DE1197611B

DE1197611B - Schneckenpresse fuer spritzfaehige Werkstoffe, wie z. B. Kunststoffe

Info

Publication number: DE1197611B
Application number: DEK48480A
Authority: DE
Inventors: Horst Heidrich
Original assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Current assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Priority date: 1962-12-15
Filing date: 1962-12-15
Publication date: 1965-07-29

Description

Schneckenpresse für spritzfähige Werkstoffe, wie z.B. Kunststoffe Die Erfindung bezieht sich auf eine Schneckenpresse für spritzfähige Werkstoffe, wie zum Beispiel thermoplastische Kunststoffe.
Es sind Schneckenpressen bekannt, die im Bereich der Schneckenspitze einen im Querschnitt verstellbaren Ringspalt zwischen der Schneckenspitze und einer Verengung des Preßkanals aufweisen, so daß durch axiale Verschiebung der Schnecke die Drosselwirkung zur Erzielung des erforderlichen Massedrucks eingestellt werden kann. Ferner sind Entgasungsextruder bekannt, bei denen eine Drosselstelle - in Richtung des Gutsstromes gesehen -unmittelbar vor der Entgasungsöffnung durch einen Ringwulst der Schnecke einerseits und eine Ringnut in der Wandung des Preßkanals andererseits gebildet wird. Auch in diesem Fall wird die Drosselwirkung durch axiale Verschiebung der Preßschnecke verändert.
Es hat sich gezeigt, daß, insbesondere bei schwierig zu verarbeitenden Kunststoffen, diese bekannten Drosselmöglichkeiten nicht ausreichen, um ein qualitativ hochwertiges Produkt zu erzielen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schneckenpresse für spritzfähige Werkstoffe zu schaffen, mit deren Hilfe die Qualität des Spritzerzeugnisses auch bei schwierig zu verarbeitenden Kunststoffen erheblich verbessert werden kann. Dies wird bei einer Schneckenpresse, bei der an der Schneckenspitze eine Drosselstelle in Form eines verstellbaren Ringspaltes zwischen einer zentral durch die Schnecke geführten, axial verschiebbaren Nadel und einer Verengung des Preßkanals vorgesehen ist, dadurch erreicht, daß zwischen der Schneckenspitze und der Zuführungsöffnung für den Werkstoff eine zweite Drosselstelle vorgesehen ist, die durch die Schnecke einerseits und die Wandung des Preßkanals andererseits gebildet ist und daß die Schnecke in axialer Richtung für sich verschiebbar gelagert ist Die Schneckenpresse gemäß der Erfindung weist also zwei für sich beliebig einstellbare Drosselmöglichkeiten auf, so daß der Massedruck in weiten Bereichen auf den jeweils zu verarbeitenden Kunststoff abgestimmt werden kann, und es so möglich ist, jeweils das günstigste Ergebnis zu erzielen. Besonders zweckmäßig ist - es, wenn sich eine Entgasungsöffnung zwischen der zweiten Drosselstelle und der Schneckenspitze in unmittelbarer Nähe der zweiten Drosselstelle befindet. Aber auch wenn keine besondere Entgasungsöffnung vorgesehen ist, ist die zweite, zurückliegende Drosselstelle von Vorteil, da die bei Preßtemperatur gasförmigen Bestandteile zum großen Teil vor der Drosselstelle zurück- gehalten und bei entsprechender Ansammlung in den EinfülItrichter zurückgedrückt werden. Die Schneckenpresse gemäß der Erfindung weist ferner den Vorteil auf, daß beide Drosselstellen zentral vom Ende der Schnecke aus durch den Bedienungsmann eingestellt werden können.
Es ist bereits eine Schneckenpresse mit einer in der Schnecke axial verschiebbar geführten Nadel und einer im Bereich der Nadelspitze vorgesehenen Verengung des Preßkanals bekannt. Die Nadel weist an ihrer Spitze einen verdickten Knetkopf auf, der ebenso wie die Verengung mit Rippen versehen ist, so daß bei der vorgesehenen Rotation der Nadel eine Mischwirkung erzielt wird. Die durch Verschiebung der Nadel erzielbare Drosselwirkung ist dagegen auch bei engster Spalteinstellung insbesondere mit Rücksicht auf die Rippen am Mischkopf und an der gegenüberliegenden Fläche der Verengung und die vorgesehene Rotation des Mischkopfes nur gering.