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Verfahren zur Verarbeitung spritzfähiger Massen und Schneckenstrangpresse
zur Durchführung dieses Verfahrens Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren
zur Verarbeitung spritzfähiger Massen, z. B. thermoplastischer Kunststoffe, und
auf eine Schneckenstrangpresse zur Durchführung dieses Verfahrens.
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Bei Schneckenstrangpressen ist der Massedruck, der im Innern der
Schnecke mit Hilfe eines meist an der Ausstoßöffnung vorgesehenen Stauspaltes aufrechterhalten
wird, von großer Bedeutung für die Güte des Preßerzeugnisses. Die Höhe des Massedruckes,
die erforderlich ist, um ein qualitativ hochwertiger Produkt zu erzeugen, ist abhängig
von zahlreichen veränderlichen Faktoren, z. B. von der Art der Masse, der Form des
Produktes, der Durchsatzleistung der Presse und anderen Faktoren. Es sind daher
bereits Schneckenstrangpresse bekanntgeworden, bei denen die Weite des Stauspaltes
in der Schnecke und damit der Massedruck durch eine axiale Verschiebung der Schnecke
einstellbar sind.
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Bei einer bekannten Presse dieser Art ist z. B. am Ende der Schnecke
eine Mutter vorgesehen, die auf einer axial nicht verschiebbaren, das Schnekkenende
umgebenden Spindel gehalten ist. Die Mutter drückt über ein Zwischenstück auf das
Ende der Schneckenwelle, so daß bei einer Drehung der Schraubenmutter die Schnecke
verschoben wird.
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Nackteilig ist bei dieser Presse, daß sich die Verstellmutter während
des Betriebes mitdreht, so daß vor jeder Verstellung die Schneckenstrangpresse stillgesetzt
werden muß.
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Es ist ferner eine Schneckenstrangpresse bekannt, hei der die Preßschnecke
mit Hilfe einer einstellbaren hydraulischen Vorrichtung axial verschiebbar ist.
Außerdem stützt sich die Schnecke gegen eine Schraubenfeder ab. Der Rückdruck wird
hier also sowohl von der hydraulischen Vorrichtung als auch von der mechanischen
Feder aufgenommen. Mit Hilfe der hydraulischen Vorrichtung können nur geringe Drücke
auf die Schnecke ausgeübt werden, und diese Vorrichtung soll lediglich einen konstanten
Mindestdruck aufbringen. Die hydraulische Vorschubvorrichtung ist zwar mit einer
Druckmeßeinrichtung versehen; mit Hilfe dieser Einrichtung kann aber nur derjenige
Druck gemessen werden, der jeweils von der Hydraulik auf die Schnecke ausgeübt wird.
Rückschlüsse auf die gesamte Rückdruckhöhe lassen sich hieraus nicht ziehen. Der
gesamte Rückdruck ist also zwar mit Hilfe der Hydraulik veränderlich, eine genaue
Kontrolle und Einstellung des Gesamtdruckes ist aber praktisch nicht möglich.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Verarbeitung
spritzfähiger Massen,
z. B. thermoplastischer Kunststoffe, in einer Schnekkenstrangpresse
zu schaffen, bei dem der Massedruck unabhängig von den Betriebsbedingungen während
des Betriebes der Presse beliebig eingestellt und aufrechterhalten werden kann.
Diese Aufgabe wird bei einer Schneckenstrangpresse, bei der zur Erzielung eines
veränderlichen Rückdrucks innerhalb des Schneckenzylinders mindestens eine mit Hilfe
einer hydraulischen, auf das rückwärtige Ende der Schnecke einwirkenden Einrichtung
in ihrem freien Querschnitt durch axiale Verschiebung der Schnecke veränderbare
Staustelle vorgesehen ist, dadurch gelöst, daß der gesamte, während des Betriebes
der Schnecke wirksame Rückdruck hydraulisch aufgefangen und derart als Steuer- bzw.
Regelgröße für das hydraulische Gegendruckpolster dient, daß willkürlich je nach
Art und Menge des jeweilig in der Schneckenstrangpresse zu verarbeitenden Werkstoffes
eine vorbestimmte Größe des freien Querschnittes der Staustelle und damit des Rückdruckes
einstellbar bzw. regelbar ist.
