WO2010018062A2 - Extrudiervorrichtung - Google Patents

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WO2010018062A2
WO2010018062A2 PCT/EP2009/059810 EP2009059810W WO2010018062A2 WO 2010018062 A2 WO2010018062 A2 WO 2010018062A2 EP 2009059810 W EP2009059810 W EP 2009059810W WO 2010018062 A2 WO2010018062 A2 WO 2010018062A2
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shaft
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Kraussmaffei Berstorff Gmbh
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    • B29C48/03Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor characterised by the shape of the extruded material at extrusion

Definitions

  • the present invention relates to an extruding device comprising an extruder barrel, a screw and a rotary drive for the screw. It can be used particularly advantageously in particular large single-screw extruders, but it is also possible to use them in twin- or multi-screw extruders.
  • Large single-screw extruders can be used, for example, in LDPE synthesis, ie in the production of low-density polyethylene, with current production rates of up to 60 t / h. be.
  • Such systems represent a very high investment volume and are designed with high target operating times in the range of 8,000 hours / year. Any longer downtime represents a major economic loss for the operator.
  • Another disadvantage is that in case of failures possibly upstream equipment such as cracker must be shut down at the same time.
  • Extruders generally have an extruder barrel, a screw and a rotary drive for the screw rotatably mounted in an extruder barrel, which is connected for safe and lossless power transmission directly to the rotary drive.
  • the rotary drive can be designed either as a direct drive or coupled via a gear motor.
  • a thrust bearing may be required that absorbs the forces resulting from the head pressure. This is understood to mean the pressure exerted on the screw by the melt produced by the extruder.
  • Such thrust bearings can be integrated either in the gearbox or in the direct drive or separately from them be provided. In this case, they are usually arranged between rotary drive and extruder cylinder.
  • rotary actuators are used with gear, which have a variety of bearings and gears.
  • gear which have a variety of bearings and gears.
  • a thrust bearing is arranged, which is basically designed for a defined operating time. This is in the range of 40,000 operating hours, taking into account a statistical failure rate of approximately 10% of the bearings that fail before the nominal operating time is reached.
  • the head of the extruder must be opened.
  • the entire granulator must be disassembled and moved away from the extruder.
  • the head connection between extruder and granulator must be disconnected, the flanges of the transport water circuit of the underwater granulator must be opened, the electrical connection of the granulator motor must be loosened, as well as the wiring of all sensors in the terminal box of the granulator.
  • the screw After opening the head connection of the extrusion device, the screw can be pushed forward through the region of the head connection. This is usually done from the side of the rotary drive through the gear and the thrust bearing, so that the drive-side screw end releases the area of the transmission and the thrust bearing, thus no longer protruding into these.
  • no separate shut-off valve is provided in the extruding device in the region of the feed funnel for the material to be processed, problems may arise with material still remaining in the feed funnel and the extruder barrel. Since the material in this case comes into contact with a region of the screw, which usually has no material contact, and this contaminated, it may later interfere with operation come.
  • an intermediate housing which makes the connection between the thrust bearing and extruder and is generally divided along its center axis and thus obviously executed, can be at least partially disassembled, so that in the As a consequence, the pressure bearing centered between the rotary drive and the intermediate housing can be disassembled. Only then, if appropriate, can the gearbox be opened so that its components are accessible. If it is an error in the area of the thrust bearing, then the steps mentioned are also necessary to open this and reach the defective components can.
  • Object of the present invention is therefore to provide a simple and inexpensive construction that allows easy assembly and disassembly of the individual components and assemblies of an extrusion.
  • an extruder device has an extruder cylinder, a screw and a rotary drive for the screw, wherein the screw end facing the rotary drive does not protrude into bearings provided between extruder cylinder and rotary drive, in particular into a thrust bearing.
  • This construction has proved to be particularly advantageous, since through them a avoid strong nesting of the various assemblies, resulting in a more modular design.
  • the individual modules, such as rotary actuator, extruder barrel or bearings are more accessible.
  • smaller extrusion devices can be constructed entirely without interposed bearings, so that in this invention, the screw does not protrude into the region of the rotary drive, but the rotary drive side screw end terminates substantially flush with the extruder cylinder or a possibly intermediate intermediate housing.
  • the extruding device has a shaft which is connected with one end with a torque transmitting element of the rotary drive and the other end with the rotary drive facing the screw end rotatably transmitting power.
  • the rotational force-transmitting connecting points can be configured both between the shaft and the worm and between the shaft and the rotary drive so that they are easily detachable.
  • the screw due to the intermediate shaft does not penetrate all following the extruder cylinder in the direction of the rotary drive components.
  • the torque transmission is taken over in this area by the shaft.
  • the shaft can be positively and detachably connected to the rotary drive and / or the rotary drive facing the screw end.
  • a positive connection is particularly suitable for the rotary power transmission and suitable for easy detachable executable, so that even after long service life, a release of such a connection is possible.
  • the shaft can be designed such that both the rotary drive and the worm are connectable to it via such a positive and releasable connection. In this way losses in the rotary power transmission can be avoided.
  • the shaft passes through only possibly interposed assemblies, such as bearings, but does not rely on these or no connection with them.
  • the disassembly is further simplified.
  • the screw drive facing the screw end may have a recess with internal teeth for positive connection with the shaft.
  • Such internal toothing represents a particularly simple, releasable and form-fitting rotational force-transmitting connection with a tuned shaft with corresponding external toothing.
  • the extrusion device is designed such that the rotational force-transmitting element of the rotary drive in operation does not protrude into the extruder barrel or possibly provided between this and the rotary drive bearing, in particular in a thrust bearing.
  • the torque transmitting element should end substantially flush with the rotary drive or a housing thereof.
  • a disadvantageous interleaving of the individual modules is further reduced, the connection between the screw and rotating force-transmitting element via the shaft, which is preferably supported or mounted on any other element.
