DD157603A1 - Vorrichtung zum extrudieren schlecht rieselfaehiger voluminoeser schuettgueter,insbesondere thermoplastischer abfaelle - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Extrudieren von zwangsweise foerderbaren Schuettguetern, wie z.B. geschnittene Chemiefasern, Folienschnitzel und dergleichen auf Ein- bzw. Mehrschneckenextrudern. Es ist Ziel der Erfindung, die Einzugs- bzw. Ausstossleistung zu erhoehen und die Regranulatkosten gering zu halten. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, mit der pro Zeiteinheit grosse Mengen voluminoesen Schuettgutes in den Extruder eingezogen und verarbeitet werden koennen. Geloest wird die Aufgabe dadurch, dass im Einfuellbereich eines Extruderzylinders neben einer Sperrschnecke eine einzelne, vorzugsweise auf einer Schraubenlinie angeordnete, gleichmaessig o. ungleichmaessig ueber d. Umfang verteilte, gleich oder verschieden lange beispielsweise hohe zylindrische oder prismatische Vorspruenge aufweisende Einzugsschnecke angeordnet ist und der durch die Vorspruenge selbst beanspruchte Raum oder gleich 30 % des Volumens eines entsprechenden durchgehenden Schneckensteges ist. Die erfindungsgemaesse Vorrichtung wird zum Verarbeiten schlecht rieselfaehiger thermoplastischer Abfaelle eingesetzt.

Description

Titel der Erfindung

Vorrichtung zum Extrudieren schlecht rieselfähiger voluminöser Schüttgüter, insbesondere thermoplastischer Abfälle

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft die Aufbereitung und Verarbeitung voluminöser schlecht rieselfähiger Schüttgüter (gravimetrisch nicht förderbarer, sondern nur-zwangsweise förderbarer Schüttgüter, wie z* B. geschnittene Chemiefasern aus Polyamid, Polypropylen oder ähnlichem Plastmaterial, schuppen- oder blättchenförmige Stoffe, wie z_t B* Folieschnitzel aus Polyolefinen usvj., also Materialien mit vorliegend formschlüssiger innerer Haufwerkbildung) im Extrusionsverfahren, insbesondere'von thermoplastischen Abfällen bzw«* Abflauen mit. zumindest Anteilen polymerer Substanzen·

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Zur Aufbereitung der genannten Schüttgüter, insbesondere von Thermoplaatabfallen über die Schmelze zwecks Herstellung von Regranulat ο ο ä« Sekundärrohstoffen verweil-

det man vor .allein Ein-, und Mehrschneckenextruder, die mit speziellen Zuführungseinrichtungen zur zwang3förmigen Einspeisung, der erwähnten Schüttgüter in die Einfüllzone der Extruder ausgerüstet sind« Derartige, oftmals.als ' Stopftrichter bezeichnete Zuführeinrichtungen, verdichten das voluminöse Schüttgut und erzeugen auf diese T/eise einen quasi konpakten Strang« Dieser Strang muß durch die mit einer entsprechenden Drehzahl rotierenden Schnekken aufgenommen und den nachfolgenden Extruderzonen zugeführt werden_e Hierbei kommt es zu niedrigen Pülluiigsgraden !der Schneckenvolumina, insbesondere bei höheren Schneckendrehzahlen, da der vorgelegte quasi kompakte Schuttgutstrang in der zur Verfügung stehenden Zeit nicht in der Lage ist, das zur Verfügung gestellte Schneekenkanalvolumen maximal auszufüllen« Insbesondere bei hohen Verdichtungsgraden des Schüttgutes, bei denen der ehemals fluide Charakter des vorgelegten Schüttgutes verlorengegangen ist, kommt es zu einer Abstützung des zwangsweise den Extruderschnecken zugeführten quasi kompakten Stranges auf den Schneckenstegen« In diesem Palle wird durch eine gewisse Abschälwirkung des Schnekkensteges nur'eine begrenzte Schüttgutmenge in die Sehneckenkanalvolumina eingezogen« Die Folge derartiger Bedingungen im,Einzugsbereich eines Ein~ oder Mehrschneckenextruders ist ein geringer Massedurchsatz und hohe Regranulatkosten«

Man kann diese Bedingungen verbessern_s indem abgestufte Durchmesser im Einzugsbereich der Extruder realisiert werden, womit jedoch große Aufwendungen verbunden sind und ein Einsatz serienmäßig für die klassische Plastverarbeitung gefertigter Extruder nicht mehr gegeben ist· Im Plastverarbeiter 31 (1980) 5, Seite 252-258 sind derartige Einzugsbereiehe für Einschneckenextruder vorgesehlagen· .

