WO2023057557A1 - Verbindungsrohrbaugruppe für einen extruder - Google Patents

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WO2023057557A1
WO2023057557A1 PCT/EP2022/077795 EP2022077795W WO2023057557A1 WO 2023057557 A1 WO2023057557 A1 WO 2023057557A1 EP 2022077795 W EP2022077795 W EP 2022077795W WO 2023057557 A1 WO2023057557 A1 WO 2023057557A1
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extruder
connecting tube
connector tube
assembly
drive device
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Kay Koppelt
Robert Socher
Marco Kenne
Mario Schwabe
Michael Tritschler
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Basf Se
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Definitions

  • the present invention relates to a connection tube assembly for an extruder and an extruder.
  • components made of fiber-reinforced plastics are used for many purposes. Compared to metal parts, components made of fiber-reinforced plastics are characterized by a large number of advantages, such as weight savings, corrosion resistance and failure reliability, and are therefore increasingly used in industry and research.
  • the essential components of fiber-reinforced plastics are a matrix system made of plastic in which reinforcing fibers, for example based on glass, carbon, aramid or nylon, are embedded.
  • Extruders can be used to manufacture fiber-reinforced components.
  • solid to viscous, hardenable masses are pressed continuously under pressure from a shaping opening, also known as a nozzle, die or mouthpiece. This results in bodies with the cross-section of the opening, called extrudate, of theoretically any length.
  • fibers such as glass fibers, for example, are continuously metered into a main stream of plastic conveyed through the extruder via an auxiliary connection of the extruder.
  • the auxiliary connection is usually connected by means of a connecting pipe to a dosing scale for dosing and conveying the fibers as an additive.
  • the connecting pipe is a downpipe and is oriented parallel to the direction of gravity.
  • the dosing weigher has a conveying section oriented perpendicularly to the direction of gravity, by means of which a continuous product flow of the fibers is conveyed into the connecting pipe.
  • DE 10 2013 212 167 A1 discloses a device and a method for introducing fibers into an extruder.
  • DE 10 2007 061 620 A1 discloses a method for producing agglomerate-free natural and synthetic fiber-reinforced plastics and thermoplastic semi-finished products by direct processing of endless fibers.
  • WO 2009/099920 A2 discloses plastic composites using recycled carpet waste and systems and methods for recycling carpet waste.
  • DE 102 01 869 A1 discloses a feeding device for shavings and short-cut fibers.
  • the terms “have”, “have”, “comprise” or “include” or any grammatical deviations thereof are used in a non-exclusive manner. Accordingly, these terms can refer both to situations in which, apart from the feature introduced by these terms, no further features are present, or to situations in which one or more further features are present.
  • the phrase “A has B,” “A has B,” “A includes B,” or “A includes B” can both refer to the situation in which there is no other element in A other than B (i.e. to a situation in which A consists exclusively of B), as well as to the situation in which, in addition to B, there are one or more other elements in A, e.g. element e, elements C and D or even other elements .
  • a connecting tube assembly for an extruder includes a connecting tube.
  • the connection pipe is designed for connection to a metering conveyor and a side feed of the extruder.
  • the connecting tube defines a longitudinal axis.
  • the connecting pipe assembly further includes a driving device. The drive device is designed to rotate the connecting tube about the longitudinal axis.
  • the connecting tube when connected, allows a supply of a solid additive from a metering conveyor to a side feed of the extruder. Due to the rotational movement of the connecting tube caused by the drive device, the additive flow conveyed through the connecting tube causes the additive to reach the inner wall of the connecting tube on all sides and thus detaches additive adhering to it through this contact. With this, a solid layer of an additive such as glass fibers can be prevented from forming on the inner wall of the connecting pipe. In other words, a kind of self-cleaning is realized by the rotary movement of the connecting pipe. This means that the additive is metered more evenly into the main flow conveyed in the extruder.
  • such a connecting tube assembly can also be retrofitted in existing systems or extruders.
  • the connecting tube may have a polygonal, square, triangular, elliptical or circular cross-section. Accordingly, the connecting pipe can in principle have any cross-sectional shape. A circular cross-section is preferred, however, since this more clearly expresses the previously described self-cleaning effect in comparison to an angular configuration.
  • the connecting pipe can have a length which is at least a factor of 5 and preferably at least a factor of 8 greater than a diameter of the pipe. Accordingly, the connecting pipe also allows the additive to be conveyed over longer distances.
  • the connecting tube can be made at least partially of metal. This makes the connecting tube suitable for many types of additives.
  • the drive device can be designed to rotate the connecting tube at 0.5 revolutions per minute to 20 revolutions per minute, preferably 1 revolutions per minute to 10 revolutions and even more preferably 2 revolutions per minute to 5 revolutions per minute. Accordingly, the self-cleaning effect described above is achieved with comparatively low speeds, so that this can also be achieved with comparatively little energy expenditure.
  • the drive device can be configured to rotate the connecting tube continuously. In this way, the dosing of the additive to the main flow conveyed in the extruder and the previously described self-cleaning effect are evenly distributed.
  • the connecting tube may have an output gear.
  • the drive device can have a drive wheel.
  • the drive gear and the driven gear may be rotationally connected. This allows the connecting tube to be turned particularly effectively.
  • the driven gear may be arranged on an outer surface of the connection pipe.
  • the connecting pipe can thus be connected to the drive device in a particularly simple manner.
  • the connecting tube assembly may further include a housing.
  • the housing can at least partially and preferably completely surround the driven wheel and the drive wheel.
  • Such a housing can therefore be prescribed for occupational safety reasons, but is not a mandatory component for the function of the connecting tube assembly, but rather is optional.
  • the drive device can have a motor.
  • the connecting tube can be driven to rotate in a particularly simple and effective manner.
  • an extruder in a further aspect, includes a metering conveyor, a side feeder, and a connecting tube assembly according to any of the embodiments set forth above or detailed below.
  • the connecting tube is connected to the metering conveyor and the side feeder of the extruder.
  • the connecting pipe can be arranged essentially parallel to the direction of gravity.
  • the connecting pipe can thus be designed as a type of downpipe that causes the conveyance of an additive exclusively by means of gravity and without a conveying device of its own.
  • the dosing delivery device can be designed for the continuous delivery of an additive stream of a solid additive.
  • the additive can thus be metered evenly into the extrusion mass.
  • the dosing conveyor device can be designed for the continuous conveyance of glass fibers. Such glass fibers tend to accumulate on an inner wall of the connecting tube due to electrostatic charging. However, the rotating movement of the connecting pipe achieves the previously described self-cleaning effect, so that there are no more deposits in the connecting pipe or in other places.
  • the dosing conveyor device can have a scale for weighing a solid additive and a screw conveyor for conveying the additive. In this way, an exact dosing of the additive can be realized.
  • extruder as used herein is a broad term which should be given its ordinary and ordinary meaning as understood by those skilled in the art. The term is not limited to any specific or adapted meaning. In particular, the term may refer, without limitation, to a machine for making molded articles from thermoplastic material. Extruders are conveying devices that, based on the functional principle of the Archimedean screw, press solid to viscous masses evenly out of a shaping opening, also known as a nozzle, die or mouthpiece, under high pressure and high temperature. This results in bodies with the cross-section of the opening, called extrudate, of theoretically any length. This process is called extrusion. Basically, extruders can be divided into 2 process principles: processing and preparation extruders.
  • Processing extruders are mainly used for shaping (usually single-screw extruders) while processing extruders are used for chemical and/or physical modification (reacting, mixing, degassing, etc.) of substances (simultaneous closely intermeshing twin-screw extruders, bus kneaders, etc.).
  • extruders with one, two or more screw shafts.
  • co-rotating twin-screw extruders In the case of extruders with two screws, a distinction is made between co-rotating and counter-rotating twin-screw extruders. In the co-rotating twin-screw extruder, the screws rotate in the same direction of rotation, in the counter-rotating in the opposite direction of rotation.
  • side feed of the extruder is a broad term which should be given its ordinary and current meaning as understood by those skilled in the art.
