DE1629728A1 - Extruderschnecke sowie damit ausgeruestete Maschine - Google Patents
Extruderschnecke sowie damit ausgeruestete MaschineInfo
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Description
— — ,-* Λ1 . POSTFACH 9347
DEUTSCHE BANK A. G., FILIALE NÜRNBERG NR. 8932
UND STADTSPARKASSE NÜRNBERG NR. 30940
Raymond Cohen ,Ingenieur, 51 »Rue .J.B0
Gharcot, COUREEVOIE (Hauts de Seine),/Frankreich.
Extrudersohneoke sowie damit ausgerüstete
Maschine
Extrudermaschinen, die eine (endlose)Schnecke enthalten,
sind bereits bekannt„Man nennt sie .Spinn- oder ExtruderanlagenoSie
sind mit nur einer oder mit mehreren Schnecken ausgerüstete
Die Aufgabe der Schnecke 1 - vgl«Figur 1. — besteht darin, das
durch die Trichteröffnung 2 eingeführte Material in dem Gehäuse weiter zu befördern, das in bekannter Weise mit
Mitteln zur Beheizung versehen isto Während dieses Vorganges
ändert sich der Zustand und die Verfestigung der Masse, die unter dem Einfluß der von dem Gehäuse übertragenen
Wärme und der von der Schneoke geleisteten Scherarbeit ( travail de cisaillement ) pastenförmig wird« Damit
wird die Schneoke in die Lage versetzt, die Masse an das
Ende der Maschine zu befördern und durch die Formdüse hindurch,
die der Masse das Aussehen und die endgültige Form gibt. 009886/1808
Bisher hat man sich bei allen Maschinen bemüht, diese Arbeit mit Hilfe von Schnecken mit Schraubengewinde von
variabler oder konstanter Ganghöhe zu leisten, dessen Volumen von der trichterförmigen Einführöffnung zur Formdüse
hin abnimmt ( vgl.Figur 1)· Dies gibt eine Vorstellung von
dem zu leistenden Preßdruok der Schnecke, der allein zur Beförderung der Masse längs der Schnecke aufzubringen ist«
Ein anderes wesentliches Merkmal ist die Gangtiefe der Schraube, die von der Viskosität der Masae abhängig ist und
an verschiedenen Punkten der Schnecke dem Ümwandlungszustand
der Masse angepaßt werden mußo Ein zu tiefes Schraubengewinde
schneidet die Masse nicht auf, während ein zu wenig tiefes
Schraubengewinde die Masse zu viel aufschneidet und sie zerstören kanne Hieraus folgt die Notwendigkeit, die Gewindetiefe genau für einen bestimmten Extrudervorgang zu berechnen.Und
es ist eine bekannte Erfahrung, daß fast für jede Masse ein wohldefiniertes Profil für die Schnecke fehlt»
Bei der Konstruktion der bisher bekannten Schnecken hat man
sich darauf beschränkt, sich mit der Höhe des Preßdruckes, und der Tiefe des Schraubengewindes zu beschäftigen, während
man im allgemeinen den Durchmesser der Schnecke unbeachtet ließ» Das hat dazu geführt, daß man den Kern der Schnecke
vernachlässigte, die bis heute nur als einfaohes Verbindungsstück
zwischen den beiden äußeren Enden der Schnecke angesehen wurdeβ Um deshalb den notwendigen Preßdruck zu schaffen,
hat man Schnecken mit konischem Kern über die gesamte
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Länge oder solche gewählt, die teils konisch und teils zylindrisch sind oder auch irgendwelche sonstigen Kombinatio-ηen.
Betrachtet man aber den gerade erwähnten Schraubeng rund,
so wird man feststellen, daß dieser unentbehrlich ist,um den
nötigen Preßdruck zu erzeugen, gleichgültig,ob er parallel zum Z3''lindrisehen Gehäuse des Extruders verläuft oder einem
Winkel mit diesem bildet, der dem Grad der Konizität der Schnecke entspricht. Hieraus folgt, daß ein solches Schrau-.
bengewinde, wenn es nicht vollständig ausgefüllt ist, - und das ist meistens der Pail - die Masse wohl weiter befördert,
aber nicht durchgeknetet wird, so daß diese erst am Ausgang des Extruders beim Durchgang durch eine Lochplatte einer
Homogenisierungs- oder Verfestigungsarbeit unterworfen wirdo
Nun wird aber für das Auspressen der schon kalten Masse durch die Lochplatte eine beträchtliche Kraft gefordert, wie auch
die Qualität des Erzeugnisses oft zu wünschen übrig laßt.
