ITMI952618A1

ITMI952618A1 - MEASURING HEAD FOR EXTRUDER

Info

Publication number: ITMI952618A1
Application number: IT95MI002618A
Authority: IT
Inventors: Frik Ortmayer; Wilfried Diehl
Original assignee: Rieter Automatik Gmbh
Priority date: 1994-12-17
Filing date: 1995-12-14
Publication date: 1997-06-14
Also published as: DE4445149A1; ITMI952618A0; DE4445149B4; IT1277077B1

Abstract

In un estrusore per materiali termoplastici il corpo dell'estrusore è eseguito in un sol pezzo, cosicchè esso contiene sia la vite sia anche la testa di misura con filtro e derivazione verso gli ugelli di filatura. I dispositivi di misura e di controllo necessari sono disposti all'esterno del coperchio, che chiude il corpo.In an extruder for thermoplastic materials the extruder body is made in one piece, so that it contains both the screw and also the measuring head with filter and derivation towards the spinning nozzles. The necessary measuring and control devices are arranged outside the cover, which closes the body.

Description

DESCRIZIONE dell'invenzione industriale dal titolo: DESCRIPTION of the industrial invention entitled:

"TESTA DI MISURA PER ESTRUSORE" "MEASURING HEAD FOR EXTRUDER"

TESTO DELLA DESCRIZIONE TEXT OF THE DESCRIPTION

L'invenzione riguarda una macchina per l'estrusione di materiali termoplastici. In simili macchine il materiale plastico, alimentato come granulato, viene rammollito mediante riscaldamento e mediante una vite rotante viene alimentato a uno o più ugelli e pressato attraverso questi. Mediante raffreddamento, avviene l'indurimento del materiale plastico. In tal modo vengono fabbricati fogli, piastre, tubi, profilati e altri prodotti. Anche nella generazione di fili sintetici e filamenti tessili vengono impiegate simili macchine. The invention relates to a machine for the extrusion of thermoplastic materials. In such machines the plastic material, fed as granulate, is softened by heating and by means of a rotating screw it is fed to one or more nozzles and pressed through them. By cooling, the plastic material hardens. In this way, sheets, plates, tubes, profiles and other products are manufactured. Similar machines are also used in the generation of synthetic yarns and textile filaments.

Simili macchine sono costituite da un corpo, in cui è disposta almeno una vite rotante. Attraverso un imbuto di granulato il materiale plastico viene alimentato nel corpo. La vite è collegata ad una unità di azionamento, che aziona la vite, mediante la quale viene generata la pressione necessaria per l'estrusione nonché lo scorrimento elastico necessario per la fusione. Il corpo è circondato da cosiddetti nastri riscaldanti, che generano la temperatura necessaria per il rammollimento del materiale plastico. Nel caso di particolari compiti di estrusione, possono venire impiegate anche combinazioni di elementi riscaldanti e raffreddanti. All'estremità non rivolta verso l'azionamento, è montata a flangia sul corpo il più delle volte una cosiddetta testa di misura, che chiude il corpo e alloggia il condotto di mandata a uno o più ugelli, che sono disposti in traverse di filatura. Inoltre normalmente nella testa di misura viene previsto un filtro grossolano, il quale protegge le parti di impianto successive, come pompe di filatura e ugelli, da corpi estranei. Poiché per l'estrusione deve venire mantenuta sempre una temperatura determinata e anche una pressione determinata, per generare in particolare nella fabbricazione di fili sintetici un prodotto uniforme e perfetto, in questa testa di misura sono alloggiati corrispondenti sensori di pressione e di temperatura per il comando del processo. La testa di misura chiude il corpo della vite e deve così resistere alla pressione complessiva generata dalla vite. Essa è quindi solitamente connessa con il corpo mediante una flangia. Poiché il riscaldamento per evitare depositi e danneggiamento termico della massa fusa deve essere molto uniforme, questa testa di misura è munita di un dispositivo riscaldante separato. Di regola questo riscaldamento avviene mediante un sistema a vapore o a liquido, che fluisce lungo la testa di misura e il tubo di uscita verso l’ugello. Un simile modo costruttivo è dispendioso e costoso. Such machines consist of a body in which at least one rotating screw is arranged. The plastic material is fed into the body through a granulate funnel. The screw is connected to a drive unit, which drives the screw, by which the pressure required for extrusion is generated as well as the elastic sliding required for casting. The body is surrounded by so-called heating tapes, which generate the necessary temperature for the softening of the plastic material. In the case of particular extrusion tasks, combinations of heating and cooling elements can also be used. At the end not facing the drive, a so-called measuring head is most often flange mounted on the body, which closes the body and houses the delivery duct with one or more nozzles, which are arranged in spinning crossbeams. Furthermore, a coarse filter is normally provided in the measuring head, which protects the subsequent plant parts, such as spinning pumps and nozzles, from foreign bodies. Since a certain temperature and also a certain pressure must always be maintained for extrusion, in order to generate a uniform and perfect product especially in the manufacture of synthetic yarns, this measuring head houses corresponding pressure and temperature sensors for control. of the process. The measuring head closes the screw body and must thus withstand the overall pressure generated by the screw. It is therefore usually connected to the body by means of a flange. Since the heating must be very uniform to avoid deposits and thermal damage of the melt, this measuring head is equipped with a separate heating device. As a rule, this heating takes place by means of a steam or liquid system, which flows along the measuring head and the outlet pipe towards the nozzle. Such a constructive way is wasteful and expensive.

