EP3532263A1 - Mixing attachment for a screw - Google Patents

Mixing attachment for a screw

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Publication number
EP3532263A1
EP3532263A1 EP17780093.5A EP17780093A EP3532263A1 EP 3532263 A1 EP3532263 A1 EP 3532263A1 EP 17780093 A EP17780093 A EP 17780093A EP 3532263 A1 EP3532263 A1 EP 3532263A1
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EP
European Patent Office
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lateral surface
mixing attachment
screw
mixing
attachment
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP17780093.5A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Dieter Sladek
Erwin Reiber
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KraussMaffei Technologies GmbH
Original Assignee
KraussMaffei Technologies GmbH
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Filing date
Publication date
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Publication of EP3532263A1 publication Critical patent/EP3532263A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B29C48/2564—Screw parts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B29C48/505—Screws
    • B29C48/585—Screws provided with gears interacting with the flow

Definitions

  • the present invention relates to a mixing attachment for a screw, in particular for an extruder screw in an extruder or in an injection molding machine.
  • Such mixing attachments for a downstream tip of an extruder screw at the end of the discharge zone of an extruder or an injection molding machine are known in principle, for. B. in the form of so-called toothed disc mixer. They serve to improve the mechanical and / or thermal homogeneity of the melt immediately before the ejection of the extrusion material.
  • a mixing attachment for a screw in particular for an extruder screw in an extruder or in an injection molding machine, comprising a substantially rotationally symmetrical lateral surface whose diameter increases from a first end to a second end of the lateral surface, and one in the region the first end of the lateral surface provided fastening device for fastening the mixing attachment to a downstream end of the screw, wherein the lateral surface of a plurality of openings, in particular holes, is interspersed.
  • the cross-section of the material channel corresponding to that of the melt in which the screw and the die decreases Cylindrical surface surrounding cylinder of the extruder or the injection molding machine in the flow direction is available. Consequently, the melt deviates under pressure through the openings or holes in the lateral surface, whereby the mass flow is divided into a number of melt strands depending on the number of holes or holes.
  • This mechanically induced distributive and dispersive mixing of the melt is accompanied by an intensive temperature and material exchange, which the homogenization of Temperature distribution and material homogeneity favored. This allows an improvement in the mechanical and / or optical properties of the semi-finished products or end products produced, such as pipes, profiles, monofilaments, films, sheets, etc.
  • the fastening device comprises a thread.
  • the mixing attachment can be separated by unscrewing from the downstream end of the screw, z. B. to renew it due to wear or to mount another mixing head according to the invention for the processing of another extrusion material on the screw.
  • the lateral surface is formed at least partially frusto-conical. This simplifies the production of the mixing attachment.
  • other geometries are conceivable, as long as it is ensured that the diameter of the lateral surface increases from its first end, where it is attached to the screw, to its second end near the discharge opening of the extruder or the injection molding machine.
  • the cross section of the material channel between the lateral surface and the inner wall of the surrounding cylinder thus decreases for the melt in the flow direction.
  • the openings can be formed as holes.
  • any desired geometry (in particular the cross section) of the apertures for example round, oval or angular, such as triangular, quadrangular, pentagonal, is conceivable and optimal for the respective intended use (eg depending on the properties of the extrusion material and / or resistance of the tool to be filled) , hexagonal, etc.
  • breakthroughs with different geometries can be combined.
  • at least some of the openings or bores can pass through the lateral surface substantially orthogonally. Then the openings or holes can be realized by vertical milling or piercing the lateral surface.
  • the diameter of the apertures or bores is substantially equal. Then essentially all openings or holes can be realized with the same drilling tool.
  • embodiments of the mixing attachment according to the invention are conceivable in which the openings or bores differ Have diameters or geometries. In particular, this is intended to achieve a substantially equal mass flow through the lateral surface over its entire length in the axial direction of the screw.
  • the edge of the lateral surface has a substantially circular circumference at its second end.
  • the outer diameter of the lateral surface is then constant at its second end and usually slightly smaller than the inner diameter of the cylinder in which the screw rotates. Between shell surface and cylinder then enters a circular gap.
  • the edge of the lateral surface also offers the possibility of influencing the flow of at least this remainder of the melt.
  • the edge of the lateral surface has at its second end a flow influencing pattern, the flow influencing pattern being e.g. includes at least one notch or at least one tooth.
  • the axial length of the mixing attachment according to the invention from the first end to the second end of the lateral surface is substantially 1.5 times the diameter of the lateral surface at its second end.
  • the invention further relates to a screw, comprising a mixing head according to the invention as described above, and an extruder or an injection molding machine, comprising such a screw.
  • a screw comprising a mixing head according to the invention as described above, and an extruder or an injection molding machine, comprising such a screw.
  • Fig. 1 is a partially sectioned side view of an embodiment of the mixing attachment according to the invention when used on a screw of an extruder or an injection molding machine.
