DE3226918C1 - Schneckenextruder - Google Patents

Description

• Der besondere Vorteil der erfindungsgemäßen Ausgestaltung eines Schneckenextruders liegt darin, daß ohne Drehzahländerung der Extruderschnecke die Relativdrehung zwischen dieser und der mit den Einzugsnuten versehenen Einzugsbüchse praktisch beliebig variiert werden kann und damit eine leichte Anpassung an unterschiedliche Qualitäten des zu verarbeitenden Materials erreichbar ist. Diesem Zweck sind dabei entweder die im Anspruch 3 oder aber die im Anspruch 4 angegebenen Merkmale dienlich. Während im ersteren Falle eine sehr feinfühlige, nämlich vom Antrieb der Extruderschnecke völlig unabhängige Variationsfähigkeit des Zusammenwirkens zwischen der Extruderschnecke und der Einzugsbüchse erreicht wird, ist im anderen Falle die Variationsfähigkeit mittelbar vom Antrieb der Extruderschnecke abhängig, jedoch kann sie mit vermindertem technischem Aufwand erreicht werden.
• In baulicher Hinsicht erweisen sich die mit den Ansprüchen 5 bis 8 vorgeschlagenen Maßnahmen als besonders zweckmäßig.
• In der Zeichnung ist der Gegenstand der Erfindung in einem Ausführungsbeispiel dargestellt. Dabei zeigt F i g. 1 einen Längsschnitt durch einen Teil des die Extruderschnecke umgebenden Extrudergehäuses und/ oder Schneckenzylinders, und Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie Il-ll in Fig. 1.
• In F i g. list von einem Einschneckenextruder der die Materialeinlauföffnung 1 für das Kunststoffpulver, -agglomerat oder -granulat aufweisende Teil des Extrudergehäuses 2 gezeigt, der an beiden Enden mit Flanschen 3 und 4 versehen ist. An den Flansch 4 des Extrudergehäuses 2 ist dabei über einen Flansch 5 koaxial der Schneckenzylinder 6 angeschlossen, von dem nur das hintere Teilstück gezeigt ist.
• In das Extrudergehäuse 2 ist koaxial zur (nicht gezeigten) Extruderschnecke eine Einzugsbüchse 7 eingesetzt, die aus verschleißfestem Material besteht und einerseits von einem drehfest gehaltenen Längenabschnitt 8 sowie andererseits von einem drehbar gelagerten Längenabschnitt 9 gebildet wird.
• Der drehfeste Längenabschnitt 8 der Einzugsbüchse 7 ist in denjenigen Bereich des Extrudergehäuses 2 eingesetzt, der die Materialeinlauföffnung 1 für das zu verarbeitende Material aufweist, und zwar so, daß er mit einem Umfangsausschnitt 10 Deckungslage zur Materialeinlauföffnung 1 hat sowie eine nach vorne und eine nach hinten über diese hinausragende Zone aufweist.
• Der drehbare Längenabschnitt 9 der Einzugsbüchse 7 schließt sich unmittelbar an den drehfesten Längenabschnitt 8 an und weist eine Umfangsverzahnung 11 auf, mit der ein Zahnrad 12 kämmt, welches einen Ausschnitt 13 im Extrudergehäuse 2 durchgreift. Der drehfeste Längenabschnitt 8 der Einzugsbüchse 7 ist an seinem Innenumfang mit mehreren, bspw. vier, gleichmäßig in Umfangsrichtung verteilt angeordneten Einzugsnuten 14 versehen, während der drehbare Längenabschnitt 9 derselben eine entsprechende Anzahl von Einzugsnuten 15 an seinem#Innenumfang hat.
• Die Einzugsnuten 14 und 15 erstrecken sich im wesentlichen in Längsrichtung des Extrudergehäuses 2 bzw. der Einzugsbüchse 7, d. h. sie liegen jeweils auf durch die Längsachse des Extrudergehäuses 2 bzw. der Einzugsbüchse 7 gehenden Ebenen. Dabei ist aus F i g. 1 deutlich erkennbar, daß die Einzugsnuten 14 und 15 eine sich in Einzugsrichtung keilförmig verjüngende Querschnittshöhe haben.
• Durch voll ausgezogene Linien ist im Bereich der Längsachse des Extrudergehäuses 2 bzw. der Einzugsbüchse 7 angedeutet, daß die Einzugsnuten 14 und 15 auf ihrer ganzen Länge eine gleichbleibende Breite haben.
• Durch strichpunktierte Linien ist hingegen kenntlich gemacht, daß diese Einzugsnuten 14 und 15 gegebenenfalls aber auch eine in Einzugsrichtung konvergierende Breitenabmessung haben können, und zwar vorzugsweise dergestalt, daß die Zunahme der Querschnittsbreite zur Abnahme der Querschnittshöhe umgekehrt proportional ist. Während dabei die Querschnittshöhe der Einzugsnuten 14 und 15 über die ganze Länge der Einzugsnuten 7 kontinuierlich abnimmt, also das Ende der Einzugsnuten 14 die gleiche Querschnittshöhe hat wie der Anfang der Einzugsnuten 15, ist die strichpunktiert angedeutete Querschnittsbreite der Einzugsnuten 14 an ihrem Ende um ein Mehrfaches größer als die Querschnittsbreite der Einzugsnuten 15 an ihrem Anfang. Andererseits erweist es sich aber auch als zweckmäßig, die strichpunktiert angedeutete Querschnittsbreite der Einzugsnuten 15 an ihrem Ende um ein Mehrfaches breiter auszulegen als an ihrem Anfang.
