DE102008016862C5

DE102008016862C5 - extruder

Info

Publication number: DE102008016862C5
Application number: DE102008016862.9A
Authority: DE
Inventors: Josef Blach
Original assignee: Blach Verwaltungs GmbH and Co KG
Current assignee: Blach Verwaltungs GmbH and Co KG
Priority date: 2008-04-02
Filing date: 2008-04-02
Publication date: 2019-12-19
Anticipated expiration: 2028-04-03
Also published as: DE102008016862B4; DE102008016862A1

Abstract

Extruder mit einem Gehäuse mit wenigstens zwei gleichsinnig antreibbaren achsparallelen Wellen, die mit wenigstens zweigängigen Förderelementen (2, 11, 12, 21, 22, 31, 32, 41, 42, 43...) versehen sind, wobei in jedem zu den Wellen senkrechten Querschnitt miteinander kämmende Förderelemente (2, 11, 12, 21, 22, 31, 32, 41, 42, 43 ...) sich gegenseitig im Achsabstand (Ax) mit geringem Spiel am ganzen Umfang abstreifen, der Kamm (5, 5') des ersten Ganges die Innenwand (1) des Gehäuses sowie die Flanke und den Kern des korrespondierenden Förderelements (2, 11, 12, 21, 22, 31, 32, 41, 42, 43...) im Wesentlichen dicht abstreift und zwischen dem Kamm (6, 6') des wenigstens einen weiteren Ganges und der Innenwand (1) des Gehäuses ein Abstand (a) besteht, dadurch gekennzeichnet, dass das Förderelement (2, 11, 12, 21, 22, 31, 32, 41, 42, 43...) wenigstens zwei im Winkel verdrehte Förderabschnitte (3, 4; 11a bis 11f, 12a bis 12f; 21a bis 21e, 22a bis 22e; 31a bis 31e, 32a bis 32e; 41a bis 41e) aufweist, wobei jeder Förderabschnitt (3, 4; 11a bis 11f, 12a bis 12f; 21a bis 21e, 22a bis 22e; 31a bis 31e, 32a bis 32e; 41a bis 41e) eine axiale Länge (Ls) aufweist, die höchstens dem Außendurchmesser (Da) des Förderelements (2,11,12, 21, 22, 31, 32,41, 42, 43...) entspricht, wobei der Verdrehwinkel von einem Förderabschnitt (3, 4; 11a bis 11f, 12a bis 12f; 21a bis 21e, 22a bis 22e; 31a bis 31e, 32a bis 32e; 41a bis 41e) zum nächsten Förderabschnitt 360°/Gangzahl ist.Extruder with a housing with at least two axially parallel shafts which can be driven in the same direction and which are provided with at least two-start conveying elements (2, 11, 12, 21, 22, 31, 32, 41, 42, 43 ...), each in relation to the shafts vertical cross-section intermeshing conveying elements (2, 11, 12, 21, 22, 31, 32, 41, 42, 43 ...) wipe each other in the center distance (Ax) with little play on the entire circumference, the comb (5, 5 ') of the first gear strips the inner wall (1) of the housing and the flank and core of the corresponding conveying element (2, 11, 12, 21, 22, 31, 32, 41, 42, 43 ...) essentially tightly and There is a distance (a) between the comb (6, 6 ') of the at least one further gear and the inner wall (1) of the housing, characterized in that the conveying element (2, 11, 12, 21, 22, 31, 32, 41, 42, 43 ...) at least two conveyor sections twisted at an angle (3, 4; 11a to 11f, 12a to 12f; 21a to 21e, 22a to 22e; 31a to 31e, 32a to 32e; 41a bi s 41e), each conveyor section (3, 4; 11a to 11f, 12a to 12f; 21a to 21e, 22a to 22e; 31a to 31e, 32a to 32e; 41a to 41e) has an axial length (Ls) which corresponds at most to the outer diameter (Da) of the conveying element (2, 11, 12, 21, 22, 31, 32, 41, 42, 43 ...), the angle of rotation from one conveyor section (3, 4; 11a to 11f, 12a to 12f; 21a to 21e, 22a to 22e; 31a to 31e, 32a to 32e; 41a to 41e) to the next conveyor section is 360 ° / number of gears.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Zwei- oder Mehrwellen-Extruder nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a two- or multi-shaft extruder according to the preamble of claim 1.

Zwei- oder Mehrwellen-Extruder mit gleichsinnig antreibbaren Wellen weisen im Wesentlichen dichtkämmende Förderschnecken sowie Misch-, Knet- und Förderabschnitte auf. Geeignete Bauelemente in der benötigten Vielfalt werden zwecks einfacher Anpassung von Geometrie und Werkstoff an die verschiedenen Verfahrensaufgaben meist auf die Tragwellen drehfest aufsteckbar ausgeführt.Twin or multi-shaft extruders with shafts that can be driven in the same direction essentially have tightly intermeshing screw conveyors as well as mixing, kneading and conveying sections. Suitable components in the required variety are usually designed to be non-rotatably attachable to the supporting shafts for the purpose of simply adapting the geometry and material to the various process tasks.

