DE1927067A1

DE1927067A1 - Schneckenpresse fuer thermoplastische Werkstoffe

Info

Publication number: DE1927067A1
Application number: DE19691927067
Authority: DE
Inventors: Siemetzki Dipl-Ing Hans; Schippers Dipl-Ing Heinz
Original assignee: Barmag Barmer Maschinenfabrik AG
Current assignee: Oerlikon Barmag AG
Priority date: 1969-05-28
Filing date: 1969-05-28
Publication date: 1970-12-10
Also published as: FR2063879A5; US3633494A; SU361549A3; BE749641A; CH503563A; NL7006173A

Description

Bag. 671 Y

Schneckenpresse für thermoplastische Werkstoffe

B a r m a g

Barmer Maschinenfabrik Aktiengesellschaft

Sitz Wuppertal

Die Erfindung betrifft eine Schneckenpresse zur Verarbeitung von pulverförmiger griesförmigen oder ähnlichen thermoplastischen Werkstoffen, insbesondere von solchen mit flüssigkeitsähnllchem Fließverhalten sowie von flüssigen Schmelzen.

Bei der Verarbeitung derartiger Stoffe in Schnecken pressen bereitet die Einführung der Stoffe in die Presse Schwierigkeiten, da die einzelnen Stoffteilchen infolge Ihres flüssigkeitsähnlichen Fließverhaltens dem Zugriff der Schnecke ausweichen. Zur Vergrößerung der Einzugsleistung solcher Schneckenpressen ist es bekannt, Im Einfüllbereich der Schnecke eine sogenannte Einzugstasche anzuordnen, die im geschlossenen Teil des Schneckenmantels In axialer Richtung des Schneckenzylinders verläuft und an der Einzugsöffnung mit größtem Querschnitt beginnend sowie nach einer Länge von wenigstens der einfachen Schneckensteigung . in den Kreiequerschnitt des Schneckenraumes auelaufend angeordnet ist (Schweizer Patent 427 241). Zur

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Verbesserung der Wirksamkeit derartiger Einzugstaschen ist es weiter bekannt, am Einfüllkanal der Schneckenpresse ein verstellbares Drosselorgan anzuordnen, mit welchem das wirksame Füllungsvolumen der Einzugstasche verändert werden kann. Als Drosselorgan kommt beispielsweise ein Schieber infrage, der fest montiert, oder auch von außen verstellbar sein kann (Schweizer Patent 446 707) .

Versuche sowie auch praktische Betriebserfahrungen haben gezeigt, daß die Anordnung einer derartigen Einzugstasche mit Drosselorgan die Einzugsleistung einer gegebenen Schneckenpresse beispielsweise für Niederdruckpolyäthylen um 100 % und mehr steigern kann. So konnte beispielsweise die Leistung eines horizontal angeordneten Extruders mit 60 mm Schneckendurchmesser und einer Schneckenlänge von 24 D «= 1.440 mm bei Niederdruckpolyäthylenpulver von 10 bis 20 kg/Std. auf 30 bis 55 kg/Std. gesteigert werden. Ähnliche Steigerungen wurden auch bei Polystyrol erzielt.

Trotz dieser beachtlichen Verbesserung der Einzugsleistung von Schneckenpressen bereiten jedoch solche KunststoffSorten nach wie vor Schwierigkeiten, deren SchUttwinkel sehr groß ist. Die meisten Schwierigkeiten machen naturgemäß Flüssigkelten, beispielsweise flüssige Schmelzen, die ebenfalls in derartigen Schneckenpressen verarbeitet werden.

