DE4445149B4

DE4445149B4 - Meßkopf für Extruder

Info

Publication number: DE4445149B4
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: 2004-10-07
Anticipated expiration: 2014-12-18
Also published as: DE4445149A1; ITMI952618A0; IT1277077B1; ITMI952618A1

Abstract

Vorrichtung zum Extrudieren von thermoplastischen Kunststoffen mit einem beheizbaren oder kühlbaren Extrudergehäuse (1), dessen der Materialzuführung abgewandtes Ende als Meßkopf (6) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßkopf (6) mit seinem Außendurchmesser mit dem Außendurchmesser des Extrudergehäuses (1) fluchtet und, daß der Meßkopf (6) an seinem Ende mit einem Deckel (8) verschlossen ist, der frei von Meßfühlern oder anderen Zu- oder Ableitungen ist sowie von Überwachungsgeräten.

Description

Die Erfindung betrifft eine Maschine zum Extrudieren von thermoplastischen Kunststoffen nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. 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 erfolgt die Aushärtung des Kunststoffes. Auf diese Weise werden Folien, Platten, Rohre, Profile und andere Produkte hergestellt. 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 angeschlossen, welche die Schnecke antreibt, wodurch der für das Extrudieren notwendige Druck sowie die zum Aufschmelzen notwendige Scherung erzeugt wird. Das Gehäuse ist mit sogenannten Heizbändern umgeben, welche die für das Erweichen des Kunststoffes notwendige Temperatur erzeugen. Bei besonderen Extrusionsaufgaben können auch Kombinationen aus Heiz- und Kühlelementen eingesetzt werden. An dem dem Antrieb abgewandten Ende ist meistens ein sogenannter Meßkopf an das Gehäuse angeflanscht, der das Gehäuse abschließt und die Zuleitung zu einer oder mehreren Düsen, die in Spinnbalken angeordnet sind, einnimmt. Weiterhin wird normalerweise im Meßkopf ein Grobfilter vorgesehen, der nachfolgende Anlagenteile wie Spinnpumpen und Düsen vor Fremdkörpern Schützt. Da für das Extrudieren stets eine bestimmte Temperatur und auch ein bestimmter Druck eingehalten werden muß, um insbesondere bei der Herstellung synthetischer Fäden ein gleichmäßiges und einwandfreies Produkt zu erzeugen, sind entsprechende Druck- und Temperaturfühler 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 Ausgangsrohr zur Düse umspült. Eine derartige Bauweise ist aufwendig und kostspielig.

Aus der DE 44 06 549 A1 und der US 4,290,986 A sind Vorrichtungen zum Extrudieren von thermoplastischen Kunststoffen bekannt. Die Extrudergehäuse sind an einem Ende mit einem Gehäusekopf abgeschlossen, durch den das erwärmte Material gepreßt wird. In dem Gehäusekopf, sind Druck und Temperatursensoren sowie steuerbare Drosseleinrichtungen angeordnet. Nachteilig hierbei ist es, daß die Montage und Wartung eines derartigen Gehäusekopfes aufwendig ist, Die in dem Gehäusekopf angeordneten Sensoren werden darüber hinaus hoch belastet.

Durch die US 2 780 834 A ist eine Extrudervorrichtung bekannt, bei welcher in einem Extrudergehäuse eine Schnecke angeordnet ist und dieses Schneckengehäuse mit einem Heizmantel umgeben ist. In Fortsetzung des äußeren Durchmessers dieses Schneckengehäuses ist an dessen Ende ein weiteres Gehäuse 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 auszukommen.

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 Druckmeßeinrichtung vorgesehen. Abgesehen von dem durch die Gehäuseunterteilung unterbrochenen Wärmefluß und die dadurch zusätzlich notwendig werdende Beheizung sowie den Dichtungsproblemen ist auch der Ausbau der Schnecke äußerst kompliziert, 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 schaffen, die sowohl in wärmetechnischer als auch druckdichtiger Hinsicht allen Anforderungen gewachsen ist.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 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 einfacher Weise vorteilhaft herzustellende Bauform. Zweckmäßigerweise kann die Beheizung des Extrudergehäuses sich bis über den Meßkopf hin erstrecken, so daß keine zusätzlichen Heizsysteme 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 einfacher Weise abgedichtet und auch geöffnet werden, um Filter und Schnecke ausbauen und ggf. ersetzen zu können. Durch die Anordnung der erforderlichen Meßfühler und auch Ableitungen radial zur Gehäuseachse kann der Deckel ohne weitere Demontagen leicht abgenommen werden. Weitere Einzelheiten der Erfindung werden anhand der Zeichnungen erläutert.

