DE3613584A1

DE3613584A1 - Turbomisch-strangpresse

Info

Publication number: DE3613584A1
Application number: DE19863613584
Authority: DE
Inventors: Martin Barcelona Ferre Bolea
Original assignee: GUMIX SA
Current assignee: GUMIX SA
Priority date: 1985-04-30
Filing date: 1986-04-22
Publication date: 1986-11-06
Also published as: ES8607809A1; IT1204324B; FR2580984A1; ES543321A0; IT8620246A0

Description

"PaiSritäiiMIte

Ratingen, den 18. April 1986
G 1618 mjl2

Anmelder:

Firma

GUMIX, S.A.

08013 Barcelona / Spanien

Turbomisch-Strangpresse

Das Strangpressen ist eines der bekanntesten Formgebungsverfahren, unter anderem zur Herstellung von Kautschukoder Kunststoffprodukten sowie anderer, natürlicher oder künstlicher Harze in Form von Profilen oder Schläuchen.

Das Strangpreß-Herstellungsverfahren mittels Maschinen mit schraubenförmigen Spindelstegen beruht auf der Plastifizierung des durch die Einfüllöffnung der Strangpresskammer eingefüllten Materials, welches in eine viskose Substanz umgewandelt und in Richtung des Auslauf-

Oststraße 45 · D-4030 Ratingen 1 · Telefon (0)2102/29001 -Telex 172102323 Teietex 2102323 - patbrev · Facsimile (III) (0)2102/21854

kopfes gefördert wird, wobei gleichzeitig ein zunehmender Druck und eine Temperaturerhöhung in der geförderten Masse hervorgerufen wird, um schließlich diese Masse durch die am Auslaufkopf angebrachte Matrize herauszupressen.

Die Zonen der Strangpreßkammer einer Schneckenstrangpresse werden normalerweise wie folgt unterteilt:

a) Einfüllzone,

b) Plastifizierungszone,

c) Verdichtungszone und

d) Pump- oder Dosierzone.

Durch das Strangpreßverfahren mit schraubenförmigen Spindelstegen wird keine nennenswerte Verbesserung in der Homogenisierung der gepreßten Materialien erreicht, obwohl eine Vielzahl von Versuchen durchgeführt wurde, um einen gewissen Mischungsgrad der Substanzen oder Produkte der Mischungskomponenten und dementsprechend eine gleichmäßigere Eigenschaft der Qualität des ausgepreßten Produktes zu erreichen. Forschungsanstrengungen und Versuche für eine homogenere Vermischung der ausgepreßten Mischung richteten sich hauptsächlich auf die Schneckenextruder, ohne jedoch konkrete Ergebnisse zu erzielen, die eine nennenswerte Verbesserung der verpreßten Mischung ermöglicht hätten. In einigen Fällen hat sich die Forschung ohne nennenswerte Ergebnisse auf die Strangpreßkammern oder Zylinderhülsen konzentriert, wobei die dabei erzielten Ergebnisse die Kosten der Schneckenstrangpresse beträchtlich steigerten.

-JS-

Unter den verschiedenen Ausführungsformen der Schnecken- und Mischzonen ragt am meisten die Tendenz hervor, die Stege und die Tiefe der Transportkanäle zwischen der Plastiflzierungszone b) und Verdichtungszone c) zu verändern.

Die traditionelle Bauform der Spezialschnecken mit Mischzonen

wird durch die Vertiefung der Kanäle mit Stauschrägen und Axialauslässen verändert. Diese können eine gleichmäßige enge Führung der Kerbe in ihrer Bauform aufweisen. Mit IQ dieser Formgebung wird ein gewisser Austausch der durch die einzelnen verschiedenen Kanäle fließenden Masse erzielt und folglich eine gewisse Mischwirkung durch den Austausch und die zusätzliche laminare Strömung hervorgerufen.

-^g Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Turbomisch-Strangpresse, an deren Spindel und Kammer die bei anderen Rotationsmaschinen unter dem Namen Schaufeln bekannten Teile angebracht sind, welche insbesondere bei Turbinen hauptsächlich zum Transport flüssiger Medien dienen. Diese Teile können turbulente oder unordentliche Strömungen und eine wirkliche Vermischung in der geförderten Masse hervorrufen, wodurch eine verbesserte Homogenisierung erzielt wird.

Im wesentlichen ist die erfindungsgemäße Strangpresse durch eine Durchflußmengen-Regelzone in der Strangschneckenmittelzone gekennzeichnet, welche ähnlich wie bei den Turbinen mit Schaufeln versehen ist, die als Verteiler

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des Materialflusses wirken und das zu verarbeitende viskose Material zerteilen, ablenken und durchkreuzen. Zum Schluß erhält man nach einem vollen Austausch der sich in Bewegung befindlichen Partikel ein Höchstqualitätsprodukt mit optimalem Homogenisierungsgrad.