Um die Zufuhr von feinpulvrigen thermoplastischen Stoffen in Schneckenpressen zu erleichtern und dadurch die Einzugsleistung zu erhöhen ist es weiter bekannt, einer horizontal angeordneten Schneckenpresse eine kurze vertikal angeordnete Füllschneckenpresse vorsu«ehalten. Diese Füllschneckenpreiee be-009850/1705

steht aus einer kurzen, in einem entsprechend dimensionierten rohrförmigen Mantel umlaufenden Füllschnecke, sowie einem sich daran anschließenden trichterförmigen Einfüllschacht für das feinpulvrige thermoplastische Gut. Die Einfüllschnecke geht im unteren Teil des trichterförmigen Einfüllschachtes in eine diesen Schacht vertikal durchsetzende Welle über, die diese von außen antreibt. An der Welle sind in unterschiedlicher Höhe paddelartige Flügel befestigt, welche gegenüber der Horizontalen in geringem Winkel geneigt sind (Britische Patentschrift 997 608). Durch diese Anordnung wird erreicht, daß beim Umlauf der Welle und damit der Paddel die im Einfüllschacht vorhandenen Pulverteilcheri nach unten in Richtung auf die Einfüllschnecke beschleunigt werden. Die Wirkung derartiger Paddel bleibt aber verhältnismäßig gering, da insbesondere Teilchen mit sehr geringer gegenseitiger Reibung sowie Flüssigkeiten leicht ausweichen können und hierbei statt in der gewünschten Richtung nach unten zu strömen, sich in einer konzentrischen Kreisbahn bewegen. Dieser Effekt ist um so ausgeprägter je stärker die Paddel gegenüber der Horizontalen geneigt sind, je besser sie also an sich in der Lage sind, auf die Teilchen einzuwirken.

Bei diesem Stande der Technik besteht die Aufgabe, eine Schneckenpresse zur Verarbeitung von pulverförmigen, griesförmigen oder ähnlichen thermoplastischen Werkstoffen, insbesondere von solchen mit flüssigkeitsähnlichem Fließverhalten sowie auch zur Verarbeitung von flüssigen Schmelzen zu schaffen/ bei der trotz der geringen Reibung zwischen den einzelnes Teilchen die Einzugsleistung erheblich ver-

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- 4 größert ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß im Einfüllschacht der Schneckenpresse wenigstens eine radial ausgerichtete feststehende Stauwand in einer vorzugsweise der Form des Einfüllschachtes angepaßten, die Stauwand umgebenden umlaufenden Wendel angeordnet ist. Der Einfüllschacht, die darin angeordnete Stauwand oder die Stauwände sowie die Wendel sollten dabei wenigstens im unteren Bereich trichterförmig verjüngt sein. Als vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn die Wendel an der Förderschnecke befestigt und mit dieser gemeinsam antreibbar ist. Statt einer Stauwand, welche den Einfüllschacht radial durchsetzt, können mit Vorteil mehrere Stauwände strahlenförmig an einem gemeinsamen Halterohr befestigt sein, durch das die Antriebswelle für die Schnecke und die Wendel hindurchgeführt ist.

Die erfindungsgemäße Anordnung ist den bisher bekannten dadurch überlegen, daß durch das Vorhandensein stillstehender Stauwände im Innern der Wendel das Ausweichen der von der umlaufenden Wendel erfaßten und nach unten gedrückten Pulver- oder Flüssigkeitsteilchen sowie ein Mitdrehen der zu fördernden Masse im Innern des Einfüllschachtes vermieden wird. Beim Unilauf erteilt die Stauwendel den unter ihnen befindlichen Teilchen eine Beschleunigung nach unten in Richtung auf die Austrittsöffnung des Einfüllschachtes. Bei ihrer Bewegung nach unten stoßen die Teilchen naturgemäß teilweise auf die unter ihnen befindliche Windung der Wendel oder auf die trichterförmig geneigten Wände des Einfüllschachjbes und erfahren hierbei eine Umlenkung ihrer Bewegungsrich-

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tung zur Schachtmitte hin. Außerdem versuchen auch hier die Teilchen, in eine konzentrische Kreisbewegung einzuschwenken. Auf ihrem Wege stoßen sie jedoch alsbald gegen die im Innern der Wendel angeordneten Stauwände, werden von diesen reflektiert und gelangen auf diese Weise stets wieder in den Einflußbereich der umlaufenden Wendel, werden erneut erfaßt und nach unten befördert. Versuche haben gezeigt, daß durch diese Anordnung die Einzugsleistung eines Extruders, der mit den oben erwähnten vergleichbar ist, und der einen Schneckendurchmesser von 60 mm bei einer Schneckenlänge von 17D= 1.020 mm aufweist für Niederdruckpolyäthylenpulver auf 102 bis 135 kg/Std. erhöht werden konnte.