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Nach dem Verfahren gemäß der Erfindung wird also der gesamte Rückdruck
allein mit Hilfe einer hydraulischen Vorrichtung aufgenommen, auch wenn dieser Druck
sehr hohe Werte erreicht. Der Rückdruck kann infolgedessen als Steuer- bzw. Regelgröße
für das hydraulische Gegenpolster dienen, und es ist auf diese Weise möglich, eine
vorbestimmte Größe des freien Querschnitts der Staustelle und damit des Rückdruckes
je nach Art und Menge des zu verarbeitenden Werkstoffes einzustellen oder zu regeln,
so daß veränderten Betriebsbedingungen sofort Rechnung getragen werden kann. Die
Einstellbarkeit des Druckes während des Betriebes ermöglicht es, leicht den optimalen
Massedruck zu erreichen. Dies wirkt sich insbesondere auf die im praktischen
Betrieb
der Presse erreichbaren Durchsatzleistung aus, da der Druck bei einer Leistungserhöhung
ohne Schwierigkeit während des Betriebes so lange erhöht werden kann, bis das Preßprodukt
die gewünschte Qualität aufweist. Die erforderliche Einstellung läßt sich sehr schnell
vornehmen, so daß sich wenig Ausschuß ergibt und somit eines der Haupthindernisse,
das bisher einer Erhöhung der Preßleistung unter Anpassung des Druckes entgegengestanden
hat, fortfällt.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist eine Schneckenstrangpresse
zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung eine Vorrichtung zum Messen
des Axialdruckes der Schnecke auf. Diese Vorrichtung kann als Druckmeßdose zwischen
der Hydraulik und dem Ende der Schnecke angeordnet sein, sie kann aber auch unmittelbar
an die Hydraulik angeschlossen sein. Da die Hydraulik, wie erwähnt, den gesarnten
Rückdruck der Schnecke aufnimmt, entspricht der gemessene Druck dem Massedruck in
der Schnecke. Die Meßvorrichtung kann erfindungsgemäß eine oder mehrere Marken,
Anschläge, Kontakte od. dgl. aufweisen, die, beispielsweise beim Über- oder Unterschreiten
eines zugelassenen Rückdruckmaximums bzw. -minimums, die hydraulische Einrichtung
betätigen, so daß der Rückdruck selbsttätig geregelt wird. Der Rückdruck kann auf
diese Weise konstant gehalten und unzulässige Veränderungen vermieden werden.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann die Schneckenstrangpresse
auch eine Vorrichtung zum Messen der Schneckenstellung im Zylinder aufweisen, die
in besonders vorteilhafter Weise funktionell mit einer Einrichtung zum Steuern der
hydraulischen Einrichtung, z. B. zwecks Oberlastsicherung, in Verbindung stehen
kann.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist der Drehantrieb der Schnecke
zwischen einem am rückwärtigen Ende der Schnecke angeordneten Axiallager und den
Schueckengängen angeordnet. Diese Ausbildung der Schneckenpresse ermöglicht eine
besonders kurze, gedrängte Bauart, wobei das Axiallager und die hydraulische Vorschubvorrichtung
verhältnismäßig weit von dem beheizten Gangstück der Schnecke entfernt liegen, so
daß Beschädigungen von Drucklager und Vorschubvorrichtung durch den Einfluß erhöhter
Temperatur nicht auftreten können.
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Das Antriebsmittel des Drehantriebes der Schnecke kann in besonders
vorteilhafter Weise auf einer axial nicht verschiebbaren Büchse angeordnet sein,
die kraftschlüssig mittels Nut und Feder mit dem axial verschiebbaren Schneckenschaft
in Verbindung steht.
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Auf diese Weise ist die axiale Verschiebbarkeit der Schnecke bei axial
feststehendem Antriebsritzel gewährleistet.
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Eine Schneckenstrangpresse mit einem bis auf Zufuhr- und Ausstoßöffnungen
geschlossenen Preßzylinder oder Preßzylinderabschnitt kann gemäß der Erfindung in
besonders vorteilhafter Weise eine Staustelle mit Abstand vor der Schneckenspitze
aufweisen. Diese Ausbildung der Schneckenstrangpresse ist besonders vorteilhaft,
da etwaige Lufteinschlüsse und Gaseinschlüsse in der Preßmasse infolge der besonderen
Anordnung der Staustelle zurückgedrückt werden und durch die Einfüllöffnung entweichen
können. Auch bei hohen Preßleistungen, wie sie mit der Schneckenstrangpresse gemäß
der Erfindung erreicht werden können, wird auf diese Weise ver-
mieden, daß das Preßprodukt
Lufteinschlüsse aufweist.
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In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele von Schneckenstrangpressen
gemäß der Erfindung dargestellt, denen weitere Merkmale der Erfindung zu entnehmen
sind. Es zeigt F i g. 1 eine Schneckenstrangpresse gemäß der Erfindung im Längsschnitt,
F i g. 2 einen Teillängsschnitt durch eine Schnekkenstrangpresse gemäß der Erfindung
in einer anderen Ausführungsform, F i g. 3 einen Schnitt durch den Preßzylinder
einer Schneckenstrangpresse gemäß der Erfindung.
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Bei der in Fig. 1 dargestellten Schneckenstrangpresse umschließt
das Gehäuse 1 den Preßzylinder 2, der durch die Windungen 3 einer elektrischen Beheizung
von außen erwärmt wird. In der Bohrung 4 des Preßzylinders 2 ist eine Förderschnecke
5 geführt, deren hinteres Ende 5' mittels Nut und Feder in einer Antriebsbüchse
6 sitzt, die mit einem Antriebsritzel 7 in starrer Verbindung steht. Am hinteren
Ende der Förderschnecke 5 befindet sich der Einfüllschacht 1' für die Zuführung
des zu plastifizierenden Materials, das bei der Umdrehung der Förderschnecke ununterbrochen
nach vorn bewegt wird.
