DE1277555B - Zentripetalstrangpresse - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND DEUTSCHES fflftWl· PATENTAMT Int. Cl.:

B29f

AUSLEGESCHRIFT

Deutsche Kl.: 39 a4- 3/00

Nummen 1277555

Aktenzeichen: P 12 77 555.2-16 (010700)

Anmeldetag: 9. März 1965

Auslegetag: 12. September 1968

Die Erfindung betrifft eine Zentripetalstrangpresse mit zwei, einer festen und einer drehbaren, im Abstand voneinander, koaxial zueinander angeordneten, zwischen sich eine zylindrische Schmelzkammer bildenden Platten, bei der eine der Platten in ihrer Mitte mit einer Austrittsöffnung versehen ist.

Eine solche Zentripetalstrangpresse ist vor einiger Zeit entwickelt worden und unter der Bezeichnung »elastodynamischer Extruder« bekanntgeworden. Das Prinzip, nach dem diese Strangpresse arbeitet, ist als Normalkraftwirkung bekannt, die entwickelt wird, wenn ein viskoelastisches Material zwischen einer umlaufenden und einer stillstehenden Platte einer Scherwirkung ausgesetzt wird.

Eine andere bekannte Strangpresse für elastische Schmelzen benutzt eine kraftgetriebene umlaufende Scheibe, die zwischen sich und einer festen Scheibe eine Schneckenkammer bildet, der fester Kunststoff durch einen Zuführtrichter od. dgl. zugeführt wird. Die einander zugewandten Radialflächen der Scheiben bilden einen schmalen Spalt. Eine Scheibe, im allgemeinen die fest angeordnete Scheibe, besitzt eine mit der Scheibenachse fluchtende Ausgangsmündung. Beim Umlauf der einen Scheibe wird das thermoplastische Material, das am Umfang der Scheibe zugeführt und zwischen den radialen Scherseiten der Scheibe und der Mündungsplatte eingeschlossen ist, Scherkräften unterworfen. Das thermoplastische Material verhält sich im wesentlichen elastisch. Die Neigung des der Scherung unterworfenen Materials, sich nach der gekrümmten Scherung und Streckung zwischen den Radialflächen elastisch zu erholen, bewirkt einen zentripetalen Materialfluß zwischen den Scheiben in Richtung auf die mittlere Öffnung, wobei das Material unter vorbestimmten! Druck in weichem Zustand aus der Mündung austritt.

In einer weiteren bekannten Strangpresse für elastische Schmelzen gemäß der obigen Beschreibung wird der feste Kunststoff durch die Scherkraft von einem oberhalb angeordneten Trichter in den Scherspalt eingeführt. Während des Betriebes dieser bekannten Vorrichtungen kann das granulierte feste Material den Eintrittskanal zu dem Scherspalt überbrücken und dabei wenigstens kurzzeitig die gleichförmige Zufuhr des Materials unterbrechen. Es ist ferner schwierig, eine über den Umfang des Scherspaltes gleichmäßige Zuführung zu erreichen.

Schließlich ist auch noch eine Strangpresse der eiagangs beschriebenen Art bekannt, bei der eine Zufuhrschnecke über der Austrittsöffnung in der Mitte der Strangpresse angeordnet ist und dazu dient, den Zentripetalstrangpresse

Anmelder:
Owens-Jllinois, Inc., Toledo, Ohio (V. St. A.)

