DE2554645B2

DE2554645B2 - Siebeinrichtung für Extruder

Info

Publication number: DE2554645B2
Application number: DE2554645A
Authority: DE
Inventors: Minoru Hiroshima Yoshida (Japan)
Original assignee: Japan Steel Works Ltd
Current assignee: Japan Steel Works Ltd
Priority date: 1975-02-20
Filing date: 1975-12-04
Publication date: 1978-07-27
Also published as: IT1055170B; GB1504071A; DE2554645A1; FR2301354B1; JPS5196857A; US4080297A; FR2301354A1; JPS5318B2; SU913925A3; DE2554645C3

Description

Die Erfindung betrifft eine Siebeinrichtung für Extruder, mit einem Gehäuse, einer hohlzylindrisch ausgebildeten drehbaren Trommel mit Bohrungen zur Verbindung eines stromaufwärts gelegenen einlaßseitigen Flußkanals mit einem stromabwärts gelegenen auslaßseitigen Flußkanal und einer von der Trommel getragenen, um die gemeinsame Achse drehbaren Siebeinrichtung.

Eine derartige Siebeinrichtung ist aus der DD-PS 1 02 635 bekannt. Sowohl die Trommel als auch die ■-> Siebeinrichtung sind zylindrisch susgebildet. Das Sieb wird durch kurzzeitigen Betrieb der Einrichtung im Gegenstrom von abgelagerten Verunreinigungen befreit. Für den Betrieb im Gegenstrom ist eine zusätzliche Ventilvorrichtung vorgesehen, mit der nacheinander

in jeweils eine Bohrung der Siebtrommel im Gegenstrom betreibbar ist.

Aus dem DE-GM 19 86 786 und der FR-PS 15 27 722 ist eine Siebwechseleinrichtung für Extruder bekannt, bei der der Siebstreifen durch eine getrennte Antriebsvorrichtung bewegt wird. Die Siebwechseleinrichtung des DT-GM 19 86 786 weist als Dichtelemente beim Passieren des Siebstreifens zwei sogenannte schwimmende Walzen auf, die als Andrückelement dienen.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Siebeinrichtung der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, bei der sich die Siebeinrichtung automatisch während des Betriebes des Extruders bei Verschmutzung auswechselt. Dabei soll eine Druckänderung in dem zu extrudierenden Harz vermieden werden.

Diese Aufgabe wird durch eine Siebeinrichtung der eingangs beschriebenen Art gelöst, die gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet ist, daß die Siebeinrichtung in an sich bekannter Weise als Siebstreifen ausgebildet ist, daß der Siebstreifen über eine

jo Siebeintrittsöffnung in der Wandung des Gehäuses in dieses hinein um die Trommel herum und durch eine Siebaustrittsöffnung in der Wandung des Gehäuses herausführbar ist, daß die Siebaustrittsöffnung einen gegenüber der Siebeintrittsöffnung größeren Quer-

3^r> schnitt aufweist und daß beim Verstopfen des Siebstreifens durch Verunreinigungen der Siebstreifen infolge von Haftreibung zwischen Extrusionsmasse und Siebstreifen unter gleichzeitiger, zumindest teüweiser Axialkraftkompensation der Trommel und unter Drehung der Trommel durch die austretende Extrusionsmasse mitziehbar ist. Durch den vergrößerten Querschnitt der Siebaustrittsöffnung wird erreicht, daß ein Teil der zu filternden Masse durch diese austritt.

Der Siebstreifen wird automatisch weiter bewegt,

4^ri wenn er ausgetauscht wird. Eine mit dem Siebstreifen zusammenwirkende Unterbrechungsplatte weist die Form einer hohlen zylindrischen Trommel auf und kann eine bedeutend geringere Wandstärke aufweisen als bei einer Unterbrechungsplatte einer herkömmlichen Siebeinrichtung. Die Länge der jeweiligen in der Wandung der Trommel, mit der der Siebstreifen zusammenarbeitet, gebildeten Düsen kann groß ausgebildet werden, unabhängig von der Wanddicke der Trommel, so daß die Anzahl der Düsen beliebig vergrößert werden kann, was zu einem geringeren Druckabfall führt als bei einer herkömmlichen Siebstreifen-Wechselvorrichtung.

