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WO2019011461A1 - Füllteilmodul in planetwalzenextruderbauweise - Google Patents

Füllteilmodul in planetwalzenextruderbauweise Download PDF

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Publication number
WO2019011461A1
WO2019011461A1 PCT/EP2018/000335 EP2018000335W WO2019011461A1 WO 2019011461 A1 WO2019011461 A1 WO 2019011461A1 EP 2018000335 W EP2018000335 W EP 2018000335W WO 2019011461 A1 WO2019011461 A1 WO 2019011461A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
planetary
extruder
spindles
tooth
housing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2018/000335
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Harald Rust
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Entex Rust and Mitschke GmbH
Original Assignee
Entex Rust and Mitschke GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Entex Rust and Mitschke GmbH filed Critical Entex Rust and Mitschke GmbH
Priority to US16/462,217 priority Critical patent/US11485298B2/en
Publication of WO2019011461A1 publication Critical patent/WO2019011461A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • B60R13/08—Insulating elements, e.g. for sound insulation
    • B60R13/0815—Acoustic or thermal insulation of passenger compartments
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    • B29C48/40—Means for plasticising or homogenising the moulding material or forcing it through the nozzle or die using screws surrounded by a cooperating barrel, e.g. single screw extruders using two or more parallel screws or at least two parallel non-intermeshing screws, e.g. twin screw extruders
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    • B29C48/64—Screws with two or more threads
    • B29C48/655—Screws with two or more threads having three or more threads
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    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60N—SEATS SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLES; VEHICLE PASSENGER ACCOMMODATION NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60N3/00—Arrangements or adaptations of other passenger fittings, not otherwise provided for
    • B60N3/04—Arrangements or adaptations of other passenger fittings, not otherwise provided for of floor mats or carpets
    • B60N3/048—Arrangements or adaptations of other passenger fittings, not otherwise provided for of floor mats or carpets characterised by their structure

Definitions

  • the extruders are divided into the following main groups:
  • Single-screw extruders consist of a rotating screw and a surrounding housing. With single screw can achieve a high pressure build-up and a large conveying effect. However, the homogenization and
  • Twin-screw extruders consist of two parallel to each other and
  • twin screws can also achieve a high pressure build-up and a high conveying effect.
  • the mixing effect of the twin-screw extruder is much greater than with a single-screw extruder, but experienced
  • Planetary screw extruders consist of more parts than one
  • Twin-screw extruder namely a rotating central spindle, a housing surrounding the central spindle at a distance with internal teeth and planetary spindles, which rotate in the cavity between the central spindle and internally toothed housing such as planets around the central spindle.
  • an internal toothing of the housing so also includes a multi-part housing with a socket, which forms the internal toothing of the housing.
  • the planetary spindles mesh with both the central spindle and the internally toothed housing.
  • the planetary spindles slide with the end pointing in the conveying direction to a plant ing.
  • the planetary roller extruders have in comparison to all others
  • EP1078968A1 EP1067352A, EP854178A1, JP3017176, JP11080690,
  • planetary gear text sections / modules are referred to as a
  • Planerwalzenexlruderabschriitts / module as a filling part has not been proven.
  • the material emerging from a funnel downwards is pushed out of the filling part by the revolving planetary spindles.
  • DE102004026799B4 DE102004023085A1, DE 102004004230A1, DE102004002159A1, DE19962886A1, DE19962883A1, DE19962859A1, DE19960494A1, DE19958398A1, DE19956803A1, DE19956802A1,
  • Raw materials supplied via a designed as a single screw filling part corresponds to the conventional supply of raw materials. There is also an indication that the raw materials can be introduced directly between the central spindle and the planetary spindles. At the point the material input of solids is so difficult that an implementation of this proposal is not readily possible for one of ordinary skill in the art.
  • the invention has set itself the goal of getting along without any lubricant, so that too
  • slip incompatible materials can be better processed in the extruder.
  • PCT / EP2013 / 000132 has also set itself the goal of developing another material entry as a filling part.
  • a filling part in the form of a planetary roller extruder section / module has been used, the Planet spindles are at least partially formed in the inlet opening as transport spindles.
  • This design advantageously allows a (apart from the filling level of the feed in the filling funnel over the Einfullöfmung) non-pressurized entry of the feed into the Einfullöfmung.
  • the formation of the filling part is also advantageous if the filling part is provided with a stuffing screw / Stopfwerk.
  • Stopfschnecken / Stopfwerke are in various pamphlets in
  • the stuffing screw / Stopftechnik is used, if that for the extruder
  • the stuffing screw / stuffing unit forces the feed material into the inlet opening of the extruder.
  • a special inlet area is preferably at the
  • the inlet area is the ring surface on the housing shell of the
  • Material inlet is located.
  • the inlet area is equal to the opening plus / minus a change in the annular surface width of 50%, preferably plus / minus 30%, even more preferably plus / minus 10%, wherein the change in the
  • the direction of rotation is preferably the same as for the width.
  • an excess of the inlet area relative to the opening in the housing shell is given only in the direction of rotation.
  • Planet spindles are changed.
  • transport spindles are provided as planetary spindles.
  • the transport spindles can be supplemented by a flattening of the housing internal teeth. But the flattening has also regardless of the use of planetary spindles advantages that are at least partially designed as transport spindles.
  • the flattening takes place in the area which adjoins the inlet opening in the direction of rotation of the central spindle. With sufficient stability of the planetary spindles, the support of the planetary spindles, which partly falls away due to the flattening, has no effect on the planetary spindles.
  • Planet spindles are held at their ends sufficiently between the central spindle and the housing inner teeth, because the housing internal teeth there has full teeth. The resulting from the omitted support additional bending load of the planetary spindles is supported by conventional planetary spindles readily.
  • the flattening in the direction of circulation of the central spindle can be uniform.
  • the funnel shape deflects the feed material advantageously between the planetary roller parts of the filling part.
  • the flattening can take place into the tooth base.
  • a reduction of the tooth height by a maximum of 90%, more preferably by a maximum of 80%.
  • the flattened teeth can be provided with new, less inclined tooth flanks, so that new teeth arise there with a preferably rounded new tooth head, so that the displaced from the previous tooth base feed everything the new
  • Such tooth changes can be made on the teeth, inter alia, with electrically operated EDM devices.
  • EDM devices For the internal teeth erosion is of particular advantage.
  • the flattening of normally toothed housings or housing bushes takes place with a special electrode. This is more economical for small quantities than that
  • Power is applied to the workpiece so that sparks escape from the housing and material liquefies on the surface and is entrained by the sparks.
  • Housing internal toothing is dependent on the extent to which the flattening extends in the direction of rotation of the central spindle and to what extent the flattening extends in the axial direction of the central spindle.
  • the degree of flattening is at least 1/10, more preferably at least 1/5, and most preferably at least l A of the circumference of the pitch circle of the housing internal toothing.
  • the extent of the flattening in the axial direction of the central spindle is referred to as width.
  • the width is at most 30% greater or smaller than the ⁇ ffhungsweite the inlet opening, preferably at most 20% greater or smaller than ⁇ ffhungsweite the inlet opening and more preferably at most 10% greater or smaller than the ⁇ ffhungsweite the inlet opening.
  • the width of the flattening is the same as the opening of the inlet.
  • transport spindles occur when at least one tooth is removed on at least one normally toothed planetary spindle.
  • more teeth are removed.
  • at least each 3 remain evenly on the circumference of the planetary spindles. It can also be removed every fourth or every third or every second tooth. It can also be removed all teeth except for one tooth.
  • the teeth are preferably evenly distributed around the circumference of the spindles.
  • the removal of the teeth is preferably carried out to the tooth base. It is also conceivable beyond
  • the transport spindles are made from the beginning to form in the shape that results when one or more teeth are removed on standard spindles.
  • Planetary gear extender / module Take up running material well.
  • the number of remaining teeth of the transport spindles is optionally at most 4, preferably 3, after more preferably 2 and most preferably 1.
  • the "wholly or partially" - training the planetary spindles as transport spindles means that
  • a) planetary spindles are provided outside the region of the inlet opening with a different toothing
  • Transport spindles in the inlet opening is combined with planetary spindles of other teeth.
  • gearing is called for example: normal gearing or
  • Hedgehog toothing or knob spindles The hedgehog gearing and / or the
  • Knob toothing are on the in the conveying direction of the
  • the known hedgehog toothing is preferably formed from a
  • annular grooves Normal toothing, by annular grooves are incorporated in the planetary spindles at axial intervals.
  • the annular grooves are chosen so that the teeth end up like a vibration and on
  • the studded toothing preferably also arises from the normal toothing.
  • the normal toothing of planetary spindles is characterized on the one hand by a cross section, as it show the interlocking teeth of the gears of a transmission. On the other hand, the teeth are not straight but
  • the threads are also cut in this form into the starting material of the planetary spindles, e.g. turned or milled.
  • a knob toothing arises when, for example, incorporated in a right-hand toothing a left-handed groove similar to a thread becomes. Through the groove, the threads of the planetary spindles
  • the groove may have the same or a different slope (less or greater) than the toothing of the spindles.
  • the slope of the groove preferably deviates at most by 50% from the pitch of the toothing.
  • the planetary spindles have a normal toothing outside the inlet region at the end facing the conveying direction. There, the larger conveying effect of the normal toothing is used to prevent incoming feed material against the
  • a normal toothing can also be provided outside the inlet region on the conveying direction of the planetary roller textile section / module.
  • planetary spindles can be used as a filling part
  • the planetary spindle stocking (totality of all planetary spindles) of a planetary roller extruder section / module serving as a filling part can optionally also consist in part of differently toothed planetary spindles.
  • the proportion of planetary spindles with transport spindle toothing is at least 50%, preferably at least 70% and even more preferably at least 90% of the planetary spindle stocking.
  • the number of teeth on the transport spindles is preferably selected so that at least within 10 revolutions of the planetary spindles to the
  • Central spindle a planetary spindle tooth in each tooth gap of the Central spindle toothing and a tooth engages in each tooth gap of the internal toothing of the surrounding housing. Preferably, this is done
  • the tooth engagement can be controlled, for example, by providing a molten colored material at room temperature with sufficient adhesion to planetary spindles, central spindle and internal toothing of the
  • Housing is lubricated in the tooth gaps. Then it can be clarified, after how many revolutions of the planetary spindles around the central spindle a desired tooth engagement is done. This happens, for example, after one round or 4 rounds or 7 rounds or 10 rounds of
  • the central spindle of the filling part can be easily rotated by hand, if the filling part of the remaining
  • Central spindle can be simulated with a sample of the central spindle.
  • Circumferential number of planetary spindles is achieved around the central spindle, the planetary spindles can be replaced with other planetary spindles or additional planetary spindles are used.
  • the other planetary spindles can have more teeth as transport spindles and / or have differently arranged teeth. Alternatively, even the replacement of a transport spindle against a normal toothed planetary spindle, to ensure that at each Circulation of the planet an engagement takes place in each gap in the central spindle and the internally toothed housing.
  • a conventional filling screw in a filling part has no comparable cleaning.
  • the snail is on it
  • the temperature setting already starts at the inlet opening.
  • the filling member is divided into at least two Temper michsabêten and / or of short length.
  • the short length refers to the Greteil-length after the Eintillöfmung.
  • the short length is less than or equal to 0.5 D, where D is the pitch diameter of the internal teeth of the housing.
  • a section-wise temperature control is preferably provided in which the first tempering section in the conveying direction has a length which is equal to the one Length of a short filler (less than or equal to 0.5D).
  • Temperianssabites is provided with a guide for the tempering.
  • the guide for the temperature control is carried out as in other known Planetwalzenextmderabêten / modules. There will be
  • the channels extend on the inner surface of the housing and / or on the outer surface of the seated in the housing socket such as threads. At one end of the threads that occurs
  • the tempering agent is mostly water, often oil.
  • Heating / cooling unit in which it is brought to the desired temperature and fed to the associated Temper istsabrough.
  • Temperianssabites emits the tempering as needed heat or takes the tempering on heat as needed.
  • the emerging tempering is the outside of the plant standing
  • Heating / cooling unit then fed again for re-loading with heat or for cooling.
  • the trained as Planetwaltzenextmderabrough / module filling preferably has a over the entire Greier-length extending housing with the above-described socket and incorporated cooling channels.
  • Cooling channels can run continuously from one end of the housing to the other end of the housing to facilitate the production. Before mounting the bushing, the ends of the ducts can be closed by rings in corresponding rotations of the housing ends are positioned. To divide the entire cooling section into several sections, plugs can be placed in each channel between each two sections prior to inserting the socket. The holes described above lead to the channels for the tempering agent. The lead a hole to the end of each channel and the other holes to the beginning of each channel.
  • the molecular chains do not slide against each other. Slipping can be prevented by cross-linking the molecular chains.
  • the degree of crosslinking influences the deformation. Low crosslinking creates a soft plastic. Strong networking creates a hard plastic.
  • crosslinking agents There are different cross-linking agents. Depending on the plastic, a selection of crosslinking agents takes place. Sulfur is one of the commonly used crosslinking agents. Sulfur occurs at corresponding Heating the plastic as a crosslinking agent in action. Other crosslinking agents do not depend on heat effect or the effect of the crosslinking agent may also depend on other circumstances.
  • the elastomers include, for example
  • NBR Acrylic-butyl-butadiene-rubber
  • E EA Ethylene-ethyl acrylate copolymer
  • EPM Ethylene-propylene copolymer
  • EPDM Ethylene-propylene-diene rubber
  • EVA Ethylene vinyl acetate
  • SBR Styrene butadiene rubber
  • SBS Styrene-butadiene-styrene
  • Thermoplastic polyurethane (TPU or TPE-U)
  • Vinyl chloride / ethylene (VC / E) Vinyl chloride / ethylene / methacrylate (VC / E / MA)
  • elastomers For elastomers, the risk of sticking and caking is particularly high when cross-linking agents are drawn in along with other material over the filler, which respond to heating.
  • Such elastomers are known, for example, from DE60124269, DE 3738335. Then each sticking and baking leads to unforeseen heating
  • the adhesive processing in the extruder can be substantially facilitated.
  • the heat-sensitive base mix contains lecithin, plasticizers, syrups, sugars, oils, fragrances and elastomers. Among them are strongly adhesive and caking-prone ingredients. Corresponding instructions can be found in DE 69829695, US Pat. No. 5,135,760, US Pat. No. 5,045,325, US Pat. No. 4,555,366. This preparation is also made much easier with the described filling part.
  • the described filling part can with others
  • Planetwarenzenschmidt / modules are combined.
  • the essential components of the other planetary roller extruder sections are in turn the central spindle, rotating planetary spindles and an internally toothed housing and a stop ring for the plenum screws.
  • the function of these parts is the same as stated at the beginning of planetary roller extruders.
  • the planetary spindles can have different training.
  • the planetary spindles show a standard toothing and / or a hedgehog toothing and / or a knob toothing and / or a
  • the standard toothing is an involute toothing.
  • the involute determines the tooth form in cross section.
  • the teeth on the circumference of the planetary spindles run like the thread teeth of the external teeth of a threaded rod.
  • knob toothing in the form described above arises from a standard toothing.
  • the standard toothing is formed in the form described above from a standard toothing.
  • gearing standard / hedgehog / nubs / transport
  • gearing can also occur together or in two or three different gearing types on the planetary spindles together.
  • the above variations in gearing may concern all plenum spindles or only a portion of the planetary spindles of a plano-roll extender / module.
  • particularly toothed planetary spindles can alternate with differently toothed planetary spindles.
  • individual toothed planetary spindles can be arranged between a multiplicity of differently toothed planetary spindles. It is advantageous if always at least two identically toothed planetary spindles occur in a Planetspindelbesatz a Planet stiilzenexüxiderabites / module, which are evenly distributed in the stocking.
  • knob / hedgehog teeth in several corresponding planetary gear parts housing internal teeth, planetary spindles and
  • the knobbed toothing can be arranged so that the interruptions of the teeth in a planetary roller part with the interruptions in the corresponding planetary roller part are aligned or offset in relation to these interruptions.
  • the offset may have a dimension equal to a fraction of the tooth gap between two teeth or is a multiple of the tooth gap between two teeth, where a multiple may also be a number less than 2.
  • the other planetary roller sections / modules have a length of at most 1200 mm with a diameter of up to 100 mm in the toothing of the planetary roller extruder housing, even more preferably of at most 1000 mm.
  • the teeth of the planetary roller extruder housing result in correspondingly larger or smaller maximum lengths.
  • Extruder section has not sufficient temperature, the above cooling is omitted. Optionally, even heat is supplied.
  • bivalve (as described above to the described filling part with housing and internal socket) and to lead the tempering agent through the gap. It is also common to provide the central spindle with channels, is also passed through the Temper michsffen.
  • the usual tempering agent is water or oil, with which is heated or cooled.
  • the removal of teeth can be done on existing planetary spindles later.
