dicht an dem Kern N der Extrusionsschraube angeordnet sind.
Jedes Stiftteil ist aus einer hohlen Stange 4a gebildet, die mit Verriegelungsbuxen 4b versehen ist, die an ihren Enden fixiert sind und beispielsweise mit der entsprechenden Stange mit Hilfe eines Gewindes in Eingriff stehen, und durch die die Stiftteile fest auf dem Extrudergrundkörper verriegelt sind.
An dem Punkt, an dem eine der Stangen 4 durch die Kammer 2 hindurchgeht, ist das Gewinde F mit einer Unterbrechung Fi versehen.
In bevorzugter Weise sind die Stangen paarweise auf jeder Seite des Kerns N angeordnet. Weiterhin sind die Paare von Stangen in Längsrichtung abwechselnd um 90° zu einander versetzt angeordnet, wie 2 zeigt.
Die Stangen 4a sind rohrförmig, was bedeutet, daß sie zumindest einen inneren Strömungskanal aufweisen, durch den eine wärmeregulierende Flüssigkeit wie beispielsweise Öl oder heißes Wasser oder ein Kühlfluid, je nach den vorliegenden Umständen, zirkuliert werden kann.
Wie schematisch in 3 dargestellt ist, wird das Fluid dadurch zirkuliert, daß es an einem Ende der hohlen Stange 4a eingeleitet wird und daß man es an dem gegenüberliegenden Ende ausströmen läßt, mit Hilfe von geeigneten Abgabe- und Rücklaufleitungen, die nicht dargestellt sind.
Weiterhin ist, wie deutlich anhand von 3 ersichtlich ist, zwischen den Stangen 4a und der inneren Oberfläche der Zylinderwand ein beträchtlicher Zwischenraum 5 vorhanden. Mit anderen Worten wird zumindest ein Teil der genannten Stangen vollständig durch das Extrusionsmaterial benetzt. Dies ermöglicht, daß das Extrusionsmaterial ganz um die Stiftteile herumgeht, so daß es in Kontakt mit einem größeren Teil davon kommt und die Wirkung des Wärmeaustauschs verbessert wird. Darüber hinaus treffen die beiden Ströme des Extrusionsmaterials, die von den beiden Seiten der Stange 4a beim Extrudieren kommen, stromab der Stange 4a aufeinander, was zu einer verbesserten Mischungswirkung führt.
Die Stangen gemäß der vorliegenden Erfindung ermöglichen eine kontinuierliche Strömung eines wärmeregulierenden Fluids, so daß die Möglichkeit besteht, die Temperatur in Übereinstimmung mit den speziellen Bedürfnissen auf eine optimale Weise zu steuern. Da die Stangen darüber hinaus an beiden Enden an dem Extrudergrundkörper befestigt sind, würden sie auch dann, wenn der Bereich innerhalb der zylindrischen Kammer brechen sollte, immer noch an dem Extrudergrundkörper befestigt verbleiben, ohne daß Bruchstücke davon in der Lage wären, ins Innere der Kammer zu gelangen.
Dieses letztgenannte kennzeichnende Merkmal ist von beträchtlicher Bedeutung und hat zur Folge, daß in Bezug auf Reparatur- und Wartungskosten erhebliche Einsparungen möglich sind.
Es sei allerdings darauf verwiesen, daß der Schutzbereich der vorliegenden Erfindung, wie sie vorstehend beschrieben worden ist, nicht auf die dargestellte spezielle Ausführungsform beschränkt ist, sondern daß er sich auf jegliche andere konstruktive Modifikation erstreckt, die den gleichen Nutzen mit sich bringt, innerhalb des Bereichs des Gegenstands der Ansprüche.
Als Beispiel sei darauf verwiesen, daß obwohl Mischstiftteile mit einem kreisförmigen Querschnitt beschrieben worden sind, es auch möglich ist, in besonderen Umständen rohrförmige Stangen mit einem unterschiedlich profilierten Querschnitt zu verwenden.

Claims

Extruder von dem Typ, der einen Extruderkörper (1) mit einer zylindrischen Kammer (2) umfaßt, innerhalb derer eine Extrusionsschraube (3) drehbar eingeführt ist, wobei mehrere thermisch regulierte Mischstifte (4) durch ein Gehäuse besagter zylindrischen Kammer eingeführt sind und mit ihren entsprechenden Enden an der Wand besagten Extruders befestigt sind, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Teil besagter Stifte (4) derart ins Innere besagter zylindrischen Kammer (2) hineinragt, daß ihre gesamte Umfangsfläche durch das Extrusionsmaterial benetzt werden kann, um Wärmeaustausch und Mischwirkung zu verstärken.
Extruder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß besagte Stifte (4) einen Hohlstab umfassen und ein wärmeregulierendes Fluid in ihnen umgewälzt wird.
Extruder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß besagte Stifte (4) aus einem röhrenförmigen Stab bestehen, dessen Enden extern aus besagtem Extruderkörper hervorstehen und darauf mittels Befestigungshülsen (4b) befestigt sind.
Extruder nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß besagte Stifte (4) in Paaren vorgesehen sind, einer auf einer Seite und einer auf der gegenüberliegenden Seite der Extrusionsschraube (3).
Extruder nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß besagte Paare von Stiften (4) in Längsrichtung angeordnet sind, alternierend 90° zueinander.