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Dokumentenidentifikation DE69909706T2 15.04.2004
EP-Veröffentlichungsnummer 0000999929
Titel DROSSELMITTEL FÜR EXTRUDER AM TRANSFERMISCHERTYP
Anmelder A-Z Formen- und Maschinenbau GmbH, 80992 München, DE
Erfinder MEYER, Paul, CH-6612 Ascona, CH;
WAGNER, Hans-Dieter, D-74805 Eggingen, DE;
FISCHER, Florian, D-85560 Ebersberg, DE
Vertreter PAe Splanemann Reitzner Baronetzky Westendorp, 80469 München
DE-Aktenzeichen 69909706
Vertragsstaaten DE, FR, GB, IT
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 04.05.1999
EP-Aktenzeichen 999209612
WO-Anmeldetag 04.05.1999
PCT-Aktenzeichen PCT/GB99/01381
WO-Veröffentlichungsnummer 0099056938
WO-Veröffentlichungsdatum 11.11.1999
EP-Offenlegungsdatum 17.05.2000
EP date of grant 23.07.2003
Veröffentlichungstag im Patentblatt 15.04.2004
IPC-Hauptklasse B29C 47/64

Beschreibung[de]

Diese Erfindung betrifft sich permanent in Betrieb befindliche Mischer und Extruder für fließbare Stoffe, hauptsächlich, jedoch nicht ausschließlich, der viskoelastischen Art, welche einen Einlass, einen Auslass und mindestens einen dazwischenliegenden Misch-/Plastifizierabschnitt vom Transfermix-Typ aufweisen.

Die GB-A-842 692 zeigt einen Transfermix-Abschnitt, der insbesondere Mischer und Extruder betrifft, die einen angetriebenen Rotor und einen Stator mit jeweils einer internen und einer externen Spiralnut aufweisen, wobei die Nuten koaxial, jedoch entgegengesetzt zueinander angeordnet sind, und sich die Spiralnut in dem einen Bauelement, z. B. dem Rotor, in ihrem Querschnitt von Gesamtströmungsfläche zu Nullfläche über die axiale Länge eines Transfermix-Abschnitts ändert, während die Spiralnut in dem anderen Bauelement, z. B. dem Zylinder, in ihrem Querschnitt von Nullfläche zu Gesamtfläche über im Wesentlichen die gleiche axiale Länge variiert, und umgekehrt in einem möglicherweise folgenden Transfermix-Rückführabschnitt. Während des Betriebs wird die Masse, die anfänglich in dem einen Bauelement am Eingang zu dem Transfermix-Abschnitt transportiert wird, Schicht für Schicht von diesem als Geber- oder Zuführbauteil zu dem anderen als dem Nehmer- oder Aufnahmebauteil transportiert, bis es am Ende des Transfermix-Abschnitts schichtweise in einer geordneten Reihenfolge übertragen, vermischt und verarbeitet worden ist.

Ein Transfermix-Abschnitt weist die Eigenschaft auf, dass die Drosselung der Flussmasse die Intensität, mit der die Durchflussleistung, insbesondere der mechanische Arbeitseinsatz, beeinflusst wird, auf alle Fälle gleichmäßig, jedoch mit einem Grad an Gleichmäßigkeit verändert, der von der geometrischen Konstruktion des Transfermix-Abschnitts abhängt.

Eine erste Generation des Transfermix ist in der GB-A-842 692 beschrieben, während die GB-A-1 585 531 und 1 585 532 eine zweite Generation mit mehreren Nuten zeigen, und die EP-B-0 574 172 zeigt eine dritte Generation mit Vermischung in Längsrichtung.

In Extrudern oder Mischern, die die Funktion des Formens eines Extrudats mit Hilfe einer Düse am Ende des Auslassabschnitts haben, wird der Stärkegrad, mit dem die Masse gedrosselt wird, durch Querschnittsprofil, Form und Länge seines Strömungskanals bestimmt. Das Hauptaugenmerk dieser Erfindung liegt jedoch auf zusätzlichen Drosselventilen zum Beeinflussen des Arbeitsaufwands, der bei dem Medium ganz allgemein aufzuwenden ist, und zum Kompensieren unterschiedlicher Drosselwirkungen, welche den unterschiedlichen verwendbaren Düsen eigen ist, um in erster Linie eine erforderliche Qualität und als Zweites die gleiche Qualität des Extrudats auch aus unterschiedlichen Düsen zu erzielen. Drosselvorrichtungen könnten auch durch Filter gebildet werden, die am Aulassende der Schnecke angeordnet sind, falls dies erforderlich ist, um Fremdpartikel aus dem Extrudat zu entfernen, wobei ihre Drosselwirkung aber eine vorgegebene Größe ist, ähnlich dem Widerstand von Düsen.