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann sich die Schnecke über ein Drucklager auf einen Kolben abstützen, der in einem Zylinder verschiebbar gehalten ist und der mit einer hydraulischen oder pneumatischen einstellbaren Druckquelle in Verbindung steht. Durch Einstellung des Druckes kann die Schnecke axial verschoben ud damit die Drosselwirkung und der Massedruck im Inneren der Schneckenpresse eingestellt werden. In vorteilhafter Weise können an den Preßkanal im Bereich höchsten Druckaufbaus an einer oder an allen Drosselstellen Druckmeßvorrichtungen angeschlossen sein, die mit mechanischen, hydraulischen oder pneumatischen Antriebsvorrichtungen zur axialen Verschiebung der Schnecke und/oder der Nadel derart in Verbindung stehen, daß in Abhängigkeit vom Druckmeßwert bzw. den Dmckmeßwerten die Stellung der Schnecke und/oder der Nadel selbsttätig steuerbar ist.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, dem weitere Merkmale - der Erfindung zu entnehmen sind. Es zeigt Fig. 1 eine Schneckenpresse gemäß der Erfindung, teils in der Ansicht, teils im Schnitt, Fig. 2 einen Teilschnitt durch den Preßzylinder der Schneckenpresse gemäß F i g. 1,-F i g. 3 einen Teilschnitt durch den Preßzylinder der Schneckenpressergemäß Fig. 1, wobei Nadel und Schnecke in einer anderen Stellung dargestellt sind.
Wie aus F i g. 1 hervorgeht, besteht die Schneckenpresse gemäß der Erfindung aus einem Gehäuse 1, in dem ein Preßzylindr vorgesehen ist. Der Preß- -zylinder weist eine Öffnung 3 zum Einführen des zu pressenden Mate'tiis-' auf; an die sich oben ein Einfüllkasten 4 anschließt. Er - ist ferner mit einer zweiten Öffnung 5 versehen, die als Entgasungsöffnung dient und an sich ein Entgasungsschacht 6 anschließt. An der Mündung des Preßzylinders ist ein Preßkopf 7 angefianscht In diesem ist im Ausführungsbeispiel ein Donn 8 gehalten, der zur Formung der zu pressenden Schläuche dient. Der Preßkopf 7 ist ferner so gestaltet, daß er dicht an der Mündung des Preßzylinders 2 eine Stelle mit besonders geringem Dvchmesser aufweist und hier eine Verengung 9 des; Preßkanals bildet.
Im Preßzylinder 2 ist enge Preßschnecke 10 drehbar und axial verschiebbar gehalten. Die Schnecke endet mit ihrer - Spitze' gurz vor der Verengung 9 des Preßkopfes7. An ihrem anderen Ende stützt sich die Schnecke mit einem Ringbund 11 auf einer Druckhülsel2 ab. Riie Verbindung von Ringbund 11 und Druckhülse list derart, daß der Ringbund und damit die Schnecke bei einer Drehung der Druckhülse 12 mitgennrnmen wird.
Die Druckhülse 12 greift mit Hilfe eines Keiles 13 in eine Längsnut4 einer Drehhülse 15 ein. Die Nut 14 ist so lang ausgebildet, daß eine Axialverschiebung der Druckhülse 12 gegenüber der Drehhülse 15 möglich ist Die Drehhülse ist mit Hilfe eines Lagers 16 im Maschinengehäuse drehbar gehalten. Auf ihr ist ein Antriebsritzel 18 für den Drehantrieb der Schnecke 10 befestigt, das mit einem nichtgezeichneten Antriebsmotor in Verbindung steht.
Die Druckhülse 12 stützt sich über ein als Kegelrollenlager ausgebildetes Drucklager 19 auf einem Kolben20 ab, der in einem Zylinder 21 längsverschiebbar gehalten ist. Der Innenraum des Zylinders 21 steht über eine Leitung22 mit einer Öldruckpumpe als Druckquelle 23 in Verbindung. Durch Veränderung des Öldruckes kann die Stellung der Schnecke 10 in axialer Richtung verändert werden.
Die Schnecke 10 ist auf ihrer ganzen Länge mit einer zentralen Längsbohrung versehen, durch die eine Nadel 23 geführt ist. Am Ende der Schnecke ist zur Führung eine Längshülse 24 vorgesehen, die bis in den Ringbund 11 der Schnecke hineinragt.
Die Nadel 23 stützt sich an ihrem der Spitze entgegengesetzten Ende auf einem Drucklager 25 ab, das in einem als Einstellhülse 26 ausgebildeten Druckkörper gehalten ist. Die Einstellhülse ist an ihrem Umfang mit Gewinde versehen und greift in ein entsprechendes Gewinde eines feststehenden Teiles 27 des Maschinengehäuses ein. Beim Drehen der Hülse wird die Nadel in axialer Richtung verschoben. Zum Drehen der Hülse kann ein in der Zeichnung strichpunktiert angedeuteter Motor 28 vorgesehen sein, der über einen Ketten- oder Riementrieb 29 mit einem Ritzel oder einer Riemenscheibe 30 der Hülse 26 in Verbindung steht.