Die Vergrößerung der Kanaltiefe der Schnecke (n) in der Einfüllzone ist aus Festigkeitsgründen'sehr "begrenzt, · 'was sich insbesondere bei Schnecken mit auf einer Schaftteile aufgeschobenen über Paßfeder o* ä«. fixierten Schneckenbuchsen und bei Schnecken kleineren Durchmessers zeigt«,

Ziel der Erfindung

Es ist Ziel der Erfindung» eine Vorrichtung zum Extrudieren schlecht rieselfähiger voluminöser Schüttgüter, insbesondere thermoplastischer Abfälle zweckentsprechend so zu gestalten, daß eine hohe Einzugs- bzv?_e Ausstoß« leistung und relativ geringe Regranulatkosten erreicht werden.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Extrudieren schlecht rieselfähiger voluminöser Schüttgüter, insbesondere thermoplastischer Abfälle zu schaffen, mit der pro Zeiteinheit große Mengen voluminösen Schüttgutes in den Extruder eingezogen und verarbeitet werden können«, Erfindungsgemäß wird die Aufnahmefähigkeit der Einzugs·» und, Sperrschnecke im Einfüllbereich des Extruders dadurch erhöht, daß eine oder beide Schnecken anstelle eines durchgehenden Schneckensteges, lediglich einzelne, vorzugsweise schraubenförmig angeordnete prismatische oder zylindrische Vorsprünge gleicher oder unterschiedlicher Abmessung besitzen,wobei' das durch diese Vorsprünge' selbst beanspruchte Volumen kleiner oder gleich 30 % des Volumens beträgt ₉ das der durchgehende Steg beansprucht«. . ' ·

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Die relative Zuordnung der Stopfeinrichtung zur Schnecke kann sov/ohl mittig als auch außermittig (d. h. z. B. bei Doppelschnecken über einer der beiden Schnecken), möglichst mit tangentialer Einzugstasche, erfolgen. Dabei gilt, daß bei Mehrschnecken jeweils die unmittelbar unter der, Zuführeinrichtung befindliche Schnecke die Vorsprünge besitzt und damit dem durch die Stopfein-.richtung vorgelegten Material den größten Aufnahmeraum bietet.\Bei Doppelschnecken mit gleichläufigem linken Umdrehungssinn kann es je nach innerer Fo-rmschlüssigkeit zweckmäßig sein die in Förderrichtung rechte (linksdrehende) Sperrschnecke oder aber die hintere Einzugsschnecke unterhalb der Zuführschnecke anzuordnen und.jeweils mit den beschriebenen Vorsprüngen auszurüsten. Für Material mit hohem inneren Verzahnungsgrad ist es vorteilhaft, die das Material im Zusammenwirken mit der entsprechenden Zylinde rinnenkontur einziehende Einzugsschnecke mit den Vorsprüngen auszuführen, während die Sperrechnecke mit • durchgehendem Schneckensteg in herkömmlicher Weise auszurüsten ist. Die Vorsprünge können gleichmäßig über dem Umfang angeordnet sein. Es kann aber auch über einen größeren Umfangsabschnitt kein Vorsprung und über den restlichen Abschnitt des Umfanges längere Vorsprünge (in Umfangsrichtung gemessen), also ein längerer zusammenhängender Schneckenstegteil, angebracht sein* Bei einer solchen Ausführung gelangt das Aufgabegut in den Teil der Schnecke ohne Vorsprünge ungehindert in den freien Raum, während es dann von dem längeren Vorsprung ohne Rückströmung sicher weitertransportiert, d. h. eingezogen wird« Die Einzugsschnecke kann nach einer weiteren Ausführungsvariante auch völlig ohne Vorsprünge ausgelegt sein und lediglich die Mitnahme des vorgelegten Schüttgutes verbessernde riefenförmige Einarbeitungen auf ihrer Kernoberfläche aufweisen. Hach einer •weiteren Ausführungsvariante kann die Kernoberfläche .vorzugsweise der Einzugsschnecke, die schraubenförmig

