NO162599B - Screw extruder. - Google Patents

Abstract

1. A screw extruder for processing plastics materials having at least two screws that engage in one another, have opposed directions of rotation and the external diameters and core diameters of which are tapered from the input side towards the output side, characterized in that each screw (1, 2, 11, 12) has at least two portions (4, 5, 13, 14) in the form of truncated cones each having a different cone angle (epsilon 1, epsilon 2) in each of which both the external diameter (6) and the core diameter (7) are conically tapered.

Description

Oppfinnelsen angår en skrueekstruder for bearbeidelse av kunststoff med minst to i hverandre gripende snekkeskruer med motsatt forløpende dreieretning, hvis ytre diameter og kjernediameter avtar fra inngangssiden til utgangssiden. The invention relates to a screw extruder for processing plastics with at least two interlocking worm screws with the opposite direction of rotation, whose outer diameter and core diameter decrease from the inlet side to the outlet side.

En slik skrueekstruder er kjent ifølge DE-PS 2446420, hvor forholdet mellom overdekningen til skruegjengene og den stedvise ytre skruediameteren ved de i kammende inngrep stående og seg motsatt dreiende skruer ikke endrer seg i skruens lengderetning eller i skruens omkretsretning. Such a screw extruder is known according to DE-PS 2446420, where the ratio between the cover of the screw threads and the local outer screw diameter of the screws standing in combing engagement and rotating oppositely does not change in the screw's longitudinal direction or in the screw's circumferential direction.

Det er imidlertid også kjent fra AT-PS 356881 å utforme to i hverandre gripende kjegleformede skruer med motsatt for-løpende ,dreieretning, slik at over hele skruelengden tiltar gjengedybden med 50 til 7556 av den i retning til inngangssiden ende forløpende skruediameterforstørrelse. However, it is also known from AT-PS 356881 to design two interlocking cone-shaped screws with the opposite running direction of rotation, so that over the entire length of the screw the thread depth increases by 50 to 7556 of the screw diameter increase in the direction to the entrance end.

Oppgaven til foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe en skrueekstruder av den innledningsvis nevnte art med dobbeltskrue med hjelp av hvilken det kan gjennomføres en optimal tilpasning til plastifiseringsforholdet for kunststoffet som skal bearbeides. The task of the present invention is to provide a screw extruder of the type mentioned at the outset with a twin screw, with the help of which an optimal adaptation to the plasticization ratio of the plastic to be processed can be carried out.

Dette blir oppnådd ved at hver skrue har minst to stumpkjegleformede avsnitt som har respektive forskjellige konusvinkler, ved hvilken såvel den ytre diameteren som også kjernediameteren er utformet konisk avtagende. Derved kan det This is achieved by each screw having at least two truncated cone-shaped sections which have respective different cone angles, whereby both the outer diameter and also the core diameter are designed to be conically decreasing. Thereby it can

i sterkere grad tas hensyn til den spesifikke, hurtige volumreduksjon i kompresjonssonen som kan føres tilbake på kunststoffets egenskaper, idet den mot inngangssiden vendende del av skruen er utformet med en sterk avsmalning. For å utelukke en ytterligere fortetning av smeiten, som allerede har sin høyeste tetthet, i utstøtningssonen, og dermed en unødvendig friksjon og en stigning av massetemperaturen, har det stumpkjegleformede avsnittet som ligger ved endeområdet på utmatningssiden en mindre avsmalning hhv. en mindre konusvinkel enn ved inngangssiden. greater consideration is given to the specific, rapid volume reduction in the compression zone, which can be traced back to the properties of the plastic, as the part of the screw facing the entrance side is designed with a strong taper. In order to exclude a further densification of the melt, which already has its highest density, in the ejection zone, and thus unnecessary friction and a rise in the mass temperature, the frustoconical section located at the end area on the ejection side has a smaller taper or a smaller cone angle than at the entrance side.

En ytterligere utførelse av oppfinnelsen består i at det er anordnet tre stumpkjegleformede avsnitt med respektive forskjellige konusvinkler pr. skrue, idet konusvinkelen er større enn aksevinkelen. Med en slik tretrinnet skrue er det mulig å tilveiebringe en målrettet tilpasning av kunststoffet som skal bearbeides til plastifiseringsforholdet. A further embodiment of the invention consists in the arrangement of three truncated cone-shaped sections with respective different cone angles per screw, as the cone angle is greater than the axis angle. With such a three-stage screw, it is possible to provide a targeted adaptation of the plastic to be processed to the plasticization ratio.

