Bei gleichsinnig drehenden Zweiwellenextrudern, die mit zweigängigen, ineinander greifenden Schnecken bestückt sind, wird der gesamte Materialstrom im Verfahrensraum, al- so dem Hohlraum im Extrudergehäuse, in drei parallele Stoffströme aufgeteilt, die sich entlang der Schnecken und der Innenwand des Extrudergehäuses erstrecken. Das Ver- hältnis von Gehäuseinnenumfang zur Verfahrensraumlänge ist etwa 1 : 1,5 bis 1 : 5. Demgegenüber ist bei einem Extruder gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 mit z. B. 12 längs ei- nes Kreises angeordneten, also einen Kranz bildenden Wellen der Materialstrom auf 12 achsparallele Stoffströme ver- teilt, und das Verhältnis von Gehäuseinnenumfang zur Ver- fahrensraumlänge liegt zwischen 3 : 1 bis 1 : 1,5, d. h. ein derartiger Extruder zeichnet sich gegenüber einem Zweiwel- lenextruder durch einen wesentlich größeren Umfang, bezogen auf seine Länge, aus. Da viermal so viele Einzelströme gleicher Größe parallel nebeneinander im Verfahrensraum ge- führt werden müssen, sind bei einem Extruder der im Ober- griff des Anspruchs 1 genannten Art sowohl die verfahrens-

technischen Gegebenheiten, als auch die Möglichkeiten, die- se vorteilhaft zu nutzen, größer.

Bei Schnecken, die am ganzen Umfang dicht ineinander grei- fen, wird das Achsschnittprofil jedes Ganges durch drei Kreise bestimmt, die dem Schneckenaußendurchmesser, dem Schneckenkerndurchmesser und dem Achsabstand der Schnecken entsprechen (vgl. EP-B-0 002 131).

In einem Extruder gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 wird der gesamte Verfahrensraum im Extrudergehäuse in einen äußeren und einen inneren Verfahrensraum geteilt. Beide Räume sind nur durch einen dünnen, dynamischen Spalt ge- trennt, der zum Ausgleich der Fertigungstoleranzen erfor- derlich ist, damit die Schneckenwellen, ohne sich gegensei- tig zu berühren, frei drehbar sind. Die dicht ineinander- greifenden Schnecken verhindern jedoch einen Materialdurch- tritt von einem Verfahrensraum zum anderen, jedenfalls bei festen oder hochviskosen Materialien. Wenn solche Materia- lien zugeführt werden, wird daher über die Zuführöffnung nur der äußere Verfahrensraum gefüllt, während der innere Verfahrensraum im Bereich der Zuführöffnung ungenutzt bleibt. Durch diese Einzugsbegrenzung wird nur ein Bruch- teil des möglichen Durchsatzes durch diesen Extruder rea- lisier.

Nach EP-B-0788 867 ist daher an der Zufuhröffnung des '- Extruders in dem Wellenkranz wenigstens eine Öffnung vorge- sehen, die beispielsweise durch Ersatz eines Schneckenele- ments durch eine zylindrische Hülse gebildet wird. Damit wird zwar der Materialaustausch zwischen dem äußeren und dem inneren Verfahrensraum verbessert, jedoch werden die

fördernden Eigenschaften im Bereich der Zuführöffnung her- abgesetzt.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Extruder der im Ober- begriff des Anspruchsl genannten Art mit möglichst hohem Durchsatz bereitzustellen.

Dies wird erfindungsgemäß mit dem in Anspruch 1 gekenn- zeichneten Extruder erreicht. In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Extru- ders wiedergegeben.

