DE2810721C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Extrusion gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine solche Vorrichtung ist aus der GB-PS 14 34 201 bekannt und weist eine auf einer angetriebenen Welle drehbar angebrachte Scheibe mit ei­ ner Umfangsnut auf, die von einem ortsfesten Schuhteil über einen Teil ihres Umfanges abgedeckt ist, so daß ein ortsfester Kanal gebildet ist, dessen Ende durch ein ortsfestes Anschlagglied abgedeckt ist.

In die Umfangsnut eingebrachtes Material gelangt in Reibungseingriff mit den Wänden und dem Grund der rotierenden Nut und wird durch den Ka­ nal gegen eine dem Anschlagglied zugeordnete Extrusionsöffnung gepreßt.

In der obengenannten Druckschrift ist in Fig. 1 eine einstückige Schei­ be gezeigt, in deren Umfang die genannte Nut eingebracht ist, während in Fig. 3 eine aus drei zylindrischen Scheibenteilen gebildete Scheibe gezeigt ist, von denen die beiden außenliegenden die Wände und die in­ nenliegende mit ihrem Umfang den Grund der Nut bilden. In jedem Fall weist die Nut einen rechteckigen Querschnitt auf.

Während des Extrudierens ist die Scheibe zyklisch auftretenden thermi­ schen und mechanischen Belastungen unterworfen, die sich aus der Gleit­ reibung zwischen dem zu extrudierenden Material, dem Schuh und der Scheibe, sowie aus jener Erwärmung ergibt, die durch die im Verlauf des Verfahrens erzeugte Verformungsenergie hervorgerufen ist. Die mechani­ sche Belastung ergibt sich aus dem in den Bereichen, in denen das zu extrudierende Material komprimiert und extrudiert wird, erzeugten Druck. Die mechanische und thermische Belastung tritt zyklisch auf, wenn die einzelnen Bereiche der Arbeitsfläche der Scheibe bei deren Drehung den Extrusionsbereich durchlaufen. Diese kombinierte zyklische Belastung kann zur Entstehung von feinen Ermüdungsrissen in den Ober­ flächen der Nut führen.

Bei der bekannten einteiligen Scheibe können sich durch das Eindringen des zu extrudierenden Materials in die feinen Risse sich diese vergrö­ ßern, bis die Scheibe schließlich zerbricht. Bei der dreiteiligen Aus­ führung ist die mittlere, den Nutgrund bildende Scheibe einer besonde­ ren thermischen Belastung ausgesetzt, da die von ihr aufgenommene Wärme nur schlecht abgeführt werden kann, so daß die einteilige Scheibe ins­ gesamt gegenüber dem Verschleiß weniger anfällig ist.

Ist der Verschleiß bei der genannten einteiligen Scheibe bereits fort­ geschritten, so muß sie durch eine neue ersetzt werden, da eine Repara­ tur, die allenfalls durch Auftragsschweißen an den Nutoberflächen und deren Nacharbeiten durchgeführt werden könnte, zu aufwendig ist.

Bei der dreiteiligen Ausführungsform ist es grundsätzlich möglich, die beiden seitlichen Scheibenteile nachzuarbeiten; die mittlere, den Nut­ grund bildende Scheibe muß ebenso wie die einstückige Scheibe ausge­ wechselt werden, was wegen der bereits obenerwähnten, höheren thermi­ schen Belastung verhältnismäßig häufig erfolgen muß.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die bekannte Vorrichtung dahingehend weiterzubilden, daß ver­ schleißbedingte Reparaturen ermöglicht bzw. vereinfacht werden und das Auswechseln ganzer Werkzeugbestandteile nicht mehr erforderlich ist.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Hierbei ist die erfindungsgemäße Scheibe weder einteilig noch dreitei­ lig, sondern zweiteilig ausgebildet, so daß jeder Abschnitt des Nut­ grundes einstückig mit einem der beiden Scheibenteile verbunden ist. Die Wärmeabfuhr erfolgt somit problemlos, so daß im Bereich des Nut­ grundes nicht, wie bei der bekannten dreiteiligen Scheibe, ein erhöhter Verschleiß auftritt.

Ferner berühren sich die beiden Scheibenteile nicht, wie die Scheiben­ teile der bekannten dreiteiligen Scheibe, über die gesamte Länge der radialen Trennebene flächig, sondern es ist zwischen den beiden Schei­ benteilen ein zentrischer Trennraum ausgespart, so daß mindestens dann, wenn nur die Seitenwände der Nut nachgearbeitet werden müssen, längs der Trennebene nur die ringförmige Berührungsfläche, nicht aber die ge­ samte Radialfläche mindestens eines der beiden Scheibenteile nachgear­ beitet werden muß.

