DE4017558C2 - Verwendung von Drehkörpern zur Variation des Durchschnittsquerschnitts für das Kunststoffmaterial in Planetwalzen-Extrudern - Google Patents
Verwendung von Drehkörpern zur Variation des Durchschnittsquerschnitts für das Kunststoffmaterial in Planetwalzen-ExtrudernInfo
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Description
Die Erfindung betrifft die Verwendung von in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt
angeordneten und radial ausgerichteten Drehkörpern zur Beeinflussung des
Fließquerschnitts in Planetwalzenextrudern, wie sie bspw. durch die DE 30 31 177 C1
und die DE 89 07 837 U1 bekanntgeworden sind. Bei diesen bekannten
Vorrichtungen zur Variation des Durchtrittsquerschnitts für das Kunststoffmaterial im
Bereich des ringförmigen Stauelementes zwischen zwei aufeinanderfolgenden
Planetwalzenteilen oder zwischen dem Planetwalzenteil und dem in
Extrusionsrichtung folgenden Vorring von Planetwalzen-Extrudern (einstufig PWE,
mehrstufig ZSE) besteht das ringförmige Stauelement, das zwischen den einander
zugewandten Enden der die aufeinanderfolgenden Planetwalzenteile enthaltenden
Walzenzylinder oder zwischen dem Walzenzylinder und dem im Auslaufbereich
anschließenden Vorring eingesetzt ist, aus einem Haltering für den mindestens einem
an diesem anliegenden Anlaufring.
Aus der DE 36 13 612 C2 ist es für eine Vorrichtung ganz anderer Art, nämlich eine
Schneckenstrangpresse, bekannt, schraubenlinienartig verlaufende Stege der
Schnecke über deren gesamte Länge mit Ausnehmungen zu versehen, denen
Leitschaufeln zugeordnet sind, die ein hydrodynamisches Profil zur Erzeugung von
Scherwirkungen aufweisen und deren Anstellwinkel von außen einstellbar ist. Jede
dieser Leitschaufeln ist an einem zylindrischen Schaft angeordnet, der an einem
überstehenden äußeren Betätigungsende um seine Achse verdreht werden kann, so
daß sich der Aktionswinkel der Leitschaufel verändern läßt.
Durch das damit mögliche gezielte Einstellen aller über die Länge der Schnecke
verteilten Leitschaufeln soll eine sanfte Scherwirkung und damit ein Verteilen des
Materials erreicht werden. Dies im Gegensatz zu bekannten Ausführungen, bei denen
mit harter Scherwirkung und einem Zerteilen des Materials gearbeitet wird. Diese
Veränderung des Aktionswinkels mit dem Ziel einer sanften Scherwirkung und
Verteilung des Materials hat allerdings wenig mit dem Problem der bei Planetwalzen-
Extrudern erforderlichen Variation des Durchschnittsquerschnitts für das
Kunststoffmaterial gemeinsam.
Bei Planetwalzen-Extrudern (einstufig - PWE - und mehrstufig - ZSE -) ist es zur
Variation des Durchtrittsquerschnitts für das Kunststoffmaterial zwischen zwei
aufeinanderfolgenden Planetwalzenteilen bekannt, das in diesem Bereich zwischen
den einander zugewandten Enden der Walzenzylinder eingesetzte Stauelement
auszuwechseln. Insbesondere wird zu diesem Zweck das Stauelement von einem
Haltering und mindestens einem an diesem anliegenden Anlaufring gebildet.
Während die Anlaufringe einen definierten Innendurchmesser aufweisen, stehen
Halteringe mit unterschiedlichen Innendurchmessern zur
Verfügung, wobei letztere dann zur Veränderung des
Durchtrittsquerschnitts für das Kunststoffmaterial
untereinander ausgetauscht werden müssen.