angeordnete prismatische oder zylindrische Vorsprünge besitzt, mit relativ flachen, vorzugsweise wendelförmig ausgebildeten Rillen, die den Bereich zwischen den Vorsprüngen ausfüllen, ausgeführt sein» Mit dieser--.. Anordnung der \^:vendelförmig ausgebildeten Rillen wird eine Mitnahme des Materials auf Grund erhöhter Schlepp- · wirkung, die auf eine Vergrößerung der Reibungs~ koeffizienten zwischen Material und Schneckenkern zurückzuführen ist, erreicht und eine Förderung trotz fehlender Schneckenstege erzielt. Der Übergangsbereich zwischen Stopftrichter und Einfüllabschnitt des-Mehrschneckenextruder s besitzt eine Erweiterung des Förderquerschnittes in Materialrichtung j beispielsv/eise durch an und für sich bekannte konische Erweiterung des ent=· sprechenden zylindrischen Abschnittes und/oder eine konische Degression der entsprechenden Stopfschnecke, uin damit einer durch die Reibungsförderung entstehenden Verdichtung des dem Extruder vorzulegenden Schüttgutes entgegenzuwirken« Um einer Pfropfenbildung im Schüttgut entgegenzuwirken, besitzt die untere Stirnseite der Stopfschnecke eine zur Stopfschneckenachse geneigt angeordnete Fläche ο Damit wird eine radiale über dem Umfang ungleichmäßige Bewegungskomponente erzeugt« Um die Mitnahme des Fördergutes in axialer Richtung zu verbessern, können an der Innenseite des Zylinders sowohl der Stopfeinrichtung als auch des Extruders förderwirksame Einarbeitungen, ζ ο Bo Riefen, Rillen, Hüten, vorgesehen werden und an der Durchdringungssteile Einfüllöffnung/ Zylinder an sich bekannte taschenförmige, vorzugsweise konische Erweiterungen aufweisen. Durch diese Anordnung wird einerseits jegliche Abstützung des ankommenden nur leicht verdichteten Schüttgutes durch . Schneckenstege vermieden, und das Material wird sofort bis auf den Schneckengnmd gedrückt, füllt somit das gesamte vergrößerte Kanalvolumen aus«

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Durch die Sperrsehnecke vdrd eine Mitnahme des Materials in Drehrichtung weitestgehend unterbunden und ein hoher Massedurchsatz gewährleistet. Die leichte Dekompression des letzten Abschnittes der Stopfvorrichtung trägt diesem Prozeß dadurch Rechnung, daß das Material noch einigermaßen oder zumindest nur leicht verdichtet vorgelegt wird« Durch die Einzugstasche werden auf der Einzugs-

.seite günstige Bedingungen für den Materialeinzug gei . . schaffeil. Die innere formschlüssige Bindung im Schüttgut verhindert ein Zurückfließen des Materials in der Einzugeschnecke. -

Die Fertigung der Schnecke mit den Vorsprüngen vereinfacht sich* Es können z. B. zylindrische Körper radial in einem durch Drehen hergestellten zylindrischen Schneckenkörper eingesetzt werden. Dadurch entfällt das Schneckenkanalfräsen. ·

Durch die beschriebene erfindungsgemäße Ausführung können mit relativ geringem ökonomischen Aufwand serienmäßig gefertigte Mehrschnecken·», insbesondere Doppelschneckenextruder, leicht für die Verarbeitung voluminöser schlecht rieselfähiger Schüttgüter, insbesondere thermoplastischer Abfälle modifiziert werden«, Es braucht lediglich der meist als getrennter Zylinderschuß ausgeführte Eingangsabschnitt des Zylinders in der beschriebenen.Weise ausgeführt werden, die Schneckengeometrie der Einzugsschnecke bis auf prismatische oder zylindrische Vorsprünge von den Stegen befreit und eine Stopfeinrichtung mit an ihrem unteren Ende sich leicht erweiternden Fließquerschnitt angeschlossen zu werden« Auf diese Art können hohe Massedurchsätze selbst bei extrem niedrigen Schüttgewichten und vollkommen fehlender Rieselfähigkeit des Aufgabegutes erreicht werden«,

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Ausführungsbeispiel

Pie Erfindung aoll nachfolgend an einem Ausführungsbe:L~ spiel näher erläutert v/erden·

In der zugehörigen Zeichnung zeigen:

.Figo 1s , eine Doppelschneckenanordnung mit

f ' zylindrischen Vorsprüngen auf der Einzugsi schnecke ·

Pig. 2i eine Doppelschneckenanordnung mit prismatischen Yorsprüngen auf der.Einzugsschnecke

Pig. 3' eine Doppels.chneckenanordnung mit Stopf ein-» richtung mit Einzugsschnecke und Mitnahmeriefen auf der Kernoberfläche ohne jedliche Vorsprünge

Pig* 4ί einen Schnitt quer zur Schneckenachse nach Pig« 3 mit Einzugstasche an der Einzugsseite der Anordnung

Pig· 5ί eine gegenläufige Doppelschneckenanordnung mit VorSprüngen auf beiden Schnecken und mittig angeordneter Stopfeinrichtung

Pig» 6s eine Einzugsschnecke mit Vorsprüngen und Rillen

Die in Pig· 1 dargestellte Anordnung der Einzugsζone eines Doppelschneckenextruders besitzt eine Einzugsschnekke 1 mit schraubenförmig angeordneten zylindrischen Vor«

