AT10570U1

AT10570U1 - MIXER FOR EXTRUDER

Info

Publication number: AT10570U1
Application number: AT0076207U
Authority: AT
Original assignee: Krauss Maffei Tech Gmbh
Priority date: 2006-12-21
Filing date: 2007-12-21
Publication date: 2009-06-15

Description

2 AT010 570 U12 AT010 570 U1

Die Erfindung betrifft eine Schnecke zur Verarbeitung von Materialien, insbesondere Kunststoffen, Kautschuk oder dergleichen, mit einem Schneckenkern und zumindest abschnittsweise mit mindestens einem Schneckensteg und mit einem Mischer zur Mischung einer aus dem Material entstandenen Schmelze, wobei der Mischer mindestens einen Mischkörper und mindestens zwei Mischelemente umfasst, die den über den Mischkörper hinwegtretenden Schmelzestrom aufteilen und zur Umlenkung der entstandenen Schmelzeströme dienen.The invention relates to a screw for processing materials, in particular plastics, rubber or the like, with a screw core and at least partially with at least one screw land and with a mixer for mixing a melt formed from the material, wherein the mixer at least one mixing body and at least two mixing elements comprises, which split the past over the mixing body melt stream and serve to deflect the resulting melt streams.

Schnecken zur Verarbeitung von Materialien sind in der Praxis seit Jahren bekannt. Solche Schnecken werden zumeist in Spritzgießmaschinen und Extrudern verwendet, in denen ein Material wie Kunststoff oder Kautschuk, welches beispielsweise als Granulat oder als Pulver vorliegt, zu einer Schmelze verarbeitet wird. Das aufgeschmolzene Material wird dann durch ein Werkzeug in eine vorgegebene Form gebracht. Bei einer Spritzgießmaschine ist dies ein Spritzgusswerkzeug, in welche das aufgeschmolzene Material eingespritzt und abgekühlt wird und dem dann ein fertiges Produkt entnommen wird. Bei einem Extruder wird das geschmolzene Material durch ein Werkzeug gepresst, das beispielsweise als Rohrkopf, Profilwerkzeug oder als Düse ausgestaltet ist. Durch Nachfolgeeinrichtungen, wie eine Kalibrierung oder ein Kühlbad, wird das Produkt stabilisiert.Screws for processing materials have been known in practice for years. Such screws are mostly used in injection molding machines and extruders in which a material such as plastic or rubber, which is present for example as granules or as a powder, is processed into a melt. The molten material is then brought into a predetermined shape by a tool. In an injection molding machine, this is an injection molding tool into which the molten material is injected and cooled and then a finished product is removed. In an extruder, the molten material is pressed through a tool, which is designed, for example, as a tube head, profile tool or as a nozzle. By subsequent means, such as a calibration or a cooling bath, the product is stabilized.

Sowohl bei Extrudern als auch bei Spritzgießmaschinen werden zur Verarbeitung der aufzuschmelzenden Materialien eine oder mehrere Schnecken verwendet. Diese Schnecken sind in einem Zylinder gelagert und weisen unterschiedliche Verfahrenszonen auf. In der Regel sind mindestens eine Einzugszone, eine Aufschmelzzone, eine Mischzone und eine Austragszone vorgesehen. In manchen Anwendungen sind zusätzliche Zonen erforderlich, beispielsweise Entgasungszonen. Bei der Einspeisung von Schmelze können jedoch auch Zonen entfallen.In both extruders and injection molding machines, one or more screws are used to process the materials to be melted. These screws are stored in a cylinder and have different process zones. As a rule, at least one feed zone, one melting zone, one mixing zone and one discharge zone are provided. In some applications, additional zones are required, such as degasification zones. When feeding melt, however, it is also possible to omit zones.

In der Einzugszone wird das zu verarbeitende Material meist mittels einer Dosiereinheit und eines Trichters der Verfahrenseinheit des Extruders zugeführt. Als Verfahrenseinheit wird Schnecke/-n und Zylinder bezeichnet. Als Material sind die unterschiedlichsten Werkstoffe denkbar, beispielsweise Thermoplaste, Kautschuk, Duroplaste oder-dergleichen, die auch in Kombination mit Zusätzen, Füllstoffen usw. verarbeitet werden können. Die Schnecke weist in der Einzugzone meist einen Schneckenkern und Schneckenstege auf, mittels derer das Material in Richtung Austragszone befördert wird. In der Aufschmelzzone wird das Material durch Dissipation und gegebenenfalls von außen dem Zylinder zugeführter Heizenergie aufgeschmolzen. Das Material wird in dieser Zone somit in großen Teilen plastifiziert özw. aufgeschmolzen.In the feed zone, the material to be processed is usually supplied by means of a metering unit and a funnel of the processing unit of the extruder. The process unit is called screw / -n and cylinder. As the material, a wide variety of materials are conceivable, for example, thermoplastics, rubber, thermosets or the like, which can also be processed in combination with additives, fillers, etc. The screw usually has a screw core and screw flights in the feed zone, by means of which the material is conveyed in the direction of the discharge zone. In the melting zone, the material is melted by dissipation and optionally from the outside of the cylinder supplied heating energy. The material is thus plasticized in large parts in this zone. melted.

