DE2006389C3 - Rückflußsperre für Spritzgieß-Schneckenkolbenmaschinen zum Verarbeiten von plastischen Massen mit einer umlaufenden und axial verschiebbaren Schnecke - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Rückflußsperre für Spritzgieß-Schneckenkolbenmaschinen entsprechend dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei derartigen Schneckenkolbenmaschinen erfolgt die Förderung der Massen durch die Drehbewegung der Schnecke, wobei die Massen durch die Schnekkengänge vor die Schneckenspitze gefördert werden; das Spritzen der Massen erfolgt durch eine anschließende Axialbewegung der Schnecke. Nach der Spritzbewegung bewegt sich die Schnecke bei gleichzeitiger Plastifizierung der zu verarbeitenden Massen zurück, wobei anschließend an die rückwärtige Endstellung der Schnecke eine erneute Spritzbewegung bzw. ein Spritzhub durch axiale Verschiebung der Schnecke nach vorwärts erfolgt. Derartige Schneckenkolbenmaschinen sind geeignet für extrudierbare plastische Massen schlechthin, beispielsweise fur Teigspritzmaschinen im Bäckereigewerbe oder auf einem anderen Anwendungsgebiet zur Verarbeitung von Kunststoffen wobei während der Drehung der Schnecke gleichzeitig die Plastifizierung des Kunststoff granulates erfolgt. Um einerseits die Förderung der extrudierbaren plastischen Massen vor die Schneckenspitze während der Schneckendrehung zu gewährleisten und andererseits den Spritzhub durchzuführen, ohne daß die vor die Schneckenspitze geförderten plastischen Massen nach rückwärts zurückfließen können, dient als Rückflußsperre ein axial zwischen Anschlägen im vorderen Bereich der Schnecke frei beweglicher Sperring, der mit seiner Umfangsfläche dichtend an dem die Schnecke aufnehmenden Schneckenzylinder anliegt. Der Sperring, der in dem plastischen Bereich der Massen liegt, ist axial zwischen Anschlägen im vorderen Bereich der Schnecke frei beweglich und läßt während der Schneckendrehung die plastischen Massen vor die Schneckenspitze passieren und verhindert während der Spritzbewegung den Rückfluß der plastischen Massen durch dichtende Anlage an der Schnecke. Zu diesem Zwecke ist der Sperring an seiner in der Fördernchtung rückwärts liegenden Stirnfläche mit einer Dichtfläche ausgestattet, die beim Spritzhub der Schnecke an einer entsprechenden Dichtfläche der Schnecke zur Anlage kommt, so daß ein Rückfluß der vor der Schneckenspitze befindlichen auszuspritzenden plastischen Massen verhindert wird. Während der Schneckendrehung verschiebt sich unter der Wirkung des Förderdruckes der plastischen Massen der Sperrring nach vorn, so daß durch einen zwischen ihm und der Schnecke frei bleibenden Raum die plastischen Massen hindurch treten können und durch Durchbrechungen oder Nuten des Sperringes vor die Schnekkenspiize treten können. Diese dem Durchtritt dienenden Nuten oder Durchbrechungen können auch in der Schneckenspitze angeordnet sein, wobei der Sperrring ebenfalls im Bereich der Schneckenspitze axial verschieblich angeordnet sein muß.

Diese bekannten Sperringe weisen insofern einen wesentlichen Nachteil auf, als die Schnecke gegenüber dem Sperring frei drehbar ist. Bei der Förderung der Massen durch Drehung der Schnecke bleibt der Sperring zufolge der durch seine dichtende Anlage an der Innenwand des Schiieckenzylinders gegebenen Reibung stehen. Da die "ordere Stirnfläche des Sperrringes hierbei durch den Druck der geförderten plastischen Massen in Druckanlage an einem seinen axialen Hub begrenzenden Anschlag der Schnecke oder der Schneckenspitze anliegt, tritt durch Reibung zwischen drehender Schnecke und stillstehendem Sperring ein Verschleiß an der Anlageschulter der Schnecke und/oder des Sperringes auf, der insbesondere dann sehr erheblich ist, wenn in der vorderen Stirnfläche des Sperringes Nuten angeordnet sind; hierbei wirkt die an dem Anschlag der Schneckenspitze anliegende vordere Stirnfläche des stillstehenden Sperringes wie ein Fräser, so daß nach relativ kurzer Zeit die Anschlagschulter der Schneckenspitze so lange abgetragen wird, bis der Sperring über die Schneckenspitze hinwegtreten kann. Damit ist aber die Funktion des

Sperringes nicht mehr gewährleistet; außerdem muß die Schneckenspitze ausgewechselt werden.