Sprüngen 2 und eine Sperrschnecke 3 mit durchgehendem Schneckensteg 4 innerhalb des ExtruderZylinders 5. Eine analoge Anordnung wird in Pig. 2 gezeigt, wobei VQrsprünge 2 prismatischer Geometrie auf der Einzugsschnecke 1 ebenfalls in schraubenförmiger Anordnung angebracht sind. In Figo 3 und 4 ist eine Doppelschneckenanordnung mit Stopfeinrichtung 6 gezeigt, wobei die Einzugsschnecke 1 Hüten 13 aufweist, die am Umfang des

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Sehne cke'nkerns gleichmäßig eingearbeitet sind. Die Stopfeinrichtung 6 mit der Stopfschnecke 7 besitzt in ihrem letzten Abschnitt einen sich leicht erweiternden Förderquerschnitt-8· Der Einzugsschuß des Zylinders 5 des Doppelschneckenextruders besitzt eine Einzugstasche 12. Die Stopfeinrichtung 6 ist außermittig, bezogen auf die Extrudermittelachse, angeordnet. Die in den Pig. 3 und. 4 dargestellten Anordnungen bewirken eine problemlose Mitnahme des leicht verdichtet vorgelegten Schüttgutes, was insbesondere durch die außermittige Anordnung, taschenförmige Einzugstasche 9 und griffige Oberfläche bzw. mit Vorsprüngen versehene Oberfläche der Einzugsschnecke 1 bewirkt wird. Durch das Fehlen der üblicherweise vorhandenen Schneckenstege ist ein ungehindertes Ausfüllen des freien Raumes zwischen Schneckenkern und umschließendem Extruderzylinder 5 im Bereich der Einzugsschnecke 1 im Einzugsbereich des Doppelschneckenextruders gewährleistete

In Pig* 5 ist eine Anordnung der Schnecken im Gegenlauf .dargestellt, wobei beide Schnecken schraubenförmig angeordnete prismatische oder zylindrische Vorsprünge 2 aufweisen. Zur Verbesserung des Einzugsverhaltens kann der Einzugsschuß des Extruderzylinders 5 mit radialen, taschenförmigen, konischen Erweiterungen 11 und förderwirksamen Einarbeitungen 10 an der Extruderzylinderinnenwand ausgerüstet sein«

Die Stopfeinrichtung 6 ist mittig,, bezogen auf die Extrudermittelachse, angeordnet.

Pig* 6 zeigt eine Einzugsschnecke Ί mit schraubenförmig angeordneten$ prismatischen oder zylindrischen Vorsprangen 2 und schraubenförmigen Rillen 14 zwischen den Vorsprüngen 2'o Durch die schraubenförmig angeordneten Rillen 14 wird' eine Vergrößerung des Reibungskoeffizienten zwischen dem leicht verdichtet vorgelegten Schüttgut und der Schneckenoberfläche erreicht·

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Claims (4)

Erfindungsanspruch

1. Vorrichtung zum Extrudieren schlecht rie se !fähiger^ voluminöser Schüttgüter, insbesondere thermoplastischer Abfälle, bestehend aus einer Stopfeinrichtung und einem Ein« oder Mehrschneckenextruder, gekennzeichnet dadurch, daß im Einfüllbereich eines Extruderzylinders (5) neben einer Sperrschnecke (3) eine einzelne, vorzugsweise auf einer Schraubenlinie angeordnete, gleichmäßig oder ungleichmäßig über den Umfang verteilte, gleich oder verschieden lange bzw. hohe zylindrische oder prismatische Yorsprünge (2) aufweisende Einzugsschnecke (1) angeordnet ist und der durch die Vorsprünge (2) selbst beanspruchte Raum kleiner oder gleich 30 % des Volumens eines entsprechenden durchgehenden Schneckensteges (4) ist.

2. Vorrichtung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß auf der Oberfläche des Kerns der Einzugsschnecke (1) im Einfüllbereich parallel oder geneigt bzw. gewendelt zur Schneckenachse verlaufende !Muten (13) angeordnet sind, die eine Höhe von maximal 30 % der Ka- ' nalhöhe der Einzugsschnecke (1) aufweisen.

3· Vorrichtung nach Punkt 1 und 2 gekennzeichnet dadurch, daß die unter der Stopfeinrichtung (6) angeordnete Einzugsschnecke (1) und die Sperrschnecke (3) im Einfüllbereich mit Vor Sprüngen (2) bzw. Buten (.13) versehen sind.

4* Vorrichtung nach Punkt 1 bis 3_s. gekennzeichnet dadurch, daß die über dem Einfüllbereich angeordnete Stopfeinrichtung (6) einen konisch erweiterten Förderquerschnitt (8) aufweist, dem sich die Einzugstasche (9; 12) anschließt« . '