NL8006782A - Wormpers met stiftcilinder. - Google Patents

Description

* *0· ... -* 80.3397/M/Rdm/sme

Korte aanduiding: Wormpers met stiftcilinder.

De uitvinding heeft betrekking op een wormpers met stiftcilinder voor de verwerking van thermoplasten en elastomeren met een in een cilinder draaibare worm, waarbij van de binnenwand van de cilinder ongeveer op gelijke afstanden om de omtrek verdeel-5 de zich in radiale richting uitstrekkende naar de wormas gerichte stiften zijn aangebracht, en waarbij de v/ormkammen op de plaatsen waar de stiften in de cilinder reiken, zijn onderbroken.

Extrusie-inrichtingen met stiftcilinders zijn bekend uit het Duitse Offenlegungsschrift 2 235 784. Bij de hierin ae-10 toonde extrusie-inrichtingen zijn de wormkammen op die plaatsen onderbroken waar de stiften door de cilinder in de extrusieruimte reiken. Bij een dergelijke constructie moet een storingsvrij mengen homogeniseereffect voor het te verwerken materiaal worden bereikt.

Bij deze constructie is het nadelig, dat practisch 15 geen materiaalafschuiving optreedt en daardoor de homogeniteit van de te verwerken massa zeer te wensen overlaat. Er geschiedt weliswaar wanneer het materiaal op de stiften stuit, een stroomverdeling en omwerking, maar een noemenswaardige afschuiving van het materiaal wordt niet bereikt, omdat het materiaal wanneer het door een stift 20 wordt aangegrepen in de naburige wormruimte, kan uitwijken zonder merkbare afschuiving tussen de wormkam en de stiften te ondergaan.

De bekende constructie bereikt dus door stroomverdeling en stroom-omwerking veel deelstromingen en omwerking van lagen maar er wordt echter geen afschuivingsvloeien bereikt. De stiften worden door 25 veel deeltjes van de massa zonder intensieve afschuiving omstroomd.

De uitvinding heeft tot doel een extrusie-inrichting met een stiftcilinder van de aan het begin genoemde soort zodanig te verbeteren, dat bij het omstromen van de stiften een groot af-schuivingsverval ontstaat en daardoor een uitstekende homogeniteit 30 van de te verwerken massa wordt bereikt.

Dit wordt volgens de uitvinding bereikt, doordat de 8006782 - 2 - beide einden en beginplaatsen van de onderbroken wormkammen waartussen de aan de cilinder bevestigde stiften zijn aangebracht, in de asrichting van de worm op dezelfde hoogte zijn aangebracht, zodat de in de radiale onderbrekingsvlakken van de einden en de begin-5 plaatsen van de wormkammen in de asrichting van de worm tegenover elkaar liggen. Voorts doordat de radiaal tegenover elkaar liggende onderbrekingsvlakken van de einden en de beginstukken van de worm-kcsnmen tot een meergangige op een afstand van elkaar aangebrachte wormdelen van een axiaal gemeten betreffende kamlengte van ongeveer 10 1/5 D behoren, waartussen een kamvrije wormgedeelte met een lengte van ongeveer 1/5 D is aangebracht, waarbij D de diameter van de worm is.

Verder is de wormpers volgens de uitvinding daardoor gekenmerkt, dat gezien in de stromingsrichting van het materiaal 15 de begindelen van de kammen van de meergangige wormdelen en gezien in de stromingsrichting van het materiaal de einden van de karrenen van de achter het kamvrije gedeelte aangebrachte meergangige wormdelen aangepunt zijn uitgevoerd.

Door de opstelling van de einden en de begindelen van 20 de onderbroken kammen zodanig dat de radiale onderbrekingsvlakken van de einden en de begindelen van de kammen in de asrichting van de worm tegenover elkaar liggen, wordt bereikt dat steeds dan het materiaal aan een hoge afschuiving of doorsnijding wordt onderworpen, wanneer het zich tussen een stationaire stift en de radiale onder-25 brekingsvlakken bevindt.

