CH423082A - Vorrichtung, bestehend aus einer Schneckenpresse und einer nachfolgenden Zahnradspinnpumpe, zur Herstellung von Fäden oder Fadenbündeln - Google Patents

Description

      Vorrichtung,    bestehend aus     einer        Schneckenpresse    und     einer,    nachfolgenden       Zahnradspinnpumpe,        zur    Herstellung von Fäden oder     Fadenbündeln       Die Erfindung betrifft eine aus einer Schnecken  presse und einer nachfolgenden     Zahnradspinnpumpe     bestehende Vorrichtung zur kontinuierlichen Her  stellung von endlosen Fäden oder     Fadenbündeln    aus  thermoplastischem Material,

   bei welcher der Schaft  der Schnecke gegen eine Feder mit einstellbarer Vor  spannung     längsverschiebbar    gelagert ist und bei der  am Anfang des Schneckenkanals Mittel zur Steue  rung der     Materialzufuhr    in Abhängigkeit von dem       zwischen    Schneckenpresse und     Zahnradspinnpumpe     befindlichen Materialvolumen vorgesehen sind.  



  Es sind Vorrichtungen zur     Zufuhrregelung    an  solchen Schneckenpressen bekanntgeworden, bei  denen die Schnecke in Längsrichtung gegen Feder  spannung zurückgedrückt werden kann und die eine  konische Form aufweist. Bei einer solchen Ausbil  dung wird die Schnecke im Fall der Überfütterung  der nachfolgenden Spinnpumpe zurückweichen und  infolge der zunehmenden     Differenz        zwischen        Schnek-          kendurchmesser    und Zylinderdurchmesser weniger  fördern. Im Fall der Unterfütterung der Spinnpumpe  steigt die Schneckenförderung in     umgekehrter    Weise.

    Eine andere Lösung besteht darin, dass der     Schnek-          kenantriebsteil    mit einer Rutschkupplung versehen  ist, die je nach der eingestellten Menge an der Spinn  pumpe mit mehr oder weniger Schlupf läuft. Mit  beiden Vorrichtungen soll erreicht werden, dass der  Druck zwischen der Schneckenpresse und der Spinn  pumpe etwa konstant gehalten wird und dass die durch  die     Spinnpumpendrehzahl    festgelegte Menge von der  Schneckenpresse geregelt angeliefert wird.  



  Es ist bekannt, bei Schneckenpressen einen er  heblichen Anteil der für die Erzeugung der Schmelze  erforderlichen Energie als mechanische Arbeit durch  den Schneckenschaft einzuführen. Die Folge davon    ist, dass bei Vorrichtungen der     vorbeschriebenen    Art,  bedingt durch die     Regelmechanik,        Viskositätsände-          rungen    im Material entstehen, die eine konstante  Einhaltung des     Massedruckes    vor der Spinnpumpe  unmöglich machen.  



  Demgegenüber bezweckt die vorliegende Erfin  dung eine Regelmechanik zu ermöglichen, bei der  die     Zufuhrregelung    und die Einstellung des Druckes       zwischen    Spinnpumpe und Schnecke unabhängig von  der Viskosität der Masse sind. Weiterhin wird bei  der     erfindungsgemässen    Vorrichtung vorzugsweise  eine schnellaufende     adiabatisch    arbeitende     Schnek-          kenpresse        eingesetzt,    bei der der gesamte     Schmelz-          energiebedarf    durch den     Schneckenschaft        zugeführt     wird.  



  Die     erfindungsgemässe    Einrichtung ist zu diesem  Zweck gekennzeichnet durch eine kolbenartige Ver  dickung des Schneckenschaftes am Eingang des  Schneckenkanals und eine in der Nähe dieser Ver  dickung in der     Schneckenbuchsenwand    angeordnete  Längsnut, die an beiden Enden über die Verdickung       hinausragt.     



