CH454432A - Apparat zur thermischen Behandlung von plastischen Stoffen - Google Patents

Description

  
 



  Apparat zur thermischen Behandlung von plastischen Stoffen
Die Erfindung betrifft einen Apparat zur thermischen Behandlung von plastischen Produkten, wie Heizen, Kühlen, Aufschmelzen, Plastifizieren und Kristallisieren.



   Der plastische zähviskose Aggregatzustand bietet für die Wärmeübertragung besondere Probleme, speziell bei Produkten die geringe Wärmeleitzahlen aufweisen.



  Die für einen guten Wärmeübergang notwendige rasche Erneuerung der Grenzschichten an den wärmeübertragenden Flächen und die zur Konvektion unerlässliche starke Bewegung des Produktes macht besondere mechanische Rühr- und Knetmittel notwendig. Der auch dann noch geringe Wärmeübertragungsfaktor erfordert ausserdem noch grosse Wärmeübertragungsflächen an möglichst dünnen Produktschichten.



   Die heute bekannten Lösungen des Problems sind Knet-Walzen und Schnecken-Kneter in eine und mehrwelliger Ausführung. Von diesen ist eine Ausführung erwähnenswert, bei der die Schnecke zusätzlich zur Rotation eine axial oszillierende Bewegung ausführt.



  Die Wärme wird hier durch Schnecke und Gehäuse übertragen. Die Schnecke wirkt als Förderorgan und Wärmeübertragungsfläche. Andererseits sind nur rotierende Knetschnecken bekannt, bei denen die Knetwirkung durch unbeheizte Lochplatten zwischen den Schneckengängen vergrössert wird.



   Es wurde gefunden, dass die Wärmeübertragung an plastische zähviskose Stoffe sehr effektvoll in einem einfachen Apparat durchgeführt werden kann, bei dem das Produkt mittels eines meist unbeheizten Förderorgans, wie Presskolben oder Schnecke durch eine Reihe von beheizten oder gekühlten Lochplatten mit dazwischen liegenden Rühr- und Knetelementen gepresst wird. Diese Elemente zwingen dem Produkt nicht nur eine rotierende sondern auch eine kräftige oszillierende Bewegung auf, die den Wärmeübertragungsfaktor wesentlich verbessert.



   Die Erfindung ist beispielhaft in den beiliegenden Zeichnungen dargestellt. Es zeigen:
Fig. 1 Längsschnitt durch Apparat mit einem mitrotierenden Presskolben als Förderorgan.



   Fig. 2 Querschnitt durch Lochplatte nach Linie   a-bderFig.    1.



   Fig. 3 Querschnitt nach Linie c - d der Fig. 1.



   Fig. 4 Längsschnitt durch Apparat mit einer unabhängig rotierenden Schnecke als Förderorgan.



   Fig. 5 Längsschnitt durch Abdichtungspartie mit rotierendem Presskolben als Förderorgan und unabhängig oszillierenden Knetelementen.



   In der Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes gemäss Fig. 1 mit den Querschnitten Fig. 2 und Fig. 3 besteht das Gehäuse des Apparates aus dem Einlaufteil 1, den Zwischenplatten 2 und 3, sowie dem Auslaufteil 4. Zwischen diese Gehäuseteile sind die Lochplatten 5, 6 und 7 mittels den Schrauben 8 eingespannt.



  Sowohl die Gehäuseteile als auch die Lochplatten können mittels Induktion oder Widerstandsdrähten elektrisch beheizt oder auch mit einem flüssigen Wärme übertragungsmittel geheizt oder gekühlt werden. In den vorliegenden Figuren ist nur die Anordnung der Heizungskanäle in den Lochplatten besonders gezeigt.



  Diese Kanäle 9 und 10 sind zwischen den Lochreihen in 2 Ebenen angeordnet. Sie werden nach dem Bohren mit Ausnahme von Einlauf 11 mit Stutzen 12 und Auslauf 13 mit Stutzen 14, die diagonal gegenüberliegen, an den Enden durch Stopfen 15 verschlossen.