Stützplatten für derartige Filter können jedoch eine stufenweise einstellbares Drosselventil bilden, insbesondere, wenn diese in irgendeiner Form von Filteraustauschvorrichtung verwendet werden. Die Stützplatten weisen unterschiedliche Lochgrößen auf, da sie ursprünglich benötigt werden, um verschiedene Filtersätze, die sich aus Maschendraht zusammensetzen und hinter dem Ende der Rotorschnecke angeordnet sind, zu stützen.

Ein stufenlos einstellbares Drosselventil an dieser Position in dem Extruder ist inbesondere in der GB 1 585 532 beschrieben. Dieses Drosselventil liegt in der Form von Stiften mit einem konischen Ende vor, die radial in dem und aus dem kreisförmigen Strömungs-Querschnitt bewegt werden können, oder sogar nur in Form eines einzigen Stifts mit einem Durchmesser, der fast identisch mit dem Durchmesser des kreisförmigen Strömungs-Querschnitts ist und ein abgerundetes Ende aufweist, das durch die Strömung bewegt werden kann, um sich an die gegenüberliegende Wand des Kanals anzupassen. Bei der praktischen Arbeit mit derartigen Drosselventilen stellte sich heraus, dass mit Transfermix-Abschnitten mit geeigneter Intensität, wie sie für die zweite Generation von Transfermix verfügbar waren, äußerst schwierig zu plastifizierende Gummimischungen – damals waren dies Naturkautschukmischungen mit hohen Anteilen an feinem Rußschwarz – zufriedenstellend plastifiziert werden konnten, obwohl nur weniger als 5% der Querschnittsfläche für den Materialfluss zur Verfügung standen. Die Durchflussmengen waren dennoch annehmbar hoch, wie nachfolgend beschrieben wird, obwohl dies wahrscheinlich nur bei einem Transfermix-Abschnitt mit geeigneter Geometrie der Fall ist.

Wenn eine leicht plastifizierbare Masse ohne Drosselung ein Ergebnis zufriedenstellender Qualität mit einer Leistung von X Kg/hr erreicht, würde die schwierig plastifizierbare Masse bei der selben Schneckengeschwindigkeit die 2-, 3- oder 4-fache Ausgabemenge liefern, wenn auch die Kunststoffmasse unzureichend plastifiziert wäre und kalte Klumpen darin sowie eine unebene Oberfläche (mit Beulen) aufweisen würde und wahrscheinlich ungleichmäßig fließen würde. Der Drosselungsvorgang würde dann eine Verbesserung der Plastifizierung bewirken, häufig hinab bis zu einer Durchflussmenge von ähnlicher Größe wie X Kg/hr, oder vielleicht sogar hinab bis ungefähr 50% von X. Dies wäre immer noch sehr zufriedenstellend, wenn Extruder mit anderen Plastifizierabschnitten nicht eine ausreichende Plastifizierung bei jeder beliebigen Durchflussmenge erlaubten.

Derartige Drosselventile weisen die folgenden Nachteile auf:

  • 1. Sie erzeugen eine Druck-Spitzenwert am Ende der Schnecke, wenn diese in Betrieb gesetzt wird, so dass sie zusätzlich zu dem gewünschten Abbremsvorgang des Materialflusses in dem Plastifizierabschnitt einen Druck-Rückfluss in die Transportschnecke zwischen dem Transfermix-Abschnitt und dem Ende der Schnecke erzeugen. Dies erzeugt eine unnötige Wärmeentwicklung, was ein einschränkender Faktor bei gewissen Gemischen bedeuten kann.
  • 2. Wenn die Drosselstifte vollständig entfernt werden, hinterlassen sie Öffnungen in der zylindrischen Wand des Gehäuses, in welchem die Masse nicht bewegt werden kann und somit Gefahr läuft, auszuhärten und im späteren Verlauf den Materialfluss zu verunreinigen.
  • 3. Während sich ein Transfermix-Abschnitt bis zum Ende der Schnecke selbst reinigt, befindet sich in dieser Art von Drosselventil nach Beendigung des Betriebs eine beachtliche Menge an Gummi, die auch mit Hilfe eines Extruderkopfes, der zum Reinigen geöffnet werden kann, nicht heraustransportierbar ist. Dies ist nachteilig beim Austausch des Gemisches.