  • the storage then takes place via the rotary drive on one side and the screw on the other side.
  • the rotary drive can preferably have a hollow shaft as a torque transmitting element. This can be open on the extruder side.
  • the shaft may be designed such that it can be positively and detachably connected to the hollow shaft of the rotary drive, wherein a positive connection via an internal toothing of the hollow shaft with an external toothing of the shaft is preferred.
  • the rotational power transmission between the rotary drive and shaft takes place here in the region of the rotary drive, so that a clear functional and local assignment is given and the assemblies, apart from the shaft as a link, do not protrude into each other.
  • the rotary drive can be designed such that the shaft can be pulled out of the rotary drive in a released state on the extruder counterpart side.
  • Extruderussiseite here is the side facing away from the extruder cylinder understood.
  • the connection between the rotary drive and screw can be easily solved and the shaft removed without further adjustment or disassembly steps.
  • correspondingly suitable tools may be provided which allow, for example, a gripping of the shaft with a correspondingly opened rotary drive housing, so that it can be pulled after a possibly still required unlocking.
  • a groove or the like could be provided in the rotary drive side shaft end, can engage in the corresponding claws of the tool.
  • the screw facing the end of the shaft must have the same or a slightly smaller diameter than the hollow shaft of the rotary drive. If the screw end facing the rotary drive has a recess with internal toothing and the shaft has corresponding external toothing, it is particularly easy to ensure that the shaft is pulled out through a hollow shaft of the rotary drive.
  • either both the hollow shaft and the recess of the screw end could have an identical internal toothing, so that the external toothing can be carried out over the entire wavelength.
  • the external teeth could also be interrupted between the shaft ends such that the diameter of the shaft in this area is less than the minimum diameter of the internal toothing of the hollow shaft.
  • a thrust bearing for receiving the axial pressure acting on the screw between the extruder cylinder and the rotary drive can be provided.
  • a thrust bearing must intercept the very high axial forces acting on the worm, in particular in the case of large extruders, so that the rotary drive does not suffer any damage from them.
  • Such thrust bearings are designed for long operating times, but can lead to long downtime in case of failure, if they are not easily accessible.
  • Such a thrust bearing can be connected via an apparent intermediate housing with the extruder cylinder, which allows, inter alia, a centered connection of thrust bearing and extruder barrel.
  • a pressure piece can be rotatably mounted, which transmits the pressure of the navanthebs districten screw end to the thrust bearing.
  • the wave may be loose, i. without a fixed connection, be pushed through the pressure piece, which simplifies the disassembly.
  • the thrust bearing can be easily decoupled from the rotary drive. If thrust bearing and rotary drive be connected centering, for example via corresponding projections and recesses, still a slight axial relative movement between the thrust bearing and rotary drive must be done before the thrust bearing removed, especially laterally or can be pulled up. For this purpose, an optionally provided intermediate housing can be removed. Since according to the invention but the torque transmitting element does not protrude further into the region of the thrust bearing, only slight axial relative movements must be performed, which further simplifies disassembly.
  • a flange which is designed to be divisible and designed such that a centering connection between the thrust bearing and rotary drive can be effected by this.
  • a flange is preferably divisible along its center axis, which is advantageously arranged horizontally. This results in a good accessibility of the area between the rotary drive and thrust bearing from above, assembly and disassembly are further simplified and individual modules are easy and directly accessible.
  • a particularly preferred embodiment of the invention provides for a design of the rotary drive as a motor with gear or as a direct drive. This can be provided as a motor hydraulic, electrical or otherwise conventional drives.
  • Figure 1 is a schematically illustrated extrusion device for LDPE according to the prior art
  • FIG. 2 schematically shows a section of a design according to the invention
  • FIG. 1 shows a prior art single screw extruding apparatus used for the synthesis of LDPE.
  • the extruding device 1 has an extruder cylinder 2, in which a screw 4 is rotatably mounted.
  • a granulating device 6 in the form of an underwater granulator is connected via a perforated plate.
  • the melt is extruded through a perforated plate into a water-filled area.
  • knives circle and cut the extrudate into granules, which are cooled by the water and simultaneously transported away.
  • Such underwater granulators belong to the state of the art and will not be described in detail here.
  • the extrusion device 1 is supplied by a low-pressure separator 8 with material to be processed, wherein this is shut off at the inlet into the extruder cylinder 2 via a shut-off valve.
  • the so fed to the extruder cylinder 2 Material is degassed via a degassing device 10.
  • an intermediate housing 12 connects to the left hand, which is designed to be divisible and by means of which a thrust bearing 14 and a gear 16 are connected to the extruder cylinder 2.
  • Both the housing of the thrust bearing 14 and the intermediate housing 12 and the housing of the transmission 16 are designed such that they are centering connectable. Here this is represented by corresponding, interlocking projections and depressions of the individual housings.
  • the intermediate housing 12 is designed to be divisible, so that it can be opened first.
  • the transmission is rotationally driven by a motor, not shown, and transmits the torque to the screw 4, which is connected to the transmission 16 via a hollow shaft 18 which projects into the region of the thrust bearing 14.
  • the connection takes place here via a toothing.
  • FIG. 2 shows a section of the extruding device according to the invention in section.
  • the screw 4 is designed such that it does not project into the area of the thrust bearing 14.
  • Its rotary lifting end 4 "terminates substantially flush with the intermediate housing 12.
  • the rotary drive-side screw end 4" is supported on a pressure piece 24 rotatably mounted in the thrust bearing 14, which transfers the pressure to the bearings.
  • the shaft 20 passes through the pressure piece 24 without connection with the same, so that it can be pulled out of this as from a sleeve.
