DE1186207B

DE1186207B - Heiz- und Kuehlvorrichtung fuer thermoplastische Kunststoffe verarbeitende Schneckenpressen

Info

Publication number: DE1186207B
Application number: DEK35005A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Gerd V Bennigsen
Original assignee: Krauss Maffei AG
Current assignee: Mannesmann Demag Krauss Maffei GmbH
Priority date: 1958-06-04
Filing date: 1958-06-04
Publication date: 1965-01-28
Also published as: US3167812A

Description

Heiz- und Kühlvorrichtung für thermoplastische Kunststoffe verarbeitende Schneckenpressen Die Erfindung bezieht sich auf eine Heiz- und Kühlvorrichtung für thermoplastische Kunststoffe verarbeitende Schneckenpressen mit mindestens einer Regelzone am Schneckenzylinder, der mehrere durch radial verlaufende Rippen gebildete Kühlkanäle für ein gasförmiges Kühlmedium aufweist, die von der Heizung umschlossen sind und deren Eintrittsöffnungen ein gasförmiges Kühlmedium mittels eines Rohrstutzens über eine Verteilkammer zugeführt wird.
Bei der bekannten Heiz- und Kühlvorrichtung dieser Art ist der Schneckenzylinder von zwei einen radialen Schlitz einschließenden Zylinderhaibschalen umschlossen,{selche die Heizbänder tragen und in denen ringförmige Kühlkanäle so angeordnet sind, daß die von diesen gebildeten Kühlrippen auf dem Schneckenzylinder aufsitzen. Zwischen den Kühlkanälen und den Heizbändern ist daher eine verhältnismäßig große Masse vorhanden, deren Wärmekapazität nach dem Abschalten der Heizung durch die Kühlung nicht schnell genug abgebaut werden kann, um eine bestimmte Betriebstemperatur des Schneckenzylinders einhalten zu können. Diese nur wenige Grade unter der Zersetzungstemperatur des Kunststoffes liegende Betriebstemperatur ist indessen für die Gleichmäßigkeit und Festigkeit des gewonnenen Kunststoffendproduktes wie auch des Wirkungsgrades der Schneckenpresse von größter Bedeutung.
Weiterhin ist bei der bekannten Heiz- und Kühlvorrichtung die untere Hälfte des radialen Schlitzes zwischen den Zylinderhalbschalen über einen Rohrstutzen unmittelbar mit einem Gebläse verbunden, wodurch die in den unteren Schlitzteil eintretende Kühlluft die Kühlkanäle beider Zylinderhaibschalen durchströmt und aus dem oberen Schlitzteil austritt.
Die Regelung der den Kühlkanälen zugeführten Kühlluftmenge wird durch Veränderung der Lüfterdrehzahl erzielt. Eine genaue und schnelle Regelung der Kühlluftzuführung zu den Kühlkanälen ist jedoch hierdurch nicht zu erreichen, so daß die Einhaltung der gewünschten Betriebstemperatur des Schneckenzylinders noch mehr erschwert wird.
Bei einer weiteren bekannten Schneckenpresse liegen die Heizkörper nicht auf den Rippen auf, da sie als Strahlungsheizkörper ausgebildet sind. Infolge Fehlens einer Wärmeübertragung durch Konvektion ist die Heizung einerseits sehr träge und andererseits dem Verschleiß durch Überhitzung ausgesetzt.
Hier setzt die Erfindung ein, der die Aufgabe zugrunde liegt, die Heiz- und Kühlvorrichtung der eingangs bezeichneten Art so weiterzubilden, daß eine genaue Einhaltung der Solltemperatur des Schneckenzylinders durch eine praktisch trägheitslose Heizung und Kühlung ermöglicht wird.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, die Kühlkanäle jeder Regelzone mittels auf den Rippenspitzen fest aufliegenden elektrischen Heizbändern bis auf die Eintrittsöffnung(en) und Austrittsöffnung(en) abzudecken und den dazugehörigen Rohrstutzen mit einem allen Regelzonen gemeinsamen Luftspeicher absperrbar zu verbinden.
Durch diese Maßnahmen wird erreicht, daß der die Kühlkanäle abdeckende Heizmantel nur aus Heizbändern besteht, die eine sehr geringe Wärmekapazität aufweisen. Die zwischen diesen und dem Schneckengehäuse strömende große Kühlluftmenge wirkt nicht nur als Sperre für die nachwirkende Wärmestrahlung der Heizbänder, sondern auch als Direktkühlung der Heizbänder und der Kühlrippen zur schnellen Abriegelung der Wärmeübertragung durch die Kühlrippen auf das Schneckengehäuse durch Konvektion.
Das schnelle Hindurchströmen der Kühlluft durch die Kühlkanäle wird noch dadurch wesentlich begünstigt, daß durch die Unterteilung des Heizmantels in Abschnitte, zwischen denen Durchtrittsspalte für den Eintritt bzw. Austritt der Kühlluft vorgesehen sind, der Kühlweg nur sehr kurz ist, so daß große Mengen der Kühlluft ohne Druckabfall und bei geringstem Temperaturanstieg während des Hindurchströmens durch die Kühlkanäle hindurchgefördert werden können. Das kurzzeitige Hindurchführen durch die Kühlkanäle und das schnelle Unterbrechen des Kühlluftstromes ist für die genaue Einhaltung der Solltemperatur von besonderem Vorteil, wozu die schnell öffnenden bzw. schließenden Absperrklappen wesentlich beitragen. Schließlich be- wirkt der an die Regelzonen über diese Klappenventile angeschlossene und von einem kontinuierlichen und druckgeregelten Luftstrom durchströmte Speicher, daß auch bei gleichzeitiger Luftentnahme mehrere Regelzonen die Liefermenge und der Druck der Kühlluft praktisch keine Änderung erfährt, so daß die Temperaturschwankungen des Schneckenzylinders außerordentlich gering sind.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes schematisch dargestellt. Es zeigt A b b. 1 eine Ansicht des Schneckengehäuses einer Schneckenpresse mit Heiz- und Kühlvorrichtungen in den einzelnen Regelzonen, die an einem gemeinsamen Luftspeicher angeschlossen sind, A b b. 2 eine schaubildliche Darstellung einer Regelzone auf einem mit radial verlaufenden Kühlrippen versehenen Schneckengehäuse für eine Doppelschnecke mit einer rinnenförmigen Luftableitungs- und einer ebensolchen, in gestrichelten Linien angedeuteten Zuführungskammer und A b b. 3 einen Querschnitt eines Schneckengehäuses für eine Doppelschnecke mit radial verlaufenden Kühlrippen und auf diesen angeordneten Heizkörpern etwa viertelkreisförmigen Querschnittes.