Die EP-A-0 509 779 (Meyer) zeigt ein Drosselventil mit in dem Zylinder unmittelbar nach dem Transfermix-Abschnitt angeordneten Stiften, die kegelstumpfartige Enden aufweisen, und in einem Umfangseinschnitt in der Transportschnecke arbeiten, und dabei jegliche unerwünschte Wärmeentwicklung bis zum Ende der Transportschnecke neutralisieren. Das Drosselventil weist jedoch den vorstehend genannten zweiten Nachteil auf. Sogar wenn die kegelstumpfartigen Stifte keine permanent angeordneten internen Stifte wie beschrieben aufweisen, reduziert die notwendige Lücke in der Schnecke zusätzlich den Transport und die Druckentwicklung.

Die EP-A-0 490 362 (Capelle) zeigt radiale Stifte, die radial einstellbar sind, in den tiefsten Nuten des Zylinders am Übergangsabschnitt zwischen einer ersten und einer zweiten Transfermix-Zone. Während die vorstehend aufgelisteten drei Nachteile vermieden werden, müssen die Abstandslücken zwischen den Stiften und Seiten der spiralförmigen Nuten in dem Zylinder, siehe 5 und 6, von einer beachtlichen Größe sein, damit ein Einschluss und Aushärten der Masse in den Nuten selbst verhindert wird, wenn die Drosselstifte eingeführt werden. Dieses Merkmal verhindert zu ungefähr 95%, wahrscheinlich eher deutlich unter 90% oder sogar noch weniger, einen Verschluss, wobei sich diese Zahl aus der Prozentzahl der Gesamtdurchflussfläche der Statornuten errechnet, insbesondere da der notwendige Abstand zwischen den internen Gewindestegen des Zylinders und der gegenüberliegenden Fläche der Schnecke ohne Nuten hinzugerechnet werden muss. Auf diese Weise ist die Plastifizierung einer Reihe von Gemischen am schwierigen Ende des Bereichs ausgeschlossen.

Die EP-A-0 345 687 (H. D. Wagner and H. Holzer) zeigt eine einstellbare Sperre am Ende eines Plastifizierabschnitts eines Vakuumextruders, die zwei relativ einstellbare Ringe aufweist, wobei ein Ring fest und der andere Ring drehbar ist, und wobei die Ringe bei geöffnetem Zustand sich koaxial erstreckende Lücken aufweisen und durch Drehung diese Lücken in einem erforderlichen Maße schließen können.

Diese Anordnung wird an der Stelle zwischen einem ersten und einem zweiten Transfermix-Abschnitt verwendet, wobei der erste Transfermix-Abschnitt eine Geometrie der dritten Generation einschließlich Längsmischung aufweist, und wobei dieser erste Transfermix-Abschnitt, in dem die Plastifizierung hauptsächlich stattfinden muss, lang ist und der Rückführabschnitt so kurz ist wie nötig, um den Rückfluss aus dem Zylinder in die Schnecke nicht zu behindern. Diese Länge ist im Allgemeinen ungefähr identisch mit der maximalen Tiefe des Spiralgewindes in dem Zylinder. Das Bereitstellen einer Konstruktion radialer "Zähne" und von Abständen mit der selben Breite erlaubt eine Drosselung von 90 bis 95% des ringförmigen Materialflusses, wobei auch der erforderliche radiale Abstand zwischen der Schnecke und dem Zylinder an dieser Stelle berücksichtigt wird. Wenn sie geöffnet wird, liegen jedoch nur etwas mehr als 50% des Störmungs-Querschnitts frei. Mit Zähnen und Abständen mit geringerer Breite ist ein Verschluss in dieser Größenordnung nicht länger möglich, während eine vollständige Öffnung immer noch unmöglich ist. Trotz seines einfachen Aufbaus weist dieser Aufbau den Nachteil auf, dass er nach der Beendigung der Zufuhr des Gummis und nach dem Leeren der Schnecke keine Selbstreinigung bereitstellt. Eine Selbstreinigung ist allgemein sehr nützlich und eine wichtige Anforderung bei Anwendungen, in denen Gemische häufig ausgewechselt werden müssen und insbesondere wenn es sich um Gemische mit metallhaftenden Eigenschaften handelt.