Für eine richtige Anwendung der Leitschaufeln in der Strangpresse wurde das Betriebsverhalten dieser Maschine gründlich getestet und nachfolgend sind einige der wichtigsten zu berücksichtigenden Parameter angegeben.

Schnecken- oder Spindelstrangpressen werden im Normalfall, aber nicht notwendigerweise für das Extrudieren von Materialien mit verhältnismäßig hohen Viskositäten verwendet. In Wirklichkeit kann die Schraubenpumpe nur Druck erzeugen, weil die geförderte Flüssigkeit eine endliche Viskosität besitzt. Das Verfahrensprinzip ist grundsätzlich anders als das der Kreisel-, Kolbenoder Zahnradpumpen. Daher haben einige der ersten Hersteller die Schraubenpumpen als "Viskositätspumpen mit Schraubenrotor" bezeichnet.

Nach der Untersuchung der verschiedenen Betriebskennwerte der Schrauben- oder Strangpumpen unter Berücksichtigung der technischen Schaufeleigenheiten scheint es vorteilhaft, die Eigenschaften beider Komponenten zu vereinigen, um eine Misch-Strangpresse zu erhalten, deren Vorteile im Vergleich zu den konventionellen Strangmaschinen wie folgt zu nennen sind:

a) hohe Misch- und Homogemsierungsleistung der zu verarbeitenden Masse infolge der Funktion eines oder mehrerer Leiträder mit festen Schaufeln am Strangpreßzylinder.

b) Bessere Endproduktqualität mit einheitlichen Kennwerten infolge der hohen Mischungshomogenität.

c) Hohe Durchsatzleistung durch Erhöhung der Durchflußmenge im Verhältnis zum Reibungsfluß infolge der Scherkraft der Schaufeln; in der Zone kein Gleiten oder keine Reibung der Masse gegen den Strangzylinder, wodurch die Vorschubbewegung verbessert wird.

d) Relative Temperaturverringerung der ausgepreßten Masse durch die Reibungsverringerung entsprechend den im

vorhergehenden Punkt angegebenen Gründen. Dies ist sehr wichtig bei der Verarbeitung von Kautschukmischungen, da die Arbeitstemperatur üblicherweise 100° Celsius nicht überschreiten soll.
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e) Höherer energetischer Wirkungsgrad der Maschine mit höherer Produktion bei gleicher Leistung durch die Reibungsverringerung des Reibungsflusses und des geringeren Einflusses des negativen Druckflußfaktors entlang der Schraube oder der Extruderspmdel, da die Schaufeln die durch den an der Düse des Auslaufkopfes vorliegenden Druck erzeugte Rückfördertendenz vermindern.

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Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung, die die Erfindung in keiner Weise beschränken soll, näher erläutert. Dabei zeigen:

Fig. 1: einen Längsschnitt eines Strangpreßkammerab-

schnittes gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 2, 3 :

je eine Vorderansicht und einen Längsschnitt

in etwas größerem Maßstab eines Leitrades gemäß Fig. 1,

Fig. 4: einen Längsschnitt eines Strangpreßkammerab- schnittes gemäß einer weiteren Ausführungsform

der Erfindung,

Fig. 5, 6:

je eine Vorderansicht und einen Längsschnitt in vergrößertem Maßstab eines Leitrades gemäß

Fig. 4,

Fig. 7: einen Längsschnitt eines Strangpreßkammerabschnittes nach einer dritten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 8, 9:

je eine Vorderansicht und einen Längsschnitt

2Q in etwas vergrößertem Maßstab eines Leitrades

gemäß Fig. 7,

Fig. 10: eine Abwicklung der Innenfläche eines festen Zylinderteiles der Strangpreßkammer gemäß einer Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 11: einen Längsschnitt eines Kammerabschnittes

gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 12: einen Querschnitt der in Fig. 11 gezeigten

Strangpreßkammer,
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Fig. 13: einen Längsschnitt in vergrößertem Maßstab eines Leitrades gemäß der in Fig. 11 dargestellten Ausführungsform.

Wie die Figuren deutlich zeigen, weist die erfindungsgemäße Turbomisch-Strangpresse eine einzige rotierende Spindel 1 mit spiralförmigen Stegen auf, die in einem festen Strangpreßkammerzylinder 2 mit mehreren Leiträdern

3 verläuft.
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Jedes Leitrad 3 besteht aus einer Vielzahl von Schaufeln

4 mit hydrodynamischem Profil und mit einem der Viskosität der zu bearbeitenden Masse anzupassenden Angriffswinkel, wobei die Stege 6 der Spindel 1 die Form von Aktions schaufeln in der Zone der erwähnten Leiträder 3 annehmen.