Um einen Verschleiß an der Schneckanspitze oder an dem Sperring bei der Relativbewegung zwischen Schneckenspitze und Spemng auszuschalten, ist es bereits bekannt, die Reibung zwischen dem in Drehrichtung feststehenden Sperring und der sich drehenden Schnecke dadurch zu vermeiden, daß zwischen dem Sperring und der Schneckenspitze ein Kugellager angeordnet ist. Hierdurch wird zwar ein gegenseitiger Verschleiß am Sperring und an der Schneckenspitze weitgehend verhindert, jedoch wird der Kunststoff beim Passieren durch das Kugellager einer nachteiliger· hohen Scher- und Knetbeanspruchung unterworfen, die zu einer Schädigung bei Kunststoffen führen muß, und zwar insbesondere bei thermisch empfindlichen Massen und bei mit thermisch empfindlichen Farben eingefärbten Massen. Sind die Kugellager mit einem Stützkäfig versehen, dann ergeben sich zwischen den Kugeln zwangläufig sehr kleine Durch- ao trittsquerschnitte; da die Kugeln punktförmig auf einer ringförmigen Ausnehmung der Schneckenspitze aufliegen müssen und da die Kugeln sich um ihren Mittelpunkt drehen oder in ihrer ringförmigen Ausnehmung unter Drehung wandern, werden die Kunst- as Stoffmassen in die keilförmigen Spalten zwischen Kugeln und Führungsfläche eingezogen und hier einer extrem hohen Scherbeanspruchung unterworfen.

Es ist bereits eine dem Oberbegriff des Anspruchs 1 entsprechende Rückflußsperre vorgeschlagen worden, bei der der Sperring mit der Schnecke durch einen quer zur Förderrichtung liegenden, in der Schnecke angeordneten Stift drehfest verbunden ist.

Eine derartige Stiftverbindung kann aber nach längerer Betriebszeit abgeschert werden, so daß die Verbindung zwischen Schnecke und Sperring in Drehrichtung aufgehoben wird und wieder die bei den bekannten Sperringen gegebenen Nachteile auftreten.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, eine gegenüber der Stiftverbindung betriebssicherere und verschleißärmere drehfeste Verbindung zwischen Sperring und Schnecke zu schaffen.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 +5 f nthaltenen Merkmale gelöst.

Zweckmäßigerweise besteht der Vorsprung am Sperring zusammen mit dem Sperring bzw. der Vorsprung an der Schnecke zusammen mit der Schnecke aus einem Teil. Es ist weiterhin zweckmäßig, daß die nutenartige Ausnehmung und der Vorsprung mit Spiel in Umfangsrichtung und in radialer Richtung ineinander eingreifen und daß die nutenartige Ausnehmung beim Durchfluß der Massen durch die Rückflußsperre durchströmt ist. Durch diese Ausbildung des Vorsprunges und der nutenartigen Ausnehmung wird einmal erreicht, daß bei Förderung der plastischen Massen schädliche Ablagerungen innerhalb der nutenartigen Ausnehmungen vermieden werden, da durch die geförderten Massen die nutenartige Ausnehmung und der Vorsprung ständig umspült werden. Durch die Maßnahme, daß der Vorsprung und der Sperring oder die Schnecke aus einem Teil bestehen, wird eine Schwächung des Sperringes oder der Schnecke vermieden, die zwangläufig dann eintritt, wenn beispielsweise der Sperring und die Schnecke durch einen quer zur Förderrichtung liegenden Stift miteinander verbunden sind. Bei der vorteilhaft angeordneten nutenartigen Ausnehmung und dem in diese eingreifenden Vorsprung wird eine solche Materialschwächung vermieden und gleichzeitig die Durchströmung der nutenartigen Ausnehmung gewährleistet, da der Vorsprung mit Spiel in die nutenartige Ausnehmung eingreift.

Nach einer weiteren Ausbildung der erfindungsgemäßen Rückflußsperre sind der Vorsprung und die nutenartige Ausnehmung zur Achse der Schnecke in einer der Windungsrichtung der Schneckenstege entgegengesetzten Richtung schwach geneigt. Hierbei ist wesentlich, daß das Spiel in Umfangsrichtung zwischen dem Vorsprung und der nutenartigen Ausnehmung gleich oder größer ist als der durch die Multiplikation des Sinus des Neigungswinkels mit dem maximalen Weg der axialen Verschiebung des Sperringes gegebene Wert. Durch diese Neigung des Vorsprunges und der nutenartigen Ausnehmung wird erreicht, daß bei der Drehung der Schnecke der Sperring sich an der einen schrägen Anlagefläche der nutenartigen Ausnehmung anlegt, während bei der axialen Verschiebung der Schnecke die Anlage an der gegenüberliegenden Fläche der geneigten nutenartigen Ausnehmung erfolgt. Hierdurch wird erreicht, daß die plastischen Massen, die sich während der Schnekkendrehung zwischen der Seitenwand der nutenartigen Ausnehmung und der an ihr anliegenden Seitenwand des Vorsprunges befinden, während der anschließenden axialen Bewegung der Schnecke mit Sicherheit entfernt werden, da der Vorsprung an der entgegengesetzten Seite der nutenartigen Ausnehmung anliegt. Um eine Drehung der Schnecke bei diesem Wechsel der Anlageflächen zu verhindern, ist das Spiel in Umfangsrichtung so zu bemessen, daß sich der Sperring nicht drehen kann. Dies wird durch die vorstehende vorteilhafte Maßnahme erreicht, so daß der Sperring beim Drehen der Schnecke mitgenommen wird, dagegen beim Hub der Schnecke ohne Drehbewegung lediglich axial verschoben wird.