Um die nötige Flexibilität mit den hohen Ansprüchen an Wirtschaftlichkeit und Sicherheit in Einklang zu bringen, sind geometrische Einschränkungen, wie z.B. nur eine oder wenige Elementlängen und/oder gleiche Montageposition an den Enden, notwendig. Dies beschränkt die nötigen Schneckensteigungen, Elementtypen und/oder Baulängen wesentlich. Um die erforderliche Anpassungsfähigkeit bei den Elementen zu erreichen, müssen nur die Endpositionen und/oder Längen eingehalten werden, sodass die geometrischen Verhältnisse dazwischen, wie Steigung und Versatzwinkel, stufenlos oder in Stufen frei nach verfahrenstechnischen Gesichtspunkten wählbar werden. Effektivität und die Art des Energieübergangs von den Förderstrukturen in das Produkt beeinflussen beim Produktdurchlauf sowohl die Produkttemperatur als auch dessen Qualität. Um pulverförmige Feststoffe mit viskosen Stoffen zu benetzen und darin zu verteilen und/oder zu zerteilen, sind Scherströmungen und noch besser Dehnströmungen im hochviskosen Stoff zu generieren.In order to reconcile the necessary flexibility with the high demands on economy and safety, there are geometric restrictions, e.g. only one or a few element lengths and / or the same assembly position at the ends, necessary. This considerably limits the screw pitches, element types and / or lengths required. In order to achieve the required adaptability for the elements, only the end positions and / or lengths have to be observed, so that the geometric relationships between them, such as pitch and offset angle, can be selected continuously or in steps according to procedural aspects. Effectiveness and the type of energy transfer from the conveyor structures into the product influence both the product temperature and its quality during product flow. In order to wet powdery solids with viscous substances and to distribute and / or break them up, shear currents and even better expansion currents have to be generated in the highly viscous substance.

In der EP 0 002 131 B1 ist ein selbstreinigender Extruder mit zwei Wellen und zweigängigem Schneckenprofil beschrieben, bei welchem ein Kamm und eine Gangtiefe der Schnecke einen geringen und der zweite einen größeren Abstand zum Gehäuse hat, sodass Produktstränge mit unterschiedlicher konstanter Gangtiefe entstehen. US 6 783 270 B1 zeigt einen ähnlichen Zwei-Wellen-Extruder mit zwei- und mehrgängigen Förderelementen gleicher oder unterschiedlicher Gangtiefe. Beiden bekannten Extrudern ist gemeinsam, dass auf großer Länge ein Kamm den radialen Stoffaustausch unterbricht, der Füllgrad in den Förderkanälen unterschiedlich ist sowie der axiale Produktstrom im Gang im Wesentlichen ungestört bleibt.In the EP 0 002 131 B1 describes a self-cleaning extruder with two shafts and a two-flight screw profile, in which one comb and one flight depth of the screw are at a small distance and the second is at a greater distance from the housing, so that product strands are created with different, constant flight depths. US 6 783 270 B1 shows a similar two-shaft extruder with two- and multi-course conveying elements of the same or different pitch. Both known extruders have in common that a comb interrupts the radial mass transfer over a long length, the degree of filling in the delivery channels is different and the axial product flow remains essentially undisturbed in the aisle.

Aus der DE 102 33 213 A1 geht ein Extruder mit wenigstens zwei parallelen, gleichsinnig drehenden Wellen hervor, die mit ineinander greifenden Schneckenelementen bestückt sind. Die Stirnflächen der Schneckenelemente sind durch Kreisbögen begrenzt, die dem Schneckenaußendurchmesser, dem Schneckenkerndurchmesser und maximal dem Achsabstand der Schneckenelemente entsprechen und die an zu den Wellen parallelen Kreissegmenten des Extrudergehäuses geführt sind.From the DE 102 33 213 A1 the result is an extruder with at least two parallel shafts rotating in the same direction, which are equipped with intermeshing screw elements. The end faces of the screw elements are delimited by circular arcs which correspond to the outer screw diameter, the screw core diameter and at most the center distance of the screw elements and which are guided on circular segments of the extruder housing which are parallel to the shafts.

Die Homogenisierung und Dispergierung der Feststoffe in einer viskosen Matrix, die mit den bekannten Extrudern erzielbar ist, lässt jedoch noch zu wünschen übrig. Dies gilt insbesondere für Feststoffe mit einer Teilchengröße im µm-Bereich.However, the homogenization and dispersion of the solids in a viscous matrix, which can be achieved with the known extruders, still leaves something to be desired. This applies in particular to solids with a particle size in the µm range.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen uneingeschränkt selbstreinigenden Mehrwellen-Extruder zur Verfügung zu stellen, mit dem die Produktqualität wesentlich und effektiv verbessert wird.The object of the invention is to provide an unrestricted, self-cleaning multi-screw extruder, with which the product quality is significantly and effectively improved.

Dies wird erfindungsgemäß mit dem Extruder nach dem Anspruch 1 erreicht. In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung wiedergegeben.This is achieved according to the invention with the extruder according to claim 1. Advantageous embodiments of the invention are given in the subclaims.

Erfindungsgemäß werden wenigstens zweigängige Förderelemente verwendet, die im Profilquerschnitt, also im senkrechten Querschnitt zur Welle aus Kreisbögen bestehen, wobei miteinander kämmende Förderelemente sich im Wesentlichen am ganzen Umfang gegenseitig dicht abstreifen. Neben zweigängigen werden insbesondere auch dreigängige Förderelemente verwendet.According to the invention, at least two-course conveying elements are used which consist of circular arcs in the profile cross section, that is to say in the perpendicular cross section to the shaft, meshing conveying elements essentially stripping each other tightly over the entire circumference. In addition to two-course, three-course conveyor elements are used in particular.

Dabei streift der Kamm des ersten Gangs die Innenwand des Gehäuses mit geringem Spiel ab, während zwischen dem Kamm des wenigstens einen anderen weiteren Ganges und der Innenwand des Gehäuses ein größerer Abstand besteht. Jedes Förderelement weist wenigstens zwei stufenlos oder in Stufen zueinander versetzte Förderabschnitte auf, wobei vorzugsweise jeder Förderabschnitt eine axiale Länge besitzt, die höchstens dem ganzen, vorzugsweise höchstens dem halben Außendurchmesser des Förderelements, also dem ganzen bzw. halben Innendurchmesser der Gehäuseinnenwand entspricht.The comb of the first gear scrapes the inner wall of the housing with little play, while there is a greater distance between the comb of the at least one other further gear and the inner wall of the housing. Each conveying element has at least two continuously or mutually staggered conveying sections, each conveying section preferably having an axial length which corresponds to at most the entire, preferably at most half the outer diameter of the conveying element, that is to say the entire or half the inner diameter of the housing inner wall.