  • the mixing attachment 10 is shown in section, below the rotation axis X uncut, i. the figure shows the outside of its lateral surface 18th
  • the lateral surface 18 essentially has the shape of a horizontal truncated cone with the axis of rotation X as the central axis of symmetry. At the first left in the figure left axial end of the lateral surface 18 corresponds to its diameter substantially that of the screw 12. The diameter of the lateral surface 18 therefore decreases from its left in the figure first axial end near the downstream end of the screw 12 to its in the figure right second axial end near the ejection opening 16 substantially continuously up to a maximum diameter D max . This is slightly smaller than the inner diameter D Zy i of the cylinder 14th
  • the lateral surface 18 in the axial direction seven holes approximately in a row whose diameter D Boh is greater than the width of the annular gap (D Zy i - D max ) / 2.
  • the number of holes 20 and / or their diameter D Boh can also be chosen differently.
  • the lateral surface 18 has a flow influencing pattern in the form of a plurality of notches 22 at its second axial end on the right in the figure. These cause additional mixing of that part of the melt which flows through the annular gap between the lateral surface 18 and the inner wall of the cylinder 14.
  • the flow influencing pattern may also comprise one or more teeth projecting radially outwards from the lateral surface 18 in the direction of the inner wall of the cylinder 14.
  • cylinder 14 are used with a diameter D Zy i of about 90 mm.
  • the diameter D max of the lateral surface 18 at its downstream second end expediently be about 87 mm, so that an axial length of the mixing attachment 10 of about 130 mm is expedient.
  • the total number of holes 20, which pass through the lateral surface 18, depends essentially on the diameter of the screw 12, which corresponds to the diameter of the lateral surface 18 at its first end, as well as the length L of the lateral surface 18 in the axial direction. With the above-mentioned exemplary values, it is expedient to provide approximately 100 bores 20 distributed over the entire lateral surface 18. In practice, in extruders or injection molding machines, screws in A diameter range of about 25 mm to about 265 mm used, and suitable mixing inserts 10 according to the invention can be prepared for this entire area, optionally with a correspondingly smaller or larger total number of holes 20th
  • the mixing attachment 10 allows improved mixing of the melt in all embodiments and thus better material and temperature homogeneity of the extrusion material.
  • the lateral surface 18 need not necessarily have the frustoconical shape shown in the figure, as long as only their diameter increases in the flow direction of the melt, which is ensured, for example, in a rotationally symmetrical lateral surface 18 with a stepped generatrix.
  • a thread can be releasably connected to the screw 12. But it is in principle also an insoluble fastening device covered by the invention, for. B. in the form of a welded joint through which a one-piece design of a mixing head 10 according to the invention as an integral tip of a screw 12 is realized.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Injection Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
  • Extrusion Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
  • Processing And Handling Of Plastics And Other Materials For Molding In General (AREA)

Abstract

The invention relates to a mixing attachment (10) for a screw, in particular an extruder screw (12) in an extruder or in an injection-molding machine, comprising an essentially rotationally symmetrical lateral surface, the diameter of which increases from a first end to a second end of the lateral surface (18), and a securing device, which is provided in the region of the first end of the lateral surface (18), for securing the mixing attachment (10) at a downstream end of the screw, wherein the lateral surface (18) is perforated by a plurality of apertures (20), in particular bores (20).

Description

Mischaufsatz für eine Schnecke  Mixing attachment for a snail
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Mischaufsatz für eine Schnecke, insbesondere für eine Extruderschnecke in einem Extruder oder in einer Spritzgussmaschine. The present invention relates to a mixing attachment for a screw, in particular for an extruder screw in an extruder or in an injection molding machine.
Derartige Mischaufsätze für eine stromabwärtige Spitze einer Extruderschnecke am Ende der Ausstoßzone eines Extruders bzw. einer Spritzgussmaschine sind grundsätzlich bekannt, z. B. in Form sogenannter Zahnscheibenmischer. Sie dienen dazu, die mechanische und/oder thermische Homogenität der Schmelze unmittelbar vor dem Ausstoßen des Extrusionsmaterials zu verbessern. Such mixing attachments for a downstream tip of an extruder screw at the end of the discharge zone of an extruder or an injection molding machine are known in principle, for. B. in the form of so-called toothed disc mixer. They serve to improve the mechanical and / or thermal homogeneity of the melt immediately before the ejection of the extrusion material.
