DE1909818A1

DE1909818A1 - Extruder

Info

Publication number: DE1909818A1
Application number: DE19691909818
Authority: DE
Inventors: Heston Eugene Elman
Original assignee: NRM Corp
Current assignee: NRM Corp
Priority date: 1968-03-06
Filing date: 1969-02-27
Publication date: 1969-10-02
Also published as: US3475787A; GB1220664A

Description

46 489

NEM Corporation, 47 W. Exchange Street, Akron, Ohio, USA

Extruder

Die Erfindung betrifft einen Schneckenextruder und befaßt 'sich insbesondere mit der Art, wie der Extruder einen auf das zu extrudierende Material auszuübenden Rückdruck erzeugt, um eine bessere Vermischung des Materiales als bisher möglich zu erzielen.·

In den letzten Jahren wurden beachtliche Fortschritte zum Verbessern der Mischwirkung von Extrudern gemacht, wozu beispielsweise die Einführung von Schnecken mit sogenannten Dämmen oder Barrieren gehört» die beispielsweise in der TJSA-Patent schrift 3 271 819 beschrieben sind. Die in dieser Patentschrift offenbarte Schnecke besitzt zwischen ihren beiden Enden einen Übergangsabschnitt zwei ineinander übergehende Schraubenwindungen od. dgl.,, die zwei wendeiförmige Kanäle mit einer im Querschnitt verringerten Verbindungsöffnung bilden, so daß sieh in einem Kanal ein Druck aufbaut und das Material beim Durchtritt durch die verengte Öffnung wahlweise abgeschert oder zerschnitten wird« In bestimmten !Fällen ist die Bearbeitung des Materiales bei dieser Vorrichtung nicht so groß wie gewünscht, weil das in den Übergangsabschnitt gelangende Material nicht ständig

■■■■."'■■ '■■:■- : Ζ""---/ ■ - 2 -

90 08 40/14Q7 ~~

10918

gleichförmig zusammengesetzt und vorhanden ist, und wenn . es doch in gleichförmigem Zustand vorliegt, kann es durch den Übergangsabschnitt auch unter verhältnismäßig geringer Scherbeanspruchung hindurchtreten. ,

Eine etwas bessere Bearbeitung bzw. Durchwalkung und Yermischung des Materiales kann erreicht werden, wenn man im Übergangsabschnitt der Zufuhrschnecke eine Vielzahl von sich in längsrichtung erstreckenden Nuten oder Rinnen vorsieht, wobei die Nuten abwechselnd am Anfang bzw. am Ende des Übergangsabschnittes verschlossen sind, damit das. in die Einlaßnuten oder Einläßrinnen gelangende Material über einen in Längsrichtung verlaufenden Damm od. dgl. in eine _: oder mehrere der Auslaßnuten oder Auslaßrinnen treten muß, durch die es den Übergangsabschnitt verläß^t. Da jeder Einlaßnut oder Einlaßrinne jedoch Material von einem anderen Abschnitt der Zufuhrschnecke zugeführt wird und da die Schnecke niemals gleichförmig vorbehandeltes Material über ihre gesamte Länge bzw. ihrem gesamten Umfang zuführt, erhalten einige der Einlaßnuten oder Einlaßrinnen in anderer Weise oder in anderem Ausmaß angefeuchtetes oder sonstwie vorbehandeltes Material als andere Einlaßrinnen oder-Nuten.

Aus diesem Grunde ist es Aufgabe der Erfindung, einen Extruder zu schaffen, der in einem Teil des Zylindergehäuses in Längsrichtung verlaufende Nuten oder Rinnen aufweist, wobei jeder Nut ein Teil des gesamten von der Schnecke herbeigeführten Materiales zugeführt wird. Die Nuten können gemäß der Erfindung an beiden Enden offen sein, oder es= können abwechselnd Nuten an ihrem Einlaß bzw. aa ihrem Auslaß geöffnet sein. Im letztgenannten Pail muß das in zum Einlaß offene Nuten gelangende Material über einen in Längsrichtung verlaufenden Damm wandern, um durch eine oder mehrere am Auslaßende offene Nuten austreten zu können.

w 3 -

9-09840/ 14öf

Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, einen Extruder der beschriebenen Art zu schaffen, bei dem die Zuführschnecke in axialer Richtung einstellbar ist, um somit die in die am Einlaßende offenen Nuten gelangende Materialmenge einstellen zu können.