Door deze opstelling wordt een zeer hoog werkvlak voor het invoeren van een grote hoeveelheid schuivingsenergie in het materiaal bereikt. Voorts wordt het zich op deze plaats bevindende materiaal met een verhoogde snelheid door de nauwe spleet ge-30 trokken, zonder dat het kan uitwijken.

Volgens de stand van de techniek wordt het te verwerken materiaal wanneer het met de stationaire stiften in aanraking 8006782 - 3 - komt, steeds toegelaten zonder een grote belasting uit te wijken.

Met een groot aantal stiftrijen wordt weliswaar een goede vermenging bersikt, maar de afschuiving of doorsnijding van het materiaal, die voor een goede materiaalhomogeniteit in hoofdzaak verantwoordelijk 5 is, wordt echter sterk verwaarloosd.

Bij een verdere uitvoering volgens de uitvinding worden telkens radiaal aangebrachte stiftvlakken in kransvorrn aangebracht met in de stromingsrichting van het materiaal daarvoor en daarachter aangebrachte, korte meergangige wormdelen.

10 Door de verwerkelijking van de gedachte volgens de uitvinding, namelijk het tegenover elkaar liggend opstellen van de radiale onderbrekingsvlakken van de einden en de begindelen van de kammen op een meergangig uitgevoerd homogeniseringsgedeelte, wordt de werking van de onderhavige uitvinding vermenigvuldigd.

15 Wanneer meer van op deze wijze uitgevoerde homoge- niseringseenheden achter elkaar geschakeld worden, dan kan met een zeer korte extrusie-inrichting een uitstekende meng- en homogenise-ringswerking worden bereikt. De aanschaffingsprijs van een extrusie-eenheid wordt daardoor belangrijk verminderd.

20 Om een geringe stromingsweerstand in een homogenise- ringsgedeelte, zoals hierboven is beschreven, te bereiken, is het doelmatig wanneer gezien in de stromingsrichting van het materiaal de begindelen van de kammen van de meergangige wormdelen en de einden van de na de kamvrije gedeelte aangebrachte meergangige worm- 25 delen aangepunt zijn uitgevoerd.

De uitvinding wordt aan de hand van de bijgaande tekening nader toegelicht, waarin: fig. 1 een schematische axiale doorsnede door een eengangige worm-extrusie-inrichting volgens de uitvinding; 30 fig. 2 een schematische axiale doorsnede door een extrusiegedeeite met twee homogeniseringseenheden; fig. 3 toont de aangepunte begindelen en einden van 8 00 6 78 2 * · - 4 - de kammen; fig. 4 toont in schematische vorm de basisgedachte van de onderhavige uitvinding; en fig. 5 toont een uitvoeringsvorm volgens de stand 5 van de techniek in schematische vorm.

In een extrusiecilinder 1 is een worm 2 aangebracht met hierop v/enteivormige verlopende wormkammen 3. Door de extrusiecilinder 1 reiken stiften 4, die door middel van een schroefstuk 5 worden vastgezet. De stiften 4 worden veelal in de extrusiecilinder 10 5 zodanig aangebracht, dat zij met hun assen naar de as van de worm 2 wijzen. Afhankelijk van de cilinder- en wormdiameter kunnen meer resp. minder stiften radiaal door de cilinder in de extrusie-ruimte 6 reiken. De stiften 4 worden loodrecht op de as van de worm 2 aangebracht en als een stiftvlak aangeduid. Er kunnen meer 15 stiftvlakken op een bepaalde afstand naast elkaar worden aangebracht, waarbij tussen de afzonderlijke stiftvlakken één of meer-gangige wormdelen kunnen zijn aangebracht.

In fig. 2 is een extrusiegedeelte getoond, met twee homogeniseergedeelten 7. De homogeniseergedeelten 7 bestaan uit di-20 reet voor en na een stifvlak aangebrachte wormdelen 8 en 9.

Door de meergangige uitvoering van de homogeniseergedeelten 7 wordt de hoge afschuivingswerking of snijwerking van het te verwerken materiaal tussen de tegenover elkaar liggende radiale onderbrekingsvlakken van de kammen belangrijk verhoogd.