  • the term is not limited to any specific or adapted meaning.
  • the term can, without limitation, relate in particular to a device which, by means of a conveying device, such as in the form of screw shafts driven by a motor, laterally conveys the additive falling through the downcomer into the (main) extruder.
  • the side feed is connected to an auxiliary feed connection of the extruder, by means of which the additive can be metered into the (main) product stream of the extruded mass that is conveyed inside.
  • This type of supply of such an additive will also referred to as a side feeder or side feeder. Accordingly, the term is also used synonymously with the side feed device of the extruder.
  • metering conveyor as used herein is a broad term which should be given its ordinary and current meaning as understood by those skilled in the art. The term is not limited to any specific or adapted meaning. The term can, without limitation, relate in particular to a device which is designed to meter and deliver a predetermined quantity of an additive.
  • the dosing conveyor has a conveyor, such as a screw conveyor, and includes or is connected to a scale to determine or measure the amount of additive.
  • connecting tube is a broad term which should be given its ordinary and current meaning as understood by those skilled in the art. The term is not limited to any specific or adapted meaning. The term may refer particularly, without limitation, to a tube adapted for connection to a metering conveyor and a side feed of the extruder.
  • the connecting tube In the connected state, the connecting tube is usually oriented essentially parallel to the direction of gravity.
  • the connecting pipe acts as a drop pipe.
  • substantially parallel to the direction of gravity is a broad term which should be given its ordinary and current meaning as understood by those skilled in the art.
  • the term is not limited to any specific or adapted meaning.
  • the term can, without limitation, refer in particular to an orientation of the connecting tube which deviates by no more than 15°, preferably no more than 10° and even more preferably no more than 5° from an orientation exactly parallel to the direction of gravity.
  • longitudinal axis is a broad term that should be given its ordinary and current meaning as understood by those skilled in the art. The term is not limited to any specific or adapted meaning. In particular, the term may refer, without limitation, to an axis parallel to or along a longest dimension of a component.
  • the component can be designed to be rotationally symmetrical about the longitudinal axis, but geometries that deviate from this are also possible.
  • the term “continuously rotating the connecting tube” is a broad term which should be given its ordinary and current meaning as understood by those skilled in the art.
  • the term is not limited to any specific or adapted meaning.
  • the term may refer, without limitation, to rotational movement of the connecting tube without stopping or stopping. In this case, the rotational speed preferably remains constant.
  • the term "drive device” as used herein is a broad term that should be given its ordinary and current meaning as understood by those skilled in the art.
  • the term is not limited to any specific or adapted meaning.
  • the term may refer particularly, without limitation, to a prime mover configured to cause rotational movement of a component.
  • the term may refer to a prime mover configured to rotate the connecting tube about its longitudinal axis.
  • the drive device can have a motor or be designed as a motor.
  • the drive device can have an electric motor or be designed as an electric motor.
  • drive wheel as used herein is a broad term that should be given its ordinary and current meaning as understood by those skilled in the art. The term is not limited to any specific or adapted meaning. The term may refer particularly, without limitation, to a driving wheel that causes propulsion.
  • the driving force of the drive wheel is effected by a prime mover. Thus, the drive wheel is actively rotated by the prime mover to apply the driving force to another component being driven.
  • output gear is a broad term that should be given its ordinary and current meaning as understood by those skilled in the art. The term is not limited to any specific or adapted meaning. The term may refer specifically, without limitation, to a driven wheel, i.e. a wheel that is rotated by another component. In particular, the point of the engine at which it delivers mechanical work to the working machine (e.g. the protruding end of a motor shaft or the output shaft of a gearbox) is referred to as output.
  • the transferring machine element is a clutch or a V-belt.
  • additive as used herein is a broad term which should be given its ordinary and ordinary meaning as understood by those skilled in the art.
  • the term is not limited to any specific or adapted meaning.
  • the term may refer, without limitation, to a solid that is metered into a main product stream in an extruder. In principle, this can be any transportable solid, such as powder, granules or fibers.
  • the term can preferably refer to fibers and in particular glass fibers.
  • slew drive as used herein is a broad term which should be given its ordinary and current meaning as understood by those skilled in the art. The term is not limited to any specific or adapted meaning.
  • the term can, without limitation, refer in particular to a ready-to-install system assembly consisting of a ball or roller slewing ring for the simultaneous absorption of axial and radial forces as well as tilting moments with hydraulic or electric drives in a completely enclosing housing.
  • Slew drives usually consist of a slewing ring and a drive worm surrounded by a housing.
  • Embodiment 1 connecting tube assembly for an extruder, comprising a connecting tube, wherein the connecting tube is designed for connection to a metering conveyor and a side feed of the extruder, wherein the connecting tube defines a longitudinal axis, and a drive device, wherein the drive device is designed to rotate the connecting tube about the longitudinal axis is.
  • Embodiment 2 The connecting pipe assembly according to the preceding embodiment, wherein the connecting pipe has a polygonal, quadrangular, triangular, elliptical or circular cross section.
  • Embodiment 3 Connecting tube assembly according to one of the preceding embodiments, wherein the connecting tube has a length which is at least a factor of 5 and preferably at least a factor of 8 greater than a diameter of the tube.
  • Embodiment 4 Connection pipe assembly according to one of the preceding embodiments, wherein the connection pipe is at least partially made of metal.
  • Embodiment 5 Connecting tube assembly according to any one of the preceding embodiments, wherein the drive device for rotating the connecting tube at 0.5 rpm to 20 rpm, preferably 1 rpm to 10 rpm and more preferably 2 rpm to 5 rpm is trained.
  • Embodiment 6 The connecting pipe assembly according to any one of the preceding embodiments, wherein the drive device is adapted to continuously rotate the connecting pipe.
  • Embodiment 7 The connecting pipe assembly according to any one of the preceding embodiments, wherein the connecting pipe has an output gear, the driving device has an input gear, the input gear and the output gear being rotatably connected.
  • Embodiment 8 The connecting pipe assembly according to the preceding embodiment, wherein the driven gear is arranged on an outer surface of the connecting pipe.
  • Embodiment 9 connecting pipe assembly according to one of the two preceding claims, further comprising a housing, wherein the housing at least partially and preferably completely surrounds the output gear and the drive gear.
  • Embodiment 10 connecting pipe assembly according to one of the preceding embodiments, wherein the drive device has a motor or is designed as a motor.
  • Embodiment 11 An extruder comprising a metering conveyor, a side feeder and a connecting tube assembly according to any one of the preceding embodiments, wherein the connecting tube is connected to the metering conveyor and the side feeder of the extruder.
  • Embodiment 12 The extruder according to the previous embodiment, wherein the connecting tube is arranged substantially parallel to the direction of gravity.
  • Embodiment 13 Extruder according to embodiment 11 or 12, wherein the metering conveyor device is designed to continuously convey an additive stream of a solid additive.
  • Embodiment 14 Extruder according to one of embodiments 11 to 13, wherein the metering conveyor device is designed for the continuous conveyance of glass fibers.
  • Embodiment 15 The extruder according to any one of Embodiments 11 to 14, wherein the metering conveyor comprises a scale for weighing a solid additive and a screw conveyor for conveying the additive.
  • Figure 1 is a perspective view of an extruder according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 shows a perspective view of an extruder 110 according to an embodiment of the present invention.
  • the extruder 110 has an extruder barrel 112 with at least one extruder screw 114 arranged therein.
  • the extruder barrel 112 is designed as an extruder housing 116 and can include other components, such as insulation or a heating shell.
  • the extruder 110 further includes a metering conveyor 118 .
  • the metering conveyor device 118 extends essentially perpendicularly to a direction of gravity 120.
  • the metering conveyor device 118 is designed to continuously convey an additive stream of a solid additive.
  • the dosing conveyor device 118 is designed as a differential dosing scale.
  • the dosing conveyor 118 has a scale 122 for weighing a solid additive and a screw conveyor 124 for conveying the additive.
  • the metering conveyor 118 is designed to continuously convey glass fibers. The glass fibers are the additive accordingly.
  • the extruder 110 further includes a side feeder 126 .