Um einen Durchlass von einem Verfahrensraum in den anderen zu ermöglichen, weist erfindungsgemäß wenigstens ein Schne- ckenelement Ausnehmungen im Schneckenkamm, Schneckenkern und/oder an der Schneckenflanke auf. Damit es durch dieses Durchlassschneckenelement zu einem Materialaustausch zwi- schen den beiden Verfahrensräumen kommt, ist zudem erfin- dungsgemäß ein Element vorgesehen, das den Produktfluss im Gang des Durchlassschneckenelements in Förderrichtung des Extruders hemmt. Dieses den Produktfluss im Gang des Durch- lassschneckenelementes hemmende Element kann ein Element sein, dass in Förderrichtung dem Durchlassschneckenelement unmittelbar nachgeordnet ist. Es kann ein beliebiges Achs- schnitt-oder Stirnprofil aufweisen, wobei die einzelnen Punkte des Profils von der Wellenachse einen Abstand zwi- schen dem Schneckenkerndurchmesser und dem Schneckenaußen- durchmesser aufweisen können.

Beispielsweise kann das Stirnprofil dieses Elements dem Stirnprofil der Schneckenelemente entsprechen, also aus drei Kreisbögen bestehen, die dem Schneckenaußendurchmes-

ser, dem Schneckenkerndurchmesser und dem Achsabstand der Schneckenelemente entsprechen, wie vorstehend beschrieben.

Insbesondere kann das den Produktfluss hemmende Element ei- ne Scheibe sein. Der Außendurchmesser der Scheibe kann da- bei dem Schneckenaußendurchmesser entsprechen, oder ledig- lich dem Schneckenkerndurchmesser, wodurch die Scheibe e- her einem Ring entspricht. Als besonders geeignet hat sich eine Scheibe herausgestellt, deren Außendurchmesser dem Achsabstand zweier Wellen entspricht.

Das den Produktfluss hemmende Element kann beispielsweise auch ein Schneckenelement sein, das eine geringere fördern- de Wirkung als die übrigen Schneckenelemente aufweist, bei- spielsweise durch eine geringere Gangsteigung.

Eine wesentliche Druckerhöhung an dem Durchlassschnecken- element wird zudem durch eine rückförderndes Schneckenele- ment erreicht, das mit dem Durchlassschneckenelement kämmen kann.

Das Durchlassschneckenelement und das produktflusshemmende Element können einstückig ausgebildet sein, beispielsweise durch einen Ring an dem Durchlassschneckenelement, der der erwähnten Scheibe mit Schneckenkerndurchmesser entspricht.

Das den axialen Fluss im Schneckenkanal bremsende Element führt also zu einem ortsfesten Produktrückstau und damit einem erhöhten Füllgrad an dem Durchlassschneckenelement, wodurch sich ein erhöhter Differenzdruck und eine erhöhte Verweildauer zum radialen Materialaustausch durch die Aus- nehmung des Durchlassschneckenelements vom inneren zum äu- ßeren Verfahrensraum und umgekehrt ergibt.

Der Wellenkranz kann dabei mit gleichen oder unterschiedli- chen produktflusshemmenden Elementen oder Durchlassschne- ckenelementen bestückt sein. Auch können mehrere gleiche oder unterschiedliche produktflusshemmende Elemente oder Durchlassschneckenelemente nacheinander angeordnet sein.

Durch Bestückung der Schneckenwellen mit unterschiedlichen Elementen in Umfangsrichtung von Welle zu Welle kann auch partiell ein Differenzdruck erzeugt und im kleinen Volumen- bereich ein unterschiedlicher Füllgrad gezielt und fest eingestellt werden, und zwar sowohl in axialer wie in radi- aler Richtung.

Zumindest bei zweigängigen Schneckenelementen sollte die Länge des Durchlassschneckenelements wenigstens ein Vier- tel des Schneckenaußendurchmessers betragen, damit mit dem Element die gewünschte Wirkung erzielt wird. Wenn der Extruder nur eine Zuführöffnung aufweist, ist das Durch- lassschneckenelement vorzugsweise im Bereich der Zuführöff- nung vorgesehen. Insbesondere wenn das ihm nachgeordnete produktflusshemmende'Element eine oder mehrere Scheiben mit einem den Schneckenaußendurchmesser entsprechenden Durch- messer aufweist, kann der innere Verfahrensraum an der In- nenseite eine Erweiterung im Bereich der Scheibe besitzen, um einen Produktfluss im inneren Verfahrensraum in axialer Richtung sicherzustellen.

