DE1435530B2 - Schmelzspinnvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schmelzspinnvorrichtung mit Förderschnecke und Spinnpumpe zum Erzeugen und Fördern einer Schmelze aus einem körnigen thermoplastischen Kunststoff, bei der die Materialzufuhr durch eine zwischen einer Ausnehmung des Schnekkengehäuses und einer Verdickung der Schneckenspindel gebildete Drossel in Abhängigkeit von der Stellung der entgegen einer Rückstellkraft axial verschiebbaren Förderschnecke gesteuert wird.

Bei einer bekannten Vorrichtung dieser Art (GB-PS 911 566) besteht die Drossel in einem Ringspalt zwischen einer Ringnut im Schneckengehäuse und einem Ringwulst an der Schneckenspindel. Das hat den Nachteil, daß mit einer solchen Vorrichtung nur pulverförmiges Material verarbeitet werden kann, dessen Korngröße erheblich unter der Spaltweite liegt. Etwa in den Spalt geratene größere Körner behindern nämlich die Axialverschiebbarkeit der Förderschnecke, was zu unregelmäßiger Materialzufuhr, Druckschwankungen in dem zu plastifizierenden Gut und damit zu einer ungleichmäßigen Förderung führt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die bekannte Vorrichtung derart zu verbessern, daß damit auch grobkörniges Material verarbeitet werden kann.

Die Lösung dieser Aufgabe gelingt gemäß der Erfindung dadurch, daß die Schneckenspindei eine kolbenartige, zylindrische Verdickung und das Schneckengehäuse eine mit ihren beiden Enden über die Verdickung hinausragende Längsnut aufweist.

Bei der Erfindung wird der Gesamtdurchflußquerschnitt nicht wie bei der bekannten Vorrichtung in Form eines Ringspalts über den gesamten Innenumfang des Schneckengehäuses verteilt, sondern in Form der Längsnut mit Rechteckquerschnitt auf einen relativ kleinen Teil des Umfangs konzentriert. Damit stehen den durch die Drossel durchtretenden Materialkörnern auch bei verhältnismäßig kleinem Gesamtquerschnitt immer noch ausreichend große Durchtrittsabmessungen zur Verfügung, so daß die Gefahr des Verklemmens oder Verstopfens und damit die Beeinträchtigung der Axialverschiebbarkeit der Förderschnecke auch bei größeren Korndurchmessern des Spinnmaterials verringert wird. Die Erfindung gestattet daher auch die Verarbeitung des heute marktüblichen Granulats.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist noch vorgesehen, daß in der Längsnut eine einstellbare Klappe angeordnet ist. Damit läßt sich eine optimale Anpassung der Vorrichtung an die Eigenschaften des Materials, wie z. B. seine Korngröße oder Fließfähigkeit, erreichen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Es zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch die erfindungsgemäße Vorrichtung,

F i g. 2 einen Querschnitt nach der Linie b-b von F i g. 1 und

F i g. 3 eine perspektivische Darstellung eines Teils der Vorrichtung gemäß F i g. 1, von innen gesehen.

Die in F i g. 1 bis 3 dargestellte Vorrichtung besitzt ein Gehäuse 1 mit einer Längsbohrung, die einen vorderen zylindrischen Abschnitt 2, einen sich nach hinten erweiternden kegeligen Abschnitt 3 und einen vorn durch eine Ringschulter 5 begrenzten hinteren zylindri-

ao sehen Abschnitt 4 aufweist.

Im Gehäuse 1 ist eine Schneckenspindel 6 drehbar und längsverschiebbar gelagert. An ihrem hintern Ende besitzt die Schneckenspindel einen Antriebsflansch 37 und nach vorn anschließend einen Schaftteil 7, der vorn durch einen Bund 8 begrenzt ist. Auf diesen Schaftteil sind zwei durch ein Distanzrohr 11 voneinander getrennte Kugellager 9 und 10 aufgeschoben und durch einen Federring 12 festgehalten. Mit ihren Außenringen gleiten die Kugellager axial im hinteren zylindrisehen Teil 4 der Gehäusebohrung, wobei diese Außenringe durch je einen Stift, der in eine Längsnut der Gehäusewandung eingreift, gegen Drehung gehalten sein können. Die Schneckenspindel 6 und die beiden Kugellager 9 und 10 werden von einer Feder 13 nach vorn gedrückt, die sich vorn über eine Ringscheibe 14 auf den Außenring des Kugellagers 10, hinten über eine gleiche Ringscheibe 15 und (vorzugsweise drei) Einstellschrauben 16 auf den Gehäusedeckel 17 abstützt.
Vor dem Bund 8 erstreckt sich die Schneckenspindel 6 durch den kegeligen Bohrungsabschnitt 3 nach vorn.