  • the side feed 126 is arranged on the side of the extruder barrel 112 and allows the additive to be supplied to the extruder mass conveyed in the extruder barrel 112 of the extruder 110 via a side or side feed connection of the extruder 110, not shown in detail.
  • the extruder mass can be plastic, such as act a thermoplastic.
  • the extruder 110 further includes a connecting tube assembly 128 .
  • the connector tube assembly 128 includes a connector tube 130.
  • the connector tube 130 is adapted to connect to the metering conveyor 118 and the side feed 126 of the extruder 110.
  • FIG. 1 shows the connecting pipe 130 in the connected state.
  • FIG. 1 shows that the connection tube 130 is connected to the metering conveyor 118 and the side feed 126 of the extruder 110 .
  • the connecting tube 130 is oriented essentially parallel to the direction of gravity 120 .
  • the connecting tube 130 defines a longitudinal axis 132.
  • the connecting tube 130 can generally have a polygonal, square, triangular, elliptical or circular cross-section.
  • the connecting tube 130 has a circular cross-section.
  • the connecting pipe 130 has a length 134 which is at least a factor of 5 and preferably at least a factor of 8 greater than a diameter 136 of the connecting pipe 130, for example a factor of 10 or 15.
  • the connecting pipe 130 is at least partially made of metal.
  • the connecting pipe 130 has an output gear 138 .
  • the output gear 138 is arranged on an outer surface 140 of the connecting tube 130 .
  • the connecting tube assembly 128 further includes a drive device 142.
  • the drive device 142 is configured to rotate the connecting tube 130 about the longitudinal axis 132. As shown in FIG.
  • the drive device 142 has a motor 144 .
  • the motor 144 is designed as an electric motor.
  • the drive device 142 has a drive wheel 146 .
  • the drive gear 146 and the driven gear 138 of the connecting tube 130 are rotatably connected.
  • the drive device 142 is designed as a swivel drive 148 .
  • the driven wheel 138 and the drive wheel 146 are designed as gear wheels.
  • the extruder 110 further includes a housing 148 which at least partially, and preferably fully, accommodates the output gear 138 and the drive gear 146 and the V-belt 148 surrounds.
  • the drive device 142 is designed as a swivel drive 150 .
  • the driven wheel 138 and the drive wheel 146 are designed as gear wheels.
  • the output gear 138 and the drive gear 146 can alternatively be rotationally connected by means of a V-belt or the like.
  • the drive device 142 is configured to rotate the connecting tube 130 at 0.5 rpm to 20 rpm, preferably 1 rpm to 10 rpm, and more preferably 2 rpm to 5 rpm, such as 3 rpm .
  • the drive device 142 is designed to rotate the connecting pipe 130 continuously.
  • the extruder 110 is used to manufacture a component.
  • an extruding mass is conveyed in the extruder cylinder 112 and exits as an extrudate at the nozzle opening of the extruder 110 .
  • an additive in the form of glass fibers is metered into the extrusion mass.
  • a predetermined quantity of glass fibers is weighed out by means of the scales 122 of the metering conveyor device 118 and transported continuously into the connecting pipe 130 by means of the screw conveyor 124 of the metering conveyor device 118 .
  • the predetermined quantity and the conveying speed of the glass fibers depend on the recipe for the component to be manufactured and the process parameters. There the glass fibers fall through the connecting tube 130 due to gravity and thus reach the side feeder 126. This conveys the additive (glass fibers) that has fallen through the connecting tube 130 by means of its screw conveyors (over or through the auxiliary feed connection into the extruder.
  • the glass fibers get over the side feeder 126 and the secondary feed connection of the extruder 110 to the extruder mass, where the glass fibers are mixed with it.
  • the transition from the metering conveyor device 118 oriented perpendicularly to the direction of gravity 120 or horizontally to the connecting pipe 130 oriented vertically or parallel to the direction of gravity 120 can occur due to electrostatic charging deposits the glass fibers on one side on the inner wall of the connecting pipe 130 and, if necessary, loosen them as clumps or glass fiber mats.
  • the drive device 142 continuously drives the connecting pipe 130 to rotate at a speed of, for example, 2 to 3 revolutions per minute about the longitudinal axis 132.
  • the glass fibers are conveyed along the inner wall of the connecting pipe 130 on all sides and may detach adhering glass fibers before they can accumulate to form a larger accumulation, film or glass fiber mat. A continuous and uniform supply of the glass fibers to the extrusion mass in the extruder 110 is thus made possible.

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Abstract

Es wird eine Verbindungsrohrbaugruppe (128) für einen Extruder (110) vorgeschlagen. Die Verbindungsrohrbaugruppe (128) umfasst ein Verbindungsrohr (130), wobei das Verbindungsrohr (130) zum Verbinden mit einer Dosierfördervorrichtung (118) und einer Seitenbeschickung (126) des Extruders (110) ausgebildet ist, wobei das Verbindungsrohr (130) eine Längsachse (132) definiert, und eine Antriebsvorrichtung (142), wobei die Antriebsvorrichtung (142) zum Drehen des Verbindungsrohrs (130) um die Längsachse (132) ausgebildet ist. Weiterhin wird ein Extruder (110) vorgeschlagen.

Description

Verbindungsrohrbaugruppe für einen Extruder
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verbindungsrohrbaugruppe für einen Extruder sowie einen Extruder.
Für viele Einsatzzwecke werden Bauteile aus faserverstärkten Kunststoffen verwendet. Bauteile aus faserverstärkten Kunststoffen zeichnen sich gegenüber Metallteilen durch eine Vielzahl von Vorteilen wie beispielsweise Gewichtsersparnis, Korrosionsbeständigkeit und Versagens- Zuverlässigkeit aus und finden daher eine zunehmende Anwendung in Industrie und Forschung. Faserverstärkte Kunststoffe enthalten als wesentliche Komponenten ein Matrixsystem aus Kunststoff in das Verstärkungsfasern, beispielsweise basierend auf Glas, Kohlenstoff, Aramid oder Nylon, eingebettet sind.
Zum Herstellen von faserverstärkten Bauteilen können Extruder verwendet werden. Bei der Extrusion werden feste bis dickflüssige härtbare Massen unter Druck kontinuierlich aus einer formgebenden Öffnung, auch als Düse, Matrize oder Mundstück bezeichnet, herausgepresst. Dabei entstehen Körper mit dem Querschnitt der Öffnung, Extrudat genannt, in theoretisch beliebiger Länge. Um faserverstärkte Bauteile aus Kunststoff mittels eines Extruders herzustellen, werden einem durch den Extruder geförderten Kunststoff-Hauptstrom Fasern, wie beispielsweise Glasfasern, über einen Nebenanschluss des Extruders kontinuierlich zudosiert. Zu diesem Zweck ist der Nebenanschluss üblicherweise mittels eines Verbindungsrohrs mit einer Dosierwaage zum Dosieren und Fördern der Fasern als Additiv verbunden. Das Verbindungsrohr ist ein Fallrohr und parallel zur Schwerkraftrichtung orientiert. Die Dosierwaage weist dabei eine senkrecht zur Schwerkraftrichtung orientierte Förderstrecke auf, mittels der ein kontinuierlicher Produktstrom der Fasern in das Verbindungsrohr gefördert wird.
Dabei hat sich in der Praxis gezeigt, dass es aufgrund des Übergangs der waagerechten Förderung in das vertikal orientierte Verbindungsrohr zu einseitigen Ablagerungen im Inneren des Verbindungsrohrs kommt, während die andere Seite durch den Glasfaserstrom kontinuierlich abgereinigt wird. Die Rohrinnenseite, welche nicht vom herunterfallenden Produktstrom abgereinigt wird, wird auch „Schattenseite“ genannt. Diese Ablagerungen der Glasfasern wachsen mit der Zeit bis sie zu schwer werden und herabfallen. Solche herabfallenden Ablagerungen können den Herstellungsprozess stören bzw. unterbrechen, beispielweise durch Verstopfen des Verbindungsrohrs oder Überlasten des Extruders aufgrund einer hohen Menge an Glasfasern, was auch Glasschlag genannt wird. Bislang muss daher das Verbindungsrohr gereinigt werden, beispielsweise in regelmäßigen Zeitintervallen. Während der Reinigung muss der Extrusionsprozess unterbrochen werden. Solche Unterbrechungen des Extrusionsprozesses führen zu einer Verringerung des Durchsatzes, einer Verschwendung von Material und Ausschuss. Außerdem können Qualitätsprobleme auftreten, da eine hohe Menge an Glasfasern in dem Extruder nicht gut dispergiert werden kann.