25 Steeds dan wanneer de zich draaiende worm 2 met de radiaal tegenover elkaar liggende onderbrekingsvlakken 10 en 11 van de wormkam een stationaire stift passeren, wordt het materiaal tussen de onderbrekingsvlakken en de stift aan een belangrijke afschuiving onderworpen, die door de meergangige uitvoering van het homogeniseergedeelte 30 dienovereenkomstig vermenigvuldigd wordt.

Fig. 5 toont in gestileerde vorm de afwikkeling van de opstelling volgens de stand van de techniek, waarbij een door- 8 0 0 6 78 2 - 5 - lopende wentelvormige wormkam met zelfde spoed als die van de in fig. 4 getekende kam werd onderbroken om een vrije ruimte voor de stationaire stiften 14 te verschaffen. Wanneer het radiale onder-brekingsvlak 13 van de kam de stift 14 passeert, kan het materiaal 5 ongehinderd naar de andere zijde uitwijken, zonder een afschuiving of doorsnijding te ondergaan. Wanneer dan in het verloop van een verdere wormdraaiing het radiale onderbrekingsvlak 12 van de kam het nieuwe begin van de kam de stift 14 passeert, wordt het materiaal weer toegelaten in de andere richting uit te wijken zonder 10 een afschuivings- of doorsnijdingsbelasting te ondergaan. Op grond van een vergelijking van de manier van werken van de beide schematisch in de fig. 4 en 5 getoonde inrichtingen wordt de uitstekende afschuivingswerking bij de opstelling volgens de onderhavige uitvinding zeer·duidelijk. In verband met de vervaardiging van de ho-15 mogeniseergedeelten 7 volgens de uitvinding wordt opgemerkt, dat deze bijvoorbeeld door het eenvoudig opsteken van de als afzonderlijke delen uitgevoerde meergangige delen 8 en 9 op een trekanker met aangepaste borging door pasveren kunnen worden vervaardigd. De uitvoering van de wormdelen 8 en 9 alsmede het hiertussen aangebrach-20 te kamvrije gedeelte als afzonderlijk deel is daarom van bijzonder voordeel, omdat verscheidene sterke slijtageverschijnselen kunnen optreden. Zo worden bijvoorbeeld de eerste homogeniseergedeelten 7 belangrijk meer belast dan de daaropvolgende omdat het materiaal aan de ingang kouder en daardoor meer schurend is. Een verder voor-25 deel bij de uitvoering van de worm in afzonderlijke uitwisselbare gedeelten, vindt zijn grondslag in de vervaarding. De delen kunnen met betrekking tot hun volume klein als voordelig precisiegietwerk worden vervaardigd. Overeenkomend met het te verwerken materiaal, kan het gewenst zijn meer of minder schuivingsenergie in het ma-30 teriaal te brengen en daardoor meer of minder homogeniseergedeelten 7 aan te brengen.

In de praktijk is gebleken, dat bijvoorbeeld de meer- 8 0 0 6 78 2 - 6 - gangige wormgedeelten 8 en 9 het volgende aantal gangen bij bepaalde grootte van extrusie-inrichting moeten hebben.

90-iger extrusie-inrichting - 2-gangig 150-iger extrusie-inrichting - 3-gangig 5 200-der extrusie-inrichting - 4-gangig 250-iger extrusie-inrichting - 5-gangig

Het is bewezen doelmatig te zijn de lengte van de wormgedeelten 8 en 9 in een bepaalde verhouding ten opzichte van de diameter van de stift 4 uit te voeren. Een verhouding van de 10 lengte van het wormgedeelte 8 ten opzichte van de diameter νση de stift 4 van 1:1 tot 1:2 is bijzonder werkzaam gebleken, dat wil zeggen wanneer de wormgedeelten 8 een lengte van 0,2 D bezitten dan moeten de stiften resp. de lengte van het k onvrije gedeelte van de worm tussen de wormgedeelten 8 en 9 een lengte van 0,1 tot 0,2 D 15 bezitten, waarbij D de diameter van de worm is.

Bij de verwerking van koude rubbermengsels door een kam- resp. stiftgeometrie volgens de uitvinding, is gebleken dat het rubbermengsel met zo gering mogelijke weerstand wordt verdeeld en tussen de stiften en de kammen in lange deelstromingen uitgetrok-20 ken wordt. Een uitstekende homogeniteit van het rubbermengsel was het gevolg.