Die Veränderung des Staueffektes durch Austausch des
Halteringes des Stauelementes ist jedoch besonders beim
mehrstufigen Planetwalzenextruder (ZSE) sehr arbeitsauf
wendig und damit unwirtschaftlich. Es sind hierzu fol
gende Arbeiten nötig:
- - Entleeren des Extruders
- - Lösen von Schnellspannvorrichtungen
- - Verschwenken des Vorrings
- - Entfernen des Anlaufrings
- - Lösen der Vorring-Kühlleitungen
- - Ablassen des Kühlmittels
- - Entfernen des Scharnierbolzens aus dem Vorring- Schwenkscharnier
- - Entfernen des Vorrings mit Entgasungskasten durch Hebezeug
- - Entfernen der Planetspindeln
- - Entfernen der Anschlußleitungen für das Temperier medium vom Walzenzylinder
- - Ablassen des Temperiermediums
- - Lösen der Verschraubungen zwischen den geteilten Walzenzylindern
- - Entfernen der ersten Hälfte des Walzenzylinders mittels Hebezeug
- - Entfernen des kompletten Stauelementes
- - Entnehmen der beiden Anlaufringe aus dem Haltering
- - Austausch des mit definiertem Innendurchmesser gefer tigten Anlaufringes.
Die vor erneuter Inbetriebnahme des Planetwalzen-Extruders (einstufig und
mehrstufig) notwendigen Montagearbeiten geschehen dann in umgekehrter
Reihenfolge. Es liegt auf der Hand, daß wegen der relativ langen Montagezeit
beträchtliche Produktionsausfallzeiten anfallen.
Es ist auch schon der Vorschlag gemacht worden, die Anlaufringe der ringförmigen
Stauelemente zweiteilig auszubilden und so mit Lochreihen zu versehen, daß sie
gegeneinander verdreht werden können, um dadurch unterschiedliche
Durchtrittsquerschnitte einzustellen.
Auch die Handhabung dieser bekannten Vorrichtung ist jedoch noch umständlich,
weil vor der Durchführung des relativen Verdrehens zunächst sämtliche
Verschraubungen zwischen den einander zugewandten Enden der die
aufeinanderfolgenden Planetwalzenteile enthaltenden Walzenzylinder gelöst und
entfernt werden müssen, die auch die Lochreihen der Anlaufringe durchdringen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, für eine gattungsgemäße
Vorrichtung mit einem Stauelement eine Verwendungsmöglichkeit zu schaffen, die
die bekannten Nachteile vermeidet, also die umfangreichen Montagearbeiten
überflüssig macht, trotzdem aber eine kontinuierliche bzw. stufenlose Verstellung des
Durchtrittsquerschnitts für das Kunststoffmaterial sicherstellt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Verwendung von in Umfangsrichtung
gleichmäßig verteilt angeordneten und radial ausgerichteten Drehkörpern zur
Beeinflussung des Fließquerschnitts in Planetwalzenextrudern gelöst, wobei die
Drehkörper im Bereich eines ringförmigen Stauelements zwischen zwei
aufeinanderfolgenden Planetwalzenteilen oder einem Planetwalzenteil und einem in
Extrusionsrichtung folgenden Vorring eingesetzt sind und wobei jeder Drehkörper an
seinem dem Kunststoffmaterial zugewandten Ende eine in das Kunststoffmaterial
ragende Staulamelle trägt, die Breite der Staulamellen zumindest gleich dem
Durchmesser der Drehkörper ist, die Dicke der Staulamellen einem Bruchteil ihrer
Breite entspricht und die Drehkörper mit den Staulamellen im Stauelement zumindest
über einen Winkelbereich von 90° - zwischen einem Querstellen zur Längsachse des
Planetwalzenextruders sowie einer Parallelstellung hierzu - verstellbar sind.
Der damit erreichte Vorteil liegt darin, daß die Verstellung des Durchtrittsquerschnitts
für das Kunststoffmaterial in beiden Fällen ohne weiteres während des
Extruderbetriebs möglich ist und daher diesbezüglich keinerlei
Produktionsausfallzeiten entstehen.
Bei der erfindungsgemäßen Verwendung sind zudem keine Änderungen der
Walzenteile und Planetspindeln nötig. Es ergeben sich ein geringer konstruktiver
Aufwand, eine einfache Abdichtung und auch einfache Verstellmechanismen.