  Durch eine solche Anordnung kann man eine       Füllstandsregel-Charakteristik        (Volumenregelung)    er  halten, bei der der Druck zwischen Schnecke und  Spinnpumpe unabhängig vom Füllstand eingestellt  werden kann.  



  Nachstehend werden Ausführungsbeispiele der  Erfindung erörtert:  Die Einstellung des Druckes kann durch Ver  änderung der Spannung einer Feder, gegen die die  Schnecke an ihrem hinteren Ende abgestützt ist, oder  durch pneumatische oder hydraulische Vorrichtun  gen in bekannter Weise erfolgen. Versuche haben  gezeigt, dass die     Durchflussmenge    durch die genannte           Ausnehmung    von der Korngrösse und der Korn  verteilung abhängig ist.

   Es     wird    weiter vorgeschlagen,  den Querschnitt der     Ausnehmung    so verstellbar zu  machen, dass die einer bestimmten     Axialstellung    der  Schneckenspindel zugeordnete     Querschnittsgrösse    der       Ausnehmung    verändert werden kann. Dies kann da  durch erreicht werden, dass in der     Ausnehmung    eine  einstellbare Klappe zur Veränderung des Material  durchganges angeordnet ist.  



  Weiterhin wurde     während    der Versuche beobach  tet, dass verschiedene Materialien Anteile von über  grossen Körnern enthalten, die dazu führen, dass sich  eine Anhäufung dieser groben Körner bildet. Um  dies zu vermeiden,     wird    vorgeschlagen, an der  Schneckenspindel ein Rührelement anzuordnen, wel  ches     mit    der Schneckenspindel     umläuft    und ebenso  die Längsbewegung der Schnecke mitmacht und in  das nach der genannten     Ausnehmung        fliessende    Ma  terial eingreift, wenn die Schneckenspindel sich  in einem vorderen Teil ihres Hubbereiches befindet.

    Auf diese Weise     tritt    das Rührelement ausser Funk  tion, solange die Schneckenspindel angehoben ist.  Sobald sich der Füllstand zwischen     Schneckenstranb     presse und Spinnpumpe absenkt, bewegt sich auch  das Rührelement nach vorn und     wird    im Bereich  des Einlaufes der     Ausnehmung    wirksam, so dass ihn  auch die grösseren Anteile passieren können.  



  Gemäss einem weiteren Vorschlag können Mittel  zur Dämpfung der axialen Bewegung der Schnecken  spindel und/oder eine in Abhängigkeit von diesen  axialen Bewegungen über eine     Dämpfungsvorrichtung     betätigte Vorrichtung     zur        Beeinflussung    des Ma  terialdurchganges vorgesehen sein. Insbesondere  könnte die genannte Klappe in Abhängigkeit von  diesen Bewegungen der Spindel über eine     Dämpfungs-          vorrichtung    verstellbar sein, um     Schwankungen    im       Materialzufluss    zu reduzieren.

   Zum Beispiel könnte  die     Längsbewegung    der Schnecke über einen     Nutring     einen hydraulischen     Dämpfungsmechanismus    beein  flussen.  



  In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel  der Erfindung dargestellt. Es zeigt:       Fig.    1 einen Längsschnitt durch eine Ausfüh  rungsform der erfindungsgemässen,     eine    Schnecken  strangpresse und eine Spinnpumpe     umfassende    Ein  richtung,       Fig.    2 einen Querschnitt nach der Linie     b-b    von       Fig.    1 und       Fig.    3 eine perspektivische Darstellung eines  Teils der Einrichtung gemäss     Fig.    1, von     innen    ge  sehen.  



  Die in     Fig.    1 bis 3 dargestellte Einrichtung be  sitzt ein Gehäuse 1 mit einer Längsbohrung, die  einen vorderen zylindrischen Abschnitt 2, einen sich  nach hinten erweiternden     kegeligen        Abschnitt    3 und  einen vorn durch eine Ringschulter 5 begrenzten  hinteren zylindrischen Abschnitt 4 aufweist.  