  Das im Einlaufstutzen 12 eintretende Wärmeübertragungsmittel teilt sich am Knotenpunkt der Kanäle in 2 Stränge auf, wird wieder zusammengefasst und tritt am Auslaufstutzen 14 aus. In dem Gehäuse arbeitet als Förderorgan der Kolben 20, auf dessen Verlängerung mit Polygon-Querschnitt 21 die Rührschnecke 22 und 23 befestigt sind. Wie im Bewegungsschema 24 gezeigt, machen Kolben und Rührelemente in der vorliegenden Ausführung die nachfolgenden Bewegungen: Erstens ein langsames axiales Auf- und Abgehen als Förderbewegung, zweitens eine überlagerte rasche axiale Oszillation, die dem Produkt starke Bewegungsimpulse aufzwingt, sowie drittens eine Rotation, die sich besonders  als   Mischbewegung    der Rührelemente zwischen den Lochplatten auf das Produkt auswirkt.



   Das zu verarbeitende beziehungsweise aufzuschmelzende oder zu   plastifizierende    Produkt, zum   Beis-Zal    ein Kunststoff, wird in den Einlauftrichter 1 in der Form von Pulver oder Granulat eingefüllt. In der oberen, mit vollem Strich gezeichneten Stellung des Kolbens 20 fliesst das Granulat in den Pressraum oberhalb der ersten Lochplatte 5. Beim Heruntergehen des Kolbens bis in die strichpunktiert   gezeichnete    Stellung wird das Produkt durch die oberste Lochplatte gepresst. Nach Zurückgehen des Kolbens in die Ausgangsstellung fliesst neues Produkt nach   und    wird bei der Abwärtsbewegung wieder durch die Lochplatten gepresst, sodass eine dauernde Förderbewegung vom Einlauf zum Auslauf entsteht.

   Zwischen den beheizten Lochplatten wird das Produkt durch die Drehung der Rühr- und Knetelemente immer wieder durchgemischt und   homogeni-    siert. Besonders starken Bewegungsimpulsen wird das Produkt jedoch durch das zusätzliche axiale Oszillieren der Rührelemente ausgesetzt. Der ausgezeichnete Effekt des Apparates ist einerseits auf die   grossen    Scherkräfte zurückzuführen, denen das Produkt durch die Drosselwirkung der Lochplatten und die Rotation und Oszillation der Rührelemente ausgesetzt wird. Diese Scherkräfte setzen sich im Produkt direkt in Wärme um.



  Dazu kommen die Wärmemengen, die von den beheizten Flächen direkt auf das Produkt übertragen werden.



  Diese Flächen sind durch die Lochplatten   einerseits    gegenüber den üblichen Apparaten erheblich vergrössert. Andererseits ist der Wärmeübergang durch die bei der -Oszillation auftretenden Geschwindigkeitsdifferenzen verbessert. In manchen Fällen ist die mechanische Wärmeerzeugung so gross, dass die Lochplatten gekühlt werden müssen.



   Die Ausführungsform nach Fig. 4 benützt eine nur rotierende Schnecke 30 als Förderorgan. Die rotierenden und oszillierenden Rührelemente 31 und 32 sind auf dem Polygon 33 der Welle 34 befestigt, die durch die zentrale Bohrung der Schnecke   30zum    hier nicht gezeichneten   Antrieb -führt.    Das   Bewegungsschema    35 macht ersichtlich, dass die Schnecke 30 nur rotiert, während die Welle 34 davon unabhängig rotiert und oszilliert. Die Schneckennute 36 verhindert einen Durchtritt des Produkts   zwischen    Schnecke und Rührwelle.



