DE4032935C2 - Schneckenpresse - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schneckenpresse nach dem Ober­ begriff von Anspruch 1.

Eine derartige Schneckenpresse ist aus der US 2 893 055 bekannt und wird zur Extrusion von aufgeschmolzenem Kunst­ stoffgranulat verwandt.

Bei dieser Ausführung ist es nachteilig, daß die Abluftströ­ me bei Anordnung mehrerer Heiz/Kühlzonen über die Länge des Schneckenzylinders diese thermisch und strömungstechnisch beeinflussen. Ferner ist es nachteilig, daß die aufgeheizte Abluft im Ansaugbereich der Gebläse für die Kühlluft aus­ tritt und daß der Gehäusemantel der Schneckenpresse durch die Abluft so weit aufgeheizt werden kann, daß eine Verlet­ zungsgefahr für das Bedienungspersonal besteht, sofern nicht durch eine aufwendige Isolierung und durch einen zweiten Gehäusemantel Abhilfe geschaffen wird.

Aus der US 3 167 812 ist es schließlich bekannt, zur Temperatursteuerung der Zylinderabschnitte einer Schnecken­ presse mit Kühlluft die Austrittsstutzen für die erhitzte Abluft an einem mit einer Unterdruckquelle verbundenen Sammelspeicher anzuschließen, der durch zum Sammelspeicher öffnende Rückschlagklappen von den Zylinderabschnitten getrennt ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, zur Vermeidung der Umweltbe­ einträchtigung für eine Beseitigung der heißen Abluft des Luftkühlsystems zu sorgen, ohne daß eine gegenseitige Beein­ flussung der einzelnen Kühlbereiche erfolgt.

Diese Aufgabe wird gelöst durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 in Verbindung mit dessen Oberbegriff.

Durch die Erfindung wird verhindert, daß sich die heißen Gebläseluftströme der einzelnen Kühlzonen gegenseitig beein­ flussen und womöglich bei entsprechenden Druckverhältnissen entgegen ihrer vorgesehenen Richtung in ihren oder sogar einen anderen Gebläsekanal zurückströmen. Zu diesem Zweck sind alle Gebläsekanäle auf der Abluftseite einzeln gegen­ über dem gemeinsamen Sammelkanal druckgesteuert absperrbar.

Durch die Erfindung wird somit eine Schneckenpresse geschaf­ fen, durch welche eine gegenseitige Beeinflussung der ein­ zelnen Kühlbereiche der Schneckenpresse vermieden wird und durch die der heißen Abluft des Luftkühlsystems zusätzlich ein durch die natürliche Thermik aufsteigender Luftstrom mit erheblich geringerer Temperatur beigemischt wird. Dabei wird einerseits der die Schneckenpresse verlassende Luftstrom erheblich herabgekühlt und andererseits das Gehäuse der Schneckenpresse vor einer zu starken Aufheizung geschützt, wodurch die Verletzungsgefahr, insbesondere Verbrennungs­ gefahr für das Personal gemindert wird, ohne zusätzliche aufwendige Schutzmaßnahmen vornehmen zu müssen.

Die aufsteigende Heißluft wird nach Anspruch 2 in den Ab­ luftsammelraum eingespeist und von dort abgeführt. Ein Vorteil ergibt sich daraus, daß der aus den Luftströmen des Sammelkanals und des Hohlraums entstehende gemeinsame Druck im Abluftsammelraum unmittelbar zur Verhinderung des Rück­ strömens der Abluft verwandt werden kann. Wird der Gebläse­ luftstrom erhöht, nimmt der Druck im Abluftsammelraum zu. Um zu verhindern, daß die heiße Luft des Sammelkanals in den Hohlraum zurückströmt und diesen womöglich aufheizt, werden die Abluftkanäle bei steigendem Druck im Abluftsammelbereich verschlossen.