Damit weist jeder Förderabschnitt im Winkel von 90° bei zweigängigen und 60° bei dreigängigen eine dazu entsprechend große sowie entsprechend kleine Gangtiefe auf. D.h. bei dem erfindungsgemäßen Förderelement folgt einem ersten Kamm mit geringem Spiel zur Gehäuseinnenwand ein zweiter Kamm mit größerem Abstand zur Gehäuseinnenwand und im Winkel dazu je eine entsprechend große Gangtiefe sowie eine kleine Gangtiefe nach einem maximalen Abstand von 1Da oder ½ Da (Da= Außendurchmesser des Förderelements bzw. Innendurchmesser der Gehäuseinnenwand).Thus, each conveyor section has an accordingly large and correspondingly small pitch at an angle of 90 ° for two-course and 60 ° for three-course. That In the conveyor element according to the invention, a first comb with little play to the inner wall of the housing is followed by a second comb with a greater distance from the inner wall of the housing and, at an angle thereto, a correspondingly large pitch and a small pitch after a maximum distance of 1Da or ½ Da (Da = outer diameter of the conveying element or . Inner diameter of the housing inner wall).

Das bedeutet, dass über alle Förderkanäle hinweg in Umfangsrichtung von Kanal zu Kanal mit einer Vervielfachung der Stromteilungen ein großer Stoffaustausch möglich ist, der mit unterschiedlichen und wechselnden Gangtiefen und entsprechenden Kamm/Gehäuse-Spielen sowohl radial als auch axial in gleicher Weise erfolgt und somit der Füllgrad in allen Kanälen gleich groß ist. Durch die ständigen geometrischen Schikanen im Wechsel von Kamm und Gang in kurzer Folge in Umfangs- und axialer Richtung wird eine besonders hohe Dichte an Dehnströmungen erzeugt. Da dies ohne Spitzenbelastungen und damit ohne unerwünschtem Viskositätsabfall in allen Fördergängen im gesamten Querschnitt und über die gesamte Länge des Förderelements erfolgt, erreicht man eine effektivere, schnellere Mischung und bei gleichmäßigerer Homogenisierung eine wesentlich höhere Produktqualität. Dazu tragen wesentlich im Übergang des Produkts von einer Tragwelle auf die nächste zwei scharfe Umlenkungen beim Zwei-Wellen-Extruder und insbesondere 12 Umlenkungen bei einem 6-Wellen-Extruder sowie 24 Umlenkungen bei einem 12-Wellen-Extruder bei, die eine weitere Intensivierung der wirksamen Kräfte im Produkt bewirken.This means that a large mass exchange is possible across all delivery channels in the circumferential direction from channel to channel with a multiplication of the flow divisions, that with different and changing aisle depths and corresponding comb / housing play both radially and axially in the same way and thus the degree of filling is the same in all channels. Due to the constant geometric baffles alternating between ridge and aisle in short succession in the circumferential and axial directions, a particularly high density of expansion flows is generated. Since this takes place without peak loads and thus without an undesirable drop in viscosity in all conveying channels in the entire cross-section and over the entire length of the conveying element, a more effective, faster mixing and, with more uniform homogenization, a substantially higher product quality is achieved. This is largely due to the fact that in the transition of the product from one support shaft to the next two sharp deflections in the two-shaft extruder and in particular 12 deflections in a 6-shaft extruder and 24 deflections in a 12-shaft extruder, which further intensify the effective forces in the product.

Damit werden über die Viskosität der kontinuierlichen Phase wiederholt Zug- und Biegekräfte auf die Dauerfestigkeit der Feststoffagglomerate ausgeübt, was deren Dauerbruch zur Folge hat. Erfindungsgemäß wird daher eine effektive Homogenisierung und Dispergierung des Feststoffs erzielt, und zwar selbst bei Feststoffteilchen mit einer Teilchengröße im µm-Bereich, also weniger als 100 µm, insbesondere weniger als 10 µm.Thus tensile and bending forces are repeatedly exerted on the fatigue strength of the solid agglomerates via the viscosity of the continuous phase, which results in their fatigue failure. According to the invention, therefore, an effective homogenization and dispersion of the solid is achieved, even with solid particles with a particle size in the μm range, that is to say less than 100 μm, in particular less than 10 μm.

Mit dem erfindungsgemäßen Förderelement ist das Produkt also auf ganz kurzer Länge ständig anderen Gangtiefen und Stoffgeschwindigkeiten und damit Dehnungsvorgängen ausgesetzt.With the conveying element according to the invention, the product is therefore constantly exposed to other pitch depths and material speeds and thus stretching processes over a very short length.

Das erfindungsgemäße Förderelement ist vorzugsweise einstückig ausgebildet. Während erfindungsgemäß der Kamm des ersten Ganges die Innenwand des Gehäuses im Wesentlichen dicht abstreift, also nur ein geringes Spiel von beispielsweise weniger als 1, vorzugsweise weniger als 0,5 mm aufweist, entspricht der Abstand des Kamms des wenigstens einen weiteren Ganges des Schneckenelements von der Gehäuseinnenwand vorzugsweise höchstens der halben Gangtiefe des ersten Gangs, vorzugsweise jedoch mehr als 1 mm.The conveyor element according to the invention is preferably formed in one piece. While, according to the invention, the comb of the first gear scrapes the inner wall of the housing essentially tightly, i.e. has only a slight play of, for example, less than 1, preferably less than 0.5 mm, the distance of the comb of the at least one further gear of the screw element corresponds to that Housing inner wall preferably at most half the depth of the first gear, but preferably more than 1 mm.