Die EP-A-0 587 574 (Meyer) zeigt die dritte Generation von Transfermix-Geometrie, die bei Gummi-Spritzgussmaschinen von der Art verwendet wird, bei der die Schnecke, nachdem eine Plastifizierung in einen zylindrischen Fortlauf des Zylinders als Sammelbehälter bewirkt wurde, nach vorne gedrückt wird, um die Kolbenwirkung zum Einspritzen des Gemisches in die Form zu schaffen. Sowohl die Drehung der Schnecke als auch deren axia-le Bewegung werden häufig mit Hilfe ölhydraulischer Vorrichtungen ausgeführt. Da eine gesteuerte axiale Positionierung der Schnecke zwischen einer komplett zurückgezogenen Position für die Plastifizierung, und einer komplett ausgefahrenen Position für eine vollständige Einspritzung leicht zu einem Merkmal dieser Anmeldung gemacht werden kann, und häufig ohnehin eingebaut wird, wird die Verwendung einer derartigen Positionierung für eine stufenlos einstellbare Drosselung zwischen der Endkante der zweiten Transferzone in dem Zylinder und der Anfangskante dieser Zone in der Schnecke beschrieben. Dies stellt einen maximalen Verschluss sicher, der identisch mit dem Abstand zwischen dem Rotor und dem Zylinder ist, und weiter eine vollständige Öffnung, wenn die Schnecke komplett zurückgezogen ist.

Der funktionelle Nachteil hier liegt jedoch darin, dass die axiale Versetzung der Schnecke dazu führt, dass der Anfang und das Ende der ersten Transferzonengeometrien in der Schnecke bzw. dem Zylinder nicht länger zusammenfallen, d. h. der Transfermix-Vorgang in diesem Abschnitt, dem entscheidenden Misch-Plastifiziervorgang-Abschnitt, wird gestört. Ein weiterer Nachteil ensteht für einen Extruder, der normalerweise von einem Elektromotor über ein Untersetzungsgetriebe angetrieben wird. Hier ist eine Vorrichtung für das axiale Bewegen und genaue Positionieren der Schnecke relativ zum Zylinder ziemlich teuer. Das gleiche trifft zu, falls die relative axiale Bewegung aus einer Verlagerung der Zylinderanordnung einschließlich dem Extrusionskopf relativ zur Basis des Gehäuses des Untersetzungsgetriebes resultieren sollte, was außerdem eine Beeinträchtigung der Positionierung der Düse relativ zu der nachfolgenden Maschinerie bedeuten würde.

Erfindungsgemäß weist ein Extruder für viskoelastische Massen einen Zylinder auf, in dem eine Schnecke drehbar gelagert ist und so angetrieben wird, dass sie mit dem Zylinder zusammenwirkt, wobei der Extruder aufeinanderfolgend eine Öffnung für den zu extrudierenden Werkstoff, einen Verdichtungsabschnitt, einen Plastifizierabschnitt sowie einen Austrittsabschnitt aufweist, wobei der Plastifizierabschnitt in Transfermix-Geometrie ausgeführt ist, bei der eine Spiralnut in der Schnecke sich in ihrem Querschnitt von Gesamtfläche zu Nullfläche ändert und in einer im Wessentlichen entsprechenden Länge des Zylinders der Querschnitt der gegenläufigen Spiralnut sich von Nullfläche auf Gesamtfläche ändert, wodurch während des Betriebs der Werkstoff von der Schnecke in den Zylinder transportiert und währenddessen vermischt und plastifiziert wird, und bei dem auf den Plastifizierabschnitt ein Rückführabschnitt folgt, dessen Innendurchmesser der wirkenden Kontaktoberfläche für den Kunststoff im Zylinder von der Tiefe, die der größten Tiefe der Zylindernut entspricht, auf eine Tiefe reduziert wird, die im Wesentlichen einen Spielraum zum äußeren Durchmesser der Schnecke aufweist, und die Spiralnut in der Schnecke in ihrer Querschnittsfläche sich von Null bis zur ganzen Tiefe ändert, und bei dem die wirkende Kontaktoberfläche des Rückführabschnitts in dem Zylinder von einer Muffe gebildet wird, die mirdestens teilweise zylindrische Form aufweist und im Wesentlichen die radiale Dicke der maximalen Tiefe der Zylindernut aufweist, wobei die Muffe so in dem Zylinder befestigt ist, dass ein im Wesentlichen zylindrischer Zwischenraum zwischen der radial innersten Kante der wirkenden Kontaktoberfläche der Muffe und einer diametralen Kante der Schnecke gebildet wird, bei der die Tiefe der Spiralnut zu dieser im Wesentlichen Null beträgt, wobei die Muffe durch Vorrichtungen in dem Zylinder gelagert ist, die ausgelegt sind, dass sie dessen Drehbewegung verhindern und durch Vorrichtungen für die axiale Versetzung der Muffe zum Schließen und Öffnen des Zwischenraums gelagert ist, um einen im Wesentlichen stufenlos einstellbaren Drosseleffekt zwischen der im Wesentlichen vollständig geöffneten Position und der vollständig geschlossenen Position zu erzeugen.