  • the transmission 16 is inventively designed such that the hollow shaft 18, by means of which the rotational force is transmitted to the screw, does not protrude beyond the region of the transmission housing and in particular does not protrude into the region of the thrust bearing 14.
  • the connection between the hollow shaft 18 and the worm 4 is produced by a shaft 20 which has external serrations at its two ends, which cooperate substantially positively with corresponding internal serrations of the hollow shaft 18 and a recess 4 'in the rotary drive-side worm end 4 " 16, the hollow shaft 18 thereof and the shaft 20 are formed such that the shaft 20 can be withdrawn through the gear 16 on the opposite side of the extruder, to the left in Figure 2.
  • the shaft 20 are simply pulled out to the left through the gear 16, without causing a relative displacement of the screw 4.
  • a flange 22 is provided, which is preferably divisible along its central axis, by means of which a connection between the housing of the transmission 16 and the housing of the thrust bearing 14 can be produced, wherein the flange 22 and the housing are formed such that they cooperate centering. This can be achieved by corresponding projections and undercuts in both the housings and the flange 22.
  • the shaft 20 can be pulled out through the gear 16 due to the inventive design, in Figure 2 to the left, then the intermediate housing 12 at least one side of the extruder cylinder 2 and the thrust bearing 14 are separated and opened, so that already a part of the pressure bearing is accessible. If further measures are necessary, it can be opened by loosening the connection between thrust bearing 14 and gear 16 via the flange 22 and thereby, for example, the thrust bearing 14 are removed upwards. Alternatively, only in case of faults in the area of the transmission 16, the connection between the thrust bearing 14 and gear 16 could be solved via the flange 22, the flange can be opened and the gear 16 can be opened and taken apart or possibly lifted away to the top.
  • a shaft 20 is provided as a torque transmitting element, it can be ensured that the interleaving of the various components is relatively low. As a result, the assembly and disassembly of the individual components is simplified. This is especially the case if neither rotary drive nor screw 4 elements that protrude into another component.
  • the present invention can thus significantly reduce assembly times in the event of failure of bearings or gear parts.
  • downtime reduction can range from 4 to 6 layers, which currently equates to a lost production loss of EUR 2 to 3 million.
  • unplanned installation work carries an increased risk of unforeseen delays. Since the required working steps are also reduced in the case of unplanned disassembly and assembly work by the inventive design of the extrusion, the risk of unforeseen failures is reduced.
  • extruding device Another advantage of the extruding device according to the invention is the fact that so far in disassembly work on extrusion plants where the rotary drive and possibly the thrust bearing were affected, both an extruder and a gear specialist were needed because the work on the rotary drive and / or on Pressure bearings also required strong modifications of the extrusion side. Due to the embodiment of the invention, only a specialist for the thrust bearing and the transmission or the drive is necessary. As a result, further savings can be achieved and increased availability of the system for the customer are possible.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Extrudiervorrichtung mit einem Extruderzylinder (2), einer Schnecke (4) und einem Drehantrieb für die Schnecke (4). Um eine besonders einfache Montage und Demontage der Baugruppen der Extrudiervorrichtung zu ermöglichen, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass das dem Drehantrieb zugewandte Schneckenende (4") im Betrieb nicht in zwischen Extruderzylinder und Drehantrieb vorgesehene Lager, insbesondere in ein Drucklager (14), ragt.

Description

Beschreibung
Titel Extrudiervorrichtung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Extrudiervorrichtung mit einem Extruderzylinder, einer Schnecke und einem Drehantrieb für die Schnecke. Besonders vorteilhaft kann sie bei insbesondere großen Einschneckenextrudern zur Anwendung kommen, es ist jedoch auch möglich, sie bei Zwei- oder Mehrschneckenextrudern einzusetzen.
Große Einschneckenextruder können beispielsweise in der LDPE-Synthese, also bei der Herstellung von Polyethylen geringer Dichte, eingesetzt werden, wobei aktuelle Produktionsraten bis zu 60 t/Std. betragen. Solche Anlagen stellen ein sehr hohes Investitionsvolumen dar und werden mit hohen Sollbetriebszeiten im Bereich von 8.000 Std./Jahr ausgelegt. Jede längere Stillstandszeit bedeutet einen großen wirtschaftlichen Verlust für den Betreiber. Nachteilig ist zudem, dass bei Ausfällen ggf. vorgeschaltete Anlagen wie beispielsweise Cracker gleichzeitig stillgelegt werden müssen.
Extruder weisen im Allgemeinen einen Extruderzylinder, eine Schnecke und einen Drehantrieb für die in einem Extruderzylinder drehbar gelagerte Schnecke auf, die zur sicheren und möglichst verlustfreien Kraftübertragung direkt mit dem Drehantrieb verbunden ist. Der Drehantrieb kann entweder als Direktantrieb oder als über ein Getriebe angekoppelter Motor ausgebildet sein. Zusätzlich kann ein Drucklager erforderlich sein, das die Kräfte aufnimmt, die aus dem Kopfdruck resultieren. Hierunter versteht man den durch die mit dem Extruder erzeugte Schmelze auf die Schnecke ausgeübten Druck. Solche Drucklager können entweder im Getriebe oder im Direktantrieb integriert oder separat von diesen vorgesehen sein. In diesem Fall werden sie üblicherweise zwischen Drehantrieb und Extruderzylinder angeordnet.
Im Fall der LDPE-Synthese auf insbesondere großen Einschneckenextrudern werden üblicherweise Drehantriebe mit Getriebe eingesetzt, die eine Vielzahl von Lagern und Zahnrädern aufweisen. Zwischen dem Getriebe und dem Extruderzylinder ist ein Drucklager angeordnet, wobei dieses grundsätzlich für eine definierte Betriebszeit ausgelegt ist. Diese bewegt sich im Bereich von 40.000 Betriebsstunden, wobei eine statistische Ausfallrate von ca. 10 % der Lager berücksichtigt wird, die vor Erreichen der nominellen Betriebszeit ausfallen.