In der Praxis zeigen sich jedoch weiterhin Material- und Temperatur-Inhomogenitäten vor allem bei hohem Materialdurchsatz bzw. in Situationen, in denen Zusatzstoffe wie Farben oder Füllstoffe gleichmäßig in die Schmelze eingemischt werden sollen. In practice, however, material and temperature inhomogeneities continue to show up, especially at high material throughput or in situations in which additives such as paints or fillers are to be uniformly mixed into the melt.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen verbesserten Mischaufsatz für eine derartige Schnecke vorzuschlagen. It is therefore an object of the present invention to propose an improved mixing attachment for such a screw.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch einen Mischaufsatz für eine Schnecke, insbesondere für eine Extruderschnecke in einem Extruder oder in einer Spritzgussmaschine, gelöst, umfassend eine im Wesentlichen rotationssymmetrische Mantelfläche, deren Durchmesser von einem ersten Ende zu einem zweiten Ende der Mantelfläche zunimmt, sowie eine im Bereich des ersten Endes der Mantelfläche vorgesehene Befestigungsvorrichtung zur Befestigung des Mischaufsatzes an einem stromabwärtigen Ende der Schnecke, wobei die Mantelfläche von einer Mehrzahl von Durchbrüchen, insbesondere Bohrungen, durchsetzt ist. According to the invention, this object is achieved by a mixing attachment for a screw, in particular for an extruder screw in an extruder or in an injection molding machine, comprising a substantially rotationally symmetrical lateral surface whose diameter increases from a first end to a second end of the lateral surface, and one in the region the first end of the lateral surface provided fastening device for fastening the mixing attachment to a downstream end of the screw, wherein the lateral surface of a plurality of openings, in particular holes, is interspersed.
Da der Durchmesser der Mantelfläche von ihrem ersten Ende, wo sie an der Schnecke befestigt ist, zu ihrem zweiten Ende nahe der Ausstoßöffnung des Extruders bzw. der Spritzgussmaschine zunimmt, verringert sich entsprechend der Querschnitt des Materialkanals, der der Schmelze in dem die Schnecke und die Mantelfläche umgebenden Zylinder des Extruders bzw. der Spritzgussmaschine in Fließrichtung zur Verfügung steht. Folglich weicht die Schmelze unter Druck durch die Durchbrüche oder Bohrungen in der Mantelfläche aus, wodurch der Massestrom in eine von der Zahl der Durchbrüche oder Bohrungen abhängige Anzahl von Schmelzestromsträngen aufgeteilt wird. Mit dieser mechanisch bedingten distributiven und dispersiven Vermischung der Schmelze geht ein intensiver Temperatur- und Materialaustausch einher, was die Homogenisierung der Temperaturverteilung und die Materialhomogenität begünstigt. Dies erlaubt eine Verbesserung der mechanischen und/oder optischen Eigenschaften der hergestellten Halbzeuge bzw. Endprodukte wie z.B. Rohre, Profile, Monofilamente, Folien, Platten etc. Since the diameter of the lateral surface increases from its first end, where it is attached to the screw, to its second end near the discharge opening of the extruder or the injection molding machine, the cross-section of the material channel corresponding to that of the melt in which the screw and the die decreases Cylindrical surface surrounding cylinder of the extruder or the injection molding machine in the flow direction is available. Consequently, the melt deviates under pressure through the openings or holes in the lateral surface, whereby the mass flow is divided into a number of melt strands depending on the number of holes or holes. With this mechanically induced distributive and dispersive mixing of the melt is accompanied by an intensive temperature and material exchange, which the homogenization of Temperature distribution and material homogeneity favored. This allows an improvement in the mechanical and / or optical properties of the semi-finished products or end products produced, such as pipes, profiles, monofilaments, films, sheets, etc.
Vorzugsweise umfasst die Befestigungsvorrichtung ein Gewinde. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass der Mischaufsatz durch Herausschrauben vom stromabwärtigen Ende der Schnecke getrennt werden kann, z. B. um ihn verschleißbedingt zu erneuern oder einen anderen erfindungsgemäßen Mischaufsatz für die Bearbeitung eines anderen Extrusionsmaterials an der Schnecke zu montieren. Preferably, the fastening device comprises a thread. In this way it is ensured that the mixing attachment can be separated by unscrewing from the downstream end of the screw, z. B. to renew it due to wear or to mount another mixing head according to the invention for the processing of another extrusion material on the screw.
Zweckmäßigerweise ist vorgesehen, dass die Mantelfläche wenigstens teilweise kegelstumpfförmig gebildet ist. Dies vereinfacht die Herstellung des Mischaufsatzes. Es sind aber auch andere Geometrien vorstellbar, solange gewährleistet ist, dass der Durchmesser der Mantelfläche von ihrem ersten Ende, wo sie an der Schnecke befestigt ist, zu ihrem zweiten Ende nahe der Ausstoßöffnung des Extruders bzw. der Spritzgussmaschine zunimmt. Der Querschnitt des Materialkanals zwischen der Mantelfläche und der Innenwand des umgebenden Zylinders nimmt somit für die Schmelze in Fließrichtung ab. Appropriately, it is provided that the lateral surface is formed at least partially frusto-conical. This simplifies the production of the mixing attachment. However, other geometries are conceivable, as long as it is ensured that the diameter of the lateral surface increases from its first end, where it is attached to the screw, to its second end near the discharge opening of the extruder or the injection molding machine. The cross section of the material channel between the lateral surface and the inner wall of the surrounding cylinder thus decreases for the melt in the flow direction.