Aus den Merkmalen des Anspruchs 3 ergibt sich eine Ausfüh­ rungsform, bei welcher der Luftströmung die beabsichtigte Strömungsrichtung allein durch konstruktive Maßnahmen auf­ geprägt wird.

Der Vorteil, der sich aus den Merkmalen des Anspruchs 4 ergibt, besteht darin, daß das Kühlmedium in nahezu unbe­ grenzter Menge kostenlos zur Verfügung steht. Hierdurch wird auch eine billige Isolierung geschaffen. Die Kühlluft soll bevorzugt durch freie Konvektion in den Mantel eintreten.

Aus den Merkmalen des Anspruchs 5 ergibt sich eine Weiter­ bildung mit dem Vorteil einer möglichst gleichmäßigen Küh­ lung der Zylinderlängsbereiche. Durch das Einpacken des Sammelkanals, der oftmals Temperaturen von 200°C erreicht, wird eine gute thermische Isolierung erzielt.

Ferner kann die Abluft aus der Abluftöffnung über eine Rohrleitung nach unten durch das Extrudergestell abgeleitet werden. Hierdurch können Luftstaus von der Abluftöffnung in jedem Fall vermieden werden und gleichzeitig kann in Verbin­ dung mit den Merkmalen des Anspruchs 2 gewährleistet werden, daß die weiteren Rückschlagklappen auf geringste Druck­ unterschiede reagieren können. Die Höhe des Unterdrucks hängt u. a. vom Druckaufbau im Abluftsammelraum ab und sollte diesen gerade eben kompensieren.

Aus den Merkmalen des Anspruchs 6 folgt eine Weiterbildung, bei welcher die Außenflächentemperatur der Schneckenpresse auf der Oberseite und in Verbindung mit den Merkmalen des Anspruchs 5 überall auf eine Maximaltemperatur beschränkt werden kann, bei der Verbrennungen und Verletzungen durch Berühren der Außenfläche während des Betriebs vermieden werden.

Aus den Merkmalen des Anspruchs 7 ergibt sich eine Weiter­ bildung, bei welcher ohne zusätzliche Steuerung und ohne zusätzlichen Antrieb die jeweils wirksamen Abluftströme im Hohlraum allein durch den jeweils im Abluftsammelbereich herrschenden Druck eingestellt werden.

Aus den Merkmalen des Anspruchs 8 ergibt sich eine Ausfüh­ rungsform, die den Vorteil bietet, daß auch bei horizontal liegenden Drehachsen für die Schließwirkung der Rück­ schlagklappen deren Eigengewicht nicht relevant werden kann. Wesentlich ist jedoch, daß die Rückschlagklappen sehr leichtgängig an ihren Drehachsen aufgehängt sind. Hierdurch wird erreicht, daß ein Rückströmen der heißen Gebläseluft in die Außenkanäle auch bereits bei geringen Druckdifferenzen an den Rückschlagklappen verhindert wird.

Aus den Merkmalen des Anspruchs 9 ergibt sich eine Weiter­ bildung mit dem Vorteil, daß das Entfernen der Heißluft ohne zusätzlichen Energiebedarf ermöglicht wird. Es soll jedoch ausdrücklich gesagt werden, daß auch hier eine Absaugein­ richtung nach den Merkmalen des Anspruchs 10 angeschlossen werden kann. In jedem Fall kann es zweckmäßig sein, wenn die Abluft wirtschaftlich genutzt wird, z. B. zur Raumheizung.