En annen foretrukket utførelsesform av oppfinnelsen er kjennetegnet av at det fremre stumpkjegleformede avsnittet i området av utmatningsenden har en konstant skruegjengedybde, idet konusvinkelen er lik aksevinkelen, som er dannet av skrueaksen og lengdesymmetriplanet til dobbeltskruen. Med denne spesielle endringen av såvel konusvinkelen over den totale skruelengden som også endringen av skruegjengedybden blir det tilveiebrakt en jevn energitilførsel eller -bort-føring, en lavere skjærehastighetsforskjell såvel som en forbedret stoffhomogenitet ved lavere temperaturforskjeller fra det ytre til det indre materialsjiktet. Denne fordelen kommer av det jevne skruevolumet ved utmatningssonen og en dermed forbundet reduksjon av friksjonen. Another preferred embodiment of the invention is characterized by the front frustoconical section in the area of the discharge end having a constant screw thread depth, the cone angle being equal to the axis angle, which is formed by the screw axis and the longitudinal symmetry plane of the double screw. With this special change of both the cone angle over the total screw length and also the change of the screw thread depth, a uniform energy supply or removal, a lower cutting speed difference as well as an improved material homogeneity due to lower temperature differences from the outer to the inner material layer is provided. This advantage comes from the uniform screw volume at the output zone and the associated reduction of friction.

Et område for konusvinkelen til begge de stumpkjegleformede avsnittene som er fordelaktig i praksis, er da gitt når konusvinkelen utgjør 1,5 til 5 ganger aksevinkelen, som er dannet av skrueaksen og lengdesymmetriplanet til dobbeltskruen . A range for the cone angle of both frustoconical sections that is advantageous in practice is then given when the cone angle is 1.5 to 5 times the axis angle, which is formed by the screw axis and the longitudinal symmetry plane of the double screw.

Oppfinnelsen skal nå beskrives nærmere med henvisning til tegningene, hvor: Fig. 1 viser skjematisk en dobbelt konisk dobbeltskrue. Fig. 2 viser skjematisk en tredobbelt konisk dobbeltskrue. Skrueekstruderen ifølge oppfinnelsen består i det vesentlige av to koniske, inn i hverandre gripende, seg motsatt dreiende transportskruer 1, 2, som er opplagret i et oppvarmet hus hhv. en sylinder 3. Såvel denne som også hegge skruene 1, 2, er delt i to stumpkj egl ef ormede avsnitt 4, 5 mellom inn-fyllingsåpningen og utløpsåpningen, idet det fremre avsnittet strekker seg over hele utmatningssonen og det bakre avsnittet strekker seg over avgass- og kompresjonssonen. Begge avsnittene 4, 5 med respektive forskjellige konusvinkler E^ og Eg ved hvilke såvel den ytre diameter 6 som også kjernediameter 7 er utformet konisk avtagende. Omhyllingsflaten til begge de stumpkjegleformede avsnittene 4, 5 danner respektive forskjellige konusvinkler E^ Eg med skruaksen 8. Konusvinkelen Eg til det stumpkjegleformede avsnittet 5 er større enn aksevinkelen, idet skruegjengedybden tiltar med til-tagende kjernediameter. I overgangsområdet til det mindre avsnittet 4 på utmatningssiden får man den gjengedybden som er lik den til det fremre avsnittet 4. The invention will now be described in more detail with reference to the drawings, where: Fig. 1 schematically shows a double conical double screw. Fig. 2 schematically shows a triple conical double screw. The screw extruder according to the invention essentially consists of two conical, interlocking, counter-rotating transport screws 1, 2, which are stored in a heated housing or a cylinder 3. This, as well as the screws 1, 2, is divided into two frustoconical sections 4, 5 between the filling opening and the outlet opening, the front section extending over the entire discharge zone and the rear section extending over the exhaust gas - and the compression zone. Both sections 4, 5 with respective different cone angles E^ and Eg at which both the outer diameter 6 and also the core diameter 7 are designed conically decreasing. The enveloping surface of both of the obtuse cone-shaped sections 4, 5 forms respective different cone angles E^ Eg with the screw axis 8. The cone angle Eg of the obtuse cone-shaped section 5 is greater than the axis angle, as the screw thread depth increases with increasing core diameter. In the transition area to the smaller section 4 on the discharge side, the thread depth is equal to that of the front section 4.

Sålenge kunststoffet ikke er fullstendig plastifisert, tiltar kunststoffets tetthet stadig som følge av tilførselen av varme- og friksjonsenergi. Tilsvarende denne tetthetsøknin-gen, synker fyllingsgraden og dermed varmeovergangen etter en viss lengde da varmeovergang kun er mulig ved de stedene hvor det virkelig foreligger en kontakt med kunststoffet. Av denne grunn er det nødvendig med en hurtig volumreduksjon av skruen i plastifiseringsområdet. Denne volumreduksjonen sett i transportretningen, foregår på den ene siden ved reduksjon av skruestigningen og på den andre siden ved reduksjon i skruegjengedybden. I avhengighet av plastifiseringsforholdet til kunststoffet, består plastifiseringsområdet til skruen og sylinderen av to eller flere (fig. 3) koniske avsnitt. As long as the plastic is not completely plasticized, the density of the plastic constantly increases as a result of the supply of heat and frictional energy. Corresponding to this increase in density, the degree of filling and thus the heat transfer decreases after a certain length, as heat transfer is only possible at those places where there is real contact with the plastic. For this reason, a rapid volume reduction of the screw in the plasticizing area is necessary. This volume reduction seen in the direction of transport takes place on the one hand by reducing the screw pitch and on the other hand by reducing the screw thread depth. Depending on the plasticizing ratio of the plastic, the plasticizing area of the screw and cylinder consists of two or more (Fig. 3) conical sections.