Dal brevetto US-PS 2780834 è noto un dispositivo di estrusione, nel quale in un corpo di estrusore è disposta una vite e questo corpo della vite è circondato da un mantello riscaldante. In prosecuzione del diametro esterno di questo corpo della vite, alla sua estremità è applicato un ulteriore corpo per l'alloggiamento di una testa di miscelazione conica, applicabile alla vite, per la miscelazione e l'omogeneizzazione del materiale plastificato. La sommità di questo cono della testa di miscelazione è orientata verso la vite, cosicché il corpo di miscelazione si allarga. A questo corpo di miscelazione si congiunge la cavità in pressione vera e propria, nella quale il materiale miscelato e omogeneizzato viene accumulato e alimentato sotto pressione ad un ugello di stampaggio a iniezione, attraverso il quale viene formato il prodotto desiderato. Scopo di questa disposizione è fare a meno di cuscinetti reggispinta per la vite. An extrusion device is known from US-PS 2780834, in which a screw is arranged in an extruder body and this screw body is surrounded by a heating jacket. In continuation of the external diameter of this body of the screw, a further body is applied to its end for housing a conical mixing head, applicable to the screw, for mixing and homogenizing the plasticized material. The top of this cone of the mixing head is oriented towards the screw, so that the mixing body widens. The actual pressure cavity is joined to this mixing body, in which the mixed and homogenized material is accumulated and fed under pressure to an injection molding nozzle, through which the desired product is formed. The purpose of this arrangement is to dispense with thrust bearings for the screw.

In questo dispositivo noto è svantaggioso però che tre corpi debbano venire applicati l'uno all'altro a tenuta di pressione, con contemporaneo mantenimento costante della temperatura della massa fusa. Per questo scopo è previsto un riscaldamento particolare sul lato frontale del corpo della cavità in pressione con un sensore di temperatura e un dispositivo di misura di pressione. A parte il flusso di calore interrotto dalla suddivisione del corpo e il riscaldamento supplementare perciò necessario, nonché i problemi di tenuta, anche lo smontaggio della vite è estremamente complicato, poiché di volta in volta entrambi i corpi parziali devono venire smontati uno dopo l'altro e anche la testa di miscelazione in questo caso deve venire separata dalla vite. In this known device, however, it is disadvantageous that three bodies must be applied to each other in a pressure-tight manner, with the simultaneous maintenance of the temperature of the melt constant. For this purpose, special heating is provided on the front side of the cavity body under pressure with a temperature sensor and a pressure measuring device. Apart from the heat flow interrupted by the partitioning of the housing and the consequently necessary additional heating as well as the sealing problems, the disassembly of the screw is also extremely complicated, since each time both subsections have to be disassembled one after the other. and also the mixing head in this case must be separated from the screw.

