DE4445149A1

DE4445149A1 - Meßkopf für Extruder

Info

Publication number: DE4445149A1
Application number: DE4445149A
Authority: DE
Inventors: Erik Ortmayer; Wilfried Diehl
Original assignee: Rieter Automatik GmbH
Current assignee: Rieter Automatik GmbH
Priority date: 1994-12-17
Filing date: 1994-12-17
Publication date: 1996-06-20
Anticipated expiration: 2014-12-18
Also published as: ITMI952618A0; IT1277077B1; ITMI952618A1; DE4445149B4

Description

Die Erfindung betrifft eine Maschine zum Extrudieren von thermoplastischen Kunststoffen. Bei derartigen Maschinen wird der als Granulat zugeführte Kunststoff durch Erwärmen erweicht und durch eine rotierende Schnecke einer oder mehreren Düsen zugeführt und durch diese hindurchgepreßt. Durch Erkalten er folgt die Aushärtung des Kunststoffes. Auf diese Weise werden Folien, Platten, Rohre, Profile und andere Produkte herge stellt. Auch bei der Erzeugung von textilen synthetischen Fäden und Filamenten werden derartige Maschinen eingesetzt.

Derartige Maschinen bestehen aus einem Gehäuse, in welchem mindestens eine rotierende Schnecke angeordnet ist. Durch einen Granulattrichter wird der Kunststoff in das Gehäuse zugeführt. Die Schnecke ist an eine Antriebseinheit ange schlossen, welche die Schnecke antreibt, wodurch der für das Extrudieren notwendige Druck sowie die zum Aufschmelzen not wendige Scherung erzeugt wird. Das Gehäuse ist mit sogenannten Heizbändern umgeben, welche die für das Erweichen des Kunst stoffes notwendige Temperatur erzeugen. Bei besonderen Extru sionsaufgaben können auch Kombinationen aus Heiz- und Kühl elementen eingesetzt werden. An dem dem Antrieb abgewandten Ende ist meistens ein sogenannter Meßkopf an das Gehäuse ange flanscht, der das Gehäuse abschließt und die Zuleitung zu einer oder mehreren Düsen, die in Spinnbalken angeordnet sind, aufnimmt. Weiterhin wird normalerweise im Meßkopf ein Grob filter vorgesehen, der nachfolgende Anlagenteile wie Spinn pumpen und Düsen vor Fremdkörpern schützt. Da für das Extru dieren stets eine bestimmte Temperatur und auch ein bestimmter Druck eingehalten werden muß, um insbesondere bei der Herstel lung synthetischer Fäden ein gleichmäßiges und einwandfreies Produkt zu erzeugen, sind entsprechende Druck- und Temperatur fühler zur Prozeßsteuerung in diesem Meßkopf untergebracht. Der Meßkopf schließt das Schneckengehäuse ab und muß so dem gesamten durch die Schnecke erzeugten Druck standhalten. Er ist deshalb üblicherweise über einen Flansch mit dem Gehäuse verbunden. Da die Beheizung zur Vermeidung von Ablagerungen und thermischer Schädigung der Schmelze sehr gleichmäßig sein muß, ist dieser Meßkopf mit einer gesonderten Heizvorrichtung versehen. In der Regel erfolgt diese Beheizung durch ein Dampf- oder Flüssigkeitssystem, das den Meßkopf und das Aus gangsrohr zur Düse umspült. Eine derartige Bauweise ist auf wendig und kostspielig.

Durch die US-PS 2 780 834 ist eine Extrudervorrichtung be kannt, bei welcher in einem Extrudergehäuse eine Schnecke angeordnet ist und dieses Schneckengehäuse mit einem Heiz mantel umgeben ist. In Fortsetzung des äußeren Durchmessers dieses Schneckengehäuses ist an dessen Ende ein weiteres Ge häuse angesetzt zur Aufnahme eines an die Schnecke ansetzbaren kegeligen Mischkopfes für die Mischung und Homogenisierung des plastifizierten Materials. Der Scheitel dieses Mischkopfkegels ist zur Schnecke hin gerichtet, so daß sich das Mischgehäuse erweitert. An dieses Mischgehäuse schließt der eigentliche Druckraum an, in welchem das durchmischte und homogenisierte Material gesammelt und unter Druck einer Spritzdüse zugeführt wird, durch welche das gewünschte Produkt geformt wird. Zweck dieser Anordnung ist, ohne Drucklager für die Schnecke auszu kommen.

Nachteilig bei dieser bekannten Vorrichtung ist jedoch, daß drei Gehäuse druckdicht aneinandergesetzt werden müssen mit gleichzeitiger Konstanthaltung der Temperatur der Schmelze. Zu diesem Zweck ist eine besondere Heizung an der Stirnseite des Druckraumgehäuses mit einem Temperaturfühler und einer Druck meßeinrichtung vorgesehen. Abgesehen von dem durch die Gehäu seunterteilung unterbrochenen Wärmefluß und die dadurch zu sätzlich notwendig werdende Beheizung sowie den Dichtungs problemen ist auch der Ausbau der Schnecke äußerst kompli ziert, da jeweils beide Teilgehäuse nacheinander demontiert und auch der Mischkopf dabei von der Schnecke getrennt werden müssen.

