DE7540389U - SCREW EXTRUDER FOR SEPARATING GAS-COMPONENTS FROM PLASTIC BULK - Google Patents
SCREW EXTRUDER FOR SEPARATING GAS-COMPONENTS FROM PLASTIC BULKInfo
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Description
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BASF Aktiengesellschaft U BASF Aktiengesellschaft U
Unser Zeichens O8Z. 51 729 Wr/MK 6700 Ludwigshafen, den 12,1?.1975Our sign O 8 Z. 51 729 Wr / MK 6700 Ludwigshafen, 12.1? .1975
Schneckenextruder zum Abtrennen gasförmiger Bestandteile aus plastischen MassenScrew extruder for separating gaseous components from plastic masses
! Die Erfindung bezieht sich auf einen Schneckenextruder zum Ab- \ trennen gasförmiger Bestandteile aus plastischen Massen, bestehend aus einer von einem Zylinder mit Zugabeöffnung für die zu behandelnden Massen umgebenen Schneckenwelle, einem Antriebsaggregat und einer zwischen Zugabeöffnung und Antriebsaggregat angeordneten Entgasungsvorrichtung«! The invention relates to a screw extruder for disconnecting \ separating gaseous components from plastic materials, consisting of one of a cylinder with a feed opening for the masses to be treated surrounded worm shaft, a drive unit and, arranged between the feed opening and the drive unit degassing "
Kunststoffe müssen, damit sie leichter in den Handel gebracht werden können, konfektioniert werden» Dazu werden die bei der Polymerisation als Schmelze anfallenden Massen vom Reaktor bei Temperaturen oberhalb 2000C über ein Fallrohr einem Extruder zugeführt. Der Extruder fördert die ankommende, mit Gas beladene Polymerenschmelze dann zu einer Granuliervorrichtung, wo sie in eine leicht handzuhabende Form gebracht wird» Der größte Teil der Schmelze nimmt zwar den durch die Förderriehtung des Schnekkenextruders vorgegebenen Weg» Ein kleiner Teil der Schmelze entweicht jedoch zusammen mit erheblichen Gasanteilen durch den Spalt, der zwischen Schneckenwelle und Gehäuse bzw, durch die dort angebrachten Dichtelemente gebildet wird und tritt in Richtung des Antriebs aus. Bedingt durch den Temperaturgradienten, der zwischen der Schmelze und dem im Betriebszustand nur wenig oberhalb der Raumtemperatur liegenden Antriebsteile des Extruders herrscht, erstarrt die Schmelze. Es kommt zu festhaftenden überzügen auf dem Antriebsstutzen der Schneckenwelle. Dieser festhaftende Belag breitet sich durch nachfließende Schmelze weiter aus und baut sich besonders durch den Materialstau an den Dichtungen weiter auf. Der Polymerisatbelag drückt gegen die Abdichtelemente, zerstört bzw. schiebt sich unter diese und setzt damit deren dichtende Wirkung immer mehr herab„Plastics have to be packaged so that they can be brought onto the market more easily. For this purpose, the masses obtained as melt during the polymerization are fed from the reactor to an extruder at temperatures above 200 ° C. via a downpipe. The extruder then conveys the incoming, gas-laden polymer melt to a granulating device, where it is brought into an easy-to-use shape. »Most of the melt admittedly takes the path given by the screw extruder conveyor system» A small part of the melt escapes with it considerable gas shares through the gap that is formed between the worm shaft and the housing or through the sealing elements attached there and emerges in the direction of the drive. Due to the temperature gradient that prevails between the melt and the drive part of the extruder, which is only slightly above room temperature in the operating state, the melt solidifies. There are adherent coatings on the drive socket of the worm shaft. This firmly adhering coating spreads further as the melt flows in and builds up further, especially due to the accumulation of material on the seals. The polymer coating presses against the sealing elements, destroys or pushes itself under them and thus reduces their sealing effect more and more "
7540389 2^05.76 ■ 2 -7540389 2 ^ 05.76 ■ 2 -
O.Z, 31 729O.Z, 31 729
So können Stopfpackungen, die das schmelzflüssige Polymerisat von der Einzugsöffnung des Extruders nach der Antriebsseite der Welle hin abdichten sollen, gewissermaßen aufgefräst werden. Polymerisat und insbesondere Gas gelangt somit in das Getriebe., Um dies zu verhindern ist es bekannt, Extruder am Ende ihres Einzugteils zum Getriebe hin mit einer sogenannten Laterne, d»ho einem Gehäuse mit mehreren am Umfang verteilten Öffnungen, auszustatten» Die Extruderschnecke ist dabei am Ende des Extrudergehäuses mit einem Rückfördergewinde versehen, wodurch verhindert werden soll, daß zu große Mengen Polymerisat an der Laterne austreten können. Das mit dem Polymerisat ankommende Gas gelangt jedoch ungehindert durch die Öffnungen der Laterne,For example, stuffing packs, which are intended to seal the molten polymer from the feed opening of the extruder to the drive side of the shaft, can be milled open. Polymer and in particular gas thus passes into the transmission. In order to prevent this, it is known at the end of its collection portion towards the gearbox with a so-called lantern, d »h o a housing having a plurality of circumferentially spaced openings to provide Extruder» The extruder screw is provided with a return thread at the end of the extruder housing, which is intended to prevent excessively large amounts of polymer from escaping at the lantern. However, the gas arriving with the polymer passes through the openings in the lantern unhindered,
Diese bekannte maschinentechnische Maßnahme schließt einen Austritt der Schmelze in Richtung des Antriebes erfahrungsgemäß nicht zuverlässig aus„ Außerdem stellt die Gasemission eine erhebliche Umweltbelastung dar.This known mechanical engineering measure includes an exit experience has shown that the melt in the direction of the drive is not reliable Environmental pollution.