Ein anderes Merkmal der Erfindung besteht darin, daß der Extruder einen radial einstellbaren Damm od. dgl. aufweist, über den eine Verbindung zwischen den zum Einlaß offenen und den zum Auslaß offenen Nuten hergestellt wird, so daß die Menge des zwischen diesen Nuten übertretenden Materiales verändert werden kann.

Weiterhin wird gemäß der Erfindung ein Extruder vorgeschlagen, bei dem die im Zylindergehäuse vorgesehenen Nuten oder Rinnen wendelförmig angeordnet sind, um selbstreinigend zu sein.

Andere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den Ansprüchen.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung sind in.der Zeichnung einige Ausführungsbeispiele eines erfindungsgemäß ausgebildeten Extruders dargestellt, und zwar zeigt

Mg. 1 eine teilweise geschnittene Seitenansicht des gesamten Extruders,

Fig. 2 einen Teilschnitt durch den Mischabschnitt des Extruders aus Fig. 1 in vergrößertem Maßstab,

Fig. 3 einen Teilschnitt nach Linie 3-3 aus Fig. 2,

909 84 0/ 140 7

Fig. 4 einen vergrößerten Teillängsschnitt ähnlich wie .in Fig. 2 nach linie 4-4 aus Fig. 5, der eine andere Ausfuhrungsform, des Mischabschnittes der in einem Extruder gemäß Fig. 1 unterzubringenden Schnek ke zeigt, " _

Fig. 5 einen Teilquerschnitt nach Linie 5-5 aus

4, : ■■■■■-. ;

Fig. 6 einen vergrößerten Querschnitt noch einer anderen Ausführungsform des Mischabschnittes,

Fig. 7 einen Teillängsschnitt nach Linie 7-7 aus

Fig. 6, ^y7 , - ■: '

Fig. 8 einen Teillängsschriitt durch eine weitere Ausführungsform des Mischabschnittes gemäß der Erfindung, wobei ein Teil der Förderschnecke weggebrochen ist, um den werideiförmigen Verlauf der im Zylindergehäuse untergebrachten Nuten zu zeigen, und

Fig. 9 einen Teilquerschnitt nach Linie 9-9 aus · _; Fig. 8.

In Fig. 1 ist ein Extruder 1 zu erkennen, der ein zylinderförmiges Gehäuse 2 mit einer in demselben drehbar gelagerten Förderschnecke 3 aufweist, so daß durch eine Zufuhröffnung 4 am einen Ende des Gehäuses zugegebenes Material durch das Gehäuse zu einer am anderen Ende, des Gehäuses befindlichen Matrize .5 bzw. Extrusionsdüse gefördert wird. Ein regelbarer Motor 6 kann an die Förderschnecke 3 in

9098A0/14Ö7

beliebiger Weise gekuppelt werden, um diese Schnecke mit der gewünschten Geschwindigkeit bzw. Drehzahl antreiben zu kennen.

Gemäß Mg. 1 bis 3 ist das zylinderförmlge Gehäuse in zwei Abschnitte 7 und 8 unterteilt, zwischen die in einem Mischabschnitt M ein für den Mischvorgang bestimmter Ventilring eingeklemmt ist. Der Ventilring 9 liegt in einer umlaufenden Nut 10 in der Wand 11 der Zylinderbohrung 12, wobei die Innenfläche des Ventilringes 9 etwa in derselben Ebene wie die Wand 11 liegt, jedoch von einer Vielzahl von auf den Umfang/ungleichmäßigen Abständen verteilten,in Längsrichtung verlaufenden Hüten 14 oder Rinnen unterbrochen ist. : ^;

