WO2019228752A1 - PLASTIFIZIERZYLINDER EINES KUNSTSTOFFEXTRUDERS ODER EINER SPRITZGIEßMASCHINE - Google Patents

PLASTIFIZIERZYLINDER EINES KUNSTSTOFFEXTRUDERS ODER EINER SPRITZGIEßMASCHINE Download PDF

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WO2019228752A1
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Axel Ifland
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Definitions

  • the invention relates to a plasticizing cylinder of a plastic extruder or an injection molding machine having the features of the independent patent claim
  • Plastic extrusion as a primary molding process is very energy intensive.
  • the plastic granules to be processed must first be melted in order to then be able to be shaped. In this melting process, which is also called plasticizing process, the granules are fed to a plasticizing cylinder.
  • the plasticizing cylinder is designed as a hollow cylinder.
  • each heating zone is provided with an enclosure and a fan. If the temperature rises above the setpoint, it can be used be counteracted to the fan. In many cases, additional heatsinks are located on the surface of the heaters to make cooling more efficient. The cooling down of the plasticizing cylinder, however, is synonymous with high energy losses.
  • Cylinder cooling is realized here with water, which can run through holes in the cylinder.
  • DD 111 843 A1 discloses a temperature-controllable cylinder for plastic processing machines, in particular for extruders.
  • Cylinders On the Cylinders are arranged in several control zones, arranged in the axial direction one after the other hiegende, narrow heating bands and cooling rings for a liquid coolant.
  • the width of the heating bands corresponds approximately to the width of the cooling rings, so that a mutual interchangeability of heating bands against cooling rings is made possible.
  • a cooling ring consists of two half-shells, which have an inner jacket, a coolant space and an outer jacket.
  • the coolant chamber is closed on both sides with blind flanges and on the blind flanges elastic clamping elements for holding the cooling ring are arranged.
  • a single-screw extruder is known.
  • the single-screw extruder has a tubular groove bushing shrunk into a pressure-resistant reinforcement in a draw-in section.
  • a cooling channel is formed on the outer jacket of the reinforcement.
  • the existing in the reinforcement cooling channel is wrapped umêtnd of a jacket, which consists of two detachably interconnected half shells.
  • the reinforcements have on their outer lateral surface helical channels, which are flowed through successively by cooling water.
  • a cylinder for an extruder which has on its outer side a spiral groove.
  • elongated heating elements are arranged on the outer peripheral surface.
  • On the outer peripheral surface is located on a sleeve. The sleeve defines together with the groove and the heating elements a Restnutraum, which is traversed by a coolant.
  • a plasticizing cylinder with a spiral groove on the outside is known.
  • a heat transport medium oil, water, gas or steam
  • a cylinder for a twin-screw extruder is known. On the outside of the cylinder a plurality of channels are formed, which extend equidistantly from each other helically. On the cylinder a hollow collar is pushed to seal the channels. In these channels exactly one tempering medium is used. From DE 27 56572 Al a cooling-heating device in the screw housing of a screw machine is known. In the screw housing while a wear insert is arranged. Between an outer surface of the
  • This cooling-heating device consists of a tube which is helically wound on the wear insert. The ends of the tube are connected to a liquid inlet channel and a liquid outlet channel.
  • the tube is used to transport a tempering, in particular for the passage of cooling water. But also hot water can be passed through the pipe when heating is required. As a result, no separate heating elements and cooling elements are present, but only a pipe that can be used alternately for heating or for cooling.
  • the space between the turns of the tube is filled with a hardening material.
  • a plasticizing cylinder for an injection molding machine is known.
  • the plasticizing cylinder is formed as a hollow cylinder. In the cavity, a worm extends in the axial direction.
  • the plasticizing cylinder is provided with a heating device which is arranged on the outer wall of the plasticizing cylinder.
  • the plasticizing cylinder is subdivided from a feed opening to an outlet opening in a conveying space and a metering space.
  • the conveying space of the plasticizing cylinder corresponds to a conveying zone and the compression zone of a three-zone screw.
  • the metering chamber of the plasticizing cylinder corresponds to the metering zone of the three-zone screw. From the intake opening to the frontal
  • Outlet opening increases the wall thickness of the plasticizing cylinder.
  • the plasticizing cylinder is stepped. The step is provided in particular during the transition from the pumping room to the metering room.
  • the plasticizing cylinder is electrically heated by means of mounted on the outer wall heating bands. It is known to use tubular heaters as electric heaters, which surround the plasticizing helically and temper from the outside. For receiving a tubular heater, at least one recess is provided in the outer wall, which runs in a spiral in the axial direction of the plasticizing. Due to the stepped plasticizing cylinder two recesses are required to temper the cylinder over its entire axial length. The recesses each have a quadrangular cross-section in order to receive a quadrangular radiator in the cross section.
  • the plasticizing cylinder has on its surface at least two recesses, wherein the recesses extend spirally and parallel to each other, wherein in a recess at least one heating element is arranged, wherein in another spiral recess at least one Cooling element is arranged, wherein the spiral-shaped recesses extend parallel to each other along the surface of the plasticizing, wherein the at least one cooling element is formed as a tube, wherein the tube is traversed by a liquid cooling medium or flowed through.
  • the At least one heating element is preferably arranged at least one, in particular a plurality of insulating sleeves.
  • the recesses may be present.
  • the recesses in particular form a double spiral. It is also conceivable to form three or more than three recesses.
  • the formations form in the case of a multiple spiral, wherein in the axial direction in each case the first recess, the second recess and the third recess, etc. wind way side by side.
  • the spirals formed by the recess engage each other.
  • at least one heating element is arranged.
  • At least one cooling element is arranged, wherein the spiral-shaped recesses extend parallel to one another along the surface of the plasticizing cylinder.
  • At least one elongated heating element is arranged in the first recess and at least one elongate cooling element is arranged in the second recess. This makes it possible to significantly reduce the heat losses and thus the heating energy requirement.
  • the cooling elements and / or the heating elements are preferably adapted to the cross section of the recesses, wherein the heating elements and / or the cooling elements bear against both the bottom and the sides of the recesses.
  • the elongate heating element is designed in particular as a heating cartridge with a square cross-section.
  • the recesses preferably also have a square, in particular rectangular cross-section.