Es war daher Aufgabe der Erfindung, das Entgasen von plastischen Massen in Schneckenextrudern wirksamer zu gestalten, wobei gleichzeitig ein Austritt der Schmelze und insbesondere ihrer gasförmigen Bestandteile in die Atmosphäre verhindert wird.It was therefore an object of the invention to make the degassing of plastic masses in screw extruders more effective, with at the same time an escape of the melt and in particular its gaseous constituents into the atmosphere is prevented.
Diese Aufgabe wird bei einem Schneckenextruder der eingangs bezeichneten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Entgasungsvorrichtung aus einem die Schneckenwelle überdeckenden und abdichtenden Stopfbuchsgehäuse gebildet ist, das mit dem Zylinder form- und kraftschlüssig verbunden ist und das auf seiner Innenwand auf der dem Zylinder zugekehrten Seite eine gegenüber dem Schneckenschnitt gegenläufige Spiralnut und daran anschließend eine konzentrische Ringkammer aufweist, die mit einer Trennwand versehen ist, und von der eine oder mehrere Öffnungen ausgehen.In the case of a screw extruder, this task is described at the outset Art according to the invention in that the degassing device consists of a screw shaft covering and sealing gland housing is formed, which is positively and non-positively connected to the cylinder and on his Inner wall on the side facing the cylinder a spiral groove running in the opposite direction to the worm section and adjoining it has a concentric annular chamber which is provided with a partition wall and from which one or more openings extend.
Damit wird auf einfache Weise die Trennung der Schmelze von ihren gasförmigen Bestandteilen erreicht, die darüber hinaus aus der Ringkammer abgezogen werden. Die Schmelze kommt nicht mehr mit den Wellendichtungen in Kontakt, so daß die geschilderten Folgeschäden vermieden werden« Teuere Ausfallzeiten und kostenaufwendige Reparaturen gehen entscheidend zurück, wasIn this way, the separation of the melt from its gaseous components is achieved in a simple manner, and beyond that can be withdrawn from the annular chamber. The melt no longer comes into contact with the shaft seals, so that the described Consequential damage is avoided «Expensive downtimes and costly repairs are significantly reduced, what
- 3- O.Z. 31 729- 3- O.Z. 31 729
sich schließlich in einer höheren Standzeit des Extruders und einem zuverlässigeren Betrieb mit gleichmäßiger Qualität des Produktes und damit insgesamt in einer gesteigerten Wirtschaftlichkeit niederschlägt. Das am Extruder austretende Gas kann zudem wieder in den Reaktionsprozeß zurückgeführt werden» Die erfindungsgemäße Vorrichtung eignet sich für alle Polymerisate, die gasbeladen an den Reaktoren anfallen. Im besonderen Maße hat sie sich bei der Äthylenpolymerisation bewährt.Ultimately, the extruder has a longer service life and more reliable operation with consistent quality of the Product and thus overall in an increased profitability. The gas exiting the extruder can can also be returned to the reaction process »The device according to the invention is suitable for all polymers the gas-laden accumulate at the reactors. It has proven particularly useful in ethylene polymerization.
In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt und im folgenden näher erläutert;In the drawings, exemplary embodiments of the invention are shown schematically and explained in more detail below;
Sie zeigen;They show;
Figur 1 eine Seitenansicht des Schneckenextruders mit Entgasungsvorrichtung im Schnitt,Figure 1 is a side view of the screw extruder with degassing device on average,
Figur 2 eine Draufsicht der Entgasungsvorrichtung und Figur 3 einen Schnitt durch die Entgasungsvorrichtung nach Figur 2 gemäß der Linie A-B.FIG. 2 shows a plan view of the degassing device and FIG. 3 shows a section through the degassing device according to FIG Figure 2 according to the line A-B.