Die DE 10 2013 212 167 A1 offenbart eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Einbringen von Fasern in einen Extruder. Die DE 10 2007 061 620 A1 offenbart ein Verfahren zur Herstellung von agglomeratfreien natur- und synthesefaserverstärkten Plastifikaten und thermoplastischen Halbzeugen über Direktverarbeitung von Endlosfasern.
Die WO 2009/099 920 A2 offenbart Kunststoffkomposite unter Verwendung von recyceltem Teppichabfall und Systeme und Verfahren zum Recyceln von Teppichabfall.
Die DE 102 01 869 A1 offenbart eine Aufgabevorrichtung für Schnipsel und Kurzschnittfasern.
Die DE 10 2007 047 548 A1 offenbart eine Vorrichtung zum Zuführen von Fasern.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile bekannter Vorrichtungen und Extrusionsverfahren zumindest weitgehend zu vermeiden. Insbesondere sollen Ablagerungen in einem Verbindungsrohr eines Extruders verhindert werden.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Verbindungsrohrbaugruppe und einen Extruder mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Ausführungsformen, die isoliert oder in beliebigen Kombinationen realisiert werden können, sind in den abhängigen Ansprüchen aufgeführt.
Im Folgenden werden die Begriffe „haben“, „aufweisen“, „umfassen“ oder „einschließen“ oderbeliebige grammatikalische Abweichungen davon in nicht-ausschließlicher Weise verwendet. Dementsprechend können sich diese Begriffe sowohl auf Situationen beziehen, in welchen, neben dem durch diese Begriffe eingeführten Merkmal, keine weiteren Merkmale vorhanden sind, oder auf Situationen, in welchen ein oder mehrere weitere Merkmale vorhanden sind. Beispielsweise kann sich der Ausdruck „A hat B“, „A weist B auf“, „A umfasst B“ oder ,A schließt B ein“ sowohl auf die Situation beziehen, in welcher, abgesehen von B, kein weiteres Element in A vorhanden ist (d.h. auf eine Situation, in welcher A ausschließlich aus B besteht), als auch auf die Situation, in welcher, zusätzlich zu B, ein oder mehrere weitere Elemente in A vorhanden sind, beispielsweise Element e, Elemente C und D oder sogar weitere Elemente.
Weiterhin wird darauf hingewiesen, dass die Begriffe „mindestens ein“ und „ein oder mehrere“ sowie grammatikalische Abwandlungen dieser Begriffe oder ähnliche Begriffe, wenn diese in Zusammenhang mit einem oder mehreren Elementen oder Merkmalen verwendet werden und ausdrücken sollen, dass das Element oder Merkmal einfach oder mehrfach vorgesehen sein kann, in der Regel lediglich einmalig verwendet werden, beispielsweise bei der erstmaligen Einführung des Merkmals oder Elementes. Bei einer nachfolgenden erneuten Erwähnung des Merkmals oder Elementes wird der entsprechende Begriff „mindestens ein“ oder „ein oder mehrere“ in der Regel nicht mehr verwendet, ohne Einschränkung der Möglichkeit, dass das Merkmal oder Element einfach oder mehrfach vorgesehen sein kann. Weiterhin werden im Folgenden die Begriffe „vorzugsweise“, „insbesondere“, „beispielsweise“ oder ähnliche Begriffe in Verbindung mit optionalen Merkmalen verwendet, ohne dass alternative Ausführungsformen hierdurch beschränkt werden. So sind Merkmale, deren Beschreibung durch diese Begriffe einge- leitet wird, optionale Merkmale, und es ist nicht beabsichtigt, durch diese Merkmale den Schutzumfang der Ansprüche und insbesondere der unabhängigen Ansprüche einzuschränken. So kann die Erfindung, wie der Fachmann erkennen wird, auch unter Verwendung anderer Ausgestaltungen durchgeführt werden. In ähnlicher Weise werden Merkmale, welche durch „in einer Ausführungsform der Erfindung“ oder durch „in einem Ausführungsbeispiel der Erfindung“ eingeleitet werden, als optionale Merkmale verstanden, ohne dass hierdurch alternative Ausgestaltungen oder der Schutzumfang der unabhängigen Ansprüche eingeschränkt werden sollen. Weiterhin sollen durch diese einleitenden Ausdrücke sämtliche Möglichkeiten, die hierdurch eingeleiteten Merkmale mit anderen Merkmalen zu kombinieren, seien es optionale oder nichtoptionale Merkmale, unangetastet bleiben.
In einem ersten Aspekt wird Verbindungsrohrbaugruppe für einen Extruder vorgeschlagen. Die Verbindungsrohrbaugruppe umfasst ein Verbindungsrohr. Das Verbindungsrohr ist zum Verbinden mit einer Dosierfördervorrichtung und einer Seitenbeschickung des Extruders ausgebildet. Das Verbindungsrohr definiert eine Längsachse. Die Verbindungsrohrbaugruppe umfasst weiterhin eine Antriebsvorrichtung. Die Antriebsvorrichtung ist zum Drehen des Verbindungsrohrs um die Längsachse ausgebildet.
Das Verbindungsrohr erlaubt im verbundenen Zustand eine Zufuhr eines feststoffförmigen Additivs von einer Dosierfördervorrichtung zu einer Seitenbeschickung des Extruders. Durch die von der Antriebsvorrichtung bewirkte Drehbewegung des Verbindungsrohrs bewirkt der durch das Verbindungsrohr geförderte Additivstrom, das das Additiv allseitig an die Innenwand des Verbindungsrohrs gelangt und so daran anhaftendes Additiv durch diesen Kontakt ablöst. Damit kann das Bilden einer festen Schicht eines Additivs, wie beispielsweise Glasfasern, an der Innenwand des Verbindungsrohrs verhindert werden. Mit anderen Worten wird durch die Drehbewegung des Verbindungsrohrs eine Art Selbstreinigung realisiert. Damit wird die Dosage des Additivs zu dem im Extruder geförderten Hauptstrom gleichmäßiger. Außerdem lässt sich eine solche Verbindungsrohrbaugruppe auch in bestehenden Anlagen bzw. Extrudern nachrüsten.
Das Verbindungsrohr kann einen polygonalen, viereckigen, dreieckigen, elliptischen oder kreisförmigen Querschnitt aufweisen. Entsprechend kann das Verbindungsrohr grundsätzlich eine beliebige Querschnittsform aufweisen. Bevorzugt ist dabei jedoch ein kreisförmiger Querschnitt, da dieser im Vergleich zu einer eckigen Ausgestaltung den zuvor beschriebenen Selbstreinigungseffekt deutlicher ausprägt.
Das Verbindungsrohr kann eine Länge aufweisen, die um mindestens einen Faktor 5 und bevorzugt mindestens Faktor 8 größer als ein Durchmesser des Rohrs ist. Entsprechend erlaubt das Verbindungsrohr auch eine Förderung des Additivs über längere Strecken.
Das Verbindungsrohr kann zumindest teilweise aus Metall hergestellt sein. Damit eignet sich das Verbindungsrohr für viele Arten von Additiven. Die Antriebsvorrichtung kann zum Drehen des Verbindungsrohrs mit 0,5 Umdrehungen pro Minute bis 20 Umdrehungen pro Minute, bevorzugt 1 Umdrehung pro Minute bis 10 Umdrehungen und noch bevorzugter 2 Umdrehungen pro Minute bis 5 Umdrehungen pro Minute ausgebildet sein. Entsprechend wird der zuvor beschriebene Selbstreinigungseffekt mit vergleichsweise geringen Drehzahlen erzielt, so dass dieser auch mit vergleichsweise geringem Energieaufwand erzielbar ist.