Nach dem produktflusshemmenden Element ist der Schneckenka- nal weitgehend leer. Dem gemäß ist es vorteilhaft, vor ei- ner Entgasungsöffnung des Extruders ein durchflusshemmendes Element anzuordnen, wodurch ein Materialaustritt durch die Entgasungsöffnung verhindert wird.

Wenn der Extruder mehrere Zuführöffnungen für unterschied- liche Materialien aufweist, ist es ferner vorteilhaft, ein produktflusshemmende Element nach dem Durchlassschnecken- element zwischen den Zuführöffnungen anzuordnen, wodurch das über die erste Zuführöffnung zugeführte Material in den inneren Verfahrensraum gelangt, der äußere Verfahrensraum hingegen für das über die nachfolgende Zuführöffnung zuge- führte Material weitgehend leer gehalten wird.

Der erfindungsgemäße Extruder weist mindestens drei Wellen auf, die längs eines Kreisbogens oder Kreises in dem Hohl- raum des Extrudergehäuses angeordnet sind. Wenn ein Kreis gebildet wird, sind im Allgemeinen mindestens sechs Wellen vorhanden.

Nachstehend ist der erfindungsgemäße Extruder anhand der Zeichnung beispielhaft näher erläutert. Darin zeigen : Fig. 1 a das Stirnprofil von zwei am ganzen Umfang dicht ineinandergreifenden Schneckenelementen ; Fig. 1 b das Stirnprofil von zwei dicht ineinandergrei- fenden Elementen, und zwar eines Schneckenele- mentes und eines durch Werkstoffabtrag am Schneckenkamm und der Schneckenflanke gebilde- ten Durchlassschneckenelements ; Fig. 2 die Draufsicht auf vier nebeneinander angeord- nete Wellen, die mit Schneckenelementen und ei- nem Durchlassschneckenelement bestückt sind ; Fig. 3 einen Längsschnitt durch eine erste Ausfüh- rungsform des Extruders ;

Fig. 4 und 5einen Schnitt entlang der Linie IV-IV bzw. V-V in Figur 1 ;.

Fig. 6 einen Längsschnitt durch eine zweite Ausfüh- rungsform des Extruders ; Fig. 7 und Fig. 8einen Schnitt entlang der Linie VII-VII bzw. VIII-VIII in Fig. 6 und Fig. 9 einen Querschnitt durch den Extruder mit einer Förderschnecke an der Zuführöffnung.

Gemäß Figur la weisen die Schneckenelemente 1 ein Stirnpro- fil 2 auf, das sich aus drei Kreisbögen A-B, E-F und A-E zusammensetzt. Der Kreisbogen A-B weist einen Durchmesser auf, der dem Schneckenaußendurchmesser D entspricht, der Kreisbogen E-F einen Durchmesser, der dem Schneckenkern- durchmesser d entspricht und der Kreisbogen A-E einen Durchmesser, dessen Radius dem Achsabstand Ax der beiden Schneckenelemente 1 entspricht.

In Figur 1 b ist das Stirnprofil 2 eines Schneckenelementes 1 dargestellt, das in dichtem Eingriff mit dem Profil 2a eines Durchlassschneckenelementes 6 steht, das die beiden um 90° versetzten Schneckenprofile 2a und 2b aufweist, wie dies in Figur 2 nachstehend näher erläutert wird.

Danach sind in Figur 2 fünf gleichsinnig angetriebene Schneckenwellen 3a bis 3e dargestellt, und zwar zur besse- ren Veranschaulichung in einer Ebene. Die Förderrichtung

des Extruders ist mit dem Pfeil 4 bezeichnet, und die Dreh- richtung der Schneckenwellen 3a bis 3e mit dem Pfeil 5. Die Schneckenelemente 1 auf den Wellen 3a und 3e fördern also sowohl im Bereich A wie im Bereich B in Richtung 4, während auf den Wellen 3b, 3c und 3d nur im Bereich A fördernde Schneckenelemente 1 vorgesehen sind. Die Welle 3c ist im Bereich B mit einem produktflusshemmenden Element, nämlich einem rückfördernden Schneckenelement 7 bestückt. Die Wel- len 3b und 3d sind im Bereich B mit je einem Durchlass- schneckenelement 6 bestückt, die aus Schneckenelementen 1 gebildet sind, bei denen am Schneckenkamm und der Schne- ckenflanke ein Werkstoffabtrag 8 erfolgt ist, sodass gemäß Figur 2 in der Draufsicht rautenförmige Reste des Schne- ckenkamms zurückbleiben.