Fällt ein solches Drucklager aus oder tritt Verschleiß oder ein Störfall im Getriebe auf, so müssen das Drucklager oder das Getriebe zugänglich sein, um die erforderlichen Reparaturen, wie beispielsweise das Ersetzen eines Getriebelagers, vornehmen zu können. Diese sind aber nur sehr aufwändig und in einer Vielzahl von Arbeitsschritten durchzuführen.
Zuerst muss das Kopfende des Extruders geöffnet werden. Im Fall der Synthese von LDPE, das üblicherweise mittels eines Unterwassergranulators granuliert wird, muss der gesamte Granulator demontiert und von dem Extruder wegversetzt werden. Hierzu muss der Kopfanschluss zwischen Extruder und Granulator getrennt, die Flansche des Transportwasserkreislaufes des Unterwassergranulators müssen geöffnet, der elektrische Anschluss des Granulatormotors muss gelöst werden, ebenso wie die Verdrahtung aller Sensoren im Klemmenkasten des Granulators. Sobald der Granulator axial vom Extruderzylinder versetzt ist, kann der nächste Arbeitsschritt durchgeführt werden.
Nach Öffnen des Kopfanschlusses der Extrudiervorrichtung kann die Schnecke nach vorne durch den Bereich des Kopfanschlusses herausgedrückt werden. Dies erfolgt üblicherweise von der Seite des Drehantriebs durch das Getriebe und das Drucklager hindurch, so dass das antriebsseitige Schneckenende den Bereich des Getriebes und des Drucklagers freigibt, in diesen also nicht mehr hineinragt. Insbesondere wenn in der Extrudiervorrichtung im Bereich des Zuführtrichters für zu verarbeitendes Material kein separates Absperrventil vorgesehen ist, kann es zu Problemen mit noch im Zuführtrichter und dem Extruderzylinder verbleibendem Material kommen. Da das Material hierbei mit einem Bereich der Schnecke in Berührung kommt, der üblicherweise keinen Material kontakt hat, und diesen verunreinigt, kann es später im Betrieb zu Störungen kommen.
Sobald das Schneckenende nicht mehr in den Bereich des Getriebes und des Drucklagers ragt, kann ein Zwischengehäuse, das die Verbindung zwischen Drucklager und Extruder herstellt und im allgemeinen entlang seiner Mittenachse geteilt ist und somit offenbar ausgeführt ist, zumindest teilweise demontiert werden, so dass in der Folge das zwischen Drehantrieb und dem Zwischengehäuse zentriert montierte Drucklager demontiert werden kann. Erst dann kann ggf. auch das Getriebegehäuse geöffnet werden, so dass dessen Bauteile zugänglich sind. Handelt es sich um einen Fehler im Bereich des Drucklagers, so sind ebenfalls die genannten Arbeitsschritte notwendig, um dieses öffnen und die schadhaften Bauteile erreichen zu können.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, eine einfache und kostengünstige Konstruktion bereitzustellen, die eine einfache Montage und Demontage der einzelnen Bauteile und Baugruppen einer Extrudiervorrichtung ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch eine Extrudiervorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Erfindungsgemäß weist eine Extrudiervorrichtung einen Extruderzylinder, eine Schnecke und einen Drehantrieb für die Schnecke auf, wobei das dem Drehantrieb zugewandte Schneckenende im Betrieb nicht in zwischen Extruderzylinder und Drehantrieb vorgesehene Lager, insbesondere in ein Drucklager, ragt. Diese Konstruktion hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, da sich durch sie eine starke Verschachtelung der verschiedenen Baugruppen vermeiden lässt, was zu einem stärker modularen Aufbau führt. So sind die einzelnen Baugruppen, wie beispielsweise Drehantrieb, Extruderzylinder oder Lager besser zugänglich. Insbesondere kleinere Extrudiervorrichtungen können ganz ohne zwischengeschaltete Lager aufgebaut sein, so dass bei diesen erfindungsgemäß die Schnecke nicht in den Bereich des Drehantriebs ragt, sondern das drehantriebsseitige Schneckenende im wesentlichen bündig mit dem Extruderzylinder oder einem eventuell zwischengeschalteten Zwischengehäuse abschließt.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung weist die erfindungsgemäße Extrudiervorrichtung eine Welle auf, die mit ihrem einen Ende mit einem drehkraftübertragenden Element des Drehantriebs und ihrem anderen Ende mit dem dem Drehantrieb zugewandten Schneckenende drehkraftübertragend verbindbar ist.
Durch das Zwischenschalten dieser Welle zwischen der Schnecke und dem Drehantrieb erhält man eine zusätzliche Flexibilität im Aufbau der Extrudiervorrichtung. Diese ist auch bei Demontagearbeiten vorteilhaft nutzbar.
Bevorzugt können die drehkraftübertragenden Verbindungsstellen sowohl zwischen Welle und Schnecke als auch zwischen Welle und Drehantrieb so ausgestaltet sein, dass sie einfach lösbar sind. So kann im Fall einer erforderlichen Demontage von Teilen des Drehantriebs und eines ggf. zwischengelagerten Drucklagers auf das beschriebene aufwändige Herausdrücken der Schnecke im Allgemeinen verzichtet werden, da die Schnecke aufgrund der zwischengeschalteten Welle nicht alle auf den Extruderzylinder in Richtung des Drehantriebs folgenden Bauteile durchsetzt. Die Drehkraftübertragung wird in diesem Bereich durch die Welle übernommen.
Besonders bevorzugt kann die Welle formschlüssig und lösbar mit dem Drehantrieb und/oder dem dem Drehantrieb zugewandten Schneckenende verbindbar sein. Eine formschlüssige Verbindung ist insbesondere für die Dreh kraftü bertrag ung geeignet und einfach lösbar ausführbar, so dass auch nach hohen Betriebsstandzeiten ein Lösen einer solchen Verbindung möglich ist.