Zur weiteren Verbesserung der Kühlwirkung wird vorgeschla­ gen, daß der Hohlraum unten über Lufteintrittsöffnungen verfügt, deren Höhenniveau unterhalb des Höhenniveaus der Abluftöffnung liegt. In diesem Fall erhitzt sich ständig neue Luft in dem Hohlraum an der Außenwandung des Gebläse­ kanals und steigt bei Erwärmung thermisch auf. Über die tiefer gelegenen Eintrittsöffnungen strömt kältere Luft aus der Umgebung nach, die wiederum an den heißen Wandungen des Gebläseschachts vorbeigeführt wird. Ein Vorteil liegt darin, daß keine zusätzliche Energie benötigt wird.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungs­ beispielen beschrieben:

Fig. 1 zeigt eine Schneckenpresse 2, an deren Ausgang eine Zahnradpumpe 4 angeschlossen ist, welche durch die mittels des Filters 3 gefilterte Schmelze gespeist wird. Hinter der Zahnradpumpe wird mittels des Extrusionswerkzeugs 5 die Folie 6 ausgepreßt. Die Schneckenpresse wird über den Trich­ ter 9 mit Granulat gespeist, wobei das Granulat dem Trichter 9 aus der Dosiereinrichtung 1 zugeführt wird. Die Dosierein­ richtung verfügt über einen Antriebsmotor 7 und wird über den Trichter 8 gespeist. Zum Antrieb der Schneckenpresse dient ein Motor 10. Die Steuerung bzw. Regelung einer derar­ tigen als sog. Kaskade geschalteten Schneckenpresse ist bei­ spielsweise der DE 38 33 776 A1 zu entnehmen. Für alle nicht näher erläuterten Einzelheiten wird auf den gesamten Inhalt dieser Schrift ausdrücklich Bezug genommen.

Die Schneckenpresse 2 ist in drei Längsbereiche 12 unter­ teilt, die in der Figur durch quer zur Längsrichtung liegende, gestrichelte Linien dargestellt sind. In jedem der Längsbereiche ist ein Temperaturfühler 26 angebracht, der die Temperatur des jeweiligen Längsbereichs erfaßt und ein entsprechendes Meßsignal, welches der gemessenen Temperatur entspricht, einem Regler 27 zuführt. Über eine Steuerleitung 28 wird ein der Differenz zwischen Ist-Temperatur und Soll- Temperatur entsprechendes Stellsignal dem Gebläse 11, wel­ ches dem entsprechenden Längsbereich 12 der Schneckenpresse zugeordnet ist, zugeführt und die Gebläseleistung derart nachgestellt, daß die gemessene Ist-Temperatur nach der vorgegebenen Soll-Temperatur ausgeregelt wird. Das Äußere der Schneckenpresse 2 ist von einem Gehäusemantel 29 umgeben, der die Schneckenpresse als luftführender Hohlraum umschließt, wobei die Luftzufuhr in diesen Hohlraum durch einen ther­ misch aufsteigenden Luftstrom 30 entsteht, der in den um­ gebenden Gehäusemantel 29 auf dessen offener Unterseite einströmt.

Über die Luftaustrittsöffnung 31 wird die über die Gebläse angesaugte Luft und die thermisch aufsteigende Luft gemein­ sam als Abluft 32 abgeführt.