  • the recesses are preferably milled into the wall.
  • the cooling elements are designed as tubes, in particular as copper tubes, wherein the tube or the copper tubes are pressed into the corresponding recess. It is also possible to design the heating elements as pipes, for example as steel pipes or as copper pipes.
  • the cooling element may be formed as a copper tube, which is water or another liquid Cooling medium such as oil is flowed through. Alternatively, a steel tube can be used for the cooling elements.
  • the plasticizing cylinder has in particular a plurality of zones lying next to one another in the axial direction.
  • each zone at least one separate cooling element and / or a separate heating element can be arranged.
  • the cooling elements and / or the heating elements can be controlled and / or controlled separately zone by zone.
  • exactly one heating element and exactly one cooling element are arranged in each zone. It is conceivable that each zone has a separate double spiral with two recesses or a multiple spiral with three or more recesses.
  • exactly one double spiral with two recesses or exactly one multiple spiral with three or more recesses is formed, which can be actuated zone by zone by heating and / or cooling elements which can be controlled separately or in groups.
  • a plurality of recesses are arranged parallel to each other, so that more heating elements can be arranged per zone. If three recesses are present, for example, in the first and the second recess, for example, in each case preferably a plurality of heating elements can be arranged and in the third recess, preferably a plurality of cooling elements are arranged.
  • the plasticizing cylinder thus has at least one zone with both at least one cooling element and at least one heating element and at least one adjacent zone only with at least one heating element without cooling elements.
  • the recess for the at least one cooling element in this case does not extend over all zones, but only over the zones with cooling element and heating element.
  • the invention improves the energy efficiency of the cylinder temperature control, since the inserted heating elements can deliver the heat generated over% of their surface to the cylinder. Thanks to the integrated heating, the heat transfer is considerably improved.
  • the parallel to the radiators inserted cooling elements, namely the cooling tubes can dissipate very well excess heat through the liquid cooling medium. If it comes to Ubertemperatur the cooling water flow is controlled by an upstream valve. This system is much more efficient than the previously used air cooling.
  • the plasticizing cylinder may be surrounded for insulation in particular with at least one, in particular a plurality of insulating sleeves. On the outside of the wall around the cooling elements and the heating elements around is at least one, in particular a plurality of insulation collars are arranged.
  • the plasticizing cylinder can be used in a plastic extruder, in particular a single-screw extruder, a twin-screw extruder or a degassing extruder with a screw of constant or conical diameter.
  • the plasticizing cylinder In the Thermo-Plast injection molding process, there is no requirement to cool the plasticizing cylinder during the production process. However, cooling of the plasticizing an injection molding machine is quite helpful, namely, if, for example, in a material change, the temperature of the plasticizing cylinder should be lowered. For example, the user operates his injection molding machine with material A at a cylinder temperature of 300 ° C. Then he wants to process the material B at 200 ° C. Due to the cylinder insulation, the cylinder cools very slowly. In addition to the "heating groove", a "cooling groove" is introduced in phases into the cylinder, in which a pipe, in particular a copper pipe, is wrapped. The number of turns, zones and lengths depends on the Spaces.
  • the plasticizing cylinder is coolable during the tool changeover for the subsequent application, saving time here.
  • each injection molding machine has a feed zone cooling, which is also present in the plasticizing cylinder according to the invention and is not comparable to a rapid cooling.
  • the intake zone cooling takes place only in the catchment area of the plasticizing cylinder and should ensure that the material does not melt prematurely and can be well absorbed by the screw.
  • our cooling takes place zone by zone on the cylinder.
  • the milled grooves for this purpose are in particular available only in zones within the insulation sleeve.
  • Fig.l in a schematic, perspective view of a plasticizing
  • FIG. 2 in a schematic longitudinally sectioned detail of the
  • FIG. 3 in a schematic longitudinal sectional view of the
  • Plasticizing cylinder with additional insulation sleeves In Fig. 1, 2 and 3, a Plastifizierzy cylinder 1 is easy to see.
  • the plasticizing cylinder 1 is formed as a hollow cylinder and in the space 2 bounded by the plasticizing cylinder 1, a screw of an extruder, for example a single-screw extruder, a plastic extruder, a twin-screw extruder, a
  • Degassing extruder to be arranged a screw with a constant or conical diameter.
  • the interior 2 is formed as a hollow cylinder.
  • the plasticizing cylinder 1 has a wall 3, which limits the interior space 2.
  • Recesses 4, 5 formed on the outside of the wall 3.
  • the two recesses 4, 5 extend parallel to one another, so that in the longitudinally sectioned illustration according to FIG. 2, the first recess 4 and the second recess 5 are respectively arranged adjacent in the longitudinal direction.
  • the first recess 4 is in each case preferably arranged exactly in the middle between two adjacent second recesses 5, so that the spacing of the recesses 4, 5 is constant here.
  • At least one cooling element 6 and in the second recess 5, at least one heating element 7 is arranged. It is conceivable to arrange a plurality of heating elements 7 and / or a plurality of cooling elements distributed in different zones in order to further improve the temperature control.
  • An energy-efficient plasticizing system for extruders is provided. Waste heat losses are reduced. Thus, the heating energy requirement is significantly reduced. This is achieved in that the plasticizing cylinder 1 has on its surface the at least two spiral-shaped recesses 4, 5.
  • the recesses 4, 5 have a rectangular cross section.
  • the heating elements 7 have adapted to the recesses 5, rectangular cross-section.
  • the heating elements 7 are by heating cartridges with a rectangular, for example. Square cross section formed, wherein the heating cartridges 7 each have an electrical resistance heater.
  • a copper pipe is pressed into the recess 4. It is conceivable that several heating cartridges can be wrapped per heating zone. The energy efficiency of Barrel tempering is improved since the inserted heating elements 7 3 4 may submit their surface heat to the cylinder in particular.
  • the cross section of the heating elements 7 is adapted to the cross section of the recess 5.
  • the cross section of the cooling elements 6 is also adapted to the cross section of the recess 4.
  • the parallel to the heating elements 7 inserted cooling tubes can very well dissipate excess heat through a liquid medium.
  • the liquid medium may be, for example, water or oil.