  • the planetary spindles are preferably stored without the surface treatment, so that subsequently simple processing of the planetary spindles, e.g. by milling, is possible.
  • the treatment of the tooth surfaces takes place after processing.
  • the above minimum spindle length refers to the toothing on the planetary spindle.
  • the minimum spindle spindle length preferably does not include the
  • Planet spindle length is greater than the toothed length of the planetary spindle.
  • the processing (removal of teeth) of the planetary spindles can be applied to all known tooth modules, in particular to the
  • the tooth modules are to be distinguished from the above-mentioned planetary roller parts / modules.
  • the tooth modules indicate the size of the teeth.
  • they are designed as planetary roller extruders
  • Extruder sections / modules arranged in one stage of the extrusion plant Extruder sections / modules arranged in one stage of the extrusion plant.
  • it may also be a multi-stage extrusion line.
  • two stages one speaks of a tandem system with a primary extruder and a secondary extruder. With more levels one speaks of one
  • the multi-stage arrangement of an extrusion plant is used to degas the material to be extruded between the steps perform and / or to drive the individual stages independently.
  • To the extrusion plant usually also includes a provided at the end
  • Extruder section in which the extruded material is brought to outlet temperature.
  • the planetary roller sections / modules will work with the others
  • Sections / modules assembled to the respective desired extruder It is customary to provide a common central spindle for all successively arranged modules one stage of an extrusion plant.
  • the modular design is comparable to a modular system and usually very economical.
  • the teeth are not subsequently removed, but a production takes place in which the planetary spindles are immediately brought into the mold, as it arises after the tooth removal described above.
  • the contour of the toothing is determined and the cutter moves along the contour.
  • the cutter works relatively coarse. Therefore, fine machining is then common, e.g. by grinding with externally toothed parts or by honing or eroding with internally toothed parts usual. They are also forming processes for
  • Gear parts known, these are casting and sintering. To the transforming Manufacturing process also includes forging, pressing, drawing, rolling, stamping).
  • Milling is part of the machining process.
  • Other machining methods include, for example, planing, beating, broaching, scraping, grinding, honing.
  • Involute toothing as usual toothing, cycloid toothing and driving stick toothing.
  • the flanks of the teeth of the gear are formed by involutes.
  • the gear base circle as a massive cylinder, around which a thread is wound. If this thread is now unwound, then the taut end point of the thread describes the figure of an involute. All points on the thread, which have the integer multiple distance from the end point, thus move on the involute of another tooth.
  • Planetary roller extruders are usually designed for a much larger game. Also this game can be considered in the determination of the tooth contour.
  • a tooth of a tooth gap and a tooth space follows a tooth, the teeth and the tooth gaps are the same. Since the teeth engage in the tooth gaps and the intermeshing / meshing gear parts should have the same teeth, the tooth gaps include a mirror image of the teeth.
  • the tooth gaps for the Planetensfell with reduced teeth but unlike conventional teeth.
  • one or more teeth are removed on existing transmission parts.
  • one or more teeth are removed.
  • the preparation then follows in the manner described above the specified Tooth contour. That is, in the case of using a milling cutter, the milling cutter follows the predetermined new contour with larger tooth gaps. The same applies to other tools for producing the previously defined new contour.
  • Central spindle is chosen so that the number of teeth on the central spindle and on the Gesimousirmenvertechnikung (bushing teeth) is straight and the number of teeth on the planetary spindles is odd. Then, the melt in each tooth gap between two teeth is displaced by the teeth of other parts of the planetary roller extruder penetrating into the interspace.
  • Each planetary roller extruder has a maximum planetary spindle stock.
  • Extruder section is, it is the toothing module to a shape of the teeth and the tooth spaces determining
  • Transport spindles reduce the energy input into the feedstock in the extruder. Preferably, compared to the maximum
  • Planetspindelbesatz at least a reduction of the planetary spindle number by one, optionally also provided by at least 2 or at least three.
  • multi-part planetary spindles are provided, namely with a separately machined part and with a separately produced residual part.
  • the remainder may be a knobbed part or a normal toothed part or another part.
  • Both parts are also provided with a central bore for an armature, with which the two parts are braced together.
  • multipart planetary spindles which have a change of teeth over their length, that is, change from one gearing to another gearing.
  • the multi-part can have advantages in the production of the teeth by the parts are made with different teeth separately. Then the tools do not have to follow the change of teeth. in the
  • a slow transition from a gearing to a normal gearing described above arises in the application of a milling cutter, for example, by the fact that the cutter used for the subsequent tooth removal is slowly moved out of the material of the planetary spindle.
  • the multi-part planetary spindles can also be a multiple
  • degassing may also be required. For details, for example, the following degassing operations
  • the housing has a rounding at the transition of the inlet opening into the housing toothing.
  • the rounding has a radius which is at least equal to l A of the tooth height, even more preferably at least equal to l A of the tooth height of the housing toothing.
  • the feedstock is relative to the middle of the
  • Planetary roller extruder also eccentrically directed into the planetary roller extruder.
  • the offset takes place in the direction of rotation of the central spindle of
  • the center axis of the material supply extends at a distance past the central axis of the planetary roller extruder.
  • the distance is greater than a quarter of the pitch circle diameter of the toothing in the extruder housing or the toothing in the internally toothed sleeve of the housing. Even more preferably, the distance is greater than half
  • the distance is greater than half the diameter of the root circle of the
  • the diameter of the material supply smaller than the diameter of the root circle of the internal toothing of the extruder housing or the internal toothing of the bushing in the housing.
  • Transition from the material supply to the housing of the planetary roller extruder provided a chamfer.
  • the planetary roller center axis preferably has an angle of at least 30 degrees, more preferably an angle of at least 45 degrees, and most preferably an angle of at least 60 degrees.
  • the material supply described is particularly suitable for module-built planetary roller extruder. Then, a planetary roller extruder module with the material feed can be placed at any desired location. The desired position does not have to be calculated in advance. It is also possible to find the correct location empirically by arranging the material feed in the second or third planetary roller extruder module. This is done by arranging the provided with the material supply planetary roller extruder module as a second or third or fourth module.
  • the planetary roller extruder module is used in multiple execution or in combination with a conventional filling part, which is modeled on a single-screw extruder and, for example with a
  • Filling funnel is provided. On the way material can be fed in different places. This also materials can be processed, which may not be brought together in mixture or have to be brought into succession and possibly in temporal distance in mixture.
  • Solids with a tendency to stick and caking or solids that tend to segregate may be added to the mixture as late as possible.
  • solids can be mixed with each other and optionally also with liquids or with melts.
  • the dosage can be volumetric or gravimetric.
  • the solids can be forcibly carried in the extruder without pressure or with a Stopftechnik.
  • the planetary spindles can be formed in the form described above wholly or partly by transport spindles or with otherwise trained
  • Connection and / or other Zubuchungsmaschine be provided as the inlet funnel.
  • the technique may benefit from the use of the extruder in chemical processes, in the food or plastics industries.
  • the invention has recognized that the drawing-in performance of a filling part in the design of a planetary roller extruder section / planetary roller extruder module depends on the grain size of the feedstock. The finer the feed, the more the feed rate decreases. With decreasing intake capacity, the performance potential of the extruder for the
  • the invention has set itself the task of the collection performance of a filling part in the design of a
  • Transport spindle when using a filling part with the design of a Planetary roller extruder is graded in whole or in part. At least two levels are provided. There may also be three or four stages or more stages.
  • the steps are created by the fact that different numbers of teeth are provided in each stage. Fewest teeth are in the inlet area of the
  • At least one tooth is more than provided in the inlet region of the transport spindles; in the second (third) step
  • Fine / fine-grained and even finer feed materials are increased again.
  • the steps are preferably the same length.
  • the length of the first stage is determined by the opening width of the inlet.
  • Step length equal to the opening width of the inlet. Deviations may be appropriate in the form described above.
  • the steps can also have different lengths, smaller or longer lengths.
  • the length of the second stage may be less than the length of the first stage; the length of the third step is smaller than the length the second stage; the length of the fourth stage may be less than the length of the third stage.
  • the sliding transition is characterized by a falling / slowing or slow increase of the additional teeth of a subsequent stage.
  • the rise or fall of the teeth is carried out on a tooth length which is at least equal to 0.5 times, preferably at least equal to the times the tooth height.
  • Feedstock that wants to spread in the direction of the drive is
  • the guide length of the planetary spindles is on the drive side of the extruder
  • Guide length can also be 2 to Sfache the réelle bemeers or equal to 3 to 4 times the outer diameter of the planetary spindle.
  • the planetary spindles can also be provided at the opposite ends with a full length acting as a guide length.
  • This guide length is preferably at least equal to 0.5 times to 10 times that of
  • This guide length is
  • this guide length can be 0.2 times to 0.7 times the drive-side guide length.
  • this guide length is 0.3 to 0.4 times the drive-side guide length.
  • the stepped transport spindles can also have significance elsewhere than in the filling part of a planetary roller extruder, even independently of a fine graininess of the feedstock.
  • Such a use can be, for example, in the processing of PET, in particular the drying of the raw material.
  • FIGS. 1 to 18 show older versions of an entry.
  • FIGS. 19 to 22 show an embodiment of the invention.
  • Fig. 1 shows an extruder with the following components sections: drive 1, feed 2, planetary roller extruder sections 3.1, 3.2 and 3.3, 4 and discharge nozzle 6.
  • drive 1 feed 2
  • planetary roller extruder sections 3.1, 3.2 and 3.3, 4 and discharge nozzle 6.
  • feed 2 opens a dosage 8.
  • planetary roller extruder sections 3.1, 3.2 and 3.3, 4 and discharge nozzle 6.
  • the dosage is in a form not shown with fine-grained
  • the feed gets into the feeder 2 and gets in from there
  • Extrusion direction promoted The extrusion direction has in the drawing from left to right.
  • the feeder 2 is designed in modular design. This module has the construction of a planetary roller extruder.
  • a first warming takes place.
  • a heating-cooling circuit 15 is provided for the heating of the feedstock.
  • the heating-cooling circuit 15 cooperates with the housing jacket of the module. The heat is transferred to the filled feedstock via the housing jacket.
  • the screw circulating in the module 2 generates a heating of the feedstock.
  • the feedstock enters the next extruder section / module with preheat temperature.
  • Modules 3.1 to 4 have the design of planetary roller extruders.
  • the modules 2, 3.1, 3.2 and 3.3, 4 have matched housing and not shown
  • connection flanges where they are connected to each other.
  • the connection is a screw connection.
  • the feed material between the rotating planetary spindles, the central spindle and the internally toothed extruder housing is often kneaded, so that ever new surfaces are formed, which can be used for heat transfer.
  • heat can be transferred from the housing shell to the feedstock or withdrawn from the feedstock and removed via the housing jacket.
  • module 2 the modules 3.1, 3.2 and 3.3 and 4 with heating cooling circuits 16, 17, 19, 20 are provided.
  • the feedstock is brought to melting temperature and homogenized and in the
  • Extruder section / module 4 cooled on exit Tempeatur.
  • the heating-cooling circuits 16,17, 19, 20 ensure compliance with the desired temperature.
  • the missing heat is transferred from the heating cooling circuits via the associated housing jacket of the modules to the feedstock.
  • an addition of liquid processing agents is provided.
  • the addition takes place via an injection ring 21.
  • the injection ring 21 is provided between the modules 3.1 and 3.2.
  • the injection ring 21 is connected via a line to a pump and an oil reservoir.
  • the injection ring 21 forms the starting ing for the rotating planetary spindles of the module 3.1.
  • Pressure gauges and temperature gauges sit. These devices are integrated in the control of the heating and cooling circuits.
  • start inge 22 and 23 are provided, with which pressure measurements and temperature measurements can be carried out as on the module 3.1.
  • the feedstock is discharged from the extrusion line at a certain exit temperature.
  • the module 4 on the outlet side with a 18 000335
  • Feedstock is cooled between chill rolls 25.
  • the exemplary embodiment of FIG. 5 differs from the
  • Exemplary embodiment according to FIG. 1 by a degassing 27 and by an additional metering 28.
  • the degassing 27 consists of a laterally flanged
  • Twin-screw extruder with which the melt outlet can be prevented, but an outgassing is allowed.
  • the outgassing is effected by a voltage applied to the twin-screw extruder.
  • the additional dosage 28 is used for mixing an additive.
  • Fig. 3 shows schematically conventional planetary spindles 321 for
  • the flights are shown in the drawing by oblique to the spindle axis extending lines.
  • the worm threads run in the right side view from the right, clockwise.
  • the screws have a toothing on the outside.
  • the corresponding mirror-image toothing is found on the central spindle of the planetary roller extruder section and the inner toothed surrounding housing, so that the planetary spindles 321 can mesh with both the housing toothing and with the central spindle.
  • Fig. 4 shows known planetary spindles 322, which on the one hand the same
  • the spindles have at the same time left - handed grooves, which the Cut right-handed worm threads.
  • the left-handed grooves are shown with lines in Fig. 4, which intersect the known from Fig. 3 helical flights at right angles. This is shown with crossing lines.
  • crossing grooves By the crossing grooves, the webs between the flights, which form the teeth of the teeth in cross-section, interrupted. The remaining between two interruptions teeth form a spiny / knob-like tooth.
  • tooth gaps The interruptions are referred to below as tooth gaps.
  • Fig. 2 shows further planetary spindles 23 with a part 25, which of the
  • Fig. 6 to 8 show for the use of a planetary roller extruder in the drying station of a treatment plant according to the invention
  • the planetary spindle 60 consists of two parts 61 and 62.
  • the part 61 corresponds to a conventional planetary spindle with full Zahnbesatz. in the
  • the part 61 has a length of 200mm.
  • the total length of the planetary spindle 60 is 1000mm.
  • part 62 defines the range of inventive design of the planetary spindle
  • part 61 defines the remaining area.
  • the spindle has 7 teeth 64, which are similar to threads, but with a very large slope on the planetary spindle outside. This is shown in FIG. 8.
  • three teeth 64 have been milled. That is in front of you
  • the planetary spindles according to FIGS. 6 to 8 are referred to as transport spindles because, in contrast to the nubs spindle, they are larger
  • Deformation work is surprisingly low. Accordingly low is the energy input into the feedstock. This facilitates compliance with the temperature control required for the feedstock.
  • FIGS. 1 and 5 is a
  • the number of planetary spindles for stocking modules 3.2, 3.2, 3.3 and 4 is 7. There are 6 planetary spindles of the type shown in FIGS. 6 and 8 for the processing of feed in each module.
  • the length of the modules in the Ausmhrungsbei way 400mm The length of the modules in the Ausmhrungsbei way 400mm.
  • the planetary spindles have a shorter length, in some cases a different length.
  • the feeder 2 is a planetary roller extruder module
  • To the planetary roller extruder module includes a housing 100, which is provided at each end with a flange 101.
  • the housing has a socket 109, which is provided with an internal toothing 110. Outside the bushing cooling / heating channels 108 are incorporated.
  • the Hei2 cooling channels 108 are closed on the outside by the housing.
  • supply lines / leads are provided for a tempering.
  • a terminal 103 is shown.
  • a central spindle 107 is arranged.
  • the central spindle 107 is designed as a splined shaft 105 in order to corrospond with a geared motor. Between the internal teeth 110 and the central spindle 107 are
  • Planet spindles 106 are provided.
  • the planetary spindles 106 mesh with the
  • a flange 102 with a
  • An inlet funnel is attached to the flange 102.
  • Fig. 13 shows the feeder with an open jacket 100, so that the view of the transport spindles 106 is free.
  • inlet pressure unpressurized in the inlet cup 104 of the shell 100 a Depressurized means that no pressure in the direction of the Einläuföfmung is exerted on the material on the weight of the standing above the inlet frame 104 material column addition.
  • the extrusion material passes between the transport spindles 106 and is detected by the transport spindles and extremely gently mixed and promoted in the direction of the other planetary roller extruder sections / modules to be further processed there.
  • FIGS. 14 and 15 show a further exemplary embodiment.
  • FIG. 14 differs from the
  • the housing jacket 119 also has a Einlaufofmung 120 for feedstock.
  • the housing shell 119 with a Internal teeth 121 provided which, like the internal toothing of FIG. 11 to 13 is suitable to interact with the planetary spindles 106. in the
  • Gearing is the internal teeth 121 but flattened in the adjoining the Eirdauföffhung 120 and extending in the direction of rotation of the central spindle region 122.
  • the direction of rotation of the central spindle extends in the illustration of FIG. 14 in a clockwise direction.
  • the flattening 133 in the exemplary embodiment extends over 1/10 of the circumference of the pitch circle belonging to the housing internal toothing.
  • Extent dimension of the region 122 is determined from the point in which the region 122 in the illustration of Fig. 14 with a section through the center of the circular cross-section inlet opening adjoins the inlet opening.
  • the extension direction of the region 122 extends in the illustration of FIG. 14 alone in the circumferential direction.