Die Fig. 2, 3, 4 zeigen weitere Details zu dem Luftfüh­ rungssystem aus Gebläseluft und thermisch aufsteigender Luft. Die Schneckenpresse besteht aus dem Schneckenzylinder 18a, der einen zylindrischen Hohlraum 18 umschließt. Dieser Schneckenzylinder ist von einer Heizmanschette 19 umgeben, die erforderlichenfalls den Schneckenzylinder 18a auf die erforderliche Verfahrenstemperatur aufheizt. Hierzu dient die Stromversorgung 32a. Die Zylindertemperatur wird über den Temperaturfühler 26 abgegriffen und, wie bereits in Fig. 1 erwähnt, zur Temperaturregelung einem entsprechenden Regler 27 zugeführt. Der Schneckenzylinder samt der Heiz­ manschette ist von einem ringförmigen Gebläsekanal 17 um­ schlossen, an dessen unterem Ende ein selbständig steuer­ bares Gebläse 11 mit einer Steuerung nach Maßgabe der Fig. 1 angeordnet ist. Dieses Gebläse saugt die Kühlluft 33 aus der Umgebung an und fördert sie ringförmig um den Schnecken­ zylinder und die Heizmanschette herum. Der ringförmige Gebläsekanal besitzt auf seiner Abluftseite 34 einen Kanal­ fortsatz 35, der in einen Sammelkanal 23 mündet. Zwischen der Abluftseite 34 und dem Sammelkanal 23 sitzt ein Paar Rückschlagklappen 22, welche um die ortsfesten Drehachsen 24 frei beweglich angeordnet sind. Die Länge der Rück­ schlagklappen ist so bemessen, daß jede Rückschlagklappe mit ihrem freien Ende im geschlossenen Zustand an dem Anschlag 25, welcher durch die Wandung des Kanalfortsatzes 35 gebil­ det wird, anliegt. Hierdurch ist gewährleistet, daß sich die Klappen stets von der Abluftseite 34 zum Sammelkanal 23 hin öffnen können, daß sie aber auch bei sehr hohem Druck im Sammelkanal 23 nicht durchschlagen können. Die Kühlluft 33 verläßt den ringförmigen Gebläsekanal 17 über den Kanalfort­ satz 35, wird dort zur Abluft 21a, die den Sammelkanal in Längsrichtung durchströmt. Dieser Abluftstrom kann Tempera­ turen von 250°C und mehr ereichen. Um zu verhindern, daß sich die Außenwandung 36 des Gehäusemantels 29 entsprechend stark aufheizt, ist der Sammelkanal auf der Seite, welche dem Gebläsekanal 17 gegenüberliegt, über eine wärmeisolierende Schicht 37 isoliert. Der Gehäusemantel 29, welcher die Schneck­ enpresse umgibt, bildet zwischen der Außenwandung des ring­ förmigen Gebläsekanals 17 und der Mantelhülle einen luftfüh­ renden Hohlraum 20, und zwar auf beiden Halbseiten des ringförmigen Gebläsekanals. Jeder dieser beiden luftführen­ den Hohlräume ist an seinem oberen Ende an einen Abluftkanal 20a angeschlossen, wobei die Luft aus den luftführenden Hohlräumen 20 über die Hohlraumöffnungen 38 in die Abluftka­ näle 20a gelangt. Die Abluftkanäle dienen einer Stabilisie­ rung des thermisch aufsteigenden Luftstroms und sorgen für die Ableitung der aufgeheizten Luft. An jedem unteren Ende besitzt der Gehäusemantel 29 Einlaßöffnungen 14, durch die je ein ther­ misch aufsteigender Luftstrom 30 in die luftführenden Hohl­ räume 20 eintreten kann. Diese Luftströme werden in den Abluftkanälen 20a als Abluftströme 21 bezeichnet. Die Tempe­ ratur dieser Abluftströme kann in der Größenordnung von etwa 60°C liegen und ist somit erheblich geringer als die Tempe­ ratur der Abluft 21a im Sammelkanal 23.

