DD151421A5 - Zweistufige strangpressvorrichtung - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine zweistufige Strangpreszvorrichtung fuer thermoplastische Formmassen, insbesondere pulverfoermige Kunststoffmassen. Die Strangpreszvorrichtung weist zwei senkrecht zueinander angeordnete, getrennt antreibbare Strangpreszstufen auf. Die erste Strangpreszstufe ist vertikal und die zweite Strangpreszstufe horizontal angeordnet. Die Arbeitsbereiche der beiden Strangpreszstufen, die versetzt zueinander angeordnet sind, tangieren einander in ihrem Kreuzungsbereich und weisen dort einen Verbindungsdurchgang auf. Ausgehend vom Ziel der Erfindung, eine unzulaessige Erwaermung der Masseschmelze zu vermeiden und dennoch die Schneckendrehzahl nicht unnoetig auf relativ niedrige Werte zu beschraenken, soll eine zweistufige Strangpreszvorrichtung geschaffen werden, mit der Endprodukte ausreichend guter Qualitaet bei einer hohen Durchsatzleistung erzielt werden koennen. Erfindungsgemaesz wird dies dadurch erreicht, dasz das drehbare Plastifizierorgan der vertikalen Strangpreszstufe zwischen Foerderschneckenteilen versetzt zueinander angeordnete Knetscheiben aufweist. In den Arbeitsbereich der vertikalen Strangpreszstufe ragen Zylinderstifte hinein. Das vertikale Plastifizierorgan ist mit seinem oberen Ende drehbar gelagert.
Description
Berlin, den 28»5.1980 179 1 -Ί- 57 434/25
Zweistufige Strangpreßvorrichtung ·
Anwendungsgebiet der Erfindung - .
Die Erfindung "betrifft eine zweistufige Strangpreßvorrichtung für thermoplastische Formmassen, insbesondere pulverförmige Kunststoff massen, mit zwei senkrecht zueinander angeordneten, getrennt antreibenden ötrangpreßstufen, bei der die erste Strangpreßstufe vertikal und die zweite Strangpreßstufe horizontal angeordnet sind, wobei die Arbeitsbereiche der beiden Strangpreßstufen, die versetzt zueinander angeordnet sind, in ihrem Kreuzungsbereich einander tangieren und einen "Verbindungsdurchgang aufweisen.
Charakteristik der bekannten technischen Lösungen
Es ist eine zweistufige Strangpreßvorrichtung für pulverförmige plastische atoffe bekannt (DE-AS 15 54 896), die aus einem vertikal angeordneten Schneckenförderer und einem horizontal angeordneten Schneckenförderer besteht. Diese beiden Schneckenförderer stehen in Arbeitsrichtung aufeinanderfolgend in Verbindung«, Die Verbindung der Arbeitsbereiche der versetzt zueinander angeordneten Schneckenförderer liegt in ihrem Kreuzungsbereich, in dem sie einander tangieren.
Dem vertikalen Schneckenförderer wird die pulverförmige formmasse aufgegeben. Durch die sich in der behausebohrung des vertikalen Schneckenförderers drehende Förderschnecke wird sie abwärts bewegt« Dabei wird die Formmasse unter Drück- und Heizeinwirkung vorplastifiziert» Am Ende des
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Arbeitsbereiches wird die vorplastifizierte Formmasse durch einen Verbindungsdurchgang in den horizontalen Schneckenförderer übergeben. Die Förderschnecke des horizontalen Schneckenförderers ist zur Terdichtung und zum Strangpressen der plastifizierten Formmasse ausgebildet.
Um unterschiedliche Arbeitsbedingungen für verschiedenartige Formmassen zu realisieren, weist die vertikale Förderschnecke an ihrem Ende eine konische Schulter auf, weiche mit einem ebenfalls konischen Teil des üchneckenfördergehäuses zusammenwirkt. Dadurch entsteht eine Drosselstelle, über die der Übertritt der Formmasse von der ersten Verarbeitungsstufe zur zweiten geregelt werden kann.
Dieser bekannten ^trangpreßvorrichtung wird aus vollem -einfülltrichter die Formmasse zugeführt, so daß diese Strangpreßvorrichtung mit gefüllten Schneckengängen arbeitet. Das bedeutet, daß durch die gefüllten Schneckengänge ständig eine Höchstscherenergieeinleitung erfolgt. Um nun eine unzulässige Erwärmung der Masseschmelze zu vermeiden, ist es notwendig, die maximal mögliche Schneckendrehzahl nicht auszunutzen, sondern die Schneckendrehzahl auf relativ niedrige werte zu beschränken. Es ist mit dieser bekannten Strangpreßvorrichtung also nicht möglich, die heute geforderten hohen Durchsatzleistungen bei ausreichender Plastifizierung und Homogenisierung des Endproduktes zu erbringen. Besonders Formmassen mit schwer dispergierbaren Zuschlägen, wie Farbpigmenten, ergaben Enäproc[ui£te von nicht ausreichender Qualität.