• Erkennbar ist aus Fig. 1 auch noch, daß zwischen dem Extrudergehäuse 2 und der Einzugsbüchse 7 Kühlkanäle 16 und 17 ausgebildet sind, durch die bspw.
• Kühlwasser hindurchgeführt sind. Die Kühlkanäle 16 befinden sich dabei zwischen dem Extrudergehäuse 2 und dem ortsfesten Längenabschnitt 8 der Einzugsbüchse 7, während die Kühlkanäle 17 zwischen dem drehbaren Längenabschnitt der Einzugsbüchse 7 und dem Extrudergehäuse 2 vorgesehen sind. Abgedichtet wird der die Kühlkanäle 17 aufweisende Bereich des drehbaren Längenabschnitts 9 der Einzugsbüchse 7 gegen das Extrudergehäuse 2 mit Hilfe zweier Dichtungsringe 18.
• Beim Betrieb des Schneckenextruders, also bei Drehung der (nicht gezeigten) Extruderschnecke im Extrudergehäuse 2 und dem Schneckenzylinder 6 kann auch der drehbare Längenabschnitt 9 der Einzugshülse 7 zwischen dem Extrudergehäuse 2 und der (nicht gezeigten) Extruderschnecke in Rotationsbewegung versetzt werden. Hierzu ist es möglich, daß das Zahnrad 12 durch einen geeigneten Antrieb, bspw. einem Getriebemotor oder aber ein vom Schneckenantrieb aus bewegtes Verzweigungsgetriebe angetrieben wird.
• Die Drehzahl des drehbaren Längenabschnitts 9 der Einzugsbüchse 7 kann dabei, vorzugsweise stufenlos, geregelt werden und gegebenenfalls ist auch deren Drehrichtung wechselbar. Hierdurch ist dann die Möglichkeit gegeben, die Relativgeschwindigkeit zwischen dem drehbaren Längenabschnitt 9 der Einzugsbüchse 7 und der (nicht gezeigten) Extruderschnecke in weiten Grenzen zu verändern.
• Andererseits ist aber auch die Möglichkeit gegeben, den drehbaren Längenabschnitt 9 der Einzugsbüchse 7 durch das von der Extruderschnecke transportierte Material in Rotationsbewegung zu setzen und dabei am Zahnrad 12 eine Bremse angreifen zu lassen, durch die die Relativgeschwindigkeit zwischen der Extruderschnecke und dem drehbaren Längenabschnitt 9 der Einzugsbüchse 7 geregelt werden kann. In diesem Falle wird dann aber die Drehrichtung und auch die maximale Umlaufgeschwindigkeit des drehbaren Längenabschnitts 9 der Einzugsbüchse 7 mittelbar von der Extruderschnecke bestimmt.
• Durch die Rotationsbewegung des drehbaren Längenabschnitts 9 der Einzugsbüchse 7 kann das Zusammenwirken der an deren Innenumfang vorgesehenen Einzugsnuten 15 mit der Extruderschnecke, insbesondere zum Zwecke der Anpassung an unterschiedliche Qualitäten des zu verarbeitenden Kunststoffmaterials (Pulver, Agglomerat, Granulat) geregelt werden, dergestalt, daß zwischen den Einzugsnuten 15 des drehbaren Längenabschnitts 9 der Einzugsbüchse 7 und dem Umfang der Extruderschnecke drallartige Verlagerungsbewegungen stattfinden. Das Steigungsausmaß dieser Drallbewegungen läßt sich dabei durch die Änderung der Relativgeschwindigkeit zwischen der Extruderschnecke und dem drehbaren Längenabschnitt 9 der Einzugsbüchse 7 in weiten Grenzen bestimmen. Es ist daher leicht möglich, das Zusammenwirken der Einzugsbüchse 7 mit der Extruderschnecke jederzeit zu optimieren.
• Durch richtige Auslegung und Gestaltung der Einzugsnuten 14 und 15 in der Einzugsbüchse 7 ist es problemlos möglich, ein Versperren der Nutquerschnit; te zwischen dem feststehenden Längenabschnitt 8 und dem drehbaren Längenabschnitt 9 zu vermeiden.
• Aus F i g. list ersichtlich, daß der drehbare Längenabschnitt 9 der Einzugsbüchse 7 beidendig abgesetzte Lagerbunde 19 und 20 aufweist, von denen einer in eine entsprechend abgesetzte Lagerschulter des drehfesten Längenabschnitts 8 eingreift, während der andere in eine ähnliche Lagerschulter des Extrudergehäuses 2 hineinragt, die sich im Bereich des Flansches 4 befindet.
• Gegebenenfalls können zur Lagerung des drehbaren Längenabschnitts 9 auch Wälzlager verwendet werden, wenn durch eine gute Abdichtung dafür gesorgt ist, daß in den Wälzlagerbereich keine plastifizierte Kunststoffmasse eindringen kann.
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Claims (10)