Die Steigung der Kämme des Förderelements beträgt vorzugsweise zwischen 1/3 Da und unendlich. D.h. das erfindungsgemäße Förderelement kann beispielsweise auch als Knetblock ausgebildet sein.The pitch of the combs of the conveying element is preferably between 1/3 Da and infinity. That the conveying element according to the invention can also be designed, for example, as a kneading block.

Die Gangsteigung des Förderelements kann von Förderabschnitt zu Förderabschnitt unterschiedlich sein. Auch kann sich das Verhältnis des Außendurchmessers Da zum Innen- oder Kerndurchmesser Di von Förderabschnitt zu Förderabschnitt ändern.The pitch of the conveyor element can differ from conveyor section to conveyor section. The ratio of the outer diameter Da to the inner or core diameter Di can also change from the conveying section to the conveying section.

Die axiale Länge des Förderelements beträgt vorzugsweise mindestens 1Da und sollte 4Da nicht übersteigen, da es bei einer Länge über 4Da schwierig zu handhaben, beispielsweise schwer von der Welle zu lösen ist.The axial length of the conveying element is preferably at least 1Da and should not exceed 4Da, since it is difficult to handle, for example difficult to detach from the shaft if the length is over 4Da.

Der erfindungsgemäße Extruder weist vorzugsweise mindestens drei achsparallele Wellen auf. Die Wellen können dabei in einer geraden, ebenen Fläche angeordnet sein. Statt dessen können auch längs eines Kreises oder Kreisbogens angeordnete Wellen in dem Hohlraum des Extrudergehäuses vorgesehen sein, wobei das Extrudergehäuse an der radial innen- und außenliegenden Seite des Hohlraumes jeweils mit zur Extruderachse parallelen konkaven Kreissegmenten versehen ist, in denen die Schneckenelemente im Wesentlichen dicht geführt sind, wie beispielsweise in EP 0 788 867 B1 beschrieben. Dabei sind vorzugsweise mindestens sechs mit gleichem Zentriwinkelabstand angeordnete Wellen im Kreis angeordnet.The extruder according to the invention preferably has at least three axially parallel shafts. The waves can be arranged in a straight, flat surface. Instead, shafts arranged along a circle or circular arc can also be provided in the cavity of the extruder housing, the extruder housing being provided on the radially inner and outer side of the cavity with concave circular segments parallel to the extruder axis, in which the screw elements are guided essentially tightly such as in EP 0 788 867 B1 described. In this case, preferably at least six shafts arranged with the same central angle spacing are arranged in a circle.

Mit den erfindungsgemäßen Förderelementen kann damit ein Stoffdurchtritt durch den Wellenkranz von einer Seite des Hohlraums zur anderen erfolgen. Bei beispielsweise sechs im Kreis mit gleichem Zentriwinkelabstand angeordneten Wellen wird mit zwölf Umlenkungen des Produkts die Homogenisierung damit wesentlich gesteigert.With the conveying elements according to the invention, a passage of material through the wave ring from one side of the cavity to the other can thus take place. For example, with six shafts arranged in a circle with the same central angular distance, the homogenization is significantly increased with twelve deflections of the product.

Die Gangtiefe des ersten Kammes des erfindungsgemäßen Förderelements kann kleiner sein als die Gangtiefe der übrigen Standard-Förderelemente des Extruders, also der Förderelemente, die mit ihren Kämmen die Innenwand des Gehäuses im Wesentlichen dicht berühren. So kann beispielsweise das Förderelement in der Materialeinfüllzone des Extruders eine besonders große Gangtiefe besitzen. Beispielsweise kann das Verhältnis des Außendurchmessers Da der Förderelemente zum Innendurchmesser Di zwischen 1,25 und 2,3 betragen. Das Verhältnis des Außendurchmessers des Förderelements zum Innendurchmesser ist vorzugsweise in der Einfüllzone des Extruders am größten.The pitch of the first comb of the conveyor element according to the invention can be smaller than the pitch of the other standard conveyor elements of the extruder, that is to say the conveyor elements which, with their combs, touch the inner wall of the housing essentially tightly. For example, the conveying element in the material filling zone of the extruder can have a particularly large pitch. For example, the ratio of the outside diameter Da to the inside diameter Di can be between 1.25 and 2.3. The ratio of the outer diameter of the conveying element to the inner diameter is preferably greatest in the filling zone of the extruder.

Vorzugsweise bildet die Welle und das wenigstens eine erfindungsgemäße Förderelement, das sie trägt, ein einziges Bauteil. Durch die einstückige Ausbildung von Welle und Förderelement kann ein wesentlich höheres Drehmoment übertragen werden. Beispielsweise kann die Welle, einschließlich der Antriebswelle, sowie das Förderelement im Bereich der Einfüllzone, einschließlich der Aufschmelzzone aus einem einzigen Bauteil bestehen.The shaft and the at least one conveying element according to the invention, which carries it, preferably form a single component. Due to the one-piece design of the shaft and conveyor element, a significantly higher torque can be transmitted. For example, the shaft, including the drive shaft, and the conveying element in the area of the filling zone, including the melting zone, can consist of a single component.

Der Einfüllzone kann dabei eine Zone mit einem Förderelement mit einem kleineren Verhältnis von Außendurchmesser zum Innendurchmesser folgen, der wiederum ein Förderelement mit einem größeren Verhältnis von Außen- zu Innendurchmesser folgen kann usw.The filling zone can be followed by a zone with a conveying element with a smaller ratio of the outer diameter to the inner diameter, which in turn is a conveying element with a larger ratio of outside to inside diameter can follow, etc.