Ziel der !Erfindung; ' .
Das Ziel der Erfindung besteht darin, eine zweistufige Strangpreßvorrichtung für thermoplastische Fonmassen mit zwei senk-
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recht zueinander angeordneten Strangpreßstufen derart auszubilden, daß eine unzulässige Erwärmung der Masseschmelze vermieden wird, obwohl die Senneckendrehzahl nicht auf relativ niedrige Werte beschränkt wird. ,
Darlegung des Wesens der Erfindung . .
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine zweistufige Strangpreßvorrichtung für thermoplastische !Formmassen, insbesondere pulverförmige Kunststoffmassen, mit zwei senkrecht zueinander angeordneten, getrennt antreibbaren Strangpreßstufen, bei der die erste Strangpreßstufe vertikal und die zweite Strangpreßstufe horizontal angeordnet sind, wobei die Arbeitsbereiche der beiden Strangpreßstufen, die versetzt zueinander angeordnet sind, in ihrem Kreuzungsbereich einander tangieren und einen Verbindurigsdurchgang aufweisen, zu schaffen, mit der Endprodukte ausreichend guter Qualität bei einer hohen ^urchsatzleistung erzielt werden können.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das drehbare Plastifizierorgan der vertikalen ^trangpreßstufe ZY/ischen Pörderschne.ckenteilen versetzt zueinander angeordnete Knetscheiben aufweist, daß in den Arbeitsbereich der vertikalen Strangpreßstufe Zylinderstifte hineinragen, daß das vertikale Plastifizi.erorgan mit seinem oberen Ende drehbar gelagert- ist.
Die Anordnung der Knetscheiben ergibt freie Mischräume, in denen unter Zusammenwirken mit den Zylinderstiften eine größere Durchmischung und ein Einbringen von größerer Scherenergie auch bei teilgefüllteii Gärigen möglich ist, Die zu verarbeitende SOrmmasse wird ständig aufgerissen und umgeschichtet. Selbst schwer dispergierbare Farbpigmente werden
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sicher zerteilt una in die thermoplastische Formmasse gleichmäßig eingemischt» Da es mit der erfindungsgemäßen Ausbildung der vertikalen ^trangpreßstufe möglich ist, auch bei teilgefüllten Gängen hohe Scherenergie in die zu verarbeitende Formmasse einzubringen, kann die Strangpreßvorrichtung mit sehr hohen Drehzahlen und damit mit hohen Durchsatzleistungen gefahren werden. '
Knetscheiben sind von dem Einsatz in Doppelschneckenextrudern her bekannt. Die funktion von Knetscheiben besteht darin, daß die Formmasse in einem Keil eingezogen wird. Die durch den Scherspalt strömende Formmasse wird einer Scherwirkung unterworfen. Da die Knetscheiben eine endliche -^reite haben, fließt Schmelze beiderseits der Knetscheibe in axialer Richtung ab. Mehrere Knetscheiben werden stets mit Winkelversatz zueinander axial hintereinander angeordnet, so daß beiderseits jeder Knetscheibe Massenschmelze in benachbarte Kanäle abfließen kann. Das ergibt eine ausgezeichnete Mischwirkung von Kanal zu Kanal. Je nach Anordnung der versetzten Knetscheiben ergibt sich durch die jeweilige Verdrehung der Knetscheiben eine positive oder negative axiale Förderwirkung. .
Die vorteilhafte Wirkung der erfindungsgemäß angeordneten Zylinderstifte besteht darin, daß die vorkomprimierte Formmasse an einem Mitdrehen mit dem Plastifizierorgan gehindert wird, so daß der Seher- und Fördereffekt der Knetscheiben bzw., Förderschneckenteile wirksam werden kann.