  Im Gehäuse 1 ist eine Schneckenspindel 6 dreh  bar und     längsverschiebbar    gelagert. An ihrem hin  teren Ende besitzt diese     Spindel    einen Antriebs-    flansch 37 und nach vorn anschliessend einen Schaft  teil 7, der vorn durch einen Bund 8 begrenzt ist.  Auf diesen Schaftteil sind zwei durch ein Distanz  rohr 11 voneinander getrennte Kugellager 9 und 10  aufgeschoben und durch einen Federring 12 fest  gehalten. Mit ihren Aussenringen gleiten die Kugel  lager axial im hinteren zylindrischen Teil 4 der Ge  häusebohrung, wobei diese Aussenringe durch je einen  Stift, der in eine Längsnut der Gehäusewandung ein  greift, gegen Drehung gehalten sein können.

   Das aus  der Schneckenspindel 6 und den beiden Kugellagern  9 und 10 bestehende Gebilde wird von einer Feder  13 nach vorn gedrückt, die sich vorn über eine  Ringscheibe 14 auf den Aussenring des Kugella  gers 10, hinten über eine gleiche Ringscheibe 15  und vorzugsweise drei Einstellschrauben 16 auf den  Gehäusedeckel 17 abstützt.  



  Vor dem Bund 8 erstreckt sich die Schnecken  spindel 6 durch den     kegeligen    Bohrungsabschnitt 3  nach vorn.     Anschliessend    besitzt sie eine kolben  artige, zylindrische Verdickung 18, die im vorderen  zylindrischen Teil 2 der Gehäusebohrung ohne  nennenswertes Spiel gleitet und umläuft, und zwar  bei jeder axialen Stellung der Schneckenspindel 6  zwischen ihrer vorderen Endstellung, bei der das  Kugellager 9, wie gezeichnet, an der Ringschulter 5  des Gehäuses ansteht, und ihrer hinteren     Endstel-          lung,    bei der die Feder 13 ganz zusammengedrückt  ist.

   Schliesslich weist die Spindel 6 in ihrem vorder  sten Teil eine Schraubenrippe 20 auf, die mit der  Gehäusewandung einen hinten durch die Verdickung  18 abgeschlossenen, vorn offenen schraubenförmigen  Kanal 21 begrenzt.  



  Am vorderen Ende des Gehäuses 1 sitzt eine  Spinnpumpe für     zwangläufige    Förderung der durch  die     Schneckenstrangpresse    erweichten Masse, im vor  liegenden Beispiel eine Zahnradpumpe 22, die von  einem mit dem vorderen Abschnitt 2 der Gehäuse  längsbohrung in offener Verbindung stehenden Raum  23 durch einen Austrittskanal 24 nach einer (nicht  dargestellten)     Spinndüse    fördert.  



  Das zu verspinnende thermoplastische Kunst  harz wird dem     kegeligen    Abschnitt 3 der Gehäuse  bohrung von einem Trichter 25 aus durch eine Öff  nung 26 zugeführt. Innerhalb des     kegeligen    Ab  schnitts 3 sitzt an der Schneckenspindel 6 eine An  zahl Rührflügel 27, die sich in der dargestellten  vordersten Stellung der Spindel 6 auf gleicher Höhe  wie die Öffnung 26 befinden. In der obersten Stel  lung der Spindel befinden sich die     Rührflügel    27       ausserhalb    des Strömungsweges des durch die     öff-          nung    26 eintretenden Materials.  



  Im hintersten Teil des vorderen zylindrischen  Abschnittes 2 der Gehäusebohrung ist in deren Wand  eine     Ausnehmung    oder Nut 28 vorhanden, die von  einer geneigten Eingangsfläche 29, einem Boden 30,  einer geneigten Ausgangsfläche 31 und parallelen  Seitenwänden 32 begrenzt ist. Diese     Ausnehmung    be  findet sich mit Bezug auf die kolbenartige     Verdik-          kung    18 der Schneckenspindel auf solcher Höhe,      dass ihr von der Oberkante 33 dieser Verdickung,  der Eingangsfläche 29 und den Seitenwänden 32  begrenzter Eingangsquerschnitt in der hintersten  Stellung der Schneckenspindel 6 nahezu den Wert 0,  in der vordersten (in der Zeichnung dargestellten)  Stellung dagegen einen Höchstwert hat.