Die Antriebsvorrichtung kann zum kontinuierlichen Drehen des Verbindungsrohrs ausgebildet sein. Damit wird die Dosierung des Additivs zu dem im Extruder geförderten Hauptstrom und der zuvor beschriebene Selbstreinigungseffekt gleichmäßig ausgeprägt.
Das Verbindungsrohr kann ein Abtriebsrad aufweisen. Die Antriebsvorrichtung kann ein Antriebsrad aufweisen. Das Antriebsrad und das Abtriebsrad können drehverbunden sein. Damit lässt sich das Verbindungsrohr besonders effektiv drehen.
Das Abtriebsrad kann auf einer Außenfläche des Verbindungsrohrs angeordnet sein. Damit kann das Verbindungsrohr besonders einfach mit der Antriebsvorrichtung verbunden werden.
Die Verbindungsrohrbaugruppe kann weiterhin ein Gehäuse umfassen. Das Gehäuse kann das Abtriebsrad und das Antriebsrad zumindest teilweise und bevorzugt vollständig umgeben.
Dadurch kann verhindert werden, dass eine Person in die laufende Antriebsvorrichtung mit ihrer Hand oder einem anderen Körperteil gelangt, was die Arbeitssicherheit erhöht. Aus Arbeitsschutzgründen kann daher eine solches Gehäuse vorgeschrieben sein, ist jedoch für die Funktion der Verbindungsrohrbaugruppe kein zwingender Bestandteil, sondern optional.
Die Antriebsvorrichtung kann einen Motor aufweisen. Dadurch kann das Verbindungsrohr besonders einfach und effektiv zur Drehung angetrieben werden.
In einem weiteren Aspekt wird ein Extruder vorgeschlagen. Der Extruder umfasst eine Dosierfördervorrichtung, eine Seitenbeschickung und eine Verbindungsrohrbaugruppe nach einer der oben ausgeführten oder unten näher erläuterten Ausführungsformen. Das Verbindungsrohr ist mit der Dosierfördervorrichtung und der Seitenbeschickung des Extruders verbunden. Ein solcher Extruder bringt die zuvor beschriebenen Vorteile mit sich. Insbesondere muss dieser nicht mehr für Reinigungszwecke des Verbindungsrohrs in seinem Produktionsprozess unterbrochen werden.
Das Verbindungsrohr kann im Wesentlichen parallel zur Schwerkraftrichtung angeordnet sein. Damit kann das Verbindungsrohr als eine Art Fallrohr ausgestaltet sein, dass die Förderung eines Additivs ausschließlich mittels Schwerkraft und ohne eigene Fördervorrichtung bewirkt.
Die Dosierfördervorrichtung kann zum kontinuierlichen Fördern eines Additivstroms eines feststoffförmigen Additivs ausgebildet sein. Damit kann das Additiv gleichmäßig zu der Extrudiermasse hinzudosiert werden. Die Dosierfördervorrichtung kann zum kontinuierlichen Fördern von Glasfasern ausgebildet sein. Derartige Glasfasern neigen aufgrund elektrostatischer Aufladung dazu, sich an einer Innenwand des Verbindungsrohrs anzulagern. Durch die Drehbewegung des Verbindungsrohrs wird jedoch der zuvor beschriebene Selbstreinigungseffekt erzielt, so dass es im Verbindungsrohrs keine Schattenseite und an anderen Stellen Ablagerungen mehr gibt.
Die Dosierfördervorrichtung kann eine Waage zum Abwiegen eines feststoffförmigen Additivs und eine Förderschnecke zum Fördern des Additivs aufweisen. Damit kann eine exakte Dosage des Additivs realisiert werden.
Der Begriff „Extruder“, wie er hier verwendet wird, ist ein weiter Begriff, dem seine gewöhnliche und gängige Bedeutung beigemessen werden soll, wie der Fachmann sie versteht. Der Begriff ist nicht beschränkt auf eine spezielle oder angepasste Bedeutung. Der Begriff kann, ohne Beschränkung, sich insbesondere auf eine Maschine zur Herstellung von Formstücken aus thermoplastischem Material beziehen. Extruder sind Fördergeräte, die nach dem Funktionsprinzip der Archimedischen Schraube feste bis dickflüssige Massen unter hohem Druck und hoher Temperatur gleichmäßig aus einer formgebenden Öffnung, auch als Düse, Matrize oder Mundstück bezeichnet, herausgepresst. Dabei entstehen Körper mit dem Querschnitt der Öffnung, Extrudat genannt, in theoretisch beliebiger Länge. Dieses Verfahren wird als Extrusion bezeichnet. Grundsätzlich können Extruder in 2 Prozessprinzipien unterteilt werden: Verarbeitungs- und Aufbereitungsextruder. Verarbeitungsextruder dienen hauptsächlich der Formgebung (In der Regel Einwellenextruder) während Aufbereitungsextruder der chemischen und/oder physikalischen Modifizierung (reagieren, mischen, entgasen, etc.) von Stoffen dienen (gleichlaufender dichtkämmender Doppelwellenextruder, Busskneter, etc.). Es gibt Extruder mit einer, zwei oder mehreren Schneckenwellen. Bei den Extrudern mit zwei Schnecken unterscheidet man den gleichläufigen und den gegenläufigen Doppelschneckenextruder. Beim gleichläufigen Doppelschneckenextruder rotieren die Schnecken in gleicher Drehrichtung, beim gegenläufigen in entgegengesetzter Drehrichtung. Die Förderung und der Druckaufbau werden beim Einschnecken- und gleichläufigen Doppelschneckenextruder durch die Friktion der mit der Schnecke rotierenden Masse an der stehenden Gehäusewand (Zylinder) bewirkt - man spricht in diesem Zusammenhang von Friktionsförderung. Die so in der Rotation zurückbleibende Masse wird von den wendeiförmigen Schneckengängen zur Auslassdüse geschoben. Beim gegenläufigen Doppelschneckenextruder überwiegt das Prinzip der Zwangsförderung.
Der Begriff „Seitenbeschickung des Extruders“, wie er hier verwendet wird, ist ein weiter Begriff, dem seine gewöhnliche und gängige Bedeutung beigemessen werden soll, wie der Fachmann sie versteht. Der Begriff ist nicht beschränkt auf eine spezielle oder angepasste Bedeutung. Der Begriff kann, ohne Beschränkung, sich insbesondere auf eine Vorrichtung beziehen, die mittels einer Fördereinrichtung, wie beispielsweise in Form von Schneckenwellen, die mittels Motor angetrieben werden, das durch das Fallrohr fallende Additiv seitlich in den (Haupt-)Extruder fördert. Die Seitenbeschickung steht dazu mit einem Nebenzufuhranschluss des Extruders in Verbindung, mittels dessen das Additiv dem im Inneren des geförderten (Haupt-) Produktstrom der Extrudiermasse zudosiert werden kann. Diese Art Zufuhr eines solchen Additivs wird auch als Seitenbeschickung oder Seitenfüttereinrichtung bezeichnet. Entsprechend wird der Begriff auch synonym zu Seitenzufuhreinrichtung des Extruders verwendet.
Der Begriff „Dosierfördervorrichtung“, wie er hier verwendet wird, ist ein weiter Begriff, dem seine gewöhnliche und gängige Bedeutung beigemessen werden soll, wie der Fachmann sie versteht. Der Begriff ist nicht beschränkt auf eine spezielle oder angepasste Bedeutung. Der Begriff kann, ohne Beschränkung, sich insbesondere auf eine Vorrichtung beziehen, die zum Dosieren und Fördern einer vorbestimmten Menge eines Additivs ausgebildet ist. Zu diesem Zweck weist die Dosierfördervorrichtung eine Fördervorrichtung, wie beispielsweise eine Förderschnecke auf, und umfasst eine Waage oder ist mit einer Waage verbunden, um die Menge des Additivs zu bestimmen bzw. abzumessen.