Im weiteren wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Figuren näher beschrieben. Von den Figuren zeigt

bo Fig. 1 eine Seitenansicht einer Siebeinrichtung für Extruder im Schnitt,

F i g. 2 eine Querschnittsansicht der Ausführungsform von F i g. 1 längs Linie II II in F i g. 1,

Fig. 3 eine Querschnittsansicht der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform längs Linie IH-111 von F i g. 1 und

Fig. 4 eine Graphik zur Darstellung der an der Trommel anliegenden Axialbelastung in Abhängigkeit

von dem Druck in den Kunststoffkanälen an deren flußaufwärts und flußabwärts gelegenen Seiten.

Es wird zunächst auf die Fig. 1 und 2 Bezug genommen, in denen ein Extruder 1 gezeigt ist, an dessen vorderem Ende ein Gehäuse 4 der Siebeinrichtung lösbar befestigt ist, wobei das Gehäuse 4 im wesentlichen die Form eines Hohlzylinders aufweist und dessen zylindrische Kammer 3 in Verbindung mit dem Zylinder des Extruders 1 steht, und zwar über eine öffnung 2, die in die Wandung des Gehäuses 4 rechtwinklig zur mittleren Achse gebohrt ist. Das Gehäuse 4 ist teilweise von einem Heizmantel 5 um den äußeren zylindrischen Umfang herum umgeben, und in seiner Wandung sind gegenüber der öffnung 2 schlitzartige Siebeinlritts- bzw. Siebaustrittsöffnungen 6, 7 parallel zueinander angebracht, die für den Eintritt und den Austritt eines Siebstreifens 15 vorgesehen sind, während die Wandung des Gehäuses 4 mit Kühlkammern 8a, Sb, Sc versehen ist, die die Siebeintritts- und Austrittsöffnungen 6 und 7 umgeben. Von einem der offenen Enden des Gehäuses 4 her ist in die zylindrische Kammer 3 wie in F i g. 2 gezeigt eine hohle zylindrische Trommel 10 eingeführt, welche drehbar ist und an einem Ende innerhalb einer abgestuften Bohrung einer Seitenabdeckung 11 gelagert ist, die entfernbar ist und am offenen Ende des Gehäuses 4 befestigt ist, während die Trommel am anderen Ende drehbar in einer Bohrung gelagert ist, die in der äußeren zylindrischen Oberfläche eines Dichtungseinsatzes 12 angeordnet ist, welcher lösbar ist und an dem Gehäuse 4 an dem jo anderen seiner offenen Enden befestigt ist. Die Trommel 10 ist mit einer Anzahl von Dichtungsringen 13, 13' an ihrem äußeren Umfang und an ihren beiden Endabschnitten versehen, zwischen denen ein zylindrischer Teil mit kleinerem Außendurchmesser und j5 beträchtlicher Länge zur Lagerung des Siebstreifens 15 gebildet ist. An dieser Stelle wird deutlich, daß die Außendurchmesser beider Endabschnitte der Trommel 10 wie in F i g. 2 gezeigt mit D\ und Di verschieden bemessen sind, wobei D\ größer ist als Di; der Zweck dieser Maßnahme wird später deutlich. Die Trommel 10 ist ferner mit einem Hebel 14 an einem Ende versehen, um diese, falls erforderlich, von außen her von Hand zu drehen. Wie in F i g. 1 gezeigt, wird der Siebstreifen 15 in die zylindrische Kammer 3 des Gehäuses 4 von außen durch die Siebeintrittsöffnung 6 eingeführt, die in der Wandung des Gehäuses 4 zwischen den Kühlkammern 8a und Sb angebracht ist, und nach Führung des Siebstreifens 15 um eine Andrückeinrichtung 16 zum Spannen des Siebes herum, die am Ausgangsabschnitt der Siebeintrittsöffnung 6 innerhalb der Hohlkammer 3 angeordnet ist, wird der Siebstreifen um praktisch den gesamten äußeren Umfang der Trommel 10 herum gewunden, um aus der zylindrischen Kammer 3 durch die in dem Gehäuse 4 zwischen den Kühlkammern 8b und 8c angebrachte Siebaustrittsöffnung 7 herausgeführt zu werden. Die Dicke 18 der Siebaustrittsöffnung 7 ist um einige Millimeter größer gewählt als die Dicke 17 der Siebaustrittsöffnung 6, und der Siebstreifen 15 geht durch einen Durchlaß zwischen einer Ventileinrichtung ω 19 zur Spalteinstellung und einen Schaber 20 hindurch, die beide am Eintrittsabschnitt für die Siebaustrittsöffnung 7 innerhalb der Kammer 3 angeordnet sind und sich parallel zu der Achse der Trommel in Längsrichtung erstrecken, wie sich aus F i g. 3 ergibt. In den F i g. 2 to und 3 ist mit dem Bezugszeichen 21 eine Einstellmutter für die Ventileinrichtung 19 bezeichnet, und das Bezueszeichen 22 bezeichnet einen stromaufwärts gelegenen Kunststoffkanal. Wie sich aus den Zeichnungen ergibt, ist eine Anzahl von Düsenöffnungen 23 in die Wandung der Trommel 10 gebohrt, so daß eine Verbindung zu einem stromabwärts gelegenen Kunst-Stoffkanal 24 gebildet wird, der innerhalb der zylindrischen Kammer der Trommel 10 gebildet ist. Somit wird der Kunststoff in dem stromaufwärts gelegenen Kunststoffkanal 22 aus dem Extruder 1 durch die öffnung 2 unter Druck durch den Siebstreifen 15 filtriert, während das Harz durch die Maschen hindurch gedrückt wird und durch die Düsenöffnungen 23 in den stromabwärts gelegenen Kunststoffkanal 24 geführt wird, woraufhin es aus dem Gehäuse 4 durch die Bohrung des Dichtungseinsatzes 12 austritt.