  • the extension direction shown in FIG. 14 can also extend in the circumferential direction and at the same time inclined to the longitudinal direction of the housing.
  • Fig. 15 shows that the flattening 133 extends in the exemplary embodiment over the entire opening width of the inlet opening.
  • the flattening 133 extends over at most 90% of the opening width of the intake opening, in still further exemplary embodiments not more than 80% of the opening width of the entry opening and still other examples of execution over a maximum of 70% of the opening width of the
  • the flattening 133 can, in the width shown in FIG. 15, also extend beyond the opening width of the
  • Inlet opening extend beyond, for example, no more than 10% of the opening width or at most another 20% of the opening width or at most 30% of the opening width.
  • FIGS. 14 and 15 forms an inlet funnel which facilitates the introduction of the feedstock into the extrusion line.
  • 16 shows an original tooth 136 between tooth gaps 135.
  • the illustration includes a section of a housing internal toothing.
  • Partial diameter of the housing internal teeth have a lower inclination than the tooth flanks of the original tooth 136th
  • 16 shows an original tooth 136 between tooth gaps 135.
  • the illustration includes a section of a housing internal toothing.
  • Partial diameter of the housing internal teeth have a lower inclination than the tooth flanks of the original tooth 136th
  • FIG. 17 shows a cross section through a planetary roller extruder section with a solids feed 202.
  • the cross section shows a housing 201 with a housing Internal toothing 205.
  • a central spindle 204 and planetary spindles 203 run around.
  • the solids feed 202 has a hopper, not shown, with a cylindrical outlet, which is flanged to the housing 201.
  • the funnel with the cylindrical spout is eccentric with respect to the center of the central spindle 204. That is, the central axis 208 of the feed 202 extends at a distance past the central axis of the central spindle.
  • the distance between the two axes in the exemplary embodiment is slightly larger than a quarter of the pitch circle diameter of the housing internal teeth 205, but substantially smaller than half the pitch circle diameter of the housing internal teeth 205.
  • the material is drawn much better into the planetary roller extruder module than in the conventional arrangement of material feed over the planetary roller extruder module where the center axis of the feed is perpendicular to the central axis of the planetary roller extruder module.
  • Material is in the view of FIG. 17 schematically with particles 206th
  • the feeder is projected perpendicular to the planetary roller extruder module in the vertical projection onto a horizontal plane in which the central axis of the planetary roller extruder module lies. Nevertheless, the solid particles 206 well in the
  • a tapered transition 207 is provided from the material feed into the planetary roller extruder module.
  • the transition forms a slope.
  • the slope runs at an angle of 60 degrees to the horizontal.
  • FIG. 18 shows a planetary roller extruder module 220 used as a filling part and a single-screw extruder module 221 used as a further filling part.
  • Planetary gear extruder module 220 includes planetary spindles 226 and material feed as shown in FIG. 17.
  • the single screw module 221 includes a feed screw 227 and a material feed 228.
  • the material feed 228 is for the supply of non-adherent material, the material feed 225 of the supply of material, the
  • FIG. 19 to 22 show a planetary spindle according to the invention for use in filling parts of planetary roller extruder modules, as shown in Figures 11 to 15 and 17,18.
  • the transport spindles are shown in FIGS. 6 and 7 and described. Of these, the planetary spindle according to the invention differs in a
  • Transport spindle formed part by three different areas 251, 252 and 253. All areas 251, 252 and 253 have the same axial length in the embodiment.
  • the area 251 shows a tooth reduction to a tooth 255
  • the area 252 a tooth reduction to two teeth 255 and 257
  • the area 253 a tooth reduction to three teeth 255, 256 and 257th
  • the tooth reduction in region 251 is shown in a section along the line C-C of FIG. 22; the tooth reduction in the region 252 in a section according to FIG. 21 along the line B-B and the tooth reduction in the region 253 in a section along the line A-A.
  • the guide portion 250 has three times the guide length in FIG Relation to the guide length of the guide area 254th.
  • Guide area 250 is located at the drive end of the planetary spindle.
  • Drive side means at the end facing the extruder drive.
  • All guide areas have a full toothing / standard toothing.
  • the full toothing is characterized by a full number of teeth.

Landscapes

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  • Extrusion Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)

Abstract

EXTRUDER, wobei das Einsatzmaterial über ein Füllteil in den Extruder eingezogen wird, wobei der Materialeinzug durch einen Planetwalzenextruderabschnitt gebildet wird, der aus einer in einem Gehäuse (100, 201) umlaufenden Zentralspindel (107, 204) und Planetspindeln (106, 203, 321, 322) besteht, wobei das Gehäuse (100, 201) innen verzahnt ist oder eine innen verzahnte Buchse (109) besitzt und die Zentralspindel (107, 204) im Abstand umgibt und die Planetspindeln (106, 203, 321, 322) in dem Zwischenraum zwischen der Zentralspindel (107, 204) und dem Gehäuse (100, 201) um die Zentralspindel (107, 204) umlaufen und dabei sowohl mit der Zentralspindel (107, 204) als auch mit der Gehäuseinnenverzahnung (205) kämmen, gekennzeichnet durch mindestens eine Planetspindel (249, 60), die mindestens in zwei Bereichen eine unterschiedliche Zahnreduzierung aufweist.

Description

Füllteilmodul in Planetwalzenextruderbauweise
Bei den Extrudern werden folgende Hauptgruppen unterschieden:
Einschneckenextruder, Doppelschneckenextruder, Planetwalzenextruder.
Einschneckenextruder bestehen aus einer umlaufenden Schnecke und einem umgebenden Gehäuse. Mit Einschnecken läßt sich ein hoher Druckaufbau und eine große Förderwirkung erzielen. Jedoch ist die Homogenisierung und
Dispergierung im Einschneckenextruder schwach. Gleichwohl sind
Einschneckenextruder immer noch die meistbenutzten Extruder.
Doppelschneckenextruder bestehen aus zwei parallel zueinander und
miteinander kämmenden Schnecken und einem umgebenden Gehäuse. Mit Doppelschnecken läßt sich gleichfalls ein hoher Druckaufbau und eine hohe Förderwirkung erzielen. Die Mischwirkung des Doppelschneckenextruders ist um vieles größer als bei einem Einschneckenextruder, Jedoch erfahren
Kunststoffe aufgrund der mechanischen Belastung im Doppelschneckenextruder eine mehr oder weniger große Veränderung ihrer Molekülketten. Es gibt
Anwendungen, bei denen das dahinstehen kann. Für andere Anwendungen ist die Erhaltung der Molekülketten wichtig.
Dann bietet sich der Planetwalzenextruder an. Planetschneckenextruder bestehen aus mehr Teilen als ein
Doppelschneckenextruder, nämlich einer umlaufenden Zentralspindel, einem die Zentralspindel im Abstand umgebenden Gehäuse mit einer Innenverzahnung und Planetspindeln, welche in dem Hohlraum zwischen Zentralspindel und innen verzahntem Gehäuse wie Planeten um die Zentralspindel umlaufen.
Soweit im Folgenden von einer Innenverzahnung des Gehäuses gesprochen wird, so schließt das auch ein mehrteiliges Gehäuse mit einer Buchse ein, welches die Innenverzahnung des Gehäuses bildet. Im Planetwalzenextruder kämmen die Planetspindeln sowohl mit der Zentralspindel als auch mit dem innen verzahnten Gehäuse.
Zugleich gleiten die Planetspindeln mit dem in Förderrichtung weisenden Ende an einem Anlaur ing.
Die Planetwalzenextruder besitzen im Vergleich zu allen anderen
Extruderbauarten eine extrem gute Mischwirkung, jedoch eine viel geringere Förderwirkung.
Für eine kontinuierliche Aufbereitung von plastischen oder plastifizierbaren Stoffen, insbesondere von Kunststoffen, ist seit einigen Jahrzehnten bekannt, Planetwalzenextruder zu verwenden. Solche Verfahren und entsprechende Planetwalzenextruder sind insbesondere in folgenden Druckschriften
beschrieben:
DE 19939075A1, CA 698518, DE19653790A, DE 19638094A1, DE
19548136A1, DE1954214A, DE3908415A, DE19939077A,
EP1078968A1,EP1067352A, EP854178A1, JP3017176, JP11080690,
JP9326731, JPl l-216754, JPl l-216764, JPlO-235713, WO2007/0874465 A2, WO2004/101627A1, WO2004/101626A1, WO 2004/037941A2, EP1056584, PCT/EP99//00968, WO 94/11175, US6780271B1, US7476416. Von Planelwalzenextmderabschnitten/Modulen wird dann gesprochen, wenn ein Extruder sich aus mehreren Abschnitten/Modulen zusammensetzt. Zumeist handelt es sich um unterschiedliche Abschnitte/Module. Seit Jahren hat es sich als günstig erwiesen, Planetwalzenextruderabschnitte/Module mit
Abschnitten/Module anderer Bauart zu kombinieren. Insbesondere werden Planetwalzenextmderabschnitte/Module mit einem als
Einschneckenextmderabschrdtt/Modul ausgebildeten Füllteil kombiniert. Über das Füllteil werden die Einsatzmaterialien für die Extrusion aus einem
Fülltrichter abgezogen und in die Planetwalzenextmderabschnitte/Module gedrückt. Die Verwendung eines herkömmlichen
Planerwalzenexlruderabschriitts/Moduls als Füllteil hat sich nicht bewährt. Das aus einem Trichter nach unten austretende Material wird von den umlaufenden Planetspindeln wieder aus dem Füllteil herausgedrückt.
Soweit flüssige Treibmittel oder andere flüssige Stoffe in die
Planetwalzenextmderabschnitte/Module eingetragen werden sollen, hat es sich bewährt, diese Flüssigkeiten über Injektionsringe in die Anlage einzuspritzen, die zwischen jeweils zwei Planetwalzenextniderabschnitten/Modulen
angeordnet sind.
Es ist auch bekannt, Schmelze über einen Seitenarmextruder oder eine Pumpe unmittelbar in einen Planetwalzenextmderabschnitt/Modul einzutragen.
Wegen der Einzelheiten und Variationen bekannter Planetwalzenextruder bzw. Abschnitten/Modulen wird Bezug genommen auf folgende Druckschriften: DE 102005007952A1, DE 102004061068 AI, DE102004038875A1,
DE102004048794A1, DE102004048773A1, DE102004048440A1,
DE102004046228A1, DE 102004044086 AI, DE102004044085 AI,
DE102004038774A1, DE102004034039A1, DE102004032694A1,
DE102004026799B4, DE102004023085A1, DE 102004004230A1, DE102004002159A1, DE19962886A1, DE19962883A1, DE19962859A1, DE19960494A1, DE19958398A1, DE19956803A1, DE19956802A1,
DE19953796A1, DE19953793A1.
Für die Extrusion finden neben den Kunststoffen noch diverse andere
Materialien Verwendung. Dazu gehören Füllstoffe, Farbstoffe, Weichmacher, Stabilisatoren und andere Zusatz- und Hilfsstoffe bzw. Additive. Nicht alle Stoffe werden dabei gut von den Planeten aufgenommen. Zum Teil wird das Material von den umlaufenden Planeten wieder zurückgestoßen. Zum Teil wird das auf mangelnde Gleitfahigkeit zurückgeführt. Manche Stoffe neigen von sich aus zum Kleben oder neigen nach Reaktion mit anderen Stoffen zum Anbacken im Extruder. Um das Kleben und Anbacken zu verhindern bzw. zu reduzieren, ist es bekannt, dem Extrusionsmaterial Gleitmittel zuzusetzen. Andererseits gibt es eine Vielzahl von Kunststoffen, für die Gleitmittel ungeeignet sind. Das gilt zum Beispiel für Klebstoffe, auch wenn die Klebstoffe im Extruder verarbeitet werden sollen Die Klebstoffaufbereitung mittels Extruder ist in folgenden Druckschriften beschrieben:
CA698518, DE69937111, DE69808332, DE19939078, DE19939077,
DE19939076, DE19939075, DE19939074, DE19939073, 19824071,
DE19806609, DE19730854, DE19638094, DE19819349, DE19749443,
DE19653790, DE19548136, DE19534239, DE10334363, DE10137620,
DE20130049, DE10059875, DE10050295, DE10036707, DE10036706,
DE10036705, DE4308098, DE4111217, DE3908415, DE2719095, DE235613, DE2303366, DE1954214, EP1080865, EP1078968, EP1067352, EP0854178, US6780271, US6179458, US5536462, US4268176, US4176967,
WO2007/874465, WO2004/101627, WO2004/101626, WO220/037941, W094/11175. Darüber hinaus ist aus der EP2098354 ein Verfahren zur Herstellen einer hochkohäsiven Haftklebemasse bekannt, bei dem
Planetwalzenextruderabschnitte Anwendung finden. Dabei werden die
Rohstoffe über ein als Einschnecke ausgebildetes Füllteil zugeführt. Dies entspricht der herkömmlichen Rohstoffzuführung. Es findet sich dort aber auch ein Hinweis, daß die Rohstoffe direkt zwischen der Zentralspindel und den Planetspindeln eingebracht werden können. An der Stelle ist der Materialeintrag von festen Stoffen so schwierig, daß eine Umsetzung dieses Vorschlages einem Durchschnittsfachmann nicht ohne weiteres möglich ist.
Auch die DE19856235 zeigt einen Extruder mit
Planetwalzenextruderabschnitten. In dieser Druckschrift ist in Spalte 2, unten, beschrieben, wie Rohstoffe zur Pulverlackherstellung durch einen Trichter in Granulatform mit zweckmäßigen Zuschlägen mittels eines Trichters unmittelbar durch den Gehäusemantel in einen Planetwalzenextruderteil aufgegeben werden. Weitere Einzelheiten fehlen.
Soweit die im Extruder aufbereiteten Kunststoffe gleitmittelverträglich sind, hat sich das Gleitmittel durchgesetzt.
Man hat sich bemüht für gleitmittelunverträgliche Stoffe, den Einsatz von
Gleitmitteln zu reduzieren. Darüber hinaus hat sich die Erfindung das Ziel gesetzt, ganz ohne Gleitmittel auszukommen, so daß auch
gleitmittelunverträgliche Materialen besser im Extruder verarbeitet werden können.
Die PCT/EP2013/000132 hat sich außerdem zum Ziel gesetzt, einen anderen Materialeintrag als Füllteil zu entwickeln. Dazu ist ein Füllteil in Form eines Planetwalzenextruderabschnitts/Moduls verwendet worden, dessen Planetspindeln mindestens teilweise im Bereich der Einlaufoffiiung als Transportspindeln ausgebildet sind.
Diese Ausbildung erlaubt vorteilhafterweise ein (abgesehen von der Füllhöhe des Einsatzmaterials in dem über der Einfullöfmung stehenden Fülltrichter) druckloses Eintreten des Einsatzmaterials in die Einfullöfmung.
Darüber hinaus ist die Ausbildung des Füllteiles auch dann von Vorteil, wenn das Füllteil mit einer Stopfschnecke/Stopfwerk versehen ist.
Stopfschnecken/Stopfwerke sind in diversen Druckschriften auch in
Kombination mit Extruder, auch in Kombination mit Planetwalzenextrudern beschrieben. Beispielhaft wird Bezug genommen auf DE 102007050466,
DE102007041486, DE20003297, DE19930970, DE, DE102008058048,
DE102007059299, DE102007049505, DE102006054204, DE102006033089, DE102004026599, DE19726415, DE10334363, DE20200601644,
DE20200401971,DE10201000253, DE102009060881, DE102009060851, DE102009060813.
Die Stopfschneck/Stopfwerk wird benutzt, wenn das für den Extruder
vorgesehene Einsatzmaterial nicht allein aufgrund seines Gewichtes aus dem Fülltrichter des Füllteiles austritt und in die Einlauföffhung eintritt. Das ist zum Beispiel bei Fasern der Fall, die mit Kunststoff zu vermischen sind. Die
Stopfschnecke/Stopfwerk zwingt das Einsatzmaterial dann in die Einlauföffhung des Extruders.
Im Falle der Stopfschnecke wird der Widerstand allen Einsatzmaterials gegen das Einziehen mit der beschriebenen Ausbildung erheblich reduziert.
Im Übrigen ist vorzugsweise ein besonderer Einlaufbereich an der
Gehäuseinnenseite des Planetwalzenextruderabschnittes/Moduls vorgesehen. Der Einlaufbereich ist die Ringfläche am Gehäusemantel des
Planetwalzenextruderabschnitts/Moduls, in der eine Öffnung für den
Materialeinlauf liegt. Der Einlauf bereich ist gleich der Öffnung plus/minus einer Änderung der Ringflächenbreite von 50%, vorzugsweise plus/minus 30%, noch weiter bevorzugt plus/minus 10%, wobei sich die Änderung der
Ringflächenbreite - ausgehend von der durch Mitte der Ringfläche
vorzugsweise gleichmäßig auf beide Ringflächenhälften verteilt, die beiderseits der Ringflächenmitte liegen. Für die Abmessung des Einlaufbereiches in
Umlaufrichtung gilt vorzugsweise das gleiche wie für die Breite. Wahlweise ist ein Übermaß des Einlauf bereiches gegenüber der Öffnung im Gehäusemantel auch nur in Umlaufrichtung gegeben.