Die Durchbrüche können als Bohrungen ausgebildet sein. Denkbar ist jedoch jede beliebige und für den jeweiligen Einsatzzweck (z.B. je nach Eigenschaften des Extrusionsmaterials und/oder Widerstand des zu befüllenden Werkzeugs) optimale Geometrie (insbesondere des Querschnitts) der Durchbrüche, wie beispielsweise rund, oval oder eckig, wie dreieckig, viereckig, fünfeckig, sechseckig, usw. Auch können auf einer Mantelfläche Durchbrüche mit unterschiedlichen Geometrien kombiniert werden. Zur weiteren Vereinfachung der Herstellung des erfindungsgemäßen Mischaufsatzes kann wenigstens ein Teil der Durchbrüche oder Bohrungen die Mantelfläche im Wesentlichen orthogonal durchsetzen. Dann können die Durchbrüche oder Bohrungen durch senkrechtes Durchfräsen oder Durchbohren der Mantelfläche realisiert werden. The openings can be formed as holes. However, any desired geometry (in particular the cross section) of the apertures, for example round, oval or angular, such as triangular, quadrangular, pentagonal, is conceivable and optimal for the respective intended use (eg depending on the properties of the extrusion material and / or resistance of the tool to be filled) , hexagonal, etc. Also on a lateral surface breakthroughs with different geometries can be combined. To further simplify the production of the mixing attachment according to the invention, at least some of the openings or bores can pass through the lateral surface substantially orthogonally. Then the openings or holes can be realized by vertical milling or piercing the lateral surface.
In einer einfachen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Mischaufsatzes ist der Durchmesser der Durchbrüche oder Bohrungen im Wesentlichen gleich. Dann können im Wesentlichen alle Durchbrüche oder Bohrungen mit dem gleichen Bohrwerkzeug realisiert werden. In a simple embodiment of the mixing attachment according to the invention, the diameter of the apertures or bores is substantially equal. Then essentially all openings or holes can be realized with the same drilling tool.
Je nach rheologischen Eigenschaften des Extrusionsmaterials und/oder Widerstand des zu befüllenden Werkzeugs sind jedoch auch Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Mischaufsatzes vorstellbar, bei denen die Durchbrüche oder Bohrungen unterschiedliche Durchmesser oder Geometrien aufweisen. Insbesondere soll hierdurch ein im Wesentlichen gleicher Massendurchfluß durch die Mantelfläche über deren gesamte Länge in axialer Richtung der Schnecke erzielt werden. Depending on the rheological properties of the extrusion material and / or resistance of the tool to be filled, however, embodiments of the mixing attachment according to the invention are conceivable in which the openings or bores differ Have diameters or geometries. In particular, this is intended to achieve a substantially equal mass flow through the lateral surface over its entire length in the axial direction of the screw.
In einer einfach herzustellenden Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Rand der Mantelfläche an ihrem zweiten Ende einen im Wesentlichen kreisförmigen Umfang aufweist. Der Außendurchmesser der Mantelfläche ist dann an ihrem zweiten Ende konstant und üblicherweise geringfügig kleiner als der Innendurchmesser des Zylinders, in dem die Schnecke rotiert. Zwischen Mantelfläche und Zylinder tritt dann ein Kreisringspalt auf. In an embodiment that is easy to produce, it is provided that the edge of the lateral surface has a substantially circular circumference at its second end. The outer diameter of the lateral surface is then constant at its second end and usually slightly smaller than the inner diameter of the cylinder in which the screw rotates. Between shell surface and cylinder then enters a circular gap.
Wie bereits erläutert, wird ein von der Zahl der Durchbrüche oder Bohrungen und ihren Durchmessern abhängiger Teil der Schmelze von der Außenseite der Mantelfläche durch die Durchbrüche oder Bohrungen zur Innenseite der Mantelfläche gedrückt und strömt von dort durch die Ausstoßöffnung in das zu befüllende Werkzeug. Der Rest der Schmelze fließt in dem in Fließrichtung kleiner werdenden Materialkanal zwischen der Außenseite der Mantelfläche und der Innenwand des Zylinders und strömt am Rand der Mantelfläche vorbei durch den Ringspalt zur Ausstoßöffnung. Somit bietet auch der Rand der Mantelfläche die Möglichkeit, die Strömung zumindest dieses Rests der Schmelze zu beeinflussen. In einer verbesserten Ausführungsform ist daher vorgesehen, dass der Rand der Mantelfläche an ihrem zweiten Ende ein Strömungsbeeinflussungsmuster aufweist, wobei das Strömungsbeeinflussungsmuster z.B. wenigstens eine Kerbe oder wenigstens einen Zahn umfasst. As already explained, a dependent of the number of openings or holes and their diameters part of the melt is pressed from the outside of the lateral surface through the openings or holes to the inside of the lateral surface and flows from there through the discharge opening in the tool to be filled. The remainder of the melt flows in the direction of flow decreasing material channel between the outside of the lateral surface and the inner wall of the cylinder and flows past the edge of the lateral surface through the annular gap to the discharge opening. Thus, the edge of the lateral surface also offers the possibility of influencing the flow of at least this remainder of the melt. In an improved embodiment it is therefore provided that the edge of the lateral surface has at its second end a flow influencing pattern, the flow influencing pattern being e.g. includes at least one notch or at least one tooth.