Der Drosselzwischenraum wird daher zwischen der in Axialrichtung beweglichen Muffe und der Kante der Schnecke am Ende des Transfermix-Abschnitts gebildet, wo die Spiralnut auf der Schnecke eine Nulltiefe aufweist. Dies sorgt für eine stufenlose Anpassung des Zwischenraums zwischen der vollständig geöffneten und im Wesentlichen vollständig geschlossenen Position, ohne jedoch die Selbstreinigung oder den Transfermix-Vorgang zu beeinträchtigen.

Vorzugsweise ist die wirkende Kontaktoberfläche der Muffe mit einer Nut versehen, welche die gleiche Form wie die Spiralnut in dem Zylinder in dem Plastifizierabschnitt aufweist. Dies setzt den Transport der Masse fort, um eine Selbstreinigung zu verbessern. Praktischerweise weist die Spiralnut in der Muffe eine geringere Anzahl von Anläufen auf als die Zylindernut in dem Plastifizierabschnitt.

Vorzugsweise stehen die Gewinde, die die Seiten der Nut in der Muffe bilden, rückseitig gegen die axiale Strömungsrichtung um eine Länge heraus, die gleich der maximalen Breite des Zwischenraums ist, wodurch bei vollständig geöffnetem Zwischenraum die Gewinde in Zusammenwirkung mit der Zylinderoberfläche die Spiralnut auch in dem Zwischenraum bilden. Dies fördert durch die relative Drehung der Schnecke den positiven Materialtransport auch in dem Zwischenraum, selbst dann, wenn die Materialzufuhr beendet worden ist, und somit auch die Selbstreinigung.

Des Weiteren sind die Gewinde, die teilweise die Nut in dem Zylinder bilden und die in ihrer Lage axial den Gewinden der Muffe entsprechen, in axialer Richtung um die Länge des Überstands der Muffengewinde verkürzt, während Gewinde, die ebenso teilweise die Zylindernut bilden und die nicht wie oben entsprechen, nicht verkürzt sind.

Vorzugsweise wird ein Hohlraum in der zylindrischen Zylinderwand, der sich bei axialer Bewegung der Muffe von ihrer voll-ständig geöffneten Position öffnet, gegen das Eintreten des Kunststoffs durch eine dünne zylindrische Überschiebemuffe verschlossen, wobei die Überschiebemuffe einen Innendurchmesser aufweist, der gleich dem Durchmesser der Zylinderoberfläche ist, und eine zylindrische Außenfläche, die auf beiden axialen Seiten des Hohlraums gegen den Druck des Werkstoffs gestützt ist, und die bei vollständiger Öffnung der Muffe im Wesentlichen mit der Innenfläche des Zylinders fluchtet. Auf diese Weise befindet sich bei jeder Schließung der Muffe, egal um wieviel Grad, nur eine dünne Materialschicht tatsächlich außerhalb des Schneckendurchmessers und wird durch die Berührung mit den Stegen der Schnecke in Bewegung gehalten, und wenn die Muffe vollständig geöffnet ist, wird jegliche derartige dünne Schicht in den Materialfluss gedrückt, wodurch eine vollständige Selbstreinigung verbessert wird, wenn die Materialzufuhr beendet ist.

Praktischerweise sind entsprechende Kanten der Muffe und der dünnen Überschiebemuffe abgeschrägt, um das Hinausdrücken einer dünnen Materialschicht zu fördern, wenn der Zwischenraum geöffnet wird und wenn der Zwischenraum vollständig geöffnet ist, um einen ringförmigen Schlitz zu bilden, wobei eine eine Haftung aufweisende viskoelastische Masse auch dann durch die Stege der Schnecke herausgedrückt wird, wenn die Materialzufuhr beendet wurde. Dies verbessert zudem eine Selbstreinigung.

Praktischerweise ist die Länge des Rückführabschnitts von der Größenordnung der maximalen Tiefe entweder der Spiralnut in der Schnecke oder der in dem Zylinder.