Die Schneckenelemente 1 im Abschnitt A greifen am ganzen Umfang dicht ineinander ein. Im Abschnitt B wird durch das rückfördernde Schneckenelement 7 ein ortsfester Produkt- rückstau gebildet und damit ein erhöhter Füllgrad im Be- reich der Ausnehmungen 9 erzeugt, wodurch das Material durch die Ausnehmungen 9 radial hindurchgedrückt wird.

Gemäß Figur 3 bis 5 weist der Extruder in einem Gehäuse 10 einen Hohlraum 11 auf, in dem zwölf zur Extruderachse 12 parallele Wellen 3 längs eines Kreises 13 mit gleichem Zentriwinkel angeordnet sind, die durch eine Antriebsein- heit 14 gleichsinnig angetrieben werden.

Die Wellen 3 sind mit Elementen bestückt, die teilweise aus über ihren ganzen Umfang dicht ineinander greifenden för- dernden Schneckenelementen 1 bestehen, deren Stirnprofil in Figur 1 dargestellt ist.

In dem Extrudergehäuse 10 ist ein axialer Innenkern 15 an- geordnet. An der axial innenliegenden Seite, also am Innen-

kern 15 und an der axial außenliegenden Seite, also an der Innenseite des Gehäuses 10, sind konkave Kreissegmente 16, 17 (Fig. 5) vorgesehen, an denen die Schneckenelemente 1 dicht geführt sind.

An seinem der Antriebseinheit 14 zugewandten einen axialen Ende weist der Extruder 2 in den Hohlraum 11 führende Zu- führöffnungen 18,19 auf. Das Gehäuse 10 ist ferner mit zwei Entgasungsöffnungen 21,22 versehen. An dem nicht dar- gestellten anderen axialen Ende des Extruders befindet sich die Austrittsöffnung für das verarbeitete Produkt.

Die in Figur 3 dargestellte obere, den Zuführöffnungen 18, 19 und den Entgasungsöffnungen 21,22 benachbarte Welle 1 weist von dem Antriebselement 14 in Förderrichtung 4 nach- einander ein Schneckenelement 1 an der Zuführöffnung 18, ein entsprechendes Durchlassschneckenelement 6 gemäß Figur 2 mit unmittelbar dahinter angeordnetem produktflusshemmen- den Element 23 in Form mehrerer Scheiben mit einem dem Schneckenaußendurchmesser entsprechenden Durchmesser, ein förderndes Schneckenelement 1 im Bereich der zweiten Zu- führöffnung 19, nach der Zuführöffnung 19 ein Durchlass- schneckenelement 6 mit einem unmittelbar dahinter angeord- neten produktflusshemmenden Element in Form einer Scheibe 24 mit einem Durchmesser, der zwischen dem Schneckenaußen- durchmesser und dem Schneckenkerndurchmesser liegt, ein Durchlassschneckenelement 6 gemäß Figur 2 mit dahinter an- geordneter Scheibe 25 mit einem dem Schneckenaußendurchmes- ser entsprechenden Durchmesser vor der Entgasungsöffnung 21, ein förderndes Schneckenelement 1 im Bereich der Entga- sungsöffnung 21 usw. auf, wobei noch das Figur 2 entspre- chende Durchlassschneckenelement 6 mit dem unmittelbar da- hinter angeordnetem Ring 26 als produktfluss-

hemmendes Element vor der zweiten Entgasungsöffnung 22 zu erwähnen ist.