Aus den bereits genannten rheologischen Gründen, insbesondere zur Einstellung eines im Wesentlichen konstanten Massendurchflußes durch die Mantelfläche über deren gesamte Länge in axialer Richtung der Schnecke, ist in einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Mischaufsatzes vorgesehen, dass die Dicke der Mantelfläche von ihrem ersten Ende zu ihrem zweiten Ende abnimmt. For the above-mentioned rheological reasons, in particular for setting a substantially constant mass flow through the lateral surface over its entire length in the axial direction of the screw is provided in a development of the mixing attachment according to the invention that the thickness of the lateral surface from its first end to its second end decreases.
Zweckmäßigerweise beträgt die axiale Länge des erfindungsgemäßen Mischaufsatzes vom ersten Ende zum zweiten Ende der Mantelfläche im Wesentlichen das 1 ,5-fache des Durchmessers der Mantelfläche an ihrem zweiten Ende. Expediently, the axial length of the mixing attachment according to the invention from the first end to the second end of the lateral surface is substantially 1.5 times the diameter of the lateral surface at its second end.
Die Erfindung betrifft ferner eine Schnecke, umfassend einen erfindungsgemäßen Mischaufsatz wie vorstehend beschrieben, sowie einen Extruder bzw. eine Spritzgussmaschine, umfassend eine derartige Schnecke. Eine Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend anhand der einzigen Figur als nicht einschränkendes Beispiel erläutert werden. Hierin zeigt: The invention further relates to a screw, comprising a mixing head according to the invention as described above, and an extruder or an injection molding machine, comprising such a screw. An embodiment of the invention will be explained below with reference to the single figure as a non-limiting example. Hereby shows:
Fig. 1 eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Mischaufsatzes bei Verwendung an einer Schnecke eines Extruders bzw. einer Spritzgussmaschine. Fig. 1 is a partially sectioned side view of an embodiment of the mixing attachment according to the invention when used on a screw of an extruder or an injection molding machine.
Fig. 1 zeigt eine teilweise geschnittene Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Mischaufsatzes 10. Er ist durch Verschrauben an dem in der Figur links geschnitten angedeuteten stromabwärtigen Ende einer horizontal orientierten Schnecke 12 eines Extruders bzw. einer Spritzgussmaschine befestigt. Ebenfalls geschnitten dargestellt ist der Zylinder 14 des Extruders bzw. der Spritzgussmaschine, in dem sich die Schnecke 12 dreht, um aufgeschmolzenes und verdichtetes Extrusionsmaterial durch die in Fig. 1 rechts liegende Ausstoßöffnung 16 in ein zu befüllendes Werkzeug auszustoßen. It is fastened by screwing to the downstream end of a horizontally oriented screw 12 of an extruder or an injection molding machine, indicated on the left in the figure. Also shown cut is the cylinder 14 of the extruder or the injection molding machine, in which the screw 12 rotates to eject molten and compacted extrusion material through the ejection opening 16 on the right in FIG. 1 into a tool to be filled.
Oberhalb der in der Figur durch eine strichpunktierte Linie angegebenen Drehachse X der Schnecke 12 und des Mischaufsatzes 10 ist der Mischaufsatz 10 geschnitten dargestellt, unterhalb der Drehachse X ungeschnitten, d.h. die Figur zeigt hier die Außenseite seiner Mantelfläche 18. Above the axis of rotation X of the screw 12 and of the mixing attachment 10 indicated by a dot-dash line in the figure, the mixing attachment 10 is shown in section, below the rotation axis X uncut, i. the figure shows the outside of its lateral surface 18th
Die Mantelfläche 18 besitzt in der in der Figur dargestellten Ausführungsform im Wesentlichen die Form eines liegenden Kegelstumpfs mit der Drehachse X als zentraler Symmetrieachse. An dem in der Figur linken ersten axialen Ende der Mantelfläche 18 entspricht ihr Durchmesser im Wesentlichen jenem der Schnecke 12. Der Durchmesser der Mantelfläche 18 nimmt daher von ihrem in der Figur linken ersten axialen Ende nahe dem stromabwärtigen Ende der Schnecke 12 zu ihrem in der Figur rechten zweiten axialen Ende nahe der Ausstoßöffnung 16 im Wesentlichen kontinuierlich bis zu einem maximalen Durchmesser Dmax zu. Dieser ist geringfügig kleiner als der Innendurchmesser DZyi des Zylinders 14. In the embodiment shown in the figure, the lateral surface 18 essentially has the shape of a horizontal truncated cone with the axis of rotation X as the central axis of symmetry. At the first left in the figure left axial end of the lateral surface 18 corresponds to its diameter substantially that of the screw 12. The diameter of the lateral surface 18 therefore decreases from its left in the figure first axial end near the downstream end of the screw 12 to its in the figure right second axial end near the ejection opening 16 substantially continuously up to a maximum diameter D max . This is slightly smaller than the inner diameter D Zy i of the cylinder 14th