Anschließend an die Beschreibung des Aufbaus einer Ausführungsform der Siebeinrichtung wird nun deren Funktionsweise beschrieben.

Es wird zunächst Bezug genommen auf Fig. 1. Nachdem der Siebstreifen 15 um den äußeren Umfang der Trommel 10 herum wie vorstehend beschrieben montiert wurde, wird der Extruder 1 in Betrieb gesetzt, um den Kunststoff unter Druck durch die öffnung 2 in den stromaufwärts gelegenen Kunststoffkanal 22 zu führen, der in der zylindrischen Kammer 3 des Gehäuses 4 zwischen dessen innerer Wandung und der Außenseite der Trommel 10 gebildet ist, und dann gelangt der Kunststoff durch die Maschen des Siebstreifens 15 hindurch, um in den stromabwärts gelegenen Kunststoffkanal 24, der in der Bohrung der Trommel 10 gebildet ist, durch die Düsenöffnungen 23 hindurch zu gelangen, die in die Wandung der Trommel 10 gebohrt sind.

In diesem Falle beginnt ein Teil des geschmolzenen Kunststoffes durch die Siebeintritts- bzw. -austrittsöffnungen 6 und 7 auszulaufen, wenn jedoch danach der Extruder angehalten wird und der geschmolzene Kunststoff, welcher durch die Siebeintritts- bzw. -austrittsöffnungen 6 und 7 auszulaufen beginnt, durch ein Kühlmedium abgekühlt wird, welches in den Kühlkammern 8a, Sb und 8c zirkuliert, so wird der Kunststoff an dieser Stelle fest, und sobald dies erfolgt ist wird aufgrund der sehr schlechten Wärmeleitfähigkeit des festen Plastikharzes jegliches weitere Auslaufen des geschmolzenen Kunststoffes durch die Siebeintritts- bzw. -austrittsöffnungen 6 und 7 wirksam durch den festgewordenen Kunststoff verhindert, indem die Siebeintritts- bzw. -austrittsöffnungen 6 und 7 kontinuierlich gekühlt werden und indem das Kühlmedium durch die Kühlkammern 8a, 8i> und 8c zirkuliert und den Kunststoff im festen Zustand hält. Danach wird der Extruder 1 erneut in Betrieb gesetzt. In diesem Falle wird die Andrückeinrichtung 16 durch den Druck des Kunststoffes in dem stromaufwärts gelegenen Kunststoffkanal 22 nach unten gedrückt und übt auf den Siebstreifen 15 eine Kraft aus, wodurch dieser gegen den äußeren Umfang der Trommel 10 gedrückt wird, wie dies in F i g. 1 gezeigt ist. Gleichzeitig wird dadurch der Kunststoff daran gehindert, durch die Siebeintrittsöffnung 6 auszulaufen. Es soll betont werden, daß die Ventileinrichtung 19 zuvor durch Bedienung der Einstellmutter 21 so eingestellt wurde, daß der zwischen seinem äußeren Umfang und der Außenfläche des Schabers 20, der eine Biegung im wesentlichen entsprechend dem äußeren Umfang der Ventileinrichtupg 19 aufweist, gebildete Spalt im wesentlichen der Dicke des Siebstreifens 15 entspricht. Während des Betriebes des Extruders 1 treten bei den zuvor angegebenen Einstellungen der Andrückeinrichtung 16,