Somit ergeben sich bei vollständiger Öffnung des Drosselventils im Wesentlichen keine Hohlräume in dem Zylinder, aus denen die Masse nicht durch die Wirkung der Schnecke herausbefördert wird, wenn diese zur Reinigung leer läuft. Des Weiteren reinigt sich das Drosselventil, welches die typische Eigenschaft eines Transfermix-Extruders nicht beeinträchtigt, selbst.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Die Erfindung wird nun mit Bezug auf die anliegenden Zeichnungen beschrieben: Es zeigen:

1 einen Querschnitt durch einen Extruder mit einem Transfermix-Abschnitt, der ein erfindungsgemäßes Drosselventil aufweist; und

2 eine Abwicklung eines Teils von 1.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

1 zeigt einen Extruder für viskoelastische Massen, der eine Extruderschnecke 1 aufweist, die drehbar befestigt ist und angetrieben wird, um mit einem Zylinder 2 zusammenzuwirken. Nur die Plastifizier- und Ausgangsabschnitte des Extruders sind gezeigt. Somit ist der Plastifizierabschnitt der Extruderschnecke 1 am Ende einer Transfermix-Zone gezeigt, die Spiralnuten 3 aufweist, deren Querschnitt sich gegen Null reduziert, während die Nuten 4 in dem Zylinder 2 der ersten Transfermix-Zone einen maximalen Querschnitt aufweisen, zusammen mit einem Rückführabschnitt 5 der Schnecke, deren Spiralnuten Null- bis Vollströmungsquerschnitt aufweisen. Ein Teil des Ausgangsabschnitts der Schnecke 1 ist mit einem Transportgewinde 17 in einem zylindrischen Zylinder 18 gezeigt. Ein Drosselventil am Ende der ersten Transfermix-Zone umfasst eine Muffe 7 mit einer kegelstumpfartigen Wirkfläche 6, die eine radiale innere Kante 9 bildet, die in Zusammenwirkung mit einer diametralen Kante 10 der Schnecke 1 den Drosselzwischenraum 8 bildet. In dem oberen Teil von 1 ist die Drosselmuffe 7 in einer Position gezeigt, bei der ein Drosselventil vollständig geöffnet ist, und im unteren Teil von 1 bei geschlossenem Drosselventil. In der geschlossenen Position grenzen die Kanten 9 und 10 praktisch aneinander und der Drosselzwischenraum 8 beträgt in axialer Richtung im Wesentlichen Null, wobei jedoch ein radialer Zwischenraum für den Materialdurchfluss existiert, wobei der Zwischenraum gleich dem Laufspielraum zwischen der Schnecke und dem Zylinder ist. Hierbei handelt es sich um eine extreme, wenn auch nicht unbedingt praktische Position.

Die Abwicklung aus 2 des Zylinders und des Innenraums der Muffe 7 zeigt die bevorzugte Ausführungsform des Rückführabschnitts 5, bei dem es sich um eine zweite Transfermix-Zone handelt. Die Gewinde 12, die dessen Spiralnuten 11 bilden, sind in geringerer Anzahl vorhanden als die Nuten 4 in der ersten Transfermix-Zone, und ragen axial nach hinten heraus, so dass bei offenem Drosselventil, was wieder im oberen Teil von 2 gezeigt ist, die Spiralnuten 11 immer noch für den Materialtransport sorgen, was wichtig für die Selbstreinigung ist. Diese Gewinde 13 in der ersten Transfermix-Zone, die den Gewinden 12 entsprechen, sind verkürzt, so dass bei Positionierung des Drosselventils in Schließrichtung die Gewinde 13 und 12 im Wesentlichen ununterbrochen sind. Diejenigen Gewinde 14 in dem ersten Transfermix-Zylinder, die keine derartige Entsprechung aufweisen, besitzen volle Länge.

1 zeigt einen Zwischenraum 18, welcher sich notgedrungen in der Zylinderwand am Ende der Muffe 7 öffnen würde, wenn sich diese in Schließrichtung des Drosselventils bewegte, und welcher mit Hilfe einer dünnen Überschiebemuffe 15 geschlossen wird, um den Eintritt von Material zu verhindern. Die Außenfläche 16 der Überschiebemuffe 15 drückt gegen die Muffe 7, welche auf dieser gleitet, um die nötige Steifigkeit bereitzustellen. Auf dem oberen Teil von 1 sind die entsprechenden Kanten 19 der Muffe 7 und der Überschiebemuffe 15 abgeschrägt gezeigt, und in dem unteren Abschnitt von 1 sind diese bei 20 in ebener radialer Position gezeigt. Bei der unteren Ausführungsform drückt die Axialkraft auf die Muffe 7 bei deren Bewegung in die offene Drosselventilposition die dünne Materialschicht heraus, die sich außerhalb der Schnecke befindet, wenn die Muffe 7 in jegliche zum Teil geschlossene Position bewegt wird. Bei der oberen Ausführungsform befördert die Bewegung der Stege 17 der Transportschnecke jegliches zurückbleibende Material aus dem Raum zwischen den abgeschrägten Kanten 19 heraus, wenn die Zufuhr beendet ist. Auf diese oder die andere Weise, möglicherweise abhängig von der Beschaffenheit des zu behandelnden Werkstoffs, wird sichergestellt, dass kein Material in irgendeinem Abschnitt des von der sich drehenden Schnecke überstrichenen Extruders zurückbleibt, wobei dies die größtmögliche Selbstreinigung darstellt.