Das im wesentlichen aufgeschmolzene Material liegt dann als Schmelze vor. Insbesondere wenn unterschiedliche Materialien aufgeschmolzen oder verarbeitet werden oder der Schmelze Zusatzstoffe zugesetzt sind, ist es erforderlich, eine gleichmäßige Verteilung aller Inhaltsstoffe zu erreichen. Eine Homogenisierung der Schmelze erfolgt in der Mischzone. In der Mischzone sind häufig Mischer vorgesehen, die entweder Bestandteil der Schnecke sind oder die als zusätzliches Element der Schnecke zugeordnet sind. Beispiele für solche Mischer sind in der DE 600 19 092 T2 gezeigt. Bekannte Mischer sind in der Fig. 2 der Schrift gezeigt. Bei den in Fig. 2 A) bis F) gezeigten Mischern handelt es sich um distributive Mischer, die ein räumliches Umverteilen der Schmelze bewirken. Die Fig. 2 G) bis J) zeigen dispersive Mischer, die eine hohe Scherbeanspruchung der Schmelze bewirken. Die dort gezeigten Mischer sind jedoch dahingehend problematisch, dass die über den Mischkörper hinweg tretenden Schmelzeströme zwar aufgeteilt und umgelenkt werden, aber eine hinreichende Mischwirkung nicht immer erreicht wird.The substantially molten material is then present as a melt. In particular, when different materials are melted or processed or added to the melt additives, it is necessary to achieve a uniform distribution of all ingredients. Homogenization of the melt takes place in the mixing zone. In the mixing zone mixers are often provided which are either part of the screw or which are assigned as an additional element of the screw. Examples of such mixers are shown in DE 600 19 092 T2. Known mixers are shown in FIG. 2 of the document. The mixers shown in FIGS. 2 A) to F) are distributive mixers which effect a spatial redistribution of the melt. FIGS. 2 G) to J) show dispersive mixers which cause a high shear stress of the melt. However, the mixers shown there are problematic in that although the melt streams passing through the mixing body are divided and diverted, a sufficient mixing effect is not always achieved.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Schnecke zur Verarbeitung von Materialien der eingangs genannten Art anzugeben, bei der eine verbesserte Mischwirkung gegeben ist.The present invention is therefore based on the object to provide a screw for processing materials of the type mentioned, in which an improved mixing effect is given.

Erfindungsgemäß wird die voranstehende Aufgabe durch eine Schnecke zur Verarbeitung von Materialien mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Danach ist die in Rede stehende 3 AT 010 570 U1According to the invention the above object is achieved by a screw for processing materials having the features of claim 1. After that, the in question 3 AT 010 570 U1

Schnecke derart ausgestaltet und weitergebildet, dass durch die Anordnung der Mischelemente die Periodizität des Geschwindigkeitsfelds des Schmelzestroms durchbrochen ist.Worm designed and further developed such that the periodicity of the velocity field of the melt stream is broken by the arrangement of the mixing elements.

In erfindungsgemäßer Weise ist zunächst erkannt worden, dass die im Stand der Technik bekannten Mischer, welche distributive Mischelemente aufweisen, stets eine geometrische Periodizität haben. Diese Periodizität überträgt sich auch auf das Geschwindigkeitsfeld, mit dem die Schmelze über den Mischkörper tritt. Mit dem Begriff Periodizität im Geschwindigkeitsfeld ist gemeint, dass sich die Teilströme im Mischteil mit einer Regelmäßigkeit trennen und wieder vereinen. Hierdurch ist die Homogenisierungswirkung der Mischelemente beschränkt und wird ein gewisses Niveau der Homogenisierung nicht überschritten.In accordance with the invention, it has first been recognized that the mixers known in the prior art, which have distributive mixing elements, always have a geometric periodicity. This periodicity is also transferred to the velocity field with which the melt passes over the mixing body. By the term periodicity in the velocity field is meant that the partial flows in the mixing part with a regularity separate and reunite. As a result, the homogenization effect of the mixing elements is limited and a certain level of homogenization is not exceeded.