Die obere Lagerung des vertikalen Plastifizierorgans ermöglicht hohe Drehzahlen des Plastifizierorgans. Ein Anlaufen an die
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Zylinderinnenwand kann dadurch vermieden und der Verschleiß verringert werden« Zusätzlich kann der obere Lagerzapfen des Plastifizierorgans als Aufnahme von Rührteilen oder Vorverdichtungsteilen im Einfülltrichter benutzt werden.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist darin zu sehen, daß die in die Gehäusebohrung des vertikalen Gehäusezylinders hineinragenden Zylinderstifte verstellbar sind,
Die verstellbare -Ausbildung der Zylinderstifte ermöglicht ein Verändern des Abstandes von Zylinderstiftenden zu dem Umfang des dem jeweiligen Zylinderstift gegenüberliegenden schneckenfreien Kingbundes oder der jeweiligen kreisförmigen Scheibe zwischen den Knetscheiben. Entsprechend den jeweiligen Materialeigenschaften der zu verarbeitenden Formmasse werden die Zylinderstifte mit größerem oder kleinerem bstand angestellt. -·
Eine weitere vorteilhafte -AUSgestaltung der Erfindung ist darin zu sehen, daß das vertikale Plastifizierorgan im Kreuzungsbereich der Strangpreßstufen Knetscheiben aufweist, die in Gegenförderrichtung zueinander versetzt angeordnet sind. Diese Ausgestaltung erleichtert die Übergabe der plastifizierten Formmasse und verhindert ein Durchdringen von Masseteilchen in Richtung der unteren Axialdrucklagerung.
Vorteilhafterweise wird die Strangpreßvorrichtung derart ausgebildet, daß das vertikale Plastifizierorgan im Kreuzungsbereich der beiden Strangpreßstufen von einer drehbaren, eine Durchlaßöffnung aufweisenden Zylinderhülse umgeben ist. Die offenbarte drehbare Zylinaerhülse ermöglicht
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das Steuern des Massedrucks und damit der Masseverweilzeit, der Scherintensität und der Massetemperatur. Die Durchlaßöffnung der Zylinderhülse wird mit dem Verbindungsdurchgang im Kreuzungsbereich der beiden Strangpreßstufen mehr oder weniger in Deckung gebracht und somit der Druck in der vertikalen ^trangpreßstufe beeinflußt. Der Durchlaßquerschnitt für die in die horizontale Strangpreßstufe eintretende Formmasse wird somit verändert.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist darin zu sehen, daß die Durchlaßöffnung der Zylinderhülse mit einem ins Freie führenden Nebenauslaß der vertikalen · Strangpreßstufe in Deckung gebracht werden kann. Durch diese vorteilhafte Ausgestaltung kann die den Arbeitsdruck in der ersten Strangpreßstufe steuernde Zylinderhülse gleichzeitig als Anfahrventil benutzt werden. Im Anfahrzustand der Strangpreßvorrichtung wird der Durchlaß der Zylinderhülse mit dem Itfebenauslaß im Kreuzungsbereich in Deckung gebracht. Die geförderte Formmasse tritt aus dem Uebenauslaß in Freie. ?/enn die austretende Formmasse ausreichend plastifiziert ist, wird die Zylinderhülse gedreht und der Durchlaß der Zylinderhülse mit dem verbindungsdurchgang der beiden Strangpreßstufen in Deckung gebracht. Am Ausgang der Strangpreßvorrichtung tritt nun gleich vollständig plastifizierte Formmasse aus, die den nachgeschalteten Verarbeitungseinrichtungen zugeführt werden kann» >
Durch die Erfindung wird es möglich, pulverförmige oder · granulatartige Formmassen, insbesondere Kunststoffe, in getrennten Verfahrensschritten mit hohen Durchsätzen zu verarbeiten. Jn der ersten mit hohen Drehzahlen laufenden verti-
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kaien Strangpreßstufe wird der Rohstoff zugeführt, komprimiert, gefördert, durch Scherenergieeinleitung aufgeschmolzen und homogenisierte In der horizontalen ütrangpreßstufe wird die !Formmasse temperiert, fertig homogeni-, siert und ausgepreßt,-
Ausführungsbeispiel
Anhand der Zeichnung wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung nachstehend erläutert. In der zugehörigen Zeichnung zeigen:
Pig. . 1: eine zweistufige Strangpreßvorrichtung mit einer vertikalen Strangpreßstufe und einer horizontalen Strangpreßstufe in schematischer Darstellung;
Fig. 2: einen Schnitt durch die Strangpreßvorrichtung gemäß Linie II-II in Pig. 1;
Pig. 3: einen Schnitt durch die Strangpreßvorrichtung gemäß linie HI-III in Pig. 1.