Anschließend besitzt sie eine kolbenartige, zylindrische Verdickung 18, die im vorderen zylindrischen Teil 2 der

_ .Gehäusebohrung ohne nennenswertes Spiel gleitet und umläuft, und zwar bei jeder axialen Stellung der Schneckenspindel 6 zwischen ihrer vorderen Endstellung, bei der das Kugellager 9 wie gezeichnet an der Ringschulter 5 des Gehäuses ansteht, und ihrer hinteren Endstellung, bei der die Feder 13 ganz zusammengedrückt ist. Schließlich weist die Schneckenspindel 6 in ihrem vordersten Teil eine Schraubenrippe 20 auf, die mit der Gehäusewandung einen hinten durch die Verdickung 18 abgeschlossenen, vorn offenen schraubenförmigen Kanal 21 begrenzt.
Am vorderen Ende des Gehäuses 1 sitzt eine Spinnpumpe für zwangläufige Förderung des durch die Schneckenstrangpresse geschmolzenen Kunststoffes, im vorliegenden Beispiel eine Zahnradpumpe 22, die von einem mit dem vorderen Abschnitt 2 der Gehäuselängsbohrung in offener Verbindung stehenden Raum 23 durch einen Austrittskanal 24 zu einer (nicht dargestellten) Spinndüse fördert.

Der zu verspinnende thermoplastische Kunststoff wird dem kegeligen Abschnitt 3 der Gehäusebohrung von einem Trichter 25 aus durch eine Öffnung 26 zugeführt.

Innerhalb des kegeligen Abschnitts, 3 sitzt an der Schneckenspindel 6 eine Anzahl Rührflügel 27, die sich in der dargestellten vordersten Stellung der Spindel 6

auf gleicher Höhe wie die Öffnung 26 befinden. In der obersten Stellung der Schneckenspindel befinden sich die Rührflügel 27 außerhalb des Strömungsweges des durch die öffnung 26 eintretenden Materials.

Im hintersten Teil des vorderen zylindrischen Abschnittes 2 der Gehäusebohrung ist in deren Wand eine Längsnut 28 vorhanden, die von einer geneigten Eingangsfläche 29, einem Boden 30, einer geneigten Ausgangsfläche 31 und parallelen Seitenwänden 32 begrenzt ist. Diese Längsnut befindet sich mit Bezug auf die kolbenartige Verdickung 18 der Schneckenspindel auf solcher Höhe, daß ihr von der Oberkante 33 dieser Verdickung, der Eingangsfläche 29 und den Seitenwänden 32 begrenzter Eingangsquerschnitt in der hintersten Stellung der Schneckenspindel 6 nahezu den Wert O, in der vordersten (in der Zeichnung dargestellten) Stellung dagegen einen Höchstwert hat. Vorzugsweise wirkt jedoch nicht die Eingangsfläche 29 mit der Kante 33 zusammen, sondern eine einstellbare Klappe 34, die auf einer an der Oberkante der Längsnut 28 in der Ge- ao häusewand gelagerten dünnen Welle 35 sitzt. Diese Welle trägt (in F i g. 3 punktiert) außerhalb des Gehäuses 1 einen Arm 36, mittels dessen die Klappe 34 nach Bedarf eingestellt werden kann. An ihrem Ausgangsende mündet die Längsnut bei jeder axialen Stellung der Schneckenspindel 6 vor der Verdickung 18 in den schraubenförmigen Kanal 21.