E' compito dell'invenzione evitare questi svantaggi dello stato della tecnica e realizzare un dispositivo semplice, che sia adatto a tutte le esigenze sia dal punto di vista della tecnica del calore sia anche della tenuta di pressione. It is an object of the invention to avoid these disadvantages of the state of the art and to provide a simple device which is suitable for all requirements both from the point of view of the heat technology and also of the pressure seal.

Secondo l'invenzione il compito viene risolto mediante le caratteristiche della rivendicazione 1. Per il fatto che la testa di misura e quindi anche la cavità in pressione è compresa nel corpo dell'estrusore, non risultano interruzioni del flusso di calore nè si deve tener conto di punti di tenuta. Grazie al prolungamento del diametro esterno del corpo dell'estrusore fino alla sua estremità si ottiene in modo semplice una forma costruttiva da fabbricare vantaggiosamente. Opportunamente, il riscaldamento del corpo dell'estrusore può estendersi fino a oltre la testa di misura, cosicché non sono necessari sistemi riscaldanti supplementari. Il materiale fuso si può mantenere alla stessa temperatura in modo semplice, fino a che esso non viene alimentato alla traversa di filatura. Il corpo dell'estrusore è chiuso alla sua estremità mediante un coperchio e può quindi venire chiuso a tenuta in modo semplice e anche aperto, per poter smontare ed eventualmente sostituire filtro e vite. Grazie alla disposizione dei sensori di misura necessari e anche di derivazioni radialmente rispetto all'asse del corpo, il coperchio può venire tolto facilmente senza ulteriori smontaggi. Ulteriori particolari dell’invenzione vengono illustrati con l'aiuto dei disegni. According to the invention, the aim is solved by means of the characteristics of claim 1. Due to the fact that the measuring head and therefore also the cavity under pressure is included in the extruder body, there are no interruptions in the heat flow nor must it be taken into account of sealing points. Thanks to the extension of the external diameter of the extruder body up to its end, a constructive form is obtained in a simple way which can be advantageously manufactured. Conveniently, the heating of the extruder body can extend beyond the measuring head, so that no additional heating systems are required. The molten material can easily be kept at the same temperature until it is fed to the spinning beam. The body of the extruder is closed at its end by means of a lid and can therefore be sealed in a simple way and also opened, in order to be able to disassemble and eventually replace the filter and screw. Thanks to the arrangement of the necessary measuring sensors and also of branches radially to the axis of the body, the cover can be removed easily without further disassembly. Further details of the invention are illustrated with the help of the drawings.

La figura 1 mostra il dispositivo di estrusione in una vista complessiva in sezione. Figure 1 shows the extrusion device in an overall sectional view.

La figura 2 mostra una sezione del dispositivo di estrusione secondo la figura 1. Figure 2 shows a section of the extrusion device according to Figure 1.