  • the plasticizing cylinder 1 has a plurality of axially adjacent zones, wherein in each zone at least one heating element 7 and / or at least one cooling element 6 is arranged, wherein the heating elements 7 and / or the cooling elements 6 are separately controllable zone-wise and / or controllable.
  • the heating elements 7 and / or the cooling elements 6 are separately controllable zone-wise and / or controllable.
  • four zones each having a heating element 7 and a respective cooling element 6 are present.
  • the cooling water flow is regulated via an upstream valve (not shown).
  • This system is much more efficient than the previously used, inert air cooling.

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Plastifizierzylinder (1) eines Kunststoffextruders, wobei der Plastifizierzylinder (1) eine Wandung (3) aufweist, wobei in der Wandung (3) mindestens eine spiralförmige Ausnehmung (4, 5) ausgebildet ist, wobei in einer Ausnehmung (4) mindestens ein Heizelement (7) angeordnet ist. Der Plastifizierzylinder (1) ist dadurch verbessert, dass in einer anderen spiralförmigen Ausnehmung (5) mindestens ein Kühlelement (6) angeordnet ist, wobei die spiralförmigen Ausnehmungen (4, 5) sich entlang der Oberfläche des Plastifizierzylinders (1) parallel zueinander erstrecken, wobei das Kühlelement (6) als Rohr ausgebildet ist, wobei das Rohr von einem flüssigen Kühlmedium durchflossen oder durchfließbar ist.

Description

„Plastifizierzylinder eines Kunststoffextruders oder einer
Spritzgießmaschine“
Die Erfindung betrifft ein Plastifizierzylinder eines Kunststoffextruders oder einer Spritzgießmaschine mit den Merkmalen des unabhängigen Patentspruchs
1.
Kunststoffextrusion als Urformverfahren ist sehr energieintensiv. Das zu verarbeitende Kunststoffgranulat muss zunächst aufgeschmolzen werden, um dann formgebend ausgetragen werden zu können. In diesem Aufschmelzprozess, der auch Plastifiziervorgang genannt wird, wird das Granulat einem Plastifizierzylinder zugeführt. Der Plastifizierzylinder ist als Hohlzylinder ausgebildet.
Es ist bekannt, den Plastifizierzylinder von außen über halbschalenförmige Heizbänder zu erhitzen. Im Inneren des Plastifizierzylinders ist eine Förderschnecke angeordnet. Durch Drehen der Förderschnecke fördert die Förderschnecke das Granulat durch den Innenraum des Hohlzylinders, wobei der Kunststoff zu einer flüssigen Masse geschmolzen wird. Diese Masse wird von der Förderschnecke bei der Drehung durchmischt und homogenisiert, bevor sie kontinuierlich durch ein Werkzeug formgebend ausgetragen wird. Durch die Reibung zwischen der Förderschnecke und dem Kunststoff wird ebenfalls Energie bzw. Wärme in den Kunststoff eingetragen. Dies ist die sogenannte Friktionsenergie.
Je nach Empfindlichkeit des Kunststoffes, der Schneckendrehzahl und der Geometrie kommt es nicht selten dazu, dass die Heizbänder im laufenden Prozess zonenweise gar nicht mehr benötigt werden, um den Kunststoff zu erhitzen. Der dissipative Wärmeeintrag der Förderschnecke reicht hier aus, um den Kunststoff zu erwärmen. In diesen Fällen gestaltet sich die Temperaturregelung des Prozesses allerdings schwierig und es kann zu Ubertemperaturen kommen. Um den Zylinder dann wieder auf die Solltemperatur kühlen zu können, ist jede Heizzone mit einer Einhausung und einem Lüfter versehen. Steigt die Temperatur über den Sollwert so kann mit dem Lüfter gegengesteuert werden. In vielen Fällen befinden sich auf der Oberfläche der Heizbänder zusätzliche Kühlkörper, um die Kühlung effizienter zu gestalten. Das Herunterkühlen des Plastifizierzylinders ist allerdings gleichbedeutend mit hohen energetischen Verlusten. Nicht nur, dass im Falle einer Ubertemperatur bereits zugeführte Wärme wieder abgeführt werden muss, auch in einem Betriebszustand ohne Ubertemperatur geben die an der Oberfläche gerippten Heizbänder viel Wärme über Strahlung und Konvektion an die Umgebung ab. Eine Einhausung aus Blech ändert daran nur wenig. Eine sinnvolle Maßnahme, um diese Wärmeverluste zu verringern, wäre eine Zylinderisolierung, wie sie bei Spritzguss-Plastifiziereinheiten eingesetzt wird. Dies ist allerdings bei Extrudern dieser Art nur unzureichend möglich, da das Heizband von Luft umströmt werden können muss. Des Weiteren ist die Luftkühlung sehr ineffizient. Luft ist zwar ein sehr günstiges Kühlmedium, jedoch auch ein schlechter Wärmeträger. Zusätzlich dauert es eine Weile, bis der Kühleffekt über die Heizbänder und den Zylinder tatsächlich beim Kunststoff ankommt, was die Temperaturregelung erschwert.
Neben dem beschriebenen standardmäßig eingesetzten System existieren weitere davon abweichende Varianten zur Extrudertemperierung. Beispielsweise existieren Plastifizierzylinder mit quadratischem Querschnitt, die über seitlich eingeschobene Heizpatronen beheizt werden. Die
Zylinderkühlung wird hierbei mit Wasser realisiert, das durch Bohrungen im Zylinder laufen kann.
Es ist bekannt, Zylinder mit spiralförmigen Ausnehmungen auszubilden, welche nach außen hin über formschlüssig montierte Heizschalen abgedichtet und von einem flüssigen Kühlmedium durchströmt werden. Es ist ferner bekannt, die spiralförmige Ausnehmung auch an der inneren Oberfläche der Heizschalen auszubilden, wobei die Halbschalen dann abdichtend um den Zylinder gespannt werden.