Ved vanlige koniske skruer, avtar gjengedybden i utmatning-sonen, sett i transportretningen. Dette forårsaker en fortetning av den fullkomment platifiserte masse og fører til friksjon og uønsket stigning av massetemperaturen. In the case of conventional conical screws, the thread depth decreases in the output zone, seen in the transport direction. This causes a densification of the perfectly platified mass and leads to friction and an unwanted rise in the mass temperature.

Den konstante gjengedybden til det fremre stumpkjegleformede avsnittet 4 til skruen 1, 2 utformet ifølge oppfinnelsen, medfører en jevn energitilførsel eller -bortføring, lavere skjærehastighetsforskjeller, forbedret stoffhomogenitet og lavere temperaturforskjell fra det ytre til det indre materialsjiktet. I denne sonen blir smelteforløpet avsluttet og kunststoffmassen homogenisert. The constant thread depth of the front frustoconical section 4 of the screw 1, 2 designed according to the invention results in a uniform energy supply or removal, lower cutting speed differences, improved material homogeneity and lower temperature difference from the outer to the inner material layer. In this zone, the melting process ends and the plastic mass is homogenised.

Fig. 2 viser en flerkonet dobbeltskrue 11, 12, hvor avgass-området og plastifiseringsområdet består av to etterhverandre i rekke anordnede stumpkjegleformede avsnitt 13, 14 og konusvinkelen er til enhver tid større enn aksevinkelen. I det fremste området som tilsvarer utmatningssonen, er det anordnet et kjelgestumpformet avsnitt 15 som har en konstant skruegjengedybde. I praksis er konusvinkelen E 1 til 5 ganger aksevinkelen . Fig. 2 shows a multi-cone double screw 11, 12, where the degassing area and the plasticizing area consist of two truncated cone-shaped sections 13, 14 arranged one behind the other in a row and the cone angle is at all times greater than the axis angle. In the foremost area corresponding to the discharge zone, a frustoconical section 15 is arranged which has a constant screw thread depth. In practice, the cone angle E is 1 to 5 times the axis angle.

Claims (4)

1. Skrueekstruder for bearbeidelse av kunststoff med minst to i hverandre gripende skruer med motsatt dreieretning, hvis utvendige diameter og hvis kjernediameter avtar fra inngangssiden til utgangssiden, karakterisert ved at hver skrue (1, 2, 11, 12) har minst to stumpkjegleformede avsnitt (4, 5, 13, 14) med respektive forskjellige konusvinkler (E^, E2) , ved hvilke såvel den ytre diameteren (6) som også kjernediameteren er utformet konisk avtagende.1. Screw extruder for processing plastics with at least two interlocking screws with opposite directions of rotation, whose outer diameter and whose core diameter decreases from the inlet side to the outlet side, characterized in that each screw (1, 2, 11, 12) has at least two truncated cone-shaped sections (4, 5, 13, 14) with respective different cone angles (E^, E2), at which both the outer diameter (6) and also the core diameter are designed to be conically decreasing. 2. Skrueekstruder ifølge krav 1,karakterisert ved at det er anordnet tre stumpkjegleformede avsnitt (13, 14, 15) med respektive forskjellige konusvinkler (^1> Eg) pr. skrue, idet konusvinklene er større enn aksevinkelen (S).2. Screw extruder according to claim 1, characterized in that there are arranged three frustoconical sections (13, 14, 15) with respective different cone angles (^1> Eg) per screw, as the cone angles are greater than the axis angle (S). 3. Skrueekstruder ifølge krav 1 eller 2,karakterisert ved at det fremre stumpkjegleformede avsnittet (4, 15), anordnet i området av utmatningsenden, har en konstant skruegjengedybde, idet konusvinkelen (E^) er Hk aksevinkelen (S), som er avgrenset av skrueaksen (8) og lengdesymmetriplanet (9) til dobbeltskruen (1, 2).3. Screw extruder according to claim 1 or 2, characterized in that the front frustoconical section (4, 15), arranged in the area of the discharge end, has a constant screw thread depth, the cone angle (E^) being the Hk axis angle (S), which is bounded by the screw axis ( 8) and the plane of longitudinal symmetry (9) of the double screw (1, 2). 4 . Skrueekstruder ifølge krav 1-3, karakterisert ved at konusvinkelen (Eg) til det stumpkjegleformede avsnittet (5, 13, 14) utgjør ca. 1,5 til 5 ganger aksevinkelen (S), som er avgrenset av skrueaksen (8) og lengdesymmetriplanet (9) til dobbeltskruen (1, 2, 11, 12).4. Screw extruder according to claims 1-3, characterized in that the cone angle (Eg) of the frustoconical section (5, 13, 14) is approx. 1.5 to 5 times the axis angle (S), which is defined by the screw axis (8) and the plane of longitudinal symmetry (9) of the double screw (1, 2, 11, 12).