Bevorzugterweise kann die Welle derart ausgeführt sein, dass sowohl der Drehantrieb als auch die Schnecke über eine solche formschlüssige und lösbare Verbindung mit ihr verbindbar sind. So lassen sich auch Verluste bei der Dreh kraftü bertrag ung vermeiden.
Vorteilhafterweise durchsetzt die Welle lediglich eventuell zwischengelagerte Baugruppen, wie Lager, stützt sich an diesen aber nicht ab oder geht keine Verbindung mit diesen ein. Hierdurch wird die Demontage weiter vereinfacht.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltungsform kann das dem Drehantrieb zugewandte Schneckenende eine Ausnehmung mit Innenverzahnung aufweisen zur formschlüssigen Verbindung mit der Welle. Eine solche Innenverzahnung stellt eine besonders einfache, lösbare und formschlüssig Drehkraft übertragende Verbindung mit einer abgestimmten Welle mit entsprechender Außenverzahnung dar.
In einer vorteilhaften Weiterbildung ist die erfindungsgemäße Extrudiervorrichtung derart ausgestaltet, dass das drehkraftübertragende Element des Drehantriebs im Betrieb nicht in den Extruderzylinder oder eventuell zwischen diesem und dem Drehantrieb vorgesehene Lager, insbesondere in ein Drucklager ragt. Insbesondere sollte das drehkraftübertragende Element im wesentlichen bündig mit dem Drehantrieb bzw. einem Gehäuse desselben enden. So wird eine nachteilige Verschachtelung der einzelnen Baugruppen weiter reduziert, die Verbindung zwischen Schnecke und dreh kraftübertragendem Element erfolgt über die Welle, die bevorzugt an keinem anderen Element abgestützt oder gelagert ist. Die Lagerung erfolgt dann über den Drehantrieb auf der einen Seite und die Schnecke auf der anderen Seite. Der Drehantrieb kann als drehkraftübertragendes Element bevorzugt eine Hohlwelle aufweisen. Diese kann auf der Extrudergegenseite offen sein. In diesem Fall kann die Welle derart ausgelegt sein, dass sie formschlüssig und lösbar mit der Hohlwelle des Drehantriebs verbindbar ist, wobei eine formschlüssige Verbindung über eine Innenverzahnung der Hohlwelle mit einer Außenverzahnung der Welle bevorzugt ist. Die Drehkraftübertragung zwischen Drehantrieb und Welle erfolgt hierbei im Bereich des Drehantriebs, so dass eine klare funktionale und örtliche Zuordnung gegeben ist und die Baugruppen, abgesehen von der Welle als Verbindungsglied, nicht ineinander ragen.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform kann der Drehantrieb derart ausgestaltet sein, dass die Welle in gelöstem Zustand auf der Extrudergegenseite aus dem Drehantrieb herausziehbar ist. Unter Extrudergegenseite wird hier die dem Extruderzylinder abgewandte Seite verstanden. So kann im Fall des Auftretens eines Fehlers im Bereich des Drehantriebs oder eines ggf. zwischengeschalteten Drucklagers oder anderer zwischengeschalteter Bauteile die Verbindung zwischen Drehantrieb und Schnecke einfach gelöst werden und die Welle ohne weitere Anpassungs- oder Demontageschritte entfernt werden. Hierfür können entsprechend geeignete Werkzeuge vorgesehen sein, die beispielsweise ein Greifen der Welle bei entsprechend geöffnetem Drehantriebsgehäuse ermöglichen, so dass diese nach einem eventuell noch erforderlichen Entriegeln gezogen werden kann. Hierfür könnte im drehantriebsseitigen Wellenende eine Nut oder ähnliches vorgesehen sein, in die entsprechende Klauen des Werkzeugs eingreifen können.
Um im Fall der Ausgestaltung des drehkraftübertragenden Elements als Hohlwelle ein einfaches Herausziehen der Welle in gelöstem Zustand auf der Extrudergegenseite zu ermöglichen, muss das der Schnecke zugewandte Ende der Welle denselben oder einen geringfügig geringeren Durchmesser als die Hohlwelle des Drehantriebs aufweisen. Weist das dem Drehantrieb zugewandte Schneckenende eine Ausnehmung mit Innenverzahnung und die Welle eine entsprechende Außenverzahnung auf, kann ein Herausziehen der Welle durch eine Hohlwelle des Drehantriebs besonders einfach gewährleistet werden. So könnten entweder sowohl die Hohlwelle als auch die Ausnehmung des Schneckenendes eine identische Innenverzahnung aufweisen, so dass die Außenverzahnung über die gesamte Wellenlänge durchgeführt sein kann. Die Außenverzahnung könnte aber auch zwischen den Wellenenden derart unterbrochen sein, dass der Durchmesser der Welle in diesem Bereich geringer als der minimale Durchmesser der Innenverzahnung der Hohlwelle ist. Auch andere Ausgestaltungsformen, wie beispielsweise ein geringfügig geringerer Durchmesser der Welle im Bereich der Verbindung mit dem dem Drehantrieb zugewandten Schneckenende, sind denkbar.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltungsform kann ein Drucklager zum Aufnehmen des auf die Schnecke wirkenden axialen Drucks zwischen Extruderzylinder und Drehantrieb vorgesehen sein. Ein solches Drucklager muss die insbesondere im Fall großer Extruder sehr hohen auf die Schnecke wirkenden Axialkräfte abfangen, so dass der Drehantrieb durch diese keine Schädigung erfährt. Solche Drucklager sind auf lange Betriebszeiten ausgelegt, können aber bei einem Ausfall zu langen Stillstandzeiten führen, wenn sie nicht leicht zugänglich sind. Ein solches Drucklager kann über ein offenbares Zwischengehäuse mit dem Extruderzylinder verbunden sein, das unter anderem eine zentrierte Verbindung von Drucklager und Extruderzylinder ermöglicht. In dem Drucklager kann ein Druckstück drehbar gelagert sein, das den Druck von dem drehanthebsseitigen Schneckenende auf das Drucklager übertragt. Die Welle kann hierbei lose, d.h. ohne feste Verbindung, durch das Druckstück geschoben sein, was die Demontage vereinfacht.
