DE9111406U1

DE9111406U1 - Roller extruder

Info

Publication number: DE9111406U1
Application number: DE9111406U
Authority: DE
Original assignee: Entex Rust and Mitschke GmbH
Current assignee: Entex Rust and Mitschke GmbH
Priority date: 1991-09-13
Filing date: 1991-09-13
Publication date: 1992-04-09
Anticipated expiration: 2001-09-14

Description

WalzenextruderRoller extruder

Die Erfindung betrifft einen Walzenextruder mit routierender Zentralspindel und planetartig umlaufenden weiteren Spindeln, die sich auf der Zentralspindel und einem umgebenden Zylinder abwälzen, wobei am Austrittsende des Extruders ein Anlaufring, auch Stopring genannt, und ein das Ende der Zentralspindel aufnehmendes Lager vorgesehen sind.The invention relates to a roller extruder with a rotating central spindle and additional planetary rotating spindles that roll on the central spindle and a surrounding cylinder, with a thrust ring, also called a stop ring, and a bearing that accommodates the end of the central spindle being provided at the outlet end of the extruder.

Derartige Walzenextruder dienen zum Plastifizieren von Kunststoffen, z. B. zum Zwecke der FoIienherstellung. Diese Walzenextruder sind auch unter der Bezeichnung Thermoplast-Walzenextruder bekannt. In der Regel handelt es sich um ein einer Einschnecke nachgeschaltetes Planetengetriebe mit extremen Verzahnungsbreiten und einer 45°-Schrägverzahnung. Bei der Drehung der Zentralspindel walzen sich die umlaufenden Spindel auf der Zentralspindel und außen auf dem Zylinder ab.Such roller extruders are used to plasticize plastics, e.g. for the purpose of film production. These roller extruders are also known as thermoplastic roller extruders. As a rule, they are a planetary gear downstream of a single screw with extremely wide gear teeth and 45° helical gear teeth. When the central spindle rotates, the rotating spindles roll on the central spindle and on the outside of the cylinder.

Bei diesem Vorgang wird das Material erfaßt, und durch das Eintauchen der Spindelzähne in die korrespondierenden Zahnlücken wird die Kunststoffmasse zu dünnen Schichten ausgewalzt und aufgrund der Schrägverzahnung nach vorn transportiert.During this process, the material is grasped and, by immersing the spindle teeth into the corresponding tooth gaps, the plastic mass is rolled out into thin layers and transported forwards due to the helical teeth.

Durch die wiederholte Dünnschichtauswalzung in Verbindung mit der dabei erzeugten großen wärmetauschenden Oberfläche des Zylinders und der Zentralspindel resultiert bei sehr guter Dispergierung und Homogenisierung der einzelnen Mischungskomponenten eine kurze Verweilzeit des Plastifikates und damit eine thermisch schonende Plastifizierung bei äußerst wirtschaftlichem Energieeinsatz.The repeated thin-layer rolling in conjunction with the large heat-exchanging surface of the cylinder and the central spindle that is created in the process results in a short residence time of the plasticized product with very good dispersion and homogenization of the individual mixture components and thus a thermally gentle plasticization with extremely economical use of energy.

Durch die Schrägverzahnung des TP-Walzensystems ist eine weitgehende Selbstreinigung des Systems gegeben, so daß auch bei thermisch empfindlichen Materialien in der Regel keine Ablagerungen entstehen.The helical gearing of the TP roller system allows for a high degree of self-cleaning of the system, so that even with thermally sensitive materials, no deposits are usually formed.

Der Anlaufring begrenzt die Axialbewegung der Spindel während des Betriebes. Durch Veränderung des Anlaufringinnendurchmessers können Staudruck, d. h. Verweilzeit, Massetemperatur und Plastifizierleistung verändert und somit den unterschiedlichen Rezepturen und Ausstoßbedingungen angepaßt werden. Durch die austretenden Materialstückchen, die eine zerklüftete Oberfläche aufweisen, ist eine gute Entgasung des Materials gegeben.The thrust ring limits the axial movement of the spindle during operation. By changing the thrust ring inner diameter, the dynamic pressure, i.e. residence time, melt temperature and plasticizing performance can be changed and thus adapted to the different recipes and ejection conditions. The emerging pieces of material, which have a jagged surface, ensure good degassing of the material.

Die Plastifizierung dieses Aggregates kann durch Dosierung, Drehzahl und Variation der Spindelzahl und durch die Temperierung beeinfluß werden.The plasticization of this unit can be influenced by dosing, speed and variation of the number of spindles and by temperature control.