Eine weitere Steigerung der Einzugsleistung ist möglich, wenn im Bereich zwischen den Stauwänden und der Wendel wenigstens ein vorzugsweise höhenverstellbarer Verdrängerkörper angeordnet ist. Dieser Verdrängerkörper gestattet es_f den Weg, den die Pulver- oder Flüssigkeitsteilchen in radialer Richtung zurücklegen können, beliebig zu verkürzen und auf den günstigsten Wert einzustellen. Auf diese Weise läßt sich die Leistung der erfindungsgemäßen Vorrichtung verschiedenen Pulver- oder Schmelzesorten optimal anpassen .

Die Erfindung wird im folgenden anhand der beiliegenden schematischen Zeichnung näher erläutert.

Es stellen dar:

Flg. 1 Einen Längsschnitt durch eine Ausführungs- form der erfindungegemäßen Vorrichtung, bei der die Wendel und die Stauwand im evakuier-

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baren Einfüllschacht eines vertikalen Füllextruders angeordnet ist;

Fig. 2 einen Längsschnitt durch eine andere Ausführungsform, bei der die Stauwand und die Wendel im evakuierbaren Einfüllschacht eines Vertikalextruders angeordnet ist;

Fig. 3 einen Längsschnitt durch eine andere Ausführungsform, bei der sowohl die Stauwand wie auch ein Verdrängerkörper je für sich höhenverstellbar angeordnet sind;

Fig. 4 einen Querschnitt entlang der Linie IV-IV der Fig. 3.

Ir. Fig. 1 ist ein Teil eines Horizontalextruders dargestellt, an dessen Einfüllöffnung 2 ein vertikaler Füllextruder 3 montiert ist. Der Füllextruder 3 besteht im wesentlichen aus dem rohrförmigen Extrudermantel 4, in den sich Hohlräume 5 zum Durchleiten eines Kühlmittels befinden können. Im Innern des Extrudermantels 4 befindet sich die Extruderschnecke 6, die in ihrem oberen Teil in die Antriebswelle 7 übergeht.

Auf das obere Ende des Extrudermantels 4 ist, bei spielsweise mittels eines Flansches 8, der Einfüllschacht 9 aufgesetzt, der in seinem unteren Bereich trichterartig verjüngt ist. Der EinfUlIschacht 9 ist im dargestellten Beispiel als allseits geschlossener, evakuierbarer Kasten dargestellt, dessen Deckel als Trager für den Antriebsmotor 12 und das Getriebe 13 dient. Als Antriebsmotor 12 wird vorzugsweise

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' - 7 ein hydraulischer Motor verwendet.

Die Antriebswelle 7 durchsetzt den Einfüllschacht 9 senkrecht und ist schließlich mithilfe einer Stopfbüchse 14 durch den Deckel 11 hindurch und in das Getriebe 13 geführt. Im Getriebe 13 ist die Welle 7 höhenverstellbar gelagert. Ihre genaue Höhenlage kann bei 15 eingestellt werden.