In weiter erfindungsgemäßer Weise ist erkannt worden, dass für ein gutes Mischergebnis die aufgeprägte Relativbewegung der Schmelze und deren Inhaltsstoffe ausschlaggebend ist. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Mischelemente ist in technischer Hinsicht besonders einfacher, jedoch in raffinierter Weise erreicht worden, dass die geometrische Periodizität aufgebrochen ist. Hierdurch entstehen komplexere Geschwindigkeitsfelder in der Schmelze, was wiederum in einer stark verbesserten Homogenisierungswirkung resultiert. Teilströme der Schmelze, die einmal getrennt wurden, finden durch das komplexe Strömungsprofil meist nicht wieder zueinander. Dies wurde in Versuchen bestätigt, so dass mit dem erfindungsgemäßen Mischer die Homogenisierungswirkung gegenüber herkömmlichen Mischern verbessert ist.In a further inventive manner has been recognized that the imprinted relative movement of the melt and its ingredients is crucial for a good mixing result. Due to the inventive design of the mixing elements has been achieved in a technically particularly simple, but in a sophisticated way that the geometric periodicity is broken. This results in more complex velocity fields in the melt, which in turn results in a greatly improved homogenization effect. Partial flows of the melt, which were once separated, usually do not find their way back to each other due to the complex flow profile. This has been confirmed in experiments, so that the homogenizing effect is improved over conventional mixers with the mixer according to the invention.

Vorteilhafter Weise kann durch einen erfindungsgemäßen Mischer die Direktverarbeitung von unterschiedlichen Materialien mit einem Extruder erheblich verbessert werden. Beispielsweise beim Einfärben, Füllen und Verstärken bietet die Direktverarbeitung deutliche Kostenvorteile im Hinblick auf die Rohstoffkosten und die Lagerhaltung. Ferner hat ein Verarbeiter, der einen Extruder zur Direktverarbeitung verwendet, die Möglichkeit, die Zusammensetzung der Inhaltsstoffe sehr individuell auf die tatsächlichen Erfordernisse abzustimmen. Diese Kostenvorteile sind jedoch nur nutzbar, wenn ein Produkt allen Anforderungen, insbesondere denen der Verteilung der Inhaltsstoffe, genügt. Bei den Extrudern mit bekannten Mischern sind die Anforderungen oftmals nur bei geringen Massedurchsätzen oder bei deutlich erhöhten Massetemperaturen erfüllbar. Diese erhöhten Massetemperaturen führen zu einer Schädigung des zu verarbeitenden Materials. Ein Vorteil der Erfindung besteht darin, dass durch die Verbesserung der Mischeffizienz höhere Massedurchsätze ermöglicht werden, wodurch die Wirtschaftlichkeit einer Extruderanlage verbessert werden kann. Zusätzliche Kostenvorteile ergeben sich beispielsweise durch eine Verringerung der einzumischenden Materialien beispielsweise beim Masterbatch-Verfahren, welches zur Einfärbung von Materialien dient. Durch die verbesserte Mischwirkung können also Farbpigmente besser verwertet werden.Advantageously, the direct processing of different materials with an extruder can be significantly improved by a mixer according to the invention. For example, when dyeing, filling and reinforcing direct processing offers significant cost advantages in terms of raw material costs and warehousing. Furthermore, a processor using an extruder for direct processing has the ability to tailor the composition of the ingredients very individually to the actual requirements. However, these cost advantages can only be used if a product meets all requirements, in particular those of the distribution of the ingredients. In the extruders with known mixers, the requirements can often only be met with low mass throughputs or at significantly elevated melt temperatures. These increased melt temperatures lead to damage to the material to be processed. An advantage of the invention is that higher mass flow rates are made possible by improving the mixing efficiency, whereby the economy of an extruder plant can be improved. Additional cost advantages arise, for example, through a reduction in the materials to be mixed in, for example, the masterbatch process, which is used for coloring materials. The improved mixing effect means that color pigments can be better utilized.

Im Hinblick auf eine besonders einfache Ausgestaltung könnte die Form und/oder der Abstand der Mischelemente ungleichförmig ausgestaltet sein. Dies könnte beispielsweise dadurch erreicht werden, dass die Form und/oder der Abstand der Mischelemente in Längsrichtung des Schneckenkerns variieren. Dies bedeutet, dass die Mischelemente, die in Längsrichtung des Schneckenkerns angeordnet sind, unterschiedliche Formen und/oder Abstände zueinander aufweisen. Die Form des Mischelements kann sich dabei in jedweder Richtung ändern, beispielsweise könnte ein Übergang von einer Querschnittsform in eine andere Querschnittsform gewählt werden oder aber die gleiche Querschnittsform könnte sich vergrößern oder zur Austragszone hin verkleinern oder umgekehrt.With regard to a particularly simple embodiment, the shape and / or the distance of the mixing elements could be designed non-uniform. This could be achieved, for example, by varying the shape and / or the spacing of the mixing elements in the longitudinal direction of the screw core. This means that the mixing elements, which are arranged in the longitudinal direction of the screw core, have different shapes and / or distances from one another. The shape of the mixing element may in this case change in any direction, for example a transition from one cross-sectional shape to another cross-sectional shape could be selected or the same cross-sectional shape could increase or decrease towards the discharge zone or vice versa.