1 zeigt als bevorzugten Ausführungsform für die Bewegung der Muffe 7 eine hydraulische Vorrichtung mit einem kreisförmigen Kolben 21, der über Speichen 22 mit der Muffe 7 verbunden ist. Die Speichen drücken gegen Teile des Zylinders 2, um die Drehung des gesamten Aufbaus zu verhindern. Der Kolben ist mit Hilfe von im Stand der Technik bekannten Dichtungsringen, gezeigt bei 23, öldicht hergestellt. Hydraulische Röhren 24 und 25 führen zu den Druckzwischenräumen an beiden Seiten des Kolbens 21. Zwischenräume, an denen ein Materialeintritt und/oder ein Leck von Hydrauliköl auftreten könnte, weisen Entlüftungen nach außerhalb des Zylinders auf. Ein solches Entlüftungsloch 26 auf der Unterseite des Zylinders ist in geöffneter Stellung gezeigt, um einen Schlitz für einen an der Muffe 7 befestigten Arm 27 bereitzustellen, um die Kol-benstange 28 einer elektronischen Positionserfassungsvorrichtung 29 zu bewegen, die an der Unterseite 30 des Zylinders 2 befestigt ist. Dieser Positionssensor ist ein notwendiger Bestandteil der Steuervorrichtung, die die Position der Muffe 7 exakt steuert, und somit auch den Öffnungsgrad des Drosselventils. Ebenso bei 31 ist die Rohrleitung für das Temperier-Fluid zur Steuerung der Temperatur des Zylinders 2 zusammen mit ihrem O-Ring 32 zur Abdichtung gezeigt.

Es versteht sich, dass es sich bei dieser hydraulischen Vorrichtung um eine bevorzugte Vorrichtung unter vielen anderen möglichen Vorrichtungen handelt. Einige dieser Vorrichtungen können rein mechanischer Natur sein, beispielsweise in Form einer Bereitstellung eines Schraubgewindes mit geringer Steigung, das mit seinem in dem Zylinder 2 befestigten Gegenstück in einem drehbaren Ring in Eingriff gelangt (nicht gezeigt) auf der Außenseite der Muffe 7. Der Ring selbst wird durch ein in dem Zylinder 2 befestigtes geeignetes Zahnrad bewegt, das wiederum durch eine externe Vorrichtung bewegt wird.


Anspruch[de]
  1. Extruder für viskoelastische Massen, der einen Zylinder (2) aufweist, in dem eine Schnecke (1) drehbar gelagert ist und so angetrieben ist, dass sie mit dem Zylinder (2) zusammenwirkt, wobei der Extruder aufeinanderfolgend eine Öffnung für den zu extrudierenden Werkstoff, einen Verdichtungsabschnitt, einen Plastifizierabschnitt sowie einen Austrittsabschnitt aufweist, wobei der Plastifizierabschnitt in Transfermix-Geometrie ausgebildet ist, bei der eine Spiralnut (3) in der Schnecke (1) sich in ihrem Querschnitt von Gesamtfläche zu Nullfläche ändert und in einer im Wesentlichen entsprechenden Länge des Zylinders (2) der Querschnitt der gegenüberliegenden Spiralnut (4) sich von Gesamtfläche zu Nullfläche ändert, wobei während des Betriebs der Kunststoff von der Schnecke (1) in den Zylinder (2) transportiert und währenddessen vermischt und plastifiziert wird, und bei dem auf den Plastifzierabschnitt ein Rückführabschnitt (5) folgt, dessen Innendurchmesser der wirkenden Kontaktoberfläche (6) für den Kunststoff im Zylinder (2) von der Tiefe, die der größten Tiefe der Zylindernut (4) entspricht, auf eine Tiefe reduziert wird, die im Wesentlichen einen Spielraum zum äußeren Durchmesser der Schnecke (1) aufweist, und die Spiralnut in der Schnecke in ihrer Querschnittsfläche sich von Null bis zur ganzen Tiefe ändert;