Gemäß Figur 1 ist die Schneckenwelle mit 2 und der sie umgebende Zylinder mit 1 bezeichnet» Ein Fallrohr verbindet die Zugabeöffnung 3 mit dem Reaktor (in der Zeichnung nicht dargestellt). Die koaxial zum Extruder angeordnete eigentliche Entgasungsvorrichtung besteht aus einem Stopfbuchsgehäuse 4 und ist mit dem Zylinder 1 form= und kraftschlüssig verbunden.According to FIG. 1, the worm shaft is denoted by 2 and the cylinder surrounding it is denoted by 1. A downpipe connects the feed opening 3 with the reactor (not shown in the drawing). The actual degassing device arranged coaxially to the extruder consists of a stuffing box housing 4 and is positively and non-positively connected to the cylinder 1.
Zweckmäßigerweise ist das Stopfbuchsgehäuse 4 auf nahezu seiner gesamten Länge mit einem Heizmantel 5 versehen und weist auf seiner Innenwand 6 auf der dem Zylinder 1 zugekehrten Seite eineAppropriately, the stuffing box housing 4 is on almost his Provided the entire length with a heating jacket 5 and has on his Inner wall 6 on the side facing the cylinder 1
gegenüber dem Schneckenschnitt gegenläufige Spiralnut 7 und daran anschließend eine Ringkammer 8 auf.opposite to the worm cut spiral groove 7 and then an annular chamber 8 on.
Die konzentrische Ringkammer 8 enthält eine Trennwand 9, mittels der die gasförmigen Bestandteile aus den plastischen Massen abgetrennt werden» Die Abtrennung der relativ geringen Mengen an plastischem Produkt, das über das starke Scherfeld des Entgasungsringes gelangt und auf dem zylinderisohen Teil der Schneckenwelle haftet, ist ein rein mechanischer Vorgang des Abstreifen^.The concentric annular chamber 8 contains a partition 9, by means of which the gaseous components are separated from the plastic masses are »The separation of the relatively small amounts of plastic product, which over the strong shear field of the degassing ring reaches and adheres to the cylindrical part of the worm shaft, is a purely mechanical process of stripping ^.
- k - ο.ζ. 31 729 - k - ο.ζ. 31 729
Die Trennwand ist dabei in Drehrichtung vor der Gasaustrittsöffnung angebracht.The partition is in the direction of rotation in front of the gas outlet opening appropriate.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist die Ringkammer exzentrisch ausgebildet. In diesem Falle ist eine Trennwand nicht erforderlich. Die plastischen Bestandteile werden zwangsweise der unteren Austrittsöffnung zugeführt.According to a further feature of the invention, the annular chamber is designed to be eccentric. In this case a partition is not necessary. The plastic components are forcibly fed to the lower outlet opening.
Von der Ringkammer 8 gehen zwei Öffnungen 10 und 11 aus. über die Öffnung 10 und eine Rohrleitung 12 werden die abgetrennten gasförmigen Bestandteile zum Prozeß zurückgeführt., Das Polymerisat gelangt durch die Öffnung 11 in einen Abscheider 13, in dem gegebenenfalls die weitere Entgasung der Massen vorgenommen werden kann. Auf der dem Antriebsaggregat Ik zugekehrten Seite ist das Stopfbuchsgehäuse k gasdicht verschlossen, beispielsweise mittels Packungsringen 15 und einer Stopfbuchsbrille l6„Two openings 10 and 11 extend from the annular chamber 8. The separated gaseous constituents are returned to the process via the opening 10 and a pipe 12. The polymer passes through the opening 11 into a separator 13, in which further degassing of the masses can be carried out if necessary. On the side facing the drive unit Ik , the stuffing box housing k is sealed gas-tight, for example by means of packing rings 15 and a stuffing box gland l6 "
Von entscheidender Bedeutung für die gesamte Einrichtung ist, daß das über das Rückfördergewinde gelangte Produkt vor Erreichen der Ringkammer im Stopfbuchsgehäuse ein Scherfeld durchläuft, wobei es bei relativ hohen Temperaturen sehr stark abgebaut, d.h. in niedermolekulare Bestandteile umgewandelt wird. Je nach Intensität des Scherfelües, abhängig von der Scherfläche, des Schergefälles und abhängig von der Viskosität der in dieses Scherfeld eintretenden Produktschmelze kann der Abbau so weit erfolgen, daß nur noch flüssige Bestandteile an der unteren Austrittsöffnung der Ringkammer austreten.It is of decisive importance for the entire facility that the product which has passed through the return thread is before it is reached the annular chamber in the stuffing box housing passes through a shear field, whereby it is very strongly degraded at relatively high temperatures, i.e. is converted into low molecular weight components. Depending on the intensity of the shear surface, depending on the shear surface, the shear gradient and depending on the viscosity of the product melt entering this shear field, the degradation can occur take place so far that only liquid components emerge at the lower outlet opening of the annular chamber.