Zusätzlich oder alternativ könnte der Abstand der Mischelemente zueinander in Längsrichtung variieren. Beispielsweise könnten die Mischelemente, die näher zur Eintragszone hin angeordnet sind, enger beabstandet sein, um den Schmelzestrom zunächst in eine Vielzahl von Schmelzeströmen zu unterteilen. Mit zunehmendem Abstand der Mischelemente zum Ende des Mischkörpers hin könnte die Durchmischung bzw. das Ausstreichen der Teilströme in Umfangsrichtung begünstigt werden. Je nach Erfordernis könnte jedoch auch in dem Bereich des 4 AT 010 570 U1Additionally or alternatively, the distance between the mixing elements could vary in the longitudinal direction. For example, the mixing elements located closer to the entry zone could be more closely spaced to first divide the melt stream into a plurality of melt streams. With increasing distance of the mixing elements to the end of the mixing body towards the mixing or the spreading of the partial streams in the circumferential direction could be favored. Depending on the requirement, however, it could also be in the area of 4 AT 010 570 U1

Mischers, der zur Eintragszone hin angeordnet ist, ein größerer Abstand zwischen den Mischelementen vorgegeben sein. Zum Ende des Mischkörpers hin könnte der Abstand der Mischelemente dann enger zueinander gewählt werden. Somit würde im Bereich des Endes des Mischers eine verstärkte Aufteilung des Gesamtstroms in Teilströme erzielt werden.Mischers, which is arranged to the entry zone, be given a greater distance between the mixing elements. Towards the end of the mixing body, the distance of the mixing elements could then be selected to be closer to one another. Thus, in the region of the end of the mixer, an increased division of the total flow into partial flows would be achieved.

Im Rahmen einer weiteren Verbesserung der Homogenisierung könnte die Form und/oder der Abstand der Mischelemente in Umfangsrichtung des Schneckenkerns variieren. Hierdurch könnte wiederum eine Durchbrechung der Periodizität erfolgen. Die Variation der Form und/oder des Abstandes der Mischelemente in Umfangsrichtung könnte hierbei entsprechend der Variationen der Mischelemente in Längsrichtung des Schneckenkerns erfolgen.As part of a further improvement of the homogenization, the shape and / or the distance of the mixing elements in the circumferential direction of the screw core could vary. This could in turn be an opening of the periodicity. The variation of the shape and / or the distance of the mixing elements in the circumferential direction could in this case take place in accordance with the variations of the mixing elements in the longitudinal direction of the screw core.

Zusätzlich oder alternativ könnte zwischen zwei oder mehreren Mischelementen der Durchmesser des Schneckenkerns variieren. Somit könnte die Gangtiefe sehr individuell zur Verbesserung des Mischverhaltens optimiert werden. Die Gangtiefe könnte jedoch auch über den gesamten Umfang des Schneckenkerns zur Austragszone hin variieren, beispielsweise sich verringern. Hierdurch könnte das Druckverhalten verbessert werden. Zur Verringerung des Drucks in der Austragszone könnte die Gangtiefe sich jedoch zur Austragszone hin verringern.Additionally or alternatively, the diameter of the screw core could vary between two or more mixing elements. Thus, the flight depth could be optimized individually to improve the mixing behavior. However, the flight depth could also vary over the entire circumference of the screw core to the discharge zone, for example, decrease. This could improve the printing behavior. However, to reduce the pressure in the discharge zone, the flight depth could decrease towards the discharge zone.

Im Hinblick auf ein besonders gutes Mischergebnis könnte der Schneckenkern gleichförmig zur Hauptachse des Schneckenkerns ausgestaltet sein. Beispielsweise könnte er im Wesentlichen kreisförmig sein. Der Schneckenkern könnte jedoch auch ungleichförmig sein, beispielsweise Nuten aufweisen. Hierdurch könnten das Aufteilverhalten und die Umlenkung der Schmelzeströme sowie die Geschwindigkeit, mit denen der Schmelzestrom fließt, verändert werden.With regard to a particularly good mixing result, the worm core could be designed uniformly with respect to the main axis of the worm core. For example, it could be substantially circular. However, the screw core could also be non-uniform, for example, have grooves. In this way, the splitting behavior and the deflection of the melt streams and the speed at which the melt stream flows, could be changed.

In einer anderen Ausgestaltung könnten die Mischelemente als Zähne, Stifte oder Vorsprünge, die sich vom Mischkörper aus erstrecken, ausgestaltet sein. Auch jede andere Form der Mischelemente wäre möglich. Die geometrische Form eines Mischelements könnte zusätzlich variieren, beispielsweise könnte die Breite der Mischelemente abnehmen. Während das erste Mischelement eine 16fache Breite haben könnte, könnten die in Verfahrensrichtung stromabwärtigen Mischelemente lediglich noch die 12fache Breite und die nächsten Mischelemente die 8fache Breite ausweisen. Das letzte Set von Mischelementen könnte dann eine 6fache Breite aufweisen. Zudem könnte der Abstand der Mischelemente um den Umfang des Schneckenkerns variieren.In another embodiment, the mixing elements could be configured as teeth, pins or protrusions which extend from the mixing body. Any other form of mixing elements would be possible. The geometric shape of a mixing element could additionally vary, for example, the width of the mixing elements could decrease. While the first mixing element could have a 16-fold width, the downstream mixing elements could only have 12 times the width and the next mixing elements 8 times the width. The last set of mixing elements could then have a 6-fold width. In addition, the distance of the mixing elements could vary around the circumference of the screw core.