   Vorzugsweise  wirkt jedoch nicht die Eingangsfläche 29 mit der  Kante 33 zusammen, sondern eine einstellbare  Klappe 34, die auf einer an der Oberkante der     Aus-          nehmung    28 in der Gehäusewand gelagerten dünnen  Welle 35 sitzt. Diese Welle trägt (in     Fig.    3 punk  tiert) ausserhalb des Gehäuses 1 einen Arm 36, mit  tels dessen die Klappe 8 nach Bedarf eingestellt  werden kann. An ihrem Ausgangsende mündet die       Ausnehmung    bei jeder axialen Stellung der     Schnek-          kenspindel    6 vor der Verdickung 18 in den Schrau  benkanal 21.  



  Die Schneckenspindel 6 wird über den Kupp  lungsflansch 37 mit einer auf die Drehzahl der  Spinnpumpe 22     abgestimmten,    dieser proportionalen  Drehzahl angetrieben. Das zu verarbeitende Mate  rial, z. B. ein Kunststoffgranulat, wird durch den  Trichter 25 und die Öffnung 26 in den     kegeligen     Abschnitt 3 der Gehäusebohrung, also oberhalb der  kolbenartigen Verdickung 18 der Schneckenspindel  6, in die     Schneckenstrangpresse    eingeführt. Wenn  sich die Schneckenspindel in ihrer in der Zeichnung  dargestellten vordersten     Axialstellung    befindet, grei  fen die auf ihr sitzenden     Rührflügel    27 in das Ma  terial ein und halten es in Bewegung.

   Es fliesst dann  kontinuierlich in einer vom freien Querschnitt zwi  schen der Klappe 34 und der oberen Kante 33 der  Verdickung 18 abhängigen Menge durch die     Aus-          nehmung    28 nach dem Anfang der Schraubennut  21. Infolge der Drehung der Schneckenspindel 6  wird das Material durch diese Schraubennut, die sich  allmählich verengert, nach vorn befördert, wobei es  infolge der Relativdrehung der Spindel in bezug auf  das Gehäuse     Reibungs-    und     Verformungskräften     unterworfen wird, sich erwärmt und plastisch wird oder  schmilzt.

   Es verlässt die Schraubennut 21 der     Schnek-          kenspindel    6 an deren vorderem Ende und fliesst  durch den Raum 23 in die Spinnpumpe 22, die es  durch den Austrittskanal 24 und die nicht darge  stellte Spinndüse fördert.  



  Wenn sich die Spindel 6 in ihrer gezeichneten  vordersten Stellung befindet und die Klappe 34 für  das betreffende Material richtig eingestellt ist, soll  die durch die     Schneckenstrangpresse    geförderte Ma  terialmenge grösser als die von der Spinnpumpe 22  weitergeförderte Menge sein. Infolgedessen steigt der  Druck im Raum 23 vor der Schneckenspindel, und  diese wird in Richtung des Pfeiles a entgegen der  Kraft der Feder 13 nach hinten geschoben, bis die  infolge der     Zusammendrückung    zunehmende Kraft  dieser Feder ausreicht, um dem Druck im Raum 23  Gleichgewicht zu halten.

   Dadurch schränkt die Kante  33 der     Spindelverdickung    18 den     Durchflussquer-          schnitt    am Eingang der     Ausnehmung    28 und somit  die durch letztere und die     Spindelnut    21 geförderte    Materialmenge ein, wodurch ein weiteres Ansteigen  des Druckes im Raum 23 am Eintritt der Spinn  pumpe 22 verhindert wird. Somit wird die durch die  Schneckenpresse geförderte Materialmenge stets der  von der Spinnpumpe 22 weitergeförderten angeglichen  und der Druck im Raum 23 konstant gehalten.  