Die Schneckenspindel 6 wird über den Kupplungsflansch 37 mit einer auf die Drehzahl der Spinnpumpe 22 abgestimmten, dieser proportionalen Drehzahl angetrieben. Das zu verarbeitende Material, z. B. ein Kunststoffgranulat, wird durch den Trichter 25 und die Öffnung 26 in den kegeligen Abschnitt 3 der Gehäusebohrung, also oberhalb der kolbenartigen Verdickung 18 der Schneckenspindel 6, in die Schneckenstrangpresse eingeführt. Wenn sich die Schneckenspindel in ihrer in der Zeichnung dargestellten vordersten Axialstellung befindet, greifen die auf ihr sitzenden Rührflügel 27 in das Material ein und halten es in Bewegung. Es fließt dann kontinuierlich in einer vom freien Querschnitt zwischen der Klappe 34 und der oberen Kante 33 der Verdickung 18 abhängigen Menge durch die Längsnut 28 zu dem Anfang des schraubenförmigen Kanals 21. Infolge der Drehung der Schneckenspindel 6 wird das Material durch den schraubenförmigen Kanal, der sich allmählich verengt, nach vorn befördert, wobei es infolge der Relativdrehung der Schneckenspindel in bezug auf das Gehäuse Reibungs- und Verformungskräften unterworfen wird, sich erwärmt und schmilzt. Es verläßt den schraubenförmigen Kanal 21 der Schneckenspindel 6 an deren vorderem Ende und fließt durch den Raum 23 in die Spinnpumpe 22, die es durch den Austrittskanal 24 und die nicht dargestellte Spinndüse fördert.

Wenn sich die Schneckenspindel 6 in ihrer gezeichneten vordersten Stellung befindet und die Klappe 34 für das betreffende Material richtig eingestellt ist, soll die durch die Schneckenstrangpresse geförderte Materialmenge größer als die von der Spinnpumpe 22 weitergeförderte Menge sein. Infolgedessen steigt der Druck im Raum 23 vor der Schneckenspindel, und diese wird in Richtung des Pfeiles a entgegen der Kraft der Feder 13 nach hinten geschoben, bis die infolge der Zusammendrückung zunehmende Kraft dieser Feder ausreicht, um dem Druck im Raum 23 Gleichgewicht zu halten. Dadurch schränkt die Kante 33 der Spindelverdickung 18 den Durchflußquerschnitt am Eingang der Längsnut 28 und somit die durch letztere und den schraubenförmigen Kanal 21 geförderte Materialmenge ein, wodurch ein weiteres Ansteigen des Druckes im Raum 23 am Eintritt der Spinnpumpe 22 verhindert wird. Somit wird die durch die Schneckenpresse geförderte Materialmenge stets der von der Spinnpumpe 22 weitergeförderten angeglichen und der Druck im Raum 23 konstant gehalten.

Während die Schneckenspindel 6 durch den vor ihr herrschenden Druck nach hinten gedruckt wird und ihre Verdickung 18 den Durchflußquerschnitt der Längsnut 28 vermindert, bewegen sich die Rührflügel 27 aus der Bahn des von der Eintrittsöffnung 26 nach dem Eingang der Längsnut 28 fließenden Materials heraus nach hinten. Ihre Beihilfe zur Einführung der gröberen Granulatkörner ist in diesem Betriebszustand nicht erforderlich, da bei der verminderten Materialdurchflußmenge vorzugsweise feinere Körner gefördert werden sollen. Träte vor dem Eingang der Längsnut 28 eine Stauung der zurückbleibenden groben Körner ein, so würde der Druck im Raum 23 sinken, und die Schneckenspindel 6 würde sich nach vorn bewegen; dann würde sich sowohl der Eingangsquerschnitt der Längsnut vergrößern und zugleich die Rührwirkung der Flügel 27 verstärken, so daß die Stauung rasch behoben wäre.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Schmelzspinnvorrichtung mit Förderschnecke und Spinnpumpe zum Erzeugen und Fördern einer Schmelze aus einem körnigen thermoplastischen Kunststoff, bei der die Materialzufuhr durch eine zwischen einer Ausnehmung des Schneckengehäuses und einer Verdickung der Schneckenspindel gebildete Drossel in Abhängigkeit von der Stellung der entgegen einer Rückstellkraft axial verschiebbaren Förderschnecke gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneckenspindel (6) eine kolbenartige, zylindrische Verdickung (18) und das Schneckengehäuse (2) eine mit ihren beiden Enden über die Verdickung (18) hinausragende Längsnut (28) aufweist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Längsnut (28) eine einstellbare Klappe (34) angeordnet ist.