Durch die erfindungsgemäß geringe Verschachtelung der Baugruppen können Stillstandzeiten verkürzt werden. Denn die Schnecke ragt nicht in den Bereich des Drucklagers, sondern schließt bündig vor dem Drucklager, beispielsweise bündig mit dem Zwischengehäuse ab, so dass ohne Eingriffe im Bereich des Extruderzylinders mit Schnecke und Zuführ- und Nachfolgeeinrichtungen eine leichte Zugänglichkeit sowohl des Drehantriebs als auch des Drucklagers ermöglicht ist. So ist beispielsweise nach Entfernen der Welle und ggf. eines Teiles des Zwischengehäuses das Drucklager einfach zugänglich. Bevorzugt ragt auch das der Schnecke zugewandte Ende des drehkraftübertragenden Elements, insbesondere die Hohlwelle, des Drehantriebs im Betrieb nicht in das Drucklager. Durch die entsprechende Ausführung des Drehantriebs ist eine weiter vereinfachte Demontage auch des gesamten Drucklagers möglich. Durch Entfernen der Welle und Lösen von Verbindungsmitteln kann das Drucklager einfach vom Drehantrieb entkoppelt werden. Sollten Drucklager und Drehantrieb zentrierend verbunden sein, beispielsweise über entsprechende Vorsprünge und Ausnehmungen, muss noch eine geringfügige axiale Relativbewegung zwischen Drucklager und Drehantrieb erfolgen, bevor das Drucklager entfernt, insbesondere seitlich oder nach oben herausgezogen werden kann. Hierzu kann ein ggf. vorgesehenes Zwischengehäuse entfernt werden. Da erfindungsgemäß aber das drehkraftübertragende Element nicht weiter in den Bereich des Drucklagers ragt, müssen nur geringe axiale Relativbewegungen durchgeführt werden, was eine Demontage weiter vereinfacht.
Gemäß einer weiteren besonders vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung kann bei der Extrudiervorrichtung ein Flansch vorgesehen sein, der teilbar ausgeführt und derart ausgebildet ist, dass durch diesen eine zentrierende Verbindung zwischen Drucklager und Drehantrieb bewirkbar ist. Ein solcher Flansch ist bevorzugt entlang seiner Mittenachse teilbar, die vorteilhafterweise horizontal angeordnet wird. Hierdurch ergibt sich eine gute Zugänglichkeit des Bereichs zwischen Drehantrieb und Drucklager von oben, Montage und Demontage werden nochmals vereinfacht und einzelne Baugruppen sind einfach und direkt zugänglich. Dies hat den weiteren Vorteil, dass bei einer vollständigen Entfernung des Drucklagers oder des Drehantriebs der Flansch und ggf. ein zwischen Drucklager und Extruderzylinder vorgesehenes Zwischengehäuse nicht vollständig entfernt werden müssen, sondern lediglich entsprechend geöffnet werden müssen, so dass das Drucklager oder der Drehantrieb ohne eine axiale Relativbewegung zum jeweils anderen Bauteil nach oben entfernt werden können. Ferner können die nicht bewegten Teile von Flansch und Zwischengehäuse an ihrem Platz und insbesondere mit dem angrenzenden Bauteil verbunden bleiben.
Eine besonders bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht eine Ausbildung des Drehantriebs als Motor mit Getriebe oder als Direktantrieb vor. Hierbei können als Motor hydraulische, elektrische oder anderweitig übliche Antriebe vorgesehen werden.
Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung soll anhand der beiliegenden Figuren noch näher erläutert werden. Es zeigen
Figur 1 eine schematisch dargestellte Extrudiervorrichtung für LDPE gemäß dem Stand der Technik und
Figur 2 schematisch einen erfindungsgemäß ausgestalteten Abschnitt einer
Extrudiervorrichtung im Schnitt.
In Figur 1 ist eine Einschnecken-Extrudiervorrichtung gemäß dem Stand der Technik gezeigt, wie sie für die Synthese von LDPE eingesetzt wird. Die Extrudiervorrichtung 1 weist einen Extruderzylinder 2 auf, in dem eine Schnecke 4 drehbar gelagert ist. Am Kopfende des Extruderzylinders 2 ist eine Granuliervorrichtung 6 in Form eines Unterwassergranulators über eine Lochplatte angeschlossen. Bei solchen Unterwassergranulatoren wird die Schmelze durch eine Lochplatte in einen wassergefüllten Bereich extrudiert. Vor der Lochplatte kreisen Messer und schneiden das Extrudat in Granulate, die von dem Wasser gekühlt und gleichzeitig abtransportiert werden. Solche Unterwassergranulatoren gehören zum Stand der Technik und werden hier nicht näher beschrieben.