Für die von der Schnecke 12 geförderte Schmelze verbleibt somit nur ein Ringspalt mit einer Breite von (DZy, - Dmax)/2, um am stromabwärtigen Ende der Mantelfläche 18 des Mischaufsatzes 10 vorbei zur Ausstoßöffnung 16 zu strömen. Der Hauptteil der Schmelze strömt durch Durchbrüche 20 in der Mantelfläche 18 hindurch von ihrer Außenseite zu ihrer Innenseite und von dort zur Ausstoßöffnung 16. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Durchbrüche 20 als Bohrungen 20 ausgebildet. Da sich die Mantelfläche 18 des erfindungsgemäßen Mischaufsatzes 10 im Betrieb des Extruders bzw. der Spritzgussmaschine zusammen mit der Schnecke 12 dreht, wird der Materialstrom der Schmelze hierdurch in eine Vielzahl einzelner Fäden aufgeteilt, die miteinander vermischt werden. Dies ist in der Figur durch einzelne Pfeile angedeutet. Hierdurch wird die Material- und Temperatur-Homogenität der Schmelze erfindungsgemäß verbessert. Thus, only one annular gap with a width of (D Zy , -D max ) / 2 remains for the melt conveyed by the screw 12 in order to flow past the downstream end of the lateral surface 18 of the mixing attachment 10 to the discharge opening 16. The main part of the melt flows through apertures 20 in the lateral surface 18 from its outer side to its inner side and from there to the ejection opening 16. In the present embodiment, the apertures 20 are formed as bores 20. Since the lateral surface 18 of the mixing attachment 10 according to the invention in the operation of the extruder or the Injection molding machine rotates together with the screw 12, the material flow of the melt is thereby divided into a plurality of individual threads, which are mixed together. This is indicated in the figure by individual arrows. As a result, the material and temperature homogeneity of the melt is improved according to the invention.
In der in der Figur dargestellten Ausführungsform weist die Mantelfläche 18 in axialer Richtung sieben Bohrungen ungefähr in einer Reihe auf, deren Durchmesser DBoh größer ist als die Breite des Ringspalts (DZyi - Dmax)/2. Je nach rheologischen Eigenschaften des Extrusionsmaterials und/oder Widerstand des zu befüllenden Werkzeugs kann die Zahl der Bohrungen 20 und/oder ihr Durchmesser DBoh auch anders gewählt werden. Ebenso ist es möglich, die Bohrungen 20 anders als in der Figur nicht in einer Reihe in axialer Richtung vorzusehen, sondern zum Beispiel schraubenlinienförmig um die Mantelfläche 18 herum verlaufend. In the embodiment shown in the figure, the lateral surface 18 in the axial direction seven holes approximately in a row whose diameter D Boh is greater than the width of the annular gap (D Zy i - D max ) / 2. Depending on the rheological properties of the extrusion material and / or resistance of the tool to be filled, the number of holes 20 and / or their diameter D Boh can also be chosen differently. Likewise, it is possible, unlike in the figure, not to provide the bores 20 in a row in the axial direction, but, for example, helically around the lateral surface 18 extending around.
Die Mantelfläche 18 weist an ihrem in der Figur rechten zweiten axialen Ende ein Strömungsbeeinflussungsmuster in Form von mehreren Kerben 22 auf. Diese bewirken eine zusätzliche Durchmischung desjenigen Teils der Schmelze, der durch den Ringspalt zwischen der Mantelfläche 18 und der Innenwand des Zylinders 14 strömt. Alternativ oder ergänzend zu derartigen Kerben 22 kann das Strömungsbeeinflussungsmuster auch einen oder mehrere Zähne umfassen, die von der Mantelfläche 18 radial nach außen in Richtung der Innenwand des Zylinders 14 vorstehen. The lateral surface 18 has a flow influencing pattern in the form of a plurality of notches 22 at its second axial end on the right in the figure. These cause additional mixing of that part of the melt which flows through the annular gap between the lateral surface 18 and the inner wall of the cylinder 14. As an alternative or in addition to such notches 22, the flow influencing pattern may also comprise one or more teeth projecting radially outwards from the lateral surface 18 in the direction of the inner wall of the cylinder 14.