Es ist zwar bereits bekannt (DE-AS 11 44 233), eine Scheibe aus zwei Scheibenteilen herzustellen, die zwischeneinander einen zentrischen Trennraum einschließen, doch diese Scheibe dient einem gänzlich anderen Zweck als die erfindungsgemäße Scheibe und kann auch nicht durch zweckwidrige Anwen­ dung irgendwie zur Lösung der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe die­ nen.

Ist auch der Nutgrund verschlissen, dann ist jede der Scheiben entspre­ chend tief nachzuarbeiten.

Die radiale Trennebene verläuft durch den Nutgrund, wobei auch dessen Ränder mitumfaßt sind; die radiale Trennebene kann somit auch durch ei­ nen Seitenrand des Nutgrundes verlaufen, so daß die entsprechende Sei­ tenfläche der Nut ebenfalls in dieser Ebene liegt.

Vorzugsweise sind die Ränder des Nutgrundes ausgerundet, um Spannungs­ konzentrationen zu vermeiden bzw. zu verringern, soweit nicht die ge­ nannte radiale Ebene durch einen dieser Ränder verläuft.

Der thermische Verschleiß des Nutgrundes kann gemäß weiterer Ausgestal­ tungen der Erfindung dadurch verringert werden, daß über den Trennraum eine Kühlung entweder durch ein durch diesen hindurchgeleitetes Kühl­ medium oder durch ein in diesem angeordnetes, die Wärme abführendes Ma­ terial erreicht wird. Somit ist das Nacharbeiten der Nut über ihre vol­ le Breite nur verhältnismäßig selten erforderlich.

Die erfindungsgemäße Scheibe kann somit bei Auftreten von feinen Ermü­ dungsrissen in den Wänden repariert werden, so daß keines ihrer Teile ausgewechselt zu werden braucht. In einem solchen Fall kann das Profil der Nut bis zur Tiefe der Risse spanabhebend bearbeitet werden, wobei dann der Abtrag des Materials an den Wänden der Nut durch spanabhebende Bearbeitung an den Berührungsflächen ausgeglichen werden kann.

Im folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeich­ nung erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Teilansicht einer Extruderscheibe in axialem Schnitt in einer Ausführungsform der Erfindung, und

Fig. 2 und 3 Fig. 1 entsprechende Ansichten einer zweiten bzw. drit­ ten Ausführungsform, in denen einander entsprechende Teile mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet sind.

Fig. 1 zeigt eine Scheibe 1 für eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Extrudieren von Werkstoffen, die auf einer angetriebenen Welle befe­ stigt und entlang ihrem Umfang von einer endlosen Nut 3 umgeben ist.

Die Scheibe 1 ist aus zwei Scheibenteilen 4, 5 zusammengesetzt. In der Ausführungsform nach Fig. 1 haben die beiden Scheibenteile 4, 5 die gleiche Form und sind spiegelbildlich zueinander angeordnet, so daß sie sich in einer in bezug auf die Nut 3 symmetrisch angeordneten radialen, ebenen Berührungsfläche im Abschnitt 6 in gegenseitiger Anlage befinden. Die Berüh­ rungsfläche im Abschnitt 6 sich in Richtung auf die Antriebswelle 2 bis zu einem ringförmigen, eine Trennzone bildenden Hohlraum 7, welcher durch Ver­ tiefungen 8, 9 in den beiden Scheibenteilen 4 bzw. 5 gebildet ist. Die beiden Scheibenteile 4, 5 sind mittels eines Keils 10 drehfest auf der Antriebs­ welle 2 befestigt. Für eine wirksame Kraftübertragung können mehrere Keile 10 in gleichen Abständen um die Antriebswelle 2 herum angeordnet sein. Die beiden Scheibenteile 4, 5 sind durch einander entgegengesetzte, gleiche Kräfte in gegenseitiger Anlage entlang der Berührungsfläche im Abschnitt 6 zusammengehalten. Diese einander gleichen Kräfte können durch eine hy­ draulische Einspannvorrichtung oder Mutter, welche an der Außenseite des einen Teils angreift, und einen an der Außenseite des anderen Teils angreifenden Gegenhalt erzeugt werden.

Der Querschnitt der Nut 3 hat vorzugsweise, wie in Fig. 1 dargestellt, ausgerundete Ecken, so daß an den Stellen, an denen aufgrund des aus­ wärts gerichteten Drucks in der Nut 3 die Gefahr von Scherbrüchen be­ steht, Spannungskonzentrationen vermieden sind.