Bei den beschriebenen Planetwalzenextruderabschnitten/Modulen, die als Füllteile Verwendung finden, kann die Einzugswirkung mit Hilfe der
Planetspindeln verändert werden. Dabei sind insbesondere Transportspindeln als Planetspindeln vorgesehen. Außerdem können die Transportspindeln noch durch eine Abflachung der Gehäuseinnenverzahnung ergänzt werden. Die Abflachung hat aber auch unabhängig von der Verwendung von Planetspindeln Vorteile, die zumindest teilweise als Transportspindeln ausgebildet sind.
Die Abflachung findet in dem Bereich statt, der sich in Umlaufrichtung der Zentralspindel an die Einlauföffhung anschließt. Bei ausreichender Stabilität der Planetspindeln hat die durch die Abflachung teilweise wegfallende Stütze der Planetspindeln keine Auswirkungen auf die Planetspindeln. Die
Planetspindeln sind an ihren Enden ausreichend zwischen der Zentralspindel und der Gehäuseinnenverzahnung gehalten, weil die Gehäuseinnenverzahnung dort volle Zähne aufweist. Die aus der wegfallenden Stütze resultierende zusätzliche Biegelast der Planetspindeln wird von üblichen Planetspindeln ohne weiteres getragen. Im Prinzip kann die Abflachung in Umlauf ichtung der Zentralspindel gleichmäßig verlaufen. Vorzugsweise ist jedoch vorgesehen, daß die
Abflachung in Umlaufrichtung der Zentralspindel geringer wird. Dadurch entsteht eine trichterförmige Vergrößerung des Hohlraumes zwischen der Gehäuseinnenverzahnung und der Zentralspindel. Diese Vergrößerung
verringert den Widerstand des Einsatzmaterials bei deren Einziehen in den Extruder. Die Trichterform lenkt das Einsatzmaterial in vorteilhafter Weise zwischen die Planetwalzenteile des Füllteiles.
Die Abflachung kann bis in den Zahngrund erfolgen. Vorzugsweise erfolgt eine Reduzierung der Zahnhöhe um maximal 90%, noch weiter bevorzugt um maximal 80%.
Trotz Abflachung wird immer noch alles Einsatzmaterial, welches in den Raum der bisherigen Zahnlücken gelangt, durch die Zähne der umlaufenden
Planetspindeln verdrängt. Um zugleich zu verhindern, daß eine Ablagerung auf den Abflachungen stattfindet, können die abgeflachten Zähne mit neuen, weniger geneigten Zahnflanken versehen werden, so daß dort neue Zähne mit einem vorzugsweise gerundeten neuen Zahnkopf entstehen, so daß das aus dem bisherigen Zahngrund verdrängte Einsatzmaterial alles an den neuen
Zahnflanken anhaftende Einsatzmaterial wegschiebt.
Solche Zahnänderungen lassen sich an der Verzahnung unter anderem mit elektrisch betriebenen Erodiervorrichtungen herstellen. Für die Innenverzahnung ist das Erodieren von besonderem Vorteil. Wahlweise findet die Abflachung an normal verzahnten Gehäusen bzw. Gehäusebuchsen mit einer besonderen Elektrode statt. Das ist bei kleinen Stückzahlen wirtschaftlicher als die
Herstellung der Innenverzahnung und der Abflachung in einem gemeinsamen Erodiervorgang. Bei größeren Stückzahlen kann sich eine andere wirtschaftliche Situation ergeben. Bei dem Erodiervorgang wird für kleine Stückzahlen mit einer Elektrode gearbeitet, welche der gewünschten neuen Abflachungszahnform unter
Berücksichtigung eines für das Erodierverfahren notwendigen Spaltes angepaßt ist und mit dem Gehäuse in ein Erodierbad getaucht wird. Dabei wird die Elektrode dicht über die abzuflachende Verzahnung gebracht und das
Werkstück mit Strom beaufschlagt, so daß Funken aus dem Gehäuse austreten und Material sich an der Oberfläche verflüssigt und von den Funken mitgerissen werden.
Mit zunehmender Verformung der abzuflachenden Verzahnung wird die
Elektrode nachgefühlt, so daß ein gewünschter, geringer Abstand gewahrt bleibt.
Die beschriebene Raumvergrößerung durch Abflachung der
Gehäuseinnenverzahnung ist davon abhängig, in welchem Maß die Abflachung sich in Umlaufrichtung der Zentralspindel erstreckt und in welchem Maß die Abflachung sich in axialer Richtung der Zentralspindel erstreckt.
Vorzugsweise ist das Maß der Abflachung mindestens 1/10, noch weiter bevorzugt mindestens 1/5 und höchst bevorzugt mindestens lA des Umfanges des Teilkreises der Gehäuseinnenverzahnung.
Die Erstreckung der Abflachung in axialer Richtung der Zentralspindel wird als Breite bezeichnet. Die Breite ist höchstens 30% größer oder kleiner als die Öffhungsweite der Einlauföfmung, vorzugsweise höchstens 20% größer oder kleiner als Öffhungsweite der Einlauföffiiung und noch weiter bevorzugt höchstens 10% größer oder kleiner als die Öffhungsweite der Einlauföfmung. Höchst bevorzugt ist die Bereite der Abflachung gleich der öfmungsweise der Einlauföfmung. Die sogenannten Transportspindeln entstehen, wenn an mindestens einer normalverzahnten Planetenspindel mindestens ein Zahn entfernt wird.
Wahlweise werden auch mehr Zähne entfernt. Vorzugsweise verbleiben mindestens jeweils 3 gleichmäßig am Umfang der Planetspindeln. Es kann auch jeder vierte oder jeder dritte oder jeder zweite Zahn entfernt werden. Es kann können auch alle Zähne bis auf einen Zahn entfernt werden.
Soweit mehr als ein Zahn verbleibt, sind die Zähne vorzugsweise gleichmäßig am Umfang der Spindeln verteilt.
Dadurch entsteht ein reduzierter Zahnbesatz im Unterschied zu nicht
reduziertem Zahnbesatz. Die Entfernung der Zähne erfolgt vorzugsweise bis in den Zahngrund. Denkbar ist auch eine darüber hinausgehende
Materialausarbeitung, ebenso eine nur teilweise Entfernung der Zähne.
Alternativ werden die Transportspindeln von Anfang an so hergestellt, daß sie in der Form entstehen, welche entsteht, wenn an Standardspindeln einzelne oder mehrere Zähne entfernt werden.
Durch die ganze oder teilweise Entfernung bestimmter Zähne entsteht bei unverändertem Fortbestand der übrigen Zähne eine Planetspindel mit mehr Förderwirkung.
Es hat sich gezeigt, daß die Transportspindeln im Gegensatz zu anderen
Planetspindel das aus einem Aufgabetrichter in den
Planetwalzenextmderabscrinitt/Modul laufende Material gut aufnehmen.
Die Zahl der verbliebenen Zähne der Transportspindeln beträgt wahlweise höchstens 4, vorzugsweise 3, nach weiter bevorzugt 2 und höchst bevorzugt 1. Die„ganz oder teilweise"- Ausbildung der Planetspindeln als Transportspindeln heißt, daß
a)Planetspindeln außerhalb des Bereiches der Einlauföfmung mit einer anderen Verzahnung versehen sind
und/oder b)Transportspindeln im Bereich der Einlauföff ung mit Planetspindeln anderer Verzahnung kombiniert ist.
Andere Verzahnung heißt zum Beispiel: Normalverzahnung oder
Igel Verzahnung oder Noppenspindeln. Die Igel Verzahnung und/oder die
Noppenverzahnung sind an dem in Förderrichtung des
Planetwalzenextruderabschnitts/Moduls vorgesehen.
Die bekannte Igelverzahnung entsteht vorzugsweise aus einer
Normalverzahnung, indem in axialen Abständen ringförmige Nuten in die Planetspindeln eingearbeitet werden. Dabei sind die ringförmigen Nuten so gewählt, daß die Zähne am Ende wie eine Schwingung auslaufen und am
Anfang wie eine Schwingung ansteigen, wobei die Zähne vom Anfang sofort in das Ende übergehen. Dadurch ergeben sich runde Zähne.
Die Noppenverzahnung entsteht vorzugsweise auch aus der Normalverzahnung. Die Normalverzahnung von Planetspindeln ist einerseits durch einen Querschnitt gekennzeichnet, wie ihn die ineinander greifenden Zähne der Zahnräder eines Getriebes zeigen. Anderseits verlaufen die Zähne nicht gerade sondern
spmdelförmig bzw. wie die Gewindegänge eines Schraubgewindes am Umfang entlang.
Die Gewindegänge werden auch in dieser Form in das Ausgangsmaterial der Planetspindeln geschnitten, z.B. gedreht oder gefräst.
Bei den Gewinden wird unterschieden zwischen linksgängigem Gewinde und rechtsgängigem Gewinde. Es gibt auch mehrgängige Gewinde.
Die gleiche Unterscheidung findet an Extruderspindeln statt.
Eine Noppenverzahnung entsteht, wenn z.B. in eine rechtsgängige Verzahnung eine linksgängig verlaufende Nut ähnlich einem Gewindegang eingearbeitet wird. Durch die Nut werden die Gewindegänge der Planetspindeln
unterbrochen. Die Nut kann gleiche oder eine andere (geringer oder größere) Steigung als die Verzahnung der Spindeln besitzen. Die Steigung der Nut weicht vorzugsweise höchstens um 50% von der Steigung der Verzahnung ab.
Von Vorteil ist, wenn die Planetspindeln an dem gegen die Förderrichtung weisenden Ende außerhalb des Einlaufbereiches eine Normalverzahnung besitzen. Dort wird die größere Förderwirkung der Normalverzahnung genutzt, um zu verhindern, daß einlaufendes Einsatzmaterial sich entgegen der
Förderrichtung des Extruders ausbreitet.
Eine Normalverzahnung kann aber außerhalb des Einlaufbereiches auch an dem in Förderrichtung des Planetwalzenextmderabschnitts/Moduls vorgesehen sein. Wie oben unter b) ausgeführt, können Planetspindeln eines als Füllteil
dienenden Planetwalzenextmderabschnitts/Moduls, die als Transportspindeln ausgebildet sind, mit anders ausgebildeten Planetspindeln kombiniert werden. Das heißt, der Planetspindelbesatz(Gesamtheit aller Planetspindeln) eines als Füllteil dienenden Planetwalzenextruderabschnitts/Moduls kann wahlweise auch zum Teil aus anders verzahnten Planetspindeln bestehen. Vorzugsweise ist der Anteil der Planetspindeln mit Transportspindelverzahnung mindestens 50%, vorzugsweise mindestens 70% und noch weiter bevorzugt mindestens 90% vom Planetspindelbesatz.
Bei teilweiser Verwendung von Transportspindeln für den Planetspindelbesatz sind die Planetspindeln mit Transportspindelverzahnung vorzugsweise
gleichmäßig in dem Planetspindelbesatz verteilt.
Bei einem Planetspindelbesatz, der insgesamt mit Transportspindeln versehen ist, ist die Zahl der Zähne an den Transportspindeln vorzugsweise so gewählt, daß mindestens innerhalb von 10 Umläufen der Planetspindeln um die
Zentralspindel ein Planetspindelzahn in jede Zahnlücke der Zentralspindelverzahnung und in jede Zahnlücke der Innenverzahnung des umgebenden Gehäuses ein Zahn greift. Vorzugsweise erfolgt dieser
Zahneingriff innerhalb von mindestens 7 Umläufen der Planetenspindeln um die Zentralspindel, noch weiter bevorzugt innerhalb von mindestens 4 Umläufen der Planetenspindeln um die Zentralspindel und höchst bevorzugt innerhalb von 1 Umlauf der Planetenspindeln um die Zentralspindel. Der Zahneingriff bewirkt eine Reinigung der Verzahnung.
Der Zahneingriff kann zum Beispiel dadurch kontrolliert/ausgelegt werden, daß ein bei Raumtemperatur schmelzflüssiges, farbiges Material mit ausreichender Haftung an Planetenspindeln, Zentralspindel und Innenverzahnung des
Gehäuses in deren Zahnlücken geschmiert wird. Dann kann geklärt werden, nach wie viel Umläufen der Planetenspindeln um die Zentralspindel ein gewünschter Zahneingriff erfolgt ist. Das geschieht dann zum Beispiel nach einem Umlauf oder 4 Umläufen oder 7 Umläufen oder 10 Umläufen der
Planetspindeln um die Zentralspindel durch Öffnen des Füllteiles.
Bei dem Vorgang steht der Umlauf der Planetspindeln um die Zentralspindel in einem festen Verhältnis zu der Umdrehung der Zentralspindel. Für die
vorstehende Kontrolle/Auslegung kann die Zentralspindel des Füllteiles von Hand leicht gedreht werden, wenn das Füllteil von den übrigen
Extxuderabschnitten/Modulen gelöst ist. Dabei kann die Bewegung der
Zentralspindel mit einem Musterstück der Zentralspindel simuliert werden.
Wenn der gewünschte Zahneingriff nicht innerhalb der gewünschten
Umlaufzahl der Planetenspindeln um die Zentralspindel erreicht wird, können die Planetspindeln gegen andere Planetspindeln ausgewechselt oder zusätzliche Planetspindeln zum Einsatz kommen. Die anderen Planetspindeln können als Transportspindeln mehr Zähne aufweisen und/oder anders angeordnete Zähne aufweisen. Wahlweise reicht schon die Auswechselung einer Transportspindel gegen eine normal verzahnte Planetspindel, um sicherzustellen, daß bei jedem Umlauf der Planeten ein Eingriff in jede Zahnlücke an der Zentralspindel und an dem innen verzahnten Gehäuse erfolgt.
Im Unterschied zu dem beschriebenen Füllteil hat eine übliche Füllschnecke in einem Füllteil keine vergleichbare Reinigung. Die Schnecke ist darauf
angewiesen, daß nachdrängendes Einsatzmaterial das vorgehende Material herausschiebt. Das ist kaum zu kontrollieren. Das Einsatzmaterial strömt dorthin, wo der geringste Widerstand entgegensteht. Es läßt sich nicht
sicherstellen, daß in dem gesamten, von der Schnecke im Füllteil offen
gelassenen Durchtrittsraum überall gleiche Widerstände auftreten. Schon geringste Anbackungen/Verklebungen können das Strömungsverhalten
nachhaltig negativ beeinflussen. Ohne Eingreifen der Bedienungsleute kommt es kaum zu einer Reinigung.
In einem Planetwalzenextruder kommt es dagegen zwangsweise durch den jeweiligen Zahneingriff zu einer Reinigung. Das kann als Selbstreinigung bezeichnet werden.
Für die Verarbeitung verschiedener Kunststoffe ist es von großem Vorteil, das Füllteil zu temperieren. Zwar ist eine Temperierung der Füllschnecke an herkömmlichen Füllteilen bekannt. Die Temperierung setzt jedoch an den bekannten Füllteilen in Förderrichtung hinter der Einlaufoffhung ein.
Vorzugsweise setzt die Temperierung aber bereits an der Einlaufofmung ein. Vorzugsweise ist das Füllteil in mindestens zwei Temperierungsabschnitten unterteilt und/oder von kurzer Länge. Die kurze Länge bezieht sich auf die Füllteil-Länge nach der EinfTillöfmung. Die kurze Länge ist kleiner oder gleich 0,5 D, wobei D der Teilkreisdurchmesser der Innenverzahnung des Gehäuses ist. Bei einer Füllteil-Länge von mehr als 2D(zum Beispiel 3D oder 4D), ist vorzugsweise eine abschnittsweise Temperierung vorgesehen, bei der der in Förderrichtung erste Temperierungsabschnitt eine Länge aufweist, die gleich der Länge eines kurzen Füllteiles (kleiner oder gleich 0,5D) ist. Jeder
Temperierungsabschnitt ist mit einer Führung für die Temperierungsmittel versehen. Die Führung für das Temperierungsmittel erfolgt wie bei anderen bekannten Planetwalzenextmderabschnitten/Modulen. Dort werden
Kühl/Heizkanäle vor der Montage der die Innenverzahnung tragenden Buchse in dem Gehäuse an der Gehäuse-Innenfläche und/oder an der Buchse- Außenfläche Kühl/Heizkanäle eingearbeitet. Die Kanäle verlaufen an der Innenfläche des Gehäuses und/oder an der Außenfläche der in dem Gehäuse sitzenden Buchse wie Gewindegänge. Am einen Ende der Gewindegänge tritt das
Temperierungsmittel ein und am anderen Ende wieder aus. Die Kanäle werden durch die Buchse bei deren Montage verschlossen. Zu den Kühl/Heizkanälen fuhren Bohrungen in dem Gehäusemantel. An die Bohrungen sind
Zuleitungen/Ableitungen für das Temperierungsmittel angeschlossen.