Darüber hinaus können Drehkörper mit defekten Staulamellen problemlos
ausgetauscht werden.
Es hat sich nach der Erfindung besonders bewährt, wenn die Drehkörper mit den
Staulamellen einstückig ausgebildet sind und in radialen Durchgangsbohrungen des
zum Stauelement gehörenden Halterings sitzen.
Es kann sich dabei erfindungsgemäß als besonders vorteilhaft erweisen, wenn die
Drehkörper einzeln ein- und feststellbar in den Durchgangsbohrungen angeordnet
sind. Im einfachsten Falle können dann die Drehkörper in den Durchgangsbohrungen
des Halterings durch Schraubmuffen in jeder Winkellage festgelegt werden.
Eine vorteilhafte Betätigungsmöglichkeit ergibt sich
darüber hinaus, wenn jeder Drehkörper einen die zugehö
rige Schraubmuffe koaxial durchdringenden Schaft auf
weist, der einen Werkzeugangriff bzw. einen Drehan
triebs-Mitnehmer trägt.
Im Rahmen der Erfindung liegt es aber auch, daß sämtli
chem Drehkörper mit einem gemeinsamen Stellantrieb
gekuppelt bzw. kuppelbar sind, z. B. über die Drehan
triebs-Mitnehmer ihrer Schäfte mit einem verdrehbaren
Stellring in Eingriff stehen, wobei letzterer sich an
bzw. zwischen den einander zugewendeten Enden der Wal
zenzylinder bzw. bei Installation zwischen Walzenzylin
der und Vorring am Ende des Walzenzylinders lagern
läßt.
Schließlich hat es sich in erfindungsgemäßer Ausgestal
tung noch bewährt, daß die an den Drehkörpern ausgebil
deten Staulamellen einen etwa linsenförmigen Querschnitt
haben.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Gegen
standes der Erfindung dargestellt. Dargestellt ist die
Installation des Stauelementes zwischen den beiden
Hälften des Walzenzylinders. Es zeigen
Fig. 1 im Längsschnitt ein Teilstück aus dem Extru
sionsteil eines Planetwalzen-Extruders, in
dessen Bereich eine Vorrichtung zur Variation
des Durchtrittsquerschnitts für das Kunst
stoffmaterial vorgesehen ist
Fig. 2 in größerem Maßstab eine in Fig. 1 mit II
gekennzeichnete Einzelheit,
Fig. 3 eine Ansicht in Pfeilrichtung III der Fig. 2,
während die
Fig. 4 und 5 in vereinfachter schematischer
Darstellung das Funktionsprinzip der Vorrich
tung zur Variation des Durchtrittsquerschnitts
für das Kunststoffmaterial im Bereich des
ringförmigen Stauelementes zwischen zwei
aufeinanderfolgenden Planetwalzenteilen von
Planetwalzen-Extrudern wiedergeben.
In Fig. 1 der Zeichnung sind von einem Planetwalzen-
Extruder 1 die einander zugewendeten Enden zweier Wal
zenzylinder 2 und 3 teilweise zu sehen, in deren jedem
voneinander getrennte Planetwalzenteile 4 und 5 unterge
bracht sind, die aber mit einer durchgehenden Zentral
welle 6 in Eingriff stehen.
Die die aufeinanderfolgenden Planetwalzenteile 4 und 5
enthaltenden Walzenzylinder 2 und 3 sind unter Aufrecht
erhaltung eines Abstandes 7 zwischen ihren einander
zugewendeten Enden miteinander verbunden, und auch zwi
schen den einander zugewendeten Enden der aufeinander
folgnden Planetwalzenteile 4 und 5 ist ein Abstand 8
vorgesehen.
Zwischen die beiden Walzenzylinder 2 und 3 und die
beiden Planetwalzenteile 4 und 5 ist im Bereich des
Abstandes 8 ein ringfömiges Stauelement 9 eingesetzt,
welches im wesentlichen von einem Haltering 10, zwei
Anlaufringen 11 und 12 und einer größeren Anzahl von
Drehkörpern 13 gebildet ist, wobei jedoch von den letz
teren nur einer zu sehen ist.