Aus der DD 111 843 Al ist ein temperierbarer Zylinder für Plastverarbeitungsmaschinen, insbesondere für Extruder bekannt. Auf dem Zylinder sind in mehrere Regelzonen unterteilte, in Achsrichtung hintereinander hegende, schmale Heizbänder und Kühlringe für ein Flüssigkeitskühlmittel angeordnet. Die Breite der Heizbänder entspricht annährend der Breite der Kühlringe, so dass eine gegenseitige Austauschbarkeit von Heizbändern gegen Kühlringe ermöglicht wird. Ein Kühlring besteht aus zwei Halbschalen, die einen Innenmantel, einen Kühlmittelraum und einen Außenmantel aufweisen. Der Kühlmittelraum ist beidseitig mit Blindflanschen abgeschlossen und an den Blindflanschen sind elastische Spannelemente zur Halterung des Kühlrings angeordnet.
Aus der DE 42 26 350 Al ist ein Einschneckenextruder bekannt. Der Einschneckenextruder hat in einem Einzugsabschnitt eine in eine druckfeste Armierung eingeschrumpfte rohrförmige Nutenbuchse. Zur Erhöhung ihrer Wirksamkeit ist auf dem Außenmantel der Armierung ein Kühlkanal ausgebildet. Der in der Armierung vorhandene Kühlkanal ist von einem Mantel umdichtend umhüllt, der aus zwei lösbar miteinander verbundenen Halbschalen besteht. Die Armierungen haben an ihrer äußeren Mantelfläche wendelförmige Kanäle, die nacheinander von Kühlwasser durchströmt sind. Aus der DE 20 2014 003 691 Ul ist eine Vorrichtung zum Temperieren von Zylindern zur Verarbeitung von Kunststoffen oder sonstigen plastischen Massen bekannt. In der Zylinderwand sind Längsbohrungen angebracht, die mit einer Flüssigkeit befüllt sind. Dieses flüssige Kühlmedium strömt durch die axialen Zylinderbohrungen.
Aus der US 2,721,729 ist ein Zylinder für einen Extruder bekannt, der an seiner Außenseite eine spiralförmige Nut aufweist. In der Nut sind längliche Heizelemente angeordnet. An der Außenumfangsfläche liegt eine Hülse an. Die Hülse begrenzt zusammen mit der Nut und den Heizelementen einen Restnutraum, der von einem Kühlmittel durchflossen wird.
Aus der US 2 522 365 A ist ein Plastifizierzylinder mit einer spiralförmigen Nut an der Außenseite bekannt. In der Nut ist eine Leitung in Form eines Kupferrohres angeordnet, durch das ein Wärmetransportmittel (Öl, Wasser, Gas oder Dampf) geleitet wird.
Aus der WO 01/14121 Al ist ein Zylinder für einen Doppelschneckenextruder bekannt. An der Außenseite des Zylinders sind mehrere Kanäle ausgebildet, die sich äquidistant zueinander schraubenlinienförmig erstrecken. Auf den Zylinder wird eine Hohlmanschette aufgeschoben, um die Kanäle abzudichten. In diesen Kanälen wird genau ein Temperiermedium eingesetzt. Aus der DE 27 56572 Al ist eine Kühl-Heiz-Einrichtung im Schneckengehäuse einer Schneckenmaschine bekannt. In dem Schneckengehäuse ist dabei ein Verschleißeinsatz angeordnet. Zwischen einer Außenfläche des
Verschleißeinsatzes und einer Ausnehmung des Schneckengehäuses ist ein Zwischenraum gebildet, in dem die Kühl-Heiz-Einrichtung angeordnet ist. Diese Kühl-Heiz-Einrichtung besteht aus einem Rohr, das auf den Verschleißeinsatz schraubenlinienförmig aufgewickelt ist. Die Enden des Rohres sind mit einem Flüssigkeitszulaufkanal und einem Flüssigkeitsablaufkanal verbunden. Das Rohr dient zum Transport eines Temperiermediums, insbesondere zum Durchlauf von Kühlwasser. Aber auch Heißwasser kann durch das Rohr geleitet werden, wenn ein Beheizen erforderlich ist. Hierdurch sind keine separaten Heizelemente und Kühlelemente vorhanden, sondern nur ein Rohr, das jeweils wechselweise zum Beheizen oder zum Kühlen benutzt werden kann. Der Raum zwischen den Windungen des Rohres ist mit einem härtenden Material ausgefüllt. In dem schraubenlinienförmig verlaufenden Bereich zwischen den Windungen des Rohres kann ferner eine elektrische Heizung in Form von Heizdrahtwendeln angeordnet sein. Diese Anordnung hat den Nachteil, dass die Anordnung aufwendig herzustellen ist. Sobald ein Element defekt ist, muss ferner die gesamte Kühl-Heiz-Einrichtung ausgetauscht werden. Aus der gattungsbildenden DE 10 2012 112 747 Al ist ein Plastifizierzylinder für eine Spritzgießmaschine bekannt. Der Plastifizierzylinder ist hohlzylindrisch ausgebildet. In dem Hohlraum erstreckt sich eine Schnecke in axialer Richtung. Der Plastifizierzylinder ist mit einer Heizeinrichtung versehen, welche auf der Außenwand des Plastifizierzylinders angeordnet ist. Der Plastifizierzylinder ist von einer Einzugsöffnung bis zu einer Auslassöffnung hin in einem Förderraum und einem Meteringraum unterteilt. Dabei korrespondiert der Förderraum des Plastifizierzylinders zu einer Förderzone sowie der Kompressionszone einer Dreizonenschnecke. Der Meteringraum des Plastifizierzylinders korrespondiert zu der Meteringzone der Dreizonenschnecke. Von der Einzugsöffnung bis zur stirnseitigen
Auslassöffnung nimmt die Wandstärke des Plastifizierzylinders zu. Dazu ist der Plastifizierzylinder gestuft ausgebildet. Die Stufe ist insbesondere beim Übergang vom Förderraum zum Meteringraum vorgesehen. Der Plastifizierzylinder ist mit Hilfe von auf der Außenwandung angebrachten Heizbändern elektrisch beheizbar. Hierbei ist es bekannt, Rohrheizkörper als elektrische Heizkörper zu verwenden, die den Plastifizierzylinder schraubenförmig umschließen und von außen temperieren. Zur Aufnahme eines Rohrheizkörpers ist in der Außenwandung zumindest eine Ausnehmung vorgesehen, die in axialer Richtung des Plastifizierzylinders spiralförmig verläuft. Aufgrund des gestuft ausgebildeten Plastifizierzylinders sind zwei Ausnehmungen erforderlich, um den Zylinder über seine gesamte Axiallänge zu temperieren. Die Ausnehmungen weisen jeweils einen viereckigen Querschnitt auf, um einen in den Querschnitt viereckigen Heizkörper aufzunehmen.