Im Bereich des eine Mischwirkung hervorrufenden Ventilringes 9 ist die Förderschnecke 3 mit einem glatten Ring 20 versehen, der einen Außendurchmesser aufweist, welcher normalerweise etwa dem Innendurchmesser des Ventilringes 9 entspricht. Die beiden Kanten 21 und 22 des Ringes 20 verlaufen vorzugsweise schräg, so daß sie mit den beiden Enden der Nuten 14 derart zusammenarbeiten, daß Verengungen 25 und 26 entstehen, durch welche das durch die Nuten 14 hindurchwandernde Material hindurchtreten muß. Durch Verstellung der Förderschnecke 3 in axialer Richtung können diese Verengungen verändert werden. Zu diesem Zweck kann das Ende der Förderschnecke 3 mit einem fest eingeschraubten Fitting 30 versehen sein, das durch Lösen einer aufgeschraubten Kontermutter 31 und Verdrehen einer weiteren aufgeschraubten Mutter 32 in der einen oder anderen Richtung, eingestellt werden kann, wodurch die Förderschnecke nach vorwärts oder rückwärts in der gewünschten Weise verschoben wird.

- 6 90984 0/ 140 7

In Abhängigkeit.von der Größe der Verengungen 25 oder 26 kann die Größe des auf das durch den wendelförmig en Gang geförderte Material ausgeübten Rückdruckes verändert werden, um das Erhitzen, Arbeiten und Verkneten bzw. Vermengen oder Verschmieren des Materiales zu fördern. Beim Fördern des Materiales in Richtung zum Ventilring 9 wird

eine dünne Schicht des in einem Sehneckengang befindlichen Materiales fortlaufend durch den Ventilring abgeschnitten und gelangt jeweils durch eine der Buten 14 in den anderen Abschnitt 7. Da die Hüten 14 sich im wesentlichen in Längsrichtung erstrecken, wird die wendeiförmige Bewegung des Materiales in eine praktisch in !Längsrichtung verlaufende Vorwärtsbewegung umgewandelt, wodurch das Vermischen des Materiales beim Durchtritt durch die Nuten 14 sehr verbessert wird. Dies ist ein wichtiges Merkmal, weil es bekannt ist, daß eine typische- Förderschnecke 3 mit den in der Zeichnung dargestellten Schneckengängen 35 nicht in der lage ist, das zwischen den einzelnen Schneckengängen befindliche Material gleichmäßig zu befeuchten oder.sonstwie zu vermischen, insbesondere nahe der Vorderseite. F und der Rückseite B jedes Schneckenganges. Da das Material jedoch durch den Ventilring 9 fortlaufendin dünne Schichten zerschnitten wird, werden die an der Vorderseite F und der Rückseite B einzelner Schneckengänge 35 befindlichen Materialteile viel dichter als bisher zusammengebracht und damit in ausreichender Weise miteinander vermischt.

Obwohl gemäß Fig. 1 bis 3 die Nuten 14 im Ventilring 9 untergebracht sind, versteht es sich, daß ähnliche Nuten 40 und 41 direkt in der Wand 42 der Zylinderbohrung 43 untergebracht werden können, wie bei dem Extruder 44 gemäß Fig. 4 und 5. Auch können die Nuten 40 und 44 abwechselnd entweder mit dem Einlaßende 45 oder dem Auslaßende 46 des zwischen den beiden Enden des Extruders liegenden Mischab— schnittes M» verbunden sein. Dabei besteht eine einen .

—- — 909840/ UOT

verringerten Querschnitt bzw. eine verringerte Öffnung aufweisende Verbindung zwischen den Einlaßnuten 40 und den jeweils daneben angeordneten Auslaßnuten 41.