Die Spiralnut des Stopfbuchsgehäuses muß konstruktiv so ausgestaltet sein, daßThe spiral groove of the stuffing box housing must be designed in such a way be that
1. der Spalt zwischen Spiralnutensteg in dem zylindrischen Teil der Schneckenwelle so groß bemessen ist, daß ein einwandfreies zwangloses Entgasen vom Extrudsreinzug in Richtung Ringkammer innerhalb des Stopfbuchsgehäuses gewährleistet ist,1. the gap between the spiral groove web in the cylindrical part of the worm shaft is so large that a perfect Unconstrained degassing from the extruder intake in the direction of the annular chamber within the stuffing box housing is guaranteed is,
2. die Spiralnutstegbreite und die Spiralnutlänge eine so große Scherfläche bilden» daß bei gegebener Relativgeschwindigkeit2. The spiral groove web width and the spiral groove length form such a large shear surface that at a given relative speed
- 5 - O.Z. 31 729- 5 - O.Z. 31 729
- zwischen zylindrischer, sich drehender Schneckenwelle und ruhendem Stopfbuchsgehäuse - und dem aus I0 resultierenden Spalt die spezifische Scherleistung einen thermischen Abbau des plastischen Materials garantiert,- between the cylindrical, rotating worm shaft and the stationary stuffing box housing - and the gap resulting from I 0 , the specific shear capacity guarantees thermal degradation of the plastic material,
3. der Gangsteigungswinkel der Spiralnut so gewählt wird, daß ein Rückförclern des thermisch abgebauten Produktes in den Einzugsbereich des Extruders nicht erfolgt»3. the pitch angle of the spiral groove is chosen so that a return of the thermally degraded product in the The feed area of the extruder does not take place »
Eine Kennzahl, die ein Maß für das störungsfreie Arbeiten der Einrichtung darstellt, ergibt sich aus dem Produkt Schergefälle χ Verweilzeit des Materials im Stopfbuchsgehäuse,A key figure that represents a measure of the trouble-free operation of the facility results from the product of the shear gradient χ Residence time of the material in the stuffing box housing,
Diese dimensionslose Kennzahl sei im folgenden Z genannt» Z = f ' tThis dimensionless number is called Z in the following: Z = f ' t
SchergefälleShear rate
C" _ IT. Pcm "Ί "V= Relativgeschwindigkeit zwi-5 ~ a Ls cmJ sehen benachbarten ArbeitsC "_ IT. Pcm" Ί "V = relative speed between 5 ~ a Ls cmJ see neighboring work
flächen (Scherflächen)surfaces (shear surfaces)
a = Abstand (Spalt) zwischen benachbarten Arbeitsflächena = distance (gap) between adjacent work surfaces
Verweilzeit des Materials in der SchneckeResidence time of the material in the screw
V = Massevolumen in der Schnecke G = Ausstoßleistung der SchneckeV = mass volume in the screw G = output of the screw
t = gt = g
Für den geforderten thermischen Abbau der das Stopfbuchsgehäuse durchlaufenden Produktschmelze muß die Kennzahl Z 10-^ sein.For the required thermal degradation of the product melt flowing through the stuffing box housing, the code Z must be 10- ^.
In einem Praxisbeispiel wurde mit folgenden konstruktiven Daten gearbeitet:In a practical example, the following design data was used:
75403B9 iim.n 75403B9 iim.n
i * » ί i * »ί
O.Z. 31 729O.Z. 31 729
a ζ = 1 ^
a
LminJ<xv - 120 Γ — i— I
LminJ
= "3TUO"250
= "3TUO"
(J. V
(J
Z " a 7 - Vl
Z "a
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE7540389U DE7540389U (en) | 1975-12-18 | 1975-12-18 | SCREW EXTRUDER FOR SEPARATING GAS-COMPONENTS FROM PLASTIC BULK |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE7540389U DE7540389U (en) | 1975-12-18 | 1975-12-18 | SCREW EXTRUDER FOR SEPARATING GAS-COMPONENTS FROM PLASTIC BULK |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE7540389U true DE7540389U (en) | 1976-05-26 |
Family
ID=31964342
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE7540389U Expired DE7540389U (en) | 1975-12-18 | 1975-12-18 | SCREW EXTRUDER FOR SEPARATING GAS-COMPONENTS FROM PLASTIC BULK |
Country Status (1)
Country | Link |
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DE (1) | DE7540389U (en) |
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1975
- 1975-12-18 DE DE7540389U patent/DE7540389U/en not_active Expired
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