Der Haltering 10 des ringförmigen Stauelementes 9 hat
einen etwa T-förmigen Querschnitt, derart, daß er an
jeder Seite in dem von T-Steg und von den T-Schenkeln
begrenzten Absatz einen der Anlaufringe 11 und 12 auf
nehmen kann.
Haltering 10 und Anlaufringe 11 und 12 des ringförmigen
Stauelementes 9 werden passend zwischen den einander
zugewendeten Enden der beiden Walzenzylinder 2 und 3
aufgenommen, wobei letztere mittels in ihrer Umfangs
richtung gleichmäßig verteilten Verschraubungen 14, die
nur durch strichpunktierte Linien angedeutet sind, im
Bereich ihrer Flansche 15 und 16 in lösbarer Verbindung
stehen.
Der Innendurchmesser des Halterings 10 sowie der Anlauf
ringe 11 und 12 am ringförmigen Stauelement ist so
bemessen, daß zwischen diesem und dem Außendurchmesser
der Zentralwelle 6 ein Durchtrittsspalt 17 für das
Kunststoffmaterial vorhanden ist.
Der Haltering 10 des ringförmigen Stauelemente 9 ist mit
einer Vielzahl von gleichmäßig über den Umfang verteil
ten, radialen Durchgangsbohrungen 18 versehen, in deren
jeder einer der Drehkörper 13 aufgenommen ist.
An dem dem Durchtrittsspalt 17 zugewendeten Ende trägt
jeder Drehkörper eine diametral ausgerichtete und in den
Durchtrittsspalt 17 hineinragende Staulamelle 19, die
drehfest, vorzugsweise einstückig, mit dem jeweiligen
Drehkörper 13 verbunden ist. Die Breite 20 der Staula
melle 19 ist dabei zumindest annähernd gleich dem Durch
messer des Drehkörpers 13 bemessen, während sie eine
Dicke 21 hat, die nur einem Bruchteil ihrer Breite 20,
bspw. einem Viertel derselben entspricht.
Als sinnvoll hat es sich erwiesen, der Staulamelle 19
einen etwa linsenförmigen Querschnitt bzw. Grundriß zu
geben, bspw. dergestalt, daß zwei zueinander symmetri
sche, konvex gekrümmte Seitenflächen jeweils in zwei
ihnen gemeinsame, schneidenförmige Längskanten 22 aus
laufen.
Der Winkelabstand 23 zwischen zwei benachbarten Durch
gangsbohrungen 18 bzw. den darin aufgenommenen Drehkör
pern 13 ist andererseits so gewählt, daß die schneiden
artigen Längskanten 22 benachbarter Staulamellen 19
dicht beieinanderliegen, wenn die Staulamellen 19 in
eine Drehstellung gebracht sind, die sich quer zur
Längsachse der Planetwalzenteile 4 und 5 bzw. der Wal
zenzylinder 2 und 3 und der Zentralwelle 6 erstreckt.
Die Drehkörper 13 mit den Staulamellen 19 lassen sich in
den Durchgangsbohrungen 18 des Halterings 10 zumindest
über einen Winkelbereich von 90° verdrehen, so daß sie
aus der eben erwähnten Querlage auch in eine Parallel
lage zur Längsachse der Planetwalzenteile 4, 5 der
Walzenzylinder 2, 3 und der Zentralwelle 6 bringen
lassen.
Während der Durchtrittsquerschnitt für den Durchtritts
spalt 17 bei Querlage sämtlicher Staulamellen 19 auf ein
Minimalmaß eingeschränkt ist, das zwischen den Längskan
ten 22 zweier benachbarter Staulamellen 19 jeweils durch
einen Keilspalt 24 bestimmt wird, ist das Maximalmaß
dieses Durchtrittsquerschnitts im Durchtrittsspalt 17
erreicht, wenn sämtliche Staulamellen 19 in die Paral
lellage zu den Längsachsen der Planetwalzenteile 4, 5,
der Walzenzylinder 2, 3 und der Zentralwelle 6 gelangen.