Der Schneckenzylinder 1 einer Kunststoff verarbeitenden Schneckenpresse ist mit radial verlaufenden Kühlrippen 2 versehen, die sich zwischen einem Einfülltrichter 3 für das Kunststoffrohprodukt und einem Spritzkopf 4 erstrecken. Auf den Spitzen dieser Kühlrippen sind als Heizbänder 5 ausgebildete elektrische Heizkörper angeordnet, deren axiale Länge etwa den einzelnen Zonen des Schneckenzylinders 1, wie der Aufgabezone, Plastifizierzone und der Austragzone, entsprechen und denen der elektrische Strom getrennt zugeführt wird, um den einzelnen Zonen die erforderliche verschiedene Wärmemenge zuführen zu können. Von diesen Heizkörpern sind in der Zeichnung nur zwei dargestellt.
Es können im Bedarfsfall auch mehr als der Anzahl der Zonen entsprechende Zahl Heizbänder 5 vorgesehen werden. Zwischen benachbarten Kühlrippen 2 ist jeweils ein Kühlkanal 6 gebildet, der vom Heizband 5 abgedeckt ist. Die auf den Spitzen der radialen Kühlrippen 2 jeweils angeordneten zwei im Querschnitt etwa halbkreisförmigen Heizbänder 5 weisen zwischen deren jeweils benachbarten Längsseiten einen Abstand auf, der zur Zuführung bzw.
Ableitung der Luft zu bzw. von den in Umfangsrichtung verlaufenden Kühlkanälen 6 dient. Die beiden halbschalenartigen Heizbänder 5, die in Reihe geschaltet sind, werden mittels Zuganker7, Spannbänder od. dgl. miteinander verspannt. Die Spalte 8 zwischen den Längsseiten zweier zusammengehöriger Heizbänder 5 sind für die Zuführung bzw. Ableitung der Luft durch rinnenartige Kappen 9 abgedeckt, deren Stirnseiten durch Wände verschlossen sind, in deren Bereich ein Rohrstutzen 10 zu einem Luftspeicher 11 in diese Kappen einmündet. Diese rinnenförmigen Kappen 9, von denen eine zur Luftzuführung und die diametral angeordnete Kappe zur Luftableitung dient, sind zur Erzielung eines gleichmäßigen Luftzutritts zu den Kühlkanälen 6 in Einströmrichtung der Luft verjüngt ausgebildet. Hierbei ist die Verjüngung der Kappen 9 für den Luftaustritt entgegengesetzt der Verjüngung der Kappen 9 für den Lufteintritt gerichtet. Die Heizbänder 5 können zur Erhöhung der Kühlleistung auch mit einem etwa viertelkreisförmigen Querschnitt ausgebildet sein und die jeweils diametral gegenüberliegenden Spalte 8 zwischen den Längsseiten der Heizbänder 5 zur Luftzuführung bzw. Luftableitung mit Kappen 9 abgedeckt sein (A b b. 3). Die zur Ableitung der Kühlluft dienenden Kappen können auch entfallen, so daß die Kühlluft unmittelbar ins Freie entweicht, wie Abb. 3 zeigt.
Bei Schneckenpressen mit zwei einander parallelen Schnecken gemäß Abb. 2 ist die Kappe 9 zwischen den Schnecken des Schneckenzylinders 1 angeordnet und an diese der Rohrstutzen 10 mit dem Luftspeicher 11 angeschlossen. Die durch den Rohrstutzen 10 in die Kappe 9 einströmende Kühlluft gelangt von dieser in die von den radial verlaufenden Kühlrippen 2 gebildeten Kühlkanäle 6 und verläßt diese durch den nächstfolgenden Spalt.
Der gemeinsame Luftspeicher 11 für sämtliche Rohrstutzen 10 zu den Kappen 9 ist vorzugsweise zylindrisch ausgebildet und an der einen Stirnseite mit einer Einströmöffnung 13 versehen, in welcher ein Gebläse 12 angeordnet ist. Dieses Gebläse kann auch an einer beliebigen anderen Stelle angeordnet und durch eine Rohrleitung mit der Einströmöffnung 13 verbunden sein. Die Beschickung des Luftspeichers 11 mit Druckluft kann jedoch auch durch eine vorhandene Druckluftanlage, gegebenenfalls über ein Reduzierventil erfolgen. Auch kann an der Stelle eines Gebläses 12 ein beliebig derer Drucklufterzeuger, z.B. ein Kompressor, gesehen werden.
In der anderen Stirnseite des Luftspeichers 11 ist eine Ausströmöffnung 14 mit einer Ausstoßklappe 15 für die in den Luftspeicher 11 kontinuierlich einströmende Luft vorgesehen, auf die eine einstellbare Feder oder ein verschiebbares Gewicht 16 in Schließrichtung einwirkt. Durch Verstellen dieses Gewichtes, z.B. auf seinem Hebelarm 17, bzw. durch Einstellen der Vorspannung der Feder kann der Luftdruck im Innern des Luftspeichers 11 den Betriebserfordernissen angepaßt werden. Jede Einmündungsöffnung 18 des Rohrstutzens 10 im Mantel des Luftspeichers 11 ist jeweils mit einer schwenkbaren Absperrklappe 19 versehen, die über ein Gestänge 20 mit einem an diametral gegenüberliegender Stelle am Außenmantel des Luftspeichers 11 befestigten Elektromagnet 21 verbunden ist. Selbstverständlich kann die Absperrklappe 19 auch in dem Rohrstutzen 10 nach Art der drehbaren Drosselklappe in der Vergaserleitung einer Brennkraftmaschine angeordnet und der Elektromagnet 21 als Drehmagnet ausgebildet sein.
Im Mantel des Schneckenzylinders 1 sind im Bereich jeder Heizzone in der Zeichnung nicht dargestellte Thermoelemente bzw. andere Wärmefühler angeordnet, die mit je einem gleichfalls nicht dargestellten elektrischen Schaltrelais verbunden sind und die sowohl die Elektromagnete 21 der Absperrklappen 19 in Abhängigkeit von der Temperatur im Schneckenzylinder 1 steuern als auch die Heizbänder 5 in Abhängigkeit von der Temperatur im Schneckenzylinder 1 ein- und ausschalten.