Der Begriff „Verbindungsrohr“, wie er hier verwendet wird, ist ein weiter Begriff, dem seine gewöhnliche und gängige Bedeutung beigemessen werden soll, wie der Fachmann sie versteht. Der Begriff ist nicht beschränkt auf eine spezielle oder angepasste Bedeutung. Der Begriff kann, ohne Beschränkung, sich insbesondere auf ein Rohr beziehen, das zum Verbinden mit einer Dosierfördervorrichtung und einer Seitenbeschickung des Extruders ausgebildet ist. Im verbundenen Zustand ist das Verbindungsrohr üblicherweise im Wesentlichen parallel zur Schwerkraftrichtung orientiert. Somit wirkt das Verbindungsrohr im verbundenen Zustand als ein Fallrohr.
Der Begriff „im Wesentlichen parallel zur Schwerkraftrichtung“, wie er hier verwendet wird, ist ein weiter Begriff, dem seine gewöhnliche und gängige Bedeutung beigemessen werden soll, wie der Fachmann sie versteht. Der Begriff ist nicht beschränkt auf eine spezielle oder angepasste Bedeutung. Der Begriff kann, ohne Beschränkung, sich insbesondere auf eine Orientierung des Verbindungsrohrs beziehen, die um nicht mehr als 15°, bevorzugt nicht mehr als 10° und noch bevorzugter nicht mehr als 5° von einer exakt parallelen Orientierung zur Schwerkraftrichtung abweicht.
Der Begriff „Längsachse“, wie er hier verwendet wird, ist ein weiter Begriff, dem seine gewöhnliche und gängige Bedeutung beigemessen werden soll, wie der Fachmann sie versteht. Der Begriff ist nicht beschränkt auf eine spezielle oder angepasste Bedeutung. Der Begriff kann, ohne Beschränkung, sich insbesondere auf eine Achse parallel zu oder entlang einer längsten Abmessung eines Bauteils beziehen. Dabei kann das Bauteil rotationssymmetrisch um die Längsachse ausgebildet sein, aber auch davon abweichende Geometrien sind möglich.
Der Begriff „kontinuierliches Drehen des Verbindungsrohrs“, wie er hier verwendet wird, ist ein weiter Begriff, dem seine gewöhnliche und gängige Bedeutung beigemessen werden soll, wie der Fachmann sie versteht. Der Begriff ist nicht beschränkt auf eine spezielle oder angepasste Bedeutung. Der Begriff kann, ohne Beschränkung, sich insbesondere auf eine Drehbewegung des Verbindungsrohrs ohne Anhalten oder Unterbrechung beziehen. Dabei bleibt die Drehgeschwindigkeit bevorzugt konstant. Der Begriff „Antriebsvorrichtung“, wie er hier verwendet wird, ist ein weiter Begriff, dem seine gewöhnliche und gängige Bedeutung beigemessen werden soll, wie der Fachmann sie versteht. Der Begriff ist nicht beschränkt auf eine spezielle oder angepasste Bedeutung. Der Begriff kann, ohne Beschränkung, sich insbesondere auf eine Kraftmaschine beziehen, die zum Bewirken einer Drehbewegung eines Bauteils ausgebildet ist. Insbesondere kann sich der Begriff auf eine Kraftmaschine beziehen, die zum Drehen des Verbindungsrohrs um seine Längsachse ausgebildet ist. Zu diesem Zweck kann die Antriebsvorrichtung einen Motor aufweisen oder als Motor ausgebildet sein. Insbesondere kann die die Antriebsvorrichtung einen Elektromotor aufweisen oder als Elektromotor ausgebildet sein.
Der Begriff „Antriebsrad“, wie er hier verwendet wird, ist ein weiter Begriff, dem seine gewöhnliche und gängige Bedeutung beigemessen werden soll, wie der Fachmann sie versteht. Der Begriff ist nicht beschränkt auf eine spezielle oder angepasste Bedeutung. Der Begriff kann, ohne Beschränkung, sich insbesondere auf ein antreibendes Rad beziehen, das einen Antrieb bewirkt. Die antreibende Kraft des Antriebsrads wird dabei von einer Kraftmaschine bewirkt. Somit wird das Antriebsrad aktiv von der Kraftmaschine gedreht, um auf ein anderes Bauteil, das angetrieben wird, die Antriebskraft auszuüben.
Der Begriff „Abtriebsrad“, wie er hier verwendet wird, ist ein weiter Begriff, dem seine gewöhnliche und gängige Bedeutung beigemessen werden soll, wie der Fachmann sie versteht. Der Begriff ist nicht beschränkt auf eine spezielle oder angepasste Bedeutung. Der Begriff kann, ohne Beschränkung, sich insbesondere auf ein angetriebenes Rad beziehen, d.h. ein Rad das von einem anderen Bauteil gedreht wird. Als Abtrieb wird insbesondere die Stelle der Kraftmaschine bezeichnet, an der sie mechanische Arbeit an der Arbeitsmaschine abgibt (z. B. das vorstehenden Ende einer Motorwelle oder der Ausgangswelle eines Getriebes). Das übergebende Maschinenelement ist eine Kupplung oder ein Keilriemen.
Der Begriff „Additiv“, wie er hier verwendet wird, ist ein weiter Begriff, dem seine gewöhnliche und gängige Bedeutung beigemessen werden soll, wie der Fachmann sie versteht. Der Begriff ist nicht beschränkt auf eine spezielle oder angepasste Bedeutung. Der Begriff kann, ohne Beschränkung, sich insbesondere auf einen Feststoff beziehen, der einem Hauptproduktstrom in einem Extruder zudosiert wird. Dabei kann es sich grundsätzlich um jeden förderbaren Feststoff handeln, wie beispielsweise Pulver, Granulat oder Fasern. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann sich der Begriff bevorzugt auf Fasern und insbesondere Glasfasern beziehen.
Der Begriff „Schwenktrieb“, wie er hier verwendet wird, ist ein weiter Begriff, dem seine gewöhnliche und gängige Bedeutung beigemessen werden soll, wie der Fachmann sie versteht. Der Begriff ist nicht beschränkt auf eine spezielle oder angepasste Bedeutung. Der Begriff kann, ohne Beschränkung, sich insbesondere auf eine einbaufertige Systembaugruppe bestehend aus einer Kugel- oder Rollendrehverbindung zur gleichzeitigen Aufnahme von Axial- und Radialkräften sowie von Kippmomenten mit hydraulischen oder elektrischen Antrieben in einem vollkommen umschließenden Gehäuse beziehen. Schwenktriebe bestehen üblichwerwise aus einer Kugeldrehverbindung und einer Antriebsschnecke umgeben von einem Gehäuse. Zusammenfassend werden, ohne Beschränkung weiterer möglicher Ausgestaltungen, folgende Ausführungsformen vorgeschlagen:
Ausführungsform 1 : Verbindungsrohrbaugruppe für einen Extruder, umfassend ein Verbindungsrohr, wobei das Verbindungsrohr zum Verbinden mit einer Dosierfördervorrichtung und einer Seitenbeschickung des Extruders ausgebildet ist, wobei das Verbindungsrohr eine Längsachse definiert, und eine Antriebsvorrichtung, wobei die Antriebsvorrichtung zum Drehen des Verbindungsrohrs um die Längsachse ausgebildet ist.
Ausführungsform 2: Verbindungsrohrbaugruppe nach der vorhergehenden Ausführungsform, wobei das Verbindungsrohr einen polygonalen, viereckigen, dreieckigen, elliptischen oder kreisförmigen Querschnitt aufweist.
Ausführungsform 3: Verbindungsrohrbaugruppe nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei das Verbindungsrohr eine Länge aufweist, die um mindestens einen Faktor 5 und bevorzugt mindestens Faktor 8 größer als ein Durchmesser des Rohrs ist.
Ausführungsform 4: Verbindungsrohrbaugruppe nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei das Verbindungsrohr zumindest teilweise aus Metall hergestellt ist.