Die Extrudiervorrichtung 1 wird durch einen Niederdruckabscheider 8 mit zu verarbeitendem Material versorgt, wobei dieser am Eintritt in den Extruderzylinder 2 über ein Absperrventil absperrbar ist. Das so dem Extruderzylinder 2 zugeführte Material wird über eine Entgasungsvorrichtung 10 entgast. An den Extruderzylinder 2 schließt sich linker Hand ein Zwischengehäuse 12 an, welches teilbar ausgeführt ist und mittels dessen ein Drucklager 14 und ein Getriebe 16 an den Extruderzylinder 2 angeschlossen sind. Sowohl das Gehäuse des Drucklagers 14 als auch das Zwischengehäuse 12 und das Gehäuse des Getriebes 16 sind derart ausgeführt, dass sie zentrierend verbindbar sind. Hier ist dies dargestellt durch entsprechende, ineinandergreifende Vorsprünge und Vertiefungen der einzelnen Gehäuse. Das Zwischengehäuse 12 ist hierbei teilbar ausgeführt, so dass es als erstes geöffnet werden kann. Das Getriebe wird von einem nicht näher dargestellten Motor drehangetrieben und überträgt das Drehmoment auf die Schnecke 4, die mit dem Getriebe 16 über eine Hohlwelle 18, die in den Bereich des Drucklagers 14 ragt, verbunden ist. Die Verbindung erfolgt hierbei über eine Verzahnung.
Im Fall einer erforderlichen Wartung oder des Austausches von Teilen entweder des Getriebes 16 oder des Drucklagers 14 muss zuerst die Schnecke 4 durch das Getriebe 16 und das Drucklager 14 so weit nach rechts verschoben werden, dass sie nicht mehr in den Bereich des Drucklagers 14 ragt. Hierfür muss am Kopfende des Extruderzylinders 2 die Granuliervorrichtung 6 entfernt werden, was eine Mehrzahl von Arbeitsschritten erforderlich macht; insbesondere müssen die Wasserzu- und -abführleitungen getrennt, entsprechende Motoren abgestellt und getrennt und Sensorverbindungen gelöst werden.
Sobald auch die Verbindung zwischen Kopfende und Granuliervorrichtung 6 geöffnet ist, kann diese - in der Figur 1 nach rechts - verschoben werden. Erst dann kann die Schnecke 4 von der Seite des Getriebes 16 nach rechts durch den Extruderzylinder 2 nach vorne gedrückt werden, bis ihr antriebsseitiges Ende 4" nicht mehr in den Bereich des Drucklagers 14 ragt. Hierbei ist nachteilig, dass das drehantriebsseitige Ende 4" der Schnecke 4 durch Material, das noch im Extruderzylinder 2 vorhanden ist, verunreinigt wird, was bei der späteren Montage zu Problemen führen kann. Erst wenn die Schnecke 4 ausreichend nach rechts herausgedrückt ist, kann durch Öffnen des Zwischengehäuses 12 entsprechend auf das Drucklager 14 und ggf. auf das Getriebe 16 zugegriffen werden.
In der Figur 2 ist ein Abschnitt der erfindungsgemäßen Extrudiervorrichtung im Schnitt dargestellt. Hier ist nur der Bereich zwischen rückwärtigem Ende des Extruderzylinders 2 und Getriebe 16 gezeigt. Erfindungsgemäß ist die Schnecke 4 derart ausgeführt, dass sie nicht in den Bereich des Drucklagers 14 ragt. Ihr drehanthebsseitiges Ende 4" endet im Bereich des Zwischengehäuses 12, im wesentlichen bündig mit diesem. Das drehantriebsseitige Schneckenende 4" stützt sich an einem im Drucklager 14 drehbar gelagerten Druckstück 24 ab, das den Druck auf die Lager überträgt. Die Welle 20 durchsetzt das Druckstück 24 ohne Verbindung mit demselben, so dass sie aus diesem wie aus einer Hülse herausgezogen werden kann.
Auch das Getriebe 16 ist erfindungsgemäß derart ausgeführt, dass die Hohlwelle 18, mittels derer die Drehkraft auf die Schnecke übertragbar ist, nicht über den Bereich des Getriebegehäuses hinausragt und insbesondere nicht in den Bereich des Drucklagers 14 hineinragt. Die Verbindung zwischen der Hohlwelle 18 und der Schnecke 4 wird durch eine Welle 20 hergestellt, die an ihren beiden Enden über Außenverzahnungen verfügt, die mit entsprechenden Innenverzahnungen der Hohlwelle 18 und einer Ausnehmung 4' im drehantriebsseitigen Schneckenende 4" im Wesentlichen formschlüssig zusammenwirkt. Das Getriebe 16, die Hohlwelle 18 desselben und die Welle 20 sind derart ausgebildet, dass die Welle 20 durch das Getriebe 16 auf der Extrudergegenseite, in der Figur 2 nach links, herausziehbar ist. Im Falle eines Wartungsbedarfs im Bereich des Drucklagers 14 oder des Getriebes 16 kann deshalb die Welle 20 einfach nach links durch das Getriebe 16 herausgezogen werden, ohne dass es zu einer Relativverschiebung der Schnecke 4 kommt.
Ferner ist ein Flansch 22 vorgesehen, der bevorzugt entlang seiner Mittenachse teilbar ist, mittels dessen eine Verbindung zwischen dem Gehäuse des Getriebes 16 und dem Gehäuse des Drucklagers 14 herstellbar ist, wobei der Flansch 22 und die Gehäuse derart ausgebildet sind, dass sie zentrierend zusammenwirken. Dies ist durch entsprechende Vorsprünge und Hinterschneidungen sowohl in den Gehäusen als auch dem Flansch 22 erzielbar.
Bei einer Wartung bzw. einem Austausch entweder eines Getriebeteils oder eines Teils des Drucklagers 14 kann aufgrund der erfindungsgemäßen Ausgestaltung die Welle 20 durch das Getriebe 16 herausgezogen werden, in Figur 2 nach links, sodann kann das Zwischengehäuse 12 zumindest einseitig vom Extruderzylinder 2 und dem Drucklager 14 getrennt und geöffnet werden, so dass bereits ein Teil des Drucklagers zugänglich ist. Sollten weitere Maßnahmen notwendig werden, so kann durch Lösen der Verbindung zwischen Drucklager 14 und Getriebe 16 über den Flansch 22 dieser geöffnet werden und dadurch beispielsweise das Drucklager 14 nach oben entfernt werden. Alternativ könnte nur bei Fehlern im Bereich des Getriebes 16 die Verbindung zwischen Drucklager 14 und Getriebe 16 über den Flansch 22 gelöst werden, der Flansch geöffnet werden und das Getriebe 16 geöffnet und auseinandergenommen oder ggf. ganz nach oben weggehoben werden.