    dadurch gekennzeichnet, dass eine mindestens teilweise zylindrisch geformte Muffe (7), die im Wesentlichen die radiale Dicke der maximalen Tiefe der Zylindernut (4) aufweist, die wirkende Kontaktoberfläche (6) des Rückführabschnitts (5) in dem Zylinder (2) bildet, wobei die Muffe (7) so in dem Zylinder (2) befestigt ist, dass ein im Wesentlichen zylindrischer Zwischenraum (8) zwischen der innersten Kante (9) der wirkenden Kontaktoberfläche (6) der Muffe und einer diametralen Kante (10) der Schnecke (1) gebildet ist, bei der die Tiefe der Spiralnut (3) zu dieser im Wesentlichen Null beträgt, wobei die Muffe (7) durch Vorrichtungen in dem Zylinder gelagert ist, die so ausgelegt sind, dass sie dessen Drehbewegung verhindern, und durch Vorrichtungen für die axiale Versetzung der Muffe (7) zum Schließen und Öffnen des Zwischenraums (8) gelagert ist, um einen im Wesentlichen kontinuierlich einstellbaren Drosseleffekt zwischen der im Wesentlichen vollständig geöffneten Position und der vollständig geschlossenen Position zu erzeugen.
  2. Extruder nach Anspruch 1, bei dem die wirkende Kontaktoberfläche (6) der Muffe (7) mit einer Nut (11) der selben Drehrichtung wie die Spiralnut (4) in dem Plastifizierabschnitt des Zylinders versehen ist.
  3. Extruder nach Anspruch 2, bei dem die Spiralnut (9) in der Muffe weniger Anläufe aufweist als die Zylindernut (4) in dem Plastifizierabschnitt.
  4. Extruder nach Anspruch 3, bei dem die Gewinde (12), die die Seiten der Nut (11) in der Muffe (7) bilden, rückseitig gegen die axiale Flussrichtung um eine Länge herausstehen, die gleich der maximalen Breite des Zwischenraums (8) ist, wobei bei voll-ständig geöffnetem Zwischenraum die Gewinde (12) in Zusammenwirkung mit der Zylinderoberfläche die Spiralnut (11) auch in dem Zwischenraum (8) bilden.
  5. Extruder nach Anspruch 4, bei dem Gewinde (13), die teilweise die Nut (4) in dem Plastifizierabschnitt der Zylinders bilden und die in ihrer Lage axial den Gewinden (12) der Muffe (7) entsprechen, in axialer Richtung um die Länge des Überstands der Muffengewinde (12) verkürzt sind, während Gewinde (14), die ebenso teilweise die Nut (4) bilden und die nicht wie oben entsprechen, nicht verkürzt sind.
  6. Extruder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem ein Hohlraum (18) in der zylindrischen Zylinderwand, die sich über der axial von ihrer vollständig geöffneten Position bewegten Muffe (7) öffnet, gegen das Eintreten des Kunststoffs durch eine dünne zylindrische Überschiebemuffe (15) geschützt ist, wobei die Überschiebemuffe einen Innendurchmesser aufweist, der gleich dem Durchmesser der Zylinderoberfläche ist, und einen zylindrischen Außendurchmesser (16), der auf beiden axialen Seiten des Hohlraums (18) gegen den Druck des Werkstoffs gestützt ist und der bei vollständiger Öffnung der Muffe (7) im Wesentlichen mit der Innenfläche des Zylinders fluchtet.
  7. Extruder nach Anspruch 6, bei dem die entsprechenden Kanten (19) der Muffe (7) und der dünnen Überschiebemuffe (15) zugeschärft sind, um bei Öffnung des Zwischenraums (8) weiter eine dünne Werkstoffschicht herauszupressen und bei vollständiger Öffnung des Zwischenraums einen Ringspalt (19) zu bilden, der aufgrund des Zusammenhalts eines viskoelastischen Kunststoffs durch die Stege (17) der Schnecke herausbefördert wird, auch wenn die Zufuhr gestoppt wurde.
  8. Extruder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Länge des Rückführabschnitts (5) in der Größenordnung der maximalen Tiefe entweder der Spiralnut (3) in der Schnecke oder der Nut (4) in dem Zylinder liegt.
Es folgt ein Blatt Zeichnungen






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