In un corpo di estrusore 1 è disposta una vite 2, che viene azionata tramite una unità di azionamento 5. Il materiale previsto per l'estrusione viene riempito attraverso l'imbuto 12 e trasportato dalla vite 2 all'estremità del corpo dell'estrusore 1. Il corpo 1 è abbracciato da dispositivi riscaldanti sotto forma di nastri riscaldanti 4, per generare la temperatura della massa fusa necessaria per l'estrusione. Il corpo 1 si trasforma alla sua estremità in una testa di misura 6, che è integrata nel corpo 1. Nel suo diametro esterno la testa di misura 6 idoneamente non è spallata, bensì si allinea con il diametro esterno del corpo 1. Ciò ha il vantaggio che il corpo in modo particolarmente vantaggioso può venire eseguito come tubo cilindrico in un sol pezzo, e i nastri riscaldanti 4 possono circondare anche la testa di misura 6. E' quindi assicurata la continuità del riscaldamento dall'imbuto di riempimento 12 fino all'uscita nella conduttura della massa fusa 9, senza interruzione del flusso di calore. Inoltre, viene a mancare il riscaldamento separato con vapore di Diphyl, usuale nel caso di teste di misura 6 flangiate, che necessita di una parete doppia della testa di misura 6 e quindi una fabbricazione relativamente dispendiosa della stessa. L'estremità della vite 2 termina con la punta della vite 21, che sporge entro la cavità formata dalla testa di misura 6. Radialmente alla testa di misura 6 è flangiata la conduttura della massa fusa 9. A screw 2 is arranged in an extruder body 1, which is driven via a drive unit 5. The material intended for extrusion is filled through the funnel 12 and transported by screw 2 to the end of the extruder body 1 The body 1 is embraced by heating devices in the form of heating strips 4, to generate the temperature of the melt necessary for the extrusion. The body 1 is transformed at its end into a measuring head 6, which is integrated into the body 1. In its external diameter the measuring head 6 is suitably not shouldered, but is aligned with the external diameter of the body 1. This has the advantage that the body can be made in a particularly advantageous manner as a cylindrical tube in one piece, and the heating strips 4 can also surround the measuring head 6. Continuity of heating from the filling funnel 12 to the outlet is therefore ensured in the melt pipe 9, without interrupting the heat flow. Furthermore, there is no separate Diphyl steam heating, which is usual in the case of flanged measuring heads 6, which requires a double wall of the measuring head 6 and therefore a relatively expensive manufacture of the same. The end of the screw 2 ends with the tip of the screw 21, which protrudes into the cavity formed by the measuring head 6. The duct of the melt 9 is flanged radially to the measuring head 6.

Il diametro interno della testa di misura 6 è idoneamente almeno uguale al diametro interno della scatola della vite 1, affinchè la vite 2 si possa smontare facilmente. Nell'esecuzione secondo l'invenzione il diametro interno della testa di misura 6 è un pò maggiore del diametro interno della scatola della vite 1, cosicché si forma uno spallamento 61. Nella testa di misura 6 è inserito un filtro 7, che si sorregge su questo spallamento 61. La testa di misura 6 e quindi anche il corpo 1 sono chiusi mediante un coperchio 8 che sovrasta il corpo 1, che sporge con uno spallamento 81 nella testa di misura 6. Questo spallamento di coperchio 81 centra contemporaneamente il coperchio 8, aumenta la tenuta ed è dimensionato in modo tale che esso fissi l'inserto di filtro 7 nella sua posizione. Per il fatto che è previsto un inserto di filtro 7 separato dal coperchio 8, l'inserto di filtro 7 è una parte cilindrica configurata in modo semplice, la quale, anche dal punto di vista del materiale, può venire disposta soltanto per la funzione di filtro. L'inserto di filtro 7 è fabbricato preferibilmente in acciaio al cromo, mentre il coperchio 8, in acciaio semplice o ghisa, è eseguito puramente per la sua funzione di tenuta e stabilità. L'inserto di filtro 7 può venire sostituito facilmente, senza che al coperchio 8 cambi qualcosa. Al posto dell'inserto di filtro 7 può naturalmente essere previsto anche un elemento di rinvio corrispondente, il quale però esternamente è eseguito cilindrico in prolungamento dello spallamento del coperchio 81 e viene fissato da quest 'ultimo. The internal diameter of the measuring head 6 is suitably at least equal to the internal diameter of the housing of the screw 1, so that the screw 2 can be easily disassembled. In the embodiment according to the invention, the internal diameter of the measuring head 6 is somewhat larger than the internal diameter of the screw housing 1, so that a shoulder 61 is formed. A filter 7 is inserted in the measuring head 6, which is supported on this shoulder 61. The measuring head 6 and therefore also the body 1 are closed by means of a cover 8 which overhangs the body 1, which protrudes with a shoulder 81 into the measuring head 6. This cover shoulder 81 simultaneously centers the cover 8, it increases the seal and is dimensioned in such a way that it fixes the filter insert 7 in its position. Due to the fact that a filter insert 7 separate from the cover 8 is provided, the filter insert 7 is a cylindrical part which is simply configured, which, also from the point of view of the material, can only be arranged for the function of filter. The filter insert 7 is preferably made of chromium steel, while the cover 8, of simple steel or cast iron, is made purely for its sealing and stability function. The filter insert 7 can be replaced easily, without anything changing at the lid 8. Instead of the filter insert 7, a corresponding transmission element can of course also be provided, which however is externally cylindrical in extension of the shoulder of the cover 81 and is fixed by the latter.