1. Patentansprüche: 1. Schneckenextruder mit einer im Bereich des Materialeinlaufs im Extrudergehäuse angeordneten, die Extruderschnecke koaxial umgebenden Einzugsbüchse, die an ihrem Innenumfang mit mehreren in Umfangsrichtung verteilt angeordneten, längsverlaufenden Einzugsnuten versehen ist, d a d u r c h gekennzeichnet, daß die Einzugsbüchse (7) wenigstens mit einem in Einzugsrichtung hinter der Materialeinlauföffnung (1, 10) liegenden Längenabschnitt (9) drehbar relativ zum Extrudergehäuse (2) und zur Extruderschnecke gelagert ist.
2. 2. Schneckenextruder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem drehbaren Längenabschnitt (9) der Einzugsbüchse (7) ein drehfester Längenabschnitt (8) zugeordnet ist, der einen vor und einen hinter der Materialeinlauföffnung (1, 10) liegenden Bereich hat.
3. 3. Schneckenextruder nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Einzugsbüchse (7) bzw. deren drehbarem Längenabschnitt (9) ein Drehantrieb zugeordnet ist
4. 4. Schneckenextruder nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehantrieb aus einem, vorzugsweise stufenlos, regelbaren Getriebemotor oder einem mit dem Extruderantrieb in Verbindung stehenden, regelbaren Verzweigungsgetriebe gebildet ist.
5. 5. Schneckenextruder nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Einzugsbüchse (7), insbesondere' dem drehbaren Längenabschnitt (9) derselben, eine Bremse zugeordnet ist.
6. 6. Schneckenextruder nach einem der Ansprüche 1, 2 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremse als Backen-, Scheiben- oder Bandbremse ausgebildet ist.
7. 7. Schneckenextruder nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der drehbare Längenabschnitt (9) der Einzugsbüchse (7) an seinem Außenumfang eine Verzahnung (11) aufweist, mit der ein Zahnrad (12) kämmt, an dem der Drehantrieb und/oder die Bremse angreift.
8. 8. Schneckenextruder nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl zwischen dem drehfesten Längenabschnitt (8) der Einzugsbüchse (7) und dem Extrudergehäuse (2) als auch zwischen dem drehbaren Längenabschnitt (9) der Einzugsbüchse (7) und dem Extrudergehäuse (2) Kühlkanäle (16,17) angeordnet sind.
9. 9. Schneckenextruder nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem drehbaren Längenabschnitt (9) der Einzugsbüchse (7) und dem Extrudergehäuse neben den Kühlkanälen (17) Dichtungen (18) angeordnet sind.
10. 10. Schneckenextruder nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die längsverlaufenden Einzugsnuten (14, 15) mindestens im drehbaren Längenabschnitt (9) der Einzugsbüchse (7) einen sich in Einzugsrichtung keilförmig verjüngenden Querschnitt und/oder eine gegenüber der Drehachse schräg verlaufende, z. B. divergierende, Längs- bzw. Seitenbegrenzung haben.