Durch Veränderung der Winkellage für die Staulamellen 19
mittels der Drehkörper 13 läßt sich der Durchtrittsquer
schnitt für den Durchtrittsspalt 17 nahezu stufenlos
variieren.
Die engen Keilspalte 24 sind besonders deutlich aus der
schematischen Darstellung der Fig. 4 ersichtlich, wäh
rend die großen Öffnungsspalte 25 aus Fig. 5 der Zeich
nung hervorgehen.
Den Fig. 1 bis 3 der Zeichnung kann entnommen werden,
daß die die Staulamellen 19 tragenden Drehkörper 13 in
den Durchgangsbohrungen 18 durch einen Bund oder Kragen
26 gegen eine Schulter 27 axial abgestützt sind und in
der entgegengesetzten Richtung durch eine Muffe 28
abgestützt werden, die über ein Außengewinde 29 mit
einem Innengewinde 30 am äußeren Ende der Durchgangsboh
rung 18 zusammenwirkt. Die Muffe 28 mit ihrem Außenge
winde 29 ist dabei so gestaltet, daß sie durch das
Zusammenwirken mit dem Innengewinde 30 der Durchgangs
bohrung 18 eine Festklemmung des zugehörigen Drehkörpers
13 innerhalb der jeweiligen Durchgangsbohrung 18 bei
jeder möglichen Winkel-Drehlage zuläßt. Zu ihrer Betäti
gung, also zum Lösen und Festziehen, ist die Muffe 28
mit einer Mehrkantverlängerung 31, bspw. einem Sechskant
versehen, mit der im Bereich des Abstandes 7 zwischen
den Flanschen 15 und 16 der Walzenzylinder 2 und 3 ein
rohrförmiger Steckschlüssel genügender Länge in Eingriff
gebracht werden kann.
Jeder Drehkörper 13 hat einen relativ langen von der
Staulamelle 19 abgewendeten Schaft 32, welcher koaxial
durch die Muffe 28 hindurchgeht und radial im Bereich
des Abstandes 7 zwischen den Flanschen 15 und 16 der
Walzenzylinder 2 und 3 herausragt. Ein Werkzeugangriff
33 am freien Ende des Schaftes 32 macht es möglich, den
Drehkörper 13 in der Durchgangsbohrung 18 zu verlagern,
nachdem zuvor die Muffe 28 gelöst worden ist. Nach
Anziehen der Muffe 28 läßt sich dann die eingestellte
Drehlage des Drehkörpers 13 und damit auch die Winkel
stellung der hieran befindlichen Staulamelle 19 fixie
ren. Sämtliche in den Durchtrittsspalt 17 hineinragenden
Staulamellen 19 lassen sich auf diese Art und Weise
einzeln und unabhängig voneinander einstellen, so daß
der Durchtrittsquerschnitt des Durchtrittsspaltes 17 in
weiten Grenzen variiert werden kann.
Es wäre allerdings auch denkbar, sämtliche Drehkörper 13
und damit auch sämtliche Staulamellen 19 mit einem
gemeinsamen Stellantrieb zu kuppeln. Zu diesem Zweck
wäre es lediglich notwendig, die Schäfte 32 sämtlicher
Drehkörper 13 jeweils mit einem Drehantriebs-Mitnehmer,
bspw. einem Ritzel, auszustatten und diese dann mit
einem verdrehbaren Stellring in Eingriff zu bringen.
Letzterer ließe sich vorzugsweise am Umfang der Flansche
15 und 16 beider Walzenzylinder 2 und 3 begrenzt dreh
verstellbar lagern und mit zu den Ritzeln passenden
Eingriffsverzahnungen versehen. Durch eine Drehsicherung
des Stellringes wäre es dann möglich, sämtliche Drehkör
per 13 gemeinsam in der jeweils eingestellten Drehlage
zu arretieren. Ein Lösen und Wiederanziehen der einzel
nen Muffen 28 wäre dann in diesem Falle nicht nötig.