Herkömmliche Planetwalzenextruder sind von der Lagerung so aufgebaut, daß die Füllschnecke auf einem Getriebezapfen gelagert wird, die Zentral spindel in die Füll schnecke eingeschoben und mittels Zuganker mit dieser verbunden wird. Diese herkömmliche Konstruktion des Planetwalzenextruders hat den Nachteil, daß zwischen Planetwalzenteil, Anschluß der Zentralspindel und der Schnecke ein Quasi-Gelenkpunkt entsteht. Ferner ist die Zentralspindel in der Schnecke fliegend gelagert, d. h. durch den Materialeinschub über die Einzugschnecke bedingt lenkt die Zentralspindel aus und verändert somit laufend das Eingriffsverhalten der Verzahnung. Dabei differiert das Verzahnungsspiel im Planetwalzenteil und das Spiel zwischen Einzugschnecke und Einzugzylinder um mindestens 0,5 mm, so daß es in der Regel dazu kommt, daß die Einzugschnecke am Übergang zum Walzenteil besonders stark belastet wird und hier ein Kantendruck über dem zulässigen Maß entsteht. In diesem Bereich Gelenkpunkt kommt es zu einem erheblichen Verschleiß der Einzugschnecke und zeitweise zum Metallabrieb, der sich negativ in dem Plastifikat bemerkbar macht. Beim Kalandrieren dieses Plastifikats erzeugen z. B. die Metallspänchen eine Beschädigung der Kalanderwalzen und Erhöhung der Lochanzahl der Folie. Durch die Erhöhung des Schneckenspiels besteht die Möglichkeit, daß die Zentralspindel im Einzugsbereich immer mehr auswandert und letztlich so starke Eingriffsfehler verursacht, daß ein Kneifen der Verzahnung entsteht, d. h. hier kann es zu örtlichen Überlastungen kommen, die dazu führen, daß auf der Verzahnung oder auf der Zahnflanke Einkerbungen entstehen, die durch die laufende Biegewechsel last letztendlichConventional planetary roller extruders are designed in such a way that the feed screw is mounted on a gear pin, the central spindle is pushed into the feed screw and connected to it by means of a tie rod. This conventional design of the planetary roller extruder has the disadvantage that a quasi-pivot point is created between the planetary roller part, the connection of the central spindle and the screw. Furthermore, the central spindle is cantilevered in the screw, i.e. the central spindle deflects due to the material being fed in via the feed screw and thus constantly changes the engagement behavior of the gearing. The gear play in the planetary roller part and the play between the feed screw and the feed cylinder differ by at least 0.5 mm, so that the feed screw is usually subjected to particularly high loads at the transition to the roller part and an edge pressure that exceeds the permissible level is created here. In this area of the hinge point, there is considerable wear on the feed screw and sometimes metal abrasion, which has a negative effect on the plastic. When this plastic is calendered, for example, the metal chips cause damage to the calender rollers and increase the number of holes in the film. By increasing the screw play, there is a possibility that the central spindle in the feed area will move out more and more and ultimately cause such severe engagement errors that the teeth pinch, i.e. local overloads can occur here, which lead to notches being formed on the teeth or on the tooth flank, which are ultimately damaged by the ongoing bending load.

zu Ausbrüchen führen und damit das Walzenteil weitgehend unbrauchbar machen bzw. die Folgeeinrichtung, die Kalanderwalzen beschädigen können.lead to breakouts and thus render the roller part largely unusable or can damage the subsequent equipment, the calender rollers.

Ferner hat die fliegende Lagerung der Zentralspindel den Nachteil, daß bei großen Drehzahlen diese Spindel auslenkt und zu extrem starkem Verschleiß am Verzahnungszylinder führt, der im Endstadium zu einem vorzeitigen Ausfall des Walzenteils beiträgt.Furthermore, the floating bearing of the central spindle has the disadvantage that at high speeds this spindle deflects and leads to extremely heavy wear on the gear cylinder, which in the final stage contributes to a premature failure of the roller part.

Besonders gefährdet sind Extruder großer Baugrößen und hoher Drehzahlen.Extruders of large sizes and with high speeds are particularly at risk.