Nachstehend ist die Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung beispielhaft näher erläutert. Darin zeigen:

1a und 1b jeweils einen Querschnitt durch einen ersten Förderabschnitt und einen zweiten Förderabschnitt eines Förderelements;
2, 3 und 4 eine perspektivische Ansicht bzw. eine Seitenansicht bzw. einen Längsschnitt von zwei miteinander kämmenden Förderelementen;
5a bis 5f jeweils einen Schnitt entlang der Linie A-A, B-B, C-C, D-D, E-E und F-F nach 3;
6 eine Seitenansicht von zwei miteinander kämmenden Förderelementen eines Zwei-Wellen-Extruders;
7 und 8 eine Seitenansicht bzw. einen Schnitt von zwei miteinander kämmenden Förderelementen mit Ringabschnitten eines Zwei-Wellen-Extruders; und
9 und 10 eine Seitenansicht bzw. einen Schnitt eines Mehrwellen-Extruders mit auf einen Kreis angeordneten Wellen.

The invention is explained in more detail below by way of example with reference to the accompanying drawing. In it show:

1a and 1b in each case a cross section through a first conveyor section and a second conveyor section of a conveyor element;
2 . 3 and 4 a perspective view or a side view or a longitudinal section of two intermeshing conveying elements;
5a to 5f cut along the lines AA, BB, CC, DD, EE and FF 3 ;
6 a side view of two intermeshing conveying elements of a two-shaft extruder;
7 and 8th a side view or a section of two intermeshing conveying elements with ring sections of a two-shaft extruder; and
9 and 10 a side view or a section of a multi-shaft extruder with shafts arranged on a circle.

Gemäß 1a und 1b weist das Gehäuse des Extruders eine zylindrische Innenwand 1 auf. Dabei wird ein 2-gängiges Förderelement 2 verwendet, das gemäß 1a und 1b aus zwei Förderabschnitten 3 und 4 besteht.According to 1a and 1b the housing of the extruder has a cylindrical inner wall 1 on. A 2-course conveyor element is used 2 used that according to 1a and 1b from two funding sections 3 and 4 consists.

Der Profilquerschnitt, also der senkrechte Querschnitt zur Welle der Förderabschnitte 3, 4 besteht aus Kreisbögen. Dabei gibt der Kreisbogen A-B in 1a bzw. der Kreisbogen A'-B' in 1b den Kamm 5, 5' des ersten Ganges wieder, der die Innenwand 1 des Gehäuses im Wesentlichen dicht, also mit nur geringem Spiel a' berührt, während der Kreisbogen C-D bzw. C'-D' den Kamm 6, 6' des zweiten Ganges darstellt, der mit einem Abstand a zur Innenwand 1 angeordnet ist. Damit weist gemäß 1a der eine Gang mit dem Kamm 5 eine große Gangtiefe b und der zweite Gang mit dem Kamm 6 eine geringe Gangtiefe c auf.The profile cross-section, i.e. the cross-section perpendicular to the shaft of the conveyor sections 3 . 4 consists of arcs. The arc is there FROM in 1a or the circular arc FROM' in 1b the comb 5 . 5 ' the first course again, the inner wall 1 of the housing is essentially sealed, that is to say with only slight play a ', while the circular arc CD respectively. CD' the comb 6 . 6 ' of the second gear, which is at a distance a from the inner wall 1 is arranged. Thus, according to 1a the one gang with the comb 5 a large passage depth b and the second passage with the comb 6 a shallow depth c.

Der zweite Förderabschnitt 4 gemäß 1b, der axial dem ersten Förderabschnitt 3 folgt, kann durch Spiegeln des ersten Förderabschnitts 3 an der Achse 7 oder der dazu um 90° gedrehten Achse 8 gebildet, oder durch Drehen um 180° erreicht werden.The second funding section 4 according to 1b which is axially the first conveyor section 3 can follow by mirroring the first conveyor section 3 on the axis 7 or the axis rotated by 90 ° 8th formed, or can be achieved by rotating through 180 °.

Die Achse 7 wird dabei durch die Ebene gebildet, die die Wellenachse 10 und die Mitte des Kammes 5 schneidet, die Achse 8 durch die Ebene, die die Kreisbögen AB und BC in der Mitte und die Wellenachse 10 schneidet.The axis 7 is formed by the plane that is the shaft axis 10 and the middle of the comb 5 cuts the axis 8th through the plane that the arcs AB and BC in the middle and the shaft axis 10 cuts.

Der Außendurchmesser Da des Förderelements 2 kann z.B. 10 bis 50 mm betragen, der Innendurchmesser Di z.B. 7 bis 30 mm, der Abstand a z.B. 1 bis 3 mm. Der Kamm 5 kann einen Winkel α von z.B. 15 bis 25° einschließen.The outside diameter There of the conveyor element 2 can be, for example, 10 to 50 mm, the inner diameter di e.g. 7 to 30 mm, the distance a e.g. 1 to 3 mm. The comb 5 can include an angle α of, for example, 15 to 25 °.

D.h. der zweite Kamm 6' des zweiten Förderabschnitts 4, der durch den Kreisbogen C'-D' gebildet wird und den Abstand a zur Gehäuseinnenwand 1 aufweist, ist gegenüber dem zweiten Kamm 6 des ersten Förderabschnitts 3 um 180° versetzt angeordnet, desgleichen die große Gangtiefe b und die geringe Gangtiefe c.Ie the second comb 6 ' of the second funding section 4 going through the arc CD' is formed and the distance a to the housing inner wall 1 has, is opposite the second comb 6 of the first funding section 3 arranged offset by 180 °, as well as the large pitch b and the shallow depth c.