Gelijktijdig kunnen door de toepassing van de homo-geniseergedeelten de daartussen liggende transportdelen een- of tweegangig zeer diep ingesneden met hoog uitstootvermogen per om-25 wenteling worden uitgevoerd zonder niet-homogene delen zoals ongelijkmatige temperatuursverdelingen gevreesd behoeven te worden.

Bij een vergelijkingsproef met een extrusie-inrichting voorzien van een stiftcilinder, zoals getoond is in hef Duitse Offenlegungsschrift 2 235 784 bleken de volgende resultaten: 30 De extrusie-inrichting was met tien achter elkaar opgestelde stiftvlakken uitgerust. Het te verwerken rubbermengsel 8006782 - 7 - dat ongeveer een ruimtetemperatuur had, werd in de extrusie-inrich-ting gebracht en na het passeren van de tien stiftvlakken werd de homogeniteit bepaald.

Daarna werd een extrusie-inrichting volgens de uit-5 vinding met materiaal dat dezelfde viscositeit en temperatuur had, gevuld. Nadat het rubbermengsel vijf homogeniserinascedeelten 7 gepasseerd had, werd reeds een homogeniteit bereikt, die vergelijkbaar v/as met de homogeniteit van het materiaal van de extrusie-inrichting volgens het bovenvermelde Offenlegungsschrift met tien 10 na elkaar aangebrachte stiftvlakken en een dubbele lengte. Op basis van deze vergelijkingsproef werd duidelijk, dat een extrusie-inrichting volgens de uitvinding 50% korter kan worden uitgevoerd, dan een extrusie-inrichting volgens de stand van de techniek resp. dat bij eenzelfde lengte met een belangrijk groter uitstroomvermogen 15 kan worden gewerkt, zonder dat het niet-homogeen zijn van het materiaal gevreesd behoeft te worden.

8 00 6 78 2

Claims (4)

1. Wormpers met stiftcilinder voor de verwerking van thermoplasten en elastomeren met in een cilinder draaibare worm, waarbij vanaf de binnenwand van de cilinder op ongeveer gelijkmatige afstanden langs de omtrek verdeelde zich radiaal uitstrekkende 5 naar de wormas gerichte stiften zijn aangebracht en waarbij de v/ormkommen op de plaatsen waar de stiften in de cilinder reiken, zijn onderbroken, met het kenmerk, dat de einden en de begindelen van de onderbroken wormkam (3) waartussen de aan de cilinder bevestigde stiften (4) zijn aangebracht, in de asrichting 10 van de worm op eenzelfde hoogte zijn aangebracht, zodat de radiale onderhrekinasviakken van de einden (10) en de begindelen (11) van de worm in de richting van de as van de worm tegenover elkaar liggen.

2. Wormpers volgens conclusie 1,met het k e n- 15 merk, dat de radiaal tegenover elkaar liggende onderbrekincsvlak-ken van de einden (10) en de begindelen (11) van de kam bij twee meergangige op een afstand ten opzichte van elkaar aangebrachte wormdeien (8, 9) bij een axiaal gemeten betreffende kamiengte van ongeveer 1/5 D behoren, waartussen een kamvrij wormgedeelte met een 20 lengte van ongeveer 1/5 D is aangebracht (D = wormdiameter).

3. ’Wormpers volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat gezien in de strominasrichting van het materiaal de begindelen (15) van c’e kammen van meercancice wormdeien (8) en ge zien in de stromingsrichting van het materiaal de einden (16) van 25 de kammen van de achter het kamvrije gedeelte aangebrachte meergangige wormdeien (9) aangepunt zijn uitgevoerd.

4. Wormpers volgens conclusie 2, m e t het ken- 800 6 78 2 - 9 - merk, dat de vormdelen (3) en (9) en de tussen de homogeniseer-gedeelten (7) aangebrachte een- of meergangige vormdelen als afzonderlijke delen uitwisselbaar zijn uitgevoerd. : 8 0 0 6 78 2