DE4223043A1 - Extruder mit Drosselstempel - Google Patents

Extruder mit Drosselstempel

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Description

Die Erfindung betrifft einen Extruder zur Aufbereitung von Kunststoffen mit einem Gehäuse und längs einer Achse der mindestens einen Gehäusebohrung jeweils sich erstreckender drehantreibbarer Schneckenwelle mit zumindest einer das Gehäuse radial zur Achse durchdringenden Bohrung, in welcher ein plattenförmiger Drosselstempel bis in den stegfreien Bereich der Schneckenwelle verschiebbar ist, wobei zur räumlichen Begrenzung eines ringförmigen und in seiner Spaltbreite veränderbaren Drosselspaltes im Drosselstempel eine Drosselfläche gebildet ist.
Bei einem aus der DE 29 24 269 A1 bekannten Schneckenextruder sind zur Steuerung des Strömungsquerschnittes im Schneckengehäuse radial zur Gehäusebohrung verschiebbare Druckstempel angeordnet, wobei auf die wichtigsten Verfahrensparameter für das Verarbeitungsgut- Druck und Temperatur, wie auch auf die Energieeinleitung in den Extruder und die Viskosität des Verarbeitungsgutes eingewirkt werden kann. Die Steuerung des Strömungsquerschnittes erfolgt zumeist über eine sogenannte On-line-Qualitätsregelung, d. h. durch über das Produkt ermittelte Meßergebnisse und deren Eingabe in eine Steuereinrichtung ist eine Einregelung der Produktqualität möglich.
Es hat sich gezeigt, daß hierbei bereits geringe Veränderungen des Strömungsquerschnittes Auswirkungen auf die Produktqualität haben.
Bei einer Anordnung insbesondere von mehreren Drosselstempeln ist deshalb ein Nachteil, daß der durch mehrere Drosselflächen gebildete relevante Strömungsquerschnitt je nach Größe der Spaltöffnung über den Umfang der Schneckenwelle eine unterschiedliche Spaltweite aufweisen kann.
Dies ist vor allem dann der Fall, wenn eine relativ große Veränderung der Spaltweite beabsichtigt ist.
Insbesondere bei großvolumigen Extrudern führt aber auch die wegen des Schneckengewichtes verursachte Exzentrizität im laufenden Betrieb längerfristig zu Veränderungen im Drosselsystem.
Daneben wirken im stationären Betriebszustand aufgrund der im Umfang der Schneckenwelle unterschiedlichen Spaltweiten stark unterschiedliche Radialkräfte, die zu Biegemomenten auf der Schneckenwelle führen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Extruder der eingangs genannten Art so zu gestalten, daß im laufenden Betrieb unkontrollierte Veränderungen in der Wirksamkeit des Drosselsystems verhindert sind, sowie eine minimale Auslenkung der Schneckenwelle von der idealen Achslage garantiert ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Drosselfläche ausgehend von der Längsachse des jeweiligen Drosselstempels beidseitig in Umfangsrichtung der Schneckenwelle in Abweichung von einer Kreisform bogenförmig ausgebildet ist und einen im Abstand zur Mantellinie der Schneckenwelle konkav erweiterten Drosselspalt bildet.
Hierbei wurde überraschend gefunden, daß durch Angleichung des Drosselsystems an unterschiedlich auftretende Spaltöffnungsweiten im Betrieb der Schnecke, bzw. bei mehrwelligen Extrudern der Schnecken insgesamt, langfristig eine über den Spaltumfang gleichwirkende Drosselung und eine gleichförmige Querschnittsströmung erreicht ist.
Außerdem wird bei exzentrischem Umlaufverhalten der Schnecke(n), der insbesondere im geöffneten Zustand des Drosselsystems verursachte Verschleiß im Kantenbereich des Drosselstempels erheblich reduziert.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den kennzeichnenden Merkmalen der Unteransprüche, welche in der Beschreibung näher erläutert sind.
Die Erfindung ist im einzelnen nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Hierbei zeigt:
Fig. 1 eine teilweise Längsansicht eines zweiwelligen Extruders mit Drosselstempel im Querschnitt,
Fig. 2 einen Schnitt durch die Drosselzone entsprechend der Schnittlinie II-II nach Fig. 1 bei einem zweiwelligen Extruder,
Fig. 3 das Schnittbild nach Fig. 2 in schematischer und vergrößerter Darstellung.
Bei dem in Fig. 1 gezeigten Teilausschnitt eines Extruders 1 sind die Schneckenwellen 2, 2a in der Gehäusebohrung 3 eines Gehäuses 4 drehantreibbar angeordnet und mit einem nicht näher gezeigten Antrieb verbunden.
Das Gehäuse 4 ist in einer Ebene radial zur Mittenachse 5 der Gehäusebohrung 3 im Bereich eines Gehäusewulstes 7 von einer Bohrung 6 durchdrungen, in welcher zwei mit Antriebseinrichtungen 10, 11 verbundene Drosselstempel 8, 9 gleitend geführt sind.
Hierzu sind die Drosselstempel 8, 9 die wie Fig. 2 am Beispiel eines zweiwelligen Extruders zeigt eine rechteckige Querschnittsform aufweisen, d. h. plattenförmig ausgebildet sind über eine Führungsspindel 12 mit der jeweiligen Antriebseinrichtung 10, 11 verbunden. Die Verbindung der Führungsspindel 12 mit dem jeweiligen Drosselstempel 8, 9 erfolgt hierbei über einen Flansch 16. Die Antriebseinrichtungen 10, 11 selbst können elektrisch oder hydraulisch wirken. Sie sind mittels Traverse 13, 14 und Distanzbolzen 15 mit dem Gehäuse 4 fest verbunden.
Die Drosselstempel 8, 9 begrenzen in Fließrichtung 19 der im Extruder 1 aufgeschmolzenen Kunststoffe mit dem stegfreien Bereich 18 der Schneckenwellen 2, 2a einen ringförmigen Drosselspalt 17.
Wie die Querschnittsdarstellung bei einem zweiwelligen Extruder mit 4 Drosselstempeln in Fig. 2 bzw. 3 teilweise in geschlossener bzw. offener Stellung der Drosselstempel 8, 9 bzw. 8a, 9a zeigt, ist die den Drosselspalt 17 begrenzende Drosselfläche 20 ausgehend von der Längsachse 21 eines Drosselstempels 8a, 9a in Richtung seiner Führungsfläche 22 bogenförmig erweitert.
Hierdurch ist bei geöffnetem Drosselspalt 17 eine gleichförmige Spaltbreite a gebildet. In geschlossenem Zustand, hier der Drosselstempel 8, 9 bleibt ein symmetrisch gleichförmig verlaufender Drosselspalt 17 erhalten, dessen geringste Spaltbreite b im Verlauf der Drosselfläche 20 einem üblichen Laufspiel entspricht.
In einer schematischen Darstellung nach Fig. 3 ist dies deutlicher aufgezeigt. Nach dieser ist in gestrichelter Darstellung die Situation bei geringstem Drosselspalt 17, d. h. bei geschlossenen Drosselschiebern 8a, 9a gezeigt.