Aufgabe der Erfindung ist es, diese Nachteile zu beseitigen. Sie besteht in einer Extrudersohnecke, die <iadurch gekennzeichnet
ist, daß der Schraubengrund gegen die Schneckenachse geneigt ist, wenn man die Richtung der Beförderung der Masse
berücksichtigt, was naturgemäß zu einer Verbesserung des KnetVorganges auf dem Beförderungsweg der Masse und zu einer
Erhöhung der Leistung der Schnecke führt.
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BAD
Die Erfindung "betrifft auch Extrudermaschinen, die mit
einer oder mehreren Schnecken gemäß der Erfindung oder ähnlichen Schnecken ausgerüstet sind.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den beiliegenden Figuren- dargestellt, ohne daß diese Ausführungsbeispiele eine
Beschränkung der Erfindung bedeuten sollen.
Es zeigt :
die Figur 2 einen Schnitt durch eine Ausführungsform der
Schnecke gemäß der Erfindung; die Figur 3-in schematischer Form - eine Extrudermaschine gemäß
der Erfindung.
Es soll ausdrücklich bemerkt werden, daß die Zeichnungen im wesentlichen sehematische Darstellungen enthalt-en und daß die
Abmessungen der verschiedenen Elemente in vergrößertem Maßstabe dargestellt sind,um das Verständnis zu erleichtern.
Gemäß der Erfindung besitzt die Extruderschnecke 3, die in
der beigefügten Figur 2 dargestellt ist,ein Schraubengewinde
4S das in Rotationsbewegung versetzt wird, um die Masse im
Sinne des Pfeiles F weiter zu befördern.
Diese Drehbewegung wird mit Hilfe eines Antriebsmittels bewirkt, das auf die Welle 3-j der Schnecke einwirkt.
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Die Übertragung des Antriebs erfolgt unter Zwischenschaltung eines Untersetzungsgetriebes, wie es beispielsweise unter
Kennziffer 16 dargestellt ist. .
Wie aus dem Ausführungsbeispiel der Figur 2 hervorgeht,
ist der Kern der Schnecke im allgemeinen konisch geformt und zwar derart, daß der mittlere Querschnitt des Kernes von
dem einen Ende 32 bis zu dem anderen Ende 3*,das in der Nahe
der Ausgangsdüse 5-j des zylindrischen Gehäuses 5 liegt, zunimmt»
Die Steigung entspricht dem Winkel B und bestimmt den Preßdruck der Schnecke·
Als Folge dieser Konstruktion nimmt die Tedefe des Schraubengewindes,
das außen in Berührung mit der inneren Gehäusewand
ist, von dem einen Ende 3p eier Schnecke zum anderen Ende 3·ζ
hin ab.
Weiterhin ist gemäß der Erfindung der Schraubengrund 6 der
Schnecke, der durch den Kern der Schnecke gebildet wirdj gegen
die Achse X-Y der Sohnecke in .Richtung des Pfeiles Ϊ1 der Beförderung
der Masse derart geneigt, daß ein Winkel A mit der
Achse der Schnecke gegeben ist»
Die praktische Bedeutung dieser Konstruktion ist folgende :
Wenn man ein Stück Masse 7 betrachtet, so wird das Schraubengewinde 8 die Masse 7 anzustoßen versuchen, während sich diese
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Masse 7 also dem Schraubgewinde nähern wird»
Dies hat zur Folge, daß sich die Masse 7 in einen -Teil
des Schraubengewindes hineinbewegt, dessen Gangtiefe geringer ist, so daß diese Masse festgehalten wird zwischen dem Schraubengrund
-6 und der inneren Gehäusewand 5-j des zylindrischen
Gehäusesο
Hieraus folgt, daß die Masse das Bestreben haben wird,
abgeschert zu werden, d.hvzwischen dem Schraubengrund 6 und der Gehäusewand 5* während der Drehbewegung der Schnecke gewalzt
zu werden» Es ist festzustellen, daß dieser Knetvorgang
sich über die gesamte länge der Schnecke erstreckt und zwar
von der Füllzone der Masse durch den Trichter 9 bis zum letzten Schraubengang in der Nähe der Düse 5-j des Extruderkopfes·
Es ist nützlich, diese Vorgänge einmal mit den bekannten Schnecken zu vergleichen, von denen ein Ausführungsbeispiel
in der Fig. 1 gegeben ist.
In diesem Fall wird in der Tat die Masse 10 im Sinne des
Pfeiles F während der Drehbewegung der Schnecke weitergefördert. Hierbei wird die Masse sich dem Gewinde 11 zu nähern
versuchen, von dem sie angestoßen wird.
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Als Folge hiervon wird die Masse 10 in die Zone 10- wandern,*
in der eine größere G-ewindetief e "besteht, was eine Abnahme
der Druckwirkung auf die Masse 10 zur Folge hat, so daß das
Abscheren ( cisaillement ) der Masse unterbleibt«.