Nell'inserto di filtro 7 è inserito un vaglio di filtro sostituibile. La massa fusa viene pressata dalla vite 2 attraverso la punta della vite 21 nell'inserto di filtro 7 e attraverso questo. L'inserto di filtro 7 ha un'apertura 72 di forma anulare, attraverso la quale viene alimentata la massa fusa alla conduttura di massa fusa 9. A replaceable filter screen is inserted into the filter insert 7. The melt is pressed by the screw 2 through the tip of the screw 21 into the filter insert 7 and through it. The filter insert 7 has an annular shaped opening 72, through which the melt is fed to the melt pipe 9.

Per il controllo dell'andamento del processo sono previsti solitamente sensori 62, 63 per temperatura e pressione. Secondo l'invenzione, questi non sono condotti attraverso il coperchio 8, bensì disposti radialmente sul perimetro del corpo rispettivamente 1 e 6, affinchè il coperchio 8 sia libero da sensori o altri strumenti di misura. Perciò non soltanto la costruzione del coperchio 8 e dell'inserto di filtro 7 è molto semplificata, bensì è possibile, anche senza grandi smontaggi, togliere il coperchio 8, estrarre il filtro e smontare anche la vite 2. L'accessibilità viene perciò aumentata, le condutture ai sensori 62, 63 e i sensori 62, 63 stessi sono protetti. Anche un'eventuale nuova taratura dell'elemento di controllo dopo la riapplicazione del coperchio 8 viene a mancare. To control the progress of the process, sensors 62, 63 for temperature and pressure are usually provided. According to the invention, these are not conducted through the cover 8, but arranged radially on the perimeter of the body 1 and 6 respectively, so that the cover 8 is free from sensors or other measuring instruments. Therefore, not only is the construction of the cover 8 and of the filter insert 7 very simplified, but it is also possible, even without major disassembly, to remove the cover 8, extract the filter and also remove the screw 2. Accessibility is therefore increased, the pipes to the sensors 62, 63 and the sensors 62, 63 themselves are protected. A possible new calibration of the control element after the re-attachment of the cover 8 is also missing.

Grazie all'esecuzione secondo l'invenzione del dispositivo di estrusione, non soltanto il dispendio di fabbricazione è notevolmente ridotto e sono eliminati i punti deboli dal punto di vista della tenuta e del passaggio di calore, ma sono state realizzate contemporaneamente anche superfici lisce, continue, cosicché per l'intera macchina può venire impiegato un riscaldamento unitario nonché un isolamento liscio, continuo. Il dispendioso riscaldamento separato con vapore di Diphyl viene a mancare. Tutte le condutture incluse quelle verso gli elementi di misura e di controllo si possono quindi installare in maniera fissa . Thanks to the inventive design of the extrusion device, not only is the manufacturing effort considerably reduced and weak points in terms of sealing and heat transfer are eliminated, but smooth, continuous surfaces have also been realized at the same time. so that uniform heating as well as smooth, continuous insulation can be employed for the entire machine. The wasteful separate steam heating of Diphyl fails. All pipes including those to the measuring and control elements can therefore be installed permanently.

I vantaggi secondo l'invenzione vengono ottenuti anche se al posto dei nastri riscaldanti 4 è previsto un mantello di raffreddamento o anche un raffreddamento e riscaldamento combinati . The advantages according to the invention are obtained even if instead of the heating strips 4 a cooling jacket or also a combined cooling and heating is provided.