Die in der Zeichnung dargestellte Schneckenpresse weist zwei Drosselstellen auf, deren freier Querschnitt verändert werden kann, so daß eine Einstellung des vor den Drosselstellen herrschenden Massedrucks möglich ist. Eine dieser Drosselstellen ist im Bereich der Schneckenspitze vorgesehen. Sie wird durch die Verengung9 des Preßkopfes einerseits und durch die Spitze der Nadel 23 andererseits gebildet. Wird die Nadel 23 durch eine entsprechende Drehung der Hülse 26 zurückgezogen, so wird der freie Querschnitt zwischen der Nadelspitze und der Verengung9 vergrößert. In Fig.2 ist die Nadel 23 in dieser geöffneten Stellung dargestellt. Eine Drehung der Hülse 26 in entgegengesetzter Richtung hat eine Verschiebung der Nadel 23 nach links zur Folge, so daß der freie Querschnitt zwischen der Nadelspitze und der Verengung 9 zunehmend verringert wird. Eine entsprechende Stellung der Nadel 23 zeigt F i g. 3. Der Massedruck vor der Verengung 9 ist in diesem Fall hoch.
Die zweite Drosselstelle ist bei der im Ausführungsbeispiel dargestellten Schneckenpresse in Richtung des Gutsstromes gesehen kurz vor der Entgasungsöffnung 5 vorgesehen. Sie besteht aus einer Ringnut 31 des Preßzylinders 2 einerseits und einem entsprechenden Ringwulst 32 der Schnecke 10 andererseits. Je nach der Stellung der Schnecke 10 und damit des Ringwulstes 32 zur Ringnut31 kann der freie Querschnitt des Ringspaltes zwischen Nut 31 und Wulst 32 verändert werden In Abhängigkeit hiervon verringert oder vergrößert sich der vor dieser Drosselstelle herrschende Massedruck. Fig.2 zeigt eine Stellung der SchneckelO, bei der der Querschnitt des Ringspaltes zwischen Nut 31 und Wulst 32 am größten ist. Fig.3 zeigt die Schnecke 10 in einer Stellung, bei der der freie Querschnitt zwischen Nut 31 und Wulst 32 verringert ist, so daß eine höhere Drosselwirkung und damit ein höherer Massedruck vor dieser Drosselstelle bewirkt wird.
Beide Drosselstellen sind bei der Schneckenpresse gemäß der Erfindung völlig unabhängig voneinander einstellbar. Der Querschnitt der Drosselstelle an der Schneckenspitze kann, wie erwähnt, durch Drehung der Hülse 26 geändert werden. Da die Nadel 23 nur einen verhältnismäßig geringen Querschnitt aufweist, bereitet eine Verschiebung der Nadel auch während des Betriebes gegen den Massedruck keine Schwierigkeiten, so daß dies von Hand erfolgen kann. Es ist aber auch wie im Ausführungsbeispiel eine Verstellung durch maschinelle Einrichtungen möglich.
Da die Schnecke infolge ihres größeren Querschnittes einen größeren Teil des Massedrucks aufnimmt, erfolgt ihre Verstellung zweckmäßig wie im Ausführungsbeispiel durch hydraulische oder auch mechanische oder pneumatische Hilfsmittel. Die unabhängige Einstellung beider Drosselstellen ermöglicht es, die Schnecke sehr gut auf wechselnde Betriebsbedingungen einzustellen und bei unterschiedlichem Material und Durchsatzleistungen die jeweils beste Misch- und Entgasungswirkung zu erzielen.
Um bei wechselnden Betriebsbedingungen, z. B. schwankender Aufgabemenge u. dgl., die optimalen Betriebsbedingungen aufrechterhalten zu können, ist es zweckmäßig, in Richtung des Guts stromes gesehen vor einer oder beiden Drosselstellen Druckmeßvorrichtungen an den Preßkanal anzuschließen und mit den mechanischen, hydraulischen oder pneumatischen Antriebsvorrichtungen zur axialen Verschiebung der Schnecke bzw. der Nadel derart zu verbinden, daß in Abhängigkeit vom Druckmeßwert die Stellung der Schnecke und/oder der Nadel steuerbar ist. Dies ist z. B. in Fig. 1 mit Bezug auf die Drosselstelle an der Spitze der Presse dargestellt. Ein Druckmeßgerät33 steht über eine Druckleitung34 mit dem Preßkanal kurz vor der Verengung 9 in Verbindung, so daß das Meßgerät den dort herrschenden Massedruck anzeigt. Der Motor28, der zur Drehung der Hülse 26 für die axiale Verschiebung der Nadel 23 dient, weist ein Steuergerät 35 auf, dem über eine Leitung 36 die Meßwerte des Meßgerätes 33 zugeführt werden und das die Tätigkeit des Motors 28, z. B. in der Weise steuert, daß der Druck vor der Verengung9 durch eine entsprechende Verschiebung der Nadel 23 ständig konstant gehalten wird. Eine entsprechende Meß- und Steuereinrichtung kann auch im Zusammenhang mit der vor der Entgasungsöffnung 5 vorhandenen Drosselstelle vorgesehen sein und die Stellung der Schnecke 10 über die hydraulische Pumpe 23 oder eine entsprechende andere Antriebsvorrichtung steuern.
Die Steuerung, insbesondere der axialen Stellung der Preßschnecke, kann auch in Abhängigkeit von anderen Faktoren, wie Durchsatzmenge, Schneckendrehzahl u. dgl., erfolgen.