Vertreter:

Dr.-Ing. H. Negendank, Patentanwalt,
2000 Hamburg 36, Neuer Wall 41

Als Erfinder benannt:
Nicholas John Curto,
_lg James Erwin Henry, Toledo, Ohio (V. St. A.) - -

ao Ausstoßdruck zu erhöhen. Die zwangläufige Zufuhr, die den konstanten Fluß des Kunststoffes am Umfang des Scherspaltes gewährleistet, ist aber auch bei dieser Strangpresse in keiner Weise sichergestellt. Die zwangläufige Zufuhr des fertigen Kunststoffes zum Spalt führt aber zum Ausstoß des Kunststoffes unter Drücken, die im allgemeinen höher als bei den bekannten Strangpressen für elastische Schmelzen sind. Die Schwierigkeiten bei der Zufuhr des feinteiligen, nicht weichen Materials zu der Schmelzkammer oder dem Spalt können ferner dadurch entstehen, daß man feinteiliges Material in verschiedenen Formen verwendet, z. B. als Granulate, Pulver oder Flocken. Außerdem muß eine gute Zuführungsvorrichtung in der Lage sein, mit verschiedenen Arten von thermoplastischem Material zu arbeiten, so z. B. mit Polyäthylen hoher Dichte, Polyäthylen niedriger Dichte, Polyamid, Polystyrol, Polypropylen und Polyvinylchlorid. Wenn die Abweichungen in der Form und Dichte des feinteiligen Materials mit Abweichungen des Materials selbst zusammenfallen, ist manches Zwangszuführungssystem im Hinblick auf einen lückenlosen Ausstoß mit hohem Volumen bei einer Strangpresse dieses Typs anfällig.

Die vorliegende Erfindung schafft eine Zuführungseinrichtung für eine lückenlose Zuführung von feinteiligem bzw. nicht plastifiziertem Material in hohem Volumen in die Schmelzkammer.

Die vorliegende Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die feste Platte im Umfangsteil der Schmelzkammer eine Zufuhröffnung aufweist, die über einen mit einer Förderschnecke versehenen Zufuhrzylinder mit einem Einfülltrichter in Verbindung

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steht, und daß der Zufuhrzylinder radial zur Achse Die Strangpresse umfaßt zwei fest angeordnete

dieser Platten versetzt und parallel zu diesen zylindrische Endplatten 16,17, die durch eine Reihe angeordnet ist. von mit Umfangsabstand angeordneten Bolzen 18

Bei einer besonderen Ausführungsform der vor- miteinander verbunden sind. Zwischen den Platten liegenden Erfindung ist die Zufuhröffnung in der 5 ist ein mittlerer Ring 19 angeordnet. Zwischen dem festen Platte axial fluchtend mit einem Teil des Um- Ring 19 und der feststehenden Platte 17 befindet fangsabschnitts der drehbaren Platte ausgerichtet und sich ein erster Abstandshalter 20 und zwischen dem verläuft radial im Abstand und axial zur Eintritts- Ring 19 und der hinteren Platte 16 ein zweiter Aböffnung. Die Austrittsöffnung ist vorzugsweise Standshalter 21. Die hintere Platte 16 ist durch gekoaxial zur Drehachse der drehbaren Platte und io eignete Mittel, z. B. durch Bolzen 22, an dem Bügel achsparallel zur Zufuhröffnung in der feststehenden 13 befestigt. Die Anordnung der hinteren Platte 16, Platte angeordnet. Die Förderschnecke hat eine im der vorderen Platte 17, des Ringes und der Abstandswesentlichen konstante Steigung und Ganghöhe und halter 20, 21 ist somit durch die Bügel 13 und das dient dazu, das feinteilige Material mit genügender Gestell 11 in ihrer Stellung festgelegt.
Bewegung und genügendem Arbeitsgewinn in und 15 Zwischen den Platten 16,17 ist außerdem eine durch die Zufuhröffnung zu befördern und schnell drehbare Platte 25 angeordnet. Diese Platte wird an und gleichförmig einzuführen. ihrem Außenumfang 26 in enger Umfangsanlage