der Ventileinrichtung 19 und des Schabers 20 in den stromaufwärts und stromabwärts gelegenen Kunststoffkanälen 22 und 24 jeweils verschiedene Drücke auf. Wie aus F i g. 2 zu ersehen ist, stellt sich in dem stromabwärts gelegenen Kunststoffkanal 24, der in der Bohrung der Trommel 10 gebildet ist, ein Druck entsprechend einem Druckabfall ein, der dann auftritt, wenn der Kunststoff zur Extrudierung aus Düsen einer nicht dargestellten Form, die am stromabwärts gelegenen Ende des Dichtungseinsatzes 12 zu befestigen ist, unter Druck gesetzt wird, wodurch die Trommel 10 stets zur rechten Seite von Fig. 2 gedrückt wird. In dem stromaufwärts gelegenen Kunststoffkanal 22 entsteht stets eine Kraft, die die Trommel 10 nach links in F i g. 2 drückt, und zwar aufgrund der Tatsache, daß die Außendurchmesser D\ und D₂ der beiden Enden der Trommel 10 verschieden sind, d. h., der Durchmesser D\ ist größer als der Durchmesser D₂. Der Zustand, in dem der an der Trommel 10 in entgegengesetzten Richtungen anliegende Druck ausgeglichen wird, wenn sich der Kunststoffdruck in dem stromaufwärts gelegenen Kunststoffkanal 22 ändert, ist durch folgende Formel gegeben:
.-τ/4 χ d¹ χ (Kunststoffdruck im stromabwärts gelegenen Kimststoffkanal 24)

.-r/4 χ (D², - D² ₂) x (Kunslstoffdruck in dem stromaufwärts gelegenen Kunststoffkanal 22).
wobei d der innere Durchmesser der Bohrung der Trommel 10 ist.

Diese Beziehung ist ferner in Fig. 4 graphisch dargestellt; die Ordinate und die Abszisse repräsentieren jeweils die Axialbelastung, die an der Trommel 10 anliegt, und den Kunststoffdruck jeweils in dem stromaufwärts bzw. stromabwärts gelegenen Kunststoffkanal 24 bzw. 22. Die geraden Linien I und II steilen jeweils die Beziehungen zwischen der Axialbelastung und dem Kunststoffdruck in dem stromaufwärts bzw. stromabwärts gelegenen Kunststoffkanal 22 bzw. 24 dar.

Aus F i g. 4 geht hervor, daß beim Betriebsbeginn des Extruders 1 ein Druck ΑΊ in dem stromabwärts gelegenen Kunststoffkanal 24 auf die Trommel 10 eine Axialbelastung Vi nach rechts in F i g. 2 ausübt, während ein Druck X₂ in dem stromaufwärts gelegenen Kunststoffkanal 22 auf die Trommel 10 eine Axialbelastung Yi nach links ausübt, und da die Belastung Y₁ größer ist als die Belastung Vi, können die an der Trommel 10 anliegenden Belastungen nicht ausgeglichen werden, so daß die Drehung der Trommel 10 erschwert wird. Während jedoch der Extruder 1 weiter arbeitet und die Maschen des Siebstreifens 15 aufgrund der Ansammlung von im Kunststoff enthaltenen Verunreinigungen auf dem Siebstreifen 15 verstopft werden, erhöht sich der Kunststoffdruck in dem stromaufwärts gelegenen Kunststoffkanal 22 nach und nach, bis der Maximaldruck Xs erreicht ist, woraufhin die auf die Trommel 10 nach links gerichtete Belastung ebenfalls Vi wird, so daß die Axialbelastungen auf die Trommel 10 in beiden Richtungen einander ausgleichen wie in F i g. 4 gezeigt. Wenn in diesem Zustand die Einstellmutter 21 betätigt wird, um zwischen den Außenflächen der zum Einstellen dienenden Ventileinrichtung 19 und des Schabers 20 einen Spalt zu bilden, der größer ist als die Dicke des Siebstreifens 15, so tritt der geschmolzene Kunststoff, da die Siebeintritts- und -austrittsöffnungen 6 und 7 zuvor durch den festgewordenen Kunststoff wie erwähnt verschlossen wurden, in den Zwischenraum 30 ein, der zwischen der Unterseite des Siebstreifens 15 und der äußeren Peripherie der Ventileinrichtung 19 gebildet wird. Da in diesem Fall die Dicke 18 der Siebaustrittsöffnung 7, auf die der Maximaldruck ΑΊ einwirkt, größer gemacht wird als die Dicke 17 der Siebeintrittsöffnung 6, und zwar wie erwähnt um mehrere Millimeter, wirkt auf den Siebstreifen 15 eine Kraft ein, die in Richtung der Siebaustrittsöffnung 7 wirksam ist, so daß der Siebstreifen 15 in diese Richtung geschoben wird. Auf die Trommel 10 wirkt also aufgrund der Reibungskraft zwischen der unteren Oberfläche des Siebstreifens 15 und dem äußeren Umfang der Trommel 10, ebenfalls ein Drehmoment in derselben Richtung ein, so daß die Trommel und der Siebstreifen 15 sich automatisch gleichzeitig drehen, wodurch der Austausch des Siebstreifens 15 zum Ersetzen eines verstopften Teiles durch einen neuen Teil automatisch erfolgt, ohne daß ar der am vorderen Ende des Extruders 1 befestigten Forrr irgendwelche Druckänderungen im Kunststoff entstehen, obwohl der Austausch während des Betriebes de; Extruders 1 erfolgt. Wenn der Austausch des Siebstreifens 15 abgeschlossen ist und die Ventileinrichtung Ii zur Einstellung des Spalts erneut befestigt wird, wird dei Siebstreifen 15 erneut zwischen der Ventileinrichtunf 19 und dem Schaber 20 gehalten, wodurch seine Bewegung gleichzeitig mit der Trommel 10 angehalter wird und der Betrieb des Extruders 1 weitergeht während ein neuer Siebstreifen 15 zum Filtrieren de; geschmolzenen Kunststoffes vorbereitet wird.