Der Erfindung hegt nun die Aufgabe zugrunde, den Plastifizierzylinder zu verbessern und insbesondere ein energieeffizientes Plastifiziersystem für Extruder oder Spritzgießmaschinen bereitzustellen. Diese der Erfindung zugrunde hegende Aufgabe wird nun dadurch gelöst, dass der Plastifizierzylinder an seiner Oberfläche mindestens zwei Ausnehmungen aufweist, wobei die Ausnehmungen sich spiralförmig und parallel zueinander erstrecken, wobei in einer Ausnehmung mindestens ein Heizelement angeordnet ist, wobei in einer anderen spiralförmigen Ausnehmung mindestens ein Kühlelement angeordnet ist, wobei die spiralförmigen Ausnehmungen sich entlang der Oberfläche des Plastifizierzylinders parallel zueinander erstrecken, wobei das mindestens eine Kühlelement als Rohr ausgebildet ist, wobei das Rohr von einem flüssigen Kühlmedium durchflossen oder durchfließbar ist. An der Außenseite der Wandung um das mindestens eine Kühlelement und das WO 2019/228752 _ g _ PCT/EP2019/061438 mindestens eine Heizelement herum ist vorzugsweise mindestens eine, insbesondere mehrere Isolationsmanschetten angeordnet.
Es können insbesondere zwei Ausnehmungen vorhanden sein. Die Ausnehmungen bilden insbesondere eine Doppelspirale. Es ist denkbar auch drei oder mehr als drei Ausnehmungen auszubilden. Die Ausbildungen bilden in dem Fall eine Mehrfachspirale, wobei in axialer Richtung jeweils die erste Ausnehmung, die zweite Ausnehmung und die dritte Ausnehmung usw. windungsweise nebeneinander hegen. Die durch die Ausnehmung gebildeten Spiralen greifen ineinander. In einer Ausnehmung ist mindestens ein Heizelement angeordnet.
In einer anderen spiralförmigen Ausnehmung ist mindestens ein Kühlelement angeordnet, wobei die spiralförmigen Ausnehmungen sich entlang der Oberfläche des Plastifizierzylinders parallel zueinander erstrecken. In der ersten Ausnehmung ist mindestens ein längliches Heizelement angeordnet und in der zweiten Ausnehmung ist mindestens ein längliches Kühlelement angeordnet. Hierdurch ist es möglich, die Wärmeverluste und damit den Heizenergiebedarf signifikant zu reduzieren.
Die Kühlelemente und/oder die Heizelemente sind vorzugsweise an den Querschnitt der Ausnehmungen angepasst, wobei die Heizelemente und/oder die Kühlelemente sowohl am Boden als auch den Seiten der Ausnehmungen anliegen. Das längliche Heizelement ist insbesondere als Heizpatrone mit quadratischem Querschnitt ausgebildet. Die Ausnehmungen weisen vorzugsweise ebenfalls einen quadratischen, insbesondere rechteckigen Querschnitt auf. Die Ausnehmungen sind vorzugsweise in die Wandung eingefräst. Die Kühlelemente sind als Rohre, insbesondere als Kupferrohre ausgebildet, wobei die Rohr bzw. die Kupferrohre in die entsprechende Ausnehmung eingepresst sind. Es ist möglich, die Heizelemente ebenfalls als Rohre auszubilden, bspw. als Stahlrohre oder als Kupferrohre. Das Kühlelement kann als Kupferrohr ausgebildet sein, das von Wasser oder einem anderen flüssigen Kühlmedium wie beispielsweise Öl durchströmt wird. Alternativ kann ein Stahlrohr für die Kühlelemente eingesetzt werden.
Der Plastifizierzylinder weist insbesondere mehrere in axialer Richtung nebeneinanderliegende Zonen auf. In jeder Zone kann mindestens ein separates Kühlelement und/oder ein separates Heizelement angeordnet sein. Die Kühlelemente und/oder die Heizelemente können zonenweise separat geregelt und/oder gesteuert werden. Vorzugsweise sind in jeder Zone genau ein Heizelement und genau ein Kühlelement angeordnet. Es ist denkbar, dass jede Zone eine separate Doppelspirale mit zwei Ausnehmungen oder eine Mehrfachspirale mit drei oder mehr Ausnehmungen aufweist. Vorzugsweise ist jedoch genau eine Doppelspirale mit zwei Ausnehmungen oder genau eine Mehrfachspirale mit drei oder mehr Ausnehmungen ausgebildet, wobei diese durch jeweils separat oder gruppenweise steuerbare Heiz- und/oder Kühlelemente zonenweise ansteuerbar ist.
Es ist denkbar, dass mehrere Ausnehmungen parallel zueinander angeordnet sind, so dass pro Zone auch mehrere Heizelemente angeordnet werden können. Wenn drei Ausnehmungen vorhanden sind, können bspw. in der ersten und der zweiten Ausnehmung vorzugsweise jeweils mehrere Heizelemente angeordnet sein und in der dritten Ausnehmung sind vorzugsweise mehrere Kühlelemente angeordnet.
Es ist möglich, dass zumindest eine der Zonen nur mindestens ein Heizelement aufweist, aber keine Kühlelemente. Der Plastifizierzylinder weist somit mindestens eine Zone mit sowohl mindestens einem Kühlelement als auch mit mindestens einem Heizelement und dazu mindestens eine benachbarte Zone nur mit mindestens einem Heizelement ohne Kühlelemente auf. Die Ausnehmung für das mindestens eine Kühlelement erstreckt sich hierbei nicht über alle Zonen, sondern nur über die Zonen mit Kühlelement und Heizelement. Hierdurch ist kann Bauraum eingespart werden. Die Erfindung verbessert die Energieeffizienz der Zylindertemperierung, da die eingelegten Heizelemente die erzeugte Wärme über % ihrer Oberfläche an den Zylinder abgeben können. Durch die integrierte Beheizung wird der Wärmeübergang also erheblich verbessert. Ebenso können die parallel zu den Heizkörpern eingelegten Kühlelemente, nämlich die Kühlrohre sehr gut überschüssige Wärme über das flüssige Kühl-Medium abführen. Kommt es zur Ubertemperatur wird der Kühlwasserstrom über ein vorgeschaltetes Ventil geregelt. Dieses System ist wesentlich effizienter als die bisher eingesetzte Luftkühlung. Durch die Integration der Elemente in den Plastifizierzylinder kann wesentlich schneller auf äußere Einflüsse reagiert werden.