Der Einfüllschacht 9 weist ferner einen Saugleitungsrohrstutzen 16 auf, der über ein Ventil 17 mit einem Flansch 18 verbunden ist. Mithilfe dieser Einrichtung kann der Einfüllschacht 9 an eine nicht dargestellte Vakuumpumpe angeschlossen werden. Hierdurch ist es möglich, den Innenraum des Einfüllschachtes 9 weitgehend zu evakuieren und dadurch zweierlei zu erreichen:

Einmal kann das feinpulvrige thermoplastische Schüttgut, welches mithilfe der Vorrichtung verarbeitet werden soll, von oberflächlich anhaftenden Gasen befreit werden. Dies ist wichtig, um im Hauptextruder eine blasenfreie Schmelze zu erzeugen. Zum anderen kann der im Einfüllschacht 9 herrschende Unterdruck auch dazu benutzt werden, das zu verarbeitende thermoplastische pulverförmige Gut in den Einfüllschacht einzusaugen. Hierzu befindet sich am Einfüllschacht ein weiterer Rohrstutzen 19, der über das Ventil 20 an die Einfüllleitung 21 angeschlossen ist.

Erfindungsgemäß befindet sich im Innern des Einfüllschachtes 9 wenigstens eine Stauwand 22, die den Einfüllschacht radial durchsetzt sowie eine vorzugsweise der Form des Einfüllschachtes angepaßte, die Stauwand 22 umgebende Wendel 23, die im Betriebsfall zusammen mit der Extruderschnecke 6 umläuft. Um dies zu ermöglichen, ist die Wendel 23 fest mit der Schnecke6 verbunden.

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Die Stauwand 22, von der in der Regel zwei kreuzförmig zueinander angeordnete vorhanden sind, - siehe Fig. 4 - ist an dem rohrförmigen Trägerbalken 24 befestigt, der seinerseits im Deckel 11 des Einfüllschachtes 9 verankert ist.

In Fig. 2 ist eine andere Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes schematisch dargestellt. Dort handelt es sich um einen Vertikalextruder, dessen Schnecke 25 im oberen Teil die Wendel 23 trägt und mit dieser beispielsweise durch Schweißen verbunden ist. Auch im dort dargestellten Beispiel sind die Stauwände 22 an einem rohrförmigen Trägerbalken 24 befestigt, in dessen Innenraum die Schnecke mit ihrer verjüngten Spitze 26 zur Führung hineinragt. Der rohrförmige Trägerbalken 24 ist im dort dargestellten Beispiel an einem Tragkreuz 27 verankert, welches seinerseits zwischen dem oberen Rand des Einfülltrichters 28 und dem unteren Rand des Einfüllschachtes 9 eingeflanscht ist.

Die vertikal angeordnete Schnecke 25 der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform ist nach unten verlängert und über Dichtungspackungen 29 aus dem Extruder heraus und in den Getriebekasten 30 eingeführt. Der Getriebekasten 30 trägt in bekannter Weise den Antriebsmotor 31, der beispielsweise ein hydraulischer Motor sein kann. .

In Fig. 3 ist eine weitere Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes dargestellt. Es handelt sich dort beispielsweise um einen vertikalen Füllextruder 3, auf dessen oberen Teil, ebenso wie bei Flg. 1, die erfindungsgemäße Einfüllvorrichtung aufgesetzt ist. Die Wendel 23 ist wiederum mit der Schnecke 6 durch Schweißen verbunden. Die Schnecke geht im oberen Teil in die Antriebswelle 7 über, welche nach oben aus dem Einfüllschacht 9 heraus und

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in den Getriebekasten 13 eingeführt ist. Die Welle und damit die Schnecke 6 sowie die Wendel 23 sind höhenverstellbar. Die Verstellung kann von außen am Getriebekasten 13 hei 15 durchgeführt werden. Hierdurch ist es möglich, den Abstand der Wendel 23 von der Trichterwand auf den optimalen Wert zu bringen und ihn dem jeweils zu verarbeitenden Gut anzupassen.