Das Temperierungsmittel ist zumeist Wasser, oft auch Öl. Das
Temperierungsmittel kommt von einem außen an der Anlage stehenden
Heiz/Kühlaggregat, in dem es auf die gewünschte Temperatur gebracht und dem zugehörigen Temperierungsabschnitt zugeleitet wird. In dem
Temperierungsabschnitt gibt das Temperierungsmittel nach Bedarf Wärme ab bzw. nimmt das Temperierungsmittel nach Bedarf Wärme auf. Das austretende Temperierungsmittel wird dem außen an der Anlage stehenden
Heiz/Kühlaggregat dann wieder zur erneuten Beladung mit Wärme oder zur Abkühlung zugeführt.
Das als Planetwaltzenextmderabschnitt/Modul ausgebildete Füllteil besitzt vorzugsweise ein sich über die gesamte Füllteil-Länge erstreckendes Gehäuse mit oben beschriebener Buchse und eingearbeiteten Kühlkanälen. Die
Kühlkanäle können dabei durchgehend von einem Gehäuseende zum anderen Gehäuseende verlaufen, um die Fertigung zu erleichtern. Vor der Montage der Buchse können die Enden der Kanäle durch Ringe verschlossen werden, die in entsprechenden Ausdrehungen der Gehäuseenden positioniert werden. Zur Aufteilung der gesamten Kühlstrecke in mehrere Abschnitte können vor dem Einsetzen der Buchse zwischen jeweils zwei Abschnitten Stopfen in jeden Kanal gesetzt werden. Die oben beschriebenen Bohrungen führen zu den Kanälen für das Temperierungsmittel. Dabei führen die einen Bohrungen zum Ende eines jeden Kanals und die anderen Bohrungen zum Anfang jeden Kanals.
Die Anwendung der beschriebenen Füllteile hat für verschiedene Materialien Vorteile. Dazu gehören unter anderem Elastomere, Polyurethane, Klebstoffen, Kaugummi
Die Elastomere und vergleichbare Stoffe haben in der Wirtschaft/Technik eine erhebliche Bedeutung. Überall, wo Kunststoff eine besonders starke
Verformung erfahren sollen und nach einer Entlastung gleichwohl wieder die ursprüngliche Form einnehmen sollen, wird über Elastomere (Elaste) und dergleichen gummielastische Kunststoffe (Kautschuk) nachgedacht. Kunststoffe bestehen aus großen Molekülketten. Die hohe Elastizität der Elastomere wird durch ein Phänomen im Verhalten der Molekülketten gegeben. Bei einer
Zugbelastung der ursprünglich im Knäuel liegenden Molekülketten ordnen sich die Molekülketten anders, vorzugsweise parallel, und dehnen sich die
Molekülketten.
Für die gewünschte Verformung ist wichtig, daß die Molekülketten nicht aneinander gleiten. Das Gleiten kann durch eine Vernetzung der Molekülketten verhindert werden. Durch das Maß der Vernetzung wird die Verformung beeinflußt. Bei geringer Vernetzung entsteht ein weicher Kunststoff. Bei starker Vernetzung entsteht ein harter Kunststoff.
Es kommen unterschiedliche Vernetzungsmittel vor. In Abhängigkeit von dem Kunststoff findet eine Auswahl der Vernetzungsmittel statt. Schwefel gehört zu den häufig angewendeten Vernetzungsmittel. Schwefel tritt bei entsprechender Erwärmung des Kunststoffes als Vernetzungsmittel in Wirkung. Bei anderen Vernetzungsmitteln kommt es auf Wärmewirkung nicht an oder kann die Wirkung des Vernetzungsmittels auch von anderen Umständen abhängen. Zu den Elastomeren gehören zum Beispiel
Acrylni1ril-Butadien-Kautsch.uk (NBR)
Acrylnitril/Butadien/Acrylat (A/B/A)
Acrylnitril/chloriertes Polethylen/Styrol (A/PE-C/S)
Acrylmlril/Methylmethacrylat (A/MMA)
Butadien-Kautschuk (BR)
Butylkautschuk (HR) (IIR
Chloropren-Kautschuk (CR)
Ethylen-Ehylacrylat-Copolymer (E EA)
Ethylen-Propylen-Copolymer (EPM)
Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk (EPDM)
Ethylenvinylacetat (EVA)
Fluorkautschuk (FPM oder FKM)
Isopren-Kautschuk (IR)
Naturkautschuk (NR)
Polybutadienkautschuk BR
Polyethylenharze
Polyisobutylen (PIB)
Polspropylenharze
Polyvinylbutyral (PVB)
Silicon-Kautschuk (Q oder SIR)
Styrol-Isopren-Styrol-Blockcopolymer (SIS)
Styrol-Butadien-Kautschuk (SBR)
Styrol-Butadien-Styrol (SBS)
Thermoplastisches Polyurethan (TPU oder TPE-U)
Vinylchlorid/Ethylen (VC/E) VinylcMorid/Ethylen/Methacrylat (VC/E/MA)
Bei Elastomeren ist die Gefahr des Verklebens und Anbackens besonders groß, wenn Vernetzungsmittel zusammen mit anderem Material über das Füllteil eingezogen werden, die auf Erwärmung ansprechen. Solche Elastomere sind zum Beispiel aus der DE60124269, DE 3738335 bekannt. Dann führt jedes Kleben und Anbacken zu unvorhergesehener Erwärmung zum
unvorhergesehenen Beginn der Vernetzung und zu einer schlechteren
Materialbeschaffenheit. Mit dem beschriebenen Füllteil können die durch Kleben und Anbacken im Füllteil zu befürchtenden Schwierigkeiten vermieden werden.
Bei Polyurethanen kommt es auf die Zusammenfuhrung zweier
Reaktionskomponenten im richtigen Verhältnis an. Es ist bekannt, die
Reaktionskomponenten mit Hilfe eines Extruders zusammen zu führen. Das ist zum Beispiel beschrieben in DD 141975, DE 1964834, US 3233025, DE
2059570, DE 2447368. Geringe Unregelmäßigkeit in der Materialführung beeinträchtigen bereits die Mischung. Auch dem kann mit dem beschriebenen Füllteil im Einzugsbereich entgegen gewirkt werden.
Die Verarbeitung von Klebstoffen im Extruder ist zum Beispiel beschrieben in EP 1167017.
Durch Verwendung des beschriebenen Füllteiles kann die Klebstoffverarbeitung im Extruder wesentlich erleichtert werden.
Die Verarbeitung von Kaugummi im Extruder ist bekannt. In der
wärmempfindlichen Grundmischung finden sich Lecithin, Weichmacher, Sirup, Zucker, Öle, Duftstoffe und Elastomere. Darunter sind stark klebende und zur Anbackung neigende Bestandteile. Entsprechende Hinweise finden sich in der DE 69829695, US 5135760, US 5045325, US 4555366. Auch diese Herstellung wird mit dem beschriebenen Füllteil wesentlich erleichtert.
Das beschriebene Füllteil kann mit anderen
Planetwalzenextniderabschmtten/Modulen kombiniert werden. Die wesentlichen Bestandteile der anderen Planetwalzenextruderabschnitte sind wiederum die Zentralspindel, umlaufende Planetspindeln und ein innen verzahntes Gehäuse sowie ein Anlaufring für die Plenetspindeln. Die Funktion dieser Teile ist die gleiche wie eingangs an Planetwalzenextrudern dargelegt.
Die Planetspindeln können unterschiedliche Ausbildung aufweisen.
Vorzugsweise zeigen die Planetspindeln eine Standardverzahnung und/oder eine Igelverzahnung und/oder eine Noppenverzahnung und/oder eine
Tansportspindelverzahnung.
Die Standardverzahnung ist eine Evolventenverzahnung. Die Evolvente bestimmt die Zahnform im Querschnitt. Im Übrigen verlaufen die Zähne am Umfang der Planetspindeln wie die Gewindezähne der Außenverzahnung einer Gewindestange.
Die Igelverzahnung entsteht in der oben beschriebenen Form aus einer
Standardverzahnung.
Desgleichen entsteht die Noppenverzahnung in der oben beschriebenen Form aus einer Standardverzahnung.
Auch die Standardverzahnung entsteht in der oben beschriebenen Form aus einer Standardverzahnung.
Dabei können die verschiedenen Verzahnungsarten
(Standard/Igel/Noppen/Transport) auf einzelne Planetwalzenteile beschränkt sein. Die verschiedenen Verzahnungsarten (Standard/Igel/Noppen/Transport) können auch in mehreren oder in allen Planetwalzenteilen vorgesehen sein.
Die verschiedenen Verzahnungsarten (Standard/Igel/Noppen/Transport) können auch alle zusammen oder in zwei oder drei verschiedenen Verzahnungsarten an den Planetspindeln zusammen vorkommen. Die vorstehenden Variationen in der Verzahnung können alle Plenetspindeln oder nur einen Teil der Planetspindeln eines Planetrwalzenextmderabscrmitts/Moduls betreffen.
Günstig ist, den normalverzahnten Teil der Planetspindeln in Förderrichtung des Extruders am hinter Ende (am austragseitigen Ende der Planetspindeln/in Förderrichtung weisenden Ende) der Planetspindeln anzuordnen, um dort einen Förderdruck aufzubauen, der einen Übergang des Granulates in den weiteren Extruderbereich erleichtert. .
Wahlweise können sich besonders verzahnte Planetspindeln mit anders verzahnten Planetspindeln abwechseln.
Wahlweise können auch einzelne besonders verzahnte Planetspindeln zwischen einer Vielzahl anders verzahnten Planetspindeln angeordnet sein. Günstig ist dabei, wenn immer mindestens zwei gleichartig verzahnte Planetspindeln in einem Planetspindelbesatz eines Planetwalzenexüxiderabschnitts/Moduls vorkommen, die gleichmäßig im Besatz verteilt sind.
Sofern die Noppenverzahnung/Igelverzahnung in mehreren korrespondierenden Planetwalzenteilen(Gehäuseinnenverzahnung, Planetspindeln und
Zentralspindel) vorgesehen ist, kann die Noppenverzahnung so angeordnet werden, daß die Unterbrechungen der Verzahnung im einen Planetwalzenteil mit den Unterbrechnungen im korrespondierenden Planetwalzenteil fluchten oder im Verhältnis zu diesen Unterbrechungen versetzt sind. Der Versatz kann ein Maß haben, das gleich einem Bruchteil der Zahnlücke zwischen zwei Zähnen oder ein Mehrfaches der Zahnlücke zwischen zwei Zähnen ist, wobei ein Mehrfaches auch eine Zahl kleiner 2 sein kann.
Durch die Unterbrechung der Zähne entstehen Öffnungen, in welche das
Extrusionsgut strömen kann.
Vorzugsweise besitzen die weiteren Planetwalzenabschnitte/Module eine Länge von höchstens 1200 mm bei einem Durchmesser bis 100 mm in der Verzahnung des Planetwalzen-Extrudergehäuses, noch weiter bevorzugt von höchstens 1000 mm. Bei anderen Durchmessern der Verzahnung des Planetwalzen- Extrudergehäuses ergeben sich entsprechend größere oder kleinere maximale Längen.
Beim Extrudieren wird im Extruder bzw. im Extruderabschnitt in erheblichem Umfang Energie eingeführt, die sich in dem Granulat als Wärme zeigt. Sofern das Granulat schon mit erheblicher Temperatur in den Planetwalzenextruder bzw. den Planetwalzenextruderabschnitt gelangt, kann es erforderlich werden, die anfallende Wärme durch Kühlung abzuführen.
Sofern das Granulat beim Eintritt in den Planetwalzenextruder bzw. den
Extruderabschnitt noch keine ausreichende Temperatur hat, unterbleibt obige Kühlung. Gegebenenfalls wird sogar Wärme zugeführt.
Für die Kühlung und/oder Erwärmung sind übliche Temperierungseinrichtungen an Planetwalzenextrudern ausreichend. Üblich ist es, das Gehäuse
zweischalig(wie oben zu dem beschriebenen Füllteil beschrieben mit Gehäuse und innen liegender Buchse) auszufuhren und das Temperierungsmittel durch den Zwischenraum zu leiten. Üblich ist auch, die Zentralspindel mit Kanälen zu versehen, durch die gleichfalls Temperierungsmittel geleitet wird. Das übliche Temperierungsmittel ist Wasser oder Öl, mit dem beheizt oder gekühlt wird. Zu den Planetspindeln, welche als Transportspindeln ausgebildet sind, kann noch Folgendes von Vorteil sein:
Die Entfernung der Zähne kann an vorhandenen Planetspindeln nachträglich erfolgen.
Soweit eine Vorratshaltung an Planetspindeln stattfindet und soweit eine
Vergütung oder Härten oder sonstiges Behandeln zur Erhöhung der
Verschleißfestigkeit der Zahnflächen vorgesehen ist, werden die Planetspindeln vorzugsweise ohne die Oberflächenbehandlung bevorratet, damit im nachhinein eine einfache Bearbeitung der Planetspindeln, z.B. durch Fräsen, möglich ist. Die Behandlung der Zahnflächen erfolgt nach der Bearbeitung.
Überraschenderweise beeinträchtigt das Entfernen von Zähnen die Laufruhe der Planetspindeln nicht, weil die Zähne wie Schrauben/Gewindegänge an der Oberfläche der Planetspindeln verlaufen. Bei ausreichender Länge der Spindeln und entsprechender Steigung umschlingen die schraubenförmig bzw.
gewindegangförmig verlaufenden Zähne die Spindeln so häufig, daß die
Planetspindeln zwischen der Zentralspindel und dem umgebenden Gehäuse sicher gefuhrt und fixiert sind. Bei einer Planetspindel, bei der jeder zweite Zahn entfernt worden ist, ist vorzugsweise
a) bei einem Planetwalzengehäusedurchmesser (bezogen auf den
Teilkreisdurchmesser der Innenverzahnung des Gehäuses) kleiner 160 mm
eine bearbeitete Mindest-Spindellänge von 200 mm, bevorzugt von mindestens 300m und weiter bevorzugt eine Spindellänge von mindestens 400 mm
und eine bearbeitete Maximal-Spindellänge bis 1500 mm, vorzugsweise bis 1200mm und höchst bevorzugt bis 900 mm für eine Planetspindel vorgesehen. b) bei einem Planetwalzengehäusedurchmesser (bezogen auf den
Teilkreisdurchmesser der Innenverzahnung des Gehäuses) von 160 mm und mehr
eine bearbeitete Mindest-Spindellänge von mindestens 400 mm,
bevorzugt von mindestens 800m und weiter bevorzugt eine Spindellänge von mindestens 1200 mm
und eine Maximal-Spindellänge bis 3000 mm, vorzugsweise bis
2500mm und noch weiter bevorzugt bis 2000mm vorgesehen.
Die vorstehende Mindest-Spindellänge bezieht sich auf die Verzahnung an der Planetspindel.
Zu der Mindest-Spindel-Spindellänge gehört vorzugsweise nicht die
Verzahnung, welche beim oben beschriebenen Auslaufen von Fräsern entsteht und/oder beim Einlaufen des Fräsers auf Sollfrästiefe entsteht, wenn die
Planetspindellänge größer als die Verzahnungslänge der Planetspindel ist.
Die Bearbeitung(Entfernen von Zähnen) der Planetspindeln kann auf alle bekannten Zahnmodule Anwendung finden, insbesondere auf die
gebräuchlichen Module 1,5 bis 12 oder darüber hinaus bis 20. Die Zahnmodule sind von den oben erwähnten Planetwalzenteilen/Modulen zu unterscheiden. Die Zahnmodule kennzeichnen die Größe der Zähne.
Vorzugsweise sind die als Planetwalzenextruder ausgebildeten
Extruderabschnitte/Module in einer Stufe der Extrusionsanlage angeordnet.
Wahlweise kann es sich auch um eine mehrstufige Extrusionsanlage handeln. Bei zwei Stufen spricht man von einer Tandemanlage mit einem Primärextruder und einem Sekundärextruder. Bei mehr Stufen spricht man von einer
Kaskadenanlage. Die mehrstufige Anordnung einer Extrusionsanlage wird genutzt, um zwischen den Stufen eine Entgasung des Extrusionsgutes durchzuführen und/oder um die einzelnen Stufen unabhängig voneinander antreiben zu können.
Zu der Extrusionsanlage gehört zumeist auch ein am Ende vorgesehener
Extruderabschnitt, in dem das Extrusionsgut auf Austrittstemperatur gebracht wird.
Die Planetwalzenabschnitte/Module werden mit den anderen
Abschnitten/Modulen zu dem jeweils gewünschten Extruder zusammengesetzt. Dabei ist es üblich, für alle hintereinander angeordneten Module einer Stufe einer Extrusionsanlage eine gemeinsame Zentralspindel vorzusehen.
