DE969585C - Vorrichtung zum Bearbeiten plastischer Werkstoffe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Bearbeiten plastischer Werkstoffe mit einer den Werkstoff durch ein Rohr mit gleichbleibendem Innendurchmesser fortbewegenden Schnecke, welche an übliche Einrichtungen, wie z. B.' Kunstharzpressen, angeschlossen werden kann.

Zum Bearbeiten plastischer, organischer Massen sind sogenannte ein- oder mehrspindelige Fließmischer in der einschlägigen Technik bekannt und üblich, die infolge ihrer wechselnden Durchlaßbemessungen in dem Zylindermantel für ein langsames bzw. schnelles Vorwärtstreiben der Thermoplasten dienen und dabei ein Mahlen, Mischen und Plastifizieren dieser Kunststoffe bewirken. Es ist auch eine Vorrichtung bekannt, welche ein hinsichtlich des Innendurchmessers gleichbleibendes Rohr und eine dreigeteilte Schnecke mit einer gegen das Lieferende enger werdenden Steigung des Schraubengewindes aufweist. Außerdem ist die Vergrößerung des Kerndurchmessers im Mittelabschnitt bei sonst gleichem Schnek- ao kendurchmesser in Schneckenpressen bekannt.

Mit diesen Pressen wird eine gute Homogenisierung plastischer Werkstoffe erreicht, welche jedoch in vielen Fällen nicht ausreicht, um diese für die Verformung vollständig aufzubereiten.

Die Erfindung betrifft eine verbesserte Vorrichtung dieser Art, bei welcher die äußere Gestalt der Schnecke in drei Abschnitte, zweckmäßig ungefähr gleicher Länge, geteilt ist, von denen Einlaß- und Ausstoßabschnitt gleichen Kerndurchmesser aufweisen und

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welche sich dadurch kennzeichnet, daß im Mittel- und Ausstoßabschnitt eine gegenüber dem Einlaßabschnitt kleinere Steigung vorgesehen ist und der Mittelabschnitt außerdem einen von seinen beiden Enden zur Mitte stetig zunehmenden Kerndurchmesser enthält. Diese Ausbildung hat den Vorteil, daß das von der Schnecke stetig weiterbeförderte Material in der Zone mit zunehmendem Kerndurchmesser eine zusätzliche Pressung erfährt und zwischen den Schneckengängen ίο beschleunigt nach vorne gequetscht wird, worauf sich nach Erreichung eines Höchstwertes dieses Bearbeitungsvorganges wiederum eine Zone mit abnehmender Quetschung des Materials anschließt. Durch diese Behandlung können synthetische organische Preßstoffe im allgemeinen und insbesondere Vinylpreßstoffe wirksamer als durch andere Plastifizierungsmittel gemischt, gefärbt und zubereitet werden, so daß die daraus hergestellten Endprodukte eine glänzende Oberfläche erhalten. Es wird bei einem Mindestmaß ao an Kraftaufwand eine erhebliche Reibungswärme innerhalb des plastischen Materials entwickelt, indem das bearbeitete Material längs eines Teiles derSchnekkenoberfläche mit einer Geschwindigkeit vorgetrieben wird, die größer ist als die Geschwindigkeit dieses Teiles der Schnecke.

Vorteilhaft kann das Gewinde der Schnecke so ausgebildet sein, daß die Tiefe der Gewindegänge an der engsten Stelle des Mittelabschnittes wenigstens die Hälfte der Tiefe in den beiden Endabschnitten beträgt. Die Wirkung wird ferner dadurch verbessert, daß im verdickten Abschnitt der Schnecke zweckmäßig zwei zusätzliche Gewindegänge vorgesehen sind, welche die gleiche Steigung und den gleichen Außendurchmesser aufweisen wie das Gewinde derSchnecke. Es hat sich herausgestellt, daß bei einer Schnecke, bei welcher die Förderungsgeschwindigkeit des behandelten Gutes 2O°/₀ ihrer Umdrehungsgeschwindigkeit beträgt, in diesem Abschnitt eine Verminderung des freien Förderquerschnittes auf ^x/₅ erfolgen muß. Mit anderen Worten ausgedrückt, muß das hierbei erreichte Kompressionsverhältnis größer sein als eins geteilt durch den Wirkungsgrad der Schnecke in Prozenten. Besonders gute Ergebnisse wurden bei einem Kompressionsverhältnis erzielt, das zwei- bis sechsmal größer ist als das angeführte Verhältnis von eins geteilt durch den Wirkungsgrad der Schnecke in Prozenten.