Ein Ausführungsbeispiel mit den Merkmalen der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch die Rückflußsperre; im oberen Teil bei Förderstellung der Schnecke, im unteren Teil bei Hubstellung der Schnecke,

F i g. 2 eine Ansicht gemäß F i g. 1; im oberen Tei bei Förderstellung, im unteren Teil bei Hubstellung,

Fig. 3 einen Schnitt gemäß Linie A-B der Fig. 1, F i g. 4 Schnitt gemäß Linie C-D der F i g. 1.

Wie die Zeichnung zeigt, ist die Schnecke 2 in dem Schneckenzylinder 1 angeordnet. Die Schnecke 2 besitzt schraubenförmig verlaufende Schneckenstege 3, die an der Innenwand des Schneckenzylinders 1 anliegen und die die der Schnecke 2 zugeführten Massen zur Schneckenspitze 4 hin transportieren. Am vorderen Ende der Schnecke 2 ist eine konisch zulaufende Schneckenspitze 4 durch Verschraubung befestigt, die hinter ihrem konischen Teil eine zylindrische Eindrehung 5 besitzt, die in einen vorspringenden Ringansatz 6 übergeht, der eine Dichtschulter 7 besitzt. Im Bereich der Eindrehung 5 der Schneckenspitze 4 ist ein Sperring 8 angeordnet, der mit seiner äußeren Umfangsfläche dichtend an der Innenwandung des Schneckenzylinders 1 anliegt und innerhalb der Eindrehung 5 axial beweglich ist; wie sich aus F i g. 1 ergibt, befindet sich zwischen dem

jperring 8 und der Eindrehung 5 der Schneckenipitze 4 ein Ringraum 9, durch den die durch die 5chneckenstege 3 nach vorn geförderten Massen hindurchtreten können, nachdem sie den Sperring 8 in die in F i g. 1 im oberen Teil gezeigte Lage verschoben haben. Der Sperring 8 besitzt eine der Dichtschulter? des vorspringenden Ringansatzes 6 entsprechende Dichtfläche 10; beim Spritzhub der Schnecke 2 legen sich, wie der untere Teil der F i g. 1 zeigt, die Dichtflächen 10 und 7 aufeinander, so daß ein Rückfließen der plastischen Massen aus dem vor der Schneckenspitze 4 befindlichen Raum nicht erfolgen kann. Der Sperring 8 besitzt in seiner der Schnekkenspitze 4 zugekehrten Stirnfläche Durchbrechungen oder Nuten 11, durch die die während der Drehung geförderten Massen gemäß F i g. 1 im oberen Teil von der Schnecke 2 durch den Ringraum 9 über die Durchbrechungen oder Nuten 11 vor die Schnekkenspitze 4 treten können. Die Ubergangsfläche von der Schneckenspitze 4 zu der Eindrehung 5 bildet die ^ao Anschlagschulter 12 für die vordere Stellung des Sperringes 8 während der Schneckendrehung.

Um den Sperring 8 während der Drehbewegung der Schnecke 2 mitzunehmen, sind in der Oberfläche der konischen Schneckenspitze 4 zwei diametral ge- »5 genüberliegende nutenartige Ausnehmungen 13 angeordnet, während an der vorderen Stirnfläche des Sperringes 8 Vorsprünge 14 angeordnet sind, die mit dem Sperring 8 aus einem Teil bestehen und in die nutenartigen Ausnehmungen 13 der Schneckenspitze 4 eingreifen. Die Eingriffslänge der Vorsprünge 14 ist größer als der maximale Weg der axialen Verschiebung des Sperringes 8 in der zylindrischen Eindrehung S. Die Vorsprünge 14 liegen in den nutenartigen Ausnehmungen 13 mit einem Spiel in Umfangsrichtung 15 und einem Spiel in radialer Richtung 16, wie insbesondere die Fig. 3 zeigt. An den Schneckenzylinder 1 schließt sich der Zylinderkopf 17 an, der die nicht dargestellte Spritzdüse enthält und durch eine Überwurfmutter 18 mit dem Schneckenzylinder 1 verbunden ist. Zu diesem Zweck besitzt der Zylinderkopf 17 eine Anlageschulter 19, die von der Überwurfmutter 18 übergriffen wird. Auf dem Schneckenzylinder 1 ist ein Außengewinde 20 aufgebracht, so daß die Überwurfmutter 18 durch Aufschrauben auf das Gewinde den Zylinderkopf 17 mit dem Schneckenzylinder 1 verbindet.