Die Strangpreßvorrichtung weist als erste Verarbeitungsstufe eine vertikal angeordnete Strangpreßstufe 4 auf. Senkrecht zu der vertikalen Strangpreßstufe 4 und versetzt dazu ist eine horizontale Strangpreßstufe 5 angeordnet» Die beiden Strangpreßstufen tangieren einander in ihrem Kreuzungsbereich 6.
Die vertikale Strangpreßstufe 4 ist auf einem Gehäuse 7 stehend angeordnet, in dem der Motor und das Getriebe zum
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Antrieb des drehbaren Plastifizierorgans 8 wie auch dessen Lagerung untergebracht sind'. Die horizontale Strangpreßstufe 5 wird über eine Stütze 9 von einer Gehäusegrundplatte 10 getragen und an ihren dem -Ausstoßende 11 gegenüberliegenden Ende von einer Antriebseinheit 12 angetrieben.
Die vertikale 8+rangpreßstufe 4 weist an ihrem oberen Ende einen Einfülltrichter 13 für die pulverförmige formmasse auf. Die pulverförmige Formmasse wird über eine Dosierschnecke 20' aus einem Yorratsbunker 30 dem Einfülltrichter 13 dosiert aufgegeben.
Das in der Gehäusebohrung 14 der Strangpreßstufe 4 drehbare KLastifizierorgan 8 weist Pördersciineckenteile 15 bis 19 auf, zwischen denen ovale, ellipsenförmige oder dreieckförmige Knetscheiben 21 angeordnet sind. Die Knetscheiben sind gegeneinander verdreht angeordnet, um einen Transport der Formmasse in Förderrichtung oder in Gegenförderrichtung zu erzeugen. Durch den Gehäusezylinder 22 der vertikalen Strangpreßstufe 4 dringen Zylinderstifte 23, die in bundförmige -«-usnehmungen 24 der Schneckenstege eingreifen oder Kreisscheiben 40 entsprechender Durchmesser gegenüberstehen. Die Kreisscheiben 40 sind zwischen zwei Knetscheiben 21 angeordnet. Die von den Knetscheiben 21 axial verdrängte Formmasse .kann sich so an den Zylinderstiften abstützen und wird dadurch am Mitrotieren mit dem Plastifizierorgan 8 gehindert.
Am oberen Ende weist das vertikale Plastifizierorgan 8 einen sich durch den Einfülltrichter 13 erstreckenden zentrischen Lagerzapfen 41 auf. Dieser Lagerzapfen 41 wird in einem Radiallager 42 geführt, das in einem Gehäusedeckel 43 des
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Einfülltrichters 13 angeordnet ist.
Am unteren Ende weist das Plastifizierorgan 8 ein feingängiges Rückfördergewinde 25 auf, an dem sich der Antriebsschaft 26 anschließt. Der Gehäusezylinder 22 ist auf einem Gehäuseblock 27 aufgesetzt, der den unteren Teil des Plastifizierorgans 8 umgibt. Die mit der Gehäusebohrung 14 fluchtende Bohrung 28 des ^ehäuseblocks 27 ist verzögert und enthält eine drehbar eingepaßte Zylinderhülse 29, deren Innendurchmesser mit dem Innendruchmesser des Gehäusezylinders 22 übereinstimmt.
Die Zylinderhülse 29 v/eist an ihrem aus dem Gehäuseblock 27 austretenden 3lnde einen angeschweißten ^ingansatz 31 auf, der einen Hebelarm 32 oder einen Verstellantrieb zum Verdrehen der Zylinderhülse 29 aufweist0
Die Zylinderhülse 29 ist durchbrochen und somit mit einer ^urchlaßöffnung 33 verseheno Über diese Durchlaßöffnung 33 kann die von der vertikalen Strangpreßstufe 4 vorplastifizierte Formmasse über einen Xerbindungsdurchgang 34 in die horizontale Strangpreßstufe 5 eintreten«, In der Zylinderbohrung 35 der horizontalen Strangpreßstufe 5 ist eine Förderschnecke 36 drehbar angeordnet. Im Kreuzungsbereich der beiden Strangpreßstufen 4 und 5 v/eist das Gehäuse der horizontalen Strangpreßstufe 5 eine Entgasungsöffnung 37 auf, die entweder mit der Atmosphäre oder mit einer Vakuumpumpe in Verbindung stehtβ , ·
Am,Ausstoßende 11 der horizontalen Strangpreßstufe 5 ist ein Extrudermundstück 38 angeflanscht.