Durch Drehen der Schnecke mit einer relativ durch den Ring 19 begrenzt, und ihre Vorder- und hohen Geschwindigkeit kann das Material mit aus- Rückseiten 27, 28 sind durch die Abstände 20 bzw. reichender Bewegung in die Kammer eingeführt 20 21 von der vorderen und hinteren Platte 16,17 auf werden, so daß es unmittelbar auf die Schmelz- Abstand gehalten. Die Platte 25 weist einen beispielskammerseite auftrifft, die durch die umlaufende weise durch den Bolzen 29 an ihr befestigten AnScheibe oder Platte gebildet wird. Das Material tritt triebsring 30 auf, der beispielsweise durch ein dabei in einer im wesentlichen geraden Linie in die Element 31 an eine Antriebswelle 32 verkeilt ist. Kammer und wird durch seine Berührung mit der 25 Diese Welle ist gleitend in einem Lager (nicht gezeigt) Platte oder dem auf der Plattenoberfläche befind- innerhalb eines Lagergehäuses 33 gelagert und steht liehen Material auf einen spiralförmigen Weg abge- nach hinten über das Lagergehäuse 33 hinweg, um lenkt. Schließlich wird das Material in weichem Zu- durch eine geeignete Einrichtung, z. B. einen Wechselstand aus der axialen Austrittsöffnung herausgepreßt. getriebesatz (nicht gezeigt) angetrieben zu werden,

Obwohl die Erfindung mit Bezug auf die Verwen- 30 der von der Lagerung 12 aufgenommen wird, sowie dung einer umlaufenden Förderschnecke zur For- durch einen Elektromotor, der in einem Gehäuse 35 derung des Materials offenbart und beschrieben ist, untergebracht ist.

können auch andere Einrichtungen zur Materialbe- Aus Fig. 4 geht hervor, daß die Innenseite36 der

förderung vorgesehen sein. Das Material kann bei- vorderen oder feststehenden Platte 17 mit einer spielsweise durch Strömungsmitteldruck vorbewegt 35 mittleren Austrittsöffnung 37 ausgestattet ist, die mit werden, z. B. in einem Luftstrom. Das Material kann einer Auslaßverlängerung 38 in Verbindung steht, auch durch einen hin- und hergehenden Kolben vor- deren innerer Kanal 39 mit der Austrittsöffnung 37 bewegt werden, oder es kann eine Zentrifugal- fluchtet. Diese Austrittsöffnung 37 steht mit einem schleuder verwendet werden. Spalt 40 in Verbindung, der zwischen den mit Ab-

Durch die vorliegende Erfindung wird es möglich, 4° stand einander zugewendeten Seiten 27, 36 der drehdas strangzupressende Material unter hohem Druck baren Platte 25 und der festen Platte 17 gebildet ist. in die Schmelzkammer der Zentripetalstrangpresse Dieser Spalt 40 begrenzt die Schmelzkammer. Ein einzuführen, so daß der Materialfluß in ihr nicht relativer Umlauf zwischen den einander zugewandten, unterbrochen wird, gleichgültig, ob das Material in die Kammer begrenzenden Seiten 27, 36 bewirkt die Form von Granulaten, Pulver oder Flocken vorliegt. 45 Einführung von Kunststoffmaterial in die Kammer, Durch den mit der vorgeschlagenen Vorrichtung er- das durch die in dem Spalt 40 erzeugte viskoelastizielten hohen Druck, mit dem das Material in die sehe Wirkung erweicht wird.

Schmelzkammer gelangt, wird außerdem die Leistung Das nicht weichgemachte, feinteilige thermoplasti-

der Strangpresse erhöht und die Plastifizierung des sehe Material wird durch eine Zufuhröffnung 41 in Materials verbessert. 50 der vorderen oder festen Platte 17 in den Spalt oder

Die Einzelheiten der Erfindung gehen aus der die Kammer 40 eingeführt. Aus F i g. 3 ist ersichtlich, folgenden Beschreibung und den Ansprüchen unter daß diese Zufuhröffnung 41 auf dem Umfang der Bezugnahme auf die Zeichnungen hervor, die einen Kammer oder des Spaltes 40 gebildet ist. Es ist ferner Teil dieser Beschreibung bilden. Es zeigt ersichtlich, daß diese Öffnung zylindrisch um eine

Fig. 1 eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen 55 Achse gebildet ist, die parallel zu der Achse der Strangpresse für elastische Schmelzen, Austrittsöffnung 37 und der Achse der Welle 32 liegt,

Fig. 2 eine Draufsicht auf die Einrichtung der d.h. zu der Achse der relativen Drehbewegung der Fig. 1, Platten 17, 25.