In der Zeichnung ist eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung an Hand einer teilweise geschnittenen Seitenansicht veranschaulicht. Wie aus der Zeichnung ersichtlich, besitzt die zur Bearbeitung des plastischen Werkstoffes dienende Schnecke eine Spindel 2 mit einem — in der Zeichnung auf der linken Seite dargestellten — Auslaßende 3 und einem auf der rechten Seite angeordneten Einlaßende 4 sowie mit einem verdickten Mittelteil 5. Die Schnecke ist in an sich bekannter Weise in einer zylindrischen Kammer 6 eines waagerechten Gehäuses 7 untergebracht, das einen Zuführungstrichter 8 aufweist, der mit der zylindrischen Kammer 6 auf der rechten Seite in Verbindung steht. Der Innendurchmesser der zylindrischen Kammer 6 bleibt über die ganze Länge derselben gleich. Die Kerndurchmesser der Endteile 3 und 4 der Spindel 2 sind über deren ganze Länge gleich und wesentlich kleiner als der Innendurchmesser der Kammer 6.

Der Kerndurchmesser des Mittelteiles 5, der von den Übergangsstellen zu dem Einlaß- bzw. Auslaßendteil der Spindel bis zu einem ungefähr in der Mitte davon gelegenen Punkt 9 stetig zunimmt, ist im Bereich des Mittelpunktes 9 wohl in an sich bekannter Weise größer als der Kerndurchmesser einer der Endteile der Spindel 2, jedoch so viel kleiner als der Innendurchmesser der zylindrischen Kammer 6, daß dazwischen die Weiterbewegung des plastischen Werkstoffes vor sich gehen kann.

Die beiden Endteile und der Mittelteil der Schnecke sind bei dem dargestellten Beispiel von ungefähr gleicher Länge, doch kann gegebenenfalls das Längenverhältnis der einzelnen Teile zueinander geändert werden. Die Vergrößerung des Kerndurchmessers im Mittelteil ist so gewählt, daß der Abstand des Kernes der Schneckenspindel von der Kammerwand in diesem Teil auf ungefähr ¹J₃ oder ^x/₄ des entsprechenden Abstandes in den Endteilen reduziert wird, wodurch im Zusammenwirken mit den später beschriebenen Hilfsschneckengewinden das Verhältnis des Druckes im Einlaßendteil zu dem Druck im Mittelteil die Größenordnung von 1:18 besitzt.

Ein Schneckengewinde 11 mit konstanter Teilung und konstantem Außendurchmesser ist sowohl um den linken Endteil 3 als auch um den Mittelteil 5 der Spindel 2 herumgewunden. Der Außendurchmesser dieses Schneckengewindes 11 ist vorzugsweise ungefähr gleich der Teilung des Gewindes und kleiner als der Innendurchmesser der Zylinderkammer 6, um einen Betrag, der die ungehemmte Rotation der Schnecke in der Kammer 6 gewährleistet. Ein Fortsetzungsgewinde 12 des Schneckengewindes 11 mit einer etwas größeren Teilung, jedoch mit gleichem Außendurchmesser ist am Einlaßende 4 der Spindel 2 vorgesehen.

Zwei Hilfsgewinde 13 und 14 mit der gleichen Steigung wie das Schneckengewinde 11 sind in dem Bereich vorgesehen, wo das Schneckengewinde 11 den Mittelteil 5 der Spindel 2 umgibt. Die Teilung des Verbundgewindes ist im Bereich des Mittelteiles 5 vorzugsweise konstant und der Außendurchmesser der Hilfsgewinde 13 und 14 vorzugsweise identisch mit dem Außendurchmesser des Schneckengewindes 11. Wie bereits erwähnt, sind die Teile so bemessen, daß die Zunahme des Kerndurchmessers im Mittelabichnitt 5 in Verbindung mit den Hilfsgewinden den Querschnittsbereich, durch welchen das plastische Material hindurchgeht, derart vermindert, daß das Verhältnis eines entsprechenden Querschnittes im Einlaßabschnitt 4 zu dem erwähnten Querschnitt des Mittelabschnittes größer, vorzugsweise zwei- bis sechsmal größer ist als eins geteilt durch den Wert der Fördergeschwindigkeit des zu behandelnden Gutes geteilt durch die Umdrehungsgeschwindigkeit der Schnecke in Prozenten. Die Praxis hat ergeben, daß 16 ein sehr wirksames Verhältnis ist, wenn eine Schnecke verwendet wird, bei welcher der genannte Wert 20 °/₀ beträgt. Die Reduktion des Kerndurchmessers am Ausstoßende gegen denjenigen des Mittelabschnittes