Beim Ausführungsbeispiel .gemäß-Pig. 4 und 5 wird diese im Querschnitt verringerte Verbindung dadurch erzeugt, daß man einen in Längsrichtung verlaufenden Steg oder Damm 48 in der Zylinderwand 42 zwischen jeder für den Einlaß bestimmten Nut 40 und der danebenliegenden für den Auslaß bestimmten Nut 41 vorsieht, wobei in radialer Richtung ein geringer Abstand 49 oder Spalt zwischen diesem Damm und einer zylinderförmigen Erweiterung 50 des--Kernes der Förderschnecke 51 verbleibt, der etwas größer als der normale geringe Abstand oder Spalt zu den Rippen 52 zwischen den einzelnen Einlaßttuten 40 und den jeweils anderen danebenliegenden Auslaßnuten ist. Bei dieser Konstruktion wird zusätzlich zu der besonders guten Mischwirkung, die durch Zufuhr des Materiales mit Hilfe des Schneckenganges 53 in die Einlaßnuten 40 erzielt wird, eine beachtliche Scherwirkung und ein Anfeuchten bzw. Durchfeuchten des Materiales erzielt, wenn es über die in Längsrichtung verlaufenden Dämme 48 in die Auslaßnuten gequetscht und gefördert wird.

Unmittelbar hinter dem mittleren Mischabschnitt M bzw. M¹ kann eine zylinderförmige Entlüftungsbohrung 54 vorgesehen sein, durch welche im Material befindliche oder gebildete Gase entweichen können.

Die in Längsrichtung verlaufenden Dämme 48 können einfach durch in Längsrichtung verlaufende Rippen der Zylinderwand gebildet werden, wobei der radiale Abstand 49 zwischen den Dämmen 48 und der Erweiterung 50 der Förderschnecke fest eingestellt sein kann. Andererseits können die Dämme 48' auch durch in Längsrichtung verlaufende Traversen 60 gebildet werden, die in radialer Richtung einstellbar in " '-·'--'-'-" - 8 -

909840/1 407 ——————

1309818

Längsschlitzen 61 der Zylinderwand 62 eines in Fig. 6 -und 7 dargestellten Extruders 63 derart untergebracht sind, daß der radiale Abstand 64 veränderbar ist. Die Unterseite 66 jeder der langgestreckten Traversen 60 verläuft vorzugsweise nach, einem Eadius gekrümmt, der gleioh. dem Radius der Zylinderbohrung 67 ist. -

Zum Verstellen der langgestreckten Traversen 60 sind einige oder mehrere Schrauben 68 vorgesehen, die in entsprechende radiale Sacklöcher 69 eingeschraubt sind und gegen radiale Verschiebung mit Hilfe einer Platte 70 gesichert werden, die einen Plansch. 71 der betreffenden Schraube 68 derart übergreift, daß die betreffende Schraube noch, gedreht werden kann und somit die Traverse 60 entsprechend der durchgeführten Drehbewegung nach innen oder nach, außen verschiebt· Die Platten 70 sind mit Hilfe von Schrauben 72 auf Abfla- ' chungen 73 des zylinderförmigen Gehäuses 74 befestigt. Durch Einstellen des radialen Abstandes 64 kann die Menge des über die Dämme 48' geführten Materiales reguliert werden, wobei dieses Einstellen bzw. Regulieren auch dann durchgeführt werden kann, wenn die Förderschnecke 75 gedreht wird.

Die Förderschnecken 51 und 75 aus Fig. 4 bis 6 können auch; in Längsrichtung verstellt und eingestellt werden, um die Verengungen bzw. den Einlaßquerschnitt der Einlaßnuten 40 bzw. 76 verändern zu können, ähnlich wie das bei der Förderschnecke 3 gemäß Fig. 1 bis 3 möglich ist. Auch können sämtliche Nuten 80 der Zylinderwand 81 des Extruders 82 wendelförmig verlaufen, wie Fig. 8 und 9 zeigt, so daß diese .Nuten selbstreinigend sind. Jede der !Tuten- 80 steht "sowohl mit dem Einlaßende 83 als auch mit dem Auslaßende 84 des "Mischabschnittes M" in Verbindung, jedoch werden sie durch zwischen ihren Enden angeordnete, in Längsrichtung verlaufende Dämme 85 unterbrochen, welche den Materialstrom