Elenco dei numeri di riferimento 1 Corpo List of reference numbers 1 Body

11 Sensore di misura 11 Measurement sensor

12 Imbuto 12 Funnel

2 Vite 2 Screw

21 Punta della vite 21 Tip of the screw

4 Elementi riscaldanti 4 Heating elements

5 Azionamento 5 Operation

6 Testa di misura 6 Measuring head

61 Spai lamento 61 Spai moan

62 Sensore di pressione 62 Pressure sensor

63 Sensore di pressione 63 Pressure sensor

7 Inserto di filtro 7 Filter insert

71 Strato di filtro 71 Filter layer

72 Apertura 72 Opening

8 Coperchio 8 Cover

81 Spai lamento del coperchio 9 Conduttura della massa fusa 81 Cover Stripping 9 Melt Line

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Dispositivo per l'estrusione di materiali termoplastici con un corpo di estrusore riscaldabile o raffreddataile, ad una cui prima estremità è disposta una testa di misura, caratterizzato dal fatto che l'estremità del corpo dell'estrusore (1), non rivolta verso l'alimentazione del materiale, è eseguita come testa di misura (6). CLAIMS 1. Device for the extrusion of thermoplastic materials with a heatable or cooled extruder body, at one end of which a measuring head is arranged, characterized in that the end of the extruder body (1), not facing the material feeding is performed as a measuring head (6).

2. Dispositivo secondo la riv. 1, caratterizzato dal fatto chp la testa di misura (6) con il suo diametro esterno si allinea con il corpo dell'estrusore (1). 2. Device according to rev. 1, characterized in that the measuring head (6) with its external diameter is aligned with the body of the extruder (1).

3. Dispositivo secondo la riv. 2, caratterizzato dal fatto che il corpo dell'estrusore è eseguito come tubo cilindrico in un sol pezzo. 3. Device according to rev. 2, characterized in that the extruder body is made as a cylindrical tube in one piece.

4. Dispositivo secondo le riv. 2 o 3, caratterizzato dal fatto che il riscaldamento o raffreddamento (4) del corpo dell'estrusore (1) si estende fin sopra la testa di misura (6). 4. Device according to rev. 2 or 3, characterized in that the heating or cooling (4) of the extruder body (1) extends up to above the measuring head (6).

5. Dispositivo secondo una o più delle riv. da 1 a 4, caratterizzato dal fatto che il diametro interno della testa di misura (6) è uguale o un pò maggiore del diametro interno del corpo dell'estrusore (1) nella zona della vite (2). 5. Device according to one or more of claims 1 to 4, characterized in that the internal diameter of the measuring head (6) is equal to or slightly greater than the internal diameter of the extruder body (1) in the area of the screw (2).

6. Dispositivo secondo una o più delle riv. da 1 a 5, caratterizzato dal fatto che il corpo dell'estrusore (1) è chiuso alla sua estremità con un coperchio (8), che sovrasta a mò di flangia il lato frontale del corpo rispettivamente (1) e (6) e si impegna in uno spallamento (81) nel corpo (6). 6. Device according to one or more of claims 1 to 5, characterized by the fact that the extruder body (1) is closed at its end with a lid (8), which overhangs the front side of the body (1) and (6) respectively as a flange engages a shoulder (81) in the body (6).

7. Dispositivo secondo una o più delle riv. da 1 a 6, caratterizzato dal fatto che il coperchio (8) è privo di sensori di misura (11; 62, 63) o altri apparecchi di sorveglianza. 7. Device according to one or more of claims 1 to 6, characterized by the fact that the cover (8) is devoid of measurement sensors (11; 62, 63) or other surveillance devices.

8. Dispositivo secondo una o più delle riv. da 1 a 7, caratterizzato dal fatto che nella testa di misura (6) in prolungamento dello spallamento del coperchio (81) è disposto un inserto di filtro (7) indipendente dal coperchio (8). 8. Device according to one or more of claims 1 to 7, characterized in that a filter insert (7) independent of the cover (8) is arranged in the measuring head (6) in extension of the shoulder of the cover (81).

9. Dispositivo secondo la riv. 8, caratterizzato dal fatto che l'inserto di filtro (7) si sostiene su uno spallamento (61) del corpo dell'estrusore (1) ed è fissato in questa posizione mediante lo spallamento del coperchio (81). 9. Device according to rev. 8, characterized in that the filter insert (7) is supported on a shoulder (61) of the extruder body (1) and is fixed in this position by the shoulder of the cover (81).