Ausführungsform 5: Verbindungsrohrbaugruppe nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei die Antriebsvorrichtung zum Drehen des Verbindungsrohrs mit 0,5 Umdrehungen pro Minute bis 20 Umdrehungen pro Minute, bevorzugt 1 Umdrehung pro Minute bis 10 Umdrehungen und noch bevorzugter 2 Umdrehungen pro Minute bis 5 Umdrehungen pro Minute ausgebildet ist.
Ausführungsform 6: Verbindungsrohrbaugruppe nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei die Antriebsvorrichtung zum kontinuierlichen Drehen des Verbindungsrohrs ausgebildet ist.
Ausführungsform 7: Verbindungsrohrbaugruppe nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei das Verbindungsrohr ein Abtriebsrad aufweist, wobei die Antriebsvorrichtung ein Antriebsrad aufweist, wobei das Antriebsrad und das Abtriebsrad drehverbunden sind.
Ausführungsform 8: Verbindungsrohrbaugruppe nach der vorhergehenden Ausführungsform, wobei das Abtriebsrad auf einer Außenfläche des Verbindungsrohrs angeordnet ist.
Ausführungsform 9: Verbindungsrohrbaugruppe nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, weiterhin umfassend ein Gehäuse, wobei das Gehäuse das Abtriebsrad und das Antriebsrad zumindest teilweise und bevorzugt vollständig umgibt.
Ausführungsform 10: Verbindungsrohrbaugruppe nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei die Antriebsvorrichtung einen Motor aufweist oder als Motor ausgebildet ist. Ausführungsform 11 : Extruder, umfassend eine Dosierfördervorrichtung, eine Seitenbeschickung und eine Verbindungsrohrbaugruppe nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei das Verbindungsrohr mit der Dosierfördervorrichtung und der Seitenbeschickung des Extruders verbunden ist.
Ausführungsform 12: Extruder nach der vorhergehenden Ausführungsform, wobei das Verbindungsrohr im Wesentlichen parallel zur Schwerkraftrichtung angeordnet ist.
Ausführungsform 13: Extruder nach Ausführungsform 11 oder 12, wobei die Dosierfördervorrichtung zum kontinuierlichen Fördern eines Additivstroms eines feststoffförmigen Additivs ausgebildet ist.
Ausführungsform 14: Extruder nach einer der Ausführungsformen 11 bis 13, wobei die Dosierfördervorrichtung zum kontinuierlichen Fördern von Glasfasern ausgebildet ist.
Ausführungsform 15: Extruder nach einer der Ausführungsformen 11 bis 14, wobei die Dosierfördervorrichtung eine Waage zum Abwiegen eines feststoffförmigen Additivs und eine Förderschnecke zum Fördern des Additivs aufweist.
Kurze Beschreibung der Figuren
Weitere Einzelheiten und Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen, insbesondere in Verbindung mit den Unteransprüchen. Hierbei können die jeweiligen Merkmale für sich alleine oder zu mehreren in Kombination miteinander verwirklicht sein. Die Erfindung ist nicht auf die Ausführungsbeispiele beschränkt. Die Ausführungsbeispiele sind in den Figuren schematisch dargestellt. Gleiche Bezugsziffern in den einzelnen Figuren bezeichnen dabei gleiche oder funktionsgleiche bzw. hinsichtlich ihrer Funktionen einander entsprechende Elemente.
Im Einzelnen zeigt:
Figur 1 eine perspektivische Ansicht eines Extruders gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Figur 1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Extruders 110 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der Extruder 110 weist einen Extruderzylinder 112 mit mindestens einer darin angeordneten Extruderschnecke 114 auf. Der Extruderzylinder 112 ist bei der gezeigten Ausführungsform als ein Extrudergehäuse 116 ausgebildet und kann weitere Bauteile umfassen, wie beispielsweise eine Isolierung oder Heizschale. Der Extruder 110 weist weiterhin eine Dosierfördervorrichtung 118 auf. Die Dosierfördervorrichtung 118 erstreckt sich im Wesentlichen senkrecht zu einer Schwerkraftrichtung 120. Die Dosierfördervorrichtung 118 ist zum kontinuierlichen Fördern eines Additivstroms eines feststoffförmigen Additivs ausgebildet. Bei der gezeigten Ausführungsform ist die Dosierfördervorrichtung 118 als Diffenrentialdosierwaage ausgebildet. Die Dosierfördervorrichtung 118 weist eine Waage 122 zum Abwiegen eines feststoffförmigen Additivs und eine Förderschnecke 124 zum Fördern des Additivs auf. Bei der gezeigten Ausführungsform ist die Dosierfördervorrichtung 118 zum kontinuierlichen Fördern von Glasfasern ausgebildet. Die Glasfasern sind entsprechend das Additiv.
Der Extruder 110 weist weiterhin eine Seitenbeschickung 126 auf. Die Seitenbeschickung 126 ist seitlich an dem Extruderzylinder 112 angeordnet und erlaubt eine Zufuhr des Additivs zu der im Extruderzylinder 112 des Extruders 110 geförderten Extrudiermasse über einen nicht näher gezeigten Seiten- oder Nebenzufuhranschluss des Extruders 110. Bei der Extrudiermasse kann es sich um Kunststoff, wie beispielsweise ein Thermoplast handeln.
Der Extruder 110 weist weiterhin eine Verbindungsrohrbaugruppe 128 auf. Die Verbindungsrohrbaugruppe 128 umfasst ein Verbindungsrohr 130. Das Verbindungsrohr 130 ist zum Verbinden mit der Dosierfördervorrichtung 118 und der Seitenbeschickung 126 des Extruders 110 ausgebildet. Figur 1 zeigt dabei das Verbindungsrohr 130 im verbundenen Zustand. Entsprechend zeigt Figur 1 , dass das Verbindungsrohr 130 mit der Dosierfördervorrichtung 118 und der Seitenbeschickung 126 des Extruders 110 verbunden ist. In diesem verbundenen Zustand ist das Verbindungsrohr 130 im Wesentlichen parallel zur Schwerkraftrichtung 120 orientiert. Das Verbindungsrohr 130 definiert eine Längsachse 132. Das Verbindungsrohr 130 kann grundsätzlich einen polygonalen, viereckigen, dreieckigen, elliptischen oder kreisförmigen Querschnitt aufweisen. Bei der gezeigten Ausführungsform weist das Verbindungsrohr 130 kreisförmigen Querschnitt auf. Das Verbindungsrohr 130 weist eine Länge 134 auf, die um mindestens einen Faktor 5 und bevorzugt mindestens Faktor 8 größer als ein Durchmesser 136 des Verbindungsrohrs 130 ist, beispielsweise Faktor 10 oder 15. Das Verbindungsrohr 130 ist zumindest teilweise aus Metall hergestellt. Das Verbindungsrohr 130 weist ein Abtriebsrad 138 auf. Das Abtriebsrad 138 ist auf einer Außenfläche 140 des Verbindungsrohrs 130 angeordnet.
Die Verbindungsrohrbaugruppe 128 umfasst weiterhin eine Antriebsvorrichtung 142. Die Antriebsvorrichtung 142 ist zum Drehen des Verbindungsrohrs 130 um die Längsachse 132 ausgebildet. Die Antriebsvorrichtung 142 weist einen Motor 144 auf. Bei der gezeigten Ausführungsform ist der Motor 144 als Elektromotor ausgebildet. Die Antriebsvorrichtung 142 weist ein Antriebsrad 146 auf. Das Antriebsrad 146 und das Abtriebsrad 138 des Verbindungsrohrs 130 sind drehverbunden. Bei der gezeigten Ausführungsform ist die Antriebsvorrichtung 142 als Schwenktrieb 148 ausgebildet. Entsprechend sind das Abtriebsrad 138 und das Antriebsrad 146 als Zahnräder ausgebildet. Es wird jedoch explizit betont, dass das Abtriebsrad 138 und das Antriebsrad 146 alternativ mittels eines Keilriemens oder dergleichen drehverbunden sein können. Der Extruder 110 weist weiterhin ein Gehäuse 148 auf, das das Abtriebsrad 138und das Antriebsrad 146 und den Keilriemen 148 zumindest teilweise und bevorzugt vollständig umgibt. Bei der gezeigten Ausführungsform ist die Antriebsvorrichtung 142 als Schwenktrieb 150 ausgebildet. Entsprechend sind das Abtriebsrad 138 und das Antriebsrad 146 als Zahnräder ausgebildet. Es wird jedoch explizit betont, dass das Abtriebsrad 138 und das Antriebsrad 146 alternativ mittels eines Keilriemens oder dergleichen drehverbunden sein können. Die Antriebsvorrichtung 142 ist zum Drehen des Verbindungsrohrs 130 mit 0,5 Umdrehungen pro Minute bis 20 Umdrehungen pro Minute, bevorzugt 1 Umdrehung pro Minute bis 10 Umdrehungen und noch bevorzugter 2 Umdrehungen pro Minute bis 5 Umdrehungen pro Minute ausgebildet, wie beispielsweise 3 Umdrehungen pro Minute. Insbesondere ist die Antriebsvorrichtung 142 zum kontinuierlichen Drehen des Verbindungsrohrs 130 ausgebildet.