Fig. 3 und 4 zeigen ergänzend hierzu die Ansichten der Schneckenpresse 2 von oben bzw. von der Seite. Die Darstel­ lung ist auf die Einzelheiten zur Führung der Kühl- bzw. Abluft beschränkt. In der Ansicht nach Fig. 3 ist der Schneckenzylinder in drei nebeneinander angeordnete Längsbe­ reiche 12 unterteilt. Alle Längsbereiche sind identisch aufgebaut. Die Abluftseiten 34 werden durch die Rück­ schlagklappen 22 druckgesteuert geöffnet bzw. verschlossen, und zwar abhängig von der Druckdifferenz zwischen dem jewei­ ligen Gebläsekanal und dem Sammelkanal. Hierzu sitzen die Rückschlagklappen an ihren Drehachsen 24, die längs des Schneckenzylinders 18a angeordnet sind und parallel hierzu liegen. Außerhalb der Wandungen der Kanalfortsätze 35 liegen die Abluftkanäle 20a flankierend zu beiden Seiten der Längs­ bereiche 12. Die Abluftkanäle 20a münden, und zwar wie aus Fig. 4 ersichtlich, gemeinsam mit dem Sammelkanal 23 in den Abluftsammelraum 39. Hierzu ist für jeden Abluftkanal 20a eine weitere Rückschlagklappe 40 im Bereich der Mündung des Abluftkanals in dem Sammelraum angeordnet. Die Rück­ schlagklappen sitzen, wie aus Fig. 3 ersichtlich, sehr leicht beweglich und freigängig an vertikalen Drehachsen 41, wobei die Drehachse die jeweilige Rückschlagklappe asymme­ trisch teilt. Hier sitzt die Drehachse an einer Seite der Rückschlagklappe. Der Bewegungsbereich jeder Rückschlag­ klappe 40 wird durch Berührung des freien Klappenendes mit dem Gehäusemantel 29 begrenzt, und zwar so, daß die Klappe nicht durchschlagen kann. Die Klappe öffnet sich deshalb vom Abluftkanal 20a stets nur in Richtung zum Abluftsammelraum 39 bei entsprechend niedrigerem Druck im Abluftsammelraum 39 als im Abluftkanal 20a. Die Luftaustrittsöffnung 31 kann nach oben oder nach unten aus dem Abluftsammelraum 39 her­ ausführen. Wie aus Fig. 4 ersichtlich, führt in diesem Fall die Luftaustrittsöffnung 31 im Sinne thermisch aufsteigender Heißluft nach oben aus dem Abluftsammelraum 39 heraus.

Als weiteres Detail ist aus Fig. 4 zu entnehmen, daß der Sammelkanal 23 an einem Ende 42 verschlossen ist und an seinem Auslaßende 13, welches mit dem Abluftsammelraum 39 in Verbindung steht, einen größeren Querschnitt als an seinem verschlossenen Ende aufweist. Zwischen dem verschlossenen Ende 42 und dem Auslaßende 13 nimmt der Querschnitt des Sammelkanals 23 kontinuierlich zu, wodurch sich die entlang der Zunahme des Kanalquerschnitts zugeführten einzelnen Gebläseluftströme 16 zu einem aus Kontinuitätsgründen stetig zunehmenden gesamten Gebläseluftstrom 15 addieren, welcher in den Abluftsammelraum 39 eintritt.

Bezugszeichenliste

1 Dosiereinrichtung
2 Schneckenpresse
3 Filter
4 Zahnradpumpe
5 Extrusionswerkzeug
6 Folie
7 Antriebsmotor
8 Trichter
9 Trichter
10 Motor
11 Gebläse
12 Längsbereich
13 Auslaßende
14 Einlaßöffnungen
15 gesamter Gebläseluftstrom
16 einzelner Gebläseluftstrom
17 Gebläsekanal
18 Zylinderhohlraum
18a Schneckenzylinder
19 Heizmanschette
20 luftführender Hohlraum
20a Abluftkanal
21 Abluft, Abluftstrom
21a Abluft
22 Rückschlagklappe
23 Sammelkanal
24 Drehachse
25 Anschlag
26 Temperaturfühler
27 Regler
28 Steuerleitung
29 Mantel
30 thermisch aufsteigender Luftstrom
31 Luftaustrittsöffnung
32 Abluft
32a Stromversorgung
33 Kühlluft
34 Abluftseite
35 Kanalfortsatz
36 Außenwandung
37 wärmeisolierende Schicht
38 Hohlraumöffnungen
39 Abluftsammelraum
40 weitere Rückschlagklappe
41 vertikale Drehachse
42 verschlossenes Ende

Claims (10)