  Der Arbeitsablauf ist der gleiche wie bei Fig. 1, 2 und 3 geschildert. Die Schnecke als Förderorgan erlaubt jedoch eine vollkontinuierliche Arbeitsweise und eine gedrängtere Bauart, da durch   Fort all    der axialen Förderbewegung des Presskolbens der Abstand zwischen den Lochscheiben geringer gehalten werden kann.



   Fig. 5 zeigt eine weitere   Bewegungsvariation    des Erfindungsprinzips gemäss   Bewegungsschema    40. Der Presskolben 41 ist in der Rotation durch   -den    Keil 42 mit der Rührwelle 43 und den darauf befestigten Rührelementen 44 gekuppelt. Die   Oszillation    der Rührwelle erfolgt jedoch unabhängig vom Presskolben, wobei die Membrane 45 einerseits die notwendige axiale Bewegungsfreiheit, andererseits   aber -die    Abdichtung zwischen Presskolben und Rührwelle sicherstellt.



   Die in den Figuren beispielhaft gezeigten Bewegungsschemata können sowohl mit Schnecke als auch Presskolben als Förderorgan durchgeführt werden.



  Ebenso kann in bekannter Weise die Förderbewegung horizontal oder geneigt erfolgen und die Heizung und Kühlung in einzelnen getrennten   Zonen -ausgeführt    werden.



     Aohssdie    verschiedenen   Auslaufformca,    wie sie bei Pressen aller Art bekannt sind,   können      ohne Schwierig-    keiten mit dem Erfindungsprinzip kombiniert werden.   

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Apparat zur thermischen Behandlung von plastischen Produkten, wie Heizen, Kühlen, Aufschmelzen und Kristallisieren, bestehend aus einem Gehäuse mit einer Sdhnecke oder ein--em Kolben als Forderorgan, die das Produkt durch hintereinander angeordnete, siebartige, belieamte oder gekählte ; hlte VlärmqaBstausat- ten mit dazwischen angeordneten Rühr- und Knetelementen pressen, dadurch gekennzeichnet, dass das Produkt auf dem Transportweg durch oszillierende Bewegung zwischen den Rührelementen und den Siebbzw. Gehäuseflächen einer starken Oszillation lmter- worfen wird.

   UNTERANSPRUCH 1 Apparat nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass ein Presskolben als Förderorgan verwendet wird und die Rührelemente unabhängig vom PrekoJben retieren und oszillieren.

   UNTERANSPRUCH 2 Apparat nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass ein Presskolben als Förderorgan verwendet wird, der mit den Rührelementen zusammen rotiert, während die Oszillation der Rührelemente unabhängig erfolgt.

   UNTERANSPRUCH 3 Apparat nach Patentanspruch, dadurch gekeun- zeichnet, dass als Förderelement ein Presskolben verwendet wird, der mit den Rührelementen zusammen oszilliert, während die Rotation der Rührelemente unabhängig davon erfolgt.

   UNTERANSPRUCH 4 Apparat nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass als Förderelement ein Presskolben verwendet wird, der mit den Rührelementen zusammen rotiert und oszilliert.

   UNTERANSPRUCH 5 Apparat nach Patentanspruch, dadurch gekenn zeichnet, dass als Förderelement eine Schnecke verwendet wird und die Rührelemente unabhängig vom Presskolben rotieren und oszillieren.

   UNTERANSPRUCH 6 Apparat nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass als Förderelement eine Schnecke verwendet wird, die mit den Rührelementen zusammen rotiert, während die Oszillation der Rührelemente unabhängig erfolgt.

   UNTERANSPRUCH 7 Apparat nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass als Förderelement eine Schnecke verwendet wird, die mit den Rührelementen zusammen oszilliert, während die Rotation der Rührelemente unabhängig davon erfolgt.

   UNTERANSPRUCH 8 Apparat nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass als Förderelement eine Schnecke verwendet wird, die mit den Rührelementen zusammen rotiert und oszilliert.