Die Betriebsweise des Extruders 110 wird nachstehend ausführlicher beschrieben. Der Extruder 110 wird verwendet, um ein Bauteil herzustellen. Zu diesem Zweck wird, wie es allgemein bekannt ist, in dem Extruderzylinder 112 eine Extrudiermasse gefördert, die als Extrudat an der Düsenöffnung des Extruders 110 austritt. Zum Einstellen bestimmter Eigenschaften des Extru- dats werden der Extrudiermasse ein Additiv in Form von Glasfasern zudosiert. Zu diesem Zweck wird mittels der Waage 122 der Dosierfördervorrichtung 118 eine vorbestimmte Menge an Glasfasern abgewogen und mittels der Förderschnecke 124 der Dosierfördervorrichtung 118 kontinuierlich in das Verbindungsrohr 130 transportiert. Die vorbestimmte Menge und die Fördergeschwindigkeit der Glasfasern hängt dabei von der Rezeptur für das herzustellende Bauteil bzw. den Prozess Parametern ab. Dort fallen die Glasfasern schwerkraftbedingt durch das Verbindungsrohr 130 und gelangen so in die Seitenbeschickung 126. Diese fördert das durch das Verbindungsrohr 130 heruntergefallene Additiv (Glasfasern) mittels deren Förderschnecken (über bzw. durch den Nebenzufuhranschluss in den Extruder. Auf diese Weise gelangen die Glasfasern über die Seitenbeschickung 126 und den Nebenzufuhranschluss des Extruders 110 zu der Extrudiermasse, wo die Glasfasern mit dieser vermischt werden. Beim Übergang von der senkrecht zur Schwerkraftrichtung 120 bzw. horizontal orientierten Dosierfördervorrichtung 118 in das vertikal bzw. parallel zur Schwerkraftrichtung 120 orientierte Verbindungsrohr 130 können sich aufgrund elektrostatischer Aufladung die Glasfasern einseitig an der Innenwand des Verbindungsrohrs 130 ablagern und ggf. als Klumpen oder Glasfasermatten lösen. Um diese Ablagerung von Glasfasern zu verhindern, treibt die Antriebsvorrichtung 142 das Verbindungsrohr 130 kontinuierlich mit einer Drehzahl von beispielsweise 2 bis 3 Umdrehungen pro Minute zur Drehung um die Längsachse 132 an. Dadurch werden die Glasfasern allseitig an der Innenwand des Verbindungsrohrs 130 entlang gefördert und lösen ggf. anhafte Glasfasern ab bevor sich diese zu einer größeren Ansammlung, Film oder Glasfasermatte anlagern können. Damit wird eine kontinuierliche und gleichmäßige Zufuhr der Glasfasern zu der Extrudiermasse im Extruder 110 ermöglicht. Bezugszeichenhste
Extruder
Extruderzylinder
Extruderschnecke
Extrudergehäuse Dosierfördervorrichtung
S c hwe rkraftri c htu n g Waage
Förderschnecke
Seitenbeschickung
Verbindungsrohrbaugruppe Verbindungsrohr Längsachse
Länge
Durchmesser
Abtriebsrad
Außenfläche
Antriebsvorrichtung Motor
Antriebsrad
Gehäuse
Schwenktrieb

Claims

Patentansprüche
1 . Verbindungsrohrbaugruppe (128) für einen Extruder (110), umfassend ein Verbindungsrohr (130), wobei das Verbindungsrohr (130) zum Verbinden mit einer Dosierfördervorrichtung (118) und einer Seitenbeschickung (126) des Extruders (110) ausgebildet ist, wobei das Verbindungsrohr (130) eine Längsachse (132) definiert, und eine Antriebsvorrichtung (142), wobei die Antriebsvorrichtung (142) zum Drehen des Verbindungsrohrs (130) um die Längsachse (132) ausgebildet ist.
2. Verbindungsrohrbaugruppe (128) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei das Verbindungsrohr (130) einen polygonalen, viereckigen, dreieckigen, elliptischen oder kreisförmigen Querschnitt aufweist.
3. Verbindungsrohrbaugruppe (128) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verbindungsrohr (130) eine Länge (134) aufweist, die um mindestens einen Faktor 5 und bevorzugt mindestens Faktor 8 größer als ein Durchmesser (136) des Verbindungsrohrs (130) ist.
4. Verbindungsrohrbaugruppe (128) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verbindungsrohr (130) zumindest teilweise aus Metall hergestellt ist.
5. Verbindungsrohrbaugruppe (128) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Antriebsvorrichtung (142) zum Drehen des Verbindungsrohrs (130) mit 0,5 Umdrehungen pro Minute bis 20 Umdrehungen pro Minute, bevorzugt 1 Umdrehung pro Minute bis 10 Umdrehungen und noch bevorzugter 2 Umdrehungen pro Minute bis 5 Umdrehungen pro Minute ausgebildet ist.
6. Verbindungsrohrbaugruppe (128) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Antriebsvorrichtung (142) zum kontinuierlichen Drehen des Verbindungsrohrs (130) ausgebildet ist.
7. Verbindungsrohrbaugruppe (128) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verbindungsrohr (130) ein Abtriebsrad (138) aufweist, wobei die Antriebsvorrichtung (142) ein Antriebsrad (146) aufweist, wobei das Antriebsrad (146) und das Abtriebsrad (138) drehverbunden sind.
8. Verbindungsrohrbaugruppe (128) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei das Abtriebsrad (138) auf einer Außenfläche (140) des Verbindungsrohrs (130) angeordnet ist.
9. Verbindungsrohrbaugruppe (128) nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, weiterhin umfassend ein Gehäuse (148), wobei das Gehäuse (148) das Abtriebsrad (138) und das Antriebsrad (146) zumindest teilweise und bevorzugt vollständig umgibt. Verbindungsrohrbaugruppe (128) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Antriebsvorrichtung (142) einen Motor (144) aufweist. Extruder (110), umfassend eine Dosierfördervorrichtung (118), eine Seitenbeschickung (126) und eine Verbindungsrohrbaugruppe (128) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verbindungsrohr (130) mit der Dosierfördervorrichtung (118) und der Seitenbeschickung (126) des Extruders (110) verbunden ist. Extruder (110) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei das Verbindungsrohr (130) im Wesentlichen parallel zur Schwerkraftrichtung (120) angeordnet ist. Extruder (110) nach Anspruch 11 oder 12, wobei die Dosierfördervorrichtung (118) zum kontinuierlichen Fördern eines Additivstroms eines feststoffförmigen Additivs ausgebildet ist. Extruder (110) nach einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei die Dosierfördervorrichtung (118) zum kontinuierlichen Fördern von Glasfasern ausgebildet ist. Extruder (110) nach einem der Ansprüche 11 bis 14, wobei die Dosierfördervorrichtung (118) eine Waage (122) zum Abwiegen eines feststoffförmigen Additivs und eine Förderschnecke (124) zum Fördern des Additivs aufweist.
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