Die miteinander kämmenden Förderelemente weisen einen Achsabstand Ax im Kreis auf, wie anhand der Förderlemente 31, 32 in 8 veranschaulicht, und streifen sich am ganzen Umfang ab (5a und 8).The intermeshing conveying elements have an axial distance Ax in a circle, as on the basis of the conveying elements 31 . 32 in 8th illustrated, and strip off the entire circumference ( 5a and 8th ).

Wie insbesondere aus 1a, 1b und 3 ersichtlich, streift der Kamm 5' des ersten Ganges des einen Förderelements 12 die Innenwand 1 des Gehäuses sowie die Flanke 15 und den Kern 16 des Förderelements 11 im wesentlichen dicht ab, mit dem es in Eingriff steht.How especially out 1a . 1b and 3 visible, the comb grazes 5 ' the first course of a conveyor element 12 the inner wall 1 of the housing as well as the flank 15 and the core 16 of the conveyor element 11 essentially tight with which it is engaged.

Gemäß 2 sind die einstückigen Förderelemente 11, 12 eines Zwei-Wellen-Extruders mit einer Innenverzahnung 13, 14 versehen, um sie verdrehsicher auf zwei nicht dargestellte achsparallele, gleichsinnig drehende Wellen aufzustecken.According to 2 are the one-piece conveyor elements 11 . 12 of a two-shaft extruder with internal teeth 13 . 14 provided, in order to secure them against twisting on two axially parallel, not shown shafts rotating in the same direction.

Jedes Förderelement 11, 12 weist eine axiale Länge Le von z.B. 2,5 Da, vorzugsweise höchstens 4 Da auf und besteht aus sechs Förderabschnitten 11a bis 11f und 12a bis 12f. Die Förderabschnitte 11a bis 11f und 12a bis 12f jedes Förderelements 11 bzw. 12 sind in Stufen fortschreitend um den gleichen Winkel, beispielsweise 36°, gegenüber einander versetzt angeordnet. Jeder Förderabschnitt 11a bis 11f und 12a bis 12f ist 2-gängig ausgebildet. Dabei berühren sich miteinander kämmende Förderabschnitte 11a bis 11f und 12a bis 12f an einer Stelle C im Wesentlichen dicht, d.h. mit einem geringen Spiel von beispielsweise von weniger als 1 mm, wie aus 5a bis 5f ersichtlich.Every funding element 11 . 12 has an axial length Le of e.g. 2.5 There , preferably at most 4 There and consists of six funding sections 11a to 11f and 12a to 12f , The funding sections 11a to 11f and 12a to 12f each conveyor element 11 respectively. 12 are arranged in stages progressively offset from one another by the same angle, for example 36 °. Every funding section 11a to 11f and 12a to 12f is designed with two courses. Intermeshing conveyor sections touch each other 11a to 11f and 12a to 12f at one point C essentially tight, ie with a small clearance of less than 1 mm, for example 5a to 5f seen.

Wie anhand der Förderabschnitte 11f und 12f dargestellt, ist dabei der Kamm 5 bzw. 5' des ersten Gangs jedes Förderabschnitts entsprechend 1a und 1b so ausgebildet, dass er die Innenwand 1 des Gehäuses berührt, während zwischen dem Kamm 6, 6' und der Innenwand 1 ein größerer Abstand a besteht. Die axiale Länge Ls der Förderabschnitte 11a bis 11f und 12a bis 12f entspricht dabei jeweils etwa 1/3 des Durchmessers Da des Förderelements 11, 12, bzw. des Durchmessers der Innenwand 1 des Gehäuses (1a und 1b). Durch die sich ständig ändernde Gangtiefe entsprechend der Kämme 5, 6 und 5', 6' ist das Produkt ständig Dehnbeanspruchungen ausgesetzt. Zudem tritt im Bereich der Abstreifstellen C eine scharfe Umleitung des Produkts auf, wie in 5b durch die Pfeile 15 veranschaulicht.As with the funding sections 11f and 12f shown is the comb 5 respectively. 5 ' corresponding to the first course of each conveyor section 1a and 1b trained to have the inner wall 1 touched the case while between the comb 6 . 6 ' and the inner wall 1 there is a larger distance a. The axial length Ls of the conveyor sections 11a to 11f and 12a to 12f corresponds to about 1/3 of the diameter There of the conveyor element 11 . 12 , or the diameter of the inner wall 1 the housing ( 1a and 1b) , Due to the constantly changing pitch according to the combs 5 . 6 and 5 ' . 6 ' the product is constantly exposed to strain. In addition, a sharp diversion of the product occurs in the area of the stripping points C, as in 5b through the arrows 15 illustrated.

Bei der Doppelschnecke nach 6 weisen die Förderelemente 21, 22 die Förderabschnitte 21a bis 21e bzw. 22a bis 22e auf, die gegenüber einander um 180° verdreht sind, also im Winkel um 180° versetzt angeordnet.With the twin screw after 6 show the funding elements 21 . 22 the conveyor sections 21a to 21e respectively. 22a to 22e which are rotated by 180 ° relative to one another, that is to say arranged at an angle offset by 180 °.

Nach 7 und 8 weisen die Förderelemente 31, 32 Förderabschnitte 31a bis 31d bzw. 32a bis 32d mit jeweils einem konzentrischen Ring 33a bis 33d bzw. 34a bis 34d auf. Die Förderabschnitte 31a bis 31d und 32a bis 32d sind um 180° verdreht. Die Größe H des Ringspaltes 35, 35' zwischen den Ringen 33a bzw. 34a und der Gehäuseinnenwand 1 liegt zwischen 1/4 und 1/3 der Gangtiefe, z. B. der Hälfte der Gangtiefe (8).To 7 and 8th show the funding elements 31 . 32 conveyor sections 31a to 31d respectively. 32a to 32d each with a concentric ring 33a to 33d respectively. 34a to 34d on. The funding sections 31a to 31d and 32a to 32d are rotated by 180 °. The size H of the annular gap 35 . 35 ' between the rings 33a respectively. 34a and the housing inner wall 1 is between 1/4 and 1/3 of the pitch, z. B. half the pitch ( 8th ).