Aufgabe der Erfindung ist es, diese Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden und eine einfache Vorrichtung zu schaf fen, die sowohl in wärmetechnischer als auch druckdichtiger Hinsicht allen Anforderungen gewachsen ist.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmale des An spruchs 1 gelöst. Dadurch, daß der Meßkopf und damit auch der Druckraum in das Extrudergehäuse einbezogen ist, ergeben sich keine Unterbrechungen des Wärmeflusses noch sind Dichtstellen zu beachten. Durch die Fortsetzung des Außendurchmessers des Extrudergehäuses bis an sein Ende ergibt sich eine in einfa cher Weise vorteilhaft herzustellende Bauform. Zweckmäßiger weise kann die Beheizung des Extrudergehäuses sich bis über den Meßkopf hin erstrecken, so daß keine zusätzlichen Heiz systeme erforderlich sind. Das Schmelzmaterial läßt sich auf einfache Weise bei gleicher Temperatur halten, bis es dem Spinnbalken zugeleitet wird. Das Extrudergehäuse ist an seinem Ende durch einen Deckel verschlossen und kann somit in einfa cher Weise abgedichtet und auch geöffnet werden, um Filter und Schnecke ausbauen und ggf. ersetzen zu können. Durch die An ordnung der erforderlichen Meßfühler und auch Ableitungen ra dial zur Gehäuseachse kann der Deckel ohne weitere Demontagen leicht abgenommen werden. Weitere Einzelheiten der Erfindung werden anhand der Zeichnungen erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 die Extrudervorrichtung in einer Gesamtansicht im Schnitt,

Fig. 2 einen Ausschnitt der Extrudervorrichtung gemäß Fig. 1.

In einem Extrudergehäuse 1 ist eine Schnecke 2 angeordnet, welche über eine Antriebseinheit 5 angetrieben wird. Das für das Extrudieren vorgesehene Material wird durch den Trichter 12 eingefüllt und durch die Schnecke 2 an das Ende des Extru dergehäuses 1 transportiert. Das Gehäuse 1 ist mit Heizvor richtungen in Form von Heizbändern 4 umschlungen, um die für das Extrudieren notwendige Temperatur der Schmelze zu erzeu gen. Das Gehäuse 1 geht an seinem Ende in einen Meßkopf 6 über, der in das Gehäuse 1 integriert ist. In seinem äußeren Durchmesser ist der Meßkopf 6 zweckmäßigerweise nicht abge setzt, sondern fluchtet mit dem äußeren Durchmesser des Ge häuses 1. Das hat den Vorteil, daß das Gehäuse in besonders vorteilhafter Weise als einteiliges, zylindrisches Rohr aus geführt werden kann und die Heizbänder 4 auch den Meßkopf 6 umgeben können. Es ist somit die Kontinuität der Beheizung vom Einfülltrichter 12 bis zum Austritt in die Schmelzeleitung 9 gewährleistet ohne Unterbrechung des Wärmeflusses. Auch ent fällt die bei angeflanschten Meßköpfen 6 übliche separate Beheizung mit Diphyldampf, die eine Doppelwandigkeit des Meßkopfes 6 und damit eine recht aufwendige Herstellung des selben erfordert. Das Ende der Schnecke 2 schließt mit der Schneckenspitze 21 ab, die in den durch den Meßkopf 6 gebil deten Raum hineinragt. Radial an den Meßkopf 6 ist die Schmelzeleitung 9 angeflanscht.

Der Innendurchmesser des Meßkopfes 6 ist zweckmäßigerweise mindestens gleich dem Innendurchmesser des Schneckengehäuses 1, damit sich die Schnecke 2 leicht ausbauen läßt. Bei der erfindungsgemäßen Ausführung ist der Innendurchmesser des Meßkopfes 6 etwas größer als der Innendurchmesser des Schnecken gehäuses 1, so daß ein Absatz 61 entsteht. In den Meßkopf 6 ist ein Filter 7 eingesetzt, der sich an diesem Absatz 61 ab stützt. Der Meßkopf 6 und damit auch das Gehäuse 1 ist durch einen das Gehäuse 1 übergreifenden Deckel 8 verschlossen, der mit einem Ansatz 81 in den Meßkopf 6 hineinragt. Dieser Deckel ansatz 81 zentriert gleichzeitig den Deckel 8, erhöht die Dichtigkeit und ist so bemessen, daß er den Filtereinsatz 7 in seiner Lage fixiert. Dadurch, daß ein vom Deckel 8 getrennter Filtereinsatz 7 vorgesehen ist, ist der Filtereinsatz 7 ein einfach gestaltetes zylindrisches Teil, welches auch vom Ma terial her auf die Filterfunktion allein abgestellt werden kann. Der Filtereinsatz 7 ist vorzugsweise aus Chromstahl hergestellt, während der Deckel 8, aus einfachem Stahl oder Guß rein auf seine Dichtfunktion und Stabilität ausgebildet ist. Der Filtereinsatz 7 kann leicht gewechselt werden, ohne daß sich an dem Deckel 8 etwas ändert. Anstelle des Filterein satzes 7 kann natürlich auch ein entsprechendes Umlenkstück vorgesehen sein, das aber äußerlich zylindrisch in Fortsetzung des Deckelansatzes 81 ausgebildet ist und durch diesen fixiert wird.