"-■'■■ - 9 -Ζ'

9 0:9840/ T 40 7

durch diese Nuten behindern und beschränken. Die Dämme 85 können in radialer Eichtung einstellbar seinj um den Durehlaßquersohnitt in ähnlicher Weise wie mit den Traversen 60 gemäß Pig. 6 und 7 verändern zu können,

• duroh Aus der vorstehenden Besehreibung ist erkennbar, daß/die erläuterten Ausführungsbeispiele eines Extruders eine wesentlich verbesserte Mischwirkung auf das von einem Schnekkengang durch in der Zylinderwand im Bereich des Mischabschnittes befindliche Nuten oder Rinnen wandernde Material ausgeübt wird. Wenn man die einzelnen Nuten nur abwechselnd als Einlaß oder Auslaß ausbildet und die Verbindung zwischen denselben einen verringerten Querschnitt aufweist, muß das gesamte Material durch diesen verringerten Querschnitt bzw. diesen verengten Durchlaß hindurchtreten, bevor es den Mischabschnitt verlassen kann. Dadurch-wird eine zusätzliche Scherwirkung auf das Material ausgeübt und seine Vermischung insbesondere mit Flüssigkeiten verbessert, wobei diese Wirkungen durch Einstellung der Durchlaßöffnungen je nach Wunsch verändert werden können.

Patentansprüche ι

■.-■"-■■ · 7

40/71 4

Claims

Ansprüche : .

Extruder für Kunststoff oder ähnliches Material mit einer-Einlaßöffnung für das zu extrudierende Material und einer im Abstand hiervon angeordneten Auslaßöffnung und mit einer drehbar im zylinderförmigen Gehäuse untergebrachten Förderschnecke zum Fördern de.s Materiales durch das Gehäuse,, dadurch. ge kenn ze ich.net","-daß zwischen dem Einlaß (4) und dem Auslaß (5) im zylinderförmigen Gehäuse (2, 74) ein Mischabschnitt (M) angeordnet ist, der eine Vielzahl von über dem Umfang der Zylinderbohrung (12, 43, 67) in gleichmäßigen Abständen voneinander verteilten Nuten oder Kinnen (14, 40, 41, 76, 80) aufweist.

Extruder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er eine Mehrzahl von in Längsrichtung oder im wesentlichen in Längsrichtung verlaufenden Buten, Binnen (14, 40, 41, 76, 80) ode dgl. in einem ringförmigen Abschnitt der Wand (11, 42, 62, 81) der Zylinderbohrung (12, 43, 67) aufweist, in welche das Material durch die Förderschnecke (3, 51» 75) gedruckt wird, wobei diese Buten oder Rinnen das von der Förderschnecke durch das Gehäuse (2, 74) gedrückte Material fortlaufend in dünne Schichten zerschneiden, so daß dieses Material beim Durchtritt durch die Buten oder Kinnen innig vermischt wird.

Extruder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch, gekennzeichnet, daß die Förderschnecke (3) im Bereich der im Gehäuse (2) untergebrachten Buten oder Rinnen (14) eine glatte ringförmige Erweiterung (20) von etwa gleichem Durchmesser wie die Zylinderbohrung (12) aufweist, und daß Durchtrittsöffnungen (25, 26) mit verengtem Querschnitt zwischen den Enden der Buten oder Hinnen und der ringförmigen" Erweiterung vorgesehen ist, duroh welche das Material hindurch·»· treten muß. .

9840/1407

Extruder nach Anspruch. 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Förderschnecke (3) axial verschiebbar und einstellbar gelagert ist, um die einen verengten Querschnitt aufweisenden Durchtrittsöffnungen (25, 26) einstellen und verändern.zu können.

Extruder nach einem oder mehreren der Ansprüche -1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Buten oder Rinnen (14) in einem als Mischvorrichtung dienenden Ventilring (9) untergebracht sind, der in einer Nut (10) in der Wand (11) der Zylinderbohrung (12) liegt.