Claims

Patentansprüche: 1. Schneckenpresse für spritzfähige Werkstoffe, wie z. B. thermoplastische Kunststoffe, bei der an der Schneckenspitze eine Drosselstelle in Form eines verstellbaren Ringspaltes zwischen einer zentral durch die Schnecke geführten, axial verschiebbaren Nadel und einer Verengung des Preßkanals vorgesehen ist, d adur ch g e k e n n -zeichnet, daß zwischen der Schneckenspitze und der Zuführungsöffnung (3) für den Werkstoff eine zweite Drosselstelle (31, 32) vorgesehen ist, die durch die Schnecke (10) einerseits und die Wandung des Preßkanals andererseits gebildet ist, und daß die Schnecke in axialer Richtung für sich verschiebbar gelagert ist.
2. Schneckenpresse nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Entgasungsöffnung (5) zwischen der zweiten Drosselstelle (31, 32) und der Schneckenspitze in unmittelbarer Nähe der zweiten Drosselstelle.
3. Schneckenpresse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Schnecke (10) über ein Drucklager (19) auf einem Kolben (20) ab stützt, der in einem Zylinder (21) verschiebbar gehalten ist, und daß der Zylinder (21) mit einer hydraulischen oder pneumatischen, einstellbaren Druckquelle in Verbindung steht.
4. Schneckenpresse nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an den Preßkanal im Bereich höchsten Druckaufbaues an einer oder allen Drosselstellen Druckmeßvorrichtungen (33) angeschlossen sind, die mit mechanischen, hydraulischen oder pneumatischen Antriebsvorrichtungen (28,35) zur axialen Verschiebung der Schnecke (10) und/oder der Nadel (23) derart in Verbindung stehen, daß in Abhängigkeit vom Druckmeßwert bzw. den Druckmeßwerten die Stellung der Schnecke und/ oder der Nadel selbsttätig steuerbar ist.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschrift Nr. 1 047417; deutsches Gebrauchsmuster Nr. 1 805 842; französische PatentschriftenNr. 901 31, 168 923, 1192493; USA.-Patentschriften Nr. 2449652, 2 970 341.