Die in Figur 3 auf der unteren Welle dargestellten Elemen- te entsprechen im wesentlichen denen auf der oberen Welle 1 dargestellten Elementen, abgesehen davon, dass anstelle des Rings 26 vor der zweiten Entgasungsöffnung eine Scheibe 25 mit einem dem Schneckenaußendurchmesser entsprechenden Durchmesser vorgesehen ist.

Aus Figur 3 ist ersichtlich, dass der Hohlraum 11 bzw. der Innenkern 15 im Bereich des produktflusshemmenden Elements 23, das aus mehreren Scheiben mit dem Schneckenaußendurch- messer entsprechendem Durchmesser besteht, eine Erweiterung bzw. Ausnehmung 27 aufweist. Das gemäß dem Pfeil 28 über die Zuführöffnung 18 zugeführte, am Durchlassschneckenele- ment 6 von dem äußeren Verfahrensraum in den inneren Ver- fahrensraum strömende Material wird damit an dem produkt- flusshemmenden Element 23 vorbei axial in dem inneren Ver- fahrensraum weitergeleitet.

Gemäß Figur 5 sind unmittelbar vor der Entgasungsöffnung 21 zwei Durchlassschneckenelemente 6 im Abstand angeordnet, und zwischen den Durchlassschneckenelementen 6 an der der Entgasungsöffnung 21 zugewandten oberen Seite drei rück- fördernde Schneckenelemente 7 und an der von der Entga- sungsöffnung 21 abgewandten unteren Seite zwischen den '- Durchlassschneckenelementen 6 sieben fördernde Schnecken- elemente l. Direkt unterhalb der Entgasungsöffnung sind dann im Kreis 13 Förderelemente vorgesehen.

Die Ausführungsform nach Figur 6 bis 8 unterscheidet sich von der nach Figur 3 bis 5 dadurch, dass nur eine Zuführ-

öffnung 18 vorgesehen ist. Im Bereich der Zuführöffnung 18 sind die obere und die untere Welle 1 mit einem Durchlass- schneckenelement 6 bestückt, dem an der oberen Welle 1 ein rückförderndes Schneckenelement 7 und an der unteren Welle 1 ein produktflusshemmendes Element 23 aus mehreren Schei- ben nachgeordnet ist.

Gemäß Figur 6 und 7 weist der Hohlraum 11 im Bereich der Zuführöffnung 18 an seiner Außenseite eine Erweiterung auf, die durch eine entsprechende Ausnehmung 27 an der Innenwand des Gehäuses 10 gebildet ist, um einen um den Umfang des Wellenkranzes verteilten Materialeinzug zu erreichen.

Um die Verteilung des einzuziehenden Materials zu verbes- sern, sind an der der Zuführöffnung 18 zugesandten Seite der Wellen 1 drei zur Extruderachse 12 parallele Längsrip- pen 31 vorgesehen, die auch zwischen den Schneckenelementen 1 zweier Wellen 3 eingreifen kann. Um die Kontur des Hohl- raums 11 im Bereich der Erweiterung 27, also der Zuführöff- nung 18 variieren zu können, sind Einbauten 32 im Extruder- gehäuse 10 vorgesehen. Statt des dargestellten konkaven Profils, können die Einbauten 32 auch ein konvexes, gerades oder ein anderes Profil aufweisen. Die Einbauten 32 können auch zur Zufuhr, Reinigung und dgl. benutzt werden. An der Entgasungsöffnung 21 sind nach Figur 8 abwechselnd Durch- lassschneckenelemente 6 vorgesehen und auf den Wellen 1 da- zwischen jeweils nachgeordnet Scheiben 25 als produktfluss- hemmende Elemente.

Um sowohl den äußeren wie den inneren Verfahrensraum voll zu nutzen, ist nach Figur 9 an der Zuführöffnung 8 eine Förderschnecke 33 vorgesehen, durch die das Material in den Verfahrensraum gedrückt wird. Am oberen Ende des Trichters sind nicht dargestellte Zufuhr-oder Absaugöffnungen vorge- sehen. Die Schnecke 33 dient als Zufuhreinrichtung und, wenn kein Material zugeführt wird, als Rückhalteeinrich- tung.