Die Winkelverstellung der Staulamellen 19 mit Hilfe der
Drehkörper 13 innerhalb des Durchtrittsspaltes 17 kann
während des Betriebs des Planetwalzen-Extruders 1 (ein-
oder mehrstufig) durchgeführt werden, so daß zur Ände
rung des Durchtrittsquerschnittes eine Betriebsunter
brechung mit Produktionsausfall nicht nötig ist.
Vorteilhaft ist auch, daß sich die vorstehend im einzel
nen beschriebene Vorrichtung problemlos bei vielen
bereits in Betrieb befindlichen Planetenwalzen-Extrudern
(PWE (einstufig) und ZSE (mehrstufig)) nachrüsten läßt.
Dies ist immer dann möglich, wenn der für das herkömmli
che, ringförmige Stauelement notwendige Einbauraum
zwischen zwei aufeinanderfolgenden Planetwalzenteilen
ausreicht, um auch ein Stauelement der vorstehend be
schriebenen Bauart aufzunehmen.
Claims (7)
1. Verwendung von in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt angeordneten und radial
ausgerichteten Drehkörpern (13) zur Beeinflussung des Fließquerschnitts in Pla
netwalzenextrudern, wobei die Drehkörper (13) im Bereich eines ringförmigen
Stauelements (9) zwischen zwei aufeinanderfolgenden Planetwalzenteilen oder
zwischen dem Planetwalzenteil und einem in Extrusionsrichtung folgenden Vorring
eingesetzt sind und wobei jeder Drehkörper (13) an seinem dem Kunststoffmateri
al zugewandten Ende eine in das Kunststoffmaterial ragende Staulamelle (19)
trägt, die Breite (20) der Staulamellen (19) zumindest gleich dem Durchmesser der
Drehkörper (13) ist, die Dicke (21) der Staulamellen (19) einem Bruchteil ihrer
Breite (20) entspricht, und die Drehkörper (13) mit den Staulamellen (19) im Stau
element (9) zumindest über einen Winkelbereich von 90° - zwischen einer Quer
stellung zur Längsachse des Planetwalzenextruders sowie einer Parallelstellung
hierzu - verstellbar sind.
2. Verwendung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Drehkörper (13) mit den Staulamellen (19)
einstückig ausgebildet sind und in radialen Durch
gangsbohrungen (18) des zum Stauelement (9) gehören
den Halterings (10) sitzen.
3. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 und 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Drehkörper (13) einzeln ein- und feststellbar
in den Durchgangsbohrungen (18) angeordnet sind.
4. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Drehkörper (13) in den Durchgangsbohrungen
(18) des Halterings (10) durch Schraubmuffen (28, 29)
in jeder Winkellage feststellbar sind (26, 27).
5. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß jeder Drehkörper (13) einen die zugehörige
Schraubmuffe (28, 29) koaxial durchragenden Schaft
(32) aufweist, der einen Werkzeugangriff (33) bzw.
einen Drehantriebs-Mitnehmer trägt.
6. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 und 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß sämtliche Drehkörper (13) mit einem gemeinsamen
Stellantrieb gekuppelt bzw. kuppelbar sind, z. B. über
einen Drehantriebs-Mitnehmer ihrer Schäfte (32) mit
einem verdrehbaren Stellring in Eingriff stehen.
7. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß die an den Drehkörpern (13) ausgebildeten Staula
mellen (19) einen etwa linsenförmigen Querschnitt
bzw. Grundriß haben.
Priority Applications (1)
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DE4017558A DE4017558C2 (de) | 1990-05-31 | 1990-05-31 | Verwendung von Drehkörpern zur Variation des Durchschnittsquerschnitts für das Kunststoffmaterial in Planetwalzen-Extrudern |
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ID=6407559
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DE4017558A Expired - Fee Related DE4017558C2 (de) | 1990-05-31 | 1990-05-31 | Verwendung von Drehkörpern zur Variation des Durchschnittsquerschnitts für das Kunststoffmaterial in Planetwalzen-Extrudern |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE202011104061U1 (de) | 2011-08-04 | 2011-10-24 | Marcus Greger | Verstellbarer Stau- und Dispergierring |
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- 1990-05-31 DE DE4017558A patent/DE4017558C2/de not_active Expired - Fee Related
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