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Die Antriebsbüchse 6 besitzt eine Bohrung 8 zur Aufnahme eines Druckstückes
9, das sich gegen das Schneckenende 5' legt und das ebenfalls mit einer Bohrung
versehen ist, durch die in an sich bekannter Weise ein Heiz- oder Kühlmedium in
die hohl ausgebildete Schnecke eingeführt werden kann. Gegen das hintere stirnseitige
Ende des Druckstückes 9 stützt sich eine Druckbüchse 10, die von einer Druckhaube
11 unter Zwischenschaltung eines Drucklagers 12 umschlossen wird. Durch die Druckhaube
11 und die Druckbüchse 10 ist eine Zuleitung 13 für die Zuführung des Kühl- oder
Heizmediums geführt.
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Gegen die Stirnseite der Druckhaube 11 legt sich ein Stempel 14, der
eine Verlängerung des Druckkolbens einer hydraulischen Vorschubvorrichtung 15 darstellt.
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In der Nähe der Ausstoßöffnung besitzt der Preßzylinder 2 eine trichterförmig
oder ähnlich gestaltete Verengung 16, an die sich nach dem in der F i g. 1 gezeigten
Beispiel das Ausstoßmundstück 17 anschließt. In die trichterförmige Verengung ragt
die Spitze 18 der Förderschnecke 5 hinein. Wird die Förderschnecke nach entsprechender
Beeinflussung der hydraulischen Vorrichtung 15 über die Teile 14, 11, 10 und 9 nach
vorn verschoben, so wird dadurch der freie Querschnitt der Staustelle, die durch
die trichterförmige Verengung 16 einerseits und die Schneckenspitze 18 andererseits
gebildet wird, verringert und damit der hervorgerufene Stau entsprechend vergrößert,
so daß sich der Massedruck im Preßzylinder erhöht. Umgekehrt geht, wenn der Druck,
der in der hydraulischen Vorrichtung herrscht, planmäßig verringert wird, unter
dem Axialrückdruck, der durch das geförderte Material ausgeübt wird, die Förderschnecke
und damit naturgemäß auch die Spitze der Förderschnecke zurück, so daß der Querschnitt
an der Staustelle 16, 18 vergrößert und die Verdichtung und damit der Massedruck
verringert wird. Durch entsprechende Beeinflussung der hydraulischen Vorrichtung
kann also die Schnecke verschoben und damit der Massedruck sehr genau eingestellt
werden. Da die hydraulische Vorrichtung so ausgebildet ist, daß sie den gesamten
Rückdruck aufnimmt, ist mit Hilfe dieser Vorrichtung
die Einstellung
der Schneckenstellung und damit des Massedrucks jederzeit während des Betriebes
der Presse möglich.
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Um den vorhandenen Rückdruck, d. h. den Massedruck, kontrollieren
zu können, kann, wie Fig.2 zeigt, zwischen dem Stempel 14' und der Stirnseitenfläche
der Druckhaube 11' eine Druckdose 9 eingesetzt sein die über eine Leitung mit dem
Meß-und Ablesegerät 20 in Verbindung steht. Der Rückdruck kann an diesem Gerät jederzeit
abgelesen werden, so daß die Möglichkeit besteht, Druckschwankungen festzustellen
und die hydraulische Vorrichtung in Abhängigkeit von diesen Druckschwankungen so
zu beeinflussen, daß der gewählte Druck aufrechterhalten wird. Die Meßvorrichtung
kann zu diesem Zweck eine oder mehrere feste oder einstellbare Marken, Anschläge,
Kontakte od. dgl. aufweisen, welche, beispielsweise beim Überschreiten eines zugelassenen
Rückdruckmechanismus, die hydraulische Vorrichtung betätigen, so daß über die Preßschnecke
der Rückdruck selbsttätig geregelt wird.
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Wie F i g. 2 zeigt, kann auch zur Beeinflussung der Druckverhältnisse
die Druckhaube 11' mit einem nach außen ragenden Ansatz 21 versehen sein, der gegen
einen ortsfest gelagerten Anschlag 22 wirkt, welcher mit einer Kontrollvorrichtung
23, die die Stellung der Schnecke 5" anzeigt, zusammenarbeitet.
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Auch die Kontrollvorrichtung 23 kann Anschläge, Kontakte od. dgl.
aufweisen, die mit einer Einrichtung zur Steuerung der hydraulischen Vorrichtung
verbunden sind.
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Wie Fig.3 zeigt, kann gemäß der Erfindung in dem bis auf Zufuhr-
und Ausstoßöffnung geschlossenen Preßzylinderabschnitt 2' eine Staustelle 16' mit
Abstand vor der Schneckenspitze 18' vorgesehen sein. Diese Anordnung der Staustelle
bewirkt, daß in dem zu plastifizierenden Gut befindliche Luft- oder Gasblasen zurückgedrängt
werden und durch die Einfüllöffnung bzw. eine zurückliegende Entgasungsöffnung entweichen,
so daß sie auch bei hohen Durchsatzleistungen nicht als Einschlüsse zusammen mit
dem Gut aus der Ausstoßöffnung austreten. Die Anordnung einer solchen versetzten
Staustelle ist besonders vorteilhaft bei langen Schneckenpressen.