Claims

Patentansprüche: 1. Heiz- und Kühlvorrichtung für thermoplastische Kunststoffe verarbeitende Schneckenpressen mit mindestens einer Regelzone am Schneckenzylinder, der mehrere durch radial verlaufende Rippen gebildete Kühlkanäle für ein gasförmiges Kühlmedium aufweist, die von der Heizung umschlossen sind und deren Eintrittsöffnungen ein gasförmiges Kühlmedium mittels eines Rohrstutzens über eine Verteilkammer zugeführt wird, dadurch gekennzeichn e t, daß die Kühlkanäle (6) jeder Regelzone von auf den Rippenspitzen fest aufliegenden elektrischen Heizbändern (5) bis auf die Eintrittsöffnung(en) und Austrittsöffnung(en) abgedeckt sind und daß der dazugehörige Rohrstutzen (10) mit einem allen Regelzonen gemeinsamen Luftspeicher (11) absperrbar verbunden ist.
2. Heiz- und Kühlvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizbänder (5) mittels Spannbänder an die Rippenspitzen gepreßt sind.
3. Heiz- und Kühlvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Eintrittsöffnung(en) mittels sich in Strömungsrichtung verjüngender Kappen (9) und die Austrittsöffnung(en) mittels sich in Strömungsrichtung erweiternder Kappen (9) abgedeckt sind.
4. Heiz- und Kühlvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine thermoelektrisch gesteuerte Absperrklappe (19) zum Verschließen des Rohrstutzens (10).
5. Heiz- und Kühlvorrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch ein von einem im Mantel des Schneckenzylinders (1) angeordneten Wärmefühler beeinflußtes Schaltrelais zur thermoelektrischen Steuerung der Absperrklappe (19).
6. Heiz- und Kühlvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftspeicher (11) in einer Stirnseite eine Einströmöffnung (13) mit einem Gebläse (12) und an der anderen Stirnseite eine Ausströmöffnung (14) mit einer Ausstoßklappe(15) aufweist, die auf einen vorbestimmten Druck mittels eines Gewichtes (16), einer Feder od. dgl. einstellbar ist.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 735 000; USA.-Patentschriften Nr. 2541 201, 2 2574907, 2774107; Zeitschrift »Modern Plastics«, 1958, Heft 1, S. 59.