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Entgegengesetzt zum VerMndungsdurchgang 34 im Kreuzungsbereich der beiden Strangpreßstufen 4 und 5 ist ein Hebenauslaß 39 ins Freie angeordnet. Wie aus den Pig. 2 und 3 ersichtlich ist, wird der Hebenauslaß 39 in der gezeichneten Darstellung von der Zylinderhülse 29 abgedeckt. Der Verbindungsdurchgang 34 wird von der Durchlaßöffnung 33 der Zylinderhülse 29 zum größten Teil freigegeben.
Die Wirkungsweise der vorstehend geschilderten Strangpreßvorrichtung ist wie folgt:
Die zu verarbeitende Kunststoffmasse wird als Pulver, Mahlgut oder Granulat in den Einfülltrichter 13 aufgegeben. Über das erste Schneckenforderteil 15 des Plastifizierorgans 8 wird die Formmasse eingezogen und den nachfolgenden Scher- , und Mischteilen 16 bis 19, 21, 23 zugeführt. Die Knetscheiben 21 bilden mit der ZyIInderwand abv/echselnd keilförmig verengende Räume mit engen Scherspalten und Entspannungsräume für die Formmasse, Die in die Gehäusebohrung 14 hineinragenden Zylinderstifte 23 reißen Materialteilchen und Materialinseln auf und sorgen für eine Verwirbelung und v/eitere gute Vermischung der Formmasse sowie der gegebenenfalls beigefügten Zuschläge, Das letzte Schneckenförderteil 19 baut einen Förderdruck auf, der die nun bereits plastifizierte Formmasse in die horizontale Strangpreßstufe 5 drückt. Im Ubergangsbereich der DurchlaßÖffnung 33 fördern die Khetscheiben 21 in Gegenrichtung.-
In der horizontalen Strangpreßstufe 5 wird die Formmasse entgast und in Richtung des Ausstoßendes 11 weiterbefördert· Dabei werden eine weitere Homogenisierung und Temperaturvergleichsmäßigung der Formmasse erreicht. Die Formmasse wird unter Druck aus dem Estrudermundstück 38 ausgepreßt»
Claims (3)
- 22 179 1 -11- 28.5.1980. 57 434 / 25Erfindungsanspruch· .- >1. Zweistufige Strangpreßvorrichtung für thermoplastische Formmassen, insbesondere pulverförmige Kunststoffmasse^, mit zv/ei senkrecht zueinander angeordneten, getrennt antreibbaren Strangpreßstufen, bei der die erste Strangpreßstufe vertikal und die zweite Strangpreßstufe horizontal angeordnet sind, wobei die Arbeitsbereiche der beiden Strangpreßstufen, die versetzt zueinander angeordnet sind, in ihrem Kreuzungsbereich einander tangieren und einen Verbindungsdurchgang aufweisen, gekennzeichnet dadurch, daß das drehbare Plastifizierorgan (8) der vertikalen Strangpreßstufe (4) zwischen Förderschneckenteilen (16 bis 19) versetzt zueinander angeordnete.Knetscheiben (21) aufweist, daß in den Arbeitsbereich (14) der yertikalen Strangpreßstufe (4) Zylinderstifte (23) hineinragen, daß das vertikale piatifizierorgan (8) mit seinem oberen Ende (41) drehbar gelagert ist.2« Zweistufige Strangpreßvorrichtung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die in die Gehäusebohrung (14) des vertikalen ^ehelusezylinders (22) hineinragenden Zylinderstifte C23) verstellbar sind.
- 3. Zweistufige Strangpreßvorrichtung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß das vertikale Plastifizierorgan (8) im Kreuzungsbereich der Strangpreßstufen (4 und 5) Knetscheiben (21) aufweist, die in uegenförderrichtung zueinander versetzt angeordnet sind.Zweistufige Strangpreßvorrichtung nach Punkt 1, mit einer verstellbaren Drosseleinrichtung vor dem Verbindungsdurchgang im Kreuzungsbereich der beiden Strangpreß-221791-12- 28.5.198057 434 / 25stufen^ gekennzeichnet dadurch, daß das vertikale Plastifizierorgan (.8) im Kreuzungsbereich (6) der beiden Sfrangpreßstufen (4 und 5) von einer drehbaren, eine Durchlaßöffnung (33) aufweisenden Zylinderhülse (29) umgeben ist.
- 5. Zweistufige Strangpreßvorrichtung nach Punkt 4, gekennzeichnet dadurch, daß die Durchlaßöffnung (33) der Zylinderiiülse (29) mit einem ins Freie führenden Nebenauslaß (39) der vertikalen Strangpreßstufe (4) in Deckung gebracht werden kann«,HierziLA-Seiten Zeichnungen
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