Außerdem besteht ein großer Vorteil dieses System in der Isolierbarkeit des Plastifizierzylinders, wodurch die Abwärmeverluste verringert werden können. Der Plastifizierzylinder kann zur Isolierung insbesondere mit mindestens einer, insbesondere mehrerer Isolationsmanschetten umgeben sein. An der Außenseite der Wandung um die Kühlelemente und die Heizelemente herum ist mindestens eine, insbesondere sind mehrere Isolationsmanschetten angeordnet.
Der Plastifizierzylinder kann in einem Kunststoffextruder, insbesondere einem Einschneckenextruder, einem Doppelschneckenextrudern oder einem Entgasungsextrudern mit einer Schnecke mit konstantem oder konischem Durchmesser eingesetzt werden.
Beim Thermo-Plast-Spritzguss-Prozess gibt es keine Anforderung, den Plastifizierzylinder während des Produktionsprozesses zu kühlen. Allerdings ist eine Kühlung des Plastifizierzylinders einer Spritzgießmaschine durchaus hilfreich, nämlich dann, wenn beispielsweise bei einem Materialwechsel die Temperatur des Plastifizierzylinders abgesenkt werden soll. Der Anwender betreibt seine Spritzgießmaschine beispielsweise mit Material A bei 300 °C Zylindertemperatur. Anschließend möchte er das Material B bei 200 °C verarbeiten. Durch die Zylinderisolation kühlt der Zylinder sehr langsam ab. Zusätzlich zu der„Heiznut“ wird phasenweise eine„Kühlnut“ in den Zylinder eingebracht, in welche ein Rohr, insbesondere ein Kupferrohr eingewickelt ist. Die Anzahl der Windungen, Zonen und Längen richtet sich nach den Platzverhältnissen. Damit hat der Anwender die Möglichkeit, während des Materialwechsels manuell einen Kühlmediumzufluss, insbesondere einen Wasserfluss zu zulassen, der die Einheit über die Kühlrohre wesentlich schneller abkühlt als herkömmlich möglich. Die Kühlung erfolgt sogar schneller als ohne Isolierung. Diese Art der Kühlung stellt somit eine sogenannte Schnellabkühlung dar.
Der Plastifizierzylinder ist während des Umrüstens des Werkzeugs für die nachfolgende Anwendung kühlbar, wodurch hier Zeit zu sparen ist.
Standardmäßig verfügt jede Spritzgießmaschine über eine Einzugszonenkühlung, die auch beim erfindungsgemäßen Plastifizierzylinder zusätzlich vorhanden ist und nicht mit einer Schnellabkühlung vergleichbar ist. Die Einzugszonenkühlung findet nur im Einzugsbereich des Plastifizierzylinders statt und soll dafür sorgen, dass das Material nicht frühzeitig schmilzt und gut von der Schnecke aufgenommen werden kann. Unsere Kühlung hingegen findet zonenweise auf dem Zylinder statt. Die dafür eingefrästen Nuten sind insbesondere nur zonenweise innerhalb der Isolationsmanschette vorhanden.
Es gibt nun eine Vielzahl von Möglichkeiten, die Erfindung auszugestalten und weiterzubilden. Hierfür darf zunächst auf die dem Patentanspruch 1 nachgeordneten Patentansprüche verwiesen werden. Im Folgenden wird eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung anhand der Zeichnung und der dazugehörigen Beschreibung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt:
Fig.l in einer schematischen, perspektivischen Darstellung einen Plastifizierzylinder,
Fig. 2 in einer schematischen längsgeschnittenen Detaildarstellung den
Plastifizierzylinder, und
Fig. 3 in einer schematischen längsgeschnittenen Darstellung den
Plastifizierzylinder mit zusätzlichen Isolationsmanschetten. In Fig. 1, 2 und 3 ist ein Plastifizierzy linder 1 gut zu erkennen. Der Plastifizierzylinder 1 ist hohlzylindrisch ausgebildet und in dem vom Plastifizierzylinder 1 begrenzten Innenraum 2 kann eine Schnecke eines Extruders, beispielsweise eines Einschneckenextruders, eines Kunststoffextruders, eines Doppelschneckenextruder, eines
Entgasungsextruders, eine Schnecke mit konstantem oder konischem Durchmesser angeordnet sein. In der dargestellten Ausgestaltung ist der Innenraum 2 hohlzylindrisch ausgebildet. Der Plastifizierzylinder 1 weist eine Wandung 3 auf, die den Innenraum 2 begrenzt.
An der Außenseite der Wandung 3 sind nun mehrere spiralförmige Ausnehmungen 4, 5 angeordnet. Insbesondere sind zwei spiralförmige
Ausnehmungen 4, 5 an der Außenseite der Wandung 3 ausgebildet. Die beiden Ausnehmungen 4, 5 verlaufen dabei parallel zueinander, so dass in der längsgeschnittenen Darstellung gemäß Fig. 2 in Längsrichtung die erste Ausnehmung 4 und die zweite Ausnehmung 5 jeweils benachbart angeordnet sind. Die erste Ausnehmung 4 ist dabei jeweils vorzugsweise genau mittig zwischen zwei benachbarten zweiten Ausnehmung 5 angeordnet, so dass der Abstand der Ausnehmung 4, 5 hier konstant ist.
In der ersten Ausnehmung 4 ist mindestens ein Kühlelement 6 und in der zweiten Ausnehmung 5 ist mindestens ein Heizelement 7 angeordnet. Es ist denkbar, mehrere Heizelemente 7 und/oder mehrere Kühlelemente jeweils verteilt in unterschiedlichen Zonen anzuordnen, um die Temperaturregelung weiter zu verbessern. Es ist ein energieeffizientes Plastifiziersystem für Extruder bereitgestellt. Abwärmeverluste sind reduziert. Damit ist auch der Heizenergiebedarf signifikant reduzierbar. Dies wird dadurch erreicht, dass der Plastifizierzylinder 1 an seiner Oberfläche die mindestens zwei spiralförmigen Ausnehmungen 4, 5 aufweist.