Hinsichtlich einer besonders einfachen Ausgestaltung der Mischelemente könnten diese als durchbrochene Stege, die sich vom Mischkörper aus erstrecken, ausgestaltet sein. Hierbei könnte in der Mischzone die Gangzahl der Schnecke erhöht werden und/oder könnten die Stege der Schnecke durch Ausnehmungen durchbrochen sein. Durch diese Ausnehmungen könnte dann der Abstand der Mischelemente zueinander sowie deren Form variiert werden.With regard to a particularly simple embodiment of the mixing elements, these could be designed as perforated webs which extend from the mixing body. In this case, the number of flights of the worm could be increased in the mixing zone and / or the webs of the worm could be broken through recesses. By these recesses then the distance of the mixing elements to each other and their shape could be varied.

In einer anderen Ausführungsform könnte der Mischkörper als Scheibe und die Mischelemente als Bohrung ausgestaltet sein. Die Bohrungen könnten hierbei unterschiedlich groß ausgestaltet sein und/oder in der Form variieren, in der sie sich durch die Scheibe erstrecken. Des Weiteren könnten die Bohrungen die Scheibe achsparallel zum Schneckenkern durchtreten oder die Bohrungen könnten die Scheibe in einem Winkel zum Mischkörper und/oder zueinander durchtreten.In another embodiment, the mixing body could be designed as a disk and the mixing elements as a bore. The holes could be designed differently sized and / or vary in the form in which they extend through the disc. Furthermore, the holes could penetrate the disc axially parallel to the screw core or the holes could pass through the disc at an angle to the mixing body and / or each other.

Die Form der Mischelemente könnte im Querschnitt rund, rechteckig, rautenförmig, ellipsenförmig oder haifischflossenförmig ausgestaltet sein. Hierdurch ließen sich die Mischelemente besonders gut an die jeweilige Verfahrensaufgabe anpassen. Die Mischelemente könnten über den gesamten Mischkörper hinweg den gleichen Querschnitt aufweisen oder aber im Querschnitt variieren. Es könnte jedoch auch jedwede andere Querschnittsfläche für die Mischelemente verwendet werden.The shape of the mixing elements could be round, rectangular, diamond-shaped, elliptical or shark-fin shaped in cross-section. As a result, the mixing elements could be adapted particularly well to the respective process task. The mixing elements could have the same cross section over the entire mixing body or vary in cross section. However, any other cross-sectional area could be used for the mixing elements.

Im Rahmen einer besonders einfachen Fertigung könnte der Mischkörper integraler Bestandteil 5 AT 010 570 U1 der Schnecke sein. Der Kern des Mischkörpers wäre somit identisch mit dem Schneckenkern, von dem aus dann sich die Mischelemente erstrecken.In the context of a particularly simple production of the mixing body could be an integral part of the screw 5 AT 010 570 U1. The core of the mixing body would thus be identical to the screw core, from which then extend the mixing elements.

Im Rahmen einer besonders flexiblen Anpassung an die Verfahrensverhältnisse könnte der Schneckenkörper aus einem Dorn und Schneckenelementen aufgebaut sein. Hierbei würde der Mischkörper als ein oder mehrere Schneckenelemente ausgestaltet sein.As part of a particularly flexible adaptation to the process conditions of the screw body could be constructed of a mandrel and screw elements. Here, the mixing body would be configured as one or more screw elements.

Es gibt nun verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten und weiterzubilden. Dazu ist einerseits auf die dem Anspruch 1 nachge-ordneten Ansprüche und andererseits auf die nachfolgende Erläuterung von bevorzugten Ausführungsbeispielen der erfindungsgemäßen Schnecke zur Verarbeitung von Materialien anhand der Zeichnung zu verweisen. In Verbindung mit der Erläuterung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Schnecke anhand der Zeichnung werden auch im Allgemeinen bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Lehre erläutert. In der Zeichnung zeigt dieThere are now various possibilities for designing and developing the teaching of the present invention in an advantageous manner. For this purpose, on the one hand to the claim 1 nachge-assigned claims and on the other hand to the following explanation of preferred embodiments of the screw according to the invention for the processing of materials with reference to the drawings. In connection with the explanation of the preferred embodiments of the screw according to the invention with reference to the drawing, generally preferred embodiments and developments of the teaching are explained. In the drawing shows the

Fig. 1 a) in einer schematischen perspektivischen Ansicht, ein erstes Ausfüh rungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Schnecke im Bereich der Mischzone, wobei die Breite, die Anzahl und Anordnung der Mischelemente variiert,1 a) in a schematic perspective view, a first Ausfüh approximately example of a screw according to the invention in the mixing zone, wherein the width, the number and arrangement of the mixing elements varies,

Fig. 1 b) eine schematische Seitenansicht des Ausführungsbeispiels derFig. 1 b) is a schematic side view of the embodiment of