Die Funktionsweise der Rückflußsperre ist folgende. Bei der Drehung der in den oberen Teilen der F i g. 1 und 2 dargestellten Schnecke 2 werden die plastischen Massen von der Schnecke 2 durch den Ringraum 9 über die Durchbrechungen oder Nuten 11 und auch über die nutenartigen Ausnehmungen 13 vor die Schneckenspitze 4 gefördert, wobei die Massen zwischen durch das Spiel in Umfangsrichtung 15 und das Spiel in radialer Richtung 16 gegebenen Spalte zwischen der nutenartigen Ausnehmung 13 und dem Vorsprung 14 hindurchtreten, so daß bei Drehung der Schnecke 2 die Massen sowohl durch die Durchbrechungen oder Nuten 11 als auch durch die nutenartigen Ausnehmungen 13 vor die Schneckenspitze 4 gefördert werden. Durch die in die nutenartigen Ausnehmungen 13 eingreifenden Vorsprünge 14 des Sperringes 8 erfolgt eine sichere Mitnahme des Sperringes 8 während der Schneckendrehung. Während der axialen Verschiebung der Schnecke 2 zum Ausspritzen der plastischen Massen schiebt sich der Sperring 8 an die Dichtungsschulter 7 heran, wobei der Vorsprung 14 im Bereich der nutenartigen Ausnehmung 13 bleibt. Bei der Drehung der Schnecke 2 legt sich die zur Schneckenachse leicht geneigte obere Seitenfläche des Sperringes 8 an die benachbarte Seitenfläche der nutenartigen Ausnehmung 13 an, während beim Spritzhub der Schnecke der Vorsprung 14 an der gegenüberliegenden Seitenfläche der nutenartigen Ausnehmung 13 in Anlage gehalten ist, wobei das seitliche Gesamtspiel zwischen Vorsprung 14 und nutenartiger Ausnehmung 13 so bemessen ist, daß während dieses Wechsels der Anlage keine Drehung des Sperringes 8 erfolgt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims (5)

Patentansprüche:

1. Rückflußsperre für Spritzgieß-Schneckenkolbenmaschinen zum Verarbeiten von plastisehen Massen mit einer umlaufenden und axial verschiebbaren Schnecke und einem den Schnekkenschaft mit Abstand umspannenden, an der Innenwand des Schneckenzylinders anliegenden und axial zwischen Anschlägen im vorderen Bereich der Schnecke verschieblichen, mit der Schnecke drehfest verbundenen Sperring, der während der Schneckendrehung den Durchfluß der Massen zur Schneckenspitze freigibt und während der axialen Spritzbewegung der Schnecke durch dichtende Anlage an den dem Schneckenkopf abgewandten Anschlag den Rückfluß der Massen sperrt, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Sperring (8) ein in eine nutenartige Ausnehmung (13) der Schnecke (2) eingreifender Vorsprung (14) oder an der Schnecke (2) ein in eine nutenartige Ausnehmung des Sperringes (8) eingreifender Vorsprung angeordnet ist, dessen Eingriffslänge in die nutenartige Ausnehmung (13) größer als der maximale Weg der axialen Verschiebung des Sperringes (8) ist.

2. Rückflußsperre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorsprung (14) am Sperring (8) zusammen mit dem Sperring (8) bzw. der Vorsprung an der Schnecke (2) zusammen mit der Schnecke (2) aus einem Teil bestehen.

3. Rückflußsperre nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die nutenartige Ausnehmung (13) und der Vorsprung (14) mit Spiel

in Umfangsrichtung (15) und in radialer Richtung (16) ineinander eingreifen und daß die nutenartige Ausnehmung (13) beim Durchfluß der Massen durch die Rückflußsperre durchströmt ist.

4. Rückflußsperre nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorsprung (14) und die nutenartige Ausnehmung (13) zur Achse der Schnecke (2) in einer der Windungsrichtung der Schneckenstege (3) entgegengesetzten Richtung schwach geneigt sind.

5. Rückflußsperre nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Spiel in Umfangsrichtung (15) zwischen dem Vorsprung (14) und der nutenartigen Ausnehmung (13) gleich oder größer ist als der durch die Multiplikation des Sinus des Neigungswinkels mit dem maximalen Weg der axialen Verschiebung des Sperringes (8) gegebene Wert.