bei gleichzeitiger Vergrößerung der Gewindesteigung reduziert den im Mittelabschnitt herrschenden Druck und gestattet in diesem Fall dessen Absinken annähernd auf den im Einlaßabschnitt herrschenden Druck.

Ein Hilfsgewinde 15 mit derselben Steigung als der Gewindefortsatz 12 ist in der Nähe des Aufgabetrichters 8, der bei der dargestellten Ausführungsform in der Nähe des rechten Endes des Einlaßabschnittes 4 der Spindel 2 angeordnet ist, eingeschaltet.

Alle außenliegenden Flächen der Spindel 2 und der daran befestigten Gewindegänge sind auf Hochglanz poliert.

In an sich bekannter Weise können über die ganze Länge des Gehäuses geeignete'Wärmeaustauscher angeordnet sein. Es können an sich bekannte Formen oder Preßmundstücke, die in der Zeichnung nicht veranschaulicht sind, im Bereich des Auslaßendes des Gehäuses 7 zur Aufnahme des aus diesem austretenden plastischen Materials vorgesehen sein, doch kann das Material gegebenenfalls auch der Preßkammer einer Formpresse zugeführt werden.

Im folgenden werden die Daten einer typischen und erprobten Ausführungsform als Beispiel angeführt:

Ausbildung der Schnecke im Einlaßabschnitt 4:

Förderungsgeschwindigkeit 20% der Umdrehungsgeschwindigkeit

Ausbildung der Schnecke im Ausstoßabschnitt 3: Förderungsgeschwindigkeit 20% der Umdrehungsgeschwindigkeit

Durchmesser der Kammer 6 8 cm

Länge des Einlaßabschnittes 4 32,5 cm

Länge des Mittelabschnittes 5 32,5 cm

Länge des Ausstoßabschnittes 3 30 cm

Kerndurchmesser der Endabschnitte 3 und 4 5 cm

Größter Kerndurchmesser des Mittelabschnittes 5 7,7 cm

Steigung im Einlaßabschnitt 4 10,5 cm

Steigung im Mittelabschnitt 5 2,7 cm

Steigung im Ausstoßabschnitt 3 7,5 cm

Claims (3)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Vorrichtung zum Bearbeiten plastischer Werkstoffe mit einer den Werkstoff durch ein Rohr mit gleichbleibendem Innendurchmesser fortbewegenden Schnecke, deren äußere Gestalt in drei Abschnitte, zweckmäßig ungefähr gleicher Länge, unterteilt ist, von denen Einlaß- und Ausstoßabschnitt gleichen Kerndurchmesser aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß im Mittel- und Ausstoßabschnitt eine gegenüber dem Einlaßabschnitt kleinere Steigung vorgesehen ist und der Mittelabschnitt außerdem einen von seinen beiden Enden zur Mitte stetig zunehmenden Kerndurchmesser enthält.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Tiefe der Gewindegänge an der engsten Stelle des Mittelabschnittes wenigstens die Hälfte der Tiefe in den beiden Endabschnitten beträgt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im verdickten Abschnitt der Schnecke zweckmäßig zwei zusätzliche Gewindegänge vorgesehen sind, welche die gleiche Steigung und den gleichen Außendurchmesser aufweisen wie das Gewinde der Schnecke.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Französische Patentschrift Nr. 964 617;
niederländische Patentschrift Aanvrage Nr. 135 214; schweizerische Patentschrift Nr. 269 865;
USA.-Patentschrift Nr. 2 519 014.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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