    Die Erfindung betrifft einen Schneckenextruder mit einer im Bereich des Materialeinlaufs im Extrudergehäuse angeordneten, die Extruderschnecke koaxial umgebenden Einzugsbüchse, die an ihrem Innenumfang mit mehreren in Umfangsrichtung verteilt angeordneten, längsverlaufenden Einzugsnuten versehen ist.

    Damit bei Schneckenextrudern oder artverwandten Maschinen die Extruderschnecke eine möglichst große Menge des zu verarbeitenden Materials, insbesondere Kunststoff, kontinuierlich in das Extrudergehäuse bzw.

    den Zylinder einziehen kann, ist es bekannt, im Bereiche des Materialeinlaufs im Extrudergehäuse eine die Extruderschnecke koaxial umgebende Einzugsbüchse anzuordnen, die an ihrem Innenumfang mit mehreren in Umfangsrichtung verteilt angeordneten, längsverlaufenden Einzugsnuten versehen ist.

    Sind die Einzugsbüchsen mit gerade, also parallel zur Längsachse der Extruderschnecke verlaufenden Einzugsnuten versehen, dann entstehen mit zunehmender Härte des Materialkorns sehr hohe Kräfte mit der Folge, daß sich im Bereich der Einzugsbüchse ein beträchtlicher Energieverbrauch einstellt.

    Zur Vermeidung dieses Nachteils hat man die Einzugsbuchsen auch schon mit in ihrem Querschnitt verkleinerten und/oder mit in ihrer Anzahl verminderten Einzugsnuten versehen.

    Andererseits ist es zum gleichen Zweck aber auch schon bekannt, die Einzugsnuten mit einem Drall in Längsrichtung der Einzugsbuchsen, also ähnlich einem Gewinde verlaufend vorzusehen.

    Die Erfahrung hat jedoch gezeigt, daß es praktisch nicht möglich ist, ein für alle vorkommenden Bedürfnisse oder Bedingungen gleichermaßen gut geeignetes Verfahren und/oder Steigungen der Einzugsnuten in der Einzugsbuchse zu finden. Je nach Qualität des mit dem Schneckenextruder zu verarbeitenden Materials ergeben sich daher bei der Benutzung der bekannten Einzugsbuchsen beträchtlich verschiedene Wirkungsgrade bezüglich des erzielbaren Materialeinzugs.

    Es ist zwar denkbar, den Wirkungsgrad beim Wechseln der Qualität des zu verarbeitenden Materials durch Austausch der Einzugsbuchsen zu optimieren.

    Der für den Wechsel der Einzugsbuchsen notwendige Arbeitsaufwand wäre jedoch unverhältnismäßig hoch, weil hierzu der die Extruderschnecke umgebende Teil des Extrudergehäuses bzw. des Schneckenzylinders demontiert werden müßte.

    Mit Rücksicht auf diese Umstände hat man daher bisher die Ausbildung der Einzugsbüchse jeweils auf die mit dem betreffenden Schneckenextruder hauptsächlich zu verarbeitende Materialqualität abgestimmt und demzufolge bei der Verarbeitung anderer Materialqualitäten jeweils entsprechende Minderungen des Wirkungsgrades in Kauf genommen.

    Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Schneckenextruder der eingangs erwähnten Gattung zu schaffen, bei dem die Zusammenarbeit zwischen der Extruderschnecke und der Einzugsbuchse mit geringem technischem Aufwand auf die unterschiedlichsten Bedürfnisse abgestimmt, also für die jeweilige Qualität des zu verarbeitenden Materials optimiert werden kann.

    Die Lösung dieser Aufgabe wird nach der Erfindung auf einfache Weise durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale erreicht.

    Besonders bewährt hat es sich dabei, wenn die Erfindungsmerkmale nach Anspruch 2 benutzt werden.