Die Modulbauweise ist mit einem Baukastensystem vergleichbar und in der Regel besonders wirtschaftlich.
Die verschiedenen Planetenteile
(Zentralspmdel/Planetspmdeln/Innenverzahnung) eines Abschnittes/Moduls haben regelmäßig den gleichen Zahnmodul.
Wahlweise werden die Zähne nicht nachträglich entfernt, sondern findet eine Fertigung statt, bei der die Planetspindeln sofort in die Form gebracht werden, wie sie nach der oben beschriebenen Zahnentfernung entsteht.
Dazu ist zunächst darauf einzugehen, wie die Zähne bei herkömmlicher
Verzahnung entstehen. Verbreitet ist die Herstellung durch Fräsen und
Schleifen. Dazu wird die Kontur der Verzahnung festgelegt und der Fräser entlang der Kontur bewegt. Der Fräser arbeitet dabei verhältnismäßig grob. Deshalb ist anschließend eine Feinbearbeitung üblich, z.B. durch Schleifen bei außen verzahnten Teilen oder durch Honen oder Erodieren bei innen verzahnten Teilen üblich. Es sind auch umformende Herstellungsverfahren für
Getriebeteile bekannt, das sind Gießen und Sintern. Zu den umformenden Herstellungsverfahren zählt auch Schmieden, Pressen, Ziehen, Walzen, Stanzen).
Das Fräsen gehört zur spanenden Herstellung. Andere spanende Verfahren sind zum Beispiel Hobeln, Stoßen , Räumen, Schaben, Schleifen, Honen.
Allen Herstellungsverfahren für Verzahnungen ist gemeinsam, daß sie der festgelegten Kontur der Verzahnung folgen. Bei normaler Verzahnung wechselt ein Zahn mit einer Zahnlücke. Der Abstand zwischen zwei benachbarten Zähnen eines Teiles ist gleich
Bei der Festlegung der Kontur kommt es auf die Verzahnung an. Die
Verzahnung folgt den allgemeinen Erkenntnissen der Getriebetechnik.
Man unterscheidet verschiedene Grundformen von Verzahnungen:
Evolventenverzahnung als übliche Verzahnung, Zykloidenverzahnung und Treibstockverzahnung. Darüber hinaus gibt es diverse Sonderformen.
Bei Planetwalzenextrudern hat sich die Evolventenverzahnung durchgesetzt. Die Evolventenverzahnung mit vollem Zahnbesatz wird im Folgenden als
Normalverzahnung bezeichnet.
Bei der Evolventenverzahnung werden die Flanken der Zähne des Zahnrades von Evolventen gebildet. Vorstellen kann man sich die Evolventen, wenn man sich den Zahnradgrundkreis als massiven Zylinder vorstellt, um den ein Faden gewickelt ist. Wird dieser Faden nun abgewickelt, so beschreibt der straff gespannte Endpunkt des Fadens die Figur einer Evolvente. Alle Punkte auf dem Faden, welche den ganzzahlig vielfachen Abstand vom Endpunkt aufweisen, bewegen sich somit auf der Evolvente eines anderen Zahnes. Die
Evolventenverzahnungen haben folgende Vorteile:
Die Flanken zweier im Eingriff befindlicher Zahnräder berühren sich immer, und in diesen Berührungspunkten haben sie stets die annähernd gleiche Geschwindigkeit. Somit ist gewährleistet, daß die Übertragung der
Drehbewegung reibungsarm erfolgt.
Gleichzeitig erlaubt die Evolventenverzahnung die gleichmäßige Übertragung von Drehmomenten durch eine konstante Übersetzung.
Sie ist unempflindlich gegen das Verschieben der Achsen der Zahnräder
(Achsabstandsunabhängigkeit).
Sie ist einfach in der Fertigung durch standardisierte geradlinige Werkzeuge. Bei gleicher Geometrie des Werkzeuges sind Zahnräder mit unterschiedlicher Zähnezahl und unterschiedlicher Profilverschiebung frei miteinander
kombinierbar.
Bei Planetwalzengetrieben ist man wie bei anderen Getrieben bemüht, mit möglichst geringem Spiel zwischen den Getriebeteilen zu arbeiten. Das Spiel kann bei der Festlegung der Kontur berücksichtigt werden. Bei
Planetwalzenextrudern ist üblicherweise ein sehr viel größeres Spiel vorgesehen. Auch dieses Spiel kann bei der Festlegung der Zahnkontur berücksichtigt werden.
Bei üblicher Verzahnung folgt ein Zahn einer Zahnlücke und einer Zahnlücke ein Zahn, wobei die Zähne und die Zahnlücken gleich sind. Da die Zähne in die Zahnlücken greifen und die miteinander kämmenden/ineinander greifenden Getriebeteile die gleiche Verzahnung haben sollen, beinhalten die Zahnlücken eine spiegelverkehrte Abbildung der Zähne.
Bei der Gestaltung der Verzahnung sind die Zahnlücken für die Planetensprindel mit reduzierter Verzahnung aber anders als bei üblicher Verzahnung. Bei der oben beschriebenen Herstellung der Verzahnung werden dazu an vorhandenen Getriebeteilen einzelne oder mehrere Zähne entfernt. Alternativ werden schon bei der Festlegung der Zahnkontur einzelne oder mehrere Zähne entfernt. Die Herstellung folgt dann in der oben beschriebenen Weise der festgelegten Zahnkontur. Das heißt, im Falle der Anwendung eines Fräsers, folgt der Fräser der vorher festgelegten neuen Kontur mit größeren Zahnlücken. Entsprechendes gilt für andere Werkzeuge zur Herstellung der vorher festgelegten neuen Kontur.
Günstig ist es, wenn die Zahl der Zähne von
Gehäuseinnenverzahnung(Buchsenverzahnung), Planetspindeln und
Zentralspindel so gewählt ist, daß die Zähnezahl an der Zentralspindel und an der Gehäuseirmenverzahnung(Buchsenverzahnung) gerade ist und die Zähnezahl an den Planetspindeln ungerade ist. Dann wird die Schmelze in jeder Zahnlücke zwischen zwei Zähnen durch die in den Zwischenraum eindringenden Zähne anderer Teile des Planetwalzenextruders verdrängt.
Die gleichen Verhältnisse ergeben sich bei ungeraden Zähnezahlen an
Zentralspindel und Gehäuseinnenverzahnung und gerade Zähnezahl an den Planetspindeln.
Das gleiche Ergebnis kann durch unregelmäßiges Entfernen des Zahnbesatzes bei der Herstellung der Transportspindeln erreicht werden, zum Beispiel dadurch, daß nicht regelmäßig jeder zweite Zahn, sondern einmal oder
mehrmals ein anderer Zahn, zum Beispiel der dritte Zahn entfernt wird oder zum Beispiel zwei ursprünglich neben einander stehende Zähne unberührt bleiben. Das heißt, die Bearbeitung erfolgt dann in unterschiedlichen Abständen. Dabei kann ausreichend sein, daß ein Abstand anders als die anderen Abstände ist. Es können auch mehrer Abstände anders sein.
Das gleiche Ergebnis kann auch dadurch erreicht werden, daß die in der beschriebenen Weise bearbeiteten Planetspindeln mit unbearbeiteten
Planetspindeln kombiniert werden oder das unterschiedlich bearbeitete
Planetspindeln miteinander kombiniert werden.
Die Transportspindeln und der zugehörige Stand der Technik sind beschrieben in DE 102006033089A1, EP1844917A2, DE2702390A, EP1833101A1, DE10142890A1, US4981711, GB2175513A, US5947593, DE2719095.
Zu jedem Planetwalzenextruder gehört ein maximaler Planetspindelbesatz.
Dabei handelt es sich um die maximale Zahl von Planetspindeln, die zwischen Innenverzahnung des umgebenden Gehäuses und der Zentralspindel Platz finden können, ohne daß sich die Planetspindeln gegenseitig an einer Drehung hindern. Der maximale Planetspindelbesatz hängt von dem jeweiligen
Verzahnungsmodul ab. Während der Planetwalzenextrudermodul ein
Extruderabschnitt ist, handelt es sich bei dem Verzahnungsmodul um eine die Form der Zähne und der Zahnlücken bestimmende
Berechnungs/Konstruktionsgröße.
Durch Wahl eines im Vergleich zu dem maximalen Planetspindelbesatz geringeren Planetspindelbesatz kann zusätzlich zum Einsatz von
Transportspindeln eine Reduktion des Energieeintrages in das Einsatzgut im Extruder erfolgen. Vorzugsweise ist im Vergleich zu dem maximalen
Planetspindelbesatz mindestens eine Verringerung der Planetspindelzahl um eins, wahlweise auch um mindestens 2 oder mindestens drei vorgesehen.
Wahlweise sind auch mehrteilige Planetspindeln vorgesehen, nämlich mit einem separat bearbeiteten Teil und mit einem separat hergestellten Restteil. Der Restteil kann ein Noppenverzahnungsteil oder ein normal verzahntes Teil oder ein anderes Teil sein. Beide Teile sind zugleich mit einer mittigen Bohrung für einen Anker versehen, mit dem die beiden Teile miteinander verspannt werden. Auf dem Wege entstehen mehrteilige Planetspindeln, die über ihrer Länge einen Verzahnungswechsel aufweisen, daß heißt von einer Verzahnung zu einer anderen Verzahnung wechseln. Die Mehrteiligkeit kann bei der Herstellung der Verzahnung Vorteile haben, indem die Teile mit unterschiedlicher Verzahnung separat hergestellt werden. Dann müssen die Werkzeuge dem Zahnwechsel nicht folgen. Im
Zusammenhang mit einem gewünschten schlagartigen Wechsel der Verzahnung bietet sich eine solche Vorgehensweise an.
Auf der anderen Seite kann verfahrenstechnisch auch ein langsamer Wechsel von einer Verzahnung zur anderen von Vorteil sein. Ein langsamer Übergang von einer oben beschriebenen Verzahnung zu einer Normalverzahnung entsteht in der Anwendung eines Fräsers zum Beispiel dadurch, daß der für die nachträgliche Zahnentfernung eingesetzte Fräser langsam aus dem Material der Planetspindel herausgefahren wird.
Die mehrteiligen Planetspindeln können auch einen mehrfachen
Verzahnungswechsel besitzen.
Es kommen auch einteilige Planetspindeln in Betracht, die über Ihrer Länge in der Verzahnung einen oder mehrere Verzahnungswechsel zeigen.
Für jeden Wechsel der Verzahnung gelten die Ausführungen zur nachträglichen Entfernung von Zähnen und der vorhergehenden Festlegung der Zahnkontur entsprechend.
Je nach Extrusionsgut kann auch eine Entgasung erforderlich werden. Wegen der Einzelheiten wird zum Beispiel auf folgende Entgasungsvorgänge
verwiesen:
DE102004061185A1, DE 102004060966 AI, DE102004053929A1,
DE1020040050058A1, DE102004004237A1, DE69908565T2, DE69827497T2, DE69807708T2, DE69725985T2, DE69715781T2, DE69715082T2, DE69711597T2, DE69710878T2, DE69709015T2, DE69707763T2, DE69630762T2, DE69628188T2, DE69622375T2, DE69428309T2,
DE69427539T2, DE69419146T2, DE69312852T2, DE69312246T2,
DE69306874T2, DE69207369T2, DE68928567T2, DE68915788T3,
DE60206271T2, DE60012108T2, DE19956483A1, DE19954313A1,
DE10257377A1, DE10356821A1, DE10354546A1, DE10354379A1,
DE10352444A1, DE10352440A1, DE10352439A1, DE10352432A1,
DE10352431A1, DE10352430A1, DE10351463A1, DE10349144A1,
DE10345043A1, DE10343964A1, DE10342822A1, DE10340977B4,
DE10340976B4, DE10333927A1.
Im Übrigen ist von Vorteil, wenn das Gehäuse am Übergang der Einlaufbffhung in die Gehäuseverzahnung eine Abrundung aufweist. Vorzugsweise hat die Abrundung dabei einen Radius, der mindestens gleich lA der Zahnhöhe, noch weiter bevorzugt mindestens gleich lA der Zahnhöhe der Gehäuseverzahnung ist.
Wahlweise wird das Einsatzmaterial in Bezug auf die Mitte des
Planetwalzenextruders auch exzentrisch in den Planetwalzenextruder geleitet. Der Versatz erfolgt in Drehrichtung der Zentralspindel des
Planetwalzenextruders. Dabei verläuft die Mittelachse der Materialzufuhrung im Abstand an der Mittelachse des Planetwalzenextruders vorbei. Vorzugweise ist der Abstand größer als ein Viertel des Teilkreisdurchmessers der Verzahnung in dem Extrudergehäuse bzw. der Verzahnung in der innen verzahnten Buchse des Gehäuses. Noch weiter bevorzugt ist der Abstand größer als der halbe
Teilkreisdurchmesser der Verzahnung in dem Extrudergehäuse bzw. der
Verzahnung in der innen verzahnten Buchse des Gehäuses. Höchst bevorzugt ist der Abstand größer als der halbe Durchmesser des Fußkreises der
Zentralspindelverzahnung und kleiner als der halbe Fußkreis der Verzahnung in dem Extrudergehäuse bzw. der Verzahnung in der innen verzahnten Buchse des Gehäuses.
Von Vorteil ist, wenn der Durchmesser der Materialzufuhrung kleiner als der Durchmesser des Fußkreises der Innenverzahnung des Extrudergehäuses bzw. der Innenverzahnung der Buchse in dem Gehäuse. Soweit die Materialzufuhrung bei einer Exzentrizität der Materialzuführung seitlich über den Raum hinausragt, in dem das Material im Planetwalzenextruder bearbeitet wird, ist in dem
Übergang von der Materialzufiihrung zum Gehäuse des Planetwalzenextruders eine Abschrägung vorgesehen. Durch die Abschrägung verjüngt sich die
Materialzuf hrung am Übergang von der Materialzufuhrung auf das
Extrudergehäuse .
Günstige Verhältnisse ergeben sich dabei, wenn die Schräge im Querschnitt des Extrudergehäuses in etwa auf einer Tangente an den Teilkreisdurchmesser der Innenverzahnung des Extrudergehäuses bzw. der innen verzahnten Buchse des Gehäuses liegt, wenn der Schnitt zugleich in Längsrichtung der
Materialzufuhrung durch deren Mitte geht. In etwa heißt, daß die Schräge maximal um ein Maß von der Tangente abweicht, das gleich dem Durchmesser der zu dem Planetwalzenextruder gehörenden Planetspindeln, vorzugweise maximal gleich dem halben Durchmesser der zugehörigen Planetspindeln und höchst bevorzugt gleich einem Viertel des Durchmessers der zugehörigen
Planetspindeln ist.
Die Schräge schließt dabei mit der Horizontalen durch die
Planetwalzenmittelachse vorzugsweise einen Winkel von mindestens 30 Grad, noch weiter bevorzugt einen Winkel von mindestens 45Grad und höchst bevorzugt einen Winkel von mindestens 60 Grad ein.
Auf dem Wege wird die Materialzufuhrung in den Planetwalzenextruder verbessert. Ähnliche Ergebnisse lassen sich erzielen, wenn anstelle einer gerade
verlaufenden Schräge eine auf einer Kurvenbahn verlaufende Schräge
vorgesehen ist.
Die beschriebene Materialzuföhrung ist besonders für modulweise aufgebaute Planetwalzenextruder geeignet. Dann kann ein Planetwalzenextrudermodul mit der Materialzufuhrung an jeder gewünschten Stelle angeordnet werden. Dabei muß die gewünschte Stelle nicht vorausberechnet werden. Es ist auch möglich auf empirischem Wege durch Anordnung der Materialzufuhrung im zweiten oder dritten Planetwalzenextrudermodul die richtige Stelle zu finden. Das geschieht dann durch Anordnung des mit der Materialzufuhrung versehenen Planetwalzenextrudermoduls als zweiter oder dritter oder vierter Modul.
Wahlweise wird der Planetwalzenextrudermodul in mehrfacher Ausfuhrung oder in Kombination mit einem herkömmlichen Füllteil eingesetzt, das einem Einschneckenextruder nachgebildet ist und zum Beispiel mit einem
Einfülltrichter versehen ist. Auf dem Wege kann Material an verschiedenen Stellen zugeführt werden. Damit können auch Materialien verarbeitet werden, die nicht gemeinsam in Mischung gebracht werden dürfen bzw. nacheinander und ggfs. in zeitlichem Abstand in Mischung gebracht werden müssen.
Außerdem können schwierig zu verarbeitende Materialien, zum Beispiel
Feststoffe mit einer Neigung zum Kleben und Anbacken oder Feststoffe, die zur Entmischung neigen, spätest möglich in die Mischung gebracht werden.