Die axiale Länge La der Ringe 33a bis 33d, 34a bis 34d beträgt am Umfang maximal 1/5 der Länge Ls der Förderabschnitte 31a bis 31d; 32a bis 32d. Die Ringe 33a bis 33d und 34a bis 34d brauchen nicht exakt zentrisch und kreisförmig zu sein, vielmehr reicht es aus, wenn sie im Wesentlichen zentrische runde Abschnitte darstellen.The axial length La of the rings 33a to 33d . 34a to 34d is a maximum of 1/5 of the length of the circumference ls the conveyor sections 31a to 31d ; 32a to 32d , The Rings 33a to 33d and 34a to 34d need not be exactly centric and circular, rather it is sufficient if they represent essentially centric round sections.

Bei dem Extruder nach 9 und 10 sind die Förderelemente 41, 42, 43 ... auf achsparallelen Wellen drehfest befestigt, die längs eines Kreises angeordnet sind, wobei sich die Förderelemente 41, 42, 43 .... am ganzen Umfang gegenseitig abstreifen. Die Förderelemente 41, 42, 43 bestehen aus Förderabschnitten 41a bis 41e mit einem um 180° versetztem Profil.With the extruder after 9 and 10 are the funding elements 41 . 42 . 43 ... rotatably fixed on axially parallel shafts, which are arranged along a circle, with the conveyor elements 41 . 42 . 43 .... wipe each other around the entire circumference. The funding elements 41 . 42 . 43 consist of funding sections 41a to 41e with a profile offset by 180 °.

Claims

Extruder mit einem Gehäuse mit wenigstens zwei gleichsinnig antreibbaren achsparallelen Wellen, die mit wenigstens zweigängigen Förderelementen (2, 11, 12, 21, 22, 31, 32, 41, 42, 43...) versehen sind, wobei in jedem zu den Wellen senkrechten Querschnitt miteinander kämmende Förderelemente (2, 11, 12, 21, 22, 31, 32, 41, 42, 43 ...) sich gegenseitig im Achsabstand (Ax) mit geringem Spiel am ganzen Umfang abstreifen, der Kamm (5, 5') des ersten Ganges die Innenwand (1) des Gehäuses sowie die Flanke und den Kern des korrespondierenden Förderelements (2, 11, 12, 21, 22, 31, 32, 41, 42, 43...) im Wesentlichen dicht abstreift und zwischen dem Kamm (6, 6') des wenigstens einen weiteren Ganges und der Innenwand (1) des Gehäuses ein Abstand (a) besteht, dadurch gekennzeichnet, dass das Förderelement (2, 11, 12, 21, 22, 31, 32, 41, 42, 43...) wenigstens zwei im Winkel verdrehte Förderabschnitte (3, 4; 11a bis 11f, 12a bis 12f; 21a bis 21e, 22a bis 22e; 31a bis 31e, 32a bis 32e; 41a bis 41e) aufweist, wobei jeder Förderabschnitt (3, 4; 11a bis 11f, 12a bis 12f; 21a bis 21e, 22a bis 22e; 31a bis 31e, 32a bis 32e; 41a bis 41e) eine axiale Länge (Ls) aufweist, die höchstens dem Außendurchmesser (Da) des Förderelements (2,11,12, 21, 22, 31, 32,41, 42, 43...) entspricht, wobei der Verdrehwinkel von einem Förderabschnitt (3, 4; 11a bis 11f, 12a bis 12f; 21a bis 21e, 22a bis 22e; 31a bis 31e, 32a bis 32e; 41a bis 41e) zum nächsten Förderabschnitt 360°/Gangzahl ist.Extruder with a housing with at least two axially parallel shafts which can be driven in the same direction and which are provided with at least two-start conveying elements (2, 11, 12, 21, 22, 31, 32, 41, 42, 43 ...), each in relation to the shafts vertical cross-section intermeshing conveying elements (2, 11, 12, 21, 22, 31, 32, 41, 42, 43 ...) wipe each other in the center distance (Ax) with little play on the entire circumference, the comb (5, 5 ') of the first gear strips the inner wall (1) of the housing and the flank and core of the corresponding conveying element (2, 11, 12, 21, 22, 31, 32, 41, 42, 43 ...) essentially tightly and There is a distance (a) between the comb (6, 6 ') of the at least one further gear and the inner wall (1) of the housing, characterized in that the conveying element (2, 11, 12, 21, 22, 31, 32, 41, 42, 43 ...) at least two conveyor sections rotated at an angle (3, 4; 11a to 11f, 12a to 12f; 21a to 21e, 22a to 22e; 31a to 31e, 32a to 32e; 41a b is 41e), each conveyor section (3, 4; 11a to 11f, 12a to 12f; 21a to 21e, 22a to 22e; 31a to 31e, 32a to 32e; 41a to 41e) has an axial length (Ls) which corresponds at most to the outer diameter (Da) of the conveying element (2, 11, 12, 21, 22, 31, 32, 41, 42, 43 ...), the angle of rotation from one conveyor section (3, 4; 11a to 11f, 12a to 12f; 21a to 21e, 22a to 22e; 31a to 31e, 32a to 32e; 41a to 41e) to the next conveyor section is 360 ° / number of gears.

Extruder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand (a) zwischen dem Kamm (6, 6') des wenigstens einen weiteren Ganges und der Innenwand (1) des Gehäuses maximal der halben Gangtiefe (b) des ersten Ganges entspricht.Extruder after Claim 1 , characterized in that the distance (a) between the comb (6, 6 ') of the at least one further gear and the inner wall (1) of the housing corresponds at most to half the gear depth (b) of the first gear.