Fig. 1 a),Fig. 1 a),

Fig. 1 c) eine weitere schematische Seitenansicht des Ausführungsbeispiels derFig. 1 c) is a further schematic side view of the embodiment of

Fig. 1 a),Fig. 1 a),

Fig. 1 d) einen Schnitt durch die Schnecke des ersten Ausführungsbeispiels zuFig. 1 d) a section through the screw of the first embodiment to

Beginn der Mischzone,Beginning of the mixing zone,

Fig. 2 a) in einer schematischen perspektivischen Ansicht, ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Schnecke im Bereich derFig. 2 a) in a schematic perspective view, a second embodiment of a screw according to the invention in the field of

Mischzone, wobei die Breite, die Anzahl und Anordnung der Mischelemente sowie der Kerndurchmesser variiert,Mixing zone, wherein the width, the number and arrangement of the mixing elements and the core diameter varies,

Fig. 2 b) eine schematische Seitenansicht des Ausführungsbeispiels derFig. 2 b) is a schematic side view of the embodiment of

Fig. 2 a),Fig. 2 a),

Fig. 2 c) eine weitere schematische Seitenansicht des Ausführungsbeispiels derFig. 2 c) another schematic side view of the embodiment of

Fig. 2 a),Fig. 2 a),

Fig. 2 d) einen Schnitt durch die Schnecke des zweiten Ausführungsbeispiels zuFig. 2 d) a section through the screw of the second embodiment to

Beginn der Mischzone,Beginning of the mixing zone,

Fig. 3 a) in einer schematischen perspektivischen Ansicht, ein drittes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Schnecke im Bereich derFig. 3 a) in a schematic perspective view, a third embodiment of a screw according to the invention in the field of

Mischzone, wobei die Anzahl und Anordnung der Mischelemente variiert, die als durchbrochene Stege ausgeführt sind,Mixing zone, wherein the number and arrangement of the mixing elements varies, which are designed as perforated webs,

Fig. 3 b) eine schematische Seitenansicht des Ausführungsbeispiels derFig. 3 b) is a schematic side view of the embodiment of

Fig. 3 a),Fig. 3 a),

Fig. 3 c) eine weitere schematische Seitenansicht des Ausführungsbeispiels derFig. 3 c) is a further schematic side view of the embodiment of

Fig. 3 a),Fig. 3 a),

Fig. 3 d) einen Schnitt durch die Schnecke des dritten Ausführungsbeispiels zuFig. 3 d) a section through the screw of the third embodiment to

Beginn der MischzoneBeginning of the mixing zone

Fig. 4 a), b), c), d), e) in einem schematischen Querschnitt, Variationen des dritten Ausführungsbeispiels, nämlich erfindungsgemäße Mischer einer erfindungsgemäßen Schnecke im Bereich der Mischzone, wobei die Anzahl und Anordnung der Mischelemente variiert, die als durchbrochene Stege ausgeführt sind,Fig. 4 a), b), c), d), e) in a schematic cross section, variations of the third embodiment, namely mixer according to the invention a screw according to the invention in the mixing zone, wherein the number and arrangement of the mixing elements varies as a perforated Webs are executed,

Fig. 5 a), b), c) in einem schematischen Querschnitt, weitere Ausführungsbeispiele von erfindungsgemäßen Mischern mit unterschiedlich gestalteten Mischelementen undFig. 5 a), b), c) in a schematic cross-section, further embodiments of mixers according to the invention with differently shaped mixing elements and

Fig. 6 a), b) in einer schematischen perspektivischen Ansicht, ein weiteres Ausfüh- 6 AT 010 570 U1 rungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Mischers, wobei der Mischkörper als Scheibe und die Mischelemente als Bohrungen ausgestaltet sind.Fig. 6 a), b) in a schematic perspective view, another Ausfüh- 6 AT 010 570 U1 tion of a mixer according to the invention, wherein the mixing body are designed as a disc and the mixing elements as bores.

Gleiche Elemente sind in allen Figuren mit gleichen Bezugzeichen gekennzeichnet. Die Schnecke zur Verarbeitung von Materialien, in diesem Fall von Kunststoff, weist einen Schneckenkern 1 und Schneckenstege 2 auf. In Fig. 1 ist lediglich ein Teil der Schnecke gezeigt, welche in der Mischzone angeordnet ist. Die Schnecke weist einen Mischer 3 zur Mischung der Schmelze auf, welche in diesem Ausführungsbeispiel plastifizierter Kunststoff mit dem Zusatzstoff Masterbatch ist. Der Mischer 3 weist einen Mischkörper 4 und eine Vielzahl von Mischelementen 5 auf. Die Mischelemente 5 erstrecken sich vom Mischkörper 4 aus, die den über den Mischkörper 4 hinwegtretenden Schmelzestrom aufteilen und zur Umlenkung der entstandenen Schmelzeströme dienen.Identical elements are identified in all figures with the same reference numerals. The screw for processing materials, in this case plastic, has a screw core 1 and screw flights 2. In Fig. 1, only a part of the screw is shown, which is arranged in the mixing zone. The screw has a mixer 3 for mixing the melt, which in this embodiment is plasticized plastic with the additive masterbatch. The mixer 3 has a mixing body 4 and a plurality of mixing elements 5. The mixing elements 5 extend from the mixing body 4, which divide the melt flow past the mixing body 4 and serve to deflect the resulting melt streams.