Da erfindungsgemäß eine Welle 20 als Drehkraft übertragendes Element vorgesehen ist, kann sichergestellt werden, dass die Verschachtelung der verschiedenen Bauteile relativ gering ist. Hierdurch wird die Montage und Demontage der einzelnen Bauteile vereinfacht. Dies ist insbesondere der Fall, wenn weder Drehantrieb noch Schnecke 4 Elemente aufweisen, die in ein anderes Bauteil ragen.
Durch diesen Aufbau ist es möglich, sowohl einen Drehantrieb und insbesondere ein Getriebe 16 und/oder ein Drucklager 14 einfach zu warten und ggf. zu entfernen, ohne dass weitere Modifikationen an der Extrudiervorrichtung 1 insbesondere im Bereich des Extruderzylinders 2 und der Schnecke 4 notwendig sind. So kann insbesondere das Kopfende des Extruders mit dort eventuell vorgesehenen Nachfolgeanlagen, wie beispielsweise einer Granuliervorrichtung 6, unverändert bleiben.
Durch die vorliegende Erfindung können somit Montagezeiten bei Ausfall von Lagern oder Getriebeteilen deutlich reduziert werden. Bei der Synthese LDPE kann sich die Reduzierung der Ausfallzeit im Bereich von 4 - 6 Schichten bewegen, was derzeit einem vermiedenen Produktionsausfall von 2 - 3 Mio. Euro entspricht. Da LDPE-Synthese-Anlagen zudem über Jahre ohne größere Instandsetzungsmaßnahmen betrieben werden, ist bei ungeplanten Montagearbeiten ein erhöhtes Risiko unvorhergesehener Verzögerungen gegeben. Da durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Extrudiervorrichtung die erforderlichen Arbeitsschritte auch im Fall von ungeplanten Demontage- und Montagearbeiten reduziert werden, wird auch das Risiko unvorhergesehener Ausfälle reduziert.
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Extrudiervorrichtung ist darin zu sehen, dass bislang bei Demontagearbeiten an Extrudieranlagen, bei denen der Drehantrieb und ggf. das Drucklager betroffen waren, sowohl ein Extruder- als auch ein Getriebespezialist benötigt wurden, da die Arbeiten am Drehantrieb und/oder am Drucklager auch starke Modifikationen der Extrusionsseite erforderten. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung ist nur noch ein Spezialist für das Drucklager und das Getriebe oder den Antrieb notwendig. Hierdurch können weitere Einsparungen erzielt werden und eine erhöhte Verfügbarkeit der Anlage für den Kunden ermöglicht werden.
Bezugszeichenliste
Extrudiervorπchtung
Extruderzylinder
Schnecke ' Ausnehmung mit Innenverzahnung " Schneckenende
Granuliervorrichtung
Niederdruckabscheider 0 Entgasungsvorrichtung 2 Zwischengehäuse 4 Drucklager 6 Getriebe 8 Hohlwelle 0 Welle 2 Flansch 4 Druckstück

Claims

Ansprüche
1. Extrudiervorrichtung mit einem Extruderzylinder (2), einer Schnecke (4) und einem Drehantrieb für die Schnecke (4), wobei das dem Drehantrieb zugewandte Schneckenende (4") im Betrieb nicht in zwischen Extruderzylinder und Drehantrieb vorgesehene Lager, insbesondere in ein Drucklager (14), ragt.
2. Extrudiervorrichtung nach Anspruch 1 , wobei eine Welle (20) vorgesehen ist, die mit ihrem einen Ende mit einem drehkraftübertragenden Element des Drehantriebs und mit ihrem anderen Ende mit dem dem Drehantrieb zugewandten Schneckenende (4") drehkraftübertragend verbindbar ist.
3. Extrudiervorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Welle (20) formschlüssig und lösbar mit dem Drehantrieb und/oder dem dem Drehantrieb zugewandten Schneckenende (4") verbindbar ist.
4. Extrudiervorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, wobei das dem Drehantrieb zugewandte Schneckenende (4") eine Ausnehmung (4') mit Innenverzahnung aufweist zur formschlüssigen Verbindung mit der Welle (20).
5. Extrudiervorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei das drehkraftübertragende Element des Drehantriebs im Betrieb nicht in den Extruderzylinder oder eventuell zwischen diesem und Drehantrieb vorgesehene Lager, insbesondere in ein Drucklager (14) ragt.
6. Extrudiervorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei das drehkraftübertragende Element des Drehantriebs als Hohlwelle (18) ausgebildet ist.
7. Extrudiervorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, wobei der Drehantrieb derart ausgestaltet ist, dass die Welle (20) in gelöstem Zustand auf der Extrudergegenseite aus dem Dreh? ϊrausziehbar ist.
8. Extrudiervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei ein Drucklager (14) zum Aufnehmen des auf die Schnecke (4) wirkenden axialen Drucks zwischen Extruderzylinder (2) und Drehantrieb vorgesehen ist.
9. Extrudiervorrichtung nach Anspruch 8, wobei ein Flansch (22) vorgesehen ist, der teilbar ausgeführt und derart ausgebildet ist, dass eine zentrierende Verbindung zwischen Drucklager (14) und Drehantrieb bewirkt wird.
10. Extrudiervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei der Drehantrieb als Motor mit Getriebe oder als Direktantrieb ausgestaltet ist.
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