Hierzu 2 Blatt /.cichnunucn

Claims

Patentansprüche:

1. Siebeinrichtung für Extruder, mit einem Gehäuse, einer hohlzylindrisch ausgebildeten drehbaren Trommel mit Bohrungen zur Verbindung eines stromaufwärts gelegenen einlaßseitigen Flußkanals mit einem stromabwärts gelegenen auslaßseitigen Flußkanal und einer von der Trommel getragenen, um die gemeinsame Achse drehbaren Siebeinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Siebeinrichtung in an sich bekannter Weise als Siebstreifen (15) ausgebildet ist, daß der Siebstreifen (15) über eine Siebeintrittsöffnung (6) in der Wandung des Gehäuses (4) in dieses hinein um die Trommel (10) herum und durch eine Siebaustrittsöffnung (7) in der Wandung des Gehäuses (4) herausführbar ist, daß die Siebaustrittsöffnung (7) einen gegenüber der Siebeintrittsöffnung (6) größeren Querschnitt aufweist und daß beim Verstopfen des Siebstreifens (15) durch Verunreinigungen der Siebstreifen infolge von Haftreibung zwischen Extrusionsmasse und Siebstreifen unter gleichzeitiger, zumindest teilweiser Axialkraftkompensation der Trommel und unter Drehung der Trommel durch die austretende Extrusionsmasse mitziehbar ist.

2. Siebeinrichtung nach Anspruch Ί, dadurch gekennzeichnet, daß der Außendurchmesser der Trommel (10) in ihrem mittleren Abschnitt kleiner ist als an den beiden Endabschnitten und die Außendurchmesser (D\, £>2)der Endabschnitte unterschiedlich groß sind.

3. Siebeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Außendurchmesser (D\) des stromabwärts gerichteten Endabschnittes größer ist als der Außendurchmesser (D₂) des stromaufwärts gerichteten Endabschnittes.

4. Siebeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis

3, dadurch gekennzeichnet, daß die Siebeintrittsöffnung (6) und die Siebaustrittsöffnung (7) umgebende Kühlkammern (8a, Sb, ic) in der Wandung des Gehäuses (4) vorgesehen sind.

5. Siebeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis

4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Andrückeinrichtung (16) für den Siebstreifen innerhalb der Hohlkammer an der Siebeintrittsöffnung (6) und eine Ventileinrichtung (19) innerhalb des Gehäuses (4) vor der Siebaustrittsöffnung (7) vorgesehen sind.

6. Siebeinrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch einen Schaber (20), der in der Hohlkammer gegenüber der Ventileinrichtung (19) so angeordnet ist, daß der Siebstreifen (15) dazwischen liegt.

7. Siebeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Endabschnitte der Trommel (10) Dichtungen (13, 13') aufweisen.