Beim Ausführungsbeispiel gemäß den Figuren 1 bis 3 sind die Schaufeln 4 an den Enden der Leiträder 3 hintereinander (nebeneinander) und im Abstand zueinander angeordnet. 0

Beim Ausführungsbeispiel gemäß den Figuren 4 bis 6 sind dxe erwähnten Leiträder 3 schmaler und voneinander durch Distanzhülsen 5 getrennt. Die Leiträder 3 weisen in diesem Ausführungsbeispiel dieselbe Breite wie die Schaufeln 4 auf. Die Leiträder 3 können beim Zusammenbau der erfindungsgemäßen Presse über die Spindel 1 in die Strangpreßkammer eingeschoben werden, bis sie ihre endgültige Position erreichen.

In den Ausführungsbeispielen gemäß den Figuren 7 bis 9 sind die Leiträder 3 etwas breiter als bei den Ausführungsformen nach den Figuren 4 bis 6. Sie sind ebenso durch Distanzhülsen 5 voneinander getrennt.

Besonders wichtig in diesem Zusammenhang ist, daß die Stege ausgeschnittene Abschnitte 7 aufweisen, die ein Vorbeiführen an den Leiträdern 3 bzw. den Schaufeln 4 ermöglichen. Hierdurch wird zusammen mit den Abstandsstegen eine Radial- und Axialwirkung bei der Umwälzung des zu verpressenden Materials erreicht.

In diesen Ausführungsformen sind die über die Rotationsspindel 1 in die Strangpreßkammer eingeführten (eingebauten) Leiträder 3 mit dem Strangpreßzylinder 2 vereint und können gegen andere Leiträder 3 mit Leitschaufeln 4 mit anderen hydrodynamischen Profilen und/oder Angriffswinkeln entsprechend den Darstellungen in Figur 10 ausgetauscht werden.

in den Figuren 11 bis 13 wird eine vierte Ausführungsform beschrieben, in welcher die Leiträder 3 geteilt und mittels

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Befestigungsschrauben 8 am Strangpreßzylinder 2 befestigt sind. Auch hier ist ein leichter Ein- und Ausbau der Leiträder 3 in die Strangpreßkammer möglich.

Der mechanische Einbau der Leiträder 3 in die Strangpreßkammer kann auf sehr verschiedene Weise erfolgen. In der Regel wird man den Einbau/Ausbau so vollziehen, daß am leichtesten das Auseinander- und Zusammenbauen von Spindel und Maschine ermöglicht wird, um bei gleichem Widerstand möglichst wirtschaftlich arbeiten zu können.

Die Umformung der spiralförmigen Stege in der Mittelzone der Spindel in Schaufeln stellt keine besondere Schwierigkeit dar, da es sich um Teile handelt, die sich in ihrer Form und mechanischen Herstellung sehr ähnlich sind.

Claims

10 Pat entansprüche:

1. Turbomisch-Strangpresse mit einer einzigen Rotationsspindel (1) mit spiralförmigen Stegen (6) in einem Zylinder (2), dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder (2) der Strangpreßkammer festsitzend ausgebildet und mit verschiedenen Leiträdern (3), bestehend aus einer Vielzahl von Schaufeln (4) mit hydrodynamischem Profil und einem der Viskosität der zu verarbeitenden Masse angepaßten Angriffswinkel ausgestattet ist.

2. Strangpresse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die spiralförmigen Stege (6) der Spindel (1) die Form von Aktionsschaufeln in der Zone, wo sich die Leiträder (3) befinden, annehmen

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3. Strangpresse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die mit hydrodynamischen Profllschaufein (4) ausgestatteten Leiträder (3) durch Distanzhülsen (5) getrennt sind.

4. Strangpresse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Teil der Stege (6) der Spindel (1) als Axialschaufel wirkend ausgebildet und die Leiträder in die Strangpreßkammer einbaubar sind.

5. Strangpresse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daßdie Stege (6) der Spindel (1) außer mit Abstandsstegen noch mit als Radial- und Axialschaufel wirkenden ausgeschnittenen Stegen (7) ausgestattet sind.

6. Strangpresse nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die auf dem feststehenden Strangpreßzylinder angebrachten Leiträder (3) durch andere, mit hydrodynamisch unterschiedlichem Schaufelprofil und/oder Angriffswinkel austauschbar sind.

7, Strangpresse nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daßdie aus einer Vielzahl von Schaufeln (4) bestehenden Leiträder (3) geteilt und mittels Verbindungsschrauben (8) am Strangpreßzylinder befestigbar sind.

8. Strangpresse nach einem der Ansprüche bis 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, daßdie Schaufeln (4) im Abstand zueinander nebeneinander angeordnet sind.

9. Strangpresse nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, daßdie Schaufeln (4) an den Enden der Leiträder (3) hintereinander/nebeneinander angeordnet sind.