In erfindungsgemäßer Weise ist durch die Anordnung der Mischelemente 5 die Periodizität des Geschwindigkeitsfelds des Schmelzestroms durchbrochen, da die Form und der Abstand der Mischelemente 5 ungleichförmig ausgestaltet sind. In diesem konkreten Ausführungsbeispiel weisen die Mischelemente 5 einen im Wesentlichen recheckigen Querschnitt auf und sind als Zahn 6 ausgeführt. Die Mischelemente 5 variieren in diesem Ausführungsbeispiel in der Breite der Zähne 6 und der Anzahl der Zähne 6 in Umfangsrichtung, also der Lückenbreite zwischen den Zähnen und demgemäß der Anzahl der Zähne 6. Die Fig. 1 a) bis c) zeigen den erfindungsgemäßen Mischer 3 dieser Ausführungsform in einer perspektivischen Ansicht und verschiedenen Seitenansichten, während Fig. 1 d) einen Querschnitt durch den Mischer 3 zeigt.In accordance with the invention, the periodicity of the velocity field of the melt stream is broken by the arrangement of the mixing elements 5, since the shape and the distance of the mixing elements 5 are designed non-uniform. In this particular embodiment, the mixing elements 5 have a substantially rectangular cross-section and are designed as a tooth 6. The mixing elements 5 in this embodiment vary in the width of the teeth 6 and the number of teeth 6 in the circumferential direction, ie the gap width between the teeth and accordingly the number of teeth 6. FIGS. 1 a) to c) show the mixer 3 according to the invention this embodiment in a perspective view and various side views, while Fig. 1 d) shows a cross section through the mixer 3.

Fig. 2 a) bis d) zeigen eine andere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schnecke, die gegenüber der Ausführungsform der Fig. 1 unter anderem dahingehend verändert ist, dass der Durchmesser des Schneckenkerns 1 zwischen Reihen von Zähnen 6 reduziert ist. Die Reduzierung des Durchmessers verändert die Gangtiefe innerhalb des Mischers 3 in unterschiedlicher Größenordnung. Der Durchmesser des Schneckenkerns 1 reduziert sich in diesem Ausführungsbeispiels lediglich zwischen den Reihen von Zähnen 6 nicht zwischen Zähnen 6, die in Umfangsrichtung nebeneinander angeordnet sind. Fig. 2 a) bis c) zeigen den erfindungsgemäßen Mischer 3 in einer perspektivischen Ansicht und verschiedenen Seitenansichten. Fig. 2 d) zeigt einen Querschnitt des erfindungsgemäßen Mischers 3. Hierbei zeigt sich, dass die Zähne 6 nicht gegeneinander versetzt angeordnet sind.Fig. 2 a) to d) show another embodiment of a screw according to the invention, which is compared to the embodiment of Fig. 1, inter alia changed to the effect that the diameter of the screw core 1 between rows of teeth 6 is reduced. The reduction of the diameter changes the flight depth within the mixer 3 in different order of magnitude. The diameter of the screw core 1 is reduced in this embodiment only between the rows of teeth 6 between teeth 6, which are arranged side by side in the circumferential direction. Fig. 2 a) to c) show the mixer 3 according to the invention in a perspective view and various side views. Fig. 2 d) shows a cross section of the mixer according to the invention 3. This shows that the teeth 6 are not offset from each other.

In Fig. 3 a) bis d) sind ein drittes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Mischers 3 gezeigt, dessen Mischelemente 5 als durchbrochene Stege 7 ausgestaltet sind. Die Gangzahl bleibt in dieser Ausführungsform gleich, allerdings variiert die Lückenbreite zwischen den durchbrochenen Stegen 7. Fig. 3 a) bis c) zeigen den erfindungsgemäßen Mischer 3 in einer perspektivischen Ansicht und verschiedenen Seitenansichten. In Fig. 3 d) ist ein Querschnitt des erfindungsgemäßen Mischers 3 dieser Ausführungsform gezeigt.In Fig. 3 a) to d), a third embodiment of a mixer 3 according to the invention are shown, the mixing elements 5 are designed as a perforated webs 7. The number of flights remains the same in this embodiment, but varies the gap width between the perforated webs 7. Fig. 3 a) to c) show the mixer 3 of the invention in a perspective view and different side views. FIG. 3 d) shows a cross-section of the mixer 3 according to the invention of this embodiment.