Der erfindungsgemäße Mischaufsatz 10 kann zweckmäßigerweise eine axiale Länge L in Fließrichtung der Schmelze von ca. L = 1 .5* Dmax aufweisen. In der Praxis werden z.B. Zylinder 14 mit einem Durchmesser DZyi von ca. 90 mm eingesetzt. In diesem Fall kann der Durchmesser Dmax der Mantelfläche 18 an ihrem stromabwärtigen zweiten Ende zweckmäßigerweise etwa 87 mm betragen, so dass eine axiale Länge des Mischaufsatzes 10 von ca. 130 mm zweckmäßig ist. Gleichzeitig verbleibt ein Ringspalt der Breite (DZyi - Dmax)/2=1 .5 mm zwischen der Mantelfläche 18 und der Innenwand des Zylinders 14 für ein direktes Vorbeiströmen der Schmelze unter Umgehung der Bohrungen 20. The mixing attachment 10 according to the invention can expediently have an axial length L in the direction of flow of the melt of approximately L = 1 .5 * D max . In practice, for example cylinder 14 are used with a diameter D Zy i of about 90 mm. In this case, the diameter D max of the lateral surface 18 at its downstream second end expediently be about 87 mm, so that an axial length of the mixing attachment 10 of about 130 mm is expedient. At the same time an annular gap of the width (D Zy i - D max ) / 2 = 1 .5 mm remains between the lateral surface 18 and the inner wall of the cylinder 14 for a direct flow past the melt, bypassing the bores 20th
Die Gesamtzahl der Bohrungen 20, die die Mantelfläche 18 durchsetzen, hängt im Wesentlichen vom Durchmesser der Schnecke 12 ab, der dem Durchmesser der Mantelfläche 18 an ihrem ersten Ende entspricht, sowie von der Länge L der Mantelfläche 18 in axialer Richtung. Bei den oben genannten beispielhaften Werten lassen sich zweckmäßigerweise ca. 100 Bohrungen 20 über die gesamte Mantelfläche 18 verteilt vorsehen. In der Praxis werden bei Extrudern bzw. Spritzgussmaschinen Schnecken in einem Durchmesserbereich von ca. 25 mm bis ca. 265 mm eingesetzt, und hierzu passende erfindungsgemäße Mischaufsätze 10 lassen sich für diesen gesamten Bereich herstellen, gegebenenfalls mit entsprechend kleinerer oder größerer Gesamtanzahl von Bohrungen 20. The total number of holes 20, which pass through the lateral surface 18, depends essentially on the diameter of the screw 12, which corresponds to the diameter of the lateral surface 18 at its first end, as well as the length L of the lateral surface 18 in the axial direction. With the above-mentioned exemplary values, it is expedient to provide approximately 100 bores 20 distributed over the entire lateral surface 18. In practice, in extruders or injection molding machines, screws in A diameter range of about 25 mm to about 265 mm used, and suitable mixing inserts 10 according to the invention can be prepared for this entire area, optionally with a correspondingly smaller or larger total number of holes 20th
Der erfindungsgemäße Mischaufsatz 10 ermöglicht in allen Ausführungsformen eine verbesserte Durchmischung der Schmelze und somit eine bessere Material- und Temperatur-Homogenität des Extrusionsmaterials. Die Mantelfläche 18 muss hierzu nicht zwingend die in der Figur dargestellte kegelstumpfförmige Gestalt aufweisen, solange nur ihr Durchmesser in Fließrichtung der Schmelze zunimmt, was zum Beispiel auch bei einer rotationssymmetrischen Mantelfläche 18 mit einer stufenförmigen Mantellinie gewährleistet ist. Ferner ist es aus Gründen der Wartungsfreundlichkeit und der Möglichkeit, einen Extruder bzw. eine Spritzgussmaschine zur Verarbeitung eines anderen Extrusionsmaterials mit einem anderen Mischaufsatz zu versehen, zwar bevorzugt, wenn der Mischaufsatz 10 durch eine lösbare Befestigungsvorrichtung wie z. B. ein Gewinde lösbar mit der Schnecke 12 verbunden werden kann. Es ist aber grundsätzlich auch eine unlösbare Befestigungsvorrichtung von der Erfindung erfasst, z. B. in Form einer Schweißverbindung, durch die eine einstückige Gestaltung eines erfindungsgemäßen Mischaufsatzes 10 als integrale Spitze einer Schnecke 12 realisiert wird. The mixing attachment 10 according to the invention allows improved mixing of the melt in all embodiments and thus better material and temperature homogeneity of the extrusion material. The lateral surface 18 need not necessarily have the frustoconical shape shown in the figure, as long as only their diameter increases in the flow direction of the melt, which is ensured, for example, in a rotationally symmetrical lateral surface 18 with a stepped generatrix. Furthermore, it is preferred for reasons of ease of maintenance and the ability to provide an extruder or an injection molding machine for processing another extrusion material with another mixing attachment, when the mixing attachment 10 by a releasable attachment device such. B. a thread can be releasably connected to the screw 12. But it is in principle also an insoluble fastening device covered by the invention, for. B. in the form of a welded joint through which a one-piece design of a mixing head 10 according to the invention as an integral tip of a screw 12 is realized.