Extruder nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis.5, dadurch gekennzeichnet, daß im ringförmigen Abschnitt der Wand (42) der Zylinderbohrung (43) einander abwechselnd zwei verschiedene Arten von Nuten oder Rinnen (40 und 41) angeordnet sind und die Förderschnecke (51) im Bereich dieser Nuten oder Rinnen eine glatt« zylinderförmige Erweiterung (50) von im wesentlichen gleichem Durohmesser wie der Innendurchmesser des Wandabschnittes aufweist, wobei die ersten Nuten (40) lediglich am in Förderrichtung des Materiales vorderen Ende der zylinderförmigen Erweiterung zur Zylinderbohrung offen sind, während die zweiten Nuten (41) am anderen Ende der zylinderförmigen Erweiterung mit der Zylinderbohrung in Verbindung stehen bzw. zu ihr offen sind und sich eine Verbindungsöffnung mit verringertem Querschnitt zwischen jeder der ersten Nuten und einer der danebenliegenden zweiten Nut befindet, so daß das in die^rsten Nuten gelangende Material duroh diese Öffnungen mit verringertem Querschnitt hindurchtreten muß, bevor es den Mischabschnitt (M) wieder verlassen kann.

09^4 0/IiO7

7. Extruder nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß '

en zum Herstellen der Durchtrittsöffnung mit verringertem Querschnitt zwischen "benachbarten Muten (40, 41, 76) jeweils ein in Längsrichtung verlaufender Damm (48, 60, 85) vorgesehen ist, wobei sich, zwischen diesem Damm und der zylinderforraigen Erweiterung {50) der Pörderschnekke (51, 75) ein radialer Zwischenraum (49, 64) befindet«

8. Extruder nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß die Dämme (48) durch in Längsrichtung verlaufende Stege oder Hippen (52) der Wand (42) der betreffenden Zylinderbohrung (43) gebildet sind und in einem festen Abstand (49) zur Förderschnecke (51, 50) liegen. V ^:

9. Extruder nach Anspruch 7 , dadurch gekennzeichnet, daß · die Dämme aus langgestreckten Traversen (60, 85) bestehen, die inLängssoblitzen (61) der Zylinderwand (62) in radialer Richtung verstellbar untergebracht sind, um den radialen Abstand (64) zwischen den einzelnen Traversen und der Förderschnecke (75) verändern zu können.

10. Extruder nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die S'uten oder Rinnen (80) in der Wand (81) der Zylinderboh'rung wendelförmig verlaufen und ihre beiden Enden. (8J-, 84) offen sind, und daß zwischen den Enden dieser Hüten oder Kinnen eine den Durchstrom des Materiales hemmende Sperre vorgesehen ist·

11. Extruder nach Anspruch 10, dadurch, gekennzeichnet, daß zum Hemmen des Materialdurchstromes durch die werfdeiförmigen Buten (80) in der Wand (.81). der Zylinderbohrung in Längsrichtung verlaufende Dämme (85) vorgesehen sind, welche die Buten oder Rippen-zwischen ihren beiden Enden; unterbrechen. . ν _; ·

9098 40/14 07

12. Extruder nach Anspruch 11, dadurch, gekennzeichnet, daß die in Iiängsriohtung verlauf enden Dämme (85) radial verstellbar angeordnet sind«

13. Extruder nach Anspruch 9 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die als Dämme (6O, 85),dienenden Traversen zum radialen Verstellen und Einstellen mit einer oder mehreren Schrauben (68) versehen sind, die in radiale Sacklöoher (69) der Traverse eingeschraubt und so am Gehäuse des Extruders (63, 82) befestigt sind, daß sie zwar verdreht werden können, jedoch gegen axiale Verschiebung gesichert sind, so daß ein Verdrehen der Schrauben in entgegengesetzten Eichtungen die Traversen nach, innen oder außen verstellt.

9098 40/1407