  Während die Schneckenspindel 6 durch den vor  ihr herrschenden Druck nach hinten gedrückt wird  und ihre Verdickung 18 den     Durchflussquerschnitt     der     Ausnehmung    28 vermindert, bewegen sich die  Rührflügel 27 aus der Bahn des von der Eintritts  öffnung 26 nach dem Eingang der genannten     Aus-          nehmung    28 fliessenden Materials heraus nach hin  ten. Ihre Beihilfe zur Einführung der gröberen     Gra-          nulatkörner    ist in diesem Betriebszustand nicht er  forderlich, da bei der verminderten     Materialdurch-          flussmenge    vorzugsweise feinere Körner gefördert wer  den sollen.

   Träte vor dem Eingang der     Ausneh-          mung    28 eine Stauung der     zurückbleibenden    groben  Körner ein, so würde der Druck im Raum 23 sin  ken, und die Schneckenspindel 6 würde sich nach  vorn bewegen; dann würde sich sowohl der Eingangs  querschnitt der     Ausnehmung    vergrössern und zu  gleich die Rührwirkung der Flügel 27 verstärken,  so dass die Stauung rasch behoben wäre.  



  In manchen Fällen ist es wünschbar, Mittel zur  Dämpfung der axialen Bewegungen der Schnecken  spindel oder der Schwankungen im     Materialdurchfluss     vorzusehen, die sich aus solchen Bewegungen der  Spindel ergeben. So wäre es möglich, zwischen dem  Antriebsflansch 37 und der Klappe 34 ein Gestänge  mit     Dämpfungsvorrichtung    vorzusehen, mittels des  sen die Klappe 34 selbsttätig unter dem Einfluss  der axialen Verschiebungen der Schneckenspindel  6 und der Dämpfung verstellt würde. Diese Spindel  könnte aber auch mit einer     Dämpfungsvorrichtung     gekuppelt sein, welche unmittelbar die eigenen       Axialbewegungen    der Spindel dämpft.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Aus einer Schneckenpresse und einer nachfol genden Zahnradspinnpumpe bestehende Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung von endlosen Fäden oder Fadenbündeln aus thermoplastischem Material, bei der der Schaft der Schnecke gegen eine Feder mit einstellbarer Vorspannung längsverschiebbar ge lagert ist und bei der am Anfang des Schnecken kanals Mittel zur Steuerung der Materialzufuhr in Abhängigkeit von dem zwischen Schneckenpresse und Zahnradspinnpumpe befindlichen Materialvolumen vorgesehen sind, gekennzeichnet durch eine kolben artige Verdickung (18) des Schneckenschaftes am Eingang des Schneckenkanals und eine in der Höhe dieser Verdickung (18) in der Schneckenbuchsen wand angeordnete Längsnut (28),

   die an beiden En den über die Verdickung (18) hinausragt. UNTERANSPRÜCHE 1. Vorrichtung nach Patentanspruch, gekenn zeichnet durch eine Klappe (34) in der Längsnut (28) zur Verstellung der Lage des Nutbodens und damit des wirksamen Querschnittes der Längsnut (28). 2. Vorrichtung nach Patentanspruch oder Unter anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Rührer (27) am Schaft der Schnecke (19) oberhalb der kolben artigen Verdickung (18). 3. Vorrichtung nach Patentanspruch, gekenn zeichnet durch einen schrägen Ein- und Auslauf der Längsnut (28). 4.

   Vorrichtung nach Patentanspruch oder Unter anspruch 3, gekennzeichnet durch eine schnellaufende adiabatisch arbeitende Schneckenpresse. 5. Vorrichtung nach Patentanspruch und Unter anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Klappe (34) in der Längsnut (28) durch die Längsbewegung der Schnecke (19) gesteuert wird.