In den Filtereinsatz 7 ist ein auswechselbares Filtersieb eingelegt. Die Schmelze wird von der Schnecke 2 über die Schneckenspitze 21 in den Filtereinsatz 7 und durch diesen hindurch gepreßt. Der Filtereinsatz 7 hat eine ringartige Ausnehmung 72, über die die Schmelze der Schmelzeleitung 9 zugeführt wird.

Zur Kontrolle des Prozeßvorganges sind üblicherweise Fühler 62, 63 für Temperatur und Druck vorgesehen. Erfindungsgemäß sind diese nicht durch den Deckel 8 geführt, sondern radial am Umfang des Gehäuses 1 bzw. 6 angeordnet, so daß der Deckel 8 frei von Fühlern oder anderen Meßinstrumenten ist. Dadurch ist nicht nur die Konstruktion des Deckels 8 und des Filterein satzes 7 sehr vereinfacht, sondern es ist auch ohne große Demontagen möglich, den Deckel 8 abzunehmen, den Filter her auszunehmen und auch die Schnecke 2 auszubauen. Die Zugäng lichkeit wird dadurch erhöht, die Zuleitungen zu den Fühlern 62, 63 und die Fühler 62, 63 selbst geschont. Auch eine even tuelle neue Justage der Kontrollelemente nach Wiederaufsetzen des Deckels 8 entfällt.

Durch die erfindungsgemäße Ausführung der Extrudervorrichtung ist nicht nur der Herstellungsaufwand erheblich reduziert und Schwachstellen bezüglich Dichtigkeit und Wärmeübergang elimi niert, es sind gleichzeitig auch glatte, durchgehende Flächen geschaffen worden, so daß für die gesamte Maschine eine ein heitliche Beheizung sowie eine glatte, durchgehende Isolierung angewendet werden kann. Die aufwendige separate Beheizung mit Diphyldampf entfällt. Alle Zuleitungen einschließlich der zu den Meß- und Kontrollelementen lassen sich daher fest instal lieren.

Die erfindungsgemäßen Vorteile werden auch erreicht, wenn an stelle der Heizbänder 4 ein Kühlmantel oder eine kombinierte Kühlung und Heizung vorgesehen ist.

Bezugszeichenliste

1 Gehäuse
11 Meßfühler
12 Trichter
2 Schnecke
21 Schneckenspitze
4 Heizelemente
5 Antrieb
6 Meßkopf
61 Absatz
62 Druckfühler
63 Druckfühler
7 Filtereinsatz
71 Filtereinlage
72 Ausnehmung
8 Deckel
81 Deckelansatz
9 Schmelzeleitung

Claims

1. Vorrichtung zum Extrudieren von thermoplastischen Kunst stoffen mit einem beheizbaren oder kühlbaren Extruder gehäuse, an dessen einem Ende ein Meßkopf angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das der Materialzuführung abgewandte Ende des Extrudergehäuses (1) als Meßkopf (6) ausgebildet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßkopf (6) mit seinem Außendurchmesser mit dem Ex trudergehäuse (1) fluchtet.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Extrudergehäuse als einteiliges zylindrisches Rohr ausgebildet ist.

4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 oder 3, dadurch gekenn zeichnet, daß die Beheizung oder Kühlung (4) des Extru dergehäuses (1) sich bis über den Meßkopf (6) erstreckt.

5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Innendurchmesser des Meßkopfes (6) gleich oder etwas größer ist als der Innen durchmesser des Extrudergehäuses (1) im Bereich der Schnecke (2).

6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Extrudergehäuse (1) an seinem Ende mit einem Deckel (8) verschlossen ist, der flanschartig die Stirnseite des Gehäuses (1) bzw. (6) übergreift und mit einem Ansatz (81) in das Gehäuse (6) eingreift.

7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel (8) frei von Meßfühlern (11; 62, 63) oder anderen Überwachungsgeräten ist.

8. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß im Meßkopf (6) in Fortset zung des Deckelansatzes (81) ein vom Deckel (8) unabhän giger Filtereinsatz (7) angeordnet ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Filtereinsatz (7) sich an einem Absatz (61) des Ex trudergehäuses (1) abstützt und in dieser Position durch den Deckelansatz (81) fixiert ist.