F i g. 3 eine Endansicht der in den F i g. 1 und 2 Diese Zufuhröffnung 41 steht mit einem Kanal

gezeigten Vorrichtung, wobei Teile fortgelassen und 60 oder einer Trommel 42 in Verbindung, die über im Schnitt gezeigt sind, einen Lagerblock 43 an der Platte befestigt ist und

F i g. 4 einen Schnitt nach der Linie 4-4 der die einen durch sie hindurchführenden axialen Kanal Fig. 3. 44 aufweist, der mit der Zufuhr öffnung 41 fluchtet

10 in F i g. 1 bezeichnet eine Vorrichtung gemäß und über eine öffnung 45 in dem Block 43 mit ihr in der Erfindung mit einem Gestell oder Lager 11 mit 65 Verbindung steht. Der Leitungskanal oder die einem nach oben vorstehenden Lager 12 und einem Bohrung 44 steht über einen radialen Zuführungszweiten benachbarten Lagerbügel 13. An dem Lager- kanal 46 und eine biegsame Leitung oder einen bügel 13 ist die Strangpresse 15 befestigt. Schlauch mit einem oberhalb angeordneten Zu-

führungstrichter oder einer Speichereinheit 48 in Verbindung. In dem Kanal 44 ist eine allgemein bei 50 gezeigte umlaufende Förderschnecke angeordnet, die einen zylindrischen Mittelabschnitt 51 aufweist. Sie weist ein Gewinde 53 mit spiralförmiger Steigung auf und endet an ihrem vorderen Ende in einem verjüngten Nasenabschnitt 53, der in den Lagerblock hineinreicht. Diese Förderschnecke 50 wird in irgendeiner Weise angetrieben, z. B. durch eine Scheibe 54, die auf demjenigen Abschnitt der Förderschnecke 50 angeordnet ist, der über die Trommel 42 hinausreicht, sowie durch einen Riemen 55 und einen Elektromotor 56.

Beim Betrieb der im vorhergehenden beschriebenen Vorrichtung treibt offensichtlich der Motor 56 bei Betätigung die Förderschnecke 50 in einer solchen Richtung, daß das von dem Trichter 48 durch die Leitung 47 und den Kanal 46 in den Trommelkanal 44 eingeführte Material durch die Schnecke 50 weiterbewegt und durch den Lagerblockkanal 45 und die Zufuhröffnung 41 unmittelbar in den Spalt oder die Schmelzkammer 40 hineingepreßt wird. Der Kunststoff wird somit an einem Umfangsabschnitt der Kammer 40 eingeführt. Der Umlauf der drehbaren Platte 25 durch den Motor 35 bewegt das weichgemachte Material spiralförmig durch die Kammer zum Ausgang durch die Mündung oder die Auslaßöffnung 37.

Die Verwendung der Zufuhröffnung 41 und der Förderschnecke 50 zur Einführung von Material in die Kammer 40 erbringt alle im vorhergehenden beschriebenen Ergebnisse. Es ist festgestellt worden, daß der Ausgang einer Strangpresse gegebener Größe für elastische Schmelzen durch die Zwangszuführung von feinteiligem Material wesentlich erhöht werden kann. Ferner wird die Stetigkeit des Betriebes durch die lückenlose Zufuhr erheblich verbessert. Das System kann für viele verschiedene Materialien in verschiedenen physikalischen Formen benutzt werden. Es kann sogar bei Material in Flockenform, das am schwersten weiterzubewegen ist, ohne besondere Schwierigkeiten verwendet werden.