Auf dem erfindungsgemäßen Wege können Feststoffe miteinander und wahlweise auch mit Flüssigkeiten oder mit Schmelzen in Mischung gebracht werden.
Zumeist ist dabei eine genaue Dosierung von Vorteil. Die Dosierung kann volumetrisch oder gravimetrisch erfolgen. Die Feststoffe können drucklos oder mit einem Stopfwerk zwangsweise in den Extruder getragen werden. Die Planetspindeln können in der oben beschriebenen Form ganz oder teilweise durch Transportspindeln gebildet werden bzw. mit anders ausgebildeten
Planetspindeln kombiniert werden.
Für temperaturempfindliche Materialien kann eine Temperierung des
Anschlusses und/oder anderer Zufuhrungsteile wie des Einlauftrichters vorgesehen sein.
Die Technik kann zum Beispiel Vorteil haben beim Einsatz des Extruders in chemischen Prozessen, in der Lebensmittelindustrie oder Kunststoffindustrie.
Die Erfindung hat erkannt, daß die Einzugsleistung eines Füllteiles in der Bauart eines Planetwalzenextruderabschnitts/Planetwalzenextrudermoduls von der Korngröße des Einsatzmateriales abhängt. Je feiner das Einsatzmaterial ist, desto mehr sinkt die Einzugsleistung. Mit sinkender Einzugsleistung wird das Leistungspotentials des Extruders für die
Plastifizierung/Mischung/Homogenisierung/Kühlung und andere Aufgaben immer weniger ausgenutzt. Bei feinkörnigem und noch feinerem Material kann der Durchsatz eines Planetwalzenextruders im Vergleich zur Verarbeitung granulatßrmigen Materials ohne weiteres aufgrund des schwierigeren Einzuges um 30 bis 40% zurückgehen.
Deshalb hat sich die Erfindung die Aufgabe gestellt, die Einzugleistung eines Füllteiles in der Bauart eines
Planetwalzenextruderabschnitts/Planetwalzenextrudermoduls bei der
Anwendung auf feine/feinkörnige und insbesondere auf noch feinere Materialien zu verbessen.
Das wird mit den Merkmalen des Hauptanspruches erreicht. Die
Unteransprüche beschreiben bevorzugte Ausfuhrungsformen.
Die Verbesserung geht von der Verwendung der oben beschriebenen
Transportspindel bei Verwendung eines Füllteiles mit der Bauart eines Planetwalzenextruders aus. Nach der Erfindung sind die eingesetzten Transportspindeln insgesamt oder teilweise gestuft. Mindestsens sind zwei Stufen vorgesehen. Es können auch drei oder vier Stufen oder mehr Stufen vorgesehen sein.
Dabei entstehen die Stufen dadurch, daß in jeder Stufe unterschiedlich viele Zähne vorgesehen sind. Die wenigsten Zähne sind im Einlauf bereich des
Füllteiles vorgesehen. In der in Transportrichtung des Einsatzmaterials nächstenfzweiten) Stufe ist mindestens ein Zahn mehr als im Einlaufbereich an den Transportspindeln vorgesehen; in der übernächsten (dritten) Stufe
mindesten zwei Zähne mehr als im Einlaufbereich vorgesehen; in der vierten Stufe mindestens drei Zähne mehr als im Einlaufbereich vorgesehen.
Mit zunehmendem Zahnbesatz in den nachfolgenden Stufen erhöht sich
Einzugswirkung der Planetspindeln. Das heißt, im Bereich der Einlauföffnung wird dem Einsatzmaterial zunächst eine besonders gute Gelegenheit gegeben, zwischen die dortigen Zähne der Planetspindeln zu gelangen. In nachgeordneten Stufen erfährt das Einsatzmaterial eine zunehmende Einzugswirkung. Auf dem Wege kann der Materialdurchsatz im Extruder bei der Verarbeitung
feiner/feinkörniger und noch feinerer Einsatzmaterialien wieder gesteigert werden.
Die Stufen haben vorzugsweise gleiche Länge. Dabei wird die Länge der ersten Stufe durch die öffhungsweite des Einlaufes bestimmt. Im Zweifel ist die
Stufenlänge gleich der Öffhungsweite des Einlaufes. Abweichungen können in der oben beschriebenen Form zweckmäßig sein.
Die Stufen können aber auch unterschiedliche Länge aufweisen, kleinere oder größere Längen. Zum Beispiel kann die Länge der zweiten Stufe kleiner als die Länge der ersten Stufe sein; die Länge der dritten Stufe kleiner als die Länge der zweiten Stufe sein; die Länge der vierten Stufe kleiner als die Länge dritten Stufe sein.
Von einer Stufe zur anderen Stufe ist vorzugsweise kein abrupter Übergang, sondern ein gleitender Übergang vorgesehen. Der gleitende Übergang ist gekennzeichnet durch ein Abfallen/Auslaufen bzw. langsames Ansteigen der zusätzlichen Zähne einer nachfolgenden Stufe. Das Ansteigen bzw. Abfallen der Zähne erfolgt auf einer Zahnlänge, die mindestens gleich dem 0,5 fachen, vorzugsweise mindestens gleich dem lfachen der Zahnhöhe ist.
Im Übrigen ist von Vorteil, wenn die als Transportspindeln ausgebildeten Planetspindeln mit einem Teil über den Einlaufbereich in Richtung des
Extruderantriebes ragen. Dieser Teil ist voll verzahnt. Das den Vorteil Führung der Planetspindeln an diesem Ende und einer Abdichtung gegen
Einsatzmaterial, das sich Richtung des Antriebes ausbreiten will.
Im Weiteren wird dieserTeil derPlanetsindeln als Führungslänge bezeichnet, Die Führungslänge der Planetspindeln ist antriebsseitig des Extruders
mindestens gleich dem Außendurchmesser der Planetspindeln. Die
Führungslänge kann auch das 2 bis Sfache des Außendurchmeessers oder gleich dem 3 bis 4fachen des Außendurchmessers der Planetspindel sein.
Die Planetspindeln können auch am gegenüberliegenden Enden mit einer als Führungslänge wirkenden Vollverzahnung versehen sein. Diese Führungslänge ist vorzugsweise mindestens gleich dem 0,5 fachen bis lfachen des
Außendurchmessers der Planetspindeln sein. Diese Führungslänge ist
vorzugsweise immer ein Bruchteil der Länge der antriebsseitigen
Führungslänge. Zum Beispiel kann diese Führungslänge 0,2fache bis 0, 7 fache der antriebsseitigen Führungslänge betragen. Vorzugsweise beträgt diese Führungslänge das 0,3 bis 0,4fache der antriebsseitigen Führungslänge. Die Vorteile der erfindungsgemäß gestuften Planetspindeln zeigen sich bei allen feinen/feinkörnigen und noch feineren Einsatzmaterialien. Dazu gehört neben den oben erwähnten Einsatzmaterialien auch staubförmiges Material, auch solches aus PVC oder gemahlenem Altgummi.
Außerdem können die gestuften Transportspindeln auch an anderer Stelle als im Füllteil eines Planetwalzenextruders Bedeutung haben, auch unabhängig von einer Feinkörnigkeit des Einsatzmaterials. Ein solcher Einsaz kann zum Beispiel bei der Verarbeitung von PET, insbesondere der Trocknung des Rohstoffes, sein.
In der Zeichnung zeigen die Fig. 1 bis 18 ältere Ausführungen eines Eintrags. Die Fig. 19 bis 22 zeigen ein Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung.
Fig. 1 zeigt einen Extruder mit folgenden Komponenten Abschnitten: Antrieb 1, Einzug 2, Planetwalzenextruderabschnitte 3.1, 3.2 und 3.3, 4 und Austragdüse 6. In den Einzug 2 mündet eine Dosierung 8. Von dem Behälter 8 fuhrt eine
Dosierungsleitung in den Einzug 2.
Die Dosierung wird in nicht dargestellter Form mit feinkörnigem
Einsatzmaterial für dessen Verarbeitung gefüllt und geschlossen.
Das Einsatzmaterial gelangt in den Einzug 2 und wird von dort in
Extrusionsrichtung gefördert. Die Extrusionsrichtung weist in der Zeichnung von links nach rechts.
Der Einzug 2 ist in Modulbauweise gestaltet. Dieser Modul hat die Bauweise eines Planetwalzenextruders.
In dem Einzug 2 findet eine erste Erwärmung statt. Für die Erwärmung des Einsatzmaterials ist ein Heiz-Kühlkreis 15 vorgesehen. Der Heiz-Kühlkreis 15 wirkt mit dem Gehäusemantel des Moduls zusammen. Über den Gehäusemantel wird die Wärme auf das eingefüllte Einsatzmaterial übertragen. Zusätzlich erzeugt die in dem Modul 2 umlaufende Schnecke eine Erwärmung des Einsatzmaterials.
Das Einsatzmaterial gelangt im Ausfuhrungsbeispiel mit Vorwärmtemperatur in den nächsten Extruderabschnitt/Modul 3.1. An den Extruderabschnitt/Modul 3.1 schließen sich Extmderabschnitte/Module 3.2 und 3.3,4. Die Module 3.1 bis 4 haben die Bauweise von Planetwalzenextrudern. Die Module 2, 3.1, 3.2 und 3.3, 4 besitzen aufeinander abgestimmte Gehäuse und nicht dargestellte
Anschlußflansche, an denen sie miteinander verbunden werden. Die Verbindung ist eine Verschraubung.
In dem PlanetwalzenextmderabschnittenModulen 3.1, 3.2 und 3.3, 4 wird das Einsatzmaterial zwischen den umlaufenden Planetspindeln, der Zentralspindel und dem innen verzahnten Extrudergehäuse vielfach geknetet, so daß sich immer neue Oberflächen bilden, die zur Wärmeübertragung genutzt werden können.
Dabei kann Wärme von dem Gehäusemantel auf das Einsatzmaterial übertragen werden oder von dem Einsatzmaterial abgezogen und über den Gehäusemantel abgeführt werden.
Wie im Modul 2 sind die Module 3.1, 3.2 und 3.3 sowie 4 mit Heiz- Kühlkreisen 16, 17, 19, 20 versehen.
In den Extruderabschnitten Modulen 3.1, 3.2 und 3.3 wird das Einsatzmaterial auf Schmelztemperatur gebracht und homogenisiert und in dem
Extruderabschnitt/Modul 4 auf Austrittstempeatur gekühlt. Die Heiz-Kühlkreise 16,17, 19, 20 gewährleisten die Einhaltung der gewünschten Temperatur. Dabei wird durch die Verformungsarbeit der Extruderabschnitte/Module Wärme in das Einsatzmaterial eingetragen. Soweit der Wärmeeintrag für das Erreichen der gewünschten Temperatur unzureichend ist, wird die fehlende Wärme von den Heiz-Kühlkreisen über den zugehörigen Gehäusemantel der Module auf das Einsatzmaterial übertragen. Soweit die durch die Verformungsarbeit erzeugte Wärmemenge über die für die gewünschte Temperatur erforderliche
Wärmemenge hinausgeht, wird die Überschußmenge über die Heiz-Kühlkreise abgezogen.
Zusätzlich ist im Ausf hrungsbeispiel für die Verarbeitung des Einsatzmaterials eine Zugabe flüssiger Prozeßmittel vorgesehen. Die Zugabe erfolgt über einen Einspritzring 21. Der Einspritzring 21 ist zwischen den Modulen 3.1 und 3.2 vorgesehen. Der Einspritzring 21 ist über eine Leitung mit einer Pumpe und einem Ölvorratsbehälter verbunden.
Im Ausfuhrungsbeispiel bildet der Einspritzring 21 den Anlauf ing für die umlaufenden Planetspindeln des Moduls 3.1.
Ferner sind an dem Einspritzring 21 Öffnungen vorgesehen, in denen
Druckmeßgeräte und Temperaturmeßgeräte sitzen. Diese Geräte sind in die Steuerung der Heiz-Kühlkreise eingebunden.
Wegen der Einzelheiten des Einspritzringes 21 und dessen Anordung im
Gehäuse wird Bezug genommen auf die DE 19720916B4.
Auch an den Moduln 3.2 und 3.3 sind Anlauf inge 22 und 23 vorgesehen, mit denen sich Druckmessungen und Temperaturmessungen wie an dem Modul 3.1 durchfuhren lassen.
Das Einsatzmaterial wird mit einer bestimmten Austrittstemperatur aus der Extrusionsanlage ausgetragen. Dazu ist der Modul 4 austrittseitig mit eine 18 000335
Runddüse 24 mit 20 mm Durchmesser vorgesehen. Das ausgetragene
Einsatzmaterial wird zwischen Kühlwalzen 25 abgekühlt.
Das Ausfuhrungsbeispiel nach Fig. 5 unterscheidet sich vom
Ausfuhrungsbeispiel nach Fig. 1 durch eine Entgasung 27 und durch eine zusätzliche Dosierung 28.
Die Entgasung 27 besteht aus einem seitlich angeflanschten
Doppelschneckenextruder, mit dem der Schmelzeaustritt verhindert werden kann, aber eine Ausgasung zugelassen wird. Die Ausgasung wird durch einen am Doppelschneckenextruder anliegenden Saugzug bewirkt.
Die Zusätzliche Dosierung 28 dient zur Einmischung eines Additives. .
Fig. 3 zeigt schematisch herkömmliche Planetspindeln 321 für
Planetwalzenextruder
Diese Planetspindeln 321 bilden mehrgängige Schnecken, die sich mit
gleichbleibender Neigung über die gesamte Spindellänge erstrecken.
Die Schneckengänge sind in der Zeichnung durch schräg zur Spindellängsachse verlaufende Striche dargestellt.
Die Schneckengänge verlaufen in der Seitenansicht von rechts rechtsgängig, im Uhrzeigersinn. Die Schnecken besitzen außenseitig eine Verzahnung. Die korrespondierende spiegelbildliche Verzahnung findet sich an der Zentralspindel des Planetwalzenextruderabschnittes und dem innen verzahnten umgebenden Gehäuse, so daß die Planetspindeln 321 sowohl mit der Gehäuseverzahnung als auch mit der Zentralspindel kämmen können.
Fig. 4 zeigt bekannte Planetspindeln 322, welche einerseits die gleichen
Schneckengänge wie die Schnecken/Spindeln nach Fig. 3 besitzen. Andererseits besitzen die Spindeln zugleich linksgängig verlaufende Nuten, welche die rechtsgängig verlaufenden Schneckengänge schneiden. Die linksgäng verlaufenden Nuten sind mit Strichen in der Fig. 4 dargestellt, welche die aus Fig. 3 bekannten Schneckengänge rechtwinklig kreuzen. Das ist mit kreuzenden Strichen dargestellt. Durch die kreuzenden Nuten werden die Stege zwischen den Schneckengängen, welche im Querschnitt die Zähne der Verzahnung bilden, unterbrochen. Die zwischen zwei Unterbrechungen verbleibenden Zähne bilden einen stachelartigen/noppenartigen Zahn. Die vielen nebeneinander
entstehenden Stachel/Noppen fuhren zu der Bezeichnung Noppenverzahnung. Die Unterbrechungen werden im Weiteren als Zahnlücken bezeichnet.
Fig. 2 zeigt weitere Planetenspindeln 23 mit einem Teil 25, welcher der
Verzahnung nach Fig. 3 nachgebildet ist, und mit einem Teil 24, welcher der Verzahnung nach Fig. 4 nachgebildet ist.
Fig. 6 bis 8 zeigen für die Verwendung eines Planetwalzenextruders in der Trocknungsstation einer Aufbereitungsanlage eine erfindungsgemäße
Planetspindel 60.
Die Planetspindel 60 besteht aus zwei Teilen 61 und 62. Der Teil 61 entspricht einer herkömmlichen Planetspindel mit vollem Zahnbesatz. Im
Ausfuhrungsbeispiel handelt es sich um eine Planetspindel mit einem
Teilkreisdurchmesser von 34mm, mit einem Außendurchmesser von 42rrim und einem Durchmesser von 26mm am Zahnfuß des Zahnbesatzes. Im
Ausfuhrungsbeispiel hat der Teil 61 eine Länge von 200mm. Die Gesamtlänge der Planetspindel 60 beträgt 1000mm.
Dadurch ergibt sich für den Teil 62 eine Länge von 800 mm. Der Teil 62 definiert den Bereich erfindungsgemäßer Ausbildung der Planetspindel, Teil 61 definiert den Restbereich. Im Teil 61 hat die Spindel 7 Zähne 64, die ähnlich wie Gewindegänge, aber mit sehr großer Steigung an der Planetspindelaußenseite verlaufen. Dies ist in der Fig. 8 dargestellt. Im Teil 62 sind drei Zähne 64 abgefräst worden. Das ist vor einer
Oberflächenhärtung der Zähne 64 erfolgt. Die Verteilung der verbliebenen Zähne ist in Fig. 7 dargestellt. Dabei liegen noch zwei Zähne 64 nebeneinander. Zu den übrigen Zähnen ergibt sich eine Zahnlücke.