Die Ausnehmungen 4, 5 weisen einen rechteckigen Querschnitt auf. Die Heizelemente 7 weisen einen an die Ausnehmungen 5 angepassten, rechteckigen Querschnitt auf. Die Heizelemente 7 sind durch Heizpatronen mit einem rechteckigen, bspw. quadratischen Querschnitt gebildet, wobei die Heizpatronen 7 jeweils eine elektrische Widerstandsheizung aufweisen.
Ferner ist als Kühlelement 6 ein Kupferrohr in die Ausnehmung 4 eingepresst. Es ist denkbar, dass pro Heizzone auch mehrere Heizpatronen eingewickelt werden können. Die Energieeffizienz der Zylindertemperierung ist verbessert, da die eingelegten Heizelemente 7 insbesondere über 34 ihrer Oberfläche Wärme an den Zylinder abgeben können. Der Querschnitt der Heizelemente 7 ist an den Querschnitt der Ausnehmung 5 angepasst.
Vorzugsweise ist der Querschnitt der Kühlelemente 6 ebenfalls an dem Querschnitt der Ausnehmung 4 angepasst. Die parallel zu den Heizelementen 7 eingelegten Kühlrohre können sehr gut überschüssige Wärme über ein flüssiges Medium abführen. Das flüssige Medium kann beispielsweise Wasser oder 01 sein.
Der Plastifizierzylinder 1 weist mehrere axial nebeneinander liegende Zonen aufweist, wobei in jeder Zone mindestens ein Heizelement 7 und/oder mindestens ein Kühlelement 6 angeordnet ist, wobei die Heizelemente 7 und/oder die Kühlelemente 6 zonenweise separat regelbar und/oder steuerbar sind. In der dargestellten Ausgestaltung sind vier Zonen mit jeweils einem Heizelement 7 und je einem Kühlelement 6 vorhanden.
Kommt es zu einer Ubertemperatur wird der Kühlwasserstrom über eine vorgeschaltetes Ventil (nicht dargestellt) geregelt. Dieses System ist wesentlich effizienter als die bisher eingesetzte, träge Luftkühlung. Durch die Integration der Kühlelemente 6 und der Heizelemente 7 in den Plastifizierzylinder 1 kann wesentlich schneller auf äußere Einflüsse reagiert werden.
Außerdem besteht ein großer Vorteil dieses Systems in der Isolierbarkeit des Plastifizierzylinders 1. Zur Isolierung sind hier mehrere Isolationsmanschetten 8 vorhanden. Je Zone ist eine Isolationsmanschette 8 vorhanden. Vorteilhaft ist hier die Kombination der Beheizung eines Plastifizierzylinders 1 über in eine Spiralnut, nämlich in die Ausnehmung 5 eingewickelter Heizpatronen in Kombination mit den spiralförmig in die Ausnehmungen 4 eingewickelten Kupferrohren, nämlich den Kühlelementen 6.
Bezugszeichenliste :
1 Plastifizierzylinder
2 Innenraum
3 Wandung
4 Ausnehmung
5 Ausnehmung
6 Kühlelement
7 Heizelement
8 Isolationsmanschette

Claims

Patentansprüche :
1. Plastifizierzylinder (1) eines Kunststoffextruders oder einer Spritzgießmaschine, wobei der Plastifizierzylinder (1) eine Wandung (3) aufweist, wobei in der Wandung (3) mindestens eine spiralförmige Ausnehmung (4, 5) ausgebildet ist, wobei in einer Ausnehmung (4) mindestens ein Heizelement (7) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass in einer anderen spiralförmigen Ausnehmung (5) mindestens ein Kühlelement (6) angeordnet ist, wobei die spiralförmigen Ausnehmungen (4, 5) sich entlang der Oberfläche des Plastifizierzylinders (1) parallel zueinander erstrecken, wobei das Kühlelement (6) als Rohr ausgebildet ist, wobei das Rohr von einem flüssigen Kühlmedium durchflossen oder durchfließbar ist
2. Plastifizierzylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohre in die entsprechende Ausnehmung (4) eingepresst sind.
3. Plastifizierzylinder nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Plastifizierzylinder (1) mehrere axial nebeneinander liegende Zonen aufweist, wobei in jeder Zone mindestens ein Heizelement (7) und/oder mindestens ein Kühlelement (6) angeordnet ist, wobei die Heizelemente (7) und/oder die Kühlelemente (6) zonenweise separat regelbar und/oder steuerbar sind.
4. Plastifizierzylinder nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Plastifizierzylinder mindestens eine Zone mit sowohl mindestens einem Kühlelement als auch mit mindestens einem Heizelement und mindestens eine benachbarte Zone nur mit mindestens einem Heizelement ohne Kühlelemente aufweist.
5. Plastifizierzylinder nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlelemente (6) und/oder die Heizelemente (7) an dem Querschnitt der Ausnehmung (4, 5) angepasst sind, wobei die Heizelemente (7) sowohl am Boden als auch den Seiten der Ausnehmungen (4, 5) anliegen.
6. Plastifizierzylinder nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmungen (4, 5) einen rechteckigen
Querschnitt aufweisen.
7. Plastifizierzylinder nach dem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizelemente (7) und/oder die Kühlelemente (6) einen an die Ausnehmungen (4, 5) angepassten, rechteckigen Querschnitt aufweisen.
8. Plastifizierzylinder nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmungen (4, 5) in die Wandung (3) eingefräst sind.
9. Plastifizierzylinder nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizelemente (7) durch Heizpatronen gebildet sind, wobei die Heizpatronen jeweils eine elektrische Widerstandsheizung aufweisen.
10. Plastifizierzylinder nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der Außenseite der Wandung (3) um das mindestens eine Kühlelement (6) und das mindestens eine Heizelement (7) herum mindestens eine, insbesondere mehrere Isolationsmanschetten (8) angeordnet sind.