Die zyklische, mechanische und thermische Belastung der Scheibe 1 kann zu deren Bruch oder Schädigung führen. Die in der Nut 3 auf das Materi­ al ausgeübte Arbeit erzeugt Wärme, wobei der jeweils erwärmte Bereich entlang dem Umfang der Scheibe wandert. Die nachteiligen Auswirkungen der Erwärmung können durch wirksame Kühlung der Scheibe bis zu einem gewissen Maß verringert werden. Zu diesem Zweck kann ein Kühlmittel über (nicht gezeigte) axiale und radiale Bohrungen in der Antriebswelle 2 durch den Hohlraum 7 hindurchgeleitet werden. Andernfalls kann im Hohlraum 7 ein Wärmeableiter angeordnet sein, beispielsweise ein Material, welches eine höhere Wärmeleitfähigkeit aufweist als das Material der Scheibe. Die Scheibe selbst ist gewöhnlich aus einem legierten Stahl, beispiels­ weise aus einem hochfesten Stahl mit einem Chromgehalt von 5% hergestellt. Als Material für einen Wärmeableiter in einer solchen Scheibe eignen sich beispielsweise Metalle wie Natrium oder Kupfer.

Die Ausführungsform nach Fig. 2 entspricht im wesentlichen der in Fig. 1 dargestellten, mit dem Unterschied, daß die Berührungsfläche im Abschnitt 6 in bezug auf die Nut 3′ unsymmetrisch angeordnet ist. Die beiden Scheiben­ teil 4′, 5′ haben somit nicht die gleiche Form. Der Hohlraum 7′ kann durch eine Vertiefung 9′ in dem einen Teil 5′ gebildet sein, wobei dann die Berührungsfläche im Abschnitt 6′ des anderen Teils radial einwärts verlängert ist, oder er kann, wie durch strichpunktierte Linien dargestellt, durch Vertiefungen 9′, 8′ in den beiden Scheibenteilen 5′ bzw. 4′ gebildet sein. Wie in der Ausführungsform nach Fig. 1 kann der Hohlraum 7′ zum Hindurchleiten eines Kühlmittels eingerichtet sein oder einen Wärmeab­ leiter enthalten.

In der Ausführungsform nach Fig. 3 ist die Berührungsfläche im Abschnitt 6′′ nicht nur, wie in Fig. 2 dargestellt, radial einwärts, sondern auch radial auswärts verlängert und bildet die eine Seitenwand der Nut 3′′. In diesem Fall hat die Nut 3′′ eine ausgerundete und eine nicht ausgerundete Ecke zwischen dem Boden und der jeweiligen Seitenwand. In dem Hohlraum 7′′ können wiederum, wie vorstehend beschrieben, Einrichtungen zum Abführen von Wärme von der Scheibe vorgesehen sein.

Claims (9)

1. Vorrichtung zur kontinuierlichen Extrusion, mit einer drehbaren Scheibe, die am Umfang eine Endlosnut aufweist, einem ortsfesten Schuh­ teil, das einen Teil der Länge der Nut abdeckt und hierbei zusammen mit dieser einen Kanal bildet, einem ortsfesten Anschlagglied, das dem Schuhteil zugeordnet ist und in die Nut hineinragt, um im wesentlichen ein Ende des Kanales zu verschließen, und mindestens einer Extrusions­ öffnung, die dem Anschlagglied oder Schuhteil zugeordnet ist und in Verbindung mit dem Kanal im Bereich seines abgesperrten Endes steht, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe (1) eine An­ ordnung aus zwei Scheibenteilen (4, 5) aufweist, die in einer inner­ halb der Breitenerstreckung des Nutgrundes verlaufenden radialen Ebene zusammengefügt sind, daß mindestens eines der Scheibenteile einen Ab­ schnitt (6) aufweist, der gegen das andere Scheibenteil längs dieser Ebene anliegt, wobei das Maß der Anlage so begrenzt ist, daß sie sich in radialer Richtung nur über einen Teil der Ebene bis zur Antriebswel­ le (2) erstreckt, mit welcher die Scheibenteile (4, 5) drehverbunden sind, um eine ringförmige Trennzone (7) vorzusehen, die sich von der Antriebswelle (2) über einen Teil der Ebene bis zu Nut (3) der Scheibe erstreckt, und daß eine Anordnung vorgesehen ist, um die beiden Schei­ benteile während der Drehung durch die Antriebswelle in gegenseitiger Anlage zu halten.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung zum Aneinanderhalten der beiden Scheibenteile (4, 5) als hy­ draulische Einspannvorrichtung ausgebildet ist.

3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die radiale Ebene durch die Mitte des Nutgrundes ver­ läuft.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die radiale Ebene außermittig durch den Nutgrund ver­ läuft.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die radiale Ebene am Rand des Nutgrundes verläuft.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Hindurchleiten von Kühlmittel durch die Trennzone (7).

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Trennzone (7) mit einem Material gefüllt ist, dessen Wärmeleitfähigkeit größer ist als jene des Materials der Scheibenteile (4, 5).

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4 sowie 5 bis 7, da­ durch gekennzeichnet, daß der Nutgrund an den Rändern ausgerundet ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der der radialen Ebene gegenüberliegende Rand des Nutgrundes ausgerundet ist.