Die Planetspindeln nach den Fig. 6 bis 8 werden als Transportspindeln bezeichnet, weil sie im Unterschied zu den Noppenspindel eine größere
Transportwirkung haben.
Jedoch zeigt sich auch, daß die von den Transportspindeln geleistete
Verformungsarbeit überraschend gering ist. Dementsprechend gering ist der Energieeintrag in das Einsatzmaterial. Das erleichtert die Einhaltung der für das Einsatzmaterial erforderlichen Temperatiirführung.
In den Ausführungsbeispielen nach Fig. 1 und 5 handelt es sich um einen
Extruder mit 70 mm Gehäusedurchmesser (bezogen auf den
Teilkreisdurchmesser der Gehäuseinnenverzahnung). Die maximale
Planetspindelzahl für den Besatz der Module 3.2, 3.2, 3.3 und 4 ist 7. Es sind jeweils 6 Planetspindeln der Bauart nach den Fig.6 und 8 für die Verarbeitung von Einsatzmaterial in jedem Modul vorgesehen.
In anderen Ausführungsbeispielen sind in den verschiedenen Modulen
unterschiedliche Planetspindeln vorgesehen. Die Unterschiede können dabei die Zahl der„fehlenden" Zähne betreffen. Die Unterschiede können sich auch aus der Kombination mit Spindeln anderer Bauart ergeben. Die Unterschiede können sich auch aus der Kombination unterschiedlicher Verzahnung an einzelnen oder sämtlichen Planetspindeln ergeben. Mindestens ist eine teilweise als Transportspindel ausgebildete Planetspindel in der Extrusionsanlage vorgesehen. Fig. 9 zeigt eine Planetspindel mit einer Normalverzahnung 80 an einem Ende, dann einen Bereich 81 mit einer Noppenverzahnung und einen Bereich 82 mit einer reduzierten Verzahnung wie vorstehend beschrieben.
Fig. 10 zeigt eine Planetspindel mit einer Normal Verzahnung 85 an einem Ende, dann einem Bereich 86 mit einer Noppenverzahnung, dann einem Bereich 87 mit einer reduzierten Verzahnung und wieder eine Normalverzahnung am anderen Spindelende.
Die Länge der Module beträgt in den Ausmhrungsbeispielen 400mm. Die Planetspindeln besitzen im Ausführungsbeispiel eine geringere Länge, zum Teil eine unterschiedliche Länge.
Nach Fig. 11 und 12 ist der Einzug 2 als Planetwalzenextrudermodul
ausgebildet.
Zu dem Planetwalzenextrudermodul gehört ein Gehäuse 100, welches an jedem Ende mit einem Flansch 101 versehen ist. Außerdem besitzt das Gehäuse eine Buchse 109, welche mit einer Innenverzahnung 110 versehen ist. Außen sind die Buchse Kühl/Heizkanäle 108 eingearbeitet. In dem montierten Zustand sind die Hei2 Kühlkanäle 108 außen durch das Gehäuse geschlossen. An den Enden der Heiz/Kühlkanäle 108 sind Zuleitungen/Ableitungen für ein Temperierungsmittel vorgesehen. In Fig. 12 ist von den beiden Zuleitungen/Ableitungen ein Anschluß 103 dargestellt.
Mittig in dem Gehäuse 100 ist eine Zentralspindel 107 angeordnet.
Antriebsseitig ist die Zentralspindel 107 als Vielkeilwelle 105 ausgebildet, um mit einem Getriebemotor zu korrospondieren. Zwischen der Innenverzahnung 110 und der Zentralspindel 107 sind
Planetspindeln 106 vorgesehen. Die Planetspindeln 106 kämmen mit der
Verzahnung der Zentralspindel 107 und der Innenverzahnung 110.
In der Zeichnung zeigen die Planetspindeln 106 eine
Normal/Standardverzahnung wie die Zentralspindel und die Buchse 109. Anders als dargestellt handelt es sich aber um Transportspindeln.
Überdies ist oben auf dem Gehäuse 100 ein Flansch 102 mit einer
Einlaufofmung 104 für das zur Extrusion bestimmte Einsatzmaterial
vorgesehen. An dem Flansch 102 wird ein Einlauftrichter befestigt.
Fig. 13 zeigt den Einzug mit einem geöffneten Mantel 100, so daß der Blick auf die Transportspindeln 106 frei ist.
Im Betrieb läuft das Extrusionsmaterial/Einsatzmaterial aus dem nicht
dargestellten Einlauf richter drucklos in die Einlaufofmung 104 des Mantels 100 ein. Drucklos heißt, daß über das Gewicht der über der Einlaufofmung 104 stehenden Materialsäule hinaus kein Druck in Richtung der Einläuföfmung auf das Material ausgeübt wird.
Das Extrusionsmaterial tritt zwischen die Transportspindeln 106 und wird von den Transportspindeln erfaßt und extrem schonend in Mischung gebracht und in Richtung der anderen Planetwalzenextruderabschnitte/Module gefördert, um dort weiter bearbeitet zu werden.
Fig. 14 und 15 zeigen ein weiteres Ausfuhrungsbeispiel.
Das weitere Ausfuhrungsbeispiel nach Fig. 14 unterscheidet sich von dem
Ausfuhrungsbeispiel nach den Fig. 11 bis 13 durch einen anderen
Gehäusemantel 119. Der Gehäusemantel 119 besitzt auch eine Einlaufofmung 120 für Einsatzmaterial. Darüber hinaus ist der Gehäusemantel 119 mit einer Innenverzahnung 121 versehen, die wie die Innenverzahnung nach Fig. 11 bis 13 geeignet ist, mit den Planetspindeln 106 zusammen zu wirken. Im
Unterschied zur Gehäuseinnenverzahnung nach Fig. 11 bis 13 ist die
Verzahnung ist die Innenverzahnung 121 aber in dem sich an die Eirdauföffhung 120 anschließenden und in Umlaufrichtung der Zentralspindel erstreckenden Bereich 122 abgeflacht. Die Umlaufrichtung der Zentralspindel verläuft in der Darstellung nach Fig. 14 im Uhrzeigersinn.
An dem der Einlauföfmung benachbarten Ende sind die Zähne um 3A ihrer Höhe durch die Abflachung verringert. Diese Abflachung 133 nimmt im
Ausfuhrungsbeispiel in Umlaufrichtung der Zentralspindel ab. Dabei erstreckt sich die Abflachung 133 im Ausfuhrungsbeispiel über 1/10 des Umfanges des zu der Gehäuseinnenverzahnung gehörenden Teilkreises. In anderen
Ausfuhrungsbeispielen kann sich der Bereich über mindestens des Umfanges des Teilkreises oder mindestens Vi des Umfanges des Teilkreises oder
mindestens VA des Umfanges des Teilkreises erstrecken. Dabei wird das
Erstreckungsmaß des Bereiches 122 von dem Punkt aus bestimmt, in dem sich der Bereich 122 in der Darstellung nach Fig. 14 mit einem Schnitt durch die Mitte der im Querschnitt kreisförmigen Einlauföfmung an die Einlauföfmung anschließt.
Die Erstreckungsrichtung des Bereiches 122 verläuft in der Darstellung nach Fig. 14 allein in Umfangsrichtung. In anderen Ausfuhrungsbeispielen kann die in Fig. 14 dargestellte Erstreckungsrichtung auch in Umfangsrichtung und zugleich geneigt zur Längsrichtung des Gehäuses verlaufen.
Fig. 15 zeigt, daß die Abflachung 133 sich im Ausfuhrungsbeispiel über die gesamte Öffiiungsweite der Einlauföfmung erstreckt. In anderen
Ausfuhrungsbeispielen erstreckt sich die Abflachung 133 über höchstens 90% der Öffiiungsweite der Einlauföfmung, in noch weiteren Ausfuhrungsbeispielen über höchstens 80% der Öffiiungsweite der Einlauföfrhung und noch anderen Ausfuhrungsbeispielen über höchstens 70% der Öffiiungsweite der
Einlauföfrhung.
Die Abflachung 133 kann sich bei Bedarf in der in Fig. 15 dargestellten Breite in noch weiteren Ausführungen auch über die Öffiiungsweite der
Einlaufhöffnung hinaus erstrecken, zum Beispiel um höchstens weitere 10% der Öffiiungsweite oder um höchstens weitere 20% der Öffiiungsweite oder um höchstens 30% der Öffiiungsweite.
Die in Fig. 14 und 15 gezeigte Abflachung bildet einen Einlauftrichter, der den Einzug des Einsatzmaterials in die Extrusionsanlage erleichtert.
Fig. 16 zeigt einen ursprünglichen Zahn 136 zwischen Zahnlücken 135. Die Darstellung beinhaltet einen Ausschnitt einer Gehäuseinnenverzahnung.
Durch Funkenerosion ist ein strich-punktiert dargestellter Zahn 137 mit geringerer Höhe, rundem Kopf und Zahnflanken gezeigt, die zum
Teilkreisdurchmesser der Gehäuseinnenverzahnung eine geringere Neigung aufweisen als die Zahnflanken des ursprünglichen Zahnes 136.
Fig. 16 zeigt einen ursprünglichen Zahn 136 zwischen Zahnlücken 135. Die Darstellung beinhaltet einen Ausschnitt einer Gehäuseinnenverzahnung.
Durch Funkenerosion ist ein strich-punktiert dargestellter Zahn 137 mit geringerer Höhe, rundem Kopf und Zahnflanken gezeigt, die zum
Teilkreisdurchmesser der Gehäuseinnenverzahnung eine geringere Neigung aufweisen als die Zahnflanken des ursprünglichen Zahnes 136.
Fig. 17 zeigt einen Querschnitt durch einen Planetwalzenexiruderabschnitt mit einer Feststoffzuführung 202. Der Querschnitt zeigt ein Gehäuse 201 mit einer Innenverzahnung 205. In dem Gehäuse 201 laufen eine Zentralspindel 204 und Planetspindeln 203 um.
Die Feststoffzuführung 202 besitzt einen nicht dargestellten Trichter mit einem zylindrischen Auslauf, der an das Gehäuse 201 angeflanscht ist. Der Trichter mit dem zylindrischen Auslauf ist in Bezug auf die Mitte der Zentralspindel 204 exzentrisch angeordnet. Das heißt, die Mittelachse 208 der Zufuhrung 202 verläuft im Abstand an der Mittelachse der Zentralspindel vorbei. Der Abstand beider Achsen ist im Ausfuhrungsbeispiel etwas größer als ein Viertel des Teilkreisdurchmessers der Gehäuseinnenverzahnung 205, aber wesentlich kleiner als der halbe Teilkreisdurchmesser der Gehäuseinnenverzahnung 205. Infolgedessen weist die Mittelachse 208 in einen Bereich der Bewegungsbahn der Planetspindeln 203, in dem die Planetspindeln 203 sich nach Erreichen der Höchststellung in der Ansicht nach Fig. 17 deutlich abwärts bewegen. Auf dem Wege wird das Material sehr viel besser in den Planetwalzenextrudermodul eingezogen als bei der herkömmlichen Anordnung der Materialzufuhrung über dem Planetwalzenextrudermodul, bei der die Mittelachse der Zuführung senkrecht auf der Mittelachse des Planetwalzenextrudermoduls steht. Das
Material ist in der Ansicht nach Fig. 17 schematisch mit Partikeln 206
dargestellt.
Infolge der Abmessungen der Zufuhrung 202 steht die Zuführung bei der erfindungsgemäßen exzentrischen Anordnung der Zuführung 202 in der senkrechten Projektion auf eine horizontale Ebene, in der die Mittelachse des Planetwalzenextrudermoduls liegt, gegenüber dem Planetwalzenextrudermodul vor. Um gleichwohl die Feststoffpartikel 206 gut in den
Planetwalzenextrudermodul zu lenken ist ein sich verjüngender Übergang 207 von der Materialzufuhrung in den Planetwalzenextrudermodul vorgesehen. Im Ausführungsbeispiel bildet der Übergang eine Schräge. Die Schräge verläuft unter einem Winkel von 60 Grad zur Horizontalen. Fig. 18 zeigt einen als Füllteil genutzten Planetwalzenextrudermodul 220 und einem als weiteres Füllteil genutzten Einschneckenextrudermodul 221.
Zu dem Planetwalzenextrudermodul 220 gehören Planetspindeln 226 und eine Materialzufuhrung wie in Fig. 17 dargestellt.
Zu dem Einschneckenmodul 221 gehören eine Einzugschnecke 227 und eine Materialzufuhrung 228.
Die Materialzufuhrung 228 dient der Zufuhrung von nicht haftendem Material, die Materialzufuhrung 225 der Zufilhrung von Material, das zum
Kleben/Anhaften neigt.
Die Fig. 19 bis 22 zeigen eine erfindungsgemäße Planetspindel für den Einsatz in Füllteilen aus Planetwalzenextrudermodulen, wie sie in Fig.11 bis 15 und 17,18 dargestellt sind.
Dabei handelt es sich um gestufte Transportspindeln.
Die Transportspindeln sind in Fig. 6 und 7 dargestellt und beschrieben. Davon unterscheidet sich die erfindungsgemäße Planetspindel in einem als
Transportspindel ausgebildeten Teil durch drei unterschiedliche Bereiche 251, 252 und 253. Alle Bereiche 251, 252 und 253 besitzen im Ausführungsbeispiel die gleiche axiale Länge. Der Bereich 251 zeigt eine Zahnreduzierung bis auf einen Zahn 255, der Bereich 252 eine Zahnreduzierung bis auf zwei Zähne 255 und 257und der Bereich 253 eine Zahnreduzierung bis auf drei Zähne 255, 256 und 257.
Die Zahnreduzierung im Bereich 251 ist in einem Schnitt nach Fig. 22 entlang der Linie C-C dargestellt; die Zahnreduzierung im Bereich 252 in einem Schnitt nach Fig. 21 entlang der Linie B-B und die Zahnreduzierung im Bereich 253 in einem Schnitt entlang der Linie A-A.
An beiden Enden der Planetspindel 249 befinden sich Führungsbereiche 250 und 254. Der Führungsbereich 250 hat die dreifache Führungslänge im Verhältnis zu der Führungslänge des Führungsbereiches 254. Der
Führungsbereich 250 befindet sich am antriebsseitigen Ende der Planetspindel. Antriebsseitig heißt: an dem dem Extruderantrieb zugewandten Ende.
Alle Führungsbereiche besitzen eine Vollverzahnung/Standardverzahnung. Die Vollverzahnung ist durch eine volle Zähnezahl gekennzeichnet.

Claims

Patentansprüche 1.
Extruder, wobei das Einsatzmaterial über ein Füllteil in den Extruder
eingezogen wird, wobei der Materialeinzug durch einen
Planetwalzenextruderabschnitt gebildet wird, der aus einer in einem Gehäuse umlaufenden Zentralspindel und Planetspindeln besteht, wobei das Gehäuse innen verzahnt ist oder eine innen verzahnte Buchse besitzt und die
Zentralspindel im Abstand umgibt und die Planetspindeln in dem Zwischenraum zwischen der Zentralspindel und dem Gehäuse um die Zentralspindel umlaufen und dabei sowohl mit der Zentralspindel als auch mit der
Gehäuseinnenverzahnung kämmen,
gekennzeichnet durch mindestens eine Planetspindel, die mindestens in zwei Bereichen eine unterschiedliche Zahnreduzierung aufweist.
2.
Extruder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der eine zahnreduzierte Bereich mindestens einen Zahn mehr als der andere zahnreduzierte Bereich aufweist
3.
Extruder nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch gleiche axiale Länge der zahnreduzierten Bereiche.
4.
Extruder nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine unterschiedliche axiale Länge der zahnreduzierten Bereiche.
5. Extruder nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die in einem Bereich endenden oder beginnenden Zähne über eine Länge auslaufen oder steigend beginnen, der mindestens gleich dem 0,5 fachen der Zahnhöhe ist.
6.
Extruder nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine Länge des Auslaufs oder Steigens, die mindestens gleich der Zahnhöhe ist.
7.
Extruder nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Planetspindel mindestens antriebsseitig einen Führungsbereich mit Vollverzahnung besitzen.
8.
Extruder nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der antriebsseitige Führungsbereich eine axiale Länge aufweist, die mindestens gleich D, vorzugsweise bis 3D und noch weiter bevorzugt bis 4D ist, wobei D das Maß des Außendurchmessers der Planetspindeln ist.
9.
Extruder nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die
Planetspindel auch an dem Ende, welches dem antriebsseitigen Ende abgewandt ist, einen Führungsbereich aufweist, wobei die axiale Länge des weiteren
Führungsbereiches das 0,2fache bis 0,7fache der axialen Länge des
antriebsseitigen Fürhungsbereiches, vorzugsweise gleich dem 0,3 fachen bis 0,4fachen der Länge des antriebsseitigen Führungsbereiches ist.
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