Claims (3)

1. Extruder zur Aufbereitung von Kunststoffen mit einem Gehäuse (4) und längs einer Achse (5) der mindestens einen Gehäusebohrung (3) jeweils sich erstreckender drehantreibbarer Schneckenwelle (2, 2a) mit zumindest einer das Gehäuse (4) radial zur Achse (5) durchdringenden Bohrung (6), in welcher ein plattenförmiger Drosselstempel (8, 8a, 9, 9a) bis in den stegfreien Bereich (18) der Schneckenwelle (2, 2a) verschiebbar ist, wobei zur räumlichen Begrenzung eines ringförmigen und in der Spaltbreite veränderbaren Drosselspaltes (17) im Drosselstempel (8, 8a, 9, 9a) eine Drosselfläche (20) gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselfläche (20) ausgehend von der Längsachse jeweils des Drosselstempels (8, 8a, 9, 9a) beidseitig in Umfangsrichtung der Schneckenwelle (2, 2a) in Abweichung einer Kreisform bogenförmig ausgebildet ist und einen im Abstand zur Mantellinie der Schneckenwelle (2, 2a) konkav erweiterten Drosselspalt (17) bildet.
2. Extruder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselfläche (20) mit Ausnahme der Kreisfunktion in der Form einer mathematisch stetigen Funktion gebildet ist.
3. Extruder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Drosselspalt (17) in seiner geringsten Ausdehnung einem üblichen Gleitspiel entspricht.
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