Ein viertes Ausführungsbeispiel ist in Fig. 4 a) bis e) gezeigt, das gegenüber der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform dahingehend verändert ist, dass sich sowohl die Lückenbreite als auch die Gangzahl über den Verlauf des Mischers 3 verändert. Fig. 4 a) bis d) zeigen den erfindungsgemäßen Mischer 3 in einer perspektivischen Ansicht und verschiedenen Seitenansichten. In Fig. 4 e) ist ein Querschnitt des erfindungsgemäßen Mischers 3 dieser Ausführungsform gezeigt.A fourth embodiment is shown in Fig. 4 a) to e), which is changed over the embodiment shown in Fig. 3 in that both the gap width and the number of threads over the course of the mixer 3 changes. Fig. 4 a) to d) show the mixer 3 according to the invention in a perspective view and various side views. In Fig. 4 e) is shown a cross section of the mixer 3 of this embodiment according to the invention.

Fig. 5 a) bis c) zeigen Querschnitte erfindungsgemäßer Mischer 3. Der Mischkörper 4 ist in den Ausführungsbeispielen der Fig. 5 integraler Bestandteil des Schneckenkerns 1. Besonders gut sind in Fig. 5 die unterschiedlichen Querschnittsformen der Mischelemente 5 zu sehen. In Fig. 5 a) sind die Mischelemente 5 im Wesentlichen rechteckförmig ausgestaltet, in Fig. 5 b) ellipsenförmig und in Fig. 5 c) haifischflossenförmig.5 a) to c) show cross sections of mixer 3 according to the invention. The mixing body 4 is an integral part of the screw core 1 in the exemplary embodiments of FIG. 5. The different cross-sectional shapes of the mixing elements 5 can be seen particularly well in FIG. In Fig. 5 a), the mixing elements 5 are substantially rectangular in shape, in Fig. 5 b) elliptical and in Fig. 5 c) shark fin.

Claims

FIG. 6 shows a further embodiment of a mixer 3 according to the invention. In this embodiment, the mixing body 4 is designed as a disk 8 and the mixing elements 5 are designed as bores 9. The embodiment shown in Fig. 6 a) shows holes 9, which are achsparal-lel run to the screw core 1 when the mixer 3 is assigned to the screw core 1 during operation. The embodiment shown in Fig. 6 b) shows holes 9, which are at an angle to each other and to the screw core 1, when the mixer 3 is assigned to the screw core 1 during operation. For further details, refer to the general description to avoid repetition. Finally, it should be expressly understood that the embodiments described above are only for the purpose of discussion of the claimed teaching, but not limit these to the embodiments. LIST OF REFERENCES 1 screw core 2 screw flights 3 mixers 4 mixing elements 5 mixing elements 6 tooth 7 perforated web 8 disc 9 bore Claims: 1. A screw for processing materials, in particular plastics, rubber or the like, with a screw core (1) and at least in sections with at least one screw flight (2) and with a mixer (3) for mixing a melt formed from the material, wherein the mixer (3) comprises at least one mixing body (4) and at least two mixing elements (5), the melt stream passing over the mixing body (4) divide and serve to deflect the resulting melt streams, characterized in that the periodicity of the velocity field of the melt stream is broken by the arrangement of the mixing elements (5).

2. screw according to claim 1, characterized in that the shape and / or the distance of the mixing elements (5) are designed non-uniform.

3. worm according to claim 1 or 2, characterized in that the shape and / or the distance of the mixing elements (5) in the longitudinal direction of the screw core (1) varies.

4. screw according to one of claims 1 to 3, characterized in that the shape and / or the distance of the mixing elements (5) in the circumferential direction of the screw core (1) varies.

5. A screw according to one of claims 1 to 4, characterized in that between two or more mixing elements (5), the diameter of the screw core (1) varies.

6. A screw according to claim 5, characterized in that the screw core (1) is the same 8 AT 010 570 U1 designed to the main axis of the screw core (1).

7. A screw according to one of claims 1 to 6, characterized in that the mixing elements (5) as teeth (6), pins or projections which extend from the core of the mixing body (4) are configured.

8. worm according to one of claims 1 to 6, characterized in that the mixing elements (5) as a perforated webs (7) which extend from the mixing body (4) are configured.

9. screw according to one of claims 1 to 6, characterized in that the mixing body (4) as a disc (8) and the mixing elements (5) are designed as bores.

10. A screw according to claim 9, characterized in that the bores (9) pass through the disc (8) axis-parallel to the screw core (1).

11. A screw according to claim 10, characterized in that the bores (9) pass through the disc (8) at an angle to the mixing body (4) and / or each other.

12. A screw according to any one of claims 7 to 11, characterized in that the mixing elements (5) are round, rectangular, diamond-shaped, elliptical or shark-fin shaped in cross-section.

13. A screw according to one of claims 1 to 12, characterized in that the mixing body (4) is integral complaint part of the screw body, which is formed from screw core (1) and optionally a screw web (2).

14. A screw according to any one of claims 1 to 13, characterized in that the screw body is constructed from a mandrel and screw elements. For this purpose 6 sheets of drawings