11. Kunststoffextruder mit einem Plastifizierzylinder nach einem der vorstehenden Ansprüche.
12. Spritzgießmaschine mit einem Plastifizierzylinder nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 10.
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JP2021517114A JP2021526470A (ja) 2018-05-30 2019-05-03 プラスチック押出し機または射出成形機の可塑化シリンダ
US17/106,886 US20210078230A1 (en) 2018-05-30 2020-11-30 Plasticizing cylinder of a plastic extruder or an injection molding machine

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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112030372A (zh) * 2020-09-02 2020-12-04 黄远明 一种纺粘无纺布制造工艺
US20230067134A1 (en) * 2021-09-02 2023-03-02 Yu Kyung CHO Cylinder heating device of conduit forming system using waste synthetic resin
DE102021129015A1 (de) 2021-11-08 2023-05-11 Sebastian Pütter Temperiervorrichtung für eine Plastifizierschnecke und/oder einen Plastifizierzylinder einer Plastifiziereinheit

Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2522365A (en) 1949-01-07 1950-09-12 Edward S Greene Extrusion machine cylinder
US2721729A (en) 1953-03-16 1955-10-25 Jurian W Van Riper Temperature control mechanism for extrusion apparatus
US2987300A (en) * 1959-05-29 1961-06-06 Edward G S Greene Heat transfer assembly
DE2042973A1 (en) * 1970-08-29 1972-03-02 Krupp Gmbh Built up extruder housing - of rigid sleeve barrel separate flanges and outer casing
DD111843A1 (de) 1974-06-21 1975-03-12
DE4226350A1 (de) 1991-08-27 1993-03-04 Barmag Barmer Maschf Einschneckenextruder zur verarbeitung insbesondere hochviskoser, thermoplastischer kunststoffe
JPH0557768A (ja) * 1991-08-29 1993-03-09 Kobe Steel Ltd 成形機用ジヤケツト付き複合シリンダおよびその製造方法
WO2001014121A1 (de) 1999-08-24 2001-03-01 Berstorff Gmbh Zylinder für einen doppelschneckenextruder
EP1537972A2 (de) * 2003-11-28 2005-06-08 Battenfeld Extrusionstechnik GmbH Temperierung für eine Kunststoffverarbeitungsanlage
US20050259507A1 (en) * 2004-05-24 2005-11-24 Entek Manufacturing Inc. Cast extrusion barrel with integral heat-exchangers and method for making same
DE202010017571U1 (de) * 2010-07-07 2012-02-27 Entex Rust & Mitschke Gmbh Planetwalzenextrudermodul mit segmentiertem Gehäuse
DE102012112747A1 (de) 2012-12-20 2014-06-26 Dr. Boy Gmbh & Co. Kg Plastifizierzylinder einer Spritzgießmaschine
DE202014003691U1 (de) 2013-07-26 2014-07-01 Ellenberger & Poensgen Gmbh Lastüberwachung mittels einer Überstromschutzeinrichtung

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2541201A (en) * 1948-08-28 1951-02-13 Nat Rubber Machinery Co Method of extrusion
DE2756752A1 (de) * 1977-12-20 1979-06-21 Werner & Pfleiderer Kuehl-heiz-einrichtung im schneckengehaeuse einer schneckenmaschine
JP2537666Y2 (ja) * 1990-02-23 1997-06-04 日立金属株式会社 ダイカスト用スリーブ
JPH05192925A (ja) * 1992-01-20 1993-08-03 Kobe Steel Ltd バレル用ライナー及びその製造法
JP2954540B2 (ja) * 1995-11-22 1999-09-27 株式会社名機製作所 スクリュインプランジャ式射出装置とそれを用いた射出成形方法
JP2003039145A (ja) * 2001-07-27 2003-02-12 Toyoda Gosei Co Ltd 射出装置用スリーブ、射出装置及びダイカスト成形品の成形装置
JP6049648B2 (ja) * 2013-07-02 2016-12-21 富士フイルム株式会社 二軸押出装置及びフィルム製造方法
DE202014003601U1 (de) * 2014-05-04 2014-07-03 Ernst Krüger Autotherme Zylindertemperierung
DE102015001167A1 (de) * 2015-02-02 2016-08-04 Entex Rust & Mitschke Gmbh Entgasen bei der Extrusion von Kunststoffen

Patent Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2522365A (en) 1949-01-07 1950-09-12 Edward S Greene Extrusion machine cylinder
US2721729A (en) 1953-03-16 1955-10-25 Jurian W Van Riper Temperature control mechanism for extrusion apparatus
US2987300A (en) * 1959-05-29 1961-06-06 Edward G S Greene Heat transfer assembly
DE2042973A1 (en) * 1970-08-29 1972-03-02 Krupp Gmbh Built up extruder housing - of rigid sleeve barrel separate flanges and outer casing
DD111843A1 (de) 1974-06-21 1975-03-12
DE4226350A1 (de) 1991-08-27 1993-03-04 Barmag Barmer Maschf Einschneckenextruder zur verarbeitung insbesondere hochviskoser, thermoplastischer kunststoffe
JPH0557768A (ja) * 1991-08-29 1993-03-09 Kobe Steel Ltd 成形機用ジヤケツト付き複合シリンダおよびその製造方法
WO2001014121A1 (de) 1999-08-24 2001-03-01 Berstorff Gmbh Zylinder für einen doppelschneckenextruder
EP1537972A2 (de) * 2003-11-28 2005-06-08 Battenfeld Extrusionstechnik GmbH Temperierung für eine Kunststoffverarbeitungsanlage
US20050259507A1 (en) * 2004-05-24 2005-11-24 Entek Manufacturing Inc. Cast extrusion barrel with integral heat-exchangers and method for making same
DE202010017571U1 (de) * 2010-07-07 2012-02-27 Entex Rust & Mitschke Gmbh Planetwalzenextrudermodul mit segmentiertem Gehäuse
DE102012112747A1 (de) 2012-12-20 2014-06-26 Dr. Boy Gmbh & Co. Kg Plastifizierzylinder einer Spritzgießmaschine
DE202014003691U1 (de) 2013-07-26 2014-07-01 Ellenberger & Poensgen Gmbh Lastüberwachung mittels einer Überstromschutzeinrichtung

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