Nach der DE-OS 37 25 641 ist deshalb am Extruderende ein das Ende der Zentralspindel aufnehmendes Lager vorgesehen und/oder die Zentralspindel bis zum Getriebezapfen verlängert und die Eingangsschnecke auf die Zentralspindel aufgeschoben. Infolgedessen erhält die Zentralspindel am austrittseitigen Ende eine Fixierung.According to DE-OS 37 25 641, a bearing is therefore provided at the end of the extruder to accommodate the end of the central spindle and/or the central spindle is extended to the gear pin and the input screw is pushed onto the central spindle. As a result, the central spindle is fixed at the outlet end.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den bekannten Walzenextruder weiter zu verbessern. Dabei geht die Erfindung von der Überlegung aus, daß eine Veränderung der Austrittsöffnung des Walzenextruders wesentlich sein kann. D. h. durch Veränderung der Austrittsöffnung kann der Rückstau im Walzenextruder und damit der Druck beeinflußt werden. Eine Druckerhöhung ist für eine Reihe von Materialien von Vorteil. Das beeinflußt die Dispergierung und Homogenisierung im Extruder günstig. Zu den hier in Frage kommenden Materialien gehören Polyolefine, PVC und Polypropylen und sonstige Thermoplaste wie auch Duroplaste.The invention is based on the task of further improving the known roller extruder. The invention is based on the idea that a change in the outlet opening of the roller extruder can be significant. This means that by changing the outlet opening, the back pressure in the roller extruder and thus the pressure can be influenced. Increasing the pressure is advantageous for a number of materials. This has a positive effect on dispersion and homogenization in the extruder. The materials that can be used here include polyolefins, PVC and polypropylene and other thermoplastics as well as thermosets.

Die Austragöffnung könnte durch Auswechslung des Anlaufringes verändert werden. Die Erfindung geht jedoch einen anderen Weg. Nach der Erfindung ist zwischen dem Lager und dem Anlaufring eine Spalteinstellung vorgesehen. Vorzugsweise wird die Spalteinstellung durch einen in axialer Richtung verstellbaren Konus gebildet. Der Konus kann mit Hilfe eines Gewindes verstellt werden.The discharge opening could be changed by replacing the thrust ring. However, the invention takes a different approach. According to the invention, a gap adjustment is provided between the bearing and the thrust ring. Preferably, the gap adjustment is formed by a cone that can be adjusted in the axial direction. The cone can be adjusted using a thread.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.An embodiment of the invention is shown in the drawing.

Nach Figur 1 und 2 ist an dem Zylinder 3 ein Lagergehäuse 20 schwenkbeweglich angeordnet. Die schwenkbewegliche Anordnung wird durch Nasen und Augen 21 und 22 sowie einen Bolzen 23 gebildet. Das am Lagergehäuse 20 befestigte Auge 21 umgibt einen Bolzen 23 mit einem Langloch 24. Das Langloch erlaubt eine Abziehbewegung, die mit Pfeilen 25 gekennzeichnet sind in axialer Richtung der Zentralspindel 7 und ein anschließendes mit Pfeilen 26 gekennzeichnetes Verschwenken. Das Lagergehäuse 20 ist im Betriebszustand des Extruders mit einem Flansch 27 am Gehäuse 3 verschraubt. Das Lagergehäuse 20 nimmt einen Dorn 28 auf, der an zwei im Abstand voneinander angeordneten Stellen in dem Lagergehäuse 20 mittels Lagern 29 und 30 drehbeweglich gelagert ist. Die in axialer Richtung auf den Dorn 28 wirkenden Kräfte werden durch ein Axiallager 31 aufgenommen, das sich über Federpakete 32 im Lagergehäuse 20 abstützt.According to Figures 1 and 2, a bearing housing 20 is arranged on the cylinder 3 so that it can pivot. The pivotable arrangement is formed by lugs and eyes 21 and 22 and a bolt 23. The eye 21 attached to the bearing housing 20 surrounds a bolt 23 with an elongated hole 24. The elongated hole allows a pulling movement, which is marked with arrows 25 in the axial direction of the central spindle 7 and a subsequent pivoting marked with arrows 26. The bearing housing 20 is screwed to the housing 3 with a flange 27 when the extruder is in operation. The bearing housing 20 accommodates a mandrel 28 which is rotatably mounted at two points in the bearing housing 20 arranged at a distance from one another by means of bearings 29 and 30. The forces acting on the mandrel 28 in the axial direction are absorbed by an axial bearing 31, which is supported in the bearing housing 20 via spring assemblies 32.