Claims

Ansprüche claims
1 . Mischaufsatz (10) für eine Schnecke (12) , insbesondere für eine Extruderschnecke (12) in einem Extruder oder in einer Spritzgussmaschine, umfassend eine im Wesentlichen rotationssymmetrische Mantelfläche (18), deren Durchmesser von einem ersten Ende zu einem zweiten Ende der Mantelfläche (18) zunimmt, sowie eine im Bereich des ersten Endes der Mantelfläche (18) vorgesehene Befestigungsvorrichtung zur Befestigung des Mischaufsatzes (10) an einem stromabwärtigen Ende der Schnecke (12), wobei die Mantelfläche (18) von einer Mehrzahl von Durchbrüchen (20), insbesondere Bohrungen (20), durchsetzt ist. 1 . A mixing attachment (10) for a screw (12), in particular for an extruder screw (12) in an extruder or in an injection molding machine, comprising a substantially rotationally symmetrical lateral surface (18) whose diameter is inclined from a first end to a second end of the lateral surface (18 ) and a fastening device provided in the region of the first end of the lateral surface (18) for fastening the mixing attachment (10) to a downstream end of the screw (12), wherein the lateral surface (18) of a plurality of openings (20), in particular Holes (20), interspersed.
2. Mischaufsatz (10) nach Anspruch 1 , wobei die Befestigungsvorrichtung ein Gewinde umfasst. 2. mixing attachment (10) according to claim 1, wherein the fastening device comprises a thread.
3. Mischaufsatz (10) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Mantelfläche (18) wenigstens teilweise kegelstumpfförmig gebildet ist. 3. mixing attachment (10) according to claim 1 or 2, wherein the lateral surface (18) is formed at least partially frusto-conical.
4. Mischaufsatz (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Durchbrüche (20) als Bohrungen (20) ausgebildet sind. 4. mixing attachment (10) according to any one of the preceding claims, wherein the openings (20) are formed as bores (20).
5. Mischaufsatz (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei wenigstens ein Teil der Durchbrüche (20) oder Bohrungen (20) die Mantelfläche (18) im Wesentlichen orthogonal durchsetzt. 5. mixing attachment (10) according to any one of the preceding claims, wherein at least a portion of the apertures (20) or bores (20) passes through the lateral surface (18) substantially orthogonal.
6. Mischaufsatz (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Durchmesser (DBoh) der Durchbrüche (20) oder Bohrungen (20) im Wesentlichen gleich ist. 6. mixing attachment (10) according to any one of the preceding claims, wherein the diameter (D Boh ) of the openings (20) or holes (20) is substantially equal.
7. Mischaufsatz (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Durchbrüche (20) oder Bohrungen (20) unterschiedliche Durchmesser (DBoh) aufweisen. 7. mixing attachment (10) according to any one of claims 1 to 6, wherein the openings (20) or holes (20) have different diameters (D Boh ).
8. Mischaufsatz (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Rand der Mantelfläche (18) an ihrem zweiten Ende einen im Wesentlichen kreisförmigen Umfang aufweist. 8. mixing attachment (10) according to any one of the preceding claims, wherein the edge of the lateral surface (18) at its second end has a substantially circular circumference.
9. Mischaufsatz (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Rand der Mantelfläche (18) an ihrem zweiten Ende ein Strömungsbeeinflussungsmuster aufweist. 9. mixing attachment (10) according to any one of the preceding claims, wherein the edge of the lateral surface (18) at its second end has a flow influencing pattern.
10. Mischaufsatz (10) nach Anspruch 9, wobei das Strömungsbeeinflussungsmuster wenigstens eine Kerbe (22) oder wenigstens einen Zahn umfasst. The mixing head (10) of claim 9, wherein the flow influencing pattern comprises at least one notch (22) or at least one tooth.
1 1 . Mischaufsatz (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Dicke der Mantelfläche (18) von ihrem ersten Ende zu ihrem zweiten Ende abnimmt. 1 1. A mixing head (10) according to any one of the preceding claims, wherein the thickness of the lateral surface (18) decreases from its first end to its second end.
12. Mischaufsatz (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dessen axiale Länge (L) vom ersten Ende zum zweiten Ende der Mantelfläche (18) im Wesentlichen das 1 ,5-fache des Durchmessers (Dmax) der Mantelfläche (18) an ihrem zweiten Ende beträgt. 12. mixing attachment (10) according to any one of the preceding claims, whose axial length (L) from the first end to the second end of the lateral surface (18) is substantially 1, 5 times the diameter (D max ) of the lateral surface (18) at its second end is.
13. Schnecke (12), umfassend einen Mischaufsatz (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche. 13. worm (12) comprising a mixing attachment (10) according to any one of the preceding claims.
14. Extruder oder Spritzgussmaschine, umfassend eine Schnecke (12) nach Anspruch 13. 14. An extruder or injection molding machine, comprising a screw (12) according to claim 13.
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