Die Benutzung der Zuführungseinrichtung wirkt ferner beim Betrieb der Vorrichtung unterstützend mit, indem das Material mit genügender kinetischer Energie in die Kammer 40 eingeführt wird, um das Material über den Abstand zwischen den relativ zueinander rotierenden Flächen 27, 36 hinwegzudrükken. Das Material stößt unmittelbar auf die umlaufende Seite 27 und wird sofort vom Zufuhrort fortbewegt, so daß neues Material in den Spalt eingeführt werden kann. Somit kann die Ausübung der viskoelastischen Wirkung auf das Material sofort beim Eintritt in den Spalt 40 beginnen. Außerdem verhindert die Weiterführung des feinteiligen Materials in Richtung auf die rotierende Fläche 27 unter Krafteinwirkung die Bildung einer Konglomeratkugel von nicht weichem, teilweise erweichtem und weichem Material, mit der man sich bei Bedienung von Strangpressen für elastische Schmelzen seit Einführung dieser Vorrichtung abgemüht hat.

Auf Grund der Einführung des Materials durch die Trommel oder die Leitung 42 in einer einzigen Richtung, nämlich senkrecht zur umlaufenden Fläche 27 und parallel zur Umlaufachse der Scheibe 25, sowie infolge des Auftreffens des noch nicht weichen Materials unmittelbar auf die umlaufende Fläche, wechselt das Material augenblicklich die Richtung aus der geradlinigen in eine spiralförmige Bewegung, die für die viskoelastische Arbeitsweise notwendig ist. Das parallel zur Drehachse in die Schmelzkammer eintretende Material wird in eine zur Drehrichtung senkrechte Richtung abgelenkt, nachdem es sich in der Kammer befindet. Demzufolge wird die Einführung nicht unterbrochen; es erfolgt keine Anhäufung von Material an der Zufuhröffnung 41 und keine Behinderung des Eintrittes des nachfolgenden Materials.

Es kann mit bemerkenswert kleinen Zuführungselementen eine lückenlose Materialförderung großen Volumens erreicht werden. Beispielsweise können durch die Verwendung einer Förderschnecke mit konstanter Steigung und 3,75 cm Durchmesser, die von einem Gleichstrommotor mit V₂ PS und 430 U/min angetrieben wird, 190 kg festes Material je Stunde in den Spalt 40 eingeführt werden. Dieses gesamte Material wurde in angemessener Weise erweicht und durch die Austrittsöffnung 37 abgegeben. Offensichtlich ist es unmöglich, eine Abgabe erweichten Materials in dieser Form bei gewöhnlicher Zuführung zu erreichen, bei der das Material in den Spalt 40 in einer radialen Ebene und durch Schwerkraft eingeführt wird.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Zentripetalstrangpresse mit zwei, einer festen und einer drehbaren, im Abstand voneinander, koaxial zueinander angeordneten, zwischen sich eine zylindrische Schmelzkammer bildenden Platten, bei der eine der Platten in ihrer Mitte mit einer Austrittsöffnung versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die feste Platte (17) im Umfangsteil der Schmelzkammer (40) eine Zufuhröffnung (41) aufweist, die über einen mit einer Förderschnecke (50) versehenen Zufuhrzylinder (42) mit einem Einfülltrichter (46) in Verbindung steht, und daß der Zufuhrzylinder (42) radial zur Achse dieser Platten (17, 25) versetzt und parallel zu diesen angeordnet ist.

2. Zentripetalstrangpresse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zufuhröffnung (41) in der festen Platte (17) axial fluchtend mit einem Teil des Umfangsabschnitts der drehbaren Platte (25) ausgerichtet und radial im Abstand von und achsparallel zur Eintrittsöffnung verläuft.

3. Zentripetalstrangpresse nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Austrittsöffnung (37) koaxial zur Drehachse der drehbaren Platte (25) und achsparallel zur Zufuhröffnung (41) in der feststehenden Platte angeordnet ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
USA.-Patentschrift Nr. 3 032 814;
»SPE-Journal«, Dezember 1962, S. 1473
1478.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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