Der Dorn 28 besitzt ein aus dem Lagergehäuse 20 vorragendes Ende 33, mit dem er einen Zentralspindelkopf 34 umfaßt. Der Zentralspindelkopf 34 verläuft konisch, sich nach vorn verjüngend zu. Infolge des Zentralspindelskopfes, der von dem Dornende 33 umfaßt wird, entsteht ein Spalt, der von dem Flansch 27 bzw. dem Stopring 10 und dem Dornende 33 begrenzt wird. Der Extruder trägt nicht in axialer Richtung aus, sondern durch vertikal nach oben und unten verlaufende Austritte.The mandrel 28 has an end 33 protruding from the bearing housing 20, with which it encloses a central spindle head 34. The central spindle head 34 is conical, tapering towards the front. As a result of the central spindle head, which is enclosed by the mandrel end 33, a gap is created which is delimited by the flange 27 or the stop ring 10 and the mandrel end 33. The extruder does not discharge in the axial direction, but through outlets running vertically upwards and downwards.

Die mit 35 bezeichnete Zentralspindel besitzt eine Verlängerung 36 bis zum Getriebezapfen 5. Auf dem Verlängerungsteil 36 ist eine Einzugschnecke 37 aufgeschoben. Die Verbindung zwischen dem Verlängerungsteil 36 und der Einzugschnecke 37 ist durch Nuten 38 und Paßfedern gekennzeichnet.The central spindle marked 35 has an extension 36 up to the gear pin 5. A feed worm 37 is pushed onto the extension part 36. The connection between the extension part 36 and the feed worm 37 is marked by grooves 38 and feather keys.

Der Walzenextruder nach Figur 1 und 2 besitzt Lagerpunkte 40 und 41, wobei der Lagerpunkt 40 auf dem Getriebezapfen und der Lagerpunkt 41 am Ende der Zentralspindel liegt. Damit ist eine extrem stabile bzw.The roller extruder according to Figures 1 and 2 has bearing points 40 and 41, where the bearing point 40 is on the gear pin and the bearing point 41 is at the end of the central spindle. This ensures an extremely stable and

schwingungsarme Lagerung gegenüber der früher fliegenden Zentralspindellagerungen gegeben.low-vibration bearings compared to the previously flying central spindle bearings.

Im übrigen ist der Spalt zwischen der Verlängerung 36 der Zentralspindel 35 und der Einzugschnecke mit einer Abdichtung 42 verschlossen. Es handelt sich um einen üblichen Dichtring.Furthermore, the gap between the extension 36 of the central spindle 35 and the feed screw is closed with a seal 42. This is a conventional sealing ring.

Zwischen dem Anlaufring 27 und dem Lager 35 ist ein einstellbarer Konus 50 vorgesehen. Der Konus wird mit seiner sich nach vorn verjüngenden Spitze in die Öffnung zwischen dem Anlaufring 27 und dem Dorn 28 geschoben. Der Konus hat im übrigen die Form einer Hülse L-förmigen Querschnittes, wobei an dem der Spitze abgewandten Ende ein Kragen vorgesehen ist, der mit dem Lagergehäuse 20 dicht abschließt.An adjustable cone 50 is provided between the thrust ring 27 and the bearing 35. The cone is pushed with its tip tapering towards the front into the opening between the thrust ring 27 and the mandrel 28. The cone also has the shape of a sleeve with an L-shaped cross-section, with a collar being provided at the end facing away from the tip, which seals tightly against the bearing housing 20.

Zur Verstellung des Konus 50 ist auf dem Dorn 28 ein Gewinde vorgesehen und der Konus mit einem Innengewinde versehen, so daß der Konus auf dem Dorn 28 gedreht werden kann. In der jeweiligen Betriebsstellung ist es möglich, den Konus mit einer Klemmschraube oder anderen Klemmitteln zu sichern.To adjust the cone 50, a thread is provided on the mandrel 28 and the cone is provided with an internal thread so that the cone can be rotated on the mandrel 28. In the respective operating position, it is possible to secure the cone with a clamping screw or other clamping means.

Claims

Protection claims

1. Roller extruder with a rotating central spindle and additional planetary rotating spindles which roll on the central spindle and a surrounding cylinder, wherein a thrust ring and a bearing receiving the end of the central spindle are provided at the outlet end of the extruder, characterized in that a gap adjustment (50) is provided between the bearing (35) and the thrust ring (27).

2. Roller extruder according to claim 1, characterized in that the gap setting is designed as a cone (50).