Die in Fig. 3 dargestellte Ausfuhrungsform gestattet es ferner, auch die Höhenlage der Stauwand nach Belieben einzustellen. Hierzu ist die Stauwand an dem rohrförmigen Trägerbalken 24 befestigt, der seinerseits höhenverstellbar auf der Antriebswelle 7 angeordnet ist. Die Höhenverstellbarkeit kann beispielsweise dadurch bewirkt werden, daß am oberen Ende des Trägerbalkens eine Zahnstange 32 angeordnet ist, in die ein Ritzel 33 eingreift. Das Ritzel ist auf einer nach außen geführten Verstellwelle 34 befestigt und kann außerhalb des Einfüllschachtes 9 beispielsweise mithilfe eines Handrades verstellt werden.

Die Einzugsleistung der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann dadurch noch bedeutend erhöht werden, daß im Innern der Wendel 23 zwischen den Stauwänden 22 ein Verdrängerkörper 35 angeordnet wird, der vorzugsweise ebenfalls höhenverstellbar ist. Der Verdrängerkörper 35, der beispielsweise aus Kunststoff, Leichtmetall oder dergl. bestehen kann, ist ebenfalls der Form der Wendel 23 angepaßt. Er bildet also bei trichterartiger Ausführung des unteren Teiles des Einzugsschachtes 9 einen kegelartigen Körper, wie er im Querschnitt in Fig. 3 dargestellt ist. Damit der Körper die Stauwände 22 umgreifen kann, weist er im unteren Teil entsprechende Einschnitte 36 auf, die am besten in Fig. 4 zu erkennen sind. In diese Einschnitte ragen

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- 10 die Stauwände 22 hinein.

Der Verdrängerkörper 35 ist im dargestellten Beispiel auf einem eigenen rohrförmigen Trägerbalken 37 angeordnet, der seinerseits axial verschiebbar auf dem rohrförmigen Trägerbalken 24 angeordnet ist. Auch die axiale Verschiebung dieses Trägerbalkens 37 kann dadurch ermöglicht werden, daß am oberen Ende dieses Trägerbalkens eine Zahnstange 38 befestigt ist, in die ein Ritzel 39 eingreift, welches auf einer Welle sitzt. Die Welle 40 ist ebenfalls vakuumdicht aus dem Einlaufschacht herausgeführt und kann außerhalb desselben beispielsweise mittels eines Handrades verstellt werden.

Selbstverständlich lassen sich für die konstruktive Ausführung der Höhenverstellbarkeit von Wendel, Stauwand und Verdrängerkörper auch noch andere konstruktive Lösungen finden, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu sprengen.

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Claims

P atentansprüche

1)!Schneckenpresse zur Verarbeitung von pulverförmigen, grießförmigen oder ähnlichen thermoplastischen Werkstoffen, insbesondere von solchen mit flussigkeitsähnlichem Fließverhalten sowie von flüssigen Schmelzen, dadurch gekennzeichnet, daß im Einfüllschacht (9) der Schneckenpresse (3) wenigstens eine radial ausgerichtete feststehende Stauwand (22) in einer vorzugsweise der Form des Einfüllschachtes angepaßten, die Stauwand umgebenden' umlaufenden Wendel (23).angeordnet ist.

2) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Einfüllschacht (9), die darin angeordneten Stauwände (22) sowie die Wendel (23) wenigstens im unteren Bereich trichterförmig verjüngt sind.

3) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wendel (23) an der Förderschnecke (6;25) befestigt und mit dieser gemeinsam antreibbar ist.

4) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stauwände (23) strahlenförmig an einem rohrförmigen Trägerbalken (24) befestigt sind, durch das die Antriebswelle (7) für die Schnecke (6) und die Wendel (23) hindurchgeführt ist.

5) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich zwischen den Stauwänden (22) und der Wendel (23) wenigstens ein vorzugsweise höhenverstellbarer VerdrÄngerkörper (35) angeordnet ist.

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-Λ2 -

6) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Einfüllschacht (9) ein allseits verschlossenes Gefäß ist, in das wenigstens eine Saugleitung (16) und eine Einfülleitung (21) für den zu extrudierenden Werkstoff einmündet.

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