Dies ist der wesentliche Grund dafür, daß bei den bekannten Maschinen die aus der Düse 3 heraustretende Masse unvollständig
bearbeitet ist und uneinheitliche Zonen enthält. Im Gegensatz hierzu wird bei Verwendung einer Schnecke gemäß der Erfindung
(vgl.Fig.2) die Masse über die ganze Länge der Schnecke bearbeitet,
so daß eine gute Durchknetung vor sich geht und die Masse in dem Zustand einer homogenen Paste gegen die Austrittsdüse gedrückt wird.
Gleichzeitig muß festgehalten werden,daß infolge der Neigung
des Schraubengrundes die konische Wirkung die Masse in Kontakt mit dem heißen Zylinder bringt, so daß eine bessere Wärmeübertragung
stattfindet.
Die Schnecke gemäß der Erfindung kann für jeden beliebigen
Stoff benutzt werden j es besteht dann immer eine Stelle, das
heißt eine bestimmte Gewindetiefe, wo sie ausreichend bearbeitet
wird.
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Das wirksame Durchkneten der Masse kommt auch durch die wichtige Selbst erhitzung der Masse zustande, die mit der Y/ärme
zusammenwirkt, die durch die Heizelemente 12 übertragen wird»
Mit einer Schnecke gemäß der Erfindung wird eine Verbesserung
der Leistung erreicht» In der Tat wird bei den bekannten Schnekken
die Masse zum Extruderkopf befördert, ohne daß sie .sich in einem homogenen Pastenzustand befindet. Hieraus folgt, daß
die absorbierte Kraft praktisch nur dazu benutzt wird, um die Masse zur Austritt söf f nun g^ zu drückene
Im Gegensatz hierzu wird bei der Schnecke gemäß der Erfindung die Masse über die gesamte Länge der Schnecke bearbeitet infolge
der konischen Wirkung, die zwangsläufig auftritt, so daß die Masse im gutbearbeiteten Zustand am Extruderkopf ankommt,
deho in einem homogenen Pastenzustand„ Die aufgewandten Bearbeitungskräfte
werden hier also im wesentlichen im Inneren der Masse verbraucht.
Es muß noch erwähnt werden, daß bei der bekannten Schnecke leicht ein Bruch an dem bei 13 gelagerten Ende auftreten kanne
Dies kommt vermutlich daher, daß der Kern 1 an einer Stelle I1 in einer Zone 13 gelagert ist, in der die Schnecke den geringsten
Durchmesser besitzt.
Im Gegensatz hierzu wird bei der Schnecke 3 gemäß der Erfindung
der Kern an der Stelle 3* in einer Zone 14 gelagert, deren
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Durchmesser zwischen dem Durchmesser des Lagers 5* und dem
kleinsten Durchmesser liegt, der sich an der Stelle 15 des ersten Gewindeganges befindet. Die Schnecke gemäß der Erfindung
b.jsitzt deshalb eine erhöhte Festigkeit, indem das
Maximum an natürlicher Elastizität des die Schnecke bildenden Stoffes ausgenützt wirdo
Die Erfindung erstreckt sich natürlich auf Extruderschnecken,
welche die oben beschriebenen Eigenschaften besitzen, wie auch
immer die Art der Ausbildung sein mag; ob sie in einer oder mehreren Stufen eingesetzt werden, ob der Kern zylindrische
Teile enthält oder nicht unter Beibehaltung des Heigungswinkels,
der konstant oder variabel sein kann, bei ein- und derselben Schnecke oder auch nicht.
Im Rahmen der Erfindung liegt es ferner, daß die Schnecke teilweise
oder ganz durchbohrt ist, um auf diese Weise geeignete thermische Voraussetzungen zu schaffen.
Die Erfindung erstreckt sich auch auf Extruderpressen,
gleichgültig, ob es sich um Maschinen mit einer oder mehreren Schnecken handelt, mit oder ohne Entgasung«,
Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele
beschränkt. Sie erstreckt sich auf alle Ausführungsformen, bei denen die Erfindung in irgendeiner Form angewandt wird.
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Claims (1)
- — ίο —!Patentansprüche1 ο) Extruderschnecke,dadurch gekennzeichnet,daß der Schraubengrund (6) .der Schnecke gegen die Achse X-Γ der Schnecke in Bezug auf die in Pf eilriciitung S' erfolgende "Beförderung der Masse geneigt ist·2o Extruderschnecke gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß.der mittlere Durchmesser des Kernes in Stufen zum Extruderkopf (5*) hin wächst.3β Extruderschnecke gemäß Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet ,daß jede Stufe einem J-ewindegang entspricht.4· Extrudersohnecke gemäß Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (3) mindestens auf einem Teil seiner länge konisch ist.5· Verwendung der Extruderschneake nach Anspruch 1 bis 4 für Extrudermaschinenβ009886/ 1808Leerseite
Applications Claiming Priority (1)
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