1. Schneckenpresse zum Aufschmelzen und Auspressen ther­ moplastischer Kunststoffe, deren Zylinder in zumindest zwei seiner Längsbereiche zur Luftkühlung von jeweils einem Gebläsekanal umschlossen wird, wobei jeder Ge­ bläsekanal durch ein selbständig steuerbares Gebläse mit Kühlluft beschickbar ist und wobei die aufgeheizte Abluft den Gehäusemantel der Schneckenpresse durch einen gemeinsamen, im Gehäusemantel der Schnecken­ presse laufenden Sammelkanal verläßt,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Sammelkanal (23) oberhalb des Schneckenzylinders (18a) im Gehäusemantel (29) der Schneckenpresse (2) angeordnet und an den Gebläsekanälen (17) durch zum Sammelkanal (23) hin öffnende Rückschlagklappen (22) angeschlossen ist,
daß zwischen dem Schneckenzylinder (18a) bzw. zwischen den Gebläsekanälen (17) und dem Gehäusemantel (29) ein Hohlraum (20) ausgebildet ist, der an seinem unteren Ende durch Einlaßöffnungen (14) mit der Umgebung ver­ bunden und an seinem oberen Ende durch Öffnungen (38) mit einem parallel zum Sammelkanal (23) verlaufenden Abluftkanal (20a) verbunden ist, und daß der Sammel­ kanal (23) und der Hohlraum (20) an einer Luft­ austrittsöffnung (31) eines gemeinsamen Abluftsammel­ raumes (39) angeschlossen sind.

2. Schneckenpresse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraum (20) im Gehäusemantel (29) der Schnecken­ presse (2) gegenüber dem Abluftsammelraum (39) durch eine Rückschlagklappe (40) verschließbar ist, die vom Hohlraum (20) zum Abluftsammelraum (39) druckgesteuert öffenbar ist.

3. Schneckenpresse nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Sammelkanal (23) an einem Ende verschlossen ist, und daß der Querschnitt des Sammelkanals (23) von seinem verschlossenen Ende bis zu seinem Auslaßende kontinuierlich zunimmt.

4. Schneckenpresse nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Gebläsekanal (17) den Schneckenzylinder (18a) ringförmig umschließt.

5. Schneckenpresse nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehäusemantel (29) der Schneckenpresse (2) zwi­ schen dem Gebläsekanal (17) und dem Gehäusemantel (29) auf beiden Halbseiten jeweils einen Hohlraum (20) bildet, die oberhalb des Schneckenzylinders (2) in voneinander getrennte Abluftkanäle (20a) münden und beidseits des Sammelkanals (23) angeordnet sind.

6. Schneckenpresse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandung (36) des Sammelkanals (23), die auf der von den Gebläsekanälen (17) abgewandten Seite liegt, wärmeisoliert ist.

7. Schneckenpresse nach Anspruch 1 bis 6, insbesondere nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückschlagklappen (40) zwischen dem Hohlraum (20) und dem Abluftsammelraum (39) frei beweglich an senk­ rechten Drehachsen (41) sitzen, wobei jede Drehachse (41) den Klappenquerschnitt unsymmetrisch teilt.

8. Schneckenpresse nach Anspruch 1 bis 5, insbesondere nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückschlagklappen (40) zwischen dem Hohlraum (20) und dem Abluftsammelraum (39) frei beweglich an hori­ zontalen Drehachsen sitzen und daß die Rückschlagklap­ pen (40) zur Kompensation ihres Gewichts mit Federn verbunden sind.

9. Schneckenpresse nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßöffnung (14) für den Hohlraum (20) im Gehäu­ semantel (29) unterhalb der Luftaustrittsöffnung (31) des gemeinsamen Abluftsammelraumes (39) angeordnet ist.

10. Schneckenpresse nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftaustrittsöffnung (31) an einer Absaugeinrich­ tung angeschlossen ist, welche die Abluft (21, 21a) aus dem Abluftsammelraum (39) mit so geringem Unterdruck absaugt, daß lediglich kein Rückstau der Abluft (21, 21a) entsteht.