Extruder nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem ersten und dem zweiten Förderabschnitt (31a, 31b; 31b, 31c; 31c, 31d; 31d, 31e; 32a, 32b; 32b, 32c; 32c, 32d, 32d, 32e) ein im Wesentlichen zentrischer runder Abschnitt (33a bis 33d; 34a bis 34d) vorgesehen ist, der am Umfang eine geringe axiale Länge (La) von maximal 1/5 der Länge (Ls) der Förderabschnitte (31a-31e, 32a-32e) und eine freie Durchtrittshöhe (H) zur Gehäuseinnenwand besitzt, die gleich oder größer als die halbe Gangtiefe (b) des ersten Ganges ist.Extruder according to one of the preceding claims, characterized in that between the first and the second conveying section (31a, 31b; 31b, 31c; 31c, 31d; 31d, 31e; 32a, 32b; 32b, 32c; 32c, 32d, 32d, 32e ) an essentially central round section (33a to 33d; 34a to 34d) is provided, which has a small axial length (La) on the circumference of at most 1/5 of the length (Ls) of the conveyor sections (31a-31e, 32a-32e) and has a free passage height (H) to the inner wall of the housing which is equal to or greater than half the aisle depth (b) of the first aisle.

Extruder nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstände (a) des weiteren Kammes (6, 6') von der Gehäuseinnenwand (1) innerhalb eines Förderelements (2, 11, 12, 21, 22, 31, 32, 41, 42, 43...) unterschiedlich sind.Extruder according to one of the preceding claims, characterized in that the distances (a) of the further comb (6, 6 ') from the housing inner wall (1) within a conveying element (2, 11, 12, 21, 22, 31, 32, 41 , 42, 43 ...) are different.

Extruder nach Anspruch 1 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Gangsteigung der wenigstens zwei Förderabschnitte (3, 4; 11a bis 11f, 12a bis 12f; 21a bis 21e, 22a bis 22e; 31a bis 31e, 32a bis 32e; 41a bis 41e) unterschiedlich ist.Extruder after Claim 1 3, characterized in that the pitch of the at least two conveyor sections (3, 4; 11a to 11f, 12a to 12f; 21a to 21e, 22a to 22e; 31a to 31e, 32a to 32e; 41a to 41e) is different.

Extruder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Länge (Ls) der Förderelemente (2, 11, 12, 21, 22, 31, 32, 41, 42, 43...) höchstens dem 4-fachen Außendurchmesser (Da) der Förderelemente (2, 11, 12, 21, 22, 31, 32, 41, 42, 43...) entspricht.Extruder after Claim 1 , characterized in that the axial length (Ls) of the conveying elements (2, 11, 12, 21, 22, 31, 32, 41, 42, 43 ...) is at most 4 times the outer diameter (Da) of the conveying elements (2 , 11, 12, 21, 22, 31, 32, 41, 42, 43 ...).

Extruder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens drei achsparallele Wellen vorgesehen sind.Extruder after Claim 1 , characterized in that at least three axially parallel shafts are provided.

Extruder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens sechs längs eines Kreises mit gleichem Zentriwinkelabstand angeordnete achsparallele Wellen vorgesehen sind. Extruder after Claim 1 , characterized in that at least six axially parallel shafts arranged along a circle with the same central angle distance are provided.

Extruder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gangtiefe (c) wenigstens eines Ganges des wenigstens einen Förderelements (2, 11, 12, 21, 22, 31, 32, 41, 42, 43...) kleiner ist als die Gangtiefe der übrigen Förderelemente, die ausschließlich Gänge mit Kämmen aufweisen, die die Innenwand des Gehäuses im Wesentlichen dicht berühren.Extruder after Claim 1 , characterized in that the aisle depth (c) of at least one aisle of the at least one conveyor element (2, 11, 12, 21, 22, 31, 32, 41, 42, 43 ...) is smaller than the aisle depth of the other conveyor elements, which have only aisles with combs which essentially touch the inner wall of the housing.

Extruder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis des Außendurchmessers (Da) der Förderelemente (2, 11, 12, 21, 22, 31, 32, 41, 42, 43...) zum Innendurchmesser (Di) der Förderelemente zwischen 1,25 und 2,3 beträgt.Extruder after Claim 1 , characterized in that the ratio of the outside diameter (Da) of the conveying elements (2, 11, 12, 21, 22, 31, 32, 41, 42, 43 ...) to the inside diameter (Di) of the conveying elements is between 1.25 and Is 2.3.

Extruder nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis des Außendurchmessers (Da) der Förderelemente (2, 11, 12, 21, 22, 31, 32, 41, 42, 43...) zum Innendurchmesser (Di) in der Einfüllzone des Extruders am größten ist.Extruder after Claim 10 , characterized in that the ratio of the outer diameter (Da) of the conveying elements (2, 11, 12, 21, 22, 31, 32, 41, 42, 43 ...) to the inner diameter (Di) is greatest in the filling zone of the extruder is.

Extruder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle und das Förderelement (2, 11, 12, 21, 22, 31, 32, 41, 42, 43...) ein Bauteil bilden.Extruder after Claim 1 , characterized in that the shaft and the conveying element (2, 11, 12, 21, 22, 31, 32, 41, 42, 43 ...) form a component.

Extruder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle und das wenigstens eine Förderelement (2, 11, 12, 21, 22, 31, 32, 41, 42, 43...) in der Aufschmelzzone des Extruders ein Bauteil bilden.Extruder after Claim 1 , characterized in that the shaft and the at least one conveying element (2, 11, 12, 21, 22, 31, 32, 41, 42, 43 ...) form a component in the melting zone of the extruder.

Extruder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Förderelement ein Knetblock ist.Extruder after Claim 1 , characterized in that the conveying element is a kneading block.