Es zeigen:
1 – die Extrudervorrichtung in einer Gesamtansicht im Schnitt
2 – einen Ausschnitt der Extrudervorrichtung gemäß 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 Extrudergehäuses 1 transportiert. Das Gehäuse 1 ist mit Heizvorrichtungen in Form von Heizbändern 4 umschlungen, um die für das Extrudieren notwendige Temperatur der Schmelze zu erzeugen. 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 abgesetzt, sondern fluchtet mit dem äußeren Durchmesser des Gehäuses 1. Das hat den Vorteil, daß das Gehäuse in besonders vorteilhafter Weise als einteiliges, zylindrisches Rohr ausgeführt 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 entfällt die bei angeflanschten Meßköpfen 6 übliche seperate Beheizung mit Diphyldampf, die eine Doppelwandigkeit des Meßkopfes 6 und damit eine recht aufwendige Herstellung desselben erfordert. Das Ende der Schnecke 2 schließt mit der Schneckenspitze 21 ab, die in den durch den Meßkopf 6 gebildeten 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 Schneckengehäuses 1, so daß ein Absatz 61 entsteht. In den Meßkopf 6 ist ein Filter 7 eingesetzt, der sich an diesem Absatz 61 abstützt. 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 Deckelansatz 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 Material 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 Filtereinsatzes 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 Filtereinsatzes 7 sehr vereinfacht, sondern es ist auch ohne große Demontagen möglich, den Deckel 8 abzunehmen, den Filter herauszunehmen und auch die Schnecke 2 auszubauen. Die Zugänglichkeit wird dadurch erhöht, die Zuleitungen zu den Fühlern 62, 63 und die Fühler 62, 63 selbst geschont. Auch eine eventuelle 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 eliminiert, es sind gleichzeitig auch glatte, durchgehende Flächen geschaffen worden, so daß für die gesamte Maschine eine einheitliche 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 installieren.
Die erfindungsgemäßen Vorteile werden auch erreicht, wenn anstelle der Heizbänder 4 ein Kühlmantel oder eine kombinierte Kühlung und Heizung vorgesehen ist.

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

Vorrichtung zum Extrudieren von thermoplastischen Kunststoffen mit einem beheizbaren oder kühlbaren Extrudergehäuse (1), dessen der Materialzuführung abgewandtes Ende als Meßkopf (6) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßkopf (6) mit seinem Außendurchmesser mit dem Außendurchmesser des Extrudergehäuses (1) fluchtet und, daß der Meßkopf (6) an seinem Ende mit einem Deckel (8) verschlossen ist, der frei von Meßfühlern oder anderen Zu- oder Ableitungen ist sowie von Überwachungsgeräten.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Extrudergehäuse (1) und der Meßkopf (6) als einteiliges zylindrisches Rohr ausgebildet sind.
Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Beheizung oder Kühlung (4) des Extrudergehäuses (1) sich bis über den Meßkopf (6) erstreckt.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Innendurchmesser des Meßkopfes (6) gleich oder größer ist als der Innendurchmesser des Extrudergehäuses (1) im Bereich der Schnecke (2).
Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel (8) flanschartig die Stirnseite des Meßkopfes (6) übergreift und mit einem Ansatz (81) in den Meßkopf (6) eingreift.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß im Meßkopf (6) in Fortsetzung des Deckelansatzes (81) ein vom Deckel (8) unabhängiger Filtereinsatz (7) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Filtereinsatz (7) sich an einem Absatz (61) des Extrudergehäuses